CN102711023A

CN102711023A - 一种扩大扬声器音腔空间的方法及音频输出装置

Info

Publication number: CN102711023A
Application number: CN2012102294513A
Authority: CN
Inventors: 张伟
Original assignee: Hisense Mobile Communications Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Mobile Communications Technology Co Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102711023B

Abstract

本发明涉及一种扩大扬声器音腔空间的方法及音频输出装置，包括电路板、音腔罩和位于音腔罩内的扬声器，电路板上安装有屏蔽罩，屏蔽罩上开设有至少两个音腔孔，其中一个音腔孔位于扬声器中心的正下方，其余音腔孔位于扬声器中心以外的出音孔的下方；音腔孔的孔径以衰减F频段的干扰信号辐射出屏蔽罩为标准，其中，F频段为布设在屏蔽罩以外的元器件的工作频段。本发明有效地利用了屏蔽罩下方存在的较大空间，将屏蔽罩内部的空间并入音腔的空间合理利用，有效的增加了扬声器音腔的空间，提高了音频输出装置的音量大小和声音质量。同时，本发明可以很好地避免主板元器件的辐射干扰对主天线性能的影响，能够满足射频干扰达标。

Description

一种扩大扬声器音腔空间的方法及音频输出装置

技术领域

本发明涉及一种音频输出设备，具体地说，是涉及一种扩大扬声器音腔空间的方法以及采用该方法设计的音频输出装置。

背景技术

移动终端的出现，为人们的生活带来了极大的便利。同时，人们对移动终端的要求也越来越高。在移动终端的开发过程中，随着各类功能的不断增加和扩展，以及用户对移动终端轻薄化的追求，移动终端内部的空间已经被各类元器件所占满，这就造成对空间需求较大的扬声器的音腔空间被压缩。

由于在移动终端内部的电路板上布满了各种类型的元器件，为了保护移动终端的天线不受电路板上元器件释放的辐射信号干扰，电路板上必须设置屏蔽罩，以对该类元器件产生的电磁辐射进行屏蔽。但是，在手机等移动终端的设计中，为了节省手机的内部空间，往往需要把扬声器布设在电路板的屏蔽罩的上方，也就是说屏蔽罩被置入了音腔罩内，从而使得扬声器的音腔空间变为音腔罩内扬声器与屏蔽罩所围成的空间，造成音腔空间的大大缩小。而扬声器如果没有足够的音腔，则会对输出的声音大小和质量产生严重的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种音频输出装置，针对布设在屏蔽罩上方的扬声器提出了一种扩大扬声器音腔空间的结构设计，以提高扬声器输出的音量和音质。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种音频输出装置，包括电路板、音腔罩和位于音腔罩内的扬声器，在所述电路板上安装有屏蔽罩，所述扬声器位于屏蔽罩的上方；在所述屏蔽罩上开设有至少两个音腔孔，其中一个音腔孔位于扬声器中心的正下方，其余音腔孔位于扬声器中心以外的出音孔的下方；音腔孔的孔径以衰减F频段的干扰信号辐射出屏蔽罩为标准；其中，F频段为布设在屏蔽罩以外的元器件的工作频段。

优选的，所述布设在屏蔽罩以外的元器件为天线，F频段为天线的工作频段。利用屏蔽罩屏蔽掉与天线的工作频段相同频率的辐射干扰，以保护天线不受电路板上干扰信号的影响。

进一步的，所述的音腔孔的直径D≤λ/2^m/6；其中，λ为F频段的电磁波所对应的波长，m≥50。此处m/6值是一个信号衰减倍数取值，将音腔孔的直径D设置为对天线工作频段下的干扰信号产生大于等于50db以上衰减的孔径为标准。该标准是基于这样的考虑，当前的移动通信网络主要采用CDMA、WCDMA、TDSCDMA、GSM和CDMA2000等几种制式，本专利针对当前的通信网络做出了大量研究，并基于当前工作频率最低、对应波长最长的CDMA网络频段通过大量实验给出了50db的干扰衰减数据取值：通过对干扰信号大于等于50db的衰减，当前的手持通信设备可以很好地避免电路板上的元器件辐射出的干扰信号对天线性能产生的影响，从而满足射频干扰的指标。

优选的，所述其余音腔孔在屏蔽罩上的开设位置最好与扬声器的出音孔正对，以达到更好的出音效果。

为了促使音腔内的空气更好地流通，以实现声音的更好传播，优选让全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%，从而达到更好的扬声效果。

为了简化加工工艺，降低生产成本，优选在满足音腔孔的直径D≤λ/2^m/6且全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%的条件下，使得音腔孔的个数取最小值。

