聲腔設(shè)計(jì)知識(shí)

1、.1 .2 v聲腔結(jié)構(gòu)的作用及組成 v聲腔對(duì)Speaker的影響 vSpeaker箱體對(duì)NETBOOK的影響 v附錄二(圖片) v手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 目 錄 .3 聲腔結(jié)構(gòu)的作用及組成 一、聲腔的作用： 聲腔可以在一定程度上調(diào)整SPEAKER的輸出頻響曲線，通過(guò)聲腔參數(shù)的調(diào)整改變 音樂(lè)聲的高、低音效果對(duì)于音樂(lè)聲音質(zhì)的優(yōu)劣影響很大。同一個(gè)音源、同一個(gè) SPEAKER在不同聲腔中播放效果的音色可能相差較大，有些比較悅耳，有些則 比較單調(diào)。合理的聲腔設(shè)計(jì)可以使音樂(lè)聲更加悅耳。 聲腔設(shè)計(jì)包括以下五個(gè)方面： 1. 后聲腔、2. 前聲腔、 3. 出聲孔、4. 密閉

2、性、5. 防塵網(wǎng)、 如：圖1 .4 聲腔對(duì)Speaker的影響 v后聲腔對(duì)聲音的影響 后聲腔主要影響音樂(lè)聲的低頻部分，對(duì)高頻部分影響則較小。音樂(lè)聲的低頻部分 對(duì)音質(zhì)影響很大，低頻波峰越靠左，低音就越突出，主觀上會(huì)覺(jué)得音樂(lè)聲比較悅耳。 一般情況下，隨著后聲腔容積不斷增大，其頻響曲線的低頻波峰會(huì)不斷向左移動(dòng)，使 低頻特性能夠得到改善。但是兩者之間關(guān)系是非線性的，當(dāng)后聲腔容積大于一定閾值 時(shí)，它對(duì)低頻的改善程度會(huì)急劇下降, 如圖所示： .5 聲腔對(duì)Speaker的影響 后聲腔的形狀變化對(duì)頻響曲線影響不大。但是如果后聲腔中某一部分又扁、又細(xì)、又長(zhǎng)， 那么該部分可能會(huì)在某個(gè)頻率段產(chǎn)生駐波，使音質(zhì)急劇變差

3、，因此，在聲腔設(shè)計(jì)中，必須避免 出現(xiàn)這種情況 。 注：后聲腔設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證后出聲孔出氣暢通，即后出聲孔距離最近的擋板距離應(yīng)大于 后出聲孔徑的0.8倍。后腔的容積盡可能大 。 圖2橫坐標(biāo)是后聲 腔的容積（cm3）， 縱坐標(biāo)是SPEAKER 單體的低頻諧振點(diǎn)與 從聲腔中發(fā)出聲音的 低頻諧振點(diǎn)之差，單 位Hz .6 聲腔對(duì)Speaker的影響 v 前聲腔對(duì)聲音的影響 前聲腔對(duì)低頻段影響不大，主要影響音樂(lè)聲的高頻部分。隨著前聲腔容積的增 大，高頻波峰會(huì)往不斷左移動(dòng)，高頻諧振點(diǎn)會(huì)越來(lái)越低。前聲腔太大或太小對(duì)聲音 都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。同時(shí)，由于出聲孔面積對(duì)高頻也有較大的影響，因此設(shè)計(jì)前 聲腔時(shí)，需考慮出

4、聲孔的面積，一般情況下，前聲腔越大，則出聲孔面積也應(yīng)該越 大。 當(dāng)前聲腔過(guò)小時(shí)，還會(huì)造成一個(gè)問(wèn)題，即出聲孔的位置對(duì)高頻的影響程度急劇增 加，可能會(huì)給外觀設(shè)計(jì)造成一定的困難。 結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，一般希望前聲腔的墊片壓縮后的厚度在0.30.5mm之間。 .7 v 出聲孔面積對(duì)聲音的影響 出聲孔的面積（即在SPEAKER正面上總的投影有效面積）對(duì)聲音影響很大， 而且開(kāi)孔的位置、分布是否均勻?qū)β曇粢灿幸欢ǖ挠绊?，其程度與前聲腔容積有 很大關(guān)系。一般情況下，前聲腔越大，開(kāi)孔的位置、分布對(duì)聲音的影響程度就越 小 。出聲孔的面積對(duì)頻響曲線的各個(gè)頻段都有影響，在不同條件下，對(duì)不同頻段 的影響程度各不相同。當(dāng)

