手机音腔喇叭(BOX)设计参考资料
手机音腔结构设计
音腔对手机音频性能及实际声音的影响：
前腔大小主要影响音频高频截止点，容积大截止频率低，反 之高频空旷声音单调，无共鸣感； 出声孔大小影响音频截止点高低，会有声音明亮、丰满与声 音单调、尖锐区别； 内容积大小影响频率响应曲线在F0处较高低，频率响应曲线 在F0处低落则声音较无力，共鸣感不足，低频量感不足，有 声音听不出的感觉； 泄漏孔靠近扬声器的远近影响感度之高低，越近低频曲线降 低，则会影响声音的低音感不足。
点声源
物体面积小于波长
物体面积大于波长
辐射
反射
θ
θ1
孔径小于波长 θ2
孔径大于波长
折射
衍射
后声波
前声波
电声器件是电声换能器件的简称，它是一种将电信号转 换成声信号或将声信号转换成电信号的换能器件,这类器件在 我们日常生活中经常可以见到。手机中的受话器、扬声器， MP3，收音机等。 应用扬声器的领域很多。在通信、广 播、教育、日常生活等方面都有广泛的应用。本文重点对通 信（笔记本电脑、手机）方面的微型电动式（动圈式）扬声 器，从扬声器的技术指标、结构、工作原理和选材及工艺等 方面进行探讨。 扬声器是“能将电信号转换成声信号，并辐射到空气中去的 换能器”。 受话器是“语言通信中将电信号转换成声信号且紧贴于 人耳的器件”
声 波 当扬声器振膜振动时，振膜前后都会有声波产 生，当声波扩散时，前后声波会相遇，由于前 后的波长相同，相位相反，故此时声波会互相 抵消，而使输出声音变小。避免声波干涉的办 法为在扬声器的前方装一档板，如此就可阻止 前后声波相干涉。 声波的性质：声辐射（点声源） 反射（构成对声音的感受） 折射（需要介质） 衍射（也称绕射，穿过介质空间，与孔、波长 相关联）
*重点讨论
喇叭前音腔后设计参考
扬声器振膜面频段分布
扬声器频段分布: 振膜边是低频,振膜中是高频
出声孔：出声孔开在扬声器振动膜的边上,可以提高中频音量,减小高频燥声,扬声器振膜3/4处为低频发声点〔从中往边.
出声孔分布设计实例1
单个扬声器：出声孔开在扬声器正中,谷峰较小,声音显得不够大〔相对出声孔开在旁边,扬声器振膜正中发出的为高频.
前腔设计注意点
这种锥形结构对声音反射有影响,因为声音反射回来,不能提高声音的利用率.
前腔设计形状1
倒锥形和指数性结构的前腔壁都可以提高扬声器的利用率,起到提高中频音量作用.
前腔设计形状2
前腔设计形状3
垂直前腔对中高频段的峰谷没有指数和倒锥形大
前腔设计形状4
可以看出,指数性和锥形都能提高扬声器中频段的效率,提高中频段音量.使 高频段了谐振频率降低.
出声孔形状设计实例1
好
较好
一般
差
极差
作用： 1、前腔是让声音产生一个高频段的截止频率,并产生一个高频峰〔相对的>. 2、修正高频燥声. 3、好的前腔可提高中频、减小高频燥声、降低高频段延伸、提高声音转换效率.
前腔设计
1、前腔壁的形状和高度设计要能提高声音转换效率. 2、前腔一定要与后腔分开,做好密封措施. 3、前腔壁越高,高频截止频率越低<与出声孔面积和位置配合>,中频转换效率越高,高频成份越小.
后腔结构2
整个机壳里面都是后腔. 优点：后腔容积大、可操作性强、成本低. 缺点：密封性差.
后腔结构3
后腔容积太小,没有低频,这样的音质较差,声音显得燥、吵,干.
后腔不良设计1
声泄孔离出声孔太近,造成声音短路,使音量变小,音质变差. 机壳尽量要密封,最好不能有声泄露孔.