同时，本发明还提供了一种扩大扬声器音腔空间的方法，应用在扬声器所在的音腔罩内布设有屏蔽罩的情况下，在扬声器下方的屏蔽罩上开设至少两个音腔孔，且其中一个音腔孔开设在扬声器中心的正下方，其余音腔孔开设在扬声器中心以外的出音孔的下方；调节音腔孔的孔径，使其衰减F频段的干扰信号辐射出屏蔽罩，其中，F频段为布设在屏蔽罩以外的元器件的工作频段。

进一步的，开设所述音腔孔的直径D≤λ/2^m/6；其中，λ为F频段的电磁波所对应的波长，m≥50。

再进一步的，在所述屏蔽罩上开设的全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%。

优选的，在满足音腔孔的直径D≤λ/2^m/6且全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%的条件下，使音腔孔的开设个数最少。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明方案设计合理，实现简单，通过在位于扬声器下方的屏蔽罩上进行合理开孔，从而将屏蔽罩与电路板之间的空间并入到扬声器的音腔空间内，由此通过有效地利用电路板上屏蔽罩下方存在的较大空间，使得扬声器的音腔空间得以显著提升，进而提高了音频输出装置的声音输出音量和质量。同时，设计的音腔孔的位置和大小可以很好地避免电路板上元器件的辐射干扰对主天线的性能产生影响，使得射频干扰达到指标要求。本发明的技术方案通过测试，扬声器的响度得到明显的提升，声音质量，尤其是低频部分得到了显著的改善。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为音腔没有被压缩之前的剖视图；

图2为音腔被压缩之后的剖视图；

图3为音频输出装置的结构示意图；

图4为本发明所提出的音频输出装置的一种实施例的剖视结构示意图；

图5为屏蔽罩上开设的音腔孔的一种实施例的结构示意图；

图6为屏蔽罩上开设的音腔孔的另外一种实施例的结构示意图；

图7为屏蔽罩上开设的音腔孔的第三种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。

在移动终端功能没有多元化，同时没有要求轻薄化之前，移动终端内部空间较大，音视频输出装置的空间也很充足，不需要被压缩。如图1所示，在音频输出装置的电路板1上安装有一个音腔罩2，扬声器3位于音腔罩2内，音腔罩2将扬声器3进行密封；当扬声器3处于工作状态时，扬声器3的振膜推动空气，将气流送入被音腔罩2扣住的空间。而这一部分被音腔罩2扣住的可以让扬声器3振膜推动的空气流动的空间为我们研究的扬声器音腔4的体积。此时，音频输出装置中的音腔4包括音腔罩2内扬声器3和电路板1之间的空间，音腔4空间相对充足，因而，通过扬声装置输出的声音大小和质量都很令人满意。

随着移动终端各种功能的不断丰富，移动终端内的各种元器件越来越多，同时用户对移动终端的轻薄化要求也越来越高，为了达到产品的轻薄化的目的，不得不通过压缩音频输出装置中音腔的空间来实现。

如图2、图3所示，电路板1上密布的芯片给挤压音腔4的空间，音腔4内部的电路板1上还密布有元器件，为了避免这些元器件的辐射干扰对天线的性能产生影响，需要使用屏蔽罩5将电路板1上密布的元器件扣住。这样，扬声器3则位于屏蔽罩5的上方。由于屏蔽罩5为密封的，音腔4的空间为音腔罩2和屏蔽罩5之间的空间，因而，音腔4的体积大大减小。此时，扬声器3送出的气流仅仅在此较小的音腔4的空间内传播。对声音的大小和质量产生了较大的影响。

为了改善上述缺陷，在不改变移动终端功能多元化，轻薄化要求的前提下，并且不改变移动终端元器件排布的情况下，结合附图4-7对本发明的具体实施例进行详细的阐述：

本实施例的关键改进之处是在屏蔽罩5上开设音腔孔6，使得音腔4的空间包括屏蔽罩5与音腔罩2之间的空间以及屏蔽罩5与电路板1之间的空间。扬声器3送出的气流将同时流入屏蔽罩5内和屏蔽罩5外的部分，从而使得音腔4的体积得到提升。

本实施例实现的关键技术在于屏蔽罩5上的音腔孔6的位置和大小，下面就屏蔽罩5上的音腔孔6的位置和大小进行说明：

首先说明一下屏蔽罩的作用：屏蔽罩的作用主要是防止屏蔽罩内的元器件对外产生辐射，从而影响天线的接收性能。屏蔽罩上面开的音腔孔越大，对外释放的干扰信号越多，而如果这一部分干扰信号的频段正好在天线的工作频段范围内，那么这些干扰信号将对天线的性能产生影响。

从屏蔽辐射性能角度考虑，理想情况下，我们会将屏蔽罩进行密封处理，但本具体实施例为了将扬声器的音腔进行扩展，利用屏蔽罩内的空间，特提出在屏蔽罩上开设音腔孔的方案。同时，为了在开设音腔孔后不影响天线的射频性能，需要对开设的音腔孔的孔径进行设计。