5、出聲孔面積小于一定的閾值時(shí)，整個(gè)頻響曲線的SPL值會(huì) 急劇下降，即音樂(lè)聲的聲強(qiáng)損失很大，這在設(shè)計(jì)中是必須禁止的。當(dāng)出聲孔面積 大于一定閾值時(shí)，隨著面積增大，高頻波峰、低頻波峰都會(huì)向右移動(dòng)，但高頻變 化的程度遠(yuǎn)比低頻大，低頻變化很小，即出聲孔面積的變化主要影響頻響曲線的 高頻性能，對(duì)低頻性能影響不大 。 聲腔對(duì)Speaker的影響 .8 出聲孔面積與高頻諧振點(diǎn)的變化呈非線性關(guān)系，且與前聲腔大小 有一定的聯(lián)系，如圖4示 聲腔對(duì)Speaker的影響 圖4中，橫坐標(biāo)表示出聲孔的面積，單位mm2。 縱坐標(biāo)表示高頻諧振點(diǎn)變化的對(duì)數(shù)值 .9 綜上所述，前聲腔、出聲孔面積設(shè)計(jì)推薦值如上表。表中: 最小值表示當(dāng)

6、出聲孔面積小于該值時(shí)，整個(gè)頻響曲線會(huì)受到較大影響， 音量會(huì)極大衰減。 有效范圍表示出聲孔面積在此范圍之內(nèi)，一般能滿足基本要求。 需要強(qiáng)調(diào)是：如果出聲孔在前聲腔投影范圍內(nèi)，分布比較均勻，且過(guò)中 心，那么可以取較小值，否則應(yīng)取偏大一些的值。 建議在一般情況下，不要取有效范圍的極限值。 聲腔對(duì)Speaker的影響 .10 v 后腔密閉性對(duì)聲音的影響后腔密閉性對(duì)聲音的影響 后聲腔是否有效的密閉對(duì)聲音的低頻部分影響很大。 當(dāng)后聲腔出現(xiàn)泄漏時(shí)，低頻會(huì)出現(xiàn)衰減，對(duì)音質(zhì)造成損害，它的影響程度 與泄漏面積、位置都有一定的關(guān)系,主要指箱體內(nèi)部所構(gòu)成的聲腔或者泄漏孔 對(duì)Speaker的性能或者聲音產(chǎn)生的影響，如下頁(yè)

7、圖示所示：聲孔、前腔、內(nèi)腔、 泄 漏孔等等都會(huì)對(duì)NETBOOK的整體音質(zhì)表現(xiàn)產(chǎn)生影響。 一般情況下，泄漏面積越大，低頻衰減越厲害。泄漏面積與低頻諧振點(diǎn)的 衰減成近似線性的關(guān)系，如圖5示 聲腔對(duì)Speaker的影響 圖5中，橫坐標(biāo)表示泄漏面積，單位mm2?？v坐標(biāo)表示 無(wú)泄漏與有泄漏情況下低頻諧振點(diǎn)之差 .11 在同等泄漏面積情況下，后聲腔越小，低頻衰減越厲害，即泄漏造 成的危害越大，如圖6示 聲腔對(duì)Speaker的影響 綜上所述，建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能保證后聲 腔的密閉，否則可能會(huì)嚴(yán)重影響音質(zhì)。 .12 合適的設(shè)計(jì)是：首先要用RubberRing，即環(huán)形膠墊（Poron或EVA等）把Speak

8、er與箱 體外殼密封起來(lái)，使聲音不會(huì)漏到NETBOOK內(nèi)腔，然后就是聲孔、前腔、內(nèi)腔的合理配合。 泄漏孔主要是NETBOOK無(wú)法密封位置的聲漏等效而成的，泄漏孔以遠(yuǎn)離Speaker為宜， 即NETBOOK無(wú)法密封的位置要盡量遠(yuǎn)離Speaker，Speaker單體背面的發(fā)聲孔一定要自由敞 開(kāi)，且要與整個(gè)機(jī)殼的后腔相通,這樣可以使得NETBOOK的整機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)較好。 聲腔對(duì)Speaker的影響 .13 v 防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響 相比于其他幾個(gè)因素，防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響程度較小，它主要是 影響頻響曲線的低頻峰值和高頻峰值，其中對(duì)低頻峰值影響較大。 防塵網(wǎng)對(duì)聲音的影響程度主要取決于防塵

