手机音腔结构设计27页PPT文档
手机音腔结构设计
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。
点声源
物体面积小于波长
物体面积大于波长
辐射
反射
θ
θ1
孔径小于波长 θ2
孔径大于波长
折射
衍射
后声波
前声波
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”
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）
*重点讨论
手机音腔与扬声器对照表演示文稿
第七页，共47页。
扬声器振膜面频段分布
扬声器频段分布: 振膜边是低频,振膜中是高频
第八页，共47页。
出声孔分布设计实例1
第九页，共47页。
出声孔：出声孔开在扬声器振动膜的边上 ，可以提高中频音量，减小高频燥声，扬
声器振膜3/4处为低频发声点（从中往边
）。
出声孔分布设计实例2
第三页，共47页。
音腔设计作用
1、防止声音短路，充分发挥扬声器性能。 2、对声音进行修正，防止噪音。
3、正确的音腔设计可提高扬声器利用率。
4、让声音真实的还原。 5、后腔是对手机低频进行修正 6、前腔对中高频进行修正。 7、出声孔面积能对中高频进行修正。
第四页，共47页。
音腔设计的要点（无泄漏后腔设计）
手机音腔与扬声器对照表演示 文稿
第一页，共47页。
优选手机音腔与扬声器对照表
第二页，共47页。
声音曲线
从图看出，MP3音乐和人耳听觉区域为20-20KHZ，手机喇叭并不是所有音乐都能播放
只能播放500HZ以上音乐信号，但是高频灵敏度相对其它频段要高，并且没有低频，
因此过多的高频段相对于手机音乐只是一种燥声。
后腔实结构际2 后腔结构2
第三十页，共47页。
后腔
减小了机壳处声音泄露、延长
声音传播路径。扩大了后 腔容积。
后腔结构3
第三十一页，共47页。
• 整个机壳里面都是后腔。
• 优点：后腔容积大、可操作 性强、成本低。
• 缺点：密封性差。
后腔不良设计1
第三十二页，共47页。
• 后腔容积太小，没有 低频，这样的音质较 差，声音显得燥、吵， 干。
出声孔位置（从扬声器振动边往 正中）
手机音频研究演示文稿
MIC典型应用电 路
第十三页，共57页。
11
麦克风电路
ID
输出阻抗：2.2 K
标称电压：2V 工作电流：500UA 偏置电阻：2.2K
0
U GS
2v
U DS
第十四页，共57页。
12
差分走线
麦克风电路
定义： 差分信号通俗地说，就是驱动端发送的等幅反 相的信号。差分走线就是承载差分信号的走线。
特点： 抗干扰能力强 有效抑制EMI 适合于低幅度信号的电路。
然后转换为离散的数字语音信号(A／D转换)，并送到数字处理电路； 当手机处在接收时隙时，它将数字音频处理电路送来的数字信号进 行PCM解码，将数字语音信号还原成模拟的音频信号(D／A)转换，然 后进行功率放大，到听筒进行电声转换，推动听筒发声。
第四页，共57页。
2
手机音频系统
• DSP部分
在手机发射时，将音频编码电路送来的数字信号进行 信道编码、交织、加密等处理，得到数码语音信号，经GMSK 调制，最后得到基带发射信号，送到射频部分进行上变频的处 理；在手机接收时，将射频部分送来的基带信号进行GMSK解调， 经解密、去交织、信道解码、语音解码后，送到PCM解码电 路进行PCM解码。
第十七页，共57页。
15Biblioteka 筒电路T1,T2ESD器件 B1,B2磁珠，吸收超高频干扰
C1 抑制射频级差模干扰
C2,C3滤除射频级干扰
第十八页，共57页。
16
耳机耳麦电路
第十九页，共57页。
17
耳机耳麦电路
• HEADSET_SW：插入耳机检测,当耳机插入时，由于耳机电阻很小，则XMP3_R被接 地，这样HEADSET_SW端也下拉到地，触发中断给CPU，显示插入耳机。切换到耳机 模式。
