微型扬声器外壳设计最佳实践                         
Bruce Rose,CUI Inc.        


微型扬声器外壳既可保护扬声器免遭意外损坏,又可提高音量。通过了解本文所述的扬声器外壳合理设计技术基础,用户能藉此改善预期应用的音频性能。

扬声器的基本结构

扬声器的基本结构包括几个部分。所有扬声器的核心就是一个音圈,置于永磁体的磁极之间,且与振膜相连。振膜须以一种方式保持悬浮,以便能够前后自由振动。将电信号施加至音圈时,音圈在磁场中移动并带动振膜振动。扬声器前后的空气因振膜振动产生气压波,从而形成声音。不过,由于这些波彼此异相,因此可能部分或完全抵消。然而,即使这些异相波所产生的声级有所降低,只要扬声器外壳设计合理即可相应提高。
图 1:扬声器的基本结构(图片来源:CUI Devices。)
微型扬声器外壳基础知识
扬声器外壳前腔的作用是提供物理保护,同时最大程度地减少所需声音的衰减。前腔通常采用筛网或带孔的实心板构成。孔的布置方式大致与扬声器大小相同,这样可实现有效的声音传播,并且只需去除 20% 的实心板面积即可实现。此外,还需注意外壳前侧与扬声器的间距。在多数情况下,1 - 2 mm 的间隙可防止扬声器振膜在振动时触碰外壳前侧。
对于微型扬声器的后壳,设计人员需构建一个气密空腔,防止辐射后声压波。实现方法包括在该腔内放置吸音材料,或者选用能够防止声音传播的刚性材料来制造外壳。在某些后壳设计中,可以使用后压波来改善前声波。不过,这仅仅是针对较复杂应用的最佳实践。
图 2:扬声器的前壳和后壳(图片来源:CUI Devices)
后壳设计的另一个注意事项是外壳尺寸(体积)与压力变化之间的微妙平衡。对于使用微型扬声器的紧凑型应用,通常会考虑缩小后腔体积,但是扬声器振膜振动会引起较大的气压变化,最终又会抑制振动膜的振动,从而限制扬声器发声。根据经验,以扬声器直径为基准,可确定适合的后腔深度,藉此能够最大程度地减小气压变化,保持微型扬声器应用所需的紧凑尺寸。不过,在需要考虑深度的应用中,可适当增大后腔面积,同时减小深度以保持相同的体积。

微型扬声器外壳的安装
微型扬声器的安装对产品的最终音质也发挥着至关重要的作用。前壳和后壳应与扬声器紧密配合,扬声器则牢固安装在中间,并成为后壳结构的一部分。这不仅有助于减少声音通过后壳传播,也可避免发出嘈杂声。高密度泡沫有助于进一步建立紧密配合和牢固连接。

总结
无需聘请音响专家,即可提高所选扬声器或微型扬声器的音质。了解上文所述的基本指导原则后,工程师即可在设计中实现出色的音频性能。