CN101179870A

CN101179870A - 电声换能装置及电声换能方法

Info

Publication number: CN101179870A
Application number: CNA2007101702675A
Authority: CN
Inventors: 徐敏; 邹健; 张力
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2008-05-14

Abstract

本发明提供了一种电声换能装置，包括：壳体，包括一定容积的内部空间和外壁；以及声换能器，具有相对于外壁的第一侧和第二侧，声换能器安装在壳体内，并具有用于产生声信号的第一振膜，电声换能装置还包括：第二振膜，安装在壳体上，用于在规定频率范围内谐振，在该电声换能装置中，第一振膜当输入信号时发起振动，从而使得声换能器的第一侧和第二侧均产生声波，第二振膜的振动由来自声换能器的第二侧的声波来推动，声换能器将从第二侧辐射出来的经过内部空间和第二振膜的作用后的声波，在规定的频率范围内反向。因此，采用本发明，不需要加大声换能器的体积来提升声换能器的中低频表现性能。

Description

电声换能装置及电声换能方法

技术领域

本发明涉及移动电话技术领域，尤其涉及一种具有空振膜的电声换能装置及电声换能方法，其用于在提示和免提通话方式中产生所需的频率特性。

背景技术

在便携式通信装置中具有能够产生来电提示声音的发声装置系统，以往，传统的发声装置系统只需要产生足够的声音响度即可，且发声装置系统的频带宽度通常都比较窄，所以尤其是中低频表现都比较差。而随着便携式通信装置(例如，手机)的功能的不断拓展，尤其是手机娱乐功能的发展，人们对声音质量的要求越来越高，对声音的还原度要求也随之越来越高。

在现有技术中，为了提升发声系统的中低频表现性能，一种方法是采用尺寸较大的声换能器来加大发声换能器的有效辐射面积，同时提高发声换能器的顺性，让振动系统的谐振频率变低。另一种方法是加大声换能器的密闭后腔的容积。即，传统的方法都是利用增加声换能器的体积来改善中低频表现，但其却增大了声换能器的体积，不方便。

发明内容

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种改善便携通信装置的声换能器的中低频表现的电声换能装置及电声换能方法，其不同于以往的改善中低频表现的方法，即不需要加大声换能器的体积，但却可以提升声换能器的中低频表现性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种电声换能装置，包括：壳体，包括一定容积的内部空间和外壁；以及声换能器，具有相对于外壁的第一侧和第二侧，声换能器安装在壳体内，并具有用于产生声信号的第一振膜，电声换能装置还包括：第二振膜，安装在壳体上，用于在规定频率范围内谐振，在电声换能装置中，第一振膜当输入信号时发起振动，从而使得声换能器的第一侧和第二侧均产生声波，第二振膜的振动由来自声换能器的第二侧的声波来推动，声换能器将从第二侧辐射出来的经过内部空间和第二振膜的作用后的声波，在规定的频率范围内反向。

其中，声换能器为微型扬声器单元。并且，第二振膜为空振膜。壳体是密封的。

上述电声换能装置将从声换能器的第二侧辐射出来的声波的相位变成和从第一侧辐射出来的声波同相。

其中，第二振膜的固有谐振频率小于当将声换能器安装于壳体后产生的谐振频率，第二振膜的机械品质因数大于2。

在上述电声换能装置中，声换能器的第一侧为外侧；以及声换能器的第二侧为内侧。

根据本发明的另一方面，提供了一种电声换能方法，其包括以下步骤：当发声时，第一振膜振动，从而使得声换能器的第一侧和第二侧均产生声波；由来自声换能器的第二侧的声波来推动第二振膜的振动，以便使得从声换能器第二侧辐射出来的声波的相位变成和从第一侧辐射出来的声波同相；以及由电声换能装置输出叠加的两个同相位声能量。

其中，声换能器为微型扬声器单元，第二振膜为空振膜。

综上所述，通过本发明，通过利用第二振膜的特性，改善整个声换能器的中低频表现能力，但却不需要加大声换能器的体积来提升声换能器的中低频表现性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的电声换能装置的构成框图；

图2是根据本发明实施例的便携式通信装置中的电声换能装置的结构图；

图3是根据本发明实施例的便携式通信装置中电声换能装置的声学类比示意图；

图4是根据本发明实施例的便携式通信装置的电声换能装置的效果对比图；以及

图5是根据本发明的电声换能方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是根据本发明的电声换能装置的构成框图。