9、網(wǎng)的聲阻值和低頻、高頻 峰值的大小。一般情況下，峰值越大，受到防塵網(wǎng)衰減的程度也越大。 防塵網(wǎng)主要有兩個(gè)作用，防止灰塵和削弱低頻峰值，以保護(hù) SPEAKER。目前，我們常用的防塵網(wǎng)一般在250350之間，它 們的聲阻值都比較小，基本上在10以下，對(duì)聲音的影響很小，所以 一般采用SPEAKER廠家提供的防塵網(wǎng)差異不會(huì)非常大。因此從防塵和 聲阻兩個(gè)方面綜合考慮，建議采用300左右的防塵網(wǎng)。 我們以往采用的不織布防塵網(wǎng)存在一個(gè)問(wèn)題，由于不織布的不同區(qū) 域密度不一樣，因此不同區(qū)域聲阻也不一樣，可能會(huì)造成同一批防塵 網(wǎng)的聲阻一致性較差。但不織布的成本比防塵網(wǎng)低很多，因此建議設(shè) 計(jì)中綜合考慮性能和成本，

10、在高檔機(jī)型中，盡可能不要采用不織布作為防塵網(wǎng)。 聲腔對(duì)Speaker的影響 .14 v Speaker箱體的安裝位置箱體的安裝位置 因NETBOOK工作時(shí)，CPU與硬盤(pán)的產(chǎn)生很高的溫度，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生 振動(dòng)。所以Speaker箱體安裝位置盡可能遠(yuǎn)離硬盤(pán)，這樣可以使得 NETBOOK的整機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)較好。同樣， Speaker箱體的工作也會(huì)影響硬 盤(pán)的損壞。 Speaker箱體對(duì)NETBOOK的影響 v Speaker箱體的安裝方式箱體的安裝方式 在安裝Speaker箱體時(shí)，與NETBOOK的接觸部位需加橡膠圈、EVA 等防震材料，防止產(chǎn)生共振。這樣可以使得NETBOOK的整機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)較 好。

11、.15 聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .16 聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .17 聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .18 聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .19 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 揚(yáng)聲器安裝于機(jī)殼之后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖揚(yáng)聲器安裝于機(jī)殼之后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)示意圖1： .20 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 由此結(jié)構(gòu)，可得其等效線路圖為：圖由此結(jié)構(gòu)，可得其等效線路圖為：圖2 圖圖2 .21 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 其中：其中： Bl為機(jī)電轉(zhuǎn)換系數(shù)；為機(jī)電轉(zhuǎn)換系數(shù)； eg為信號(hào)源的電壓；為信號(hào)源的電壓； Re為揚(yáng)聲器直流阻；為揚(yáng)聲器直流阻； Rg為信號(hào)源的內(nèi)阻；為信

12、號(hào)源的內(nèi)阻； Sd為揚(yáng)聲器的有效輻射面積；為揚(yáng)聲器的有效輻射面積； MAS為揚(yáng)聲器振膜與音圈的等效聲質(zhì)量；為揚(yáng)聲器振膜與音圈的等效聲質(zhì)量； CAS為揚(yáng)聲器振膜的等效聲順；為揚(yáng)聲器振膜的等效聲順； RAS為揚(yáng)聲器振膜的等效聲阻；為揚(yáng)聲器振膜的等效聲阻； MAR、RAR分別為揚(yáng)聲器振膜正面的輻射聲質(zhì)量及輻射聲阻；分別為揚(yáng)聲器振膜正面的輻射聲質(zhì)量及輻射聲阻； MAB、RAB分別為揚(yáng)聲器振膜背面的輻射聲質(zhì)量及輻射聲阻；分別為揚(yáng)聲器振膜背面的輻射聲質(zhì)量及輻射聲阻； MA1、RA1分別為揚(yáng)聲器支架背面開(kāi)孔的等效聲質(zhì)量及等效聲阻分別為揚(yáng)聲器支架背面開(kāi)孔的等效聲質(zhì)量及等效聲阻 （此部分聲阻（此部分聲阻 也包括

