常見音箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選用

1、常見音箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選用1、音箱設(shè)計(jì)流程產(chǎn)品規(guī)劃與造型設(shè)計(jì)：確認(rèn)音箱用途、定位、使用場(chǎng)景與方式、外形大小等聲學(xué)設(shè)計(jì)：音箱總體方案設(shè)計(jì)、揚(yáng)聲器選型、音質(zhì)效果評(píng)估結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：音箱的箱體設(shè)計(jì)、揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開模具樣機(jī)：音箱性能測(cè)試與評(píng)價(jià)、 音箱性能優(yōu)化與改進(jìn)音箱系統(tǒng)音質(zhì)調(diào)試2、音箱的分類及簡要特性音箱又稱揚(yáng)聲器系統(tǒng)， 是將揚(yáng)聲器裝到專門設(shè)計(jì)的箱體內(nèi)， 并用分頻網(wǎng)絡(luò)把 輸入信號(hào)分頻以后分別送給相應(yīng)的揚(yáng)聲器的一種系統(tǒng)。 因此，音箱由揚(yáng)聲器、 分 頻網(wǎng)絡(luò)、揚(yáng)聲器箱共同組成。音箱按伴音模式分為：單聲道、立體聲（ 2.0系統(tǒng)）、2.1聲道系統(tǒng)、 3.0/3.1聲道系統(tǒng)、家庭影院（ 5.1 、7.1等環(huán)繞聲）系統(tǒng)；

2、按產(chǎn)品形態(tài)可以分為：有源音箱、無源音箱；按用途分為：書架式、落地式、監(jiān)聽式、電影立體聲、大功率擴(kuò)聲、有線廣 播、防水、迷你型、返送式、帶角架型、對(duì)講型、拐角式、球型無指向式、高音 半固定式、調(diào)相式等音箱。按揚(yáng)聲器箱分為：封閉箱：固定式、書架式；倒相式：倒相管式、阻尼倒相式、分布倒相式、 R-J式、卡魯遜式、曲徑式、 后加載號(hào)筒式、折疊號(hào)筒式、空紙盆式號(hào)筒障板式、前加載號(hào)筒式利用反射的揚(yáng)聲器箱：角隅式、 JBL式指向性的揚(yáng)聲器箱：無指向性障板、球形箱、聲柱；最為普及的是封閉式聲箱和倒相式聲箱。 封閉式聲箱是為了達(dá)到隔離揚(yáng)聲器可編輯 后面聲波的目的， 而將揚(yáng)聲器的后面完全封閉起來的聲箱； 倒相式聲

3、箱是將揚(yáng)聲 器后面所發(fā)聲波加以充分利用的一種聲箱。揚(yáng)聲器中使用最廣泛的是電動(dòng)式紙盆揚(yáng)聲器， 由于其振膜面積可以做得比較 大，能夠得到比較大的振幅， 所以具有低聲頻重放下限頻率低的特點(diǎn)， 同時(shí)結(jié)構(gòu) 簡單、成本低，多年以來都是揚(yáng)聲器生產(chǎn)中的主流。3、音箱設(shè)計(jì)的總體技術(shù)要求（倒相箱）3.1 音箱發(fā)聲的指向性聲波在傳播中會(huì)產(chǎn)生反射 , 繞射和干涉等現(xiàn)象 , 并具有一定的傳播規(guī)律。 揚(yáng) 聲器輻射聲波的波長隨頻率的增加而變短。 當(dāng)聲波的波長與揚(yáng)聲器的幾何尺寸可 比擬時(shí)，由于聲波的繞射特性及干涉特性， 揚(yáng)聲器輻射的聲波將出現(xiàn)明顯的指向 性。揚(yáng)聲器的指向性是表征揚(yáng)聲器在不同方向上輻射聲波的能力， 且與頻率有關(guān)

