扬声器与音腔设计

扬声器参数说明与音腔设计扬声器的指标说明额定阻抗、谐振频率•额定阻抗是被测扬声器单元在谐振频率后第一个阻抗最小值，它反映在扬声器阻抗曲线上是谐振峰后曲线平坦部分的最小阻值，一般是直流阻抗的1.1～1.2倍。•由阻抗曲线可见，在低频某一频率其阻抗值最大，此时的频率称之为扬声器的谐振频率，记为fo,即在阻抗曲线上扬声器阻抗模值随频率上升的第一个主峰对应的频率。灵敏度、总谐波失真•在扬声器的有效频率范围内，给扬声器施加一定功率的电信号，测试一定距离处的声压。•在扬声器的有效频率范围内，给扬声器施加一定功率的电信号，测试声音的失真大小。关于扬声器的功率•一般我们可以看到扬声器的额定功率和最大功率，但其实扬声器的功率有更多的定义方法。额定功率：•将一定幅度的粉红噪声信号输入扬声器，扬声器连续工作100H而不发生热损坏或机械损坏，就称为扬声器的额定噪声功率。短期最大功率：•将噪声信号送入扬声器，扬声器每工作1秒，停60s，循环60次，扬声器不发生热损害或机械损坏，就称为扬声器的短期最大功率额定最大正弦功率•在扬声器送入连续的正弦波信号，工作一个小时，扬声器不发生热损坏和机械损坏，成为额定最大正弦功率，一般该功率大于额定功率。音乐功率：•短时间向扬声器输入音乐信号，扬声器发出的声音无不可忍受的失真、热损坏或机械损坏，此时测得的输入功率为扬声器的音乐功率。音乐功率可以是额定噪声功率的四倍以上。。商业功率：•不考虑失真，瞬时扬声器输入不至于使扬声器发生永久损坏的功率，称为扬声器的商业功率。这个功率经常很大，是额定噪声功率的八倍甚至十几倍。从图看出，MP3音乐和人耳听觉区域为20-20KHZ，手机喇叭并不是所有音乐都能播放只能播放500HZ以上音乐信号，但是高频灵敏度相对其它频段要高，并且没有低频，因此过多的高频段相对于手机音乐只是一种噪声。音腔设计声音曲线1、防止声音短路，充分发挥扬声器性能。2、对声音进行修正，防止噪音。3、正确的音腔设计可提高扬声器利用率。4、让声音真实的还原。5、后腔是对手机低频进行修正6、前腔对中高频进行修正。7、出声孔面积能对中高频进行修正。音腔设计作用1、后腔设计要求：后腔要求无限大，密封（手机扬声器振幅较小，空气压缩容积小）。2、前腔设计要求：前腔要尽量小（扬声器曲线在理想的情况下），但由于扬声器参数的缺陷，前腔要为声音形成一个高频共振，使声音干净，前腔高度应在1.5mm-3.5mm之间。3、前腔出声孔要求：出声孔面积要尽量的大（扬声器曲线在理想的情况下），但由于手机扬声器低频下限高，没有低频，过多的高频形成了噪音，因此出声孔最好控制在扬声器振动面积（泡棉内面积）5%-15%之间。4、电池槽，卡槽孔要远离手机扬声器。5、前后腔要完全隔开，后腔要密封好。音腔设计的要点（无泄漏后腔设计）•作用：•1、防止扬声器中低频的声短路。•2、使低频声音有力度，让人感觉声音圆润。后腔的设计很重要，它直接影响了一个手机音质的好环和大小。后腔要求：大、并且密封性好。（无泄露后腔）后腔设计•单独的密封后腔，现品牌机常采用的形式。•优点：后腔完全密封，并且容积足够大，低频效果好。•缺点：成本高后腔结构1•优点：成本较低，可操作性强，密封性一般。但是可以通过多次后腔声耦合，加长了声音传播路径，加大了后了腔。后腔结构2实际后腔结构2后腔减小了机壳处声音泄露、延长声音传播路径。扩大了后腔容积。后腔结构2•后腔容积太小，没有低频，这样的音质较差，声音显得燥、吵，干。后腔不良设计1•声泄孔离出声孔太近，造成声音短路，使音量变小，音质变差。•机壳尽量要密封，最好不能有声泄露孔。后腔不良设计2灰色的是泄露性后音腔曲线、红色是密封性后音腔的曲线可以看出泄露性后音腔3K以下比密封性后音腔要高3dB密封性后腔和泄露性后腔对比曲线后腔大小与扬声器振膜振幅的关系加大后腔可以改善低频效果，但是扬声器振膜的振幅也会同时增大，采用大后腔的时候需要注意提高振膜到前盖板的距离，防止振膜发生碰撞。•作用：1、前腔是让声音产生一个高频段的截止频率，并产生一个高频峰（相对的)。2、修正高频噪声。3、好的前腔可提高中频、减小高频噪声、降低高频段延伸、提高声音转换效率。前腔设计•1、前腔壁的形状和高度设计要能提高声音转换效率。•2、前腔一定要与后腔分开，做好密封措施。•3、前腔壁越高，高频截止频率越低(与出声孔面积和位置配合)，中频转换效率越高，高频成份越小。前腔设计注意点前腔大小的影响1.出声孔面积保持一定时，前腔越小，高频截止谐振频率越大2.前腔太小时，振膜距离前盖太近，导致震动附加质量过大，使得低频灵敏度下降这种锥形结构对声音反射有影响，因为声音反射回来，不能提高声音的利用率。前腔设计形状1•倒锥形和指数性结构的前腔壁都可以提高扬声器的利用率，起到提高中频音量作用。