手機(jī)聲腔設(shè)計(jì)和音頻電路檢測.doc

Confidential of TMC page 1 手機(jī)聲腔設(shè)計(jì)和音頻電路檢測手機(jī)聲腔設(shè)計(jì)和音頻電路檢測 一一 聲音的基礎(chǔ)知識(shí)聲音的基礎(chǔ)知識(shí) 1 聲壓 由聲波引起的壓強(qiáng)變化稱為聲壓 用符號(hào) P 表示 單位為微巴 ubar 或帕 Pa 1 ubar 0 1Pa 0 1N m2 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 P0 1 03 x10 5Pa 表達(dá)式 P Po t kx 通常所指的聲壓是指聲壓的均方根值 即有效聲壓 2 頻率 聲源每秒振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率 單位為 Hz 人耳可聽得見的聲波頻率范圍約為 20Hz 20000Hz 即音頻范圍 3 聲速 在介質(zhì)中傳播速度稱為聲速 固體最快 液體次之 空氣中最慢 在空氣中傳播 340m s 水中 1450 m s 鋼鐵中 5000m s 4 波長 相鄰?fù)辔坏膬牲c(diǎn)之間的距離稱為波長 Co f Co 為空氣中聲速 f 為頻率 5 聲壓級 Lp 20lg P Po dB Po 為基準(zhǔn)聲壓 2x10 5 pa 基準(zhǔn)聲壓為為 2x10 5 pa 稱為聽閥 即為 0dB 當(dāng)聲壓為 20Pa 時(shí) 稱為痛閥 即為 120dB 由此可見 聲壓相差百萬倍時(shí) 用聲壓級表示時(shí) 就變成了 0dB 到 120dB 的變化范圍 由上式可以看出聲壓變化 10 倍 相當(dāng)于聲壓級變化 20dB 聲壓變化 100 倍 相當(dāng)于聲壓級變化 40dB 一般交談為 30 dB 紡織車間為 100 dB 6 聲壓級與功率的關(guān)系 P 10lg w wo dB wo 為參考功率 功率增加一倍 聲壓級增加 3 dB 7 聲壓級與距離的關(guān)系 P 20lg r1 ro dB ro 為參考距離 距離增加一倍 聲壓級減小 6 dB 從人耳的聽覺特性來講 低頻是基礎(chǔ)音 如果低頻音的聲壓值太低 會(huì)顯得音色單純 缺乏力度 這部分對聽覺的影響很大 對于中頻段而言 由于頻帶較寬 又是人耳聽覺最靈敏的區(qū)域 適當(dāng)提升 有利于增強(qiáng)放音的臨場感 有利于提高清晰度和層次感 而高于 8KHz 略有提升 可使高頻段的音色顯 得生動(dòng)活潑些 一般情況下 手機(jī)發(fā)聲音質(zhì)的好壞可以用其頻響曲線來判定 好的頻響曲線會(huì)使人感 覺良好 聲音失真對聽覺會(huì)產(chǎn)生一定的影響 其程度取決于失真的大小 對于輸入的一個(gè)單一頻率的正弦 電信號(hào) 輸出聲信號(hào)中諧波分量的總和與基波分量的比值稱為總諧波失真 THD 其對聽覺的影響 程度如下 Confidential of TMC page 2 THD3 時(shí) 人耳已可感知 THD 5 時(shí) 會(huì)有輕微的噪聲感 THD 10 時(shí) 噪聲已基本不可忍受 對于手機(jī)而言 由于受到外形和SPEAKER尺寸的限制 不可能將它與音響相比 因此手機(jī)鈴聲主要 關(guān)注聲音大小 是否有雜音 是否有良好的中低音效果 二二 手機(jī)鈴聲的影響因素手機(jī)鈴聲的影響因素 鈴聲的優(yōu)劣主要取決于鈴聲的大小 所表現(xiàn)出的頻帶寬度 特別是低頻效果 和其失真度大小 對手機(jī)而言 SPEAKERSPEAKER 手機(jī)聲腔 音頻電路和 手機(jī)聲腔 音頻電路和MIDIMIDI選曲選曲是四個(gè)關(guān)鍵因素 它們本身的特性和相互間的 配合決定了鈴聲的音質(zhì) SPEAKER 單體的品質(zhì)對于鈴聲的各個(gè)方面影響都很大 其靈敏度對于聲音的大小 其低頻性能 對于鈴聲的低音效果 其失真度大小對于鈴聲是否有雜音都是極為關(guān)鍵的 手機(jī)聲腔則可以在一定程度上調(diào)整 SPEAKER 的輸出頻響曲線 通過聲腔參數(shù)的調(diào)整改變鈴聲的 高 低音效果 其中后聲腔容積大小主要影響低音效果 前聲腔和出聲孔面積主要影響高音效果 音頻電路輸出信號(hào)的失真度和電壓對于鈴聲的影響主要在于是否會(huì)出現(xiàn)雜音 例如 當(dāng)輸出信號(hào) 的失真度超過10 時(shí) 鈴聲就會(huì)出現(xiàn)比較明顯的雜音 此外 輸出電壓則必須與SPEAKER相匹配 否則 輸出電壓過大 導(dǎo)致SPEAKER在某一頻段出現(xiàn)較大失真 同樣會(huì)產(chǎn)生雜音 MIDI選曲對鈴聲的音質(zhì)也有一定的影響 表現(xiàn)在當(dāng)鈴聲的主要頻譜與聲腔和SPEAKER的不相匹配時(shí) 會(huì)導(dǎo)致MIDI音樂出現(xiàn)較大的變音 影響聽感 總之 鈴聲音質(zhì)的改善需要以上四個(gè)方面共同配合與提高 