手机音腔的结构设计
手机音腔的结构设计先说单speaker，现在用的最多的了!不过从发展趋势来看为追求好的音效双speaker将成为以后大主题。
不管是双还是单重视后音腔的设计，这对音质有很大的影响：尽量做大些，还要密封好些！现在的趋势是要求音量越来越大，特别是国产手机，有的做到100分贝以上，但是音量不是唯一指标，和谐悦耳的铃声才是设计目标！音源对铃声的影响非常重要，选择合适的音源可以很好的体现设计效果！在设计时尽量选用口径大的speaker。
对speaker的特性曲线要求低频时也能有高的音压，并且在曲线在1K~10K的区间要曲线平稳，当然能在1K以下做到很好水准就体现speaker研发生产实力了。
结构上的设计受到手机空间的限制，多设计都是用到二合一单边发声的，产品最终的音效都不是很好，扬声器与受话器的设计要领不一样，共用一个音腔确实会有一定问题，有这么些建议：1.Φ13mm Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:3~5Cm3 洩漏孔高度:4~6mm22.Φ15mm Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:3~5Cm3 洩漏孔高度:4~6mm23. Φ16~20m/m Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:5~7Cm3 洩漏孔高度:5mm2对于单面发声的后音腔设计，我们一般把整个前端作为后音腔，通过LCD PCB上密封整个前端，较大的后音腔能够能够弥补前期不足！现在的流行趋势是分开，特别是双speaker强烈要求speaker与Receiver分开，这样才能到达要求的立体效果！对于双speaker最好使出声孔的位置避免在一个面上，现在市面上看到最多就是放在翻盖的头部两侧，或者放在转轴两侧（三星x619），这跟声音波形原理有关的，同在一个面上消减幅度很快，效果不会太好的！双speaker的设计关键是要体现立体效果，在设计上有以下要点：1.出声孔的位置，如上所述；2.两个speaker的后音腔要求分开，独立密封；3.两个speaker之间的切线（切线指的是两个水平放置，两个园之间的切线距离）最小距离要求在10mm以上；4.要求大些的后音腔；5.注意音源的选择，其实说道音腔，主要的一个原则就是，前音腔要密闭，后音腔要尽可能大，泻露孔尽可能距离speaker远一点。
手机音腔设计指南ppt课件
此图会出声孔高音尖锐，高音破音。 这样的出声孔会中频 明亮高音不容易破。
资 金 是 运 动 的价值 ，资金 的价值 是随时 间变化 而变化 的，是 时间的 函数， 随时间 的推移 而增值 ，其增 值的这 部分资 金就是 原有资 金的时 间价值
出声孔形状设计实例1
• 3、出声孔面积一般在扬声器振动面积的5%-15%之间， 过大可导致高频燥音过多，过小可能导致声音变小。
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出声孔设计注意点
• 出声孔：1、尽量不要开在正中，这样高频较多，声音 做不大，并且伴随高频燥声。2、开孔面积也不能太大， 因为扬声器本身的原因和后腔因素，高音会显得比较尖 锐，听起来声音刺耳。
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出声孔分布设计实例
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出声孔面积设计实例
出声孔孔径在0.8mm-1.5mm 之内，出声孔面积只有占 到扬声器振动面积10%左 右的时候，声音音量、音 质都能做好。
• 作用：
手机音腔设计指南.
