CN1658622A - 移动电话机的音响室设计 - Google Patents

Abstract

一种移动电话机的音响室设计，该移动电话机外壳上具有一前音孔，一电路板设置于该外壳的内部空间中，并且将该内部空间基本上分隔为第一音响室与第二音响室，而一发声装置设置于第一音响室，并电连接至电路板。该电路板上具有至少一通音孔以连通第一音响室与第二音响室，以提高该发声装置的共振腔体积，改善其低频响应效果。此外，外壳上另具有一调音孔，以将前述第一音响室或第二音响室与外界连通，以使手机整体的谐振频率曲线平坦化，改善声音品质。

Description

移动电话机的音响室设计

技术领域

本发明是关于一种移动电话机的音响室设计，尤其是一种提高移动电话机音响室的低频响应，并且使其响应曲线平坦化的音响室设计。

背景技术

随着通讯产业蓬勃发展，移动电话机的需求量大增。在移动电话机的设计中，为了将电讯号转换为结构振动以产生声音，又或将声音转换为电讯号以供传递，必须具备电声转换组件(Electro-acoustic Transducer)，例如：送话器(Transmitter)、扬声器(Loudspeaker)，以达到传播、沟通的目的。在电声转换组件之中，最广泛使用的就是扬声器(Loudspeaker)。扬声器是一将电讯号转换为声音以为拨放的组件，通过特殊的结构设计，使输入的电讯转换为结构的震动，以产生声音。一般而言，依据电讯驱动结构震动的原理的不同，扬声器可区分为(Moving Coil)动圈型、静电型(Electrostatic)与压电型(Piezoelectric)三种。

近年来，由于移动电话机逐渐朝向轻薄短小的方向发展，以符合携带的便利性。因此，在移动电话机中所使用的扬声器，其尺寸大小也就受到限制。又，为了使扬声器的发声得到良好的共鸣，通常是直接利用移动电话机的内部空间，充作扬声器的音响室，以维持理想的发声品质。

参照图1，图1是一典型移动电话机的示意图。在移动电话机100的外壳102内设置有一电路板104，而电路板104的前方设置有显示器、输入组件(如按键、手写输入面板等)、扬声器单体与送话器。另外，在电路板104的后方装有电池1 06以提供移动电话机运作所需的电源。参照图2，图2是对应至图1中的A-A’剖面线，即扬声器单体所在位置(对应至外壳102上的前音孔108)所作的剖面图。如图中所示，移动电话机100的内部空间被电路板104区分为前部空间120与后部空间140，而扬声器单体110设置于移动电话机的外壳102上，并将该前部空间120区分为一前音响室122与一后音响室124。该前后音响室122与124即是扬声器单体110得以共鸣发声的共振腔。借此，扬声器单体110的发声，经由前后音响室122与124的共鸣，并通过制作于外壳102上的前音孔108，而传送至外界。

参照图3，图3是一典型的Helmholtz共振腔示意图。Helmholtz共振腔是广泛应用于音响系统的结构设计，尤其是用于仿真系统的频率响应，以作为设计的依据。如图中所示，Helmholtz共振腔包括有一刚性空腔(Rigid-WallCavity)，而该空腔通过一短而小的颈部与外界的声场空间相连通。在该颈部的孔径与深度远小于声波波长的情况下，可将位于颈部内的空气视为一质量块，又，空腔的体积是远大于颈部，而产生有空气弹簧的作用。当外界传入该共振腔的声波频率和该空腔的自然频率相等时，颈部内的空气柱因而产生剧烈震动，并且颈部测壁摩擦而产生声音。

根据1936年Temkin的推导，典型Helmholtz共振腔的共振频率为：

$f=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{s}{V{l}^{\′}}}$

其中，c代表声音的速度，其单位为：米/秒；s代表颈部的开口面积，其单位为：平方米；V代表共振腔体积，其单位为：立方米；l′代表共振等效长度，其单位为：米。又就一圆形开口的颈部而言，该等效长度为l′＝l+0.8d。其中，l代表颈部的深度，其单位为：米；d代表该圆形开口的直径，其单位为：米。由前述公式可知，共振腔的尺寸越大(即公式中的V)，其有效的谐振频率越低。又，随着现今移动电话机的尺寸逐步缩小，移动电话机的低频发声效果也就随的下降。