才能取得比較好的效果 三三 SPEAKER SPEAKER選型選型 1 目的 SPEAKER 的品質(zhì)特性對手機(jī)鈴聲優(yōu)劣起著決定性作用 在同一個(gè)聲腔 同樣的音源情況下 不 同性能的 SPEAKER 在音質(zhì) 音量上會(huì)有較大的差異 因此選擇一個(gè)合適的 SPEAKER 可較大程度的 改善手機(jī)的音質(zhì) 為了便于設(shè)計(jì)工程師選擇合適的 SPEAKER 本章介紹了 SPEAKER 的評價(jià)原則 測試流程和根 據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供的不同半徑 SPEAKER 選型推薦 2 SPEAKER 的評價(jià)原則 SPEAKER 的性能一般可以從頻響曲線 失真度和壽命三個(gè)方面進(jìn)行評價(jià) 頻響曲線反映了 SPEAKER 在整個(gè)頻域內(nèi)的響應(yīng)特性 是最重要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 失真度曲線反映了在某一功率下 SPEAKER 在不同頻率點(diǎn)輸出信號(hào)的失真程度 它是次重要指標(biāo) 一般情況下 當(dāng)失真度小于 10 時(shí) 都認(rèn)為在可接受的范圍內(nèi) 壽命反映了 SPEAKER 的有效工作時(shí)間 由于頻響曲線是圖形 包含信息很多 為了便于比較 主要從四個(gè)方面進(jìn)行評價(jià) SPL 值 低頻 諧振點(diǎn) f0 平坦度和 f0處響度值 SPL 值一般是在 1K 4KHz 之間取多個(gè)頻點(diǎn)的聲壓值進(jìn)行平均 反 映了在同等輸入功率的情況下 SPEAKER 輸出聲音強(qiáng)度的大小 它是頻響曲線最重要的指標(biāo) 低頻 諧振點(diǎn) f0反映了 SPEAKER 的低頻特性 是頻響曲線次重要的指標(biāo) 平坦度反映了 SPEAKER 還原音 樂的保真能力 作為參考指標(biāo) f0處響度值反映了低音的性能 作為參考指標(biāo) Confidential of TMC page 3 3 SPEAKER 選型推薦 根據(jù) 2 2 節(jié)的評價(jià)方法 對常用的 SPEAKER 進(jìn)行評價(jià) 由于供應(yīng)商提供的 SPEAKER 參數(shù)是在 不同條件下測量得到 很難進(jìn)行對比 因此我們對本公司常用的 30 多種 SPEAKER 在同等條件進(jìn)行實(shí) 測 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 判定 SPEAKER 的優(yōu)劣 測試數(shù)據(jù)見附錄一 厚度 mm 阻 抗 諧振頻率 f0 Hz 額定 功率 W 最大 功率 W SPL dB 諧振頻 率f0 Hz SPL dB 1 Philips03802 3 58 1000 15 0 5 0 75 72 2 2mW 0 1m 1100 92 4 0 3w 1cm 94 0 5w 1cm 2 AACDMS1308C 01 F4 3 1 8 850 15 0 30 5 90 3 0 1w 0 1m 1255 88 7 0 3w 1cm 90 1 0 5w 1cm 3 SanyoS013J05 2 68 1100 2200 2 0 4 86 3 0 1W 0 1m 1255 87 2 0 2w 1cm 89 6 0 4w 1cm AACDMS1308C W21050 20 0 3 0 5 AAC DMS1308C W4 B1050 20 0 5 0 8 AACDMS1308C W1050 20 0 3 0 5 5 UnisonU1308S013 4 8 1100 20 0 30 890 3db1173 88 1 0 3w 1cm 89 5 0 5w 1cm 6 UnisonU1308S023 4 8 1100 20 0 30 8 89 3db 1186 87 7 0 3w 1cm 88 9 0 5w 1cm 7 Philips033074 15 8 430 15 0 20 3 64 5 2 2mW 10cm 480 80 8dB 0 1w 1cm 實(shí)際測量數(shù)據(jù) 直 徑 m m 推 薦 順 序 公司型號(hào) 規(guī)格書 8 87 0 3w 1cm 88 3 0 5w 1cm 119213 4 90 3db 0 1w 0 1m 1KHz 2 6 厚度 mm 阻抗 諧振頻率 f0 Hz 額定 功率 W 最大 功率 W SPL dB 諧振頻 率f0 Hz SPL dB 1Panasonic 1P130V 3 68 780 156 0 51 98 3 0 5W 0 05m 980 86 3 0 3w 1cm 90 0 5w 1cm 2 AAC DMS1508H W 02 F 3 5 8 850 20 0 50 8 89 3 0 1w 0 1m 1000 87 0 3w 1cm 90 7 0 5w 1cm 3 AAC