4、， 高頻聲音具有較強(qiáng)的指向性，低頻聲指向性相對(duì)較弱。音箱可以放置于聽音區(qū)超重低音、 重低音音箱， 揚(yáng)聲器的發(fā)聲方向無限制， 的任何位置。全頻、中高頻、高頻音箱，揚(yáng)聲器的發(fā)聲方向盡量正對(duì)聽音位置。 若因結(jié)構(gòu)、 外觀形態(tài)等限制， 無法正對(duì)聽音者位置， 需要設(shè)計(jì)聲音反射裝置， 以減小指向性 帶來的聲音衰減。揚(yáng)聲器發(fā)聲方向與聽音者方向不大于 90，可采用以下聲波反射裝置?？删庉嫳M量避免揚(yáng)聲器發(fā)聲與聽音者方向超過 903.2 揚(yáng)聲器的選用揚(yáng)聲器的選型及與音箱箱體的配合，直接決定了音箱系統(tǒng)的音質(zhì)狀況。從揚(yáng)聲器的發(fā)聲口形狀上選擇： 圓形口徑的揚(yáng)聲器性能最優(yōu)、 其次是跑道型和橢圓形口徑的揚(yáng)聲器，盡量避免使用長

5、條形、超窄的揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器的大小， 依據(jù)箱體的大小、 箱體凈容積進(jìn)行選擇， 需要按音箱的設(shè)計(jì)可編輯 原則，選擇適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器 T/S 參數(shù)、電聲參數(shù)。揚(yáng)聲器磁體選擇：外磁（鐵氧體磁體）性價(jià)比高，但占用體積大，會(huì)減小音 箱箱體內(nèi)的有效容積；內(nèi)磁（稀土磁體）成本較高，但占用體積小，箱體內(nèi)部可 用容積較大，磁體性能較高。紙盆的選擇： 紙盆形狀常采用直線型紙盆和指數(shù)型紙盆。 直線型紙盆工藝簡 單、高頻性能相對(duì)較差； 指數(shù)型紙盆高頻性能較好。 特殊情況下可采用雙紙盆設(shè) 計(jì)。紙盆的材料主要有天然纖維 （植物纖維、 動(dòng)物纖維）、人造纖維（化學(xué)纖維、 合成纖維）和無機(jī)纖維、塑料（如 PP盆）、金屬（如鋁）等，可

6、根據(jù)對(duì)音色、成 本的要求選擇。3.3 音箱箱體的設(shè)計(jì)箱體大小需要將揚(yáng)聲器的參數(shù)、 箱體內(nèi)的凈容積相結(jié)合， 兩者達(dá)到最佳匹配 才能將低頻聲音做到最好。箱體材質(zhì)一般以木質(zhì)、 塑料為主， 材質(zhì)厚度依據(jù)箱體振動(dòng)情況和內(nèi)部產(chǎn)生諧 振的情況來確定。 在條件允許情況下， 盡量使用加厚箱體壁厚， 并在箱體內(nèi)壁適 當(dāng)增加加強(qiáng)筋，以減小箱體振動(dòng)，抑制箱體內(nèi)部的聲波諧振。箱體的密封箱要好， 不得出現(xiàn)漏氣等現(xiàn)象， 以免產(chǎn)生風(fēng)燥和對(duì)低頻性能的影 響。倒相箱中的倒相管設(shè)計(jì)對(duì)音箱的低頻截止頻率起著決定性作用。 倒相管設(shè)計(jì) 位置、形狀需要保證箱體內(nèi)部氣流的順暢性， 以減小低頻失真及產(chǎn)生風(fēng)噪聲。 倒 相管的長度和截面積大小依據(jù)

7、箱體容積大小、 揚(yáng)聲器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)賬， 并保證音箱阻抗曲線盡量接近雙峰特性，如下圖所示?？删庉嬁占埮枰粝涫堑瓜嘁粝涞淖冃?， 又稱無輻射源式音箱。 它是利用空紙盆代替 倒相管所構(gòu)成的。適當(dāng)加以控制可使空紙盆振動(dòng)所產(chǎn)生的輻射聲與揚(yáng)聲器前向輻 射聲同相，從而改善了音箱的低頻特性，提高了低頻頻響?？?1紙盆倒相箱更適 合用到容積相對(duì)較小的箱體中。下圖為倒相箱的兩種方式。3.4 箱體內(nèi)部氣流及避免諧振設(shè)計(jì)箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要保證箱體內(nèi)部氣流順暢。 盡量避免內(nèi)部異形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 阻擋氣流從揚(yáng)聲器背部往箱體內(nèi)部空間擴(kuò)散， 以及向倒相孔流動(dòng)的順暢性； 倒相可編輯孔兩端截面設(shè)計(jì)為漸變形狀，以避免開口處產(chǎn)

