扬声器原理及音腔设计

单频
立体声(前面)
Lch
Rch
立体声(侧面)
Lch
Rch
附加低音功能
５)立体音场重现 实音场
实际音源 头部传达函数（HRTF)
H2 H1
音源在 左前方
３次元音响再生音场
控制过滤器
假想音源
扬声器重现
H4 H5
H3
H6
音源在左 前方
相同的声音
左耳中的音
右耳wenku.baidu.com的音
左耳中的音
右耳中的音
如果两耳听到的声音相同，就会感觉宛音源的声音
在干扰 部分声 音消失
密封盒
音圧 [dB] 音圧 [dB]
Ⅰ- 2）扬声器背面密封的必要性
110
100
90
80
70
60
密密閉封B盒OX
50
L漏ea气k-B盒OX
40 100
1000
10000
周波数 [Hz]
100000
密封盒腔与漏气盒腔的特性比较 (故意做漏气状态的音腔)
110
100
90
80
70
60
手机终端扬声器的实装方法
BMCOM Speaker Eng.
＜目 录＞
１）扬声器的原理・构造 ２）扬声器的代表特性及参数 ３）手机实装时的特性变化 ・漏音低频特性 ・背面容积及低频特性 ・安装孔面积及高频特性 ４）立体声扬声器的配置 ５）立体音场重现
１)扬声器的原理・构造
φ18ス扬ピ声ー器カ
Ⅲ）手机音孔面积及高频特性変化
在手机终端上 扬声器配置如下图所示∶结构设计上在扬声器前面与开孔的外盖之间存在 一定的空间。由于外盖孔的开口总面积来改变高频特性。面积小，扬声器前面的空间V与孔的 开孔总面积S就会低通滤波器的作用、使高频限界频率变化。
⇒ 为了在手机实装时，降低噪音、争取让铃音(2.5～2.7kHz)在２、３次高谐波，一般将共振 设定在７～８kHz。
扬声器的工作原理是在用磁铁构成的磁气回路里内置的音圈流过的电流、产生 上下方向的驱动力，使振动板振动由此使空气振动来出音。
顶板
防护罩
音圈
后盖
磁铁 振动板
制动布
＜各元件的名称及作用＞ １）振动板：使空气振动的振动板（塑料薄膜） ２）防护罩：保护振动板（金属材料） ３）顶 板：将磁力线集中在音圈周围的金属板 ４）音 圈：在电流通过时产生驱动力的线圈 ５）后 盖：将磁力线集中在音圈周围的金属板
4000
3500 3000 2500
・容积和Ｆｏ的关系如下图表所示：3cc以下的时候 突然变化很大。 ⇒容积３ｃｃ时为重要背景 （３ｃｃ时勉强在１ｋHz的再生帯域）
Foc[Hz]
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Cavity[cc]
φ14ス扬ピ声ー器カ
φ16ス扬ピ声ー器カ
２）F h（高域限界周波数）： 表示高域再生能力 (Hz)
３）S P L(音压)
： 表示声音的大小 (dB)
３)手机实装时的特性变化
Ⅰ- 1）扬声器背面密封的必要性 通常扬声器的背面都有密封。从扬声器振动板上面产生的声波和其下面产生的声波的相差
为１８０度。因此若不遮断其上下声波就会由于相差干扰而使声音消失。特别是波长长的低 频是很显著的。因此理想的方法是完全遮断背面声波，使其不再有相差干扰。 ⇒ 手机实装时、若前盖后盖的卡合部或转轴等其他连接部有间隙，背面声波就会漏音、尤 其是波长长的低音会消失、低音质感也会耗损。
AB
左右扬声器之间的距离尽量远离。
尽量降低左右扬声器的特性差异。
受听点尽量在左右扬声器的中心。
立体音场重现时,扬声器和耳朵之间的传达函数最好是以 左右扬声器的中心部作为头部的位置来计算、但在手机倾 斜的情况下，左右扬声器与耳朵间的路长差增加、因此计 算出的函数有所不同、音质感也有所变化。特别是侧面配 置与前面配置相比、其路长差更容易增加。(A<B)
６）磁 铁：产生磁力线 ７）制动布：抑制振动板的振动幅度(空气制动)及防尘作用的布材
Ⅰ- 1）扬声器的原理
Ｆ(力)
Ⅰ- 2）扬声器的元件构成
Ｈ(磁界) Ｉ(电流)
背面
前面
从前面和背面的出声有半波长 的相差(180度)
防护罩
振动板 音圈 顶板 磁铁
盆架
制动布 后盖 端子
２)扬声器的代表特性及参数
若开孔面积过小、孔内的空气阻抗就会变大，音压就会衰减(参照下图特性)。
容積V
面積S
SPL[dB]
120 110 100
90 80 70 60
100
φ14扬声器开口面积变化时的频率特性变化（3cc、0.2W/0.1m）
面積可変φ1～8 3cc
1000
Frequnecy[Hz]
10000
φ1.0 φ2.0 φ3.0 φ4.0 φ5.0 φ6.0 φ7.0 φ8.0
100000
Ⅵ）实装中音压特性变化实验数据
单体 (Φ16mm)
障板
音圧[dB]
110
100
90
80
70 60
50 40
100
Unit Baffle Box B-ox-Hole-Masking
1000
10000
周波数[Hz]
100000
实装方式(开孔率)别音压特性変化
Box
少开口率Box
４)立体声扬声器配置
扬声器代表特性 （φ16扬声器、1.26Vrms/0.1m)
110
25
Fh
100
20
SPL[dB] Imp[Ω]
90
Fo
15
80
10
70
5
60 100
1000
Frequency[Hz]
SPL
Imp
10000
0 100000
＜代表参数及其意义＞
１）F o（最低共振周波数）： 表示低域再生限界 (Hz)
密密閉封B盒OX
手携机帯终電話端 50
40
100
1000
10000
100000
周波数 [Hz]
密封盒腔与手机的特性比较
(商用终端整机的漏气状態)
实验中和实机中漏气 有相同的特性
密封BOX是理想状态
Ⅱ- 1）背面容积和 Fo 的变化
如下图所示：扬声器是配置在密封的空间中使用、由与背面空间容量给特性变化。虽然振 动板表现出弹片模样的振动、但若背面空间容量小，由于空气压力的伸缩、会使Fo(最低共振 频率)上升、低音无法出来。 ⇒ 手机用途的电动式扬声器，最理想的是背面空间在３cc以上。下图为φ16mm扬声器的背面 容量变化数据。 由于背面容量变小，低音重现就变得很难。
SPL[dB]
120 110 100
90 80 70 60
100
φ14扬声器背面容积変化时的频率特性変化（0.2W/0.1m）
容積可 変
1000 0.5cc
Frequnecy[Hz]
10000
1cc 3cc 5cc 45cc
100000
Ⅱ- 2）背面容积和 Fo 的变化
由于φ14,16,18扬声器容积変化Fo変化的数据 （扬声器的Fo为800Hz）
Ⅰ) 应用举例(Panasonic SD-Jukebox)
房间的面积
small
３０°
ＨＲＴＦ
３０°
ＲＴＦ
medium large
设置条件、效果设定
Ⅱ) 为了更理想的再生立体音场，扬声器特性及配置应注意点
倾斜和从左右扬声器进入耳 朵的声音路长差变长
尽可能实装在特性稳定的BOX中。
扬声器必要使用共振少的(相差转动少的)单品。