免提話筒麥克風設計注意事項

由於2020年全球新冠肺炎疫情蔓延，使的各國企業紛紛啟動居家辦公機制，也間接提升Speaker Phone 產品出貨量，因此吸引不少新的企業投入產品研發搶食這塊大餅。

 

由於消費性產品開發期很短，RD往往在Mic & Speaker 聲學的機構設計與聲音調校花費許多時間，也需要常常往返Acoustic Lab 進行Fine Tune，如不熟悉聲學元件設計要點，往往會錯失產品上市的時間點。

 

尤其Mic是一種高度敏感的聲學元件，除可以收到空氣中微小的聲音信號，也會收到來自產品上喇叭振動&機構產生的傳導共振與諧波失真，這些非線性的信號，會使DSP 無法有效處理AEC信號，使得Echo 變得很明顯，導致通話品質低落無法進行通話。

 

因此，以下是對於雙工免持通話產品的Mic設計注意事項:

1.Mic Array:

透過2~8pcs Mic 形成Mic Array，並搭配DSP & Beamforming Algorithm ，可達成Voice Far Pickup & Noise reduce，以提升語音通話品質。如圖 1

圖1 人的雙耳可辨別音源方向，利用2個麥克風實現定向收音。

 

2. Mic Sensitivity & Fr:

Mic Array 的每個Mic 感度與Fr越接近越好，理想是在±1dB，可使DSP 在進行信號運算時減少偏差，且收音通道結構L總長勿超過5mm為佳，避免Mic 通道共振頻率<12KHZ。如圖 2&3

圖2 Microphone frequency response matching.

圖3 Microphone rubber holder and bezel

 

3. Mic Phase:

Mic Array 的每個Mic Phase越接近越好，理想是能夠±5∘可使DSP 進行信號運算時減少時間偏差，確保Beam & Directivity 的正確性。如圖 4

圖4. Microphone phase matching test.

 

4. Mic Rubber holder Sealing:

Mic Rubber holder 與Bezel 之間必須確實Sealing，隔音分離度最少要20dBSPL以上，避免產品內部喇叭的聲音透過Rubber Gap進入Mic 收音通道。如圖 5a & 5b

圖5a. Microphone rubber holder and bezel sealing.

圖5b 喇叭自播放 Mic 錄音 ，Mic 氣密Frequency response測試

5. Mic vs Speaker 位置與防震:

考量喇叭擴音與Mic的AEC信號處理，喇叭通常是放在中間，Mic 是放在遠離喇叭的四周，Mic 需要使用Rubber做防震與氣密，Box Speaker 與外殼接觸面&螺絲孔需要用Sponge & Rubber holder做防震處理，以避免Mic 拾取到來自喇叭的共振傳導THD信號，導致AEC效果不佳的狀況。如圖 6a&6b

圖6a Mic 與 Speaker 位置與距離

圖6b Mic 氣密 喇叭自播放 Mic 自錄音 THD測試

 

產品在開發初期如有依上述注意事項執行，加上依照Audio Codec Design Guide建議設計，基本上可大幅縮短Debug的時間，使產品能準時上市。