8、生“噗噗”氣流風(fēng)噪聲。為避免聲波在箱體內(nèi)部產(chǎn)生諧振， 箱體殼需要足夠的強(qiáng)度， 內(nèi)部適當(dāng)增加加 強(qiáng)筋，并加強(qiáng)前后蓋之間的連接。 箱體內(nèi)適當(dāng)增加吸音材料， 并緊靠箱體內(nèi)壁安 裝。3.5 出聲設(shè)計(jì)盡量避免外部結(jié)構(gòu)擋住出聲位置（包括倒相孔的出聲位置） ，最好的方式是 揚(yáng)聲器直接外露。 其次是采用出聲率較高的蒙布、 鋼網(wǎng)等材料； 再次是大孔方式 塑料板；盡量避免采用小孔出聲板。揚(yáng)聲器出聲區(qū)域不得形成一個(gè)封閉的空腔， 容易產(chǎn)生“前室效應(yīng)”影響音質(zhì)封閉空腔，產(chǎn)生“前室效應(yīng)”3.6 音箱的減振設(shè)計(jì)可編輯音箱工作時(shí)， 揚(yáng)聲器的振動(dòng)會(huì)傳遞到音箱的每個(gè)部位， 容易在不同的位置產(chǎn) 品共振，出現(xiàn)雜音，因此需要適當(dāng)?shù)臏p震

9、設(shè)計(jì)。如：在音箱與其他結(jié)構(gòu)件固定于連接的位置采用橡膠減震墊空紙盆音箱（無輻射源式音箱）的空紙盆，采用雙空紙盆對(duì)稱設(shè)計(jì)，以抵消 其帶來的振動(dòng)。3.7 揚(yáng)聲器的散熱設(shè)計(jì)音箱中的揚(yáng)聲器是一個(gè)換能器件，是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（揚(yáng)聲器振動(dòng)） 再轉(zhuǎn)換為聲能（聲波輻射）的器件。揚(yáng)聲器將電能轉(zhuǎn)換為聲能的效率較低，其余 能量轉(zhuǎn)換為熱能。因此揚(yáng)聲器的散熱非常重要， 尤其在空間較小的小型音箱內(nèi)部， 直接影響音箱的可靠性。揚(yáng)聲器主要發(fā)熱器件是音圈，他的熱量通過導(dǎo)磁板、 T鐵/U鐵傳遞到磁路和盆架的外表面，因此在條件允許的前提下，盡量考慮其外露散熱?？删庉?.8 防漏磁設(shè)計(jì)音箱使用的電動(dòng)式揚(yáng)聲器， 其磁路采用永磁體， 存

10、在漏磁的情況。 在對(duì)漏磁敏感的使用環(huán)境下，需要對(duì)揚(yáng)聲器磁路采用防漏磁設(shè)計(jì)。無防漏磁設(shè)計(jì)4 音箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品需求， 音箱設(shè)計(jì)為單聲道方式； 根據(jù)出聲方向分為 三種結(jié)構(gòu)形式：上出聲結(jié)構(gòu)、前出聲結(jié)構(gòu)、下出聲結(jié)構(gòu)，三種方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要 求和建議參照下述方案說明。本產(chǎn)品帶麥克風(fēng)， 空紙盆方式的設(shè)計(jì)相對(duì)振動(dòng)較大， 因此不建議使用空紙盆 倒相箱方式。4.1 音箱上出聲方式可編輯該結(jié)構(gòu)方式采用圓形較大口徑的全頻揚(yáng)聲器朝上出聲、 圓形球頂高音往前出 聲，導(dǎo)向孔設(shè)計(jì)往后出聲。音箱內(nèi)部安裝示意圖：蒙布 / 鋼高音音全頻倒相管設(shè)計(jì)說明：圓形大口徑揚(yáng)聲器為全頻揚(yáng)聲器， 其出聲方向向上， 中低音指向

