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:
手机端常用电声指标:
扬声器/受话器主要参数:
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。