手机机壳声结构对声性能的影响

手机机壳声结构对声性能的影响 (参考资料之二) 《振铃扬声器及机壳声结构的分析》 (5页) 《手机机壳对受话器频率特性的影响》 (6页) 深圳市美欧电子股份有限公司 南京电声技术中心 振铃扬声器及机壳声结构的分析 一、振铃扬声器的结构 该扬声器为外磁式动圈扬声器～振动系统与磁路系统由注塑外壳连为一体。 外径约16mm。振膜前有开孔的前盖～上面贴有声阻材料,似为无纺布,～布上并粘有一层薄垫圈,T铁极芯中心开有一通孔～经后盖板与大气相通～孔口贴有声阻材料,丝绢类,。其结构示意图见图1。 声阻材料振膜音圈 前盖 外壳 接插件 上夹板声阻材料图1 振铃扬声器结构示意图磁体铁孔 二、机壳声结构的描述 当扬声器放入机壳时～扬声器前盖将与一个极薄的腔体相耦合～从前盖孔 V1 出来的声波～首先进入该腔体～再通过一个狭缝,约8X1mm,进入另一个体MA1 积较大的腔体～然后经机壳出声孔与大气相通。 VMA22 振膜背面所辐射的声波～经极芯中心的孔及后盖板上的声阻材料～进入机壳 V中一个较大的腔体,相当于与大气相通,。 振膜前面的等效声结构～见图2所示。 C(V) AffC(V) A11 C(V) A22 P 振膜 MA2MR M AfAfA1 图, 振膜前的等效声结构 1 三、扬声器安装至机壳后的等效声学线路 扬声器安装至机壳后～其等效声学线路如图3所示。 M M RMM AfC RA2ASA1ADASAf UD p ZAR CC CA1AfA2 CAB MRCABABA 图, 扬声器安装至机壳后的等效声学线路 图中: 振膜的驱动压力 ,,～且 pPa B,i p, SD BT 为磁感应强度 ,, ,M 为音圈导线的有效长度 ,,, iA 为音圈中的信号电流 ,,, 2M 为振膜的等效面积 ,,, SD 3 振膜的容积速度 ,,,且 UMsD U,,,S DcD , 为音圈的振动速度 ,Ms,, c 5R 振膜支撑系统的等效声阻,,; N,sMAS 4M 振膜的等效声质量 ,,, KgMAD 42C 振膜支撑系统的等效声顺 ,,, MsKgAS 2 42 振膜与前盖之间腔体的等效声顺 ,,,且 CMsKgAf Vf ,CAf2c, 4 前盖孔的等效声质量 ,,, 且 MKgMAf ,,f ,MAfSf 3 其中 为空气密度 ,,; ,KgM 为前盖孔的等效长度 ,M,, ,f 2 为前盖孔的等效面积 ,,; SMf 若开孔数为个～则 n n S,S,fi,1i Si 为第个孔的面积。 i 5 为前盖孔声阻材料的等效声阻 ,,, RN,sMAf 42 为前盖与机壳之间腔体的等效声顺 ,,, CMsKgA1 4 狭缝的等效声质量 ,,, MKgMA1 42 狭缝与机壳出声孔之间的较大腔体的等效声顺 ,,, MsKgCA2 V2 且 ,CA22,c 4 机壳出声孔的等效声质量 ,,,且 KgMMA2 ,,2M, 2AS2 3, 其中 ,1.20为空气密度; KgM M 为孔之等效长度 ,,, ,2 2MS 为孔之等效面积 ,,; 3 2 5 出声孔外端的辐射声阻抗 ,,,且 ZN,sMAR Z,R，j,MARARAR 为辐射声阻, 为同振质量, RMARAR 42 为振膜后腔的等效声顺 ,,, CMsKgAB 4 T铁中心开孔的等效声质量 ,,, KgMMAB 5 T铁中心开口处声阻材料的声阻 ,,, RN,sMAB T铁开口外～机壳腔体的等效声顺,通常因腔体体积较大～抗值CA 甚小～可视为短路。 考虑到, ? 、、的值较小～频率不太高时～抗值甚大～可视作开路, CCCAfA1AB 、、的值较小～频率不太高时～抗值甚小～可视作短路, ? MMMAfA1AB ? 抗值甚小～可视为短路。 CA ? 当,时 。 Z,j,MM,0.1952,aka，，ARARAR 3 其中,, ,1.20为空气密度; KgM 为出声孔半径, a 则等效声学线路可简化为图,。 CAS RA, D RAS MAD U MA2 MP AR C A2 RAB 图, 简化的声学线路 4 四、等效线路的分析 由图,可知: ? 机壳声结构的作用～一般为声学滤波器,低通,～如图,虚线框内所示。 可据扬声器的频响特性～适当设计之值～使扬声器所发之声通过MCA2A2 声结构后～高频有所衰减～从而低频相对丰满～可使听感柔和。 ? 若为了提高振铃的输出声级～也可刻意设计腔体?,,即,及出声CA2 11孔的几何尺寸,即,～使其在某个频率附近Mf,A2R2,(M，M)CA2ARA2 发生谐振～以期提高声输出～但失真可能增大。 