TWS耳机形态非常独特,左右耳两只小小的耳机,搭配一个充电盒,再将手机或其他蓝牙音频设备与其进行连接便可以使用了,整个过程完全无线连接,非常方便。
从有线耳机过度到TWS真无线耳机,给众多使用者带来了便利,但是真无线耳机的产品形态也对供应链厂商提出了很高的要求。其中,组成TWS耳机的重要器件主控芯片、电源管理IC、无线充电接收芯片、天线、充电盒电池、耳机电池都需要不断的提升性能,小型化发展才能够满足TWS耳机设计需求。
TWS耳机蓝牙天线作为蓝牙模块的重要组成部分,在TWS耳机中也发挥着重要的作用。蓝牙天线的设计,以及与耳机的适合程度有助于提升蓝牙通信的传输质量,进而提升用户的实际使用体验。
目前的TWS耳机中,应用比较广泛的蓝牙天线主要有四种形式,分别是:板载天线、FPC天线、陶瓷天线和LDS天线。此次,我爱音频网将从TWS耳机中天线的重要性、TWS耳机蓝牙天线介绍和TWS耳机设计时如何选择三个方面,分享TWS耳机蓝牙天线的作用、种类和设计选择。
从老式的收音机到目前的智能音箱,从“大哥大”到智能手机,从传统蓝牙耳机到TWS真无线耳机。消费电子科技的发展,天线是非常重要的一个固件。而随着万物互联理念的诞生,给予智能家居、智能车载、智能穿戴设备相互连接,一机操控的功能,天线的地位就显得更为重要。
TWS耳机即 True Wireless Stereo 真正无线立体声耳机,主要使用方式是与手机、电脑等移动设备通过蓝牙射频连接,然后将音频信息传输到耳机中,再在耳机端进行解码输出。
在这一过程中,就需要蓝牙天线充当“塔台”起到沟通两方的作用,进行发送和接收的任务。因此,在TWS耳机中,蓝牙芯片与蓝牙天线相辅相成,从而实现无线传输的音乐播放通话等,避免了线材的束缚,带来更便捷的体验。
蓝牙天线作为TWS耳机的重要固件,目前的发展也已经相对比较成熟,主要有板载天线、FPC、陶瓷和LDS四种类型。根据TWS耳机产品结构形态,外观及功能要求以及成本后期生产等进行综合考虑,从而选择最适合自身的天线类型。
板载天线
顾名思义,板载天线是一种直接画在PCB板上的天线类型,大量应用于蓝牙模块、WIFI模块、ZIGBEE模块等单一频段的模块电路板上。与主板合体集成一起。在TWS耳机中,由于体积及功能的要求,板载蓝牙天线应用TWS相对较少。
板载天线设计通常由电子程功师或者专业射频工程师完成设计,在画板时一起和主板一起出来,在板材上直接实现线路部分。
优点:板载天线无需多次调试,无需成本直接可以在PCB板上画制。
缺点:无法灵活优化天线功能,需要一定的面积,方向性比较单一,只适合单一频段,不同批次的天线一致性相对较差、抗干扰能力差。
FPC天线
FPC天线,由于TWS耳机体积的限制,对功能的需求精度也更高,内部主板上的空间无法容纳天线并实现高性能,从而将天线单列,放在更合适的位置,合理规避干扰环境因素,在TWS耳机内部进行天线的设计,达到高性能要求。
FPC天线通常由专业的天线设计公司完成,像知名天线公司信维,硕贝得,安费诺,安特微,思迅等等,主要材料通常为柔性板材。
优点:适用于绝大多数小型电子产品,能做的频段也比较丰富,性能较好,成本较低。
缺点:每一款产品都需要进行单独调试、后期人工增加一个贴装部分。
LDS天线
LDS天线是FPC天线进一步的灵动升级。虽然FPC天线已经能够很大程度的利用耳机内部空间,但依旧需要平整的平面给予其依附。
LDS天线则是直接在支架、盖板更甚至一些不规则的面等区域去灵活实现天线的走线,更进一步的有效利用耳机内部空间,在ID设计上给予更多发挥,通过激光将特殊专用工程材料进行激活,形成线路,再通过化镀附铜,镀镍,镀金形成天线线路,以实现最优效果。
LDS天线通常由专业的天线设计公司完成,像知名天线公司信维,硕贝得,安费诺,安特微,思迅等等,主要材料通常以特殊的工程材料注塑壳体或者支架,在其上面通过工艺实现天线线路。
优点:全方向性都可支持、接受能力强,空间灵活,一致性好。
缺点:成本更加昂贵,并且对产品外表面工艺材料都有特殊的要求。
陶瓷天线
陶瓷天线是另外一种在蓝牙模块装置中使用较为广泛的天线产品,因采用陶瓷外壳而得名,主要分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线两种。
块状陶瓷天线是将天线的线路设计烧制在陶瓷,多层陶瓷天线则可以根据设计需要印在每一层陶瓷介质层上,从而缩小了天线尺寸。
优点:体积小、便于应用、成本低、性能较好并且只占用很小的空间。
缺点:对净空区域要求较高,方向性比较单一,对摆放位置有要求。
陶瓷天线代表厂家:
咏业科技、国巨、三菱、嘉利电子、华新科
我爱音频网从过往的TWS耳机拆解中了解到,由于体积的限制,PCB板载天线在TWS耳机中应用相对较少,FPC、陶瓷、LDS天线相对应用比较多,并且各具优缺点,品牌厂商会根据自身产品的需求进行选择,没有固定的使用类型。
射频部分,天线的实现本就是一个系统性的工程,结构设计,空间距离,方案芯片,软件等等都跟它息息相关,互相牵扯,选择一款好的天线,从成品的ID设计,功能需求初期,就需要慎重考虑,进行评估,进而立项定型。再集整机的结构功能要求上配以成本考虑,陶瓷天线相对成本比较低;内置软板FPC天线性能部分进一步提升,成本适中;LDS天线较为灵活,性能一直性较好,成本较为高一点。
性能方面,外置天线的发送和接收能力一般都要优于内置天线,TWS耳机由于体积的限制,以及便携性的要求,均采用内置天线设计。性能相对都比较类似,还需要根据多种因素综合考虑,进而选择适合的天线。
TWS耳机蓝牙天线的设计,影响着蓝牙通信的传输质量,进而影响用户的实际使用体验。而蓝牙天线的选择方面有性能、频段、成本、使用空间等众多因素的影响,只有根据具体产品情况,以及使用场景等多方面进行综合考虑,选择适合的天线,进而达到最优的效果。
TWS耳机的实际使用体验需要众多因素相互叠加,才能呈现出完美的效果。TWS耳机蓝牙天线作为其中主要的组成部分,起到了沟通TWS耳机和移动设备两者之间的桥梁作用,为TWS耳机蓝牙连接稳定性、音质传输质量提供保障。
目前市场上TWS耳机主要应用的蓝牙天线产品中,主要包括PCB板载天线、FPC天线、陶瓷天线和LDS天线。四种形式各具优缺点,需要从性能、结构、成本、使用空间等多方面进行考虑,从而选择最为适合的产品工艺,提升产品的性能和竞争力。
TWS耳机的火爆,快速带动了相关产业链的升级。蓝牙模块、蓝牙技术、天线及相关技术的进步,使连接稳定性、音质等多方面的性能得到保证。目前的TWS耳机已经很少出现发展初期的断连,距离三五米就开始音质受损以及断续播放的问题,有效提升了用户的实际使用体验。
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B05:咏业科技股份有限公司
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