手機(jī)殼體結(jié)構(gòu)對手機(jī)電聲性能的影響

手機(jī)殼體結(jié)構(gòu)對手機(jī)電聲性能的影響第1頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六

電聲基礎(chǔ)手機(jī)中的電聲器件機(jī)殼對手機(jī)電聲性能的影響結(jié)束語內(nèi)容第2頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電聲基礎(chǔ)聲波、聲壓級、頻率、聲速、波長聲強(qiáng)級、聲功率人耳響應(yīng)聲波方程電-力-聲類比第3頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲波

第4頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲場量及其單位聲壓質(zhì)點(diǎn)速度溫度密度第5頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲場量及其單位（續(xù)）聲強(qiáng)聲功率聲速第6頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲壓級第7頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲壓級范圍140dB火箭發(fā)射100米外（耳聾）120dB柴油機(jī)，泵房，搖滾樂100dB紡織車間，鼓風(fēng)機(jī)房80dB高聲喊叫60dB辦公室，教室，（1米講話）40dB輕聲耳語20dB郊區(qū)靜夜第8頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲壓級范圍圖（上）第9頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲壓級范圍圖（下）第10頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲波的頻率聲源/質(zhì)點(diǎn)每秒振動的次數(shù)稱為聲波的頻率。用字母ｆ表示，單位為赫茲（Hｚ）人耳能聽得見的聲波的頻率范圍為20～20000Hｚ。音頻聲學(xué)：研究音頻聲的拾取、重放、傳播及傳播過程中的各種物理現(xiàn)象和處理方法的科學(xué)。低于20Hｚ的聲波，稱為次聲；高于20000Hｚ的聲波稱為超聲第11頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲速聲波傳播速度的物理量（不是質(zhì)點(diǎn)速度）與傳播介質(zhì)特性有關(guān)（溫度、氣壓和密度等） 第12頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲波的波長和波數(shù)聲波在傳播過程中相鄰的同相位的兩點(diǎn)之間（如相鄰的兩稠密或兩稀疏之間）的距離稱為波長。波數(shù)為單位長度內(nèi)波的個數(shù)第13頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六測量機(jī)器噪聲頻譜（頻譜密度）第14頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六測量機(jī)器噪聲頻譜（1/3倍頻程）第15頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六噪聲頻域描述頻譜密度（1Hz帶寬）倍頻程——31.5,63,125,250,500 1000,2000,4000,8000,16000Hz

帶寬：31.5=(22,44)…1/3倍頻程——25,31.5,40,50,63,80, 100,125,160,…，12500,16000,20000

帶寬：25=(22,28),31.5=(28,35),…第16頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六白噪聲和粉紅噪聲白噪聲 各個頻率的頻譜密度相等粉紅噪聲 各個倍頻程或1/3倍頻程的能量相同第17頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六密度第18頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六質(zhì)點(diǎn)速度和位移第19頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲強(qiáng)級第20頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲功率級第21頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲功率級范圍160dB噴氣飛機(jī) （10kw）120dB小飛機(jī) （1w）80dB樂器 （0.1mw）60dB正常講話的人 (0.001mw)30dB輕聲耳語的人 (0.000001mw) 第22頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲壓級運(yùn)算練習(xí)第23頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六練習(xí)答案第24頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六相關(guān)聲壓級運(yùn)算練習(xí)第25頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六練習(xí)答案第26頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六人耳結(jié)構(gòu)第27頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六等響曲線第28頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六聲場描述和聲波方程第29頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六單極子聲源第30頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六單極子聲源的聲壓單極子聲源產(chǎn)生的聲壓正比于該源體積速度的變化率（點(diǎn)源強(qiáng)度）與距離成反比相位是的函數(shù)第31頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六簡諧單極子聲源的聲壓第32頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六單極子的輻射(機(jī)械)阻抗第33頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六低頻輻射阻抗討論第34頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六偶極子聲源

+S-Sd第35頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六簡諧偶極子聲源的聲壓第36頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六簡諧偶極子源的聲壓級分布圖第37頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六偶極子和單極子對比第38頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六活塞的輻射第39頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六活塞的輻射指向性第40頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六障板上圓形活塞的軸線聲壓第41頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六障板上圓形活塞的輻射阻抗第42頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六長管一端的輻射阻抗la第43頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六閉空間模態(tài)與模態(tài)聲壓低頻時(shí)，閉空間內(nèi)聲場不均勻，有節(jié)點(diǎn)和反節(jié)點(diǎn)。第44頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六閉空間模態(tài)舉例第45頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六閉空間模態(tài)舉例（續(xù)）第46頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六Helmhotz共鳴器Vl0d結(jié)構(gòu)共振器的線度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長短管體積遠(yuǎn)小于腔體積腔壁是剛性的第47頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電－力－聲類比Vl0d由于物理系統(tǒng)的共性，電－力－聲可以類比電流－力－聲流（空氣流）電壓－速度－聲壓在分支點(diǎn) 電流總和＝0 力總和＝0 體積速度＝0接地 電壓＝0 速度＝0 聲壓＝剛性壁p第48頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六力－聲阻抗關(guān)系第49頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電力聲類比－例1第50頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電力聲類比－例2第51頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電力聲類比－例3第52頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電力聲類比－例4第53頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電力聲類比－例5第54頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電力聲類比應(yīng)用范圍低頻時(shí)，若器件的線度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲波波長，則此時(shí)分布系統(tǒng)參數(shù)可用集總系統(tǒng)參數(shù)來近似描述。第55頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六手機(jī)中的電聲器件振鈴揚(yáng)聲器（喇叭）受話器（喇叭、聽筒）送話器（話筒、麥克風(fēng)、傳聲器）第56頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六康佳A08和MotorolaA890受話器揚(yáng)聲器送話器第57頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六送話器駐極體麥克風(fēng)按電容式原理工作的頻帶寬、音質(zhì)好、失真小、瞬態(tài)響應(yīng)好機(jī)械振動不敏感等特點(diǎn)駐極體麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)由振膜與駐極體背極形成的電容式極頭后接的阻抗變換器（PCB組）第58頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電容傳聲器第59頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六電容傳聲器等效圖第60頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六駐極體麥克風(fēng)第61頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六駐極體麥克風(fēng)特性影響駐極體麥克風(fēng)靈敏度因素

