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一、結構設計
1.
收音腔設計
6 麥、環形 4 麥：所有麥克風收音口位於同一平面，該平面與水平面的夾角應在正負 10°範圍內，最佳角度為 0 度，即水平放置。
線性 4 麥、雙麥：所有麥克風收音口位於同一直線，該直線平行於水平面。朝向可以 在朝上與朝前（朝向說話人） 之間任意角度。
單麥：麥克風收音口朝向可以在朝上與朝前（朝向說話人） 之間任意角度。
a） 單孔型
麥克風之間完全獨立，每個麥克風均有唯一的拾音孔。
人聲能直達每個麥克，避免掩蔽效應，保證聲源的直達聲（非反射聲） 到達每個麥克 的機會是均等的。
設計標準：MIC 整體（ 拾音通道 、 防塵網 、密封層 、PCB 開孔 、MIC 內部音腔結 構）100-8kHz 頻響波動在±1。5dB 以內（即最大 - 最小 < 3dB）。
Bottom 型矽麥
最佳情況：面板開孔直徑 ≥ 密封層開孔直徑 ≥ PCB 開孔直徑 ≥ 矽麥收音孔直徑。
不佳設計：允許密封層直徑稍大於面板直徑，最大不能超過 0。5mm 。該設計需根據實 際情況驗證是否可用。
面板、密封層、PCB 總厚度不超過 5mm 。總厚度越小越好。
Top 型矽麥
最佳情況：面板開孔直徑 ≥ 密封層開孔直徑 ≥ 矽麥收音孔直徑。
不佳設計：允許密封層直徑稍大於面板直徑，最大不能超過 0。5mm 。該設計需根據實 際情況驗證是否可用。
面板、密封層總厚度不超過 5mm 。總厚度越小越好。
圖 1 以 Bottom 型矽麥為例的單孔型拾音通道示意圖
b） 網狀自由場型
所有麥克風處於同一個開放空間內，麥克風的開放空間外表面要充分透聲，不能形成 反射區；無需拾音孔設計，可以裸露。建議四周塑膠/金屬多孔結構的開孔率不低於 45%，厚度不超過 2mm 。開放空間高 h 至少 3cm 以上，且空間中不允許有任何障礙物（如支撐柱 等） 。
圖 2 以 Top 型矽麥為例的網狀自由場型示意圖
防塵/水網根據實際設計需求確定是否加上。選型時，請向供應商索取產品的頻響並給 到思必馳，如下圖 3 。圖中綠線頻響平坦，且各個頻段的聲音傳輸損耗較小，是很好的型號。
圖 3 防塵/水網聲傳輸損失示例
設計圖評估需提交如下檔案：
1 、收音腔截面示意圖，標明每層開孔直徑和厚度，如圖 1 。其中，MIC 的內部結構如 圖 4（Bottom 型） 和圖 5 （Top 型） 所示，請向供應商索取前腔尺寸，在示意圖裡標出，如 複雜，可直接提供 STP 檔案。
2 、MIC 規格書。
3 、SPK THD 曲線。
4 、產品 STP 格式的 3D 圖，要求包含收音腔結構，揚聲器腔體結構，其他非聲學結構 不要提供，提高模擬效率。
5 、整體截面示意圖，要求包含 MIC 收音腔、揚聲器腔體位置， 內部隔音/隔震措施 等。
圖 4
圖 5
2.MIC
隔音減震設計
MIC 必須跟 SPK 音腔做內部隔音，防止 SPK 發出的聲音透過機器內部空間直接傳遞 到 MIC 處。一般採用矽膠進行隔音和減震處理，矽膠軟硬程度需根據實際結構進行壓縮量 設計，一般要求儘可能軟。
MIC 要遠離干擾（排風扇） 或震動（喇叭震動、結構震動） ，避免結構震動對 MIC 造 成較大影響。
對於駐極體麥克風，結構設計和生產過程中要考慮對麥克風的保護，避免擠壓引發的 麥克風一致性損失。
麥克風需要有矽膠套和固體表面隔絕，起到降低殼體震動傳聲以及密封的作用。
Bottom 型矽麥
a） 在面板和 PCB 板之間不能存在縫隙/空腔，故面板和 PCB 板之間需加入矽膠密封 層。厚度
t
需結合“面板、密封層、PCB 總厚度不超過 5mm ”的要求決定。
b） 矽麥本身四周需用矽膠包裹，一般厚度至少為 3mm。
圖 6 矽膠密封見灰色部分
Top 型矽麥
a） 矽麥本身四周用矽膠包裹，且矽膠上開孔，構成面板和矽麥拾音孔之間的密封層。一般四周包裹的矽膠厚度至少為 3mm ，構成拾音孔的部分厚度
t
需結合“面板、密封層總 厚度不超過 5mm ”的要求決定。
圖 7 矽膠密封見灰色部分
3.MIC
與
SPK
內外隔離設計
建議揚聲器和麥克風分別放置在不同腔體內，腔體之間用效能好的密封材料進行封閉，防止結構內部串音。揚聲器出聲口應距離麥克風拾音孔 100mm 以上，越大越好。揚聲 器振膜及被動振膜不朝向麥克風，夾角大於 90°。
圖 8 內外隔離措施
4.