根据上述，同时也参照图2所示，传统移动电话机100的架构中，扬声器单体110的共振腔局限于位于电路板前方的空间120。因而导致扬声器单体110的共振腔空间不足，而造成低频响应效果不佳。又，若为了改善扬声器的低频响应效果，而增加移动电话机的内部空间，又将导致移动电话机的整体结构体积增加，而影响移动电话机的可移植性。

于是，在维持移动电话机整体结构体积的条件下，如何提高移动电话机内部的共振腔体积，以提高移动电话机的低频发声效果，是属移动电话机的发声效果中，最需要改善的范畴。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一种移动电话机，其外壳上具有一前音孔。一电路板设置于该外壳的内部空间中，并且将该内部空间基本上分隔为一第一音响室与一第二音响室。一发声装置设置于第一音响室，并电连接至该电路板。由于该电路板上具有至少一通音孔，该通音孔连通第一音响室与第二音响室，因此，该发声装置的共振腔体积得以提高，以改善其低频响应效果。

本发明的另一目的，是提供一种移动电话机，其外壳上具有至少一调音孔，以将前述第一音响室或第二音响室与外界连通。以使手机整体的谐振频率曲线平坦化，以改善声音品质。

在本发明的一实施例中，发声装置位于前音孔的后方，且通音孔位于发声装置的后方，使发声装置介于前音孔与通音孔之间。

在本发明的一实施例中，发声装置的中心点基本上是对正于通音孔。

在本发明的一实施例中，调音孔位于外壳的侧壁上，以将第一音响室与外界连通。

在本发明的一实施例中，第一音响室与第二音响室通过通音孔相互连通，并且，调音孔位于外壳的侧壁上，以将第二音响室与外界连通。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及参照附图得到进一步的了解。

附图说明

图1是一典型移动电话机的示意图。

图2是对应图1中的A-A’剖面线所作的剖面示意图。

图3是一典型Helmholtz共振腔的示意图。

图4是本发明移动电话机第一实施例的示意图。

图5是就图2与图4的移动电话机进行仿真，所计算的频率响应曲线图。

图6是本发明移动电话机第二实施例的示意图。

图7是就图2与图6的移动电话机进行仿真，所计算的频率响应曲线图。

图8是本发明移动电话机第三实施例的示意图。

图9是本发明移动电话机第四实施例的示意图。

图10是本发明移动电话机第五实施例的示意图。

图11是本发明移动电话机第六实施例的示意图。

附图符号说明

移动电话机100，200               外壳102，202

电路板104，204，214              电池106

前音孔108，208                   前部空间120

后部空间140                      前音响室122，222

后音响室124，224                 扬声器单体110，210

第一音响室220                    第二音响室240

通音孔207                        调音孔203

具体实施方式

在以下的说明中，为能求得本发明技术解说的一贯性，故在不同的实施例中，若有组件的功能相同但形状略异者，则仍用相同的名称与图号。

参照图4，图4是本发明移动电话机第一实施例的示意图。该示意图是于该移动电话机200中，发声装置210的所在位置的剖面示意图。如图中所示，移动电话机的外壳202包围有一内部空间，在该外壳202上具有至少一前音孔208使该内部空间与外界相通，而该前音孔的开孔面积介于1平方mm至100平方mm之间。一电路板204设置于内部空间中，并且将该内部空间基本上分隔为一第一音响室220与一第二音响室240。发声装置210，例如一扬声器单体，设置于第一音响室220内，并电连接至该电路板204(未图示该连接路径)，以取得驱动电压。此外，在电路板204上还具有一连通第一音响室220与第二音响室240的通音孔207，以提高该发声装置210的共振腔体积，借此改善其低频响应效果。

