常見音箱結構設計方案及選用

1、常見音箱結構設計及選用1、音箱設計流程產品規(guī)劃與造型設計：確認音箱用途、定位、使用場景與方式、外形大小等聲學設計： 音箱總體方案設計、 揚聲器選型、音質效果評估結構設計： 音箱的箱體設計、 揚聲器結構設計開模具樣機： 音箱性能測試與評價、 音箱性能優(yōu)化與改進音箱系統(tǒng)音質調試2、音箱的分類及簡要特性音箱又稱揚聲器系統(tǒng)， 是將揚聲器裝到專門設計的箱體內， 并用分頻網絡把 輸入信號分頻以后分別送給相應的揚聲器的一種系統(tǒng)。 因此，音箱由揚聲器、 分 頻網絡、揚聲器箱共同組成。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

2、環(huán)繞聲）系統(tǒng)；按產品形態(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、大功率擴聲、有線廣 播、防水、迷你型、返送式、帶角架型、對講型、拐角式、球型無指向式、高音 半固定式、調相式等音箱。按揚聲器箱分為：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、后加載號筒式、折疊號筒式、空紙盆式號筒障板式、前加載號筒式利用反射的揚聲器箱：角隅式、JBL式指向性的揚聲器箱：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到隔離揚聲器 后面聲波的目的， 而將揚聲器的后面完全封閉起來的聲箱； 倒相式

3、聲箱是將揚聲 器后面所發(fā)聲波加以充分利用的一種聲箱。揚聲器中使用最廣泛的是電動式紙盆揚聲器， 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， 同時結構 簡單、成本低，多年以來都是揚聲器生產中的主流。3、音箱設計的總體技術要求（倒相箱）3.1 音箱發(fā)聲的指向性聲波在傳播中會產生反射 , 繞射和干涉等現(xiàn)象 , 并具有一定的傳播規(guī)律。揚 聲器輻射聲波的波長隨頻率的增加而變短。 當聲波的波長與揚聲器的幾何尺寸可 比擬時，由于聲波的繞射特性及干涉特性， 揚聲器輻射的聲波將出現(xiàn)明顯的指向 性。揚聲器的指向性是表征揚聲器在不同方向上輻射聲波的能力， 且與頻率有關

4、， 高頻聲音具有較強的指向性，低頻聲指向性相對較弱。超重低音、 重低音音箱， 揚聲器的發(fā)聲方向無限制， 音箱可以放置于聽音區(qū) 的任何位置。全頻、中高頻、高頻音箱，揚聲器的發(fā)聲方向盡量正對聽音位置。 若因結構、外觀形態(tài)等限制，無法正對聽音者位置，需要設計聲音反射裝置，以減小指向性帶來的聲音衰減。揚聲器發(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。盡量避免揚聲器發(fā)聲與聽音者方向超過903.2揚聲器的選用揚聲器的選型及與音箱箱體的配合，直接決定了音箱系統(tǒng)的音質狀況從揚聲器的發(fā)聲口形狀上選擇： 圓形口徑的揚聲器性能最優(yōu)、 其次是跑道型 和橢圓形口徑的揚聲器，盡量避免使用長條形、超窄的揚聲器

5、。揚聲器的大小， 依據(jù)箱體的大小、 箱體凈容積進行選擇， 需要按音箱的設計 原則，選擇適當?shù)膿P聲器 T/S 參數(shù)、電聲參數(shù)。揚聲器磁體選擇：外磁（鐵氧體磁體）性價比高，但占用體積大，會減小音 箱箱體內的有效容積；內磁（稀土磁體）成本較高，但占用體積小，箱體內部可 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 計。紙盆的材料主要有天然纖維 （植物纖維、 動物纖維）、人造纖維（化學纖維、 合成纖維）和無機纖維、塑料（如PP盆）、金屬（如鋁）等，可根據(jù)對音色、成 本的要求選

6、擇。3.3 音箱箱體的設計箱體大小需要將揚聲器的參數(shù)、 箱體內的凈容積相結合， 兩者達到最佳匹配 才能將低頻聲音做到最好。箱體材質一般以木質、 塑料為主， 材質厚度依據(jù)箱體振動情況和內部產生諧 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， 并在箱體內壁適 當增加加強筋，以減小箱體振動，抑制箱體內部的聲波諧振。箱體的密封箱要好， 不得出現(xiàn)漏氣等現(xiàn)象， 以免產生風燥和對低頻性能的影響。倒相箱中的倒相管設計對音箱的低頻截止頻率起著決定性作用。倒相管設計位置、形狀需要保證箱體內部氣流的順暢性， 以減小低頻失真及產生風噪聲。倒 相管的長度和截面積大小依據(jù)箱體容積大小、揚聲器的相關參數(shù)進行

7、設計和調賬， 并保證音箱阻抗曲線盡量接近雙峰特性，如下圖所示。Za倒相式音箱阻抗曲線空紙盆音箱是倒相音箱的變形，又稱無輻射源式音箱。它是利用空紙盆代替 倒相管所構成的。適當加以控制可使空紙盆振動所產生的輻射聲與揚聲器前向輻 射聲同相，從而改善了音箱的低頻特性，提高了低頻頻響?？?紙盆倒相箱更適合用到容積相對較小的箱體中。下圖為倒相箱的兩種方式。3.4箱體內部氣流及避免諧振設計箱體內部結構設計需要保證箱體內部氣流順暢。 盡量避免內部異形結構設計， 阻擋氣流從揚聲器背部往箱體內部空間擴散， 以及向倒相孔流動的順暢性；倒相 孔兩端截面設計為漸變形狀，以避免開口處產生“噗噗”氣流風噪聲。為避免聲波在箱

