常見音箱結構設計及選用

常見音箱結構設計及選用1、音箱設計流程產(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)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等環(huán)繞聲）系統(tǒng)；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(chǎn)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(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，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。孔兩端截面設計為漸變形狀，以避免開口處產(chǎn)生“噗噗”氣流風噪聲。倒相管倒相管為避免聲波在箱體內部產(chǎn)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，并緊靠箱體內壁安裝。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。揚聲器出聲區(qū)域不得形成一個封閉的空腔，容易產(chǎn)生“前室效應”影響音質。封閉空腔，產(chǎn)生“前室效應”封閉空腔，產(chǎn)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(chǎn)品共振，出現(xiàn)雜音，因此需要適當?shù)臏p震設計。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橡膠減震墊橡膠減震墊空紙盆音箱（無輻射源式音箱）的空紙盆，采用雙空紙盆對稱設計，以抵消其帶來的振動。空紙盆空紙盆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。導磁碗/盆架導磁碗/盆架外露散熱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。有防漏磁設計無防漏磁設計有防漏磁設計無防漏磁設計4音箱結構設計方案根據(jù)產(chǎn)品結構形式和產(chǎn)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(chǎn)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采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：倒相管高音音倒相管高音音揚聲器全頻揚聲器蒙布/鋼網(wǎng)出聲區(qū)蒙布/鋼網(wǎng)出聲區(qū)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(wǎng)，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(wǎng)，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采用全頻揚聲器+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：倒相管喇叭口出聲結構蒙布/鋼網(wǎng)出聲區(qū)全頻揚聲器倒相管喇叭口出聲結構蒙布/鋼網(wǎng)出聲區(qū)全頻揚聲器高音音揚聲器設計說明：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(wǎng)，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(jīng)反射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：倒相管聲音反射出聲結構蒙布/鋼網(wǎng)出聲區(qū)全頻倒相管聲音反射出聲結構蒙布/鋼網(wǎng)出聲區(qū)全頻揚聲器高音音揚聲器設計說明：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(wǎng)，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(wǎng)，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(chǎn)品圓柱體設計，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(chǎn)品結構堆疊簡易圖示：1拾音模塊、按鍵電路各種天線，連接線呼吸燈2WIFI及其他子板模塊3音箱聲學組件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)功能定義和效果圖堆疊。四、呼吸燈設計根據(jù)工業(yè)設計效果，確認要多少個燈，然后硬件設