超声波接近检测方案在手机中的应用

大家好，今天和大家聊一聊消费类电子中常见的接近检测方案。

在我们通话时，当听筒靠近耳朵时手机会自动熄屏避免误操作，当听筒远离时屏幕又会自动点亮；又比如在TWS耳机应用中，佩戴耳机时，耳机自动连接，拿开耳机时，耳机自动断开来节省功耗......这些案例都离不开距离传感器的身影，这其中又以光学方案为主。

  今天，我们主要聊一下另一种接近检测方案--超声波接近检测。超声波我们都不陌生，自然界中如鲸鱼、海豚、蝙蝠等都是靠超声波来进行测距、定位的。在工程应用中，比如汽车的避障系统就大量运用了超声波雷达。 而在手机等消费类电子产品中，超声波的应用也很常见。  

随着手机日趋轻薄化、全面屏化，手机尽量少开孔、少器件成为工程师们日益追求的目标。超声波接近检测方案是利用手机上的听筒和MIC分别发射和接收超声波来实现测距功能，从而替代原有的光学距离传感器。

01 方案实现

在平台内完成超声音源和可听音频数据混音后，再通过音频PA放大后经听筒播出，再通过MIC拾取头部反射回来的超声信号能量，判断人耳和手机之间的距离，进而执行亮灭屏动作。

02 信号幅度和频率选择

需要注意的是，在可听音频信号和超声信号混合时，需要保证混合后的信号不能出现过零削波。如下图，两种信号叠加后出现了削波问题，会造成信号失真。

音频常用的采样频率有48kHz、96kHz、192kHz，根据奈奎斯特采样定律，需要注意采样频率是超声频率的2倍及以上，才能无失真恢复原信号。

03 器件选型及结构设计

为了能够发射、接收超声信号，硬件器件选型上需要注意音频PA、听筒和MIC的频率响应能够满足所设计的超声频段。如下图所示为某SmartPA的频响曲线，能很好地覆盖常用超声频段。

另外，在结构设计上，需要考虑出音孔对听筒和MIC的影响，出音孔的管道越宽越短，截止频率就越高。

以上就是本期分享的所有内容啦。你的手机使用的是光接近还是超声波接近方案呢？欢迎评论区一起讨论吧。

审核编辑 ：李倩