浅析不同类型TWS蓝牙耳机的结构

今天我们就一起来了解一下这个行业，现在目前市场上的TWS蓝牙耳机比较杂，几乎每家都在设计、制造生产这个火爆的产品，TWS蓝牙耳机。下面我们就一起来分析一下TWS蓝牙耳机目前的状况。

我们先从产品描述及特点开始，目前几乎每家生产商都符合以下几个要求及功能。

1.适用于运动、音乐、通话三种应用场景，突         破“线”制，畅享无线；

2.耳机设计小巧轻便，在跑步，骑自行车或步行途中也可完全自由运动；

3.耳机设计符合人体工程学，安全配适双耳，佩戴舒适；

4.耳机支持入耳检测功能，检测入耳后，主动降噪；

5. 双mic通话降噪技术，有效抑制环境噪音，声音增强，让对方清晰听到你的声音。

6.超10米的蓝牙接收距离，方便使用；

7.耳机防水防汗等级达到IPX4，具备防水，防汗性能，适用于不同运动环境。（不同厂家防水等级不同）

8.充电盒支持TYPE-C/无线充两种充电方式，使用更加便利；

9.耳机放置于充电盒中，充电盒开盖后耳机自动配对连接，进行主从切换；

10.充电盒充电收纳一体化设计，简易收藏、方便携带、内置充电触点、放置耳机即可充电，耳机从充电盒中取出即自动开机；

以上是蓝牙耳机的一些功能需求。

下面我们一起来了解一下耳机的电池容量及待机时长，这直接关乎到很多消费者朋友是否决定购买的直接判断。

根据统计目前市场上售卖的单耳的电池容量在25-60mAh之间，单次使用时间最长也不超过3小时，充电盒电池容量在350-500mAh之间，当然也有及个别产商讲充电盒电池达2000mAh（倍思），并且单只耳机重量在4.5g左右，充电盒的重量在40g左右，虽然重量不是大多数消费者关心的数据，但是做为生产商却是很关注这一数据。因为这意味着在同等电子元件条件下，厂商可以节省一笔相当可观的塑胶材料费用，毕竟作为当下市场比较火爆的一款产品，这是走量的。

在此特别说明一下，电池一定要有保护电路。目前市场上一些无良商家在电池上面不加保护电路，这是一个非常大的安全隐患。

目前市场上面耳机内部电池除了我们常见的软包锂电池(锂聚合物电池)以外，还有一些柱形锂电池，以及纽扣锂电池，耳机充电盒子同样使用的还有18650电池等

上面介绍了一些TWS耳机常见的一些功能以及卖点，下面我们就一起来了解一下做为一个合格的结构工程师对耳机的结构所必须要了解的知识：

做为耳机的必不可缺少的电子元件，喇叭单元，一般采用10mm或13mm动圈发声单元，但也有部分产商采用5.8mm定制的全频喇叭，特点是分离度高，低频相对更充足。在此在说明一下，耳机喇叭单元的功率一般在3mW或者5mW。

说到喇叭单元那么我们就必须要知道在做结构设计过程当中所需要注意哪些内容，这个时候我们就必须要了解前音腔、后音腔。前声腔对低频段影响不大，主要影响声音的高频部分。随着前音腔容积的增大，高频波峰会越高，高频谐振点会越来越低。设计前声腔时，同时需考虑出声孔的面积，一般情况下，前声腔越大，则出声孔面积也应该越大。当出声孔太小时，会使频响急剧下降，声强损失很大，音量会极大衰减。下面给出一些前音腔推荐值。

TWS耳机装配点胶分享（温馨提示：WIFI状态下观看，土豪请随意）

但是对于耳机，本身的结构空间就比较小，甚至很多人根本就不会去顾及这些，那么在此给出大家一些小比较常见的数据让大家有一个好的参考，可以将前音腔的高度设计成0.4到1MM之间的高度，大家可以根据这个数据来进行结构设计。

后声腔主要影响声音的低频部分，对高频部分影响则较小。声音的低频部分对音质影响很大，低频波峰越高，低音就越突出，主观上会觉得铃声比较悦耳。

一般根据SPEAKER 直径的大小，推荐不同而声腔容积值，下面给出一些后音腔推荐值。

耳机前后音腔结构设计就解析到此，下面我们一起开看看TWS耳机对于音质如何进行降噪。

蓝牙耳机上的降噪，根据原理可以分为以下几种。

1、被动降噪。

这个是指入耳式耳塞，由于耳塞是通过一个硅胶套塞入人耳的耳道的。所以有较好的隔离外界声音的作用。而且这个降噪是全频的，就是对从20赫兹到20K赫兹的声音都有效，而且，这个被动降噪是无损音质的。所以一般的HIFi耳塞都是入耳式的就是因为这个原因。

