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技術應用資訊
[應用文章] 如何進行TWS真無線藍芽耳機音頻分析/藍芽測試/功耗測試
2020-06-12

如何進行測試和評估TWS真無線藍芽耳機?使用音頻分析儀測試智能耳機的音頻分析與藍芽測試

Hearable(智能耳機)結合了headphone(耳機)與wearable(穿戴式裝置),將可穿戴技術與基於音頻信息的基本原理結合在一起,現發展為TWS真無線藍芽智能耳機!

▲ 什麼是智能耳機(hearables)?

智能耳機(hearables)是一種電子入耳式設備,旨在增強耳機的音質。結合了headphone (耳機)與wearable (穿戴式裝置)應用,將可穿戴技術與基於音頻信息的基本原理結合在一起。應用範圍包括電話、音樂、噪音消除、GPS導航、醫療監控、健身追蹤,甚至Siri、Google Now及VR應用程式等。
 

▲ 什麼是TWS真無線藍芽耳機?

TWS( True Wireless Stereo)即真正無線立體聲的意思,TWS技術同樣也是基於藍牙晶片技術的發展,使用無線技術將左右兩個耳機通過藍牙技術與手機相連,組成一個立體聲系統。其特色為真正無線可實現單雙耳佩戴、智慧降噪功能,無須纜線只要用藍牙功能就能連線手機,播音樂講電話。

智能耳機_hearable_TWS_無線藍芽耳機測試

  智能耳機(hearables)是可穿戴技術市場中增長最快的產品。透過無線技術,讓我們能夠使用耳機撥打電話、接聽電話、記錄醫療數據、健康偵測;除此之外,也可使用智能耳機執行GPS導航,還能連結語言助理。現在,甚至還有可以進行即時翻譯的智能耳機設備!

  這麼強大的產品,會有什麼樣的缺點呢?真無線藍牙耳機進行連線時,耳機需先與主耳連上,之後再與副耳機進行連線,導致連線時間比較長,功耗當然也會比較高一些,甚至連線品質通常也會比無線藍芽耳機來的差。面對這些問題,要如何測試並改善呢?

你的TWS耳機有多“真”

真無線耳機主要有以下幾個特點:
 
1. 使用了無線藍牙技術,即我們通常所說的Bluetooth 技術,耳機之所以發展這麼快,與藍牙技術的不斷演進有很大的關係。真無線耳機,一般使用了藍牙4.2標準及以後的新標準,例如有的大廠已經使用了最新的藍牙5.2標準。無論使用什麼樣的標準,主要還是要解決連接穩定,降低功耗,提高音質的作用。
 
2. 真無線耳機由於使用了藍牙4.0及以上標準,所以具有低功耗的特性。這樣耳機的待機時間會更長,用戶的體驗會更好。
 
除了以上兩個基本特性,現在的真無線耳機基本上都具有降噪的特性。降噪分為主動降噪和被動降噪,或二者兼而有之。被動降噪其實就是利用耳機的外形設計,盡力隔絕外部的雜訊進入耳朵;主動降噪就是採用晶片技術,分析外部的雜訊;然後在耳機內部產生反相的“雜訊”,這樣雜訊與模擬“雜訊”疊加,能量變為“零”,這樣就消除了外部雜訊的影響。降噪已經被大家當成了真無線耳機的特性之一。由於降噪耳機需要晶片和硬體電路生成信號,因此會消耗額外的電池電量,這樣會導致耳機的待機時間變短。

除了這幾個特性之外,根據應用的場合,選擇真無線藍牙耳機還要考慮其它的一些特性,如防水,防塵,外觀顏值,佩戴舒適性等。

如何保證TWS的耳機更“真”?- 確保每個耳機的無線連線性能

要保證每個TWS耳機的“真”性能,毋庸置疑每個耳機必須必須要經過生產測試。每年TWS耳機的出貨量如此之大,生產測試怎麼測?總的來說,相對於電腦和手機,耳機的價格還是便宜的,另外出貨量又比較大,所以在生產測試時既要保證測試的速度快,又要求測試的成本不要太高。因此在生產過程中,在測試時耳機的射頻性能時:

- 主要測試藍牙耳機的幾個關鍵的指標,包括發射功率,頻率偏移,接收靈敏度等。
- 選取典型的通道進行測試。
- 很多耳機沒有射頻測試連接埠,所以需要通過OTA的方式進行測試。
- 需要選擇更加經濟,快速,準確的測試方案。

 

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* 測試方案:Keysight U8903B音頻分析儀可以選配藍芽傳輸模組,發射最大5 dBm的輸出功率,輕易執行高效能Bluetooth音頻量測。除了音頻分析儀之外,也可參考其他頻譜分析儀

如何保證TWS的耳機更“真”?- 確保耳機的續航能力

除了生產測試確保每個出廠的耳機的射頻性能外,在研發時,也應該確保每個耳機的續航時間足夠長或在設計的區間內,那在研發時就要確保耳機的耗電盡可能的低。如何測試?用什麼測試?Keysight除了有N6705C直流電源分析儀可以精確測試及診斷待測物功耗變化,還有CX3300元件電流波形分析儀可以更靈活檢測細部瞬態電流波形的變化,進而提升耗電改善,優化產品的電源管理方案,使自己的產品電池壽命更長。測試耳機在各種狀態下的功耗情況,如待機時的功耗、打電話時的功耗、播放音樂時的功耗、主動降噪時的功耗或混合場景下,如主動降噪+播放音樂時的功耗等等。
 

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總結:TWS真無線藍芽耳機測試挑戰與Keysight解決方案

1. Wireless Test 無線測試:藍芽耳機目前大多使用藍芽技術,包含讓音質透過BT傳輸能更穩定的各種音訊傳輸規範(例如A2DP藍牙立體聲音訊傳輸規範、ABRCP音訊/影片遠端控制設定檔),Keysight U8903B音頻分析儀可以選配藍芽傳輸模組,發射最大5 dBm的輸出功率,輕易執行高效能Bluetooth音頻量測。

2. Acoustic and Electrical Test 音源測試: 音源的測試也是很重要的一個環節,現在的TWS真無線藍芽耳機還有主動降噪等延伸功能,Keysight U8903B音頻分析儀可以執行高解析度的音頻量測,讓您能查看裝置的真實效能,當然設計時您或許也可能會用上示波器查看訊號。

3. Power Consumption Test 功耗測試: 行動裝置、穿戴式裝置都很在意續航力、待機能力,因此功耗測試也是非常重要的環節,Keysight低功耗測試專家 N6705CCX3300 皆能提供低至fA電流解析度及長時間的紀錄能力。

 

 

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* 延伸閱讀:[應用資訊] 使用N6705C及CX3300執行低功耗藍牙BLE模組的功耗測試

智慧耳機音訊量測

智慧耳機是基於音頻的設備,因此通常會需要使用音頻分析儀來進行測試。音訊測試的重點是音頻信號的品質以及易於識別和快速緩解噪聲干擾的能力。典型的測量包括:
- 撥打電話/接聽電話品質:測試電話的音效品質,接聽、掛斷、靜音和取消靜音的能力等
- 音樂播放品質:評估手機播放音樂時的音效品質
- 噪音消除:測試智慧耳機噪音消除效果
- 帶外噪聲:測量帶外信號干擾
- 故障排除:分析和評估產品設計問題

以上這些量測測項,要如何使用Keysight U8903B來進行測試呢?詳細測試配置、測量說明將幫助您分析,評估和解決智慧耳機設計問題。
 

立刻查看:如何使用U8903B音頻分析儀進行智慧耳機測試 完整白皮書


* 相關產品:U8903B音頻分析儀CX3300元件電流波形分析儀N6705C電源分析儀
* 延伸閱讀:[應用資訊] 使用N6705C及CX3300執行低功耗藍牙BLE模組的功耗測試
* 延伸閱讀:
從超低微功率電源效率分析著手來優化IoT功耗
* 延伸閱讀:[技術文章]物聯網(IoT)產品的研發測試整體方案

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