8、體內部產生諧振，箱體殼需要足夠的強度，內部適當增加加強筋，并加強前后蓋之間的連接。箱體內適當增加吸音材料，并緊靠箱體內壁安3.5出聲設計盡量避免外部結構擋住出聲位置（包括倒相孔的出聲位置），最好的方式是 揚聲器直接外露。其次是米用出聲率較高的蒙布、 鋼網等材料；再次是大孔方式 塑料板；盡量避免采用小孔出聲板。揚聲器出聲區(qū)域不得形成一個封閉的空腔，容易產生“前室效應”影響音質如：在音箱與其他結構件固定于連接的位置采用橡膠減震墊封閉空腔，產生“前室效應”3.6音箱的減振設計音箱工作時，揚聲器的振動會傳遞到音箱的每個部位， 容易在不同的位置產 品共振，出現(xiàn)雜音，因此需要適當?shù)臏p震設計?？占埮枰粝洌o

9、輻射源式音箱）的空紙盆，采用雙空紙盆對稱設計，以抵消 其帶來的振動。3.7揚聲器的散熱設計音箱中的揚聲器是一個換能器件，是將電能轉換為機械能（揚聲器振動），再轉換為聲能（聲波輻射）的器件。揚聲器將電能轉換為聲能的效率較低，其余 能量轉換為熱能。因此揚聲器的散熱非常重要，尤其在空間較小的小型音箱內部， 直接影響音箱的可靠性。揚聲器主要發(fā)熱器件是音圈，他的熱量通過導磁板、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。3.8防漏磁設計音箱使用的電動式揚聲器，其磁路采用永磁體，存在漏磁的情況。在對漏磁敏感的使用環(huán)境下，需要對揚聲器磁路采用防漏磁設計。無防漏磁設計鎖初的

10、雙巒體砒路雙確體磁路1導磴板柱丫 2導璉上番是原來蚪at式趙路匸$ 佯z導毬確.4音箱結構設計方案根據(jù)產品結構形式和產品需求，音箱設計為單聲道方式；根據(jù)出聲方向分為 三種結構形式：上出聲結構、前出聲結構、下出聲結構，三種方式的結構設計要 求和建議參照下述方案說明。本產品帶麥克風，空紙盆方式的設計相對振動較大，因此不建議使用空紙盆 倒相箱方式。4.1音箱上出聲方式該結構方式米用圓形較大口徑的全頻揚聲器朝上出聲、圓形球頂高音往前出 聲，導向孔設計往后出聲。音箱內部安裝示意圖:全頻設計說明:圓形大口徑揚聲器為全頻揚聲器，其出聲方向向上，中低音指向性相對較弱， 能夠較好的到達前方聽者的耳朵里；高音指向

11、性較強，前方衰減比較厲害；球頂高音成發(fā)散狀，能夠很好的擴展其高頻到達區(qū)域， 往前方出聲，能夠很 好彌補全頻揚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， 以減少對聲音的衰減；整改頂 面都作為出生區(qū)域，避免出現(xiàn)“前室效應”；高音出聲區(qū)域采用蒙布或鋼網，以減少對高頻的衰減；整改箱體必須密閉；根據(jù)調音情況，內部適當增加吸音棉;4.2音箱前出聲方式該結構方式米用全頻揚聲器+球頂高音方式，所有出聲方向均正對聽音者 導向孔設計往下出聲或往后出聲。音箱內部安裝示意圖:S.、-.、-冋曰曰全頻全頻蒙布/鋼蒙布/鋼喇叭口喇

12、叭口倒相管倒相管設計說明:圓形大口徑揚聲器為全頻揚聲器，其出聲方向向前，前出聲方式對聲音各頻 段衰減均較小，能夠較好的到達前方聽者的耳朵里;球頂高音成發(fā)散狀，能夠很好的擴展其高頻到達區(qū)域， 往前方出聲，能夠很 好彌補全頻揚聲器衰減的部分高頻;前出聲口呈喇叭狀結構，能夠很好的擴展各頻段的指向性;倒相管往后出聲，其發(fā)出的低頻聲基本無指向性，可以較好的到達聽者的耳朵里；前出聲區(qū)域采用蒙布或鋼網，以減少對聲音的衰減；整改箱體必須密閉；根據(jù)調音情況，內部適當增加吸音棉；4.3音箱下出聲方式該結構方式采用圓形較大口徑的全頻揚聲器朝下出聲、圓形球頂高音往前出聲，導向孔設計往后出聲；下方揚聲器發(fā)出的聲音經反射

13、機構將聲音往四周反射， 到達四周出聲的目的。音箱內部安裝示意圖：設計說明:圓形大口徑揚聲器為全頻揚聲器，其出聲方向向下，通過反射結構將聲音向 四周反射，達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，以減少對聲音的衰減；整改頂面都作為出生區(qū)域，避免出現(xiàn)“前室效應”；倒相管往后出聲，其發(fā)出的低頻聲基本無指向性，可以較好的到達聽者的耳 朵里；音箱出聲區(qū)域采用蒙布或鋼網，以減少對高頻的衰減；整改箱體必須密閉；根據(jù)調音情況，內部適當增加吸音棉；三、散熱設計整個產品圓柱體設計，產品采用模塊化分散發(fā)熱單元（如下圖產品堆疊簡圖） 主要發(fā)熱單元增加散熱孔，提高熱對流；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熱硅膠、散熱板組合方式散熱。產品結構堆疊簡易圖示：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音箱聲學組件線4主控板、功放電路注：序號 1到序號4為自上往下，天線根據(jù)設計方案和匹配情況堆疊，呼吸燈根據(jù)功能定義