手机音腔设计规范
电声部品选型及音腔结构设计1. 声音的主观评价声音的评价分为主观和客观两个方面，客观评价主要依赖于频响曲线﹑SPL值等声学物理参数，主观则因人而异。
一般来说，高频是色彩，高中频是亮度，中低频是力度，低频是基础。
音质评价术语和其声学特性的关系如下表示：从人耳的听觉特性来讲，低频是基础音，如果低频音的声压值太低，会显得音色单纯，缺乏力度，这部分对听觉的影响很大。
对于中频段而言，由于频带较宽，又是人耳听觉最灵敏的区域，适当提升，有利于增强放音的临场感，有利于提高清晰度和层次感。
而高于8KHz略有提升，可使高频段的音色显得生动活泼些。
一般情况下，手机发声音质的好坏可以用其频响曲线来判定，好的频响曲线会使人感觉良好。
声音失真对听觉会产生一定的影响，其程度取决于失真的大小。
对于输入的一个单一频率的正弦电信号，输出声信号中谐波分量的总和与基波分量的比值称为总谐波失真（THD），其对听觉的影响程度如下：THD<1%时，不论什么节目信号都可以认为是满意的；THD>3%时，人耳已可感知；THD>5%时，会有轻微的噪声感；THD>10%时，噪声已基本不可忍受。
对于手机而言，由于受到外形和Speaker尺寸的限制，不可能将它与音响相比，因此手机铃声主要关注声音大小、是否有杂音、是否有良好的中低音效果。
2. 手机铃声的影响因素铃声的优劣主要取决于铃声的大小、所表现出的频带宽度（特别是低频效果）和其失真度大小。
对手机而言，Speaker、手机声腔、音频电路和MIDI选曲是四个关键因素，它们本身的特性和相互间的配合决定了铃声的音质。
Speaker单体的品质对于铃声的各个方面影响都很大。
其灵敏度对于声音的大小，其低频性能对于铃声的低音效果，其失真度大小对于铃声是否有杂音都是极为关键的。
手机声腔则可以在一定程度上调整Speaker的输出频响曲线，通过声腔参数的调整改变铃声的高、低音效果，其中后声腔容积大小主要影响低音效果，前声腔和出声孔面积主要影响高音效果。
「现代扬声器箱(BOX)」
现代扬声器箱（1)不论是收音机、电视机、电唱机、还是录音机,都要求把声音真实地重放出来。
这个任务最终要靠扬声器来完成。
但是孤零零的一只场声器，放音无论如何是不会优美的，于是扬声器箱(俗称“音箱”)就应运而生了。
早在30年代,音箱已经流行,但对它一直没有确切的了解。
直到现在，扬声器和音箱仍然是整个放音系统中最薄弱的环节。
随着立体声的录音、唱片和广播的发展,人们对音质的要求越来越高。
不论是专业工作者还是青少年爱好者,都十分关心音箱的性能和制造。
最近，有人引用滤波器理论导出了扬声器箱的设计方法,使扬声器箱的水平大大提高了一步。
在这里，我们准备介绍一些有关现代场声器箱的知识和在业余条件下的制作方法。
为什么要用音箱扬声器箱不仅是用来安装扬声器,更重要的是，它还只有三种功能：(１）分隔扬声器纸盆前后的声辐射，防止它们发生干涉:(2)对扬声器的共振进行阻尼,以减少声音的非线性失真改善瞬态响应；(3）展宽扬声器的低频放声性能，并增加低频辐射的灵敏度使声音更加优美动听。
箱壳材料主要有：木质材料（如ＭDF板，原木)、塑料材质、金属材质。
箱壳的结构要求：a）刚性要求ｂ）密封无泄露目前应用最广的是直射式电动扬声器。
因为这种扬声器纸盆前后的声波相位刚好相反,所以在单独使用时，某些低频声波会互相干涉而抵消，因而降低了低频辐射的效率。
怎样才能避免这种弊病呢?我们可以在一块木板上开一个孔，把扬声器装在这个孔上。
如果木板足够大,就能把纸放前后的声波隔开(图１）,这块木板对声音的干涉起了隙碍作用，因此通常称为“障板”。
扬声器使用障板以后,能提高低频辐射的效率。
一般来说,高音质的放音系统要求其实地还原从几十赫到十几千赫的声音。
由于障板的大小同能辐射的最低频率成反比,因此要重放丰满的低音就必须使用相当大的障板。
例如，一块70cm x 7０ｃｍ的障板,能够适用于120赫以上的声音；而要较好地重放最低频率为60赫的声音,障板的尺寸就非耍用到I 40ｃｎx１40cm不可!这实在是太不方便了，哪能用象一扇大门那样大的板子来装扬声器呢?为了解决这个问题,实际上是应用场声器箱起到了障板的作用。
手机扬声器 设计资料
在自由空间中的特性
• 在各个方向都无限自由的空 间中，由声源所发出的声波 是以球面波的形式向各个方 向扩散传播的。所以，音压 水平的下降与离开声源的距 离的平方成反比例，音压水 平下降。
音压水平差=20Log
