手机壳体结构对手机电声性能的影响学习教案.pptx

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1、会计学1手机壳体结构对手手机壳体结构对手(dushu)机电声性能的机电声性能的影响影响第一页，共91页。n n电声基础(jch)n n手机中的电声器件n n机壳对手机电声性能的影响n n结束语内容(nirng)第1页/共91页第二页，共91页。电声基础电声基础(jch)声声 波波、声声 压压 级级、频频 率率、声声 速速、波波 长长(bchng)(bchng)声强级、声功率声强级、声功率人耳响应人耳响应声波方程声波方程电电-力力-声类比声类比第2页/共91页第三页，共91页。声波声波(shn b)第3页/共91页第四页，共91页。声场声场(shn chn)量及量及其单位其单位n n声压(shn

2、 y)n n质点速度n n温度n n密度第4页/共91页第五页，共91页。声场声场(shn chn)量及其量及其单位（续）单位（续）n n声强声强(shn qin)(shn qin)n n声功率声功率n n声速声速第5页/共91页第六页，共91页。声压级声压级第6页/共91页第七页，共91页。声压级范围声压级范围(fnwi)n n140dB 火箭发射 100米外（耳聋）n n120dB 柴油机，泵房，摇滚乐n n100dB 纺织车间，鼓风机房n n80dB 高声喊叫n n60dB 办公室，教室，（1米讲话）n n40dB 轻声(qngshng)耳语n n20dB 郊区静夜第7页/共91页第八页

3、，共91页。声压级范围图（上）声压级范围图（上）第8页/共91页第九页，共91页。声压级范围图（下）声压级范围图（下）第9页/共91页第十页，共91页。声波声波(shn b)的频率的频率n n声源/质点每秒振动的次数称为声波的频率。用字母表示，单位为赫兹（H）n n人耳能听得见的声波的频率范围为2020000H。n n音频声学：研究音频声的拾取、重放、传播及传播过程中的各种物理现象和处理(chl)方法的科学。n n低于20H的声波，称为次声；高于20000H的声波称为超声第10页/共91页第十一页，共91页。声速声速(shn s)n n声波传播速度的物理量（不是质点(zhdin)速度）n n与

4、传播介质特性有关（温度、气压和密度等）第11页/共91页第十二页，共91页。声波声波(shn b)的波长和的波长和波数波数n n声波在传播过程中相邻的同相位(xingwi)的两点之间（如相邻的两稠密或两稀疏之间）的距离称为波长。波数为单位长度内波的个数第12页/共91页第十三页，共91页。测量机器噪声(zoshng)频谱（频谱密度）第13页/共91页第十四页，共91页。测量机器(j q)噪声频谱（1/3倍频程）第14页/共91页第十五页，共91页。噪声(zoshng)频域描述n n频谱密度(md)（1Hz带宽）n n倍频程 31.5,63,125,250,500n n1000,2000,400

5、0,8000,16000Hzn n带宽：31.5=(22,44)n n1/3倍频程 25,31.5,40,50,63,80,n n100,125,160,，12500,16000,20000n n带宽：25=(22,28),31.5=(28,35),第15页/共91页第十六页，共91页。白噪声(zoshng)和粉红噪声(zoshng)n n白噪声n n各个频率的频谱密度相等(xingdng)n n粉红噪声n n各个倍频程或1/3倍频程的能量相同第16页/共91页第十七页，共91页。密度密度(md)第17页/共91页第十八页，共91页。质点速度质点速度(sd)和位移和位移第18页/共91页第十九

6、页，共91页。声强级声强级第19页/共91页第二十页，共91页。声功率级声功率级第20页/共91页第二十一页，共91页。声功率级范围声功率级范围(fnwi)n n160dB 喷气飞机 （10kw）n n120dB 小飞机（1w）n n80dB 乐器(yuq)（0.1mw）n n60dB 正 常 讲 话 的 人(0.001mw)n n30dB 轻 声 耳 语 的 人(0.000001mw)第21页/共91页第二十二页，共91页。声压级运算(yn sun)练习(linx)第22页/共91页第二十三页，共91页。练习(linx)答案第23页/共91页第二十四页，共91页。相关(xinggun)声压级

7、运算练习(linx)第24页/共91页第二十五页，共91页。练习(linx)答案第25页/共91页第二十六页，共91页。人耳结构(jigu)第26页/共91页第二十七页，共91页。等响曲线(qxin)第27页/共91页第二十八页，共91页。声场描述和声波(shn b)方程第28页/共91页第二十九页，共91页。单极子声源(shn yun)第29页/共91页第三十页，共91页。单极子声源(shn yun)的声压n n单极子声源产生的声压正比于该源体积(tj)速度的变化率（点源强度）n n与距离成反比n n相位是 的函数第30页/共91页第三十一页，共91页。简谐单极子声源(shn yun)的声压

