RFQ技術記事
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スマートスピーカーのエコー抑制と振動シミュレーション設計：構造共振から音響最適化まで
所有者の声を明確に識別しコマンドを実行する機能は、現在のスマート家電市場において極めて重要である。特に音楽再生中のスマートスピーカーにとって必須の能力であり、また、このデバイスを使ってインターネット経由で家族や友人と通話する場合、エコーキャンセリング能力は通話品質に大きく影響します。上記の2つの機能は高品質なマイクの集音経路に依存していますが、動作中のスピーカーが振動をデバイスの筐体やその他の部品を通じて集音マイクに伝達すると、集音品質が深刻な影響を受けることになります。設計初期段階でシミュレーションモデルを構築し、発生しうる共振を予測することで、問題に対する対策を講じ、実際の製品でそれが発生するのを防ぐことができます。図1は4つのマイクアレイを備えたスマートスピーカーです。
図1：4つのマイクアレイを備えたスマートスピーカー
初期設計のシミュレーション結果によると、スピーカーが71Hzで動作する際、配列マイク配置領域に深刻な共振が伝導され、マイクの集音品質に重大な影響を及ぼすことが判明した。図2は初期設計のシミュレーション結果を示す（赤色は共振最大、青色は共振最小を示す）。
図2は初版設計のシミュレーション結果を示し、赤は共振が最大、青は逆に共振が最小であることを示す
共振問題を解決するための2つの対策案がある。まず、筐体をより硬い材質に変更すること。この例ではABSプラスチック筐体をより硬いABSPCに変更した。図3はシミュレーション結果を示しており、構造共振が明らかに抑制されている。
図3はシミュレーション結果を示し、構造共振が明らかに抑制されている
もう一つの対策は、補強リブを追加して構造剛性を強化することです。図4は補強リブを追加する位置を示しています。
図4：補強リブ追加位置
リブ追加後の再シミュレーションでは、図5の結果が示す通り、スピーカーによる構造共振が効果的に抑制され、マイクへの伝達が防止されています。
図5、補強リブ追加後のシミュレーション結果
適切なツールを用いてプロジェクト初期段階で設計上の問題を予測し、事前に対策を講じることで、開発時間とコストを効果的に削減し、当該産業における企業の競争力を向上・強化できる。
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