SPK
腔體設計
揚聲器腔體設計時，應避免結構共振引起的異音、震音。揚聲器腔體裝入整機時務必 進行減震處理。腔體與其他部件需保留至少 2mm 的間距，揚聲器振膜、被動振膜與其他部
件需保留至少 5mm 的間距。
二、原理圖設計
1 、對於語音識別類產品，一般都是需要外接回聲消除電路，取樣點優選功放後級（揚 聲器端） ；
2 、MIC 建議規格引數如下：
靈敏度（sensitivity）：模擬麥-38dBV ~ -42dBV/±1。5dBV；數字麥-26dBFS/±1。5dBFS；
信噪比（SNR） ：≥60dB
總體諧波失真（THD） ：≤ 1%（1kHz）
聲學過載點（AOP） ：≥120dB SPL
自由場頻譜（100- 10kHz 內）響應波動 < 3dB ，典型地如下圖 9 所示。
圖 9
3 、揚聲器要選擇諧波失真低的，推薦：額定功率下 100 ~ 200Hz THD≤8%—5% ，200~ 400Hz THD≤5%—3% ，400 ~ 8000Hz THD≤3% 。如圖 10。
通常，揚聲器在低頻諧波失真較大，如超過要求：
a） 透過EQ 調節，降低低頻能量，但會降低音量和主觀聽感；
b） 更換揚聲器單元。
圖 10 揚聲器額定功率諧波失真 THD 曲線
三、
PCB
設計
1.MIC
佈局
a） 面對 MIC 收音腔，MIC 呈逆時鐘排列。以環形 6 麥 MIC 為例，夾角 60 度，見圖11。
圖 11
b） 面對 MIC 收音腔，MIC 從左到右排列，收音腔放置同一水平線。如線性 4 麥，見圖12。
圖 12
2.MIC
距離
a） 針對環形 6 麥 ，MIC 直徑（收音腔 中心點測量 ）可選擇 40-72mm ，最佳直徑 60mm ，見圖 13。
圖 13
b） 針對線性 4 麥，MIC 間距可選 25mm-45mm，優選 35mm ，見圖 14。
圖 14
c） 針對環形 4 麥，MIC 直徑可選 40mm-72mm， 最佳直徑 60mm ，見圖 15。
圖 15
d） 針對線性 2 麥，MIC 間距可選 20mm-40mm，優選 30mm ，見圖 16；
圖 16
4.MIC
電路佈置
對於使用了模擬 MIC ，MIC 的隔直電路需靠近 MIC 擺放。
5.
模擬地與數字地的隔離
這個根據具體設計具體分析，原則是為了系統參考地更穩定，如果地不隔離也能比較 穩定，也可以不用隔離。
四、驅動
1
、安卓平臺驅動移植：
針對 Android 平臺，思必馳需要在 HAL 層移植演算法 patch。
移植 HAL patch 所需客供資訊如下：
a） 主晶片型號及對應規格書；
b） MIC 陣列採集 codec 的型號及對應規格書；
c）Android 版本號；
d） 系統資訊（android 系統版， /proc/cpuinfo 資訊，/proc/asound/pcm 資訊，提供
/system/etc/audio_policy_conf，如果是 android8 及以上是 audio_policy_configuration。xml 等檔案）。
e） MIC 陣列採集方案（如採用 1/2/4/6 哪個 MIC 方案，幾路 loopback ，如何獲取 MIC 及 loopback 訊號） ；
f） tinycap 錄音命令及所錄音頻（音訊內容要求包含背景音樂播放和人聲，錄音時長 30 秒以上） ；
g） 音訊格式：音訊資料 16K16bit PCM 或 WAV。備註：音訊資料也可以 16K32bit ，32K32bit 等；
2
、
Linux
平臺驅動
針對 Linux 平臺，思必馳會輔助客戶除錯相關音訊採集驅動。
聯調 Linux 平臺驅動所需客供資訊如下：
a） 主晶片型號及對應規格書；
b） MIC 陣列採集 codec 的型號及對應規格書；
c） 交叉編譯工具鏈；
d） MIC 陣列採集方案（如採用 1/2/4/6 哪個 MIC 方案，幾路 loopback ，如何獲取 MIC及 loopback 訊號） ；
e） 音訊格式：音訊資料 16K16bit PCM 或 WAV。
備註：音訊資料也可以 16K32bit ，32K32bit 等；
3
、簡單的音訊檢視
Audacity 軟體音訊匯入方法：檔案——匯入——原始資料；圖 17 為 Audacity 軟體 的音訊匯入介面，匯入的內容是驅動上傳的音訊，可以用個免費軟體進行音訊方面的分 析。
圖 17
鴻圖教育Proe/Creo產品設計課程大綱
2021-07-22