2、通话降噪。

通话降噪，是指蓝牙耳机用于通话时，为了让通话的对方可以听的清楚而设计的。常见的如高通的CVC降噪。它的原理是利用蓝牙耳机内部的芯片，把通话麦克风接收到的信号进行滤波处理，把外界的风噪等降低。同时，还可以把对方传过来的通话音进行回声削弱处理。CVC降噪由于没有额外的麦克风来采集外部的噪音，所以降噪效果目前还是满足不了实际应用。因此有的蓝牙耳机还设计有额外的麦克风，用于收集环境噪声，然后内部的处理器，就会把通话麦克风收集的信号中，减去拾噪麦克风收集的外部噪音。因此这种降噪效果要好很多。这种降噪我们一般叫“上行降噪”。

3、主动降噪。

主动降噪，是指在一些特定场合，如高铁/飞机上，通过拾噪麦克风，采集外界的一些有规律的噪声(如飞机发动机的轰鸣声)。通过电路或者算法，把在音乐信号中加入反向的噪音信号，是的人耳听到的耳机中的声音，和外界的噪声直接抵消掉，从而达到降噪效果。

以上3种降噪为降噪原理，但是做为结构人员来说，我们要想在结构上做降噪的方式无非就那么几种，第一密封音腔，让前后音腔互不干扰，第二在结构上做反向出音孔，第三在内部增加绝缘海绵，从而达到吸音减少噪音反射。

目前市场上大多数的耳机降噪方式为在电子元件上面增加降噪麦克风。这也是目前最常用的一种降噪的方式。当然也有一些厂商直接运用恒玄的蓝牙芯片从而达到自适应主动降噪。

下面再来了解一下耳机的天线部分，目前各大厂商所运用的天线无非就这么几种，第一种陶瓷蓝牙天线

下面就来介绍一下陶瓷蓝牙天线：陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。块状天线是使用高温将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金属部分印在陶瓷块的表面上。而多层天线烧制采用低温共烧的方式讲多层陶瓷迭压对位后再以高温烧结，所以天线的金属导体可以根据设计需要印在每一层陶瓷介质层上，如此一来可以有效缩小天线尺寸，并能达到隐藏天线目的。由于陶瓷本身介电常数比pcb电路板的要高，所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸。陶瓷天线的效果要强于板载天线，一般有ANT 接入脚和地脚，使用也很比较方便。陶瓷天线的原理要分两部分来说：一是发射天线，一是接收天线。

①陶瓷天线发射天线简单说：就是通过一根叫做“天线”的电极将天线与地之间形成的高频电场变成电磁波，从而能发射出去并传播到远方。　　

②陶瓷天线接收天线简单说：就是通过一根叫做“天线”的电极将空中传来的电磁波感应为电场，生成高频信号电压，送到接收机进行信号处理。

第二种板载天线：无线接收和发射用的PCB上的部分。发射时，它把发射机的高频电流转化为空间电磁波；接收时，它又把从空间截获的电磁波转换为高频电流送入接收机。空间占用较少，成本低廉，不需单独组装天线，不易触碰损坏，整机组装方便，但有代价---牺牲性能。缺点是：单个天线场型很难做到圆整，插损高，效率相对低下，容易遭到主板上的干扰。

第三种是比较常见的FPC软排天线，利用FPC排线的时候我要强调的是根据自己的结构决定是否需要背胶。

第四种LDS天线，这是一种比较新型的工艺，可能很多朋友第一次听说，在此我们就介绍一下这种LDS天线，LDS天线是FPC天线的进化版。通过激光把天线的图形雕刻出来。空间利用率极高。可以充分利用立体空间的中的各种不规则的面，缩小天线体积。缺点:贵。比FPC天线要贵一个数量级。且对产品外表面的工艺也有很多特殊要求。

在结构上要主要天线不要与五金件距离太近，建议与电池的距离不得小于5MM，以上部分就是天线部分就分析到此，下面一起来分析一下另外电子料，咪头

大多数使用的都是硅麦，也有一些产商使用的是常见的圆形mic

在结构设计过程中一定要将mic用硅胶包住进行密封，一般硅胶套的硬度为60度，

以上我们将咪头部分就分析到此，下面我们一起来了解一下耳机与盒子充电结构，目前耳机与充电盒充电部分大都是用PIN针，有些是通过其他材料进行接触，比如用的是弹片接触进行充电，通过 pin针来进行接触连接。一般单只耳机在2到4根之间进行充电。让PIN针与PCB进行焊接最后再穿过壳子进行接触，从而进行充电，甚至很多人有这么一个问题，那就是PIN针是怎么做出来的，在此给大家解释一下。PIN针是用车床车出来的。PIN针弹力一般在60克左右。