参照图5，图5就图2与图4的移动电话机100与200进行仿真，以计算其频率响应曲线。首先，就图2的移动电话机100而言，即图5中的实例一，假定前音孔108的开孔面积为40平方mm，扬声器单体110的直径为19mm，前音响室122的容积为1.15毫升，后音响室124的容积为2.04毫升，而电路板104的厚度为1mm，移动电话机外壳102的厚度为1mm。而就图4的移动电话机200而言，即图5中的实例二，假定前音孔208的开孔面积也为40平方mm，扬声器单体210的直径为19mm，前音响室222的容积为1.15毫升，后音响室224的容积为2.04毫升，而电路板204的厚度为1mm，移动电话机外壳202的厚度为1mm。另外，并假设通音孔207的开孔面积为240平方mm，孔数为1，而第二音响室240的容积为2.04毫升。

由此模拟图可得知，增加通音孔207以连通第一音响室220与第二音响室240，可以驱使频率响应曲线的高峰(即谐振频率的位置)往低频处移动，而提高发声的低频响应效果。

然而，如图5所示，无论有无通音孔的设计，频率响应曲线均在谐振频率处呈现明显的尖锐高峰。因此，发声装置所发出的声音，在谐振频率附近的频率会产生激烈震动，而形成刺耳的声音，造成声音品质的降低。

如图6所示，在本发明的第二实施例中，利用调音孔的设计，以使频率响应曲线平坦化。与图2的移动电话机相比，本实施例的移动电话机外壳202上具有一调音孔203，以将后音响室224与外界连通。

此外，再参照图7，图7是就图2与图6的移动电话机进行仿真，以计算其频率响应曲线的变化。首先，就图2的移动电话机100而言，即图7中的实例一，假定前音孔108的开孔面积为40平方mm，扬声器单体110的直径为19mm，前音响室122的容积为1.15毫升，后音响室124的容积为2.04毫升，而电路板104的厚度为1mm，移动电话机外壳102的厚度为1mm。而就图6的移动电话机而言，即图7中的实例三，假定前音孔208的开孔面积也为40平方mm，扬声器单体210的直径为19mm，前音响室222的容积为1.15毫升，后音响室224的容积为2.04毫升，而电路板204的厚度为1mm，移动电话机外壳202的厚度为1mm。另外，并假设调音孔203的开孔面积为200平方mm，孔数为1。

由此模拟图可得知，增加调音孔203将后音响室224与外界连接，可以使频率响应曲线的高峰(即谐振频率的位置)平坦化，以避免尖锐发声。同时，也可以驱使该高峰位置往低频处移动，以提高发声的低频响应效果。

如图8所示，在本发明的第三实施例中，是针对图4的移动电话机，改善其频率响应曲线尖锐化的问题。相较于图4的移动电话机，本实施例的移动电话机200，除了在电路板204上制作有通音孔207以连通第一音响室220与第二音响室240，同时，也在移动电话机的外壳202上制作一调音孔203，以将第二音响室240与外界连通。

在上述第一至第三实施例中，通音孔207与调音孔203的数量均设定为1个，然而也不限于此。通音孔207的数量可介于1至15个之间，其相对应的开口面积可介于1平方mm至500平方mm之间。而调音孔203的数量可介于1至5个之间，其相对应的开口面积是介于1平方mm至500平方mm之间。又，为了使移动电话机的整体体积不致过大，以维持其可移植性，前述第一音响室220的容积是介于0.01cc至10cc之间，第二音响室240的容积是介于0.01cc至10cc之间，而扬声器单体210的尺寸是介于10mm至25mm之间。另外，外壳202的厚度是介于0.5mm至4mm之间，电路板204的厚度是介于0.5mm至5mm之间。

如图9所示，在本发明的第四实施例中，使用有二个通音孔207，以使第一音响室220与第二音响室240相通，以提高发声装置210的共振腔体积。另外，如图10所示，在本发明的第五实施例中，电路板214的宽度是小于外壳202所包围的内部空间的宽度，因此，第一音响室220与一第二音响室240相通。同时，在外壳202的一侧具有二个并列的调音孔203a与203b，分别使第一音响室220及第二音响室240与外界连通，以使频率响应曲线平坦化。又，如图11所示，在本发明的第六实施例中，除了在电路板204上制作通音孔207，以使第一音响室220与第二音响室240相通，在移动电话机外壳202的两侧，也分别制作一调音孔203，以将第二音响室240与外界连通。