出声孔分布设计实例2
单个扬声器：出声孔开在扬声器正 中，谷峰较小,声音显得不够大 （相对出声孔开在旁边），扬声 器振膜正中发出的为高频。
出声孔分布设计实例
出声孔位置图比较
出声孔面积为扬声器振动面积的20%
出声孔面积设计实例
出声孔：不能分布在整个面上， 会使出声孔面积过大，高音显 得比较尖，燥。
2、对声音进行修正，防止噪音。
3、正确的音腔设计可提高扬声器利用率。
4、让声音真实的还原。
5、后腔是对手机低频进行修正
6、前腔对中高频进行修正。
7、出声孔面积能对中高频进行修正。
声波干涉1
当喇叭振膜震动时， 振膜前后都会有声波产 生，当声波扩散时，前 后声波会相遇（如图示 ），由于前后声波相位 相反，故此时声波会互 相抵消，使扬声器的输 出声音变小，此为声波 的干涉。 避免声波干涉之方法 ， 在扬声器前面装置一 档板，如此即可阻挡前 后声波，使其不会因相 遇而抵消。
出声孔面积曲线对比
出声孔径要求
在出声孔不能小于0.5mm，太小对出声不利，声音浑浊尖燥，出 声孔过多会使声音不耐听，尖锐，让人感觉是燥音。
出声孔设计实例
注意孔径不 得小于1.0mm。 这样对发声 有利
此图会出声孔高音尖锐，高音破音。 这样的出声孔会中频 明干涉2
扬声器为何需要在振摸后端设计出音孔的结构， 致使前后端都有声音而造成声波干涉？设计一种声音 只会向前传送而不会往后扩散的扬声器，不就不会有 干涉现象吗？
手机机壳（相当于档板）形成的音响空间，或 SPEAKER附带小音箱设计，用来解决声音干涉问题。
音腔结构的作用及组成
音腔的作用： 音腔可以在一定程度上调整SPEAKER的输出频响曲线，通过音腔参数的调 整改变音乐声的高、低音效果对于音乐声音质的优劣影响很大。同一个音源、 同一个SPEAKER在不同音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。合理的音腔设计可以使音乐声更加悦耳。 为了提高音腔设计水平，下面着重介绍音腔各个参数对声音的影响程度以 及它们的设计推荐值。 音腔设计包括以下五个方面： 1.后音腔 2.前音腔 3.出声孔 4.密闭性 5.防尘网
手机声腔设计
关于手机音腔设计先说单speaker，现在用的最多的了!不过从发展趋势来看为追求好的音效双speaker将成为以后大主题。
不管是双还是单重视后音腔的设计，这对音质有很大的影响：尽量做大些，还要密封好些！现在的趋势是要求音量越来越大，特别是国产手机，有的做到100分贝以上，但是音量不是唯一指标，和谐悦耳的铃声才是设计目标！音源对铃声的影响非常重要，选择合适的音源可以很好的体现设计效果！选择音源：1．尽量选用口径大的speaker。
2．对speaker的特性曲线要求低频时也能有高的音压，并且在曲线在1K~10K的区间要曲线平稳，当然能在1K以下做到很好水准就体现speaker研发生产实力了。
结构上的设计：受到手机空间的限制，多设计都是用到二合一单边发声的，产品最终的音效都不是很好，扬声器与受话器的设计要领不一样，共用一个音腔确实会有一定问题，有这么些建议：1.Φ13mm Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:3~5Cm3 洩漏孔高度:4~6mm22.Φ15mm Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:3~5Cm3 洩漏孔高度:4~6mm23. Φ16~20m/m Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:5~7Cm3 洩漏孔高度:5mm2对于单面发声的后音腔设计，我们一般把整个前端作为后音腔，通过LCD PCB上密封整个前端，较大的后音腔能够能够弥补前期不足！现在的流行趋势是分开，特别是双speaker强烈要求speaker与Receiver分开，这样才能到达要求的立体效果！对于双speaker最好使出声孔的位置避免在一个面上，现在市面上看到最多就是放在翻盖的头部两侧，或者放在转轴两侧（三星x619），这跟声音波形原理有关的，同在一个面上消减幅度很快，效果不会太好的！双speaker的设计关键是要体现立体效果，在设计上有以下要点：1.出声孔的位置，如上所述；2.两个speaker的后音腔要求分开，独立密封；3.两个speaker之间的切线（切线指的是两个水平放置，两个园之间的切线距离）最小距离要求在10mm以上；4.要求大些的后音腔；5.注意音源的选择，其实说道音腔，主要的一个原则就是，前音腔要密闭，后音腔要尽可能大，泻露孔尽可能距离speaker远一点。
手机音腔结构设计知识
------完-----欢 迎 指 正
手机音腔结构设计参考点
宇龙通结构部
Sep.22.2007
正出音音腔结构示意图
手机壳 前音腔 出音孔 前音腔密封泡棉
后音腔
后音腔密封泡棉
喇叭