駐極體表面電荷密度的大小振膜的張力振膜與背極間的距離阻抗變換器或放大器的性能輸出阻抗、頻響、自噪聲、穩(wěn)定性、指向性、動態(tài)范圍第62頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六駐極體麥克風(fēng)測試信號源仿真嘴放大器分析儀送話器第63頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六揚(yáng)聲器DMS1808B-05DMSP1420B-01第64頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六揚(yáng)聲器指標(biāo)(GB9396－88)DMSP1625A-01尺寸：4.7H/16W/25L額定功率：0.5W(最大功率1W)阻抗：8ohm共振頻率：730Hz靈敏度：103dB/0.5W/5cm/3KHz失真：<15％(700Hz-3KHz)指向性頻率響應(yīng)、電阻抗曲線、TS參數(shù)第65頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六揚(yáng)聲器等效電路輻射阻抗ZMR第66頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六揚(yáng)聲器電阻抗曲線和頻響曲線第67頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六揚(yáng)聲器TS參數(shù)TS參數(shù)（DMS1508H-02）第68頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六受話器SDR1532H-05尺寸：15.1D/2.6H額定功率：0.01W(Max0.03W)阻抗：32ohm靈敏度：95dB/0.18Vrms1KHz失真：<5％(300Hz-4KHz)尺寸：8D/2.35H（650Hz）額定功率：0.01W(Max0.03W)阻抗：32ohm靈敏度：109dB/0.18Vrm1KHz失真：<5％(300Hz-3.4KHz)SDR0832EJ01-F第69頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六受話器測試信號驅(qū)動仿真耳放大器分析儀受話器第70頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六機(jī)殼結(jié)構(gòu)對手機(jī)電聲性能的影響機(jī)殼結(jié)構(gòu)對振鈴揚(yáng)聲器性能的影響機(jī)殼結(jié)構(gòu)對受話器頻率特性的影響第71頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六振鈴揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)第72頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六機(jī)殼中的振鈴揚(yáng)聲器M2V2M1V1VfMfVbMbRbVa第73頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六機(jī)殼聲結(jié)構(gòu)的描述

CAf(Vf)CA1(V1)CA2(V2)

P

振膜MAfRAfMA1MA2第74頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六機(jī)殼中揚(yáng)聲器的等效聲學(xué)線路第75頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六等效聲學(xué)線路參數(shù)第76頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六等效聲學(xué)線路簡化

CAf

CA1

CAB值較小，頻率低時(shí)，抗值大，視為開路；

MAf

MA1

MAB

值較小，頻率低時(shí)，抗值小，視作短路；

CA

抗值甚小，可視為短路。當(dāng)ka<<１時(shí)ZAR≈jωMAR。MAR＝0.1952

ρ/a

其中；ρ=1.20Kg/M3為空氣密度;

a為出聲孔半徑；第77頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六改變耦合腔V2的影響第78頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六改變出聲孔面積S2的影響第79頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六分析和討論機(jī)殼聲結(jié)構(gòu)的作用，一般為聲學(xué)濾波器（低通），如前圖虛線框內(nèi)所示?？蓳?jù)揚(yáng)聲器的頻響特性，適當(dāng)設(shè)計(jì)MA2CA2之值，使揚(yáng)聲器所發(fā)之聲通過聲結(jié)構(gòu)后，高頻有所衰減，從而低頻相對豐滿，可使聽感柔和。若為了提高振鈴的輸出聲級，也可刻意設(shè)計(jì)腔體Ⅴ２（即CA2）及出聲孔的幾何尺寸（即MA2），使其在某個頻率附近發(fā)生諧振，以期提高聲輸出，但失真可能增大。第80頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六結(jié)論

機(jī)殼聲結(jié)構(gòu)（腔和孔）的設(shè)計(jì)（主要是MA2、

CA2的設(shè)計(jì)），應(yīng)與揚(yáng)聲器的頻響特性相配合，以期達(dá)到最佳效果。不同的揚(yáng)聲器，聲結(jié)構(gòu)的幾何尺寸是不同的。第81頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六受話器的結(jié)構(gòu)第82頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六受話器在手機(jī)中的結(jié)構(gòu)第83頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六受話器在手機(jī)中的等效聲學(xué)線路第84頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六振膜背面聲學(xué)線路分析振膜背面聲學(xué)線路包括CA2、MA3、RA3、CA4四個聲學(xué)元件。其中；

RA3通常用加阻尼材料（絹、無紡布等）來獲得。所以，振膜背面的聲學(xué)線路主要起阻尼作用。因阻尼力與振速（或容積速度）成正比，即當(dāng)有諧振出現(xiàn)時(shí)，v（或U）達(dá)極大，響應(yīng)出現(xiàn)峰值。此時(shí)fR

亦大，故可將峰“壓平”。第85頁，共91頁，2023年，2月20日，星期六受話器前面聲學(xué)線路分析受話器裝入機(jī)殼后，受話器前面與機(jī)殼形成一個聲學(xué)結(jié)構(gòu)，其等效聲學(xué)線路受話器安裝至機(jī)殼后的