Speaker声腔结构设计

电子产品speaker选型及壳体匹配结构设计

声音的优劣主要取决于声音的大小、所表现出的频带宽度（特别是低频效果）和其失真度大小。对小型电子产品而言，Speaker、产品声腔、音频电路和音源是四个关键因素，它们本身的特性和相互间的配合决定了声音的音质。

Speaker单体的品质对于声音的各个方面影响都很大。其灵敏度对于声音的大小，其低频性能对于声音的低音效果，其失真度大小对于声音是否有杂音都是极为关键的。

声腔结构则可以在一定程度上调整Speaker的输出频响曲线，通过声腔参数的调整改变声音的高、低音效果，其中后声腔容积大小主要影响低音效果，前声腔和出声孔面积主要影响高音效果。

音频电路输出信号的失真度和电压对于铃声的影响主要在于是否会出现杂音。例如，当输出信号的失真度超过10％时，声音就会出现比较明显的杂音。此外，输出电压则必须与Speaker相匹配，否则，输出电压过大，导致Speaker在某一频段出现较大失真，同样会产生杂音

音源对音质也有一定的影响，表现在当音源主要频谱与声腔和Speaker的不相匹配时，会导致较大的变音，影响听感。

总之，音质的改善需要以上四个方面共同配合与提高，才能取得比较好的效果。

1. Speaker的选型原则

1.1 扬声器(Speaker)简介

1.1.1 Speaker工作原理

扬声器又名喇叭。喇叭的工作原理：是由磁铁构成的磁间隙内的音圈在电流流动时，产生上下方向的推动力使振动体（振动膜）振动，从而振动空气，使声音传播出去，完成了电-声转换。喇叭实际上是一个电声换能器。

对电子产品来说，Speaker是为实现播放说话声音，音乐等的一个元件。Speaker 音压频率使用范围在500Hz～10KHz。

1.1.2 Speaker主要技术参数及要求

a>. 功率Power。功率分为额定功率Rated Power和最大功率Max Power。

额定功率是指在额定频率范围内馈给喇叭以规定的模拟信号（白噪声）， 96小时后，而不产生热和机械损坏的相应功率。

最大功率是指在额定频率范围内馈给喇叭以规定的模拟信号（白噪声）， 1分钟后，而不产生热和机械损坏的相应功率。

注：小型智能设备用喇叭一般要求的功率：额定功率≥0.5W，最大功率≥1W。

b>. 额定阻抗Rated Impedance。

喇叭的额定阻抗是一个纯电阻的阻值，它是被测扬声器单元在谐振频率后第一个阻抗最小值，它反映在扬声器阻抗曲线上是谐振峰后曲线平坦部分的最小阻值。

注：手机用喇叭的额定阻抗一般为8Ω。

c>. 灵敏度级又称声压级Sound Pressure Level(S.P.L)。

在喇叭的有效频率范围内，馈给喇叭以相当于在额定阻抗上消耗一定电功率的噪声电压时，在以参考轴上离参考点一定距离处所产生的声压。

注：智能电子产品喇叭的灵敏度一般要求≥87dB(0.1W/0.1m)。

d>. 总谐波失真Total Harmonic Distortion(T.H.D)。

它是指各种失真的总和。主要包括：谐波失真、互调失真、瞬态失真。

注：智能电子产品用喇叭的总谐波失真在额定功率1KHz时应小于5%。

e>. 共振频率Resonance Frequency (fo)

由阻抗曲线可见，在低频某一频率其阻抗值最大，此时的频率称之为扬声器的共振频率，记为fo,即在阻抗曲线上扬声器阻抗模值随频率上升的第一个主峰对应的频率。

注：智能电子产品用喇叭的共振频率一般在800Hz左右。

1.2 智能电子产品用扬声器(Speaker)的评价原则

Speaker的品质特性对声音优劣起着决定性作用。在同一个声腔、同样的音源情况下，不同性能的Speaker在音质、音量上会有较大的差异。因此选择一个合适的Speaker可较大程度地改善手机的音质。

Speaker的性能一般可以从频响曲线、失真度和寿命三个方面进行评价。频响曲线反映了Speaker在整个频域内的响应特性，是最重要的评价标准。失真度曲线反映了在某一功率下，Speaker在不同频率点输出信号的失真程度，它是次重要指标，一般情况下，当失真度小于10％时，都认为在可接受的范围内。寿命反映了Speaker的有效工作时间。

由于频响曲线是图形，包含信息很多，为了便于比较，主要从四个方面进行评价：SPL 值、低频谐振点f0、平坦度和f0处响度值。SPL值一般是在1K～4KHz之间取多个频点的声压值进行平均，反映了在同等输入功率的情况下，Speaker输出声音强度的大小，它是频响曲线最重要的指标。低频谐振点f0反映了

Speaker的低频特性，是频响曲线次重要的指标。平坦度反映了Speaker还原音乐的保真能力，作为参考指标。f0处响度值反映了低音的性能，作为参考指标。

听感评价是一种主观行为，一般只作为辅助性评价。在客观数据评定难以取舍或没有相关测试条件时，应组织相关人员或音频工程师进行主观试听评价。

1.3立体声喇叭的选择

a>. 二个（或多个）喇叭的电声性能应保持一致。

否则会发生因二个（或多个）扬声器相位特性和声压频率特性不同而产生的声像移位和干扰。

b>. 二个喇叭不能靠得太近，否则声场会变小，左右声道声音容易产生干扰。

c>. 音腔设计时，注意两个后音腔不能导通，要相互隔开且密封设计。

智能电子产品用扬声器(Speaker)的选型推荐

详见标准部品库（制定中）。

2. Speaker音腔性能设计

音腔对于铃声音质的优劣影响很大。同一个音源、同一个Speaker在不同声腔中播放效果的音色可能相差较大，有些比较悦耳，有些则比较单调。合理的声腔设计可以使铃声更加悦耳。

为了提高音效品质，提升声腔设计水平是结构工程师的本职工作。所以本设计规范主要讲述音腔结构设计，其他影响音效的主要因素Speaker选型﹑音频电路设计及音源需硬件﹑软件工程师的大力配合，共同把设备的音效水平提升到新的高度。

2.1 音腔结构简介