DMS1508F W8 01 F7 3 1 8 750 20 0 50 75 90 3 0 1w 0 1m 1200 86 0 3w 1cm 89 5 0 5w 1cm 4 AAC DMS1508F W1 01 2 98 750 20 0 30 5 87 3 0 1w 0 1m 1000 87 0 3w 1cm 90 7 0 5w 1cm 5 UnisonU1508S263 9 8 800 20 0 51 90 3913 90 5 0 3w 1cm 92 0 5w 1cm 6 SanyoS015J22 B3 1 8 1100 220 0 50 7 86 3db 0 1W 10cm 1250 91 4 0 3w 1cm 93 0 5w 1cm 7 SanyoS015JX0143 1 8 1100 220 0 50 7 86 3db 0 1W 10cm 1250 90 3 0 3w 1cm 92 4 0 5w 1cm 8 UnisonU1508S11W3 6 8 900 20 0 50 787 31149 88 9 0 3w 1cm 90 5 0 5w 1cm 15 規(guī)格書實(shí)際測量數(shù)據(jù) 直 徑 m m 推 薦 順 序 公司型號(hào) Confidential of TMC page 4 厚度 mm 阻抗 諧振頻率 f0 Hz 額定 功率 W 最大 功率 W SPL dB 諧振頻 率f0 Hz SPL dB 1 Philips28502 3 38 1220 15 0 30 6 90 2 0 1W 10cm 950 96 3 0 3w 1cm 97 7 0 5w 1cm 2 Philips28702CA3 3 8 800 15 0 30 6 89 2 0 1W 10cm 800 95 0 3w 1cm 96 0 5w 1cm 3 Panaso nic 1P146E3 65 8 800 160 0 50 7961 92 0 3w 1cm 93 6 0 5w 1cm 4 SanyoS016J17 C 2 858 750 150 0 40 5 85 0 1W 10cm 948 93 7 0 4w 1cm 94 4 0 4w 1cm 5 AAC DMS1608F W 02 3 65 8 750 20 0 40 55 90 2 0 1w 0 1m 948 94 0 4w 1cm 94 6 0 4w 1cm 6 UnisonU1608S3 6 8 830 20 0 5188 3db969 92 7 0 3w 1cm 94 3 0 5w 1cm 型號(hào) 規(guī)格書實(shí)際測量數(shù)據(jù) 16 直 徑 m m 推 薦 順 序 公司 厚度 mm 阻抗 諧振頻率 f0 Hz 額定 功率 W 最大 功率 W SPL dB 諧振頻率 f0 Hz SPL dB 1 AAC DMS18 08A 48 750 20 0 50 8 89 2 0 1W 10cm 957 93 2 0 3w 1cm 94 7 0 5w 1cm 2 Panas onic 1P147A 2 65 8 940 160 0 30 5 87 3 1 26W 10cm 1000 91 4 0 3w 1cm 92 9 0 5w 1cm 3 Uniso n 8S08W4 3 8 1000 20 0 50 81120 92 3 0 3w 1cm 93 8 0 5w 1cm 型號(hào) 規(guī)格書實(shí)際測量數(shù)據(jù) 18 直徑 mm 推 薦 順 序 公司 厚度 mm 阻抗 諧振頻 率f0 Hz 額定 功率 W 最大 功率 W SPL dB 諧振頻 率f0 Hz SPL dB 1 Pana sonic EAS1D10 5A0 3 49 780 120Hz 0 50 61000 84 6 0 3w 1cm 87 3 0 5w 1cm 2 AAC MTSR13 18A W6 3 6 7 780 160Hz 0 20 6 84 3 0 89V 0 1m 940 88 0 3w 1cm 89 4 0 5w 1cm 型號(hào) 規(guī)格書實(shí)際測量數(shù)據(jù) 13X18 雙面二 合一 直徑 mm 推 薦 順 序 公司 厚度 mm 阻抗 諧振頻 率f0 Hz 額定 功率 W 最大 功率 W SPL dB 諧振頻 率f0 Hz SPL dB 1 Panas onic EAS1D1 05A0 3 47950 86 0 89 v 1m 950 94 3 0 3w 1cm 96 0 5w 1cm 2 Sany o J03X415 3 610001000 93 0 3w 1cm 94 5 0 5w 1cm 3 Uniso n U1318B 3 7589500 50 791948 92 3 0 3w 1cm 93 8 0 5w 1cm 4 AAC MTSR13 18C W3 3 27 49750 51 87 0 1w 10cm 975 92 5 0 3w 1cm 94 0 5w 1cm 型號(hào) 規(guī)格書實(shí)際測量數(shù)據(jù) 13X18 單面 二合 一 直徑 mm 推 薦 順 序 公司 Confidential of TMC