扬声器原理及音腔设计

手机终端扬声器的实装方法手机终端扬声器的实装方法BMCOMSpeakerEng.＜目＜目录录＞＞　１）　１）扬声器的扬声器的原理・原理・构构造造　２）　２）扬声器的扬声器的代表特性代表特性及参数及参数　３）　３）手机实装时的特性变化手机实装时的特性变化　　　・漏音　　　・漏音低频低频特性特性　　　・背面容　　　・背面容积及低频积及低频特性特性　　　・　　　・安装安装孔面孔面积及高频积及高频特性特性　４）　４）立体声扬声器的配置立体声扬声器的配置　５）立体音　５）立体音场重现场重现１１))扬声器的扬声器的原理・原理・构构造造扬声器的工作原理是在用磁铁构成的磁气回路里内置的音圈流过的电流、产生上下方向的驱动力，使振动板振动由此使空气振动来出音。磁铁后盖音圈振动板防护罩顶板制动布＜各元件的名称及作用＞　１）振动板：使空气振动的振动板（塑料薄膜）　２）防护罩：保护振动板（金属材料）　３）顶板：将磁力线集中在音圈周围的金属板　４）音圈：在电流通过时产生驱动力的线圈　５）后盖：将磁力线集中在音圈周围的金属板６）磁铁：产生磁力线　７）制动布：抑制振动板的振动幅度(空气制动)及防尘作用的布材Ｆ(力)Ｈ(磁界)Ｉ(电流)防护罩振动板音圈盆架制动布后盖端子顶板磁铁前面背面从前面和背面的出声有半波长的相差(180度)ⅠⅠ--11））扬声器的扬声器的原理原理ⅠⅠ--22））扬声器的元件构成扬声器的元件构成扬声器代表特性（φ16扬声器、1.26Vrms/0.1m)60708090100110100100010000100000Frequency[Hz]SPL[dB]0510152025Imp[Ω]SPLImpFoFh２２))扬声器的扬声器的代表特性代表特性及参数及参数＜代表参数及其意义＞　　１）F　o（最低共振周波数）：　表示低域再生限界　　(Hz)　　２）F　h（高域限界周波数）：　表示高域再生能力　　(Hz)　　３）SPL(音压)：　表示声音的大小　　(dB)３３))手机实装时的特性变化手机实装时的特性变化　通常扬声器的背面都有密封。从扬声器振动板上面产生的声波和其下面产生的声波的相差为１８０度。因此若不遮断其上下声波就会由于相差干扰而使声音消失。特别是波长长的低频是很显著的。因此理想的方法是完全遮断背面声波，使其不再有相差干扰。　⇒手机实装时、若前盖后盖的卡合部或转轴等其他连接部有间隙，背面声波就会漏音、尤其是波长长的低音会消失、低音质感也会耗损。ⅠⅠ--11））扬声器背面密封的扬声器背面密封的必要性必要性在干扰部分声音消失密封盒密封盒腔与手机的特性比较(商用终端整机的漏气状態)密封盒腔与漏气盒腔的特性比较(故意做漏气状态的音腔)实验中和实机中漏气有相同的特性密封BOX是理想状态405060708090100110100100010000100000周波数[Hz]音圧[dB]密閉BOXLeak-BOX405060708090100110100100010000100000周波数[Hz]音圧[dB]密閉BOX携帯電話ⅠⅠ--22））扬声器背面密封的扬声器背面密封的必要性必要性手机终端密封盒密封盒漏气盒　如下图所示：扬声器是配置在密封的空间中使用、由与背面空间容量给特性变化。虽然振动板表现出弹片模样的振动、但若背面空间容量小，由于空气压力的伸缩、会使Fo(最低共振频率)上升、低音无法出来。　⇒手机用途的电动式扬声器，最理想的是背面空间在３cc以上。下图为φ16mm扬声器的背面容量变化数据。　由于背面容量变小，低音重现就变得很难。ⅡⅡ--11））背面容背面容积和积和FoFo的变的变化化φ14扬声器背面容积変化时的频率特性変化（0.2W/0.1m）60708090100110120100100010000100000Frequnecy[Hz]SPL[dB]0.5cc1cc3cc5cc45cc容積可変ⅡⅡ--22））背面容背面容积和积和FoFo的变的变化化由于φ14,16,18扬声器容积変化Fo変化的数据（扬声器的Fo为800Hz）05001000150020002500300035004000012345678910Cavity[cc]Foc[Hz]φ14スピーカφ16スピーカφ18スピーカ　・容积和Ｆｏ的关系如下图表所示：3cc以下的时候突然变化很大。　⇒容积３ｃｃ时为重要背景　　（３ｃｃ时勉强在１ｋHz的再生帯域）扬声器扬声器扬声器Ⅲ）Ⅲ）手机音孔面积及手机音孔面积及高高频频特性変化特性変化在手机终端上扬声器配置如下图所示∶结构设计上在扬声器前面与开孔的外盖之间存在一定的空间。由于外盖孔的开口总面积来改变高频特性。面积小，扬声器前面的空间V与孔的开孔总面积S就会低通滤波器的作用、使高频限界频率变化。⇒为了在手机实装时，降低噪音、争取让铃音(2.5～2.7kHz)在２、３次高谐波，一般将共振设定在７～８kHz。　若开孔面积过小、孔内的空气阻抗就会变大，音压就会衰减(参照下图特性)。容積V面積Sφ14扬声器开口面积变化时的频率特性变化（3cc、0.2W/0.1m）60708090100110120100100010000100000Frequnecy[Hz]SPL[dB]φ1.0φ2.0φ3.0φ4.0φ5.0φ6.0φ7.0φ8.03cc面積可変φ1～8单体(Φ16mm)障板Box少开口率Box405060708090100110100100010000100000周波数[Hz]音圧[dB]UnitBaffleBoxBox--Hole-Masking实装方式(开孔率)别音压特性変化Ⅵ）Ⅵ）实装中音压特性变化实验数据实装中音压特性变化实验数据LchRchLchRch单频立体声(前面)立体声(侧面)附加低音功能４４))立体声扬声器配置立体声扬声器配置实音场实际音源如果两耳听到的声音相同，就会感觉宛音源的声音控制过滤器相同的声音假想音源音源在左前方左耳中的音右耳中的音音源在左前方左耳中的音右耳中的音头部传达函数（HRTF)H1H2H3H4H5H6扬声器重现３次元音响再生音场５５))立体音立体音场重现场重现３０°３０°设置条件、效果设定房间的面积smallmediumlargeⅠ)应用举例(PanasonicSD-Jukebox)ＲＴＦＨＲＴＦⅡ)为了更理想的再生立体音场，扬声器特性及配置应注意点„尽可能实装在特性稳定的BOX中。„扬声器必要使用共振少的(相差转动少的)单品。„左右扬声器之间的距离尽量远离。„尽量降低左右扬声器的特性差异。„受听点尽量在左右扬声器的中心。„立体音场重现时,扬声器和耳朵之间的传达函数最好是以左右扬声器的中心部作为头部的位置来计算、但在手机倾斜的情况下，左右扬声器与耳朵间的路长差增加、因此计算出的函数有所不同、音质感也有所变化。特别是侧面配置与前面配置相比、其路长差更容易增加。(AB)倾斜和从左右扬声器进入耳朵的声音路长差变长AB