手机腔体对扬声器性能的影响分析(比较复杂)

手机腔体对扬声器性能的影响分析扬声器安装于机壳之后的结构见示意图1:
其中:
Bl为机电转换系数;
机壳eg为信号源的电压;
Re为扬声器直流阻;
Rg为信号源的内阻;
Sd为扬声器的有效辐射面积;
M AS为扬声器振膜与音圈的等效质量
C AS为扬声器振膜的等效声顺;
R AS为扬声器振膜的等效声阻
M AR、R AR分别为扬声器振膜正面的辐射声质量及辐射声阻;
M AB、R AB分别为扬声器振膜背面的辐射声质量及辐射声阻;
M A1、R A1分别为扬声器支架背面开孔的等效声质量及等效声阻(此部分声阻也包括外加阻尼的等效声阻);
M A2、R A2分别为机壳正面发音孔的等效声质量及等效声阻;
M AL、R AL分别为扬声器正面与机壳之间由于泄漏而产生的声质量及声阻;
C A1为扬声器振膜背面与盆架之间容积的等效声顺,C A1=V1/ρc^2;
C A2为扬声器振膜正面与机壳之间容积的等效声顺,C A2=V2/ρc^2;
C A3为扬声器背面与机壳之间后腔容积的等效声顺,C A3=V3/ρc^2;
扬声器在机壳正面的安装,均是将扬声器紧贴面板安装,故其正面的腔体容积V2很小,即C A2亦很小,在较低频时(一般指音频范围内)其产生的声抗很大,故此支路可看作开路。同理,扬声器振膜背面与支架之间形成的腔体容积也足够小,故此支路亦可看作开路。
另外,扬声器与机壳之间是密闭的,其产生的泄漏很小,故M AL、R AL支路很小,可以忽略。故图1的等效线路可以简化为图3所示的等效线路图。
图3
一般地,机壳正面无须增加任何的外加阻尼,而机壳本身的阻尼也很小,可以忽略不计,故R A2可以忽略。
对于扬声器来说,振膜本身的阻尼是很小的,通常需要外加阻尼来调节,即通过调节R A1来调节扬声器单体的性能(主要调节Qts)。
令M A=M AS+ M AR + M AB + M A1+ M A2
R A=(Bl^2/((Rg+Re)*Sd^2)+ R AS+R AR+R AB+ R A1
则图3的等效线路可以简化为图4所示的等效线路。
图4
对于特定的扬声器来说,M AS、M AR、M AB均为定量,且从上式中可以看出,M A1、M A2影响整体声质量M A,而辐射声压Pr为:
Pr=ρ/(4πr) * eg *Bl/((Rg+Re)*Sd*M A)*G(jw)
从上式中可以输出声压的辐值与M A成反比,故一般要求M A1、M A2尽可能小。而
M A2 =ρ(l2+Δl2/S2 , M A1 =ρ(l1+Δl1)/S1,
其中,l1、l2为开孔的深度,Δl2、Δl1为开孔的末端校正,S1、S2为开孔的面积。
那么从上式中可以看出,要求发声孔的面积尽可能大。
故要求机壳的开孔面积尽可能大。
另外,扬声器单体的fo=1/(2*π*(M A*C AS)^(1/2));
而装机之后,系统的谐振频率fc=1/(2*π*(M A*C A)^(1/2)),由图4所示的等效线路图可知,C A是声顺C AS和C A3的串联:C A=( C AS * C A3)/( C AS + C A3)
由以上三式可得,fc=(1+( C AS / C A3))^(1/2)*fo
由此可以看出,扬声器的等效容积是一定的,而如果C A3越大,即V3越大,fc将会越低,越接近于扬声器单体的fo。反之,如果后腔容积V3越小,则扬声器装腔之后的整体fc将越高,整体的低频效果将越差。故一般要求在条件允许的情况下,后腔容积尽可能大;同时要利用机壳后腔所有可利用的容积,保证扬声器单体背面与整个后腔相通。
故要求后腔的容积尽可能大。
再观察图1结构图及图2所示的等效线路图,如果机壳后腔中有障碍物将盆架背面的发声孔堵住,则等效线路图2中的C A3将变成无穷大,即C A3相当于短路。而以上亦描述过,机壳正面发声孔以及盆架背面的发声孔都尽可能的大,而且机壳正面发声孔阻尼也很小,故可忽略M A2、R A2、M A1;同时机壳正面的体积V2很小,此支路相当于开路;另外,忽略泄漏M AL、R AL,故图2中的等效线路可以简化为图5:
图5
由上图中可得fo’=(1+C AS/ C A1)^(1/2) *fo
而一般C A1很小,通常要比C AS小得多,故导致结果fo’变得很高,最终结果是基本上不存在低频性能。
故扬声器单体背面的发声孔一定要自由敞开,且要与整个机壳的后腔相通。
图2 中描述到泄漏,也就是说,如果扬声器正面与机壳安装不密闭,则图2所示的等效线路中的泄漏阻将不能忽略。同上,忽略M A2、R A2、C A2、C A1、M A1,则图2中的等效线路图可以简化为图6中的等效线路图:
图6
其中,M A’=M AS+ M AR + M AB R A’=(Bl^2/((Rg+Re)*Sd^2)+ R AS+R AR+R AB
由上图可见,由于泄漏的存在而附加了一个额外的声阻及声质量,而且泄漏越厉害,这两者的值越大。而声质量影响其输出声压,声质量越大,输出声压越低;而声阻则影响低频端的Q值:声阻越大,Q值越小,则低频端的灵敏度越低。可见两者均会影响机壳正面的输出灵敏度。
故扬声器正面必须与机壳密闭,不能存在泄漏。

本文发布于:2024-09-22 05:26:08,感谢您对本站的认可!

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