page 5 4 SPEAKER 測試流程 本流程的目的是為了對 SPEAKER 性能進(jìn)行評價(jià) 便于工程師選擇合適的 SPEAKER 產(chǎn)品 4 1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 EA Frequency Response 頻響曲線測定 頻響 在一定條件下 器件或系統(tǒng)由激勵(lì)所引起的運(yùn)動(dòng)或其他輸出 2 EA Total Distortion 失真率測定 失真為不希望的波形變化 引起原因有 1 輸入和輸出之間的非線性關(guān)系 2 不同頻率的傳輸 的不一致 3 相移與頻率不成比例 3 聽感評價(jià) SPEAKER 音質(zhì)主觀評價(jià) 作參考 4 2 測試方法與步驟 測試地點(diǎn) 中期試驗(yàn)部靜音室 測試儀器 HEAD acoustics GmbH 測試夾具 12cc 標(biāo)準(zhǔn)密閉盒或 0 8m 1m 障板 我司現(xiàn)用 0 8m 1m 障板 步驟 1 實(shí)驗(yàn)儀器按要求聯(lián)接設(shè)備 先連接設(shè)備再開 PC 2 確定 SPEAKER 與 MICROPHONE 的距離為 10mm 5 并固定 一 頻響曲線測定 點(diǎn)開文件夾選擇 EA Frequency Response sweep 12th octave LS 在右欄設(shè)定中選擇電平 level 使 經(jīng)過放大器輸出分別為 0 1w 1KHz 負(fù)載 8 歐姆時(shí)用示波器測有效值電壓為 0 894V P P 值為 1 264V 0 2w 1KHz 負(fù)載 8 歐姆時(shí)用示波器測有效值電壓為 1 265V P P 值為 1 789V 0 3w 1KHz 負(fù)載 8 歐姆時(shí)用示波器測有效值電壓為 1 549V P P 值為 2 190V 0 4w 1KHz 負(fù)載 8 歐姆時(shí)用示波器測有效值電壓為 1 789V P P 值為 2 530V 0 5w 1KHz 負(fù)載 8 歐姆時(shí)用示波器測有效值電壓為 2 000V P P 值為 2 828V 頻率范圍為 300 10000Hz 單擊右鍵選擇開始測定 將測定結(jié)果創(chuàng)建報(bào)告并儲(chǔ)存 二 失真率測定 點(diǎn)開文件夾選擇 EA Total Distortion LS 在右欄設(shè)定中調(diào)整電平 level 使放大器輸出如 一 中所規(guī)定的為 0 1w 0 3w 0 5w 時(shí)電壓為標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓 然后以 6th octave row b 選擇頻率范圍為 500 10000Hz 單擊右鍵選擇開始測定 將測定結(jié)果創(chuàng)建報(bào)告并儲(chǔ)存 三 聽感評價(jià) 聽感評價(jià)是一種主觀行為 現(xiàn)只作為輔佐性評價(jià) 在客觀數(shù)據(jù)評定難以取舍時(shí) 組織相關(guān)工程師 或音頻工程師評價(jià) 厚度 mm 阻抗 諧振頻率 f0 Hz 額定功 率 W 最大功 率 W SPL dB 諧振頻率 f0 Hz SPL dB 1 Panaso nic 00ZP LS 038A0 26X10X 4 89500 40 7 77 1w 1m 1000 94 25 0 5w 1cm 2 AAC DMSP101 5A 15X10X 3 6 88000 51 87 0 1w 10 cm 1000 92 3 0 5w 1cm 3 AAC DMSP102 0B 20X14X 3 5 88500 50 8 98 0 5w 5c m 1000 93 25 0 5w 1cm 型號(hào) 規(guī)格書實(shí)際測量數(shù)據(jù) 長 方 形 推 薦 順 序 公司 Confidential of TMC page 6 4 3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 以下數(shù)據(jù)和圖面僅作參考 1 頻響曲線測試結(jié)果 a 頻響曲線圖 b 頻響曲線點(diǎn)測數(shù)據(jù) SPL c 根據(jù)失真測試度數(shù)據(jù)繪制失真度曲線 12th octave FFT Size 16384 Overlap 75 0 Hanning L dB Pa 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 f Hz400600 80012003000 4000600010k RCV 2 測試日期 測試人 編號(hào) 輸入功率 w F0 Hz F0頻響 dB Pa 1500Hz頻 響 dB Pa 2000Hz頻 響 dB Pa 3000Hz頻 響 dB Pa 4000Hz頻 響 dB Pa 平均值 dB Pa 最大差值 dB 0 11188 38 3 27 5 