手机音腔结构设计详细讲解

什么是声音声音的产生----空气振动，产生声波，倚赖介质传播声波的传播规律入射，反射，衍射，绕射声速与波长、频率的关系C=λf常温下C=340m/s为常数。人可以听到的音频信号频率范围是20Hz～～20KHz，上下各属于超声波和次声波声压单位用相对声压级分贝dB参考声压2×10ˉN/㎡为0dB人能感觉到的最大的声压是120dB声音三要素响度-----振幅；音调-----频率；音色-----相位X=Asin（2∏ft+θ）听觉的主要基本特性等响度曲线掩蔽效应多普勒效应声波当扬声器振膜振动时，振膜前后都会有声波产生，当声波扩散时，前后声波会相遇，由于前后的波长相同，相位相反，故此时声波会互相抵消，而使输出声音变小。避免声波干涉的办法为在扬声器的前方装一档板，如此就可阻止前后声波相干涉。声波的性质：声辐射（点声源）反射（构成对声音的感受）折射（需要介质）衍射（也称绕射，穿过介质空间，与孔、波长相关联）点声源辐射反射物体面积小于波长物体面积大于波长θθ1θ2孔径小于波长孔径大于波长折射衍射前声波后声波电声器件是电声换能器件的简称，它是一种将电信号转换成声信号或将声信号转换成电信号的换能器件,这类器件在我们日常生活中经常可以见到。手机中的受话器、扬声器，MP3，收音机等。应用扬声器的领域很多。在通信、广播、教育、日常生活等方面都有广泛的应用。本文重点对通信（笔记本电脑、手机）方面的微型电动式（动圈式）扬声器，从扬声器的技术指标、结构、工作原理和选材及工艺等方面进行探讨。扬声器是“能将电信号转换成声信号，并辐射到空气中去的换能器”。受话器是“语言通信中将电信号转换成声信号且紧贴于人耳的器件”何谓扬声器扬声器（Speaker）是一种将电信号转换成声信号的换能器件:二次换能：电能-----机械能-----声能俗称喇叭。应用扬声器的领域很多。在通信、广播、教育、日常生活等方面都有广泛的应用。扬声器是一个大家族，种类较多，用途较广。按换能方式分有：电动式（动圈式）；电磁式；静电式；压电式；气动式。动圈式扬声器在各类扬声器中，应用最多、最广泛。它是应用电动原理的电声换能器件。*重点讨论手机,MP3用的微型电动式（动圈式）扬声器工作原理：根据电磁学理论（法拉第定律），当载流体通过磁场时，会受到一电动力，其方向符合弗来明左手法则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。音圈导线在磁场中所受到的作用力F的大小，与工作间隙的磁场强度B、音圈导线长度L、及输入的音频电信号I的大小有关，即F∝BIL。所以动圈式扬声器的灵敏度除了与输入的音频信号大小有关外，还取决于其磁路系统的磁性能及振动系统的音圈导线长度，其实与腔体和孔也有很大的关系。speaker的基本架构磁碗磁钢极片音圈通气孔阻尼纸盆架前盖音膜PCBN极S极◆21、焊连接线◆22、封槽口胶▲20、初测性能◆23、封黄胶◆2、上接线板◆19、贴阻尼▲24、测纯音◆3、放极片▲18、极性测试▲25、复测性能◆4、磁钢胶合◆17、充磁◆26、贴前胶垫◆5、盆架胶合◆16、去尾线◆27、贴后胶垫◆6、取盆架▲15、测电阻◆28、装盒◆7、放音膜◆14、焊盘加锡▲29、出厂检验◆8、套音圈◆13、胶合前盖◆30、包装入库◆12、下音膜◆10、取膜◆11、胶线头◆制造▲检验■贮存移动生产工艺流程图◆9、音膜与音圈胶合◆1、盆架接线板位打胶基本装配工艺流程扬声器之功率*Rted/MaxPower根据IEC268-5（1989）、GB/T9396-1996中的规定，可分为额定功率、最大功率。额定功率(RatedPower)Speaker可允许长时间正常工作之功率，在额定频率范围内馈给扬声器以规定的模拟节目信号，而不产生热和机械损坏的相应电功率功率高表示Speaker可承受较高声音输出。