如图1所示，电声换能装置100包括：壳体102，包括一定容积的内部空间和外壁；以及声换能器104，具有相对于外壁的第一侧和第二侧，声换能器104安装在壳体102内，并具有用于产生声信号的第一振膜1042，电声换能装置100还包括：第二振膜106，安装在壳体102上，用于在规定频率范围内谐振，在电声换能装置100中，第一振膜1042当输入信号时发起振动，从而使得声换能器104的第一侧和第二侧均产生声波，第二振膜106的振动由来自声换能器104的第二侧的声波来推动，声换能器104将从第二侧辐射出来的经过内部空间和第二振膜的作用后的声波，在规定的频率范围内反向。

其中，声换能器104为微型扬声器单元。并且，第二振膜106为空振膜。但并不仅限于此。此外，壳体102是密封的。

上述电声换能装置100将从声换能器104的第二侧辐射出来的声波的相位变成和从第一侧辐射出来的声波同相。

其中，第二振膜106的固有谐振频率小于当将声换能器104安装于壳体102后产生的谐振频率，第二振膜106的机械品质因数大于2。

在上述电声换能装置100中，声换能器104的第一侧为外侧；以及声换能器104的第二侧为内侧，但是也并不仅限于此。

具体而言，本发明的电声换能装置包括：外壳，其包括一定的限定容积的内部和外部的壁；声换能器，即通常所说的微型扬声器单元，有振膜单元，即第一振膜，该第一振膜用于产生声信号，该声换能器被安装在壁上；以及一个具有指定性质的空振膜，即第二振膜，该第二振膜也被安装在壁上。

当发声时，声换能器的背面辐射声波经过内部容积和指定性质的空振膜的作用，在所需的频率范围内反相，从而达到改善中低频表现的目的。

其中，由壁形成的外壳是密封的。并且，声换能器具有相对于壁的内侧和外侧，声换能器在发声时，第一振膜振动，从而使得声换能器的内侧和外侧均能产生声波。

此外，第二振膜具有在一定频率范围内谐振的特性，第二振膜振动由第一振膜振动在声换能器的内侧而产生的声波来进行推动。

图2是根据本发明实施例的便携式通信装置中的电声换能装置的结构图。

在本实施例中，将移动电话机作为便携式通信装置进行说明。如图2所示，移动电话机200中的电声换能系统包括壁202、声换能器204、移动电话机200的出音孔206以及空振膜208。第一振膜是声换能204的振膜，空振膜208是第二振膜。声换能器204和第二振膜208均安装在壁202上。出音孔206也在壁202上，即第一振膜的正面；第二振膜208实现将第一振膜背面辐射出的声波某些特定频率反相，从而达到增强中低频声音的效果。

电声换能装置由壁202形成的外壳是密闭外壳，其内部的容积为V。

理论上，上述电声换能装置可以类比为如图3所示的声学类比示意图。图3是根据本发明实施例的便携式通信装置中电声换能装置的声学类比示意图。

如图3所示，302为输入的信号，304为声换能器204的声学阻抗，306为声换能器204与出音孔206之间的空气腔的声学阻抗，308为出音孔206的声学阻抗，310为内部空气容积V的声学阻抗，312为第二振膜208的声学阻抗。当输入信号时，声换能器204的振膜振动，形成空气气流，在图3所示的各个元件中流动，发出声音。声音主要从两个地方辐射出来，一个是经出音孔206形成体积速度U₀，还有一个是经第二振膜208辐射出来，形成体积速度U₁。这两个体积速度辐射出来的声波经过叠加而得到最终的声压响应。

在本发明中，获得中低音增强效果的关键在于第二振膜208的选取。第二振膜的声学特性声顺和声质量特性必须和内部容积V相配合，对于第二振膜的阻尼特性，必须使得阻尼较小。通过调整内部空气容积V的声学阻抗、和第二振膜208的声学阻抗，最终获得希望的中低音增强的效果。

此外，在选择声换能器时必须考虑以下两个参数：换能器的自由场谐振频率f₀及其声顺。如果换能器本身的自由场谐振频率f₀较低或者声顺C_a较高，则不易获得所需的结果。通常移动通信装置(例如，手机)上采用的声换能器的f₀在800Hz～1000Hz，其基本可以满足要求。声换能器被安装到外壳中会产生谐振频率f_box，对该谐振频率要进行评估，一般应该在900Hz～1500Hz。此外，必须保证第二振膜的固有谐振频率f₂小于f_box，第二振膜的机械品质因数QM必须较大，一般需要大于2，第二振膜的声顺既不能取得太大，也不能取得过小，应该和容积V的等效声顺相比拟。