54 7 69 11 28 14 39 9 728 85 0 21221 15 1 5 2 89 4 78 8 45 11 48 6 98 59 0 31221 5 0 48 1 5 3 27 6 8 9 84 5 358 34 0 412170 15 0 47 2 51 5 92 9 08 4 498 61 0 51251 70 53 0 23 1 88 5 29 8 45 3 968 22 供應(yīng)商名 SANYO SPEAKER型號(hào) S013J05 A 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 100100010000 Confidential of TMC page 7 四四 手機(jī)聲腔設(shè)計(jì)手機(jī)聲腔設(shè)計(jì) 1 目的 手機(jī)聲腔對于鈴聲音質(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)可以使鈴聲更加悅耳 為了提高聲腔設(shè)計(jì)水平 詳細(xì)說明了聲腔各個(gè)參數(shù)對聲音的影響程度以及它們的設(shè)計(jì)推薦值 同 時(shí)還介紹了聲腔測試流程 手機(jī)的聲腔設(shè)計(jì)主要包括前聲腔 后聲腔 出聲孔 密閉性 防塵網(wǎng)五個(gè)方面 如下圖 2 后聲腔對鈴聲的影響及推薦值 后聲腔主要影響鈴聲的低頻部分 對高頻部分影響則較小 鈴聲的低頻部分對音質(zhì)影響很大 低 頻波峰越靠左 低音就越突出 主觀上會(huì)覺得鈴聲比較悅耳 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) 它對低頻的改善程度會(huì) 急劇下降 如圖 2 示 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 從上圖可知 當(dāng)后聲腔容積小于一定的閾值時(shí) 其變化對低頻性能影響 很大 后聲腔 SPEAKER 前聲腔 防塵網(wǎng) 出聲孔 圖 1 聲腔結(jié)構(gòu)示意圖 0 200 400 600 800 1000 1200 0246810 圖 2 后聲腔容積對低頻性能影響 Confidential of TMC page 8 需要強(qiáng)調(diào)的是 SPEAKER 單體品質(zhì)對鈴聲低頻性能的影響很大 在一般情況下 裝配在聲腔中 的 SPEAKER 即便能在理想狀況下改善聲腔的設(shè)計(jì) 其低頻性能也只能接近 而無法超過單體的低 頻性能 一般情況下 后聲腔的形狀變化對頻響曲線影響不大 但是如果后聲腔中某一部分又扁 又細(xì) 又長 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 因此 在聲腔設(shè)計(jì)中 必須避免 出現(xiàn)這種情況 對于不同直徑的 SPEAKER 聲腔設(shè)計(jì)要求不太一樣 同一直徑則差異不太大 具體推薦值如下 13mm SPEAKER 它的低頻諧振點(diǎn) f0一般在 800Hz 1200Hz 之間 當(dāng)后聲腔為 0 5cm3時(shí) 其低頻諧振點(diǎn) f0大約衰減 600Hz 650Hz 當(dāng)后聲腔為 0 8cm3時(shí) f0大約 衰減 400Hz 450Hz 當(dāng)后聲腔為 1cm3時(shí) f0大約衰減 300Hz 350Hz 當(dāng)后聲腔為 1 5cm3時(shí) f0大約 衰減 250Hz 300Hz 當(dāng)后聲腔為 3 5cm3時(shí) f0大約衰減 100Hz 150Hz 因此對于對于 13mm SPEAKER 當(dāng)它低頻性能較好 如 當(dāng)它低頻性能較好 如 f0在在 800Hz 左右 時(shí) 后聲腔要求可適當(dāng)放寬 但有效容積也應(yīng)左右 時(shí) 后聲腔要求可適當(dāng)放寬 但有效容積也應(yīng) 大于大于 0 8cm3 當(dāng)?shù)皖l性能較差時(shí) 當(dāng)?shù)皖l性能較差時(shí) f0 1000Hz 其后聲腔有效容積應(yīng)大于 其后聲腔有效容積應(yīng)大于 1cm3 后聲腔推薦值為 后聲腔推薦值為 1 5cm3 當(dāng)后聲腔大于 當(dāng)后聲腔大于 3 5cm3時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 15mm SPEAKER 它的低頻諧振點(diǎn) f0一般在 750 1000Hz 之間 當(dāng)后聲腔為 0 5cm3時(shí) 低頻諧振點(diǎn) f0大約衰減 850Hz 1000Hz 當(dāng)后聲腔為 1cm3時(shí) f0大約衰 減 600Hz 750Hz 當(dāng)后聲腔為 1 5cm3時(shí) f0大約衰減 400Hz 550Hz 當(dāng)后聲腔為 3 5cm3時(shí) f0大約 衰減 200Hz 250Hz 