8、第31页/共91页第三十二页，共91页。单极子的辐射(fsh)(机械)阻抗第32页/共91页第三十三页，共91页。低频(dpn)辐射阻抗讨论第33页/共91页第三十四页，共91页。偶极子声源(shn yun)+S-Sd第34页/共91页第三十五页，共91页。简谐偶极子声源(shn yun)的声压第35页/共91页第三十六页，共91页。简谐偶极子源的声压级分布图第36页/共91页第三十七页，共91页。偶极子和单极子对比(dub)第37页/共91页第三十八页，共91页。活塞(husi)的辐射第38页/共91页第三十九页，共91页。活塞(husi)的辐射指向性第39页/共91页第四十页，共91页。障

9、板上圆形活塞障板上圆形活塞(husi)的轴线声压的轴线声压第40页/共91页第四十一页，共91页。障板上圆形活塞障板上圆形活塞(husi)的辐射阻抗的辐射阻抗第41页/共91页第四十二页，共91页。长管一端长管一端(ydun)的辐的辐射阻抗射阻抗la第42页/共91页第四十三页，共91页。闭空间(kngjin)模态与模态声压n n低 频 时，闭 空 间 内 声 场(shn chn)不均匀，有节点和反节点。第43页/共91页第四十四页，共91页。闭空间(kngjin)模态举例第44页/共91页第四十五页，共91页。闭空间(kngjin)模态举例（续）第45页/共91页第四十六页，共91页。Hel

10、mhotzHelmhotz共鸣器共鸣器Vl0dn 结构(jigu)u 共振器的线度远远小于波长u 短管体积(tj)远小于腔体积(tj)u 腔壁是刚性的第46页/共91页第四十七页，共91页。电力声类比(lib)Vl0dn 由于物理系统的共性(gngxng)，电力声可以类比u 电流力声流（空气流）u 电压速度声压u 在分支点 u 电流总和0u 力总和0u 体积速度0 u 接地(jid)u 电压0u 速度0u 声压刚性壁p第47页/共91页第四十八页，共91页。力声阻抗关系(gun x)第48页/共91页第四十九页，共91页。电力(dinl)声类比例1第49页/共91页第五十页，共91页。电力(d

11、inl)声类比例2第50页/共91页第五十一页，共91页。电力(dinl)声类比例3第51页/共91页第五十二页，共91页。电力(dinl)声类比例4第52页/共91页第五十三页，共91页。电力(dinl)声类比例5第53页/共91页第五十四页，共91页。电力(dinl)声类比应用范围u 低频时，若器件的线度远远u 小于声波(shn b)波长，则此时分布u 系统参数可用集总系统参数u 来近似描述。第54页/共91页第五十五页，共91页。手机手机(shu j)中的电中的电声器件声器件振铃扬声器（喇叭振铃扬声器（喇叭(l b)(l b)）受话器（喇叭受话器（喇叭(l b)(l b)、听筒）、听筒）

12、送话器（话筒、麦克风、传声器）送话器（话筒、麦克风、传声器）第55页/共91页第五十六页，共91页。康佳A08 和Motorola A890受话器扬声器送话器第56页/共91页第五十七页，共91页。送话器n n驻极体麦克风驻极体麦克风n n按电容式原理工作的按电容式原理工作的n n频频带带宽宽、音音质质好好、失失真真小小、瞬瞬态态响响应应(xingyng)(xingyng)好好n n机械振动不敏感等特点机械振动不敏感等特点n n驻极体麦克风结构驻极体麦克风结构n n由振膜与驻极体背极形成的电容式极头由振膜与驻极体背极形成的电容式极头n n后接的阻抗变换器（后接的阻抗变换器（PCBPCB组）组）

13、第57页/共91页第五十八页，共91页。电容(dinrng)传声器第58页/共91页第五十九页，共91页。电容(dinrng)传声器等效图第59页/共91页第六十页，共91页。驻极体麦克风第60页/共91页第六十一页，共91页。驻极体麦克风特性(txng)n n影响驻极体麦克风灵敏度因素影响驻极体麦克风灵敏度因素n n 驻极体表面电荷密度的大小驻极体表面电荷密度的大小n n 振膜的张力振膜的张力n n 振膜与背极间的距离振膜与背极间的距离n n 阻抗变换器或放大器的性能阻抗变换器或放大器的性能n n输输出出阻阻抗抗(sh(sh ch ch z z kn)kn)、频频响响、自自噪噪声声、稳稳定定