主板
前
音
腔
1.前音腔和后音腔之间要用密封泡棉隔开， 因为喇叭振膜前后面声波相位相差180度，如果 密封不好，会产生消音，低频信号会更明显；为 了密封良好，泡棉两面都要加双面胶，并有足够 的压缩量，同时喇叭要用扣位扣紧，或在背面用 硬质胶体压紧。
2.前音腔深度一般为0.3MM--1.0MM，它对频 响曲线无明显影响，在实际产品设计中，由于 射频外观或结构的限制，前音腔可能会过深或 过浅，前音腔过深会导致声音效果比较空旷混浊 前音腔过浅前会导致声音效果比较单调无共鸣感。
出
音
孔
理论上来说，出音孔的面积是越大越好， 但由于外观方面的要求，出音孔往往是不够大； 一般要求出音孔总面积要大于6MM^2,每个出音孔 的窄边最好大于0.8MM,喇叭越大要求出音孔面积 越大；如果出音孔过小，会导致声压减小，高频 截止频率Fh变小，声音单调尖锐；另外，一般都 会在出音孔处加防尘网，为避免声压再次减小， 一般要求防尘网网格密度要小于200目（每平方英寸 筛孔数）。
侧出音音腔结构设计的注意事项和正出音音腔 基本相同，不同之处有如下两点： 1.前音腔高度最好要有3MM以上，因为侧出音孔 与喇叭振膜振动的方向垂直，声波不容易从侧出音 孔里传播出来，声压会降低，高频声波会消减，导 致声音会变得细小混浊；另外，最好在出音孔正对 的方向加一斜面，以利于声波反射到处音孔； 2.侧出音孔的高度最好大于2MM,宽度最好大于 15MM；侧处音孔如果太小，声波不容易从前音腔转 向90度传播出来，会导致声压降低，高频声波消减， 导致声音细小混浊。
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音膜
N极
前盖 盆架
PCB
磁碗
S极 磁钢
极片
音圈
通气孔 阻尼纸
基本装配工艺流程
生产工艺流程图
◆1、盆架接线板、盆架胶合 ◆6、取盆架 ◆7、放音膜 ◆8、套音圈 ◆9、音膜与音圈 胶合
◆21、焊连接线 ▲20、初测性能 ◆19、贴阻尼 ▲18、极性测试 ◆17、充磁 ◆16、去尾线 ▲15、测电阻 ◆14、焊盘加锡 ◆13、胶合前盖 ◆12、下音膜
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
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
内部腔 体
扬声器为佳。
音腔对手机音频性能及实际声音的影响：
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：
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
声泄漏
装饰片
出声方向
声泄漏
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：
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。
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。
额定功率(Rated Power) 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(Max Power) 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）
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
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
*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：
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。
衍射（也称绕射，穿过介质空间，与孔、波长 相关联）
点声源
辐射
θ
θ1
θ2
折射
物体面积小于波长
物体面积大于波长
反射
孔径小于波长
孔径大于波长
衍射
后声波
前声波
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。
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）
◆10、取膜
◆11、胶线头
◆ 制造 ▲ 检验 ■ 贮存
◆22、封槽口胶 ◆23、封黄胶 ▲24、测纯音 ▲25、复测性能 ◆26、贴前胶垫 ◆27、贴后胶垫 ◆28、装盒 ▲29、出厂检验 ◆30、包装入库
移动
扬声器之功率
*Rted/Max Power 根据IEC268-5（1989）、GB/T9396-2019中的规定，可 分为额定功率、最大功率。