无线话筒设计指南

📎 原始文档：https://www.kdocs.cn/l/co1sldOwEaSmimage

无线话筒设计指南

珠海市杰理科技股份有限公司

Zhuhai Jieli Technology Co.,LTD

版权所有，未经许可，禁止外传

修改记录

版本更新日期描述
V1.02023.05.27初版设计指南

image 目录
一、 无线话筒形态说明................................................................................... 1
二、 硬件开发说明.......................................................................................... 2
（一） 硬件设计框图.............................................................................................................................2
（二） 话筒MIC 电路............................................................................................................................ 2
（三） 接收器与DSP 的电路................................................................................................................. 3
（四） 蓝牙天线设计.............................................................................................................................3
三、 软件开发说明.......................................................................................... 5
（一） 码率配置.................................................................................................................................... 5
（二） 采样率配置.................................................................................................................................5
（三） 供电模式配置.............................................................................................................................5
（四） 音频输入和音频输出配置......................................................................................................... 5
（五） 串口通信及软关机和唤醒......................................................................................................... 6
（六） VCOM复位使能........................................................................................................................10
（七） 修改配对名............................................................................................................................... 11
（八） 测试盒使用............................................................................................................................... 12
（九） 封装特殊引脚说明................................................................................................................... 13
四、 距离性能调试........................................................................................ 14
五、 音效调试................................................................................................ 18
六、 产测说明................................................................................................ 19
（一） 关于产测.................................................................................................................................. 19
（二） 测试前置条件........................................................................................................................... 19
（三） 话筒发射测试........................................................................................................................... 19
（四） 话筒接收测试........................................................................................................................... 20

一、无线话筒形态说明

image 一拖二无线话筒形态
本文档提供的无线话筒技术解决方案，主要是通过单接收芯片实现对两个话筒无线拾音的功能，简称一拖二无线话筒功能。该解决方案相比传统四芯片解决方案（两组一拖一收发组合）优势明显，主要体现在硬件规划简单、软件开发简单、 整体物料成本低、 功耗低、RF相互干扰小等。

二、硬件开发说明

（一）硬件设计框图

image

图3 音箱无线话筒硬件框图

本文档以无线话筒（AD697N）+接收器（AD697N）+音箱DSP（JL701N）为例展开介绍。

（二）话筒MIC 电路

image

图3 MIC 差分输入电路（动圈MIC 左，驻极体MIC 右）
  1. MIC 的差分接法相较单端，其抗干扰水平有明显提升，所以优先使用差分输入的方式，MIC走线需严格按照差分线走线，避开干扰元件如天线，
    电感。如果是驻极体MIC，需要参考麦克风规格确认MIC_BIAS供电电压，确保电声性能。
    2.低频衰减幅度受隔直电容影响，若需要保留更多的低频成分，可以选用容值更大的电容如 106、 226。
    3.不同型号MIC 的灵敏度不一样，MIC 到主控之间需预留限幅电阻R1、 R2，调试时按照MIC 的实际输出调整阻值，确保麦信号输出幅度不超过芯片最大输入范围（具体参考麦克风音效调试章节）。
（三）接收器与DSP 的电路

image 接收器的DA 到音箱DSP 的AD
1.接收器的DAC 输出和DSPAD 输入以差分的方式连接起来，提高整体的抗干扰能力，布线需严格按照差分线走线。
2.低频衰减幅度受隔直电容影响，若需要保留更多的低频成分，可以选用容值更大的电容如 106、 226。
3.预留限幅电阻R3、R4， 当接收器输出信号超过DSP 最大输入幅度时可串电阻分压。
4. 两端的串口通信IO 要选取上电可控IO。

（四）蓝牙天线设计

1.天线布局时要避开电池、螺丝孔位，话筒天线要与使用时手握的地方错开，走线时要远离数字信号、DCDC、 音频信号，避免相互干扰。
2.接收端和DSP 通常会集成在同个PCB上，天线布局尽量增大两个天线之间的距离，建议成对角放置，天线方向优先垂直摆放，如下图所示。
image 接收器+DSP 天线布局参考
3.对距离要求较高，可添加RF_PA，需要外接LDO 单独给其供电，RF_PA 的控制使能脚为高频信号，走线时需要避开敏感信号。
4.根据产品实际工作时通信频段，调试好天线匹配，使谐振点落在对应频段（这点很重要，如果没有仪器可以找天线厂或者到深圳办协助调试）。

三、软件开发说明

（一）码率配置

默认码率配置为 64Kbps，如果有特殊码率需求可调，不建议高于 96Kbps， 因为码率越高，话筒距离性能就越差，对手机的干扰也越大。 宏定义如下:
image