如上所述，可见本发明移动电话机的发声效果相较于传统的移动电话机，具有下列优点：

一、本发明移动电话机的电路板204上制作有通音孔207以连通第一音响室220与第二音响室240，因而可以充分利用图2的传统移动电话机100中，未加利用的后部空间140，也即可以增加移动电话机内部共振腔的容积，以提高移动电话机发声的低频响应效果。

二、本发明移动电话机的外壳202上制作有调音孔203，以将第一音响室220或第二音响室240与外界连通。此外界的空间可视为一无穷大的Helmholtz共振腔，以缓合移动电话机外壳202内的共振腔在谐振频率下的剧烈共振现象，而使频率响应曲线的高峰(即谐振频率的位置)平坦化，以避免尖锐发声。

三、本发明制作通音孔207与调音孔203以改善移动电话机发声的方法，并不会增加移动电话机的整体结构体积，因此，可以维持移动电话机的可移植性。

以上所述是利用优选实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围，而且本技术领域的普通技术人员都能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，也不脱离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电子装置，包括：

一具有一前音孔与一内部空间的外壳；

一电路板，该电路板设置于该内部空间内，将该内部空间基本上分隔为一第一音响室与一第二音响室，该电路板上具有至少一通音孔，该通音孔连通该第一音响室与该第二音响室；及

一设置于该第一音响室内的发声装置，该发声装置与该电路板电连接。

2.如权利要求1的电子装置，其特征在于：该电子装置是一移动电话机。

3.如权利要求1的电子装置，其特征在于：该发声装置设置于该前音孔后方，该通音孔设置于该发声装置后方，使该发声装置介于该前音孔与该通音孔之间。

4.如权利要求1的电子装置，其特征在于：该外壳还具有一外壳侧壁，该外壳侧壁上具有一调音孔，该调音孔将该第一音响室与外界连通。

5.如权利要求1的电子装置，其特征在于：该外壳还具有一外壳侧壁，该外壳侧壁上具有一调音孔，该调音孔将该第二音响室与外界连通。

6.如权利要求1的电子装置，其特征在于：该前音孔的开孔面积介于1平方mm至100平方mm之间，该扬声器单体的尺寸是介于10mm至25mm之间，该外壳的厚度是介于0.5mm至4mm之间，该电路板的厚度是介于0.5mm至5mm之间，该第一音响室的容积介于0.01毫升至10毫升之间，而该第二音响室的容积介于0.01毫升至10毫升之间。

7.如权利要求1的电子装置，其特征在于：该通音孔的开口面积是介于1平方mm至500平方mm之间，而其数量是介于1至15个之间。

8.如权利要求4或5的电子装置，其特征在于：该调音孔的开口面积是介于1平方mm至500平方mm之间，而其数量是介于1至15个之间。

9.一种电子装置，包括：

一外壳，该外壳具有一内部空间，一前音孔与一第一调音孔；

一设置于该内部空间中的电路板；及

一设置于该前音孔与该电路板之间的发声装置，该发声装置将该内部空间分隔为一前音响室与一后音响室，该前音响室与该前音孔连通，该后音响室与该第一调音孔连通，其中，该前音响室通过该前音孔与外界连通，而该后音响室通过该第一调音孔与外界连通。

10.如权利要求9的电子装置，其特征在于：该外壳还具有一第二调音孔，其中，该第一调音孔与该第二调音孔分别设置于该外壳的左右两侧，该后音响室通过该第一调音孔及该第二调音孔而与外界连通。

11.如权利要求9的电子装置，其特征在于：该外壳还具有一第二调音孔，其中，该第一调音孔与该第二调音孔分别位于该电路板前方与该电路板前方后方，该后音响室通过该第一调音孔及该第二调音孔而与外界连通。

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