最大功率(MaxPower)Speaker在短时间内不会被破坏之功率，指能承受持续时间为1秒、间隔为60秒、重复60次的模拟节目信号，而不产生永久性损坏的功率。（但声音的表现无法保证正常）*超功率使用易使扬声器烧坏*输出信号严重失真也易使扬声器烧坏。音质设计与评价重要性——主客观的统一性一个事实是：客观指标测试还远不足能反映扬声器全部特性，最终还是要耳听为实，但好的客观指标一定是经得起推敲的！每个听众多有自己的看法评价音箱使用的软件，也是使音质产生重大差别的原因。听音环境也是一个影响因素。因此必须要有一定的标准：统一的节目源输入条件；经过训练的专业人士；规范的听音环境等等手机腔体、孔与扬声器的关系扬声器出音孔前腔泡棉手机机壳PCB泄漏孔内部腔体前腔:主要是避免前后腔声波干涉,由机壳台阶和胶垫组合形成,设计时要充分考虑好空间大小,对输出音压的大小有影响。一般高度在0.4-1mm之间。内腔：主要时避免前后腔声波干涉，好的设计会让音质有共鸣感、立体感。出音孔：声音由此发出，孔的大小会对频响有影响。泄漏孔：由于在手机设计中无法避免，如SIM卡、合盖处，耳机等，为避免声波干涉，应尽量远离扬声器为佳。音腔对手机音频性能及实际声音的影响：前腔大小主要影响音频高频截止点，容积大截止频率低，反之高频空旷声音单调，无共鸣感；出声孔大小影响音频截止点高低，会有声音明亮、丰满与声音单调、尖锐区别；内容积大小影响频率响应曲线在F0处较高低，频率响应曲线在F0处低落则声音较无力，共鸣感不足，低频量感不足，有声音听不出的感觉；泄漏孔靠近扬声器的远近影响感度之高低，越近低频曲线降低，则会影响声音的低音感不足。音腔设计常见问题一：问题点：声泄漏造成声波干涉，致使声音小及音质不佳原因状况：1、机壳不密封。2、机壳装饰片与机壳不密封。3、SIM卡、电池卡等泄漏孔太接近扬声器声泄漏出声方向出声方向声泄漏声泄漏装饰片出声方向声泄漏音腔设计常见问题二：问题点：手机内容积变小，造成音小及音质不佳原因状况：1、手机内容积设计太小。2、手机中扬声器定位壁过高，与PCB密贴。出声方向出声方向音腔设计常见问题三：问题点：振膜无法自由振动，造成声音小及音质不佳原因状况：扬声器阻尼纸部位被手机内部器件压住。出声方向音腔设计常见问题四：问题点：声波反射严重，造成声音小原因状况：1、翻盖机用单面发声受话器，出声间隙设计太小。2、侧边出声，音隙设计太小。★总结（一）扬声器的额定功率需≥手机之输出最大功率★总结（二）音腔的设计会影响音乐的最终听觉感受，只考虑结构的设计绝对无法设计出最佳效果的声音产品，应考虑整体腔体的设计原则，常用方法如下：将扬声器装入手机机壳内，把手机零部件全部装入，测试整体效果。★总结（三）手机常发生的问题之一是音量不够大，主要原因有：1、音腔设计不正确。2、手机内容积不够。3、所选取的扬声器灵敏度不够高。4、因空间限制，设计者选用小尺寸薄型扬声器。★总结（四）手机常发生的另一问题是破音，主要原因有：1、手机音频输出功率超出扬声器的额定功率。2、手机音频输出频率已超出扬声器的有效频率范围。3、选用的扬声器低频部份承受功率较差。★总结（五）由于各扬声器生产商测试方式不一，各规格书上所标参数存在着差距，甚至有厂家故意将规格书上的参数标的很漂亮来吸用户。只有在相同条件下，测得的数据才能反应出器件的优良，判断出器件的实际效果。现代扬声器的奢求——整机厂与单元厂的两难处境一个事实————放声终端是最薄弱的环节小体积Smalldimensions轻重量Lowweight低成本Lowcost低失真大输出Highoutputatlowdistortion最大效率Maximalefficiency及大声一些，再大声一些“Loud”speakerarerequired另外，扬声器应用的普及，参与人士越来越多，非合理要求层出不穷。合理的设计决定产品的生命力！