（二）采样率配置

默认采样率为48000,如果要调整码率，TX、 RX对应板卡都要改，宏定义如下:：
image

（三）供电模式配置

方案开发根据实际硬件设计来决定开启对应的供电模式，DCDC供电总体功耗会比LDO供电少一半，但是DCDC模式需要增加物料成本。宏定义如下：
image

（四）音频输入和音频输出配置

麦ADC增益配置，结合方案需求（麦的灵敏度等）配置合理的ADC 增益，增益越大底噪越大，SNR相对会变差，具体可以参考【麦克风音效调试手册.pdf】，宏定义如下：
image 麦工作模式配置，默认差分输入模式，根据具体方案芯片选型配置，建议麦选择差分输入模式，能提高音频抗干扰能力，有效抑制RF对麦通路
的干扰，宏定义如下：
image DAC输出配置，DAC输出可以选择单端输出，也可以选择差分输出，针对话筒与DSP 音频通路采用模拟桥接方式，如果DSP支持MIC 差分输入的话，建议尽量设计成差分接法，能提高音频抗干扰能力，有效抑制RF 对DAC 通路的干扰,宏定义如下：
image DAC增益配置，宏定义如下：
image

（五）串口通信及软关机和唤醒

目前提供一种单线连接方式可以让音箱和无线话筒接收芯片之间进行串口通信，并且音箱在开机的时候可以同时唤醒无线话筒接收芯片，音箱在关机的时候，让无线话筒接收芯片同步关机，这些功能都使用一根线来完成。无线接收端不用通过多余的外围电路来实现开关机，节省硬件成本。无线接收端软件配置如下：
使能ADAPTER_UART_DEMO 功能，并且设置串口TX和RX都使用同一个IO 口。
image 调用串口发送接口进行数据发送
imageimage 音箱SDK修改：
在使用该功能前，需要将公版音箱SDK 的uart_dev.c替换成资料中最新的 uart_dev.c,再添加新文件uart_demo.c 到sdk 中。
根据自己使用的音箱SDK，替换对应芯片型号的文件。
image

添加新文件uart_demo.c,并且添加到工程中参与编译

image

代码添加

imageimage 串口通信流程：
串口接收中断，音箱收到数据后会起中断，尽量不要在中断里处理数据，而是发消息到线程中处理。
image 示例：可将数据解析成对应的按键事件，发送对应的按键消息到按键事件中处理。
image

（六）VCOM 复位使能

用户需要用到VCOM 复位功能，在按键开机之后调用VCM_DET_EN(1)可， SDK默认不打开
image

（七）修改配对名

打开配置工具，修改下方蓝牙名即可（正常产品的配对名一定不要和产测模式的名称一致，产测模式配对名为MIC_TEST_ 2T1）
image

（八）测试盒使用
测试盒空中升级配置：

首先需要将测试盒的拨码6拨到on状态
SDK默认配置2.4G码是 13,即十六进制D,oob是1，测试盒配置的时候也要对应设置
image RX配置
image 修改配置后，要把测试盒重启一下，配置才会生效，才可以进行空中升级。
备注：更多详细关于无线麦形态产品升级请参考【JL_ 1T2 蓝牙测试盒使用说明.pdf】 中的“无线麦测试模式使用说明”章节