前腔设计形状2前腔设计形状3•垂直前腔对高频的延伸特性好，但是没有倒锥形和指数性结构对中、低频的提升好。可以看出，指数性和锥形都能提高扬声器中频段的效率，提高中频段音量。使高频段了谐振频率降低。前腔设计形状对比曲线侧出音设计优点：1、可以过滤掉高频噪音。2、如果声音破音，通过侧出音可减小破音。侧出孔的面积要达到扬声器振动面积的15%-25%。孔宽要达到：0.8mm-1.5mm。•出声孔作用：•1、出声。•2、出声孔面积影响高频截止频率、中低频的灵敏度。•3、出声孔面积一般在扬声器振动面积的5%-15%之间，过大可导致高频噪音过多，过小可能导致声音变小。出声孔设计•出声孔：1、尽量不要开在正中，这样高频较多，声音做不大，并且伴随高频噪声。2、开孔面积也不能太大，因为扬声器本身的原因和后腔因素，高音会显得比较尖锐，听起来声音刺耳。•出声孔过渡要平滑，这样声音不会刺耳。•出声孔圆孔径、方形孔孔距不得小于1mm，太小不利于发声，并且声音小还细，没有厚度。出声孔设计注意点扬声器振膜面频段分布扬声器频段分布:振膜边是低频,振膜中是高频出声孔：出声孔开在扬声器振动膜的边上，可以提高中频音量，减小高频噪声，扬声器振膜3/4处为低频发声点（从中往边）。出声孔分布设计实例1单个扬声器：出声孔开在扬声器正中，谷峰较小,声音显得不够大（相对出声孔开在旁边），扬声器振膜正中发出的为高频。出声孔分布设计实例2出声孔分布设计实例出声孔位置图比较出声孔面积为扬声器振动面积的20%出声孔：不能分布在整个面上，会使出声孔面积过大，高音显得比较尖，燥。出声孔面积设计实例出声孔孔径在0.8mm-1.5mm之内，出声孔面积只有占到扬声器振动面积10%左右的时候，声音音量、音质都能做好。出声孔面积设计实例出声孔面积曲线对比在出声孔不能小于0.5mm，太小对出声不利，声音浑浊尖燥，出声孔过多会使声音不耐听，尖锐，让人感觉是噪音。出声孔径要求出声孔设计要求为了使用传播过程中，声损耗最小，前腔出声孔里面尽使用圆角。如图出声孔最好能做成和声波相同的形状，这样峰谷会少一点。出声孔形状设计实例1好较好一般差极差喇叭规格单个喇叭前腔高度(mm)前腔形状指数性（A）直锥形（B）垂直性（C）后腔容积（ml）出声孔面积（扬声器振动面积；泡棉内面积）出声孔位置（从扬声器振动边往正中）09222.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内10182.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内10202.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内11172.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内12152.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内12172.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内12182.5±1A、B1.5~35%~15%3/5以内13152.5±1A、B2~35%~15%3/5以内13172.5±1A、B2~35%~15%3/5以内13182.5±1A、B2~35%~15%3/5以内132.5±1A、B2~35%~15%3/5以内152.5±1A、B2~55%~15%3/5以内162.5±1A、B2.5~4.55%~15%3/5以内14202.5±1A、B2.5~4.55%~15%3/5以内172.5±1A、B3~4.55%~15%3/5以内182.5±1A、B3~55%~15%3/5以内202.5±1A、B3.5~5.55%~15%3/5以内14222.5±1A、B3.5~5.55%~15%3/5以内15242.5±1A、B4~65%~15%3/5以内16252.5±1A、B4~65%~15%3/5以内20302.5±1A、B4.5~85%~15%3/5以内上面的数据要求：1：前腔和后腔完全隔开；2：后腔密封要好(无泄露性后腔设计)。3：前腔的出声孔面积、位置、前腔高度是让声音在中频段共振峰，让音量大，高频噪声少。声音与音腔设计关系类别前腔容积后腔容积出声孔出声孔相对扬声器位置前腔形状音质好0.8mm3ml以上10%-30%正面或侧出音指数性、垂直性八字性音量大1.5mm-3.5mm3ml以上5%-15%整个扬声器旁边、正面八字性、指数性声音与音腔设计关系音腔对声音的影响高频延伸高频破音音量低频破音低频下限音质出声孔面积ＡＡＢＢＡ出声孔位置ＣＣＣＣＢ前腔高度ＢＢＡＢＡ前腔形状ＣＣＣＣＢ后腔容积ＤＡＢＡＡ后腔密性ＤＡＡＡＡＡ：影响最大Ｄ：影响最小