r ro
(
dB
)
dB
音
压
水
6 dB
平
1 2 4 8 16 倍 距离
可听界限
可听界限（音强和频率的关系）
当载流体通过磁场时，会 受到一电动力流、磁场方向互相垂直，
受力大小与电流、导线长
度、磁通密度成正比。
磁场
电流 Fleming的左手定则
• F∝ BIL
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声音的概念
空气中的物体产生振动，振动了四 周的空气，使得空气受到压缩或者变得 稀疏。于是空气压力产生高低变化（也 即空气密度高的区域和密度低的区域）。 空气的这种稀疏和致密向四周扩散传播， 使得人的耳朵里的空气压力发生变化， 耳膜发生振动，便听到声音。
4
谐波失真产生的原因
• 磁路工作状态在非线性工作区 • 手机的超功率使用 • 手机工作状态不在扬声器的有效的频响
范围内 • 振膜材料的刚性系数差 • 扬声器的结构不对称 • 工艺操作一致性差
扬声器的基本结构
音膜
N极
前盖
盆架
P CB
磁碗
S极 磁钢
极片
音圈
通气孔
阻尼纸
失真曲线
工作原理
•
根据法拉第定律，
另外，一到高频段，该阻抗将随着音圈阻抗而按比例升高。
Impedance
１ F0 = 2π M0CE
Z0
f0 fz
频率
Measuring Diagram Fig.1
手机音腔设计指南.
声波干涉2
扬声器为何需要在振摸后端设计出音孔的结构， 致使前后端都有声音而造成声波干涉？设计一种声音 只会向前传送而不会往后扩散的扬声器，不就不会有 干涉现象吗？
手机机壳（相当于档板）形成的音响空间，或 SPEAKER附带小音箱设计，用来解决声音干涉问题。
音腔结构的作用及组成
音腔的作用： 音腔可以在一定程度上调整SPEAKER的输出频响曲线，通过音腔参数的调 整改变音乐声的高、低音效果对于音乐声音质的优劣影响很大。同一个音源、 同一个SPEAKER在不同音腔中播放效果的音色可能相差较大，有些比较悦耳， 有些则比较单调。合理的音腔设计可以使音乐声更加悦耳。 为了提高音腔设计水平，下面着重介绍音腔各个参数对声音的影响程度以 及它们的设计推荐值。 音腔设计包括以下五个方面： 1.后音腔 2.前音腔 3.出声孔 4.密闭性 5.防尘网
• 出声孔过渡要平滑，这样声音不会刺耳。
• 出声孔圆孔径、方形孔孔距不得小于1mm，太小不利 于发声，并且声音小还细，没有厚度。
扬声器振膜面频段分布
扬声器频段分布: 振膜边是低频,振膜中是高频
出声孔分布设计实例1
出声孔：出声孔开在扬声器振动膜 的边上，可以提高中频音量，减小 高频燥声，扬声器振膜3/4处为低频 发声点（从中往边）。
出声孔分布设计实例2
单个扬声器：出声孔开在扬声器正 中，谷峰较小,声音显得不够大 （相对出声孔开在旁边），扬声 器振膜正中发出的为高频。
出声孔分布设计实例
出声孔位置图比较
出声孔面积为扬声器振动面积的 会使出声孔面积过大，高音显 得比较尖，燥。
3/5以内
3/5以内 3/5以内 3/5以内 3/5以内 3/5以内 3/5以内 3/5以内 3/5以内
后腔结构5 后腔密闭性对声质的影响
手机音腔设计资料
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W I NTONE
SHENZHEN WINTONE TECHNOLOGY CO., LTD.
扬声器质量
下图是某手机扬声器的频率范围示意图
1
该扬声器对于800k到 20kHz的范围响应较 好，但从体现铃声效 果的角度讲，最好将 范围扩大到500k到 20kHz
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W I NTONE
SHENZHEN WINTONE TECHNOLOGY CO., LTD.
共鸣腔相关设计
共鸣腔相关零件的刚性，即零件的抗压变形能力 腔体零件的刚性一定要好，可以充分体现各种配器 的音色，不会产生杂音；刚性差，铃声沙哑，沉闷。 同时会对弦乐的体现有不良影响 共鸣腔装配的整体性、吻合度 整体性越强，吻合度越高，越能更好的表现铃声效 果；吻合度不高，会造成漏音和破音
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W I NTONE
SHENZHEN WINTONE TECHNOLOGY CO., LTD.