13、外加阻尼的等效聲阻）；也包括外加阻尼的等效聲阻）； MA2、RA2分別為機(jī)殼正面發(fā)音孔的等效聲質(zhì)量及等效聲阻；分別為機(jī)殼正面發(fā)音孔的等效聲質(zhì)量及等效聲阻； MAL、RAL分別為揚(yáng)聲器正面與機(jī)殼之間由于泄漏而產(chǎn)生的聲質(zhì)量及聲阻；分別為揚(yáng)聲器正面與機(jī)殼之間由于泄漏而產(chǎn)生的聲質(zhì)量及聲阻； CA1為揚(yáng)聲器振膜背面與盆架之間容積的等效聲順，為揚(yáng)聲器振膜背面與盆架之間容積的等效聲順，CA1=V1/c2； CA2為揚(yáng)聲器振膜正面與機(jī)殼之間容積的等效聲順，為揚(yáng)聲器振膜正面與機(jī)殼之間容積的等效聲順，CA2=V2/c2； CA3為揚(yáng)聲器背面與機(jī)殼之間后腔容積的等效聲順，為揚(yáng)聲器背面與機(jī)殼之間后腔容積的等效聲順，C

14、A3=V3/c2； .22 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 揚(yáng)聲器在機(jī)殼正面的安裝，均是將揚(yáng)聲器緊貼面板安裝，故其正面的腔體容積揚(yáng)聲器在機(jī)殼正面的安裝，均是將揚(yáng)聲器緊貼面板安裝，故其正面的腔體容積 V2很小，即很小，即CA2亦很小，在較低頻時(shí)（一般指音頻范圍內(nèi)）其產(chǎn)生的聲抗很大，亦很小，在較低頻時(shí)（一般指音頻范圍內(nèi)）其產(chǎn)生的聲抗很大， 故此支路可看作開(kāi)路。同理，揚(yáng)聲器振膜背面與支架之間形成的腔體容積也足夠故此支路可看作開(kāi)路。同理，揚(yáng)聲器振膜背面與支架之間形成的腔體容積也足夠 小，故此支路亦可看作開(kāi)路。小，故此支路亦可看作開(kāi)路。 另外，揚(yáng)聲器與機(jī)殼之間是密閉的，其產(chǎn)

15、生的泄漏很小，故另外，揚(yáng)聲器與機(jī)殼之間是密閉的，其產(chǎn)生的泄漏很小，故MAL、RAL支路很支路很 小，可以忽略。故圖小，可以忽略。故圖1的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖3所示的等效線路圖。所示的等效線路圖。 圖圖3 .23 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 一般地，機(jī)殼正面無(wú)須增加任何的外加阻尼，而機(jī)殼本身的阻尼也很小，可以忽一般地，機(jī)殼正面無(wú)須增加任何的外加阻尼，而機(jī)殼本身的阻尼也很小，可以忽 略不計(jì)，故略不計(jì)，故RA2可以忽略?？梢院雎浴?對(duì)于揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，振膜本身的阻尼是很小的，通常需要外加阻尼來(lái)調(diào)節(jié)，即通過(guò)對(duì)于揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，振膜本身的阻尼是很小的，通常

16、需要外加阻尼來(lái)調(diào)節(jié)，即通過(guò) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RA1來(lái)調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器單體的性能（主要調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器單體的性能（主要調(diào)節(jié)Qts） 。 令令MA=MAS+ MAR + MAB + MA1+ MA2 RA=（Bl2/(Rg+Re)*Sd2)+ RAS+RAR+RAB+ RA1 則圖則圖3的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖4所示的等效線路。所示的等效線路。 圖圖4 .24 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 對(duì)于特定的揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，對(duì)于特定的揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，MAS、 MAR 、 MAB均為定量，且從上式中可以看出，均為定量，且從上式中可以看出， MA1、 MA2影響整體聲質(zhì)量影響整體