基于此，本实施例提供了一种扩大扬声器音腔空间的方法，该方法主要是用在扬声器所在的音腔罩内布设有屏蔽罩，使得音腔空间减小的情况下。该方法是在扬声器下方的屏蔽罩上开设至少两个音腔孔，且其中一个音腔孔开设在扬声器中心的正下方，其余音腔孔开设在扬声器中心以外的出音孔的下方；其余音腔孔开设的布局可以分为如下情况：

（1）扬声器中心的外围设置有一圈出音孔，屏蔽罩上开设的音腔孔与出音孔正对。

（2）扬声器中心的外围设置有一圈出音孔，屏蔽罩上开设的音腔孔位于该扬声器外围在屏蔽罩上的投影区域内。

（3）扬声器中心的外围设置的出音孔为一个环形，屏蔽罩上开设的音腔孔位于该出音孔在屏蔽罩上的正投影区域内，并均匀分布。

如图5所示，采用现有的扬声器3的外围设计为圆形，因而，屏蔽罩上开设的其余音腔孔6的布局为圆形。

如图6所示，采用现有的扬声器3的外围设计为椭圆形，因而，屏蔽罩上开设的其余音腔孔6的布局为椭圆形。

如图7所示，采用现有的扬声器3的外围设计为方形，因而，屏蔽罩上开设的其余音腔孔6的布局为方形。

为了防止音腔孔的直径过大，屏蔽罩不能够很好的保护天线免受电路板元器件的辐射干扰，音腔孔的孔径应以有效衰减天线的工作频段的干扰信号辐射出屏蔽罩，从而不对天线的性能产生影响为标准。

因而，对音腔孔的直径进行了限定，音腔孔的直径D≤λ/2^50/6, λ为受保护的天线频率对应的波长。直径D以对受保护频段频率下的干扰信号产生50db以上的衰减的孔径为标准，这样，可以很好地避免主板元器件的辐射干扰对主天线的性能产生影响，能够满足射频干扰达标。

本实施例研究的50db衰减数据是基于绝大多数移动终端应用状态做的衰减界限研究，不排除部分特殊使用环境下，外围天线非常敏感，此时，需要进一步减小D值，以提高屏蔽罩对内部干扰的抑制能力。举例说明：当在进行移动设备GPS天线设计时，偶尔会出现一些布板的缺陷，即布板时，一部分对GPS天线干扰很大的电路正好摆在了GPS天线很近的位置，而GPS天线是用于接收太空中的、非常微弱的信号进行导航工作的天线，该天线对自己工作频段内的干扰很敏感，比较容易受到外围辐射的干扰，此时，在该部分干扰电路的屏蔽罩的开孔设计时，我们需要根据该部分电路对GPS天线的实际干扰能力，适当的进一步缩小D的取值，对该部分的电路产生的辐射进行更大的衰减，从而保证GPS天线的正常工作。

下面介绍一下屏蔽罩音腔孔的直径的推导过程：

屏蔽罩上的开孔的直径对穿过开孔的特定频率的信号的抑制存在如下关系：屏蔽罩上孔径对应波长的长度减半，则能够对穿过屏蔽罩的，该波长的信号产生6db衰减。根据此关系，可以对屏蔽罩的孔径进行估算，根据大量的实验验证，当屏蔽罩能对来自屏蔽罩内与天线工作频段相同频率的干扰信号产生50db以上的衰减时，天线的工作频段可以有效的规避来自屏蔽罩内的干扰信号。

例如,希望保护CDMA 800M频段不受干扰，那么根据频率F*波长λ=波速V(光速) 的原则，计算800M的填写波长λ为3*10⁸ /800*10⁶ =0.375m。那么，当屏蔽罩音腔孔径在0.375m时，屏蔽罩对800M的频率干扰没有阻隔作用；当屏蔽罩音腔孔径减半为原来的1/2，即在0.375/2=0.1875m时，屏蔽罩对800M频率干扰有6db的衰减。以此类推，当屏蔽罩对800M信号产生50db的衰减时，屏蔽罩的开孔直径需要进行2^50/6 =315倍的衰减。此时对应的屏蔽罩开孔直径为0.375/315=0.00119m=1.19mm，也就是对于频段为800M的天线，当屏蔽罩的音腔孔径在1.19mm时，屏蔽罩内的800M左右的干扰信号会被屏蔽罩产生50db的衰减，这样，在屏蔽罩内的800M左右的干扰信号被抑制，将对外部的频段为800M的天线的接收性能产生较小影响。