14、性性、指指向向性性、动动态范围态范围第61页/共91页第六十二页，共91页。驻极体麦克风测试(csh)信号源仿真(fn zhn)嘴放大器分析仪送话器第62页/共91页第六十三页，共91页。扬声器DMS1808B-05DMSP1420B-01第63页/共91页第六十四页，共91页。扬声器指标(zhbio)(GB939688)DMSP1625A-01n n尺寸：尺寸：4.7H/16W/25L4.7H/16W/25Ln n额定功率：额定功率：0.5W(0.5W(最大功率最大功率1W)1W)n n阻抗：阻抗：8 ohm8 ohmn n共振频率：共振频率：730Hz730Hzn n灵敏度：灵敏度：103

15、dB/0.5W/5cm/3KHz103dB/0.5W/5cm/3KHzn n失真失真(sh zhn)(sh zhn)：1515(700Hz-3KHz)(700Hz-3KHz)n n指向性指向性n n频率响应、电阻抗曲线、频率响应、电阻抗曲线、TSTS参数参数第64页/共91页第六十五页，共91页。扬声器等效电路n辐射阻抗 ZMR第65页/共91页第六十六页，共91页。扬声器电阻抗(zkng)曲线和频响曲线第66页/共91页第六十七页，共91页。扬声器TS参数(cnsh)n nTSTS参数参数(cnsh)(cnsh)（DMS1508H-02DMS1508H-02）第67页/共91页第六十八页，共

16、91页。受话器SDR1532H-05n n 尺寸尺寸(ch cun)(ch cun)：15.1D/2.6H15.1D/2.6Hn n 额定功率：额定功率：0.01W(Max0.03W)0.01W(Max0.03W)n n 阻抗：阻抗：32 ohm32 ohmn n 灵敏度：灵敏度：95dB/0.18Vrms1KHz95dB/0.18Vrms1KHzn n 失真：失真：55(300Hz-4KHz)(300Hz-4KHz)n n 尺寸：尺寸：8D/2.35H 8D/2.35H （650Hz650Hz）n n 额定功率：额定功率：0.01W(Max0.03W)0.01W(Max0.03W)n n 阻

17、抗阻抗(zkng)(zkng)：32 ohm32 ohmn n 灵敏度：灵敏度：109dB/0.18Vrm1KHz109dB/0.18Vrm1KHzn n 失真：失真：55(300Hz-3.4KHz)(300Hz-3.4KHz)SDR0832EJ01-F第68页/共91页第六十九页，共91页。受话器测试(csh)信号(xnho)驱动仿真(fn zhn)耳放大器分析仪受话器第69页/共91页第七十页，共91页。机壳结构对手机电机壳结构对手机电(jdin)声性能的影响声性能的影响机机壳壳结结构构对对振振铃铃扬扬声声器器性性能能(xngnng)(xngnng)的的影响影响机壳结构对受话器频率特性的影

18、响机壳结构对受话器频率特性的影响第70页/共91页第七十一页，共91页。振铃扬声器的结构(jigu)第71页/共91页第七十二页，共91页。机壳中的振铃扬声器M2V2M1V1VfMfVbMbRbVa第72页/共91页第七十三页，共91页。机壳声结构机壳声结构(jigu)的描述的描述 CAf(Vf)CA1(V1)CA2(V2)P 振膜 MAfRAf MA1 MA2第73页/共91页第七十四页，共91页。机壳中扬声器的等效(dn xio)声学线路第74页/共91页第七十五页，共91页。等效声学线路(xinl)参数第75页/共91页第七十六页，共91页。等效声学线路(xinl)简化nn CAf CA

19、1 CAB CAf CA1 CAB值较小，频率低时，抗值大，视为开路；值较小，频率低时，抗值大，视为开路；nn MAf MA1 MAB MAf MA1 MAB 值较小，频率低时，抗值小，视作短路；值较小，频率低时，抗值小，视作短路；nn CA CA 抗值甚小，可视为短路。抗值甚小，可视为短路。nn当当kaka时时 ZARj MAR ZARj MAR。MAR MAR 0.1952/a 0.1952/a nn 其中其中(qzhng)(qzhng)；=1.20Kg/M3=1.20Kg/M3 为空气密度为空气密度;nn a a 为出声孔半径；为出声孔半径；第76页/共91页第七十七页，共91页。改变(