11、性相對(duì)較弱， 能夠較好的到達(dá)前方聽者的耳朵里；高音指向性較強(qiáng)，前方衰減比較厲害；球頂高音成發(fā)散狀， 能夠很好的擴(kuò)展其高頻到達(dá)區(qū)域， 往前方出聲， 能夠很 好彌補(bǔ)全頻揚(yáng)聲器衰減的部分高頻；倒相管往后出聲， 其發(fā)出的低頻聲基本無指向性， 可以較好的到達(dá)聽者的耳 朵里；上方出聲區(qū)域采用透聲率較高的蒙布或鋼網(wǎng)， 以減少對(duì)聲音的衰減； 整改頂 面都作為出生區(qū)域，避免出現(xiàn)“前室效應(yīng)” ；高音出聲區(qū)域采用蒙布或鋼網(wǎng)，以減少對(duì)高頻的衰減；整改箱體必須密閉；可編輯根據(jù)調(diào)音情況，內(nèi)部適當(dāng)增加吸音棉；4.2 音箱前出聲方式該結(jié)構(gòu)方式采用全頻揚(yáng)聲器 +球頂高音方式，所有出聲方向均正對(duì)聽音者 導(dǎo)向孔設(shè)計(jì)往下出聲或往后出

12、聲。音箱內(nèi)部安裝示意圖：高音音全頻蒙布 / 鋼喇叭口倒相管設(shè)計(jì)說明：圓形大口徑揚(yáng)聲器為全頻揚(yáng)聲器， 其出聲方向向前， 前出聲方式對(duì)聲音各頻段衰減均較小，能夠較好的到達(dá)前方聽者的耳朵里；球頂高音成發(fā)散狀， 能夠很好的擴(kuò)展其高頻到達(dá)區(qū)域， 往前方出聲， 能夠很 好彌補(bǔ)全頻揚(yáng)聲器衰減的部分高頻；前出聲口呈喇叭狀結(jié)構(gòu)，能夠很好的擴(kuò)展各頻段的指向性；倒相管往后出聲， 其發(fā)出的低頻聲基本無指向性， 可以較好的到達(dá)聽者的耳 朵里；可編輯 前出聲區(qū)域采用蒙布或鋼網(wǎng)，以減少對(duì)聲音的衰減； 整改箱體必須密閉；根據(jù)調(diào)音情況，內(nèi)部適當(dāng)增加吸音棉；4.3 音箱下出聲方式 該結(jié)構(gòu)方式采用圓形較大口徑的全頻揚(yáng)聲器朝下出聲、

13、 圓形球頂高音往前出聲，導(dǎo)向孔設(shè)計(jì)往后出聲； 下方揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音經(jīng)反射機(jī)構(gòu)將聲音往四周反射， 到達(dá)四周出聲的目的。音箱內(nèi)部安裝示意圖：設(shè)計(jì)說明：圓形大口徑揚(yáng)聲器為全頻揚(yáng)聲器， 其出聲方向向下， 通過反射結(jié)構(gòu)將聲音向 四周反射，達(dá)到全指向性音箱的目的上方出聲區(qū)域采用透聲率較高的蒙布或鋼網(wǎng)， 以減少對(duì)聲音的衰減； 整改頂 面都作為出生區(qū)域，避免出現(xiàn)“前室效應(yīng)” ；倒相管往后出聲， 其發(fā)出的低頻聲基本無指向性， 可以較好的到達(dá)聽者的耳可編輯朵里；音箱出聲區(qū)域采用蒙布或鋼網(wǎng)，以減少對(duì)高頻的衰減；整改箱體必須密閉；根據(jù)調(diào)音情況，內(nèi)部適當(dāng)增加吸音棉；三、散熱設(shè)計(jì)整個(gè)產(chǎn)品圓柱體設(shè)計(jì)， 產(chǎn)品采用模塊化分散發(fā)熱單元 （如下圖產(chǎn)品堆疊簡圖） 主要發(fā)熱單元增加散熱孔， 提高熱對(duì)流； 如果局部模塊發(fā)熱過高可以采用增加芯 片貼裝散熱片或者導(dǎo)熱硅膠、散熱板組合方式散熱。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)堆疊簡易圖示：1拾音模塊、按鍵電路各種天呼吸燈2WIFI及其他子板模塊線，連接3音箱聲學(xué)組件線4主控板、功放電路注：序號(hào)1到序號(hào)4為自上往下， 天線根據(jù)設(shè)計(jì)方案和匹配情況堆疊， 呼吸燈 根據(jù)功能定義和