混合双单元TWS耳机的崛起-技术突破驱动市场变革-感算商城

在技术进步以及消费者对高品质音频体验需求不断增长的推动下，真无线立体声（TWS）耳机市场正经历着显著的增长。采用两种扬声器单元的混合式设计正稳步进入市场，为原始设备制造商（OEM）提供了一种能够带来卓越音质的选择。

本文将深入探索不同的混合扬声器单元配置如何提升音频质量、用户体验以及声学精准度。

耳机技术的演进

TWS耳机从早期设计至今已经取得了重大进展。早期耳机主要由单扬声器单元系统主导，结构简单且成本效益高，但存在相当大的局限性。它们难以还原完整的可听声谱，导致音质不佳。随着消费者对更好音频体验的期望不断提升，这种有限的音频保真度问题变得愈发明显。

多扬声器单元系统的引入标志着耳机技术的革命性变革。通过整合不同类型的扬声器单元，混合式设计能够带来显著提升的音质。这些系统为用户提供了更丰富、更细腻的音频体验，满足了多样化的聆听偏好。这一创新对于满足消费者对高分辨率音频以及主动降噪（ANC）等功能的持续增长需求至关重要，让优质音质更易触达普通用户。

尽管混合式设计带来了诸多好处，但也带来了新的挑战，如小型化和集成的复杂性、成本增加，以及在电池续航和性能之间寻求平衡的需求。将多个扬声器单元集成到紧凑的外形中，并容纳额外的组件，同时保持佩戴的舒适性，这需要先进的工程解决方案。

设计高效的分频电路以在不影响音质或主动降噪性能的前提下管理音频信号的划分，进一步增加了设计的复杂性。然而，克服这些挑战使制造商能够提供卓越的音质和先进的功能，推动了混合式TWS耳机在市场上的广泛应用。

图1：主动降噪和通透模式的信号分割示意图

扬声器单元市场发展的趋势

图2：楼氏最佳听音曲线与未均衡耳机的响应对比

混合式设计显著提升了音频体验。根据SAR Insight & Consulting的数据，使用两个或更多扬声器的设备中，超过70%的产品采用了动铁单元，突显了其日益增长的受欢迎程度。

利用动铁高音扬声器的混合技术的知名产品包括漫步者NeoBuds Pro 2、宝华韦健Pi7 S2、飞傲FW5 HiFi TWS耳机、魅族LIVE AI Hi-Fi降噪耳机、JBL Tour Pro 3、JLab Epic Sport ANC 3以及JLab Epic Lab Edition耳机。JLab Epic Lab Edition耳机通过率先调校至楼氏最佳听音曲线，为用户提供了无与伦比的清晰音质，树立了新的行业标杆。

随着市场的持续发展，配备动铁高音扬声器的混合式TWS耳机有望在声音保真度和用户体验方面设定新的标准，技术创新解决了以往的限制，为用户带来更丰富、更细腻的音频。

TWS市场的竞争格局在不断推动行业创新。新一代产品不断引入新功能，给制造商带来了巨大的压力，促使他们在研发方面进行大量投资以保持竞争力。这种竞争推动了耳机技术的快速发展，各品牌努力通过集成尖端技术和提升用户体验来超越对手。在追求卓越音质、更长电池续航、更有效的降噪功能以及符合人体工程学设计的过程中，消费者成为了最新技术进步的受益者。随着TWS创新者不断推出新产品，他们为行业设定了更高的标准，推动着行业的持续改进，拓展TWS耳机的功能边界。

设计TWS耳机是一项复杂的工程挑战，需要跨多个领域的深入知识以及扎实的系统级声学专业知识。虽然顶级的OEM拥有由硬件、软件、算法工程师和声学专家组成的大型内部工程团队，但中型和小型设备制造商要跟上创新的步伐面临着艰巨的任务。从零开始的开发成本高昂且容易延误，使得小型制造商难以有效地参与竞争。

为了缓解这些痛点，一些ODM正在开发完整的混合式TWS参考设计。例如，Fujikon、Grandson、OBO PRO2、Risuntek和Siyoto在2024年国际消费电子展（CES）上展示了TWS参考设计套件，展示了TWS耳机的灵活性和易集成性。这些选择帮助耳机品牌能够快速在不同功能、价格点和外形尺寸的产品中推广无线高端音频。