需要说明的是，要求D≤λ/2^50/6并不是说D越小越好。为了促进音腔内空气更好的流通，从而达到更好的扬声效果,在屏蔽罩上开设的全部音腔孔的面积总和需要大于扬声器振膜面积的15%。因而，如果音腔孔径D太小，则会造成音腔孔数量众多，对于屏蔽罩的加工工艺增加了难度和加工成本；同时，过于小的开孔对于空气的流动也产生一定的阻碍作用。因此，在满足射频干扰达标的基础上，D越大，即音腔孔的开设个数最少，则工艺加工越简单，成本越低，对空气流动的阻力越小，越有利于充分利用屏蔽罩内的音腔空间。

基于以上扩大扬声器音腔空间的方法，本实施例还提供了一种音频输出装置，该装置包括一个电路板1，电路板1上固装有屏蔽罩5，用于屏蔽电路板1上的元器件产生的干扰信号。电路板1上还固装有音腔罩2，音腔罩2的内部设置有扬声器3，扬声器3位于屏蔽罩5的上方。在屏蔽罩5上开设有至少两个音腔孔6，音腔孔6将扬声器3和屏蔽罩5之间的空间以及屏蔽罩5和主板1之间的空间连通起来，形成音腔4。其中，一个音腔孔6位于扬声器3中心的正下方，其余的音腔孔6位于扬声器3外围出音孔的下方。同时，其余音腔孔6均匀地分布在屏蔽罩5上，这样，可使本实施例的屏蔽罩的加工工艺简单，加工难度降低，而且美观。

为了避免电路板上的元器件对天线产生辐射干扰，本实施例音腔孔6的直径D≤λ/2^50/6, λ为受保护的天线频率对应的波长。直径D以对天线工作频段频率下的干扰信号产生50db以上的衰减的孔径为标准，能够满足射频干扰达标，保护天线不受干扰信号的影响。

同时，为了更好地促进音腔内空气的流通，对屏蔽罩5上音腔孔的总面积进行了限定，屏蔽罩5上音腔孔6的面积总和大于扬声器3振膜面积的15%。这样，音腔中，扬声器3和屏蔽罩5之间的空间以及屏蔽罩5和主板1之间的空间的空气可以得到很好的流通，从而能够达到更好的扬声效果。因此，在满足射频干扰达标和音腔孔面积总和要求的基础上，为了简化加工工艺，降低生产成本，同时更有利于空气的流动，一般开设的音腔孔数量越少越好。

综上所述，本具体实施例在实现移动终端产品轻薄化的同时，既扩大了音腔的空间，有效的提升了音量和音质，又不会导致电路板上的元器件的干扰信号干扰天线工作，可以广泛的应用到各种移动终端中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种音频输出装置，包括电路板、音腔罩和位于音腔罩内的扬声器，在所述电路板上安装有屏蔽罩，所述扬声器位于屏蔽罩的上方；其特征在于：在所述屏蔽罩上开设有至少两个音腔孔，其中一个音腔孔位于扬声器中心的正下方，其余音腔孔位于扬声器中心以外的出音孔的下方；音腔孔的孔径以衰减F频段的干扰信号辐射出屏蔽罩为标准；其中，F频段为布设在屏蔽罩以外的元器件的工作频段。

2.根据权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于：所述的布设在屏蔽罩以外的元器件为天线，F频段为天线的工作频段。

3.根据权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于：所述音腔孔的直径D≤λ/2^m/6；其中，λ为F频段的电磁波所对应的波长，m≥50。

4.根据权利要求1所述的音频输出装置，其特征在于：所述其余音腔孔在屏蔽罩上的开设位置与扬声器的出音孔正对。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的音频输出装置，其特征在于：全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%。

6.根据权利要求5所述的音频输出装置，其特征在于：在满足音腔孔的直径D≤λ/2^m/6且全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%的条件下，音腔孔的个数取最小值。

7.一种扩大扬声器音腔空间的方法，应用在扬声器所在的音腔罩内布设有屏蔽罩的情况下，其特征在于：在扬声器下方的屏蔽罩上开设至少两个音腔孔，且其中一个音腔孔开设在扬声器中心的正下方，其余音腔孔开设在扬声器中心以外的出音孔的下方；调节音腔孔的孔径，使其衰减F频段的干扰信号辐射出屏蔽罩，其中，F频段为布设在屏蔽罩以外的元器件的工作频段。

8.根据权利要求7所述的扩大扬声器音腔空间的方法，其特征在于：开设所述音腔孔的直径D≤λ/2^m/6；其中，λ为F频段的电磁波所对应的波长，m≥50。

9.根据权利要求8所述的扩大扬声器音腔空间的方法，其特征在于：在所述屏蔽罩上开设的全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%。

10.根据权利要求9所述的扩大扬声器音腔空间的方法，其特征在于：在满足音腔孔的直径D≤λ/2^m/6且全部音腔孔的面积总和大于扬声器振膜面积的15%的条件下，使音腔孔的开设个数最少。