因此對于對于 15mm SPEAKER 后聲腔有效容積應(yīng)大于 后聲腔有效容積應(yīng)大于 1 5cm3 當(dāng)后聲腔大于 當(dāng)后聲腔大于 3 5cm3時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 13 18mm SPEAKER 它的低頻諧振點(diǎn) f0一般在 780 1000Hz 之間 當(dāng)后聲腔為 0 5cm3時(shí) 低頻諧振點(diǎn) f0大約衰減 850Hz 1000Hz 當(dāng)后聲腔為 1cm3時(shí) f0大約衰 減 600Hz 750Hz 當(dāng)后聲腔為 1 5cm3時(shí) f0大約衰減 400Hz 550Hz 當(dāng)后聲腔為 3 5cm3時(shí) f0大約 衰減 200Hz 250Hz 因此對于對于 13X18mm SPEAKER 后聲腔有效容積應(yīng)大于 后聲腔有效容積應(yīng)大于 1 5cm3 當(dāng)后聲腔大于 當(dāng)后聲腔大于 3 5cm3時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 16mm SPEAKER 它的低頻諧振點(diǎn) f0一般在 750 1100Hz 之間 當(dāng)后聲腔為 0 5cm3時(shí) 低頻諧振點(diǎn) f0大約衰減 850Hz 1000Hz 當(dāng)后聲腔為 0 9cm3時(shí) f0大約衰 減 600Hz 700Hz 當(dāng)后聲腔為 1 5cm3時(shí) f0大約衰減 400Hz 550Hz 當(dāng)后聲腔為 2cm3時(shí) f0大約衰 減 300Hz 350Hz 當(dāng)后聲腔為 4cm3時(shí) f0大約衰減 150Hz 200Hz 因此對于對于 16mm SPEAKER 后聲腔有效容積應(yīng)大于后聲腔有效容積應(yīng)大于 1 5cm3 后聲腔推薦值為 后聲腔推薦值為 2cm3 當(dāng)后聲腔大于 當(dāng)后聲腔大于 4cm3時(shí) 其容積變化對低頻性時(shí) 其容積變化對低頻性 能影響會(huì)比較小 能影響會(huì)比較小 18mm SPEAKER 它的低頻諧振點(diǎn) f0一般在 700 900Hz 之間 當(dāng)后聲腔為 0 5cm3時(shí) 低頻諧振點(diǎn) f0大約衰減 700Hz 950Hz 當(dāng)后聲腔為 0 9cm3時(shí) f0大約衰 減 500Hz 700Hz 當(dāng)后聲腔為 0 9cm3時(shí) f0大約衰減 500Hz 700Hz 當(dāng)后聲腔為 1 5cm3時(shí) f0大約 衰減 400Hz 550Hz 當(dāng)后聲腔為 2 1cm3時(shí) f0大約衰減 250Hz 400Hz 當(dāng)后聲腔為 4 3cm3時(shí) f0大 約衰減 120Hz 160Hz 因此對于對于 18mm SPEAKER 后聲腔有效容積應(yīng)大于 后聲腔有效容積應(yīng)大于 2cm3 當(dāng)后聲腔大于 當(dāng)后聲腔大于 4cm3時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 時(shí) 其容積變化對低頻性能影響會(huì)比較小 綜上所述 可得下表 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 SPEAKER直徑 mm 后聲腔最小容積 cm3 后聲腔推薦容積 cm3 130 8 11 5 151 2 1 51 5 161 2 1 52 181 5 22 13X181 2 1 51 5 Confidential of TMC page 9 3 前聲腔對聲音的影響 前聲腔對低頻段影響不大 主要影響手機(jī)鈴聲的高頻部分 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)越來越低 高頻諧振點(diǎn)變化的對數(shù)值與前聲腔容積的增量幾乎成線性關(guān) 系 如圖 3 注 圖 3 中橫坐標(biāo)為前聲腔容積 單位 cm3 縱坐標(biāo)為高頻諧振點(diǎn)變化的對數(shù)值 由于手機(jī) MIDI 音樂的頻帶一般為 300Hz 8000Hz 即在該頻段內(nèi)的頻響曲線才是有效值 因此 我們一般希望頻響曲線的高頻諧振點(diǎn)在 6000Hz 8000Hz 之間 因?yàn)槿绻哳l波峰太高 高頻諧振點(diǎn) 大于 10000Hz 那么在中頻段可能會(huì)出現(xiàn)較深的波谷 導(dǎo)致聲音偏小 如果高頻波峰太低 高頻諧振 點(diǎn)小于 6000Hz 那么聲腔的有效頻帶可能會(huì)比較窄 導(dǎo)致音色比較單調(diào) 音質(zhì)較差 所以前聲腔太 大或太小對聲音都會(huì)產(chǎn)生不利的影響 同時(shí) 由于出聲孔面積對高頻也有較大的影響 因此設(shè)計(jì)前聲 腔時(shí) 