Thank You
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共鸣腔体的设计
尽量保持腔体的厚度，以外凸形状 为佳。同等条件下，共鸣腔越大， 铃声效果表现越佳 扬声器外置虽然有助于音量的提 高，但是对音质的效果有一定的影 响。 右图是一款铃声效果较好的扬声器 外置手机，关键在于其扬声器周围 增加了腔体结构
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SHENZHEN WINTONE TECHNOLOGY CO., LTD.
出音口的大小和分布
出音口大小要合适，过大，造成铃 声发散；过小，会造成铃声单薄， 不够结实。右上图就是一种一款出 音口过小的设计，铃声表现较差 出音口最好分布在共鸣腔的中心或 中心对称的位置。以小而多为佳。 右下图出音口设计比较合理，能够 较好的体现铃声效果
手机声腔设计
关于手机音腔设计先说单speaker，现在用的最多的了!不过从发展趋势来看为追求好的音效双speaker将成为以后大主题。
不管是双还是单重视后音腔的设计，这对音质有很大的影响：尽量做大些，还要密封好些！现在的趋势是要求音量越来越大，特别是国产手机，有的做到100分贝以上，但是音量不是唯一指标，和谐悦耳的铃声才是设计目标！音源对铃声的影响非常重要，选择合适的音源可以很好的体现设计效果！选择音源：1．尽量选用口径大的speaker。
2．对speaker的特性曲线要求低频时也能有高的音压，并且在曲线在1K~10K的区间要曲线平稳，当然能在1K以下做到很好水准就体现speaker研发生产实力了。
结构上的设计：受到手机空间的限制，多设计都是用到二合一单边发声的，产品最终的音效都不是很好，扬声器与受话器的设计要领不一样，共用一个音腔确实会有一定问题，有这么些建议：1.Φ13mm Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:3~5Cm3 洩漏孔高度:4~6mm22.Φ15mm Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:3~5Cm3 洩漏孔高度:4~6mm23. Φ16~20m/m Speaker 前容积高度:0.3~1.0mm 出音孔高度: Φ1.0,4~8孔(3mm2~6mm2 ) 后容积高度:5~7Cm3 洩漏孔高度:5mm2对于单面发声的后音腔设计，我们一般把整个前端作为后音腔，通过LCD PCB上密封整个前端，较大的后音腔能够能够弥补前期不足！现在的流行趋势是分开，特别是双speaker强烈要求speaker与Receiver分开，这样才能到达要求的立体效果！对于双speaker最好使出声孔的位置避免在一个面上，现在市面上看到最多就是放在翻盖的头部两侧，或者放在转轴两侧（三星x619），这跟声音波形原理有关的，同在一个面上消减幅度很快，效果不会太好的！双speaker的设计关键是要体现立体效果，在设计上有以下要点：1.出声孔的位置，如上所述；2.两个speaker的后音腔要求分开，独立密封；3.两个speaker之间的切线（切线指的是两个水平放置，两个园之间的切线距离）最小距离要求在10mm以上；4.要求大些的后音腔；5.注意音源的选择，其实说道音腔，主要的一个原则就是，前音腔要密闭，后音腔要尽可能大，泻露孔尽可能距离speaker远一点。
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关于音腔喇叭设计
先说单speaker，现在用的最多的了!不过从发展趋势来看为追求好的音效双speaker将成为以后大主题。
不管是双还是单重视后音腔的设计，这对音质有很大的影响：
尽量做大些，还要密封好些！现在的趋势是要求音量越来越大，特别是国产手机，有的做到100分贝以上，但是音量不是唯一指标，和谐悦耳的铃声才是设计目标！音源对铃声的影响非常重要，选择合适的音源可以很好的体现设计效果！选择音源：
1．尽量选用口径大的speaker。
2．对speaker的特性曲线要求低频时也能有高的音压，并且在曲线在
1K~10K的区间要曲线平稳，当然能在1K以下做到很好水准就体现speaker研发生产实力了。
结构上的设计：
受到手机空间的限制，多设计都是用到二合一单边发声的，产品最终的音效都不是很好，扬声器与受话器的设计要领不一样，共用一个音腔确实会有一定问题，有这么些建议：
1.Φ13mm Speaker前容积高度:
0."3~
1."0mm出音孔高度:Φ
1."0,4~8孔(3mm2~6mm2 )后容积高度:3~5Cm3洩漏孔高度:4~6mm2
2.Φ15mm Speaker前容积高度:
0."3~
1."0mm出音孔高度:Φ
1."0,4~8孔(3mm2~6mm2 )后容积高度:3~5Cm3洩漏孔高度:4~6mm2
3.Φ16~20m/m Speaker前容积高度:
0."3~
1."0mm出音孔高度:Φ
1."0,4~8孔(3mm2~6mm2 )后容积高度:5~7Cm3洩漏孔高度:5mm2对于单面发声的后音腔设计，我们一般把整个前端作为后音腔，通过LCD PCB上密封整个前端，较大的后音腔能够弥补前期不足！现在的流行趋势是分开，特别是双speaker强烈要求speaker与Receiver分开，这样才能到达要求的立体效果！对于双speaker最好使出声孔的位置避免在一个面上，现在市面上看到最多就是放在翻盖的头部两侧，或者放在转轴两侧（三星x619），这跟声音波形原理有关的，同在一个面上消减幅度很快，效果不会太好的！双speaker的设计关键是要体现立体效果，在设计上有以下要点：
1.出声孔的位置，如上所述；
2.两个speaker的后音腔要求分开，独立密封；
3.两个speaker之间的切线（切线指的是两个水平放置，两个园之间的切线距离）最小距离要求在10mm以上；
4.要求大些的后音腔；
5.注意音源的选择，其实说道音腔，主要的一个原则就是，前音腔要密闭，后音腔要尽可能大，泻露孔尽可能距离speaker远一点。
声腔结构对手机音质的影响
声腔结构对手机电气性能的影响对手机音质的影响
手机外壳声孔大高频截止频率可延伸至5~10KHz声音浑厚、丰满
手机外壳声孔小截止频率一般在5KHz左右声音单调、尖锐
Speaker与手机外壳形成的前腔大对频率响应曲线无明显影响声音比较空旷Speaker与手机外壳形成的前腔小对频率响应曲线无明显影响声音无共鸣感
手机内腔大频率响应曲线低频Fo附近相对较高声音感觉不清晰
手机内腔小频率响应曲线低频Fo附近相对较低声音低音感觉不足
泄漏孔*近Speaker频率响应曲线低频下跌声音尖锐，低音不足
泄漏孔远离Speaker无影响
Speaker电气性能对手机电气性能以及音质的影响
Speaker电气性能对手机电气性能影响对音质的影响谐振频率（Fo）高灵敏度高声音尖锐高频截止频率高总谐波失真（THD）高功率大声音浑浊声音可以较大谐振频率（Fo）低灵敏度低低音较好高频截止频率低总谐波失真（THD）低功率小声音清晰声音相对较小谐振频率（Fo）高灵敏度高声音大而有力高频截止频率高（手机声孔较大时）总谐波失真（THD）高功率大声音丰满声音可以较大谐振频率（Fo）低灵敏度低声音小而无力高频截止频率低总谐波失真（THD）低功率小声音单调声音相对较小Speaker声腔结构设计
主要指手机内部所构成的声腔或者泄漏孔对Speaker的性能或者声音产生的影响，如简图所示：
声孔、前腔、内腔、泄漏孔等等都会对手机的整机音质表现产生影响，首先要用Rubber Ring，即环形橡胶垫把Speaker与手机外壳密封起来，使声音不会漏到手机内腔，然后就是声孔、前腔、内腔的合理配合泄漏孔主要是由SIM 卡、电池盖、手机外接插座等手机无法密封位置的声漏等效而成的，泄漏孔以远离Speaker为宜，即手机无法密封的位置要尽量远离Speaker，这样可以使得手机的整机的音质表现较好。
声腔设计建议值：
Φ13mmLoudSpeaker：
声孔总面积约3mm2前腔高度
0."4mm-1mm泄漏孔总面积约5mm2内腔体积约
5cm3Φ15mmLoudSpeaker：
声孔总面积约
3."5mm2前腔高度
0."4mm-1mm泄漏孔总面积约5mm2内腔体积约6cm3Φ16-
18mmLoudSpeaker:
声孔总面积约4mm2前腔高度
0."4mm-1mm泄漏孔总面积约5mm2内腔体积约7cm3如果是二合一SPEAKER，密封LCD处的后音腔才达一般将前端区域密封形成后音腔，所以fpc 过孔不会影响漏声。
表格中，出声孔大小对声音表现的影响是以后音腔足够大为基础的。
前音腔大小对声音表现的影响是以出声孔足够小为基础的后音腔大小对声音表现的影响是以出声孔足够大为基础的泄露孔大小对声音表现的影响是以出声孔足够小为基础的。
一般就speaker而言，泄漏孔指speaker背面，即不发声面都会有几个小空，也叫漏气孔，一般设计时保证此泄漏孔不要被挡住即可。
receiver和2in1的speaker都会有这个泄漏孔的。