混合式设计的配置

图3：混合式耳机中的无源分频设计将音频频率在动圈低音扬声器和动铁高音扬声器之间进行划分。

虽然我们经常讨论的混合式设计是动圈扬声器单元和动铁单元的组合（这也是我们的专长领域），但混合式TWS设计已经发展到融合各种扬声器单元组合，以提升音质和用户体验。

音频技术中使用的混合扬声器单元有多种类型，每种类型都结合了不同的技术以增强聆听体验。

双动圈扬声器单元设计使用两个动圈扬声器单元来覆盖更广泛的频率范围，分离低频和高频，以获得更好的音频清晰度。

平磁喇叭和动圈扬声器单元的混合设计将平磁喇叭的细腻声音与动圈扬声器单元的强劲低音相结合，提供平衡且复杂的音频曲线。

另一种方法是将MEMS扬声器与动圈扬声器单元相结合，MEMS提供精确的高频声音，动圈扬声器单元处理低频声音，从而带来清晰且动态的声音体验。

动铁和动圈扬声器单元的混合设计因其能够产生高保真声音，同时保持强劲的低音响应而受到一些厂商的青睐，创造出平衡且沉浸式的声音环境。动铁高音扬声器通过在无需大量数字均衡的情况下提升音频质量，为混合式TWS耳机带来了巨大的价值。通过在TWS混合设计中扩展频率响应，动铁高音扬声器有助于实现卓越的音质，使其成为实现Hi-Res认证设计的关键组件。

动铁高音扬声器还因其可定制的设计选项（如可调节的出音口位置、音圈阻抗和振膜）而能够与动圈低音扬声器无缝集成。这种灵活性在其他高音扬声器技术中并不常见，使得动铁特别适合混合配置。此外，动铁高音扬声器配备了封闭式后盖，可将声音与振膜后部隔离，防止声学干扰和系统性能下降，这是其他带有后腔开孔（或者调音孔）高音扬声器技术经常面临的挑战。

在性能方面，动铁在达到驱动电压或失真极限之前，能够提供比其他类型高音扬声器更多的高频输出，输出范围从4kHz扩展到40kHz。这种能力支持Hi-Res认证，并确保在整个频率范围内提供清晰精确的音频体验。

动铁的“振动受控”振膜（振膜的一端固定）进一步减少了失真尖峰，增强了整体音频清晰度和细节。这些特性在助听器中因其能效而备受重视，在TWS应用中同样有益，有助于延长电池寿命并提高音频保真度。

图4：扬声器单元的分频设计：分频电路确保每个扬声器单元都在其最佳频率范围内工作。

图5：混合式耳机中的无源分频设计将音频频率在动圈低音扬声器和动铁高音扬声器之间进行划分。

市场反馈和近期的技术评测表明，频率带宽扩展的真无线立体声（TWS）耳机在音质方面的评分一直较高。楼氏最佳听音曲线研究强调，无论年龄或听力能力如何，听众都更喜欢 10kHz 以上扩展的高音响应，以获得更令人满意的音乐体验。

动铁单元在帮助 TWS 设计师实现这些更高频率方面发挥着关键作用，与楼氏曲线相契合，增强了音乐的深度和丰富度。这种偏好体现在对 TWS 耳机的消费者技术评测中，比如 JLab Epic Lab Edition 耳机，它经过调校符合楼氏曲线。这些评测强调了动铁高音扬声器在输出与尺寸比性能、电源效率及带宽扩展方面展现出卓越优势。

混合式设计面临的挑战

尽管混合式设计具有诸多优势，但也面临着一系列挑战。其中一个主要问题是小型化和集成。将多个扬声器单元集成到紧凑的外形中，使其能够舒适地佩戴在耳朵上，同时容纳其他必要组件（如电池和主动降噪麦克风），这需要精密的工程和设计。

与单扬声器单元系统相比，这种小型化通常会导致成本增加，因为生产和组装过程变得更加复杂，需要更高的精度。然而，动铁通过其灵活的设计解决了一些挑战，允许在耳机内更好地放置组件，提高整体性能。此外，动铁的封闭式后腔减少了声学响应出现谷值的风险，即使在复杂的分频电路设计中也能确保更流畅的音频体验。

在无线设计中，平衡电池续航和性能至关重要。混合系统可能需要更多的功率，特别是在支持高分辨率音频和主动降噪功能时，这需要创新的解决方案来确保长续航，同时不影响性能。

混合式设计的另一个重大挑战是分频电路的复杂性。这些电路对于在动圈低音扬声器和高音扬声器之间适当地划分音频信号至关重要，确保每个扬声器单元在其最佳频率范围内运行。设计高效的分频电路，以最小化相移并避免扬声器单元之间的干扰，进一步增加了技术复杂性和开发时间。

此外，确保这些电路不会对主动降噪性能产生不利影响需要仔细的调校和广泛的测试。因此，制造商必须在技术要求、成本和设计限制之间找到平衡，以提供满足消费者期望的高品质TWS耳机。