上面我将PIN针的内容介绍到此，下面我们一起来了解一下做为必不可少的一款物料，磁铁

目前大家运用的磁铁材料一般都是钕铁硼磁铁，磁力N52，在此给大家介绍一下磁铁，磁铁分为2类，一类是永久性磁铁，一类是非永久性磁铁，永久磁铁是能够长期保持磁性的磁铁，制作工艺为，先制作出磁铁的模具，然后在把稀有金属钕，铝，铁，硼等其他材料一起放入融炉中进行融化，后面将融化后的铁水倒入到之前做好的磁铁模具中，冷却后，在用砂轮进行重新打磨成各种样子，一般我们耳机里面的磁铁，大家不需要支付模具费用，只需要支付砂轮刀具以及治具的费用。刚做好的磁铁需要进行充磁，另外在提示一下在的在出磁铁工程图时记得标注磁铁的充磁方向。磁力的大小一定要根据自己的产品而定。很多人对上面的N52这个意思不懂，有些是N35，N48，其实这就是磁力的大小，一般按照性能大小依次为n35至n52，数字越大性能越高也就是磁力越强。同样的价格也越贵。按照温度系数还可以分为n档、m档、h档、sh档等。

有些朋友想测量一下磁铁的磁力，但是不知道怎么进行测量，我们一般常用的测试设备有高斯计，和磁通计。高斯计（又称特斯拉计）是根据霍尔效应原理制成的测量磁感应强度的仪器，它由霍尔探头和测量仪表构成。霍尔探头在磁场中因霍尔效应而产生霍尔电压，测出霍尔电压后根据霍尔电压公式和已知的霍尔系数可确定磁感应强度的大小。高斯计的读数以高斯或千高斯为单位。

磁通计是在测量线圈内磁通变化时，根据可动框架的偏转程度来确定磁通量的磁场测量仪器。

磁铁在TWS耳机当中的固定结构大都是通过点胶进行固定。以上就是磁铁的部分，下面我们就来了解一下蓝牙耳机的霍尔感应部分。可能很多人不太理解霍尔开关。蓝牙耳机霍尔开关就是把霍尔元件应用在蓝牙耳机上。霍尔开关：通过磁感应来控制耳机的开关机。由于蓝牙耳机左右耳都需内置磁铁，所以霍尔磁控开关要做好磁铁屏蔽功能。由于结构设计的不同，需采用不同型号的霍尔芯片，使元器件免受磁场干扰。

很多人会问这么一个问题，那就是霍尔与磁铁直之间的感应距离控制在多少最好？要选择多大的磁铁合适？但其实距离与磁场是要根据实际电路来选择的，没有固定的参数。霍尔是通过感应磁场来工作的，当我们选择磁铁时，一般情况下磁场需要大于选择的霍尔工作点的1-2倍，这样霍尔才会感应到磁场并开始工作。这里要注意的一点是磁铁的尺寸和磁场强度是无关的，在进行霍尔选型时，霍尔的感应距离和磁场强度有直接关系，没有固定的距离参数，感应距离是根据霍尔灵敏度与磁场的强度来决定的，磁场越大霍尔感应的距离就越远，当霍尔灵敏度较高导致出现误差时，可以考虑适当的拉远霍尔与磁铁的距离，或者降低磁场强度。

以上就是霍尔部分，下面我们一起来了解一下无线充，个人感觉无线充用在蓝牙耳机上面并没有什么太大的作用，因为无线蓝牙耳机有自己的充电仓。那么在此就就不重点的接受无线结构我就直接上图，让大家能够知道无线充的结构。

下面我们就来一起看看TWS蓝牙耳机需要经过哪些测试。

1、耳机功耗测试。

2、RF耦合测试。

3、RF有源测试。

4、喇叭频率测试。

5、失真度测试。

6、降噪测试。

7、音频测试。

8、可靠性测试等。

测试的类目很多。可以说每个公司的测试标准不一样，但实际类目都大同小异。如果是一些小公司专做山寨产品的对呀他们来说几乎不需要测试。甚至于很多耳机连最基本的跌落测试都过不了。更不要说其他的测试了。

现在我们要来看看认证，就是说耳机一般要经过什么认证。可能很多人对于这些不是很清楚。我们一起来了解一下耳机要做哪些认证。CE认证、WPC认证、BQB认证、BIS认证、Jate认证、GB8898-2011等   以上认证也需要看该产品出口哪个国家才做哪些 认证。下面我们就一起来介绍一下这些认证。CE认证：CE标志是安全合格标志而非质量合格标志。若出口至欧洲经济区EEA包括欧盟EU及欧洲自由贸易协议EFTA的30个成员国中的任何一国，则可能需要CE认证。

WPC认证：主要用于印度，是印度管制无线法规的机构，所有无线产品在进入市场之前必须取得WPC的核准。BQB认证：就是蓝牙认证，产品具有蓝牙功能并且在产品外观上标明蓝牙标志，必须通过一个叫做BQB（Bluetooth Qualification Body）的认证。BIS认证：BIS认证是ISI认证发证机构印度标准局（The Bureau of Indian Standards），简称BIS，具体负责产品认证工作。 

编辑：黄飞