需考慮出聲孔的面積 一般情況下 前聲腔越大 則出聲孔面積也應(yīng)該越大 當(dāng)前聲腔過小時(shí) 還會(huì)造成一個(gè)問題 即出聲孔的位置對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 綜上所述 結(jié)合手機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況 前聲腔設(shè)計(jì)時(shí) 一般希望前聲腔的墊片壓縮后的厚度在 0 3 1mm 之間 由于它與出聲孔面積有一定的相關(guān)性 因此具體推薦值在下一節(jié)給出 4 出聲孔對聲音的影響及推薦值 出聲孔的面積 即在 SPEAKER 正面上總的投影有效面積 對聲音影響很大 而且開孔的位置 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 開孔的位置 分布對聲音的影響程度就越小 出聲孔的面積對頻響曲線的各個(gè)頻段都有影響 在不同條件下 對不同頻段的影響程度各不相同 當(dāng)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 即鈴聲的聲強(qiáng)損失很大 這在 手機(jī)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 對低頻性能影響不大 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 3 8 3 82 3 84 3 86 3 88 3 9 3 92 3 94 3 96 3 98 4 00 050 10 150 20 250 30 350 4 圖 3 前聲腔容積對高頻性能的影響 Confidential of TMC page 10 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)變化的對數(shù)值 綜上所述 前聲腔 出聲孔面積設(shè)計(jì)推薦值如下表 注 13X18mm 橢圓形 SPEAKER 前聲腔和出聲孔面積可以參考 15mmSPEAKER 的參數(shù) 上表中最小值表示當(dāng)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 在實(shí)際設(shè)計(jì)中 如果高頻聲音出現(xiàn)問題 可以通過實(shí)際測量結(jié)果 修正出聲孔面積進(jìn)行改善 注注 意 意 出聲孔面積減小并不意味著聲強(qiáng)降低 相反在很多情況下 反而可以提高聲強(qiáng)出聲孔面積減小并不意味著聲強(qiáng)降低 相反在很多情況下 反而可以提高聲強(qiáng) 5 后聲腔密閉性對聲音的影響 后聲腔是否有效的密閉對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 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 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 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 4 1 05101520253035 圖 4 出聲孔面積對高頻諧振點(diǎn)的影響 前聲腔 0 1 cm3 前聲腔 0 033 cm3 前聲腔墊片壓縮后厚度 mm 0 3 0 40 5 0 70 8 1 10 3 0 40 5 0 70 8 1 1 前聲腔容積 cm3 0 03 0 040 05 0 070 08 0 110 04 0 060 07 0 10 11 0 16 出聲孔面積最小值 mm2 2222 52 52 5 出聲孔面積有效范圍 mm2 4 5 255 256 285 406 407 40 出聲孔面積推薦值 mm2 9101110 51213 前聲腔墊片壓縮后厚度 mm 0 3 0 40 5 0 70 8 1 10 3 0 40 5 0 70 8 1 1 前聲腔容積 cm3 0 05 0 070 08 0 120 13 0 180 06 0 080 1 0 150 17 0 24 出聲孔面積最小值 mm2 333444 出聲孔面積有效范圍 mm2 6 407 409 407 5 658 6510 65 出聲孔面積推薦值 mm2 121213141619 直徑13毫米SPEAKER 直徑15毫米SPEAKER 直徑16毫米SPEAKER 直徑18毫米SPEAKER Confidential of TMC page 11 圖 5 中 橫坐標(biāo)表示泄漏面積 單位 mm2 縱坐標(biāo)表示無泄漏與有泄漏情況下低頻諧振點(diǎn)之差 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 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) 6 防塵網(wǎng)對聲音的影響 相比于其他幾個(gè)因素 