（九）封装特殊引脚说明

方案开发选用的封装有可能存在多IO 同一个引脚的情况要特别注意，软件开发过程中要将不用到的IO 口设置成高阻状态，如下：
image

四、距离性能调试

结合无线话筒应用情景，话筒接收端的天线一般都会与一颗带蓝牙的 DSP天线靠近，甚至有可能是共板设计，那么可能会面临两个距离问题，分别是话筒发射与接收之间的距离问题、 手机与音箱蓝牙距离问题。 针对这两个距离性能调试提出了以下调试建议，并将调试过程测试的数据记录到【无线话筒距离性能测试跟踪表.xls】 中：
1.硬件画板明确好无线话筒RX的天线与音箱主控DSP蓝牙天线的方向和距离，如果条件允许越大越好，详细请参考章节【二】 的蓝牙天线设计
2.硬件物理条件确定好之后，测试音箱两颗芯片的RF性能，确认是否有频偏、 天线不匹配、整机辐射指标差、 存在方向性等问题
3.硬件物理条件和RF指标都确认好之后，可以准备整机进行测试，先分别测试话筒单独工作的极限距离和经典蓝牙单独工作的极限距离
4.结合3 的测试结果，先判定是否合理，如果天线设计和整机辐射测试都极好的情况下，实际测试并不能达到预期的距离要求，要分析下测试的环境是否存在严重的其他无线射频干扰信号，考虑尝试换一个测试环境进行测试，尽量排除外围干扰的影响因素引进的不确定因素。
注意：结合软件配置的频段范围和实际测试环境对应频段干扰情况综合分析
5.如果极限距离达到预期的要求，开始测试无线话筒与经典蓝牙同时工作的情景，需要两位测试人员，其中一位在近端音箱听，另外一位移动拉距离
6.拉距离的测试人员一手拿着两个话筒（先将话筒静音），一手拿着手机
（手机播放音乐），开始拉距离测试，靠近音箱端的测试人员听音箱播放手机音乐卡顿情况，每走到某个位置站定 10秒左右， 当开始出现持续卡顿，记录卡顿位置作为手机距离，如果站定能维持稳定不卡顿，继
image 续拉距离
7.拉距离的测试人员一手拿着两个话筒（可以是喊话，也可以是播放固定音频），一手拿着手机（音乐声音尽量小声但并非暂停，一定要保证是播放状态），开始拉距离测试，靠近音箱端的测试人员听音箱播放话筒声音卡顿情况，每走到某个位置站定 10秒左右， 当开始出现持续卡顿，记录卡顿位置作为手机距离，如果站定能维持稳定不卡顿，继续拉距离
8.结合6和7测试结果，如果话筒距离不能达到产品要求，可以尝试以下参数调整：

适当调整无线话筒接收端延时来换取距离性能（结合实际案子需求，斟酌调整），修改参考如下截图：
image 也可以是根据实际情况来调整动态延时，例如：
image 调整码率，SDK默认码率为64Kbps，建议码率不要超过96Kbps，码率调整也可以适当考虑采样率同步调整（保证同样的压缩比）
9.结合6和7测试结果，如果经典蓝牙的距离不能达到产品需求，可以尝试以下修改音箱DSP参数调整：
SBC bitpool调整，大部分公版音箱SDK 的sbc bitpool 为53，可以尝试bitpool 为39（SBC 的音质尚可，结合实际案子需求，斟酌调整），音箱bitpool调整参考如下截图：
image 调整经典蓝牙的A2DP延时，可以适当改大一些来提升经典蓝牙的距离（结合实际案子需求， 斟酌调整），音箱A2DP 延时调整参考如
下截图：
image

五、 音效调试

关于话筒音箱方案，杰理提供了一系列系统的音效调试方法，详细请参考以下资料（资料可以找深圳办申请）：
【音效调试快速指引.pdf】
【麦克风音效调试手册.pdf】
【音效列表.pdf】\
【麦克风调试跟踪表.xlsx】

六、产测说明

（一）关于产测

针对无线话筒应用方案，接收端由于种种因素，没有办法通过手动的方式触发进入产测模式。 目前大部分方案商采用自由配对的方式，在产线测试，很容易出现乱连的情况，导致生产困难，生产效率低等情况。 为了提高产线测试效率，以下对话筒发射测试和话筒接收测试进行详细的介绍。

（二）测试前置条件

以下（三）（四）的话筒发射测试和话筒接收测试，需要工厂确保TX （话筒）、RX（音箱）分产线单独进行，提高产线效率。

（三）话筒发射测试

1.产线测试区域，提前放置几台固定的测试音箱（跟量产机一样的，保证测试过程一直开机）
2.待测话筒开机，然后测试人员用手轻轻拍打，或者喊话，或者将开机的话筒放在固定的发声源卡位上，能正常发声的（PASS），不能正常发声的（FAIL）
3.测试完毕关机（固定测试音箱有限， 关机主要是保证后面开机的话筒能跟音箱连接上）
4.详细操作如图（话筒测试过程不需要特殊修改程序）：
image 话筒发射测试示意图

（四）话筒接收测试
  1. RX测试产线，提前预设好一个特殊话筒并开机（后期会提供专门的产测工具），特殊的话筒固件，请找深圳办申请提供（无线话筒接收测试产测包wireless_mic_test-v1 .0）
    2.将待测的RX对应音箱开机，支持同时开多个（理论上，不受个数限制）
  2. 当音箱端能听到预设话筒发出来的测试提示音，表示被测试的RX正常工作（PASS），如果被测试RX对应的音箱开机之后没有听到预设话筒发出来的测试提示音，表示被测试的RX不正常工作（FAIL）
    4.详细操作如图：
    image
话筒接收测试示意图