图6：不同动铁型号的多种尺寸、后腔开孔和主出声孔选项为设计提供了灵活性，使其能够进行微调以满足特定的性能要求。

图7：出声孔位置、阻尼调整以及分频器定制为设计带来了灵活性，并可进行精细调校，以满足特定的性能需求。（左）漫步者NeoBuds Pro 2中的楼氏RAN动铁单元；（右）与EM-Tech合作开发的混合模块中的楼氏RAN动铁单元。

图6：不同动铁型号的多种尺寸、后腔开孔和主出声孔选项为设计提供了灵活性，使其能够进行微调以满足特定的性能要求。

动铁单元设计的优势

设计TWS耳机面临着一些挑战，主要源于消费者对高性能以及主动降噪、卓越音质和长续航等功能的期望。在TWS耳机中实现最佳音质是一项复杂的任务，因为需要平衡多个因素，包括高分辨率蓝牙音频编解码器和听力个性化等各种技术的集成。实现主动降噪功能需要一个能够产生高低音水平且失真最小的扬声器，这通常需要动圈扬声器单元。然而，这些动圈扬声器单元往往会影响高音性能，尤其是在小型化设计中，而高音性能对于高质量音频和有效的听力个性化至关重要。

图8：漫步者 NeoBuds Pro 2 耳机采用了楼氏动铁单元与动圈扬声器单元的混合配置。

将动圈低音扬声器与动铁相结合的混合式设计为这些挑战提供了解决方案。动圈低音扬声器非常适合为主动降噪产生必要的低音，而动铁高音扬声器则擅长提供清晰的高频声音。这种组合利用了两种扬声器单元的优势，在不牺牲尺寸或电池续航的情况下，提升了整个音频频谱的音质。动铁单元比动圈扬声器单元更高效，功耗更低——在配备圈铁的耳机中，一次充电的续航一天，使用同样大小的电池，可能在配备两个动圈扬声器单元的设备中只能持续几个小时。

此外，正如前面所讨论的，动铁高音扬声器在耳机设计中提供了更大的灵活性，能够更好地放置组件并提高整体性能。这种方法不仅满足了对高端音质和先进功能的不断增长的需求，还有助于打造更舒适、续航更长的TWS耳机。

动铁还使耳机品牌能够实现最佳平衡音频性能所需的更高频率。这为音乐带来了深度和活力，无需强大的均衡功能，使其成为高分辨率音乐的绝佳选择。楼氏RAN 动铁能够提供高达40kHz的输出，满足JAS高分辨率音频认证的要求，并且具有高灵敏度，有助于改善听力个性化和增强音频效果。与传统动圈扬声器单元相比，动铁提供了更高的保真度、真实感和细节，并且体积超小、重量轻，能够以更低的功耗提供更大的输出。

图9：JBL Tour Pro 3 耳机搭载了一颗10毫米的动圈扬声器单元以及一个动铁单元

图10：定制的楼氏动铁高音扬声器为魅族LIVE AI降噪Hi-Fi耳机的同轴双驱动设计增色不少。

图6：不同动铁型号的多种尺寸、后腔开孔和主出声孔选项为设计提供了灵活性，使其能够进行微调以满足特定的性能要求。

未来趋势

据SAR Insight & Consulting的创始人Peter Cooney介绍，自2019年左右他开始跟踪进入TWS市场的混合式设计以来，随着亚马逊和Anker等品牌对市场的测试，混合式耳机市场持续扩张。2020年，他发现来自1More、Amazfit和QCY等品牌的九款产品采用了多个扬声器单元，其中大多数使用了动圈扬声器单元和动铁的组合。2021年，他确定了11款产品，所有这些产品都采用了动圈扬声器单元和动铁的混合方式，涉及的品牌包括宝华韦健、漫步者和飞利浦等。从那以后，SAR Insight观察到华为、Noble Audio、JBL和JLab等品牌带着混合式设计进入市场。一些品牌已经推出了采用动圈+动铁混合设计的第二代或第三代产品。

Peter Cooney报告称：“TWS品牌在其高端产品中采用混合式设计，将音质作为关键的差异化因素。到目前为止，几乎所有这些产品都采用了动圈扬声器单元和动铁的混合设计，我们相信这种方法将越来越多地被应用，因为它能够显著提升音频播放效果。品牌还在搭配更高质量的音频编解码器，如LDAC、LHDC以及最近的LC3，以确保从音频源到耳朵的高质量音频传输。”

图11：三款混合配置的真无线立体声（TWS）耳机的对比。