五、结论 机壳声结构,腔和孔,的设计,主要是、的设计,～应与扬声器的MCA2A2 频响特性相配合～以期达到最佳效果。不同的扬声器～声结构的几何尺寸是不同的。 5 手机机壳对受话器频率特性的影响 根据受话器的结构,图一,及其在手机机壳中的安装方式,图二, m/s ,Rm/s,CmSm/s ,Rm/s,CmS 图一 图一 图一 受话器 受话器 垫圈受话器 机壳垫圈 仿真耳 声级计 机壳 麦克风图二 即可画出受话器安装至机壳后的等效声学线路～如图三所示。 仿真耳 声级计 UMRCMRMRDAAAA1A1A2A2 麦克风图二 U ,pZ C C ,A1A2 C A3 MRC A3A3A4 图三 受话器安装至机壳后的等效声学线路 1 图中, F2, 为振膜所受之压强 ,,, p,pNmS F,B,i 为振膜所受之推动力 ,Newton,, 2S 为振膜之等效面积 ,,, mM4M, 为振动系统之等效声质量,,, KmM,MgAA2S 为等效质量 ,,, KMgM 25, 为振动系统之等效声顺 ,,, C,CCSmNAAM 为等效力顺 , ,, CmNewtonM R5MR,, 为振动系统之等效声阻 ,,, RN,smAA2S 为等效力阻 ,,, RN,smM 5m 为振膜前腔体的声顺 ,,,且 CA1N V1 C,A12,c 3m 为前腔的体积 ,,, V1 3Km, 为空气密度 ,,, g 为声在空气中的传播速度 ,,, cms 4Km 为受话器出声孔的声质量 ,,,且 MgA1 ,,1M, A1S1 m , 为出声孔等效长度 ,,, 1 2mS 为出声孔等效面积 ,,, 1 5N,SmR 为受话器出声孔中因空气粘滯所引起的声阻 ,,, A1 若无阻尼材料～此元件值极小～常可忽略, 5C 为垫圈与机壳间所形成的空腔的声顺 ,,, 2 mNA2 V2且 ,CA22,c 3 为该空腔的体积 ,,, mV2 4 为机壳出声孔的声质量 ,,,且 KmMgA2 ,,2 M,2AS2 为机壳出声孔的等效长度 ,,, ,m2 2 为机壳出声孔的等效面积 ,,, mS2 5 为机壳出声孔中因空气粘滯所引起的声阻 ,,, RN,SmA2 若不另加阻尼材料～此元件值极小～常可忽略, 为仿真耳的等效声阻抗, Z, 5 为受话器振膜背后空腔的声顺 ,,,且 CmNA3 V3 ,CA32,c 3m 为该空腔的体积 ,,, V3 4Km M 为振膜背后所开孔的声质量 ,,,且 gA3 ,,3M ,3AS3 , 为开孔的等效长度 ,m,, 3 2mS 为开孔之等效面积 ,,, 3 若开孔数为n个～则 n S,S,3i,1i iS 为第个孔的面积。 i 5R 为开孔之声阻 ,,, N,SmA3 通常开孔处均敷有阻尼材料, 3 5 为受话器背面与机壳所形成的腔体的声顺 ,,,CmNA4 且 V4 ,CA42,c 3 为该腔体之体积 ,,, mV4 一、 振膜背面声学线路的分析 振膜背面声学线路包括四个声学元件 。其中, C,M,R,CA3A3A3A4 V3,i, ～ ,CA32,c 1由于通常较小～故较大～频率不太高时～此元件通常可视为开V3j,CA3路, ,,3,ii, M ～ ,3AS3 n 由于 其值较大～故之值较小～频率不太高时～较小。Mj,MS,SA3A3,3i,1i 此元件可忽略。,视为短路,, V4,iii, ～ ,CA42,c 1建议用户不要将V做得太小,则C较大～较小～故元件C亦可视4A4A4j,CA4 为短路。 R,iv,通常用加阻尼材料,绢、无纺布等,来获得。所以～振膜背面的声A3 学线路主要起阻尼作用。因阻尼力与振速,或容积速度,成正比～即 f,R, 4 RM U当有谐振出现时～,或,达极大～响应出现峰值。此时亦大～故可,fR将峰“压平”。 二、 受话器前面与机壳的配合 受话器装入机壳后～受话器前面与机壳形成一个声学结构～其等效声学线路如 图三中虚线框内所示。此声学结构～实际上是一个声学滤波器,低通,,M,CA2A2的值越大～则对高频的衰减也越大～开始衰减的频率,截止频率,也越低。所以 值的决定～必须与受话器的频响特性相配合,见第5页附图,。 M,CA2A2 三、 结论 V4,1,、因, 所以～宜大不宜小。至少不小于现有的值～大则不,VCA442,c 限。 ,2,、值的大小～直接决定着高频响应的值～不同频率特性的受话器～M,CA2A2 应配以不同的的值～且一经调定～则不宜改动。应建议用户～按我们M,CA2A2 提供的数据,的大小、出声孔的直径、长度和个数,制作～以达最佳配合。 V2 5 图(,) 图(,‘) 6