20、gibin)耦合腔V2的影响第77页/共91页第七十八页，共91页。改变(gibin)出声孔面积S2的影响第78页/共91页第七十九页，共91页。分析(fnx)和讨论n n机壳声结构的作用，一般为声学滤波器（低通），机壳声结构的作用，一般为声学滤波器（低通），如前图虚线框内所示。如前图虚线框内所示。n n 可据扬声器的频响特性，适当设计可据扬声器的频响特性，适当设计MA2 MA2 CA2 CA2 之值，使扬声器所发之声通过声结构后，高频之值，使扬声器所发之声通过声结构后，高频有所衰减，从而低频相对丰满，可使听感柔和。有所衰减，从而低频相对丰满，可使听感柔和。n n若为了提高振铃的输出声级，也可

21、刻意设计腔体若为了提高振铃的输出声级，也可刻意设计腔体（即（即CA2 CA2）及出声孔的几何尺寸（即）及出声孔的几何尺寸（即MA2MA2），使），使其在某个频率附近发生谐振，以期提高声输出，但其在某个频率附近发生谐振，以期提高声输出，但失真失真(sh zhn)(sh zhn)可能增大。可能增大。第79页/共91页第八十页，共91页。结论(jiln)机壳声结构（腔和孔）的设计（主要是机壳声结构（腔和孔）的设计（主要是MA2 MA2、CA2 CA2 的设计），应与扬声器的频的设计），应与扬声器的频响特性相配合，以期达到最佳效果响特性相配合，以期达到最佳效果(xiogu)(xiogu)。不同的扬声器

22、，声结构的几何。不同的扬声器，声结构的几何尺寸是不同的。尺寸是不同的。第80页/共91页第八十一页，共91页。受话器的结构(jigu)第81页/共91页第八十二页，共91页。受话器在手机(shu j)中的结构第82页/共91页第八十三页，共91页。受话器在手机中的等效(dn xio)声学线路第83页/共91页第八十四页，共91页。振膜背面声学(shngxu)线路分析n 振膜背面声学线路包括CA2、MA3、RA3、CA4四个声学元件。其中；n RA3通常用加阻尼材料（绢、无纺布等）来获得。所以，振膜背面的声学线路主要起阻尼作用。因阻尼力与振速（或容积速度）成正比，即 n 当有谐振出现时，v（或U

23、）达极大，响应出现峰值。此时(c sh)fR 亦大，故可将峰“压平”。第84页/共91页第八十五页，共91页。受话器前面声学(shngxu)线路分析n 受话器装入机壳后，受话器前面与机壳形成一个声学结构，其等效声学线路受话器安装(nzhung)至机壳后的等效声学线路虚线框内所示。此声学结构，实际上是一个声学滤波器（低通）；n MA2、CA2 的值越大，则对高频的衰减也越大，开始衰减的频率（截止频率）也越低。所以MA2 CA2值的决定，必须与受话器的频响特性相配合。第85页/共91页第八十六页，共91页。受话器前和机壳配合(pih)实测例子一个(y)发音孔第86页/共91页第八十七页，共91页。

24、受话器和机壳配合(pih)实测例（续）两个(lin)发音孔第87页/共91页第八十八页，共91页。结论(jiln)（1 1）因）因CA4=V4 /c2CA4=V4 /c2；所以，所以，V4 V4（后腔）宜大不宜小。（后腔）宜大不宜小。至少不小于现有的值，大则不限。至少不小于现有的值，大则不限。（2 2）MA2 CA2 MA2 CA2 值的大小，直接决定着高频响应的值，不同频率特性的受值的大小，直接决定着高频响应的值，不同频率特性的受话器，应配以不同的话器，应配以不同的MA2 CA2 MA2 CA2 的值，且一经调定，则不宜改动。的值，且一经调定，则不宜改动。建议用户，按建议用户，按 AAC AAC 提供的数据（提供的数据（V2 V2 的大小、出声孔的直径、长的大小、出声孔的直径、长度度(chngd)(chngd)和个数）制作，以达最佳配合。和个数）制作，以达最佳配合。第88页/共91页第八十九页，共91页。总结束语n n电声基础（电力声等效图）n n手机中的电声器件（注意应用条件）n n机 壳 对 手 机 电 声 性 能(xngnng)的影响n n（电声器件应和具体声环境结合起来考虑）n n将来工作方向：开发合适的软件，完成设计。第89页/共91页第九十页，共91页。谢谢(xi xie)大家！第90页/共91页第九十一页，共91页。