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扬声器
落落 2021-09-22

扬声器俗称喇叭,是一种将电信号转换成声信号的电声器件。

根据工作原理的不同可分为电动式、电磁式、静电式、压电式等几种。手机一般使用的基本属于电动式,或称动圈式。

扬声器结构:

振膜组件:这就是手机的声带,声带通过震动,从而发出声音;

音圈:是由漆包线绕制而成,通电后形成一圈圈环绕的电流。电流在磁场中会受到力的作用。

盆架:起到支撑、保护扬声器的作用;

磁路系统:构成磁场,驱动音圈运动,音圈带动振膜震动;

扬声器工作原理:根据左手定则F=BL*I,通电导体在磁场中受力。

发声过程:音圈通电后,在磁场中受到力的作用,当交流电通过音圈时,音圈的受力方向随着电流的改变而不断变化,做往复运动。音圈带动振膜震动,振膜推动空气,使空气产生压缩与膨胀,从而向外辐射声波,声波作用与人耳,所感知的就是声音。

扬声器基本指标:

谐振频率F0:指阻抗曲线上第一个极大值所对应的频率;

额定阻抗:过了谐振频率F0后,阻抗曲线上出现的最小阻抗;

灵敏度:即声压级,反应了声音的大小;

总谐波失真(THD): THD曲线反映的是谐波能量占基波或总能量的百分比值;总谐波失真能一定程度上反映扬声器腔体设计的合理性;

灵敏度曲线:从100Hz-F0,是手机电声评估中比较重要的低频段。后腔越大,低频性能越好;高频截止频率简称Fh,它是扬声器在高频处的一个峰值。Fh主要由前腔的长度和出音面积决定;Fh之后的频段会出现衰减,我们在设计中尽可能让Fh大一点,避免高频失真导致听感变差;因此,评估工作中需要重点评估前腔和后腔是否满足设计标准;

前腔:振膜组件正对的腔体,与手机出音孔连接;

后腔(评估的重点):封闭的腔体,体积大小决定了扬声器的低频灵敏度性能;低频灵敏度随后腔增大而增大。

导致灵敏度不足的原因:1.小尺寸扬声器天生的性能缺陷。相比大音箱,微型扬声器的震动面积小的太多,振膜推动的空气体积就小,导致了低频的缺少;2.手机内部空间有限,限制了扬声器后腔的大小。

如何争取更大的后腔:扬声器模组周边的器件包括:电池、中框、天线小板、指纹、Typec、副板等。争取后腔大小的过程,实际上就是优化扬声器模组与周边器件堆叠的过程。

例如:扬声器模组可以用钢片替代塑胶,争取空间;电池仓骨位去掉或降低,使腔体性能向Y向延伸;螺丝柱取消,增加腔体;在后腔中填充吸音塑料,增大等效腔体。

高频截止频率Fh的影响因素:

前腔长度越长,Fh越小,我们标准为≤9mm;

手机出音孔面积:面积越小,Fh越小,我们标准≥10mm²;需要重点关注这些结构尺寸是否满足基线标准。

腔体设计的重点:

  1. 高度空间和尺寸
  2. 前腔形状
  3. 后腔大小
  4. 通气顺畅性:通气性差,侧壁泄露孔被堵死,振幅推不到最大,杂音也大。
  5. 密封性
  6. 防尘、防堵:整机上为了保证防尘性能,采用了双层防尘网的设计,但这可能会增大某些频点的失真情况。
  7. 防共振

 

 

手机端常用电声指标:

  1. 语音通话:发送响度/频响、接收响度/频响、接收/发送失真、侧音、回声、消噪、语音质量评级等;
  2. 外放:声压级、腔体频响曲线、阻抗曲线、失真度、R&B音、主观听感等;
  3. 耳机Hi-Fi:输出幅度、失真度、动态范围、信噪比、主观听感等;

扬声器/受话器主要参数:

  1. 灵敏度:标志着电声转换能力的大小。
  2. 声压频率特性
  3. 额定阻抗和最低共振频率
  4. 额定功率:指扬声器能长时间正常安全工作的输入电功率;
  5. 最大输出功率:最大输入功率就是指扬声器输入端允许加的最大功率量。
  6. 指向性
  7. 谐波失真。

 

频响曲线FR:增大bass材料填充率,等效增大后腔体积,低频性能提升,对中高频基本没有影响。

阻抗曲线Lmp:频率为0Hz的阻抗值为直流阻抗值;第一个峰后的第一个谷值为额定阻抗值。峰的高低主要反映了Q值的大小,Q值打,峰值高,斜率更大。

总谐波失真曲线THD(2-10次谐波):THD曲线反映的是谐波能量占基波或总能量的百分比值,有两种计算方式;

RB(HOHD及Normalized):HOHD的计算方式与THD一样计算的是10-35次谐波能量。Normalized计算的是某频率f1激发的n次谐波占nf1频率基波的能量百分比之和。


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