图4是根据本发明实施例的便携式通信装置的电声换能装置的效果对比图。在图4中，使用直径为15mm的声换能器，适当地将外壳容积确定为2立方厘米。曲线31为现有技术中的没有第二振膜的声压频率响应图，曲线32为增加第二振膜的声压频率响应图。如图4所示，在本实施例中，采用空振膜的电声换能装置不考虑450Hz以下人耳较不敏感的频段的表现，但提升了500Hz～2000Hz这一频段的性能。在500Hz～800Hz这一频段内提升了灵敏度值，从而可以加强中低频的表现效果。而在1000Hz～2000Hz这一频段上，同样也提升了灵敏度。在1000Hz～2000Hz频段内，人耳对声音的敏感程度远比450Hz以下频段要强，这表示在听感上总体会觉得声音响度变大，从而提升发声系统的中低频表现性能。

图5是根据本发明的电声换能方法的流程图。

如图5所示，电声换能方法包括以下步骤：步骤S502，当发声时，第一振膜振动，从而使得声换能器的第一侧和第二侧均产生声波；步骤S504，由来自声换能器的第二侧的声波来推动第二振膜的振动，以便使得从声换能器第二侧辐射出来的声波的相位变成和从第一侧辐射出来的声波同相；以及步骤S506，由电声换能装置输出叠加的两个同相位声能量。

其中，声换能器为微型扬声器单元，第二振膜为空振膜。但并不仅限于此。

具体而言，根据本发明的电声换能方法采用以下方法来实现改善便携通信装置的发声系统的中低频表现：主动将声换能器背面辐射出来的声波的相位变成和正面辐射出来的声波同相。并利用辅助振膜(第二振膜)把后腔的中低频段声波相位调整180度，从而使之与正面声波相位相同，最终输出时两个同相位的声能量叠加，达到改善中低频表现的目的。

综上所述，采用本发明，通过利用第二振膜的特性，改善整个声换能器的中低频表现能力，但却不需要加大声换能器的体积来提升声换能器的中低频表现性能。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电声换能装置，包括：壳体，包括一定容积的内部空间和外壁；以及声换能器，具有相对于所述外壁的第一侧和第二侧，所述声换能器安装在所述壳体内，并具有用于产生声信号的第一振膜，所述电声换能装置的特征在于，还包括：

第二振膜，安装在所述壳体上，用于在规定频率范围内谐振，

其中，所述第一振膜当输入信号时发起振动，从而使得所述声换能器的所述第一侧和所述第二侧均产生声波，所述第二振膜的振动由来自所述声换能器的所述第二侧的声波来推动，

所述声换能器将从所述第二侧辐射出来的经过所述内部空间和所述第二振膜的作用后的声波，在规定的频率范围内反向。

2.根据权利要求1所述的电声换能装置，其特征在于，所述声换能器为微型扬声器单元。

3.根据权利要求1所述的电声换能装置，其特征在于，所述第二振膜为空振膜。

4.根据权利要求1所述的电声换能装置，其特征在于，所述电声换能装置将从所述声换能器的所述第二侧辐射出来的声波的相位变成和从所述第一侧辐射出来的声波同相。

5.根据权利要求1所述的电声换能装置，其特征在于，所述壳体是密封的。

6.根据权利要求1所述的电声换能装置，其特征在于，所述第二振膜的固有谐振频率小于当将所述声换能器安装于所述壳体后产生的谐振频率，所述第二振膜的机械品质因数大于2。

7.根据权利要求1所述的电声换能装置，其特征在于，所述声换能器的第一侧为外侧；以及所述声换能器的第二侧为内侧。

8.一种电声换能方法，其特征在于，包括以下步骤：

当发声时，第一振膜振动，从而使得声换能器的第一侧和所述第二侧均产生声波；

由来自声换能器的第二侧的声波来推动所述第二振膜的振动，以便使得从所述声换能器第二侧辐射出来的声波的相位变成和从第一侧辐射出来的声波同相；以及

由所述电声换能装置输出叠加的两个同相位声能量。

9.根据权利要求8所述的电声换能方法，其特征在于，所述声换能器为微型扬声器单元。

10.根据权利要求8所述的电声换能方法，其特征在于，所述第二振膜为空振膜。