防塵網(wǎng)對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 其中對低頻峰值影響較大 防塵網(wǎng)對聲音的影響程度主要取決于防塵網(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 250 350 之間 它們的聲阻值都比較小 基本上在 10 以下 對聲音的影響很小 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) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 012345 后聲腔 1 4 cm3 后聲腔 1 cm3 圖 5 泄漏面積對低頻的影響 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0246810 圖 6 后聲腔容積變化時(shí) 泄漏與非泄漏對低頻影響對比 泄漏面積 1 3mm2 無泄漏 Confidential of TMC page 12 我們以往采用的不織布防塵網(wǎng)存在一個(gè)問題 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 在高檔機(jī)型中 盡可能不要采用不織布作為防塵網(wǎng) 以上聲腔設(shè)計(jì)的規(guī)律和各個(gè)推薦值都是通過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來 供設(shè)計(jì)人員在前期設(shè)計(jì)時(shí)參考 但是由于聲音具有一定的特殊性 因此 建議設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)手板完成后 通過實(shí)際測試 聲腔測試 流程見下節(jié) 以對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整 7 聲腔檢測流程 本流程是為了制定聲腔音頻特性的檢測方法 便于工程師根據(jù)測試結(jié)果分析問題 調(diào)整聲腔參數(shù) 等 7 1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 EA Frequency Response 頻響曲線測定 2 EA Total Distortion 失真率測定 7 2 測試方法與步驟 1 測試地點(diǎn) 中期試驗(yàn)部靜音室 2 測試儀器 HEAD acoustics GmbH 步驟 1 實(shí)驗(yàn)儀器按要求聯(lián)接設(shè)備 先連接設(shè)備再開 PC 2 確定 SPEAKER 與 MICROPHONE 的距離為 10mm 5 并固定 一 頻響曲線測定 選擇 EA Frequency Response sweep 12th octave LS 設(shè)定頻率范圍為 300 10000Hz 將電平 level 分別設(shè)定為 0 3w 輸出電平修正參數(shù)為 13 8dB 0 5w 輸出電平修正參數(shù)為 16dB SPEAKER 的最大功率 單擊右鍵選擇開始測定 將測試結(jié)果創(chuàng)建報(bào)告并儲(chǔ)存 二 失真度測定 選擇 EA Total Distortion LS 在右欄設(shè)定中調(diào)整電平 level 使放大器輸出如 一 中所規(guī)定 的為 0 3w 0 5w 和 SPEAKER 最大功率時(shí)的電壓 作為標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓 然后以 6th octave row b 選 擇頻率范圍為 500 10000Hz 單擊右鍵選擇開始測定 將測試結(jié)果創(chuàng)建報(bào)告并儲(chǔ)存 五五 音頻電路檢測音頻電路檢測 1 目的 手機(jī)鈴聲出現(xiàn)雜音的原因較多 如輸入電壓過大導(dǎo)致 SPEAKER 發(fā)聲嚴(yán)重失真 音頻電路輸出信 號(hào)失真過大 以及結(jié)構(gòu)腔體密封不嚴(yán)等 為了分析雜音問題的原因所在 以便確定相關(guān)的對策 本章 詳細(xì)說明了兩種音頻電路檢測方法 功放電路檢測方法和整體電路檢測方法 通過這兩種方法可以確 定或排除電路輸出是否存在問題 整體電路檢測法 將測試專用的單音 mp3 文件輸入到手機(jī)中 然后在 SPEAKER 輸入端測試信號(hào) 的失真度和電壓值 該方法測試了整個(gè)電路在音頻輸出端的失真 結(jié)果比較準(zhǔn)確 但僅適用于能夠播 放 mp3 的機(jī)型 功放電路檢測法 將芯片與功放電路斷開 然后將單音信號(hào)作為功放的輸入 測試輸出端信號(hào)的 失真度 該方法僅測試了功放電路的工作情況 無法反映整個(gè)電路的失真 它適用于功放與芯片分離 的電路 Confidential of TMC page 13 2 整體電路檢測