17、聲質(zhì)量MA，而輻射聲壓，而輻射聲壓Pr為：為： Pr=/(4r) * eg *Bl/(Rg+Re)*Sd*MA)*G(jw) 從上式中可以輸出聲壓的輻值與從上式中可以輸出聲壓的輻值與MA成反比，故一般要求成反比，故一般要求MA1、 MA2盡可能小。盡可能小。 而而 MA2 =(l2+l2/S2 , MA1 =(l1+l1)/S1, 其中，其中，l1、l2為開(kāi)孔的深度，為開(kāi)孔的深度，l2、l1為開(kāi)孔的末端校正，為開(kāi)孔的末端校正，S1、S2為開(kāi)孔的面為開(kāi)孔的面 積。積。 那么從上式中可以看出，要求發(fā)聲孔的面積盡可能大那么從上式中可以看出，要求發(fā)聲孔的面積盡可能大 故要求機(jī)殼的開(kāi)孔面積盡可能大故要求

18、機(jī)殼的開(kāi)孔面積盡可能大。 另外，揚(yáng)聲器單體的另外，揚(yáng)聲器單體的fo=1/(2*(MA*CAS)(1/2)； 而裝機(jī)之后，系統(tǒng)的諧振頻率而裝機(jī)之后，系統(tǒng)的諧振頻率fc=1/(2*(MA*CA)(1/2)，由圖，由圖4所示所示 的等效線路圖可知，的等效線路圖可知，CA是聲順是聲順CAS 和和 CA3的串聯(lián)：的串聯(lián)：CA=( CAS * CA3)/( CAS + CA3) 由以上三式可得，由以上三式可得，fc=(1+( CAS / CA3)(1/2)*fo .25 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 由此可以看出，揚(yáng)聲器的等效容積是一定的，而如果由此可以看出，揚(yáng)聲器的等效容

19、積是一定的，而如果CA3越大，即越大，即V3 越大，越大，fc將會(huì)越低，越接近于揚(yáng)聲器單體的將會(huì)越低，越接近于揚(yáng)聲器單體的fo。反之，如果后腔容積。反之，如果后腔容積V3 越小，則揚(yáng)聲器裝腔之后的整體越小，則揚(yáng)聲器裝腔之后的整體fc將越高，整體的低頻效果將越差。故將越高，整體的低頻效果將越差。故 一般要求在條件允許的情況下，后腔容積盡可能大；同時(shí)要利用機(jī)殼后一般要求在條件允許的情況下，后腔容積盡可能大；同時(shí)要利用機(jī)殼后 腔所有可利用的容積，保證揚(yáng)聲器單體背面與整個(gè)后腔相通。腔所有可利用的容積，保證揚(yáng)聲器單體背面與整個(gè)后腔相通。 故要求后腔的容積盡可能大。故要求后腔的容積盡可能大。 再觀察圖再觀

20、察圖1結(jié)構(gòu)圖及圖結(jié)構(gòu)圖及圖2所示的等效線路圖，如果機(jī)殼后腔中有障礙物將所示的等效線路圖，如果機(jī)殼后腔中有障礙物將 盆架背面的發(fā)聲孔堵住，則等效線路圖盆架背面的發(fā)聲孔堵住，則等效線路圖2中的中的CA3將變成無(wú)窮大，即將變成無(wú)窮大，即 CA3相當(dāng)于短路。而以上亦描述過(guò)，機(jī)殼正面發(fā)聲孔以及盆架背面的發(fā)相當(dāng)于短路。而以上亦描述過(guò)，機(jī)殼正面發(fā)聲孔以及盆架背面的發(fā) 聲孔都盡可能的大，而且機(jī)殼正面發(fā)聲孔阻尼也很小，故可忽略聲孔都盡可能的大，而且機(jī)殼正面發(fā)聲孔阻尼也很小，故可忽略MA2、 RA2、MA1；同時(shí)機(jī)殼正面的體積；同時(shí)機(jī)殼正面的體積V2很小，此支路相當(dāng)于開(kāi)路；另外，很小，此支路相當(dāng)于開(kāi)路；另外， 忽略泄漏忽略泄漏MAL、RAL，故圖，故圖2中的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖中的等效線路可以簡(jiǎn)化為圖5： .26 手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析手機(jī)腔體對(duì)揚(yáng)聲器性能的影響分析 由上圖中可得由上圖中可得fo=(1+CAS/ CA1)(1/2) *fo 而一般而一般CA1很小，通常要比很小，通常要比CAS小得多，故導(dǎo)致結(jié)果小得多，故導(dǎo)致結(jié)果fo變得很高，變得很高， 最終結(jié)果是基本上不存在低頻性能。最終結(jié)果是基本上不存在低頻