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一種擴大揚聲器音腔空間的方法及音頻輸出裝置.pdf

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一種 擴大 揚聲器 空間 方法 音頻 輸出 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201210229451.3

申請日:

2012.07.04

公開號:

CN102711023B

公開日:

2015.01.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):H04R 9/02變更事項:申請人變更前:青島海信移動通信技術股份有限公司變更后:青島海信移動通信技術股份有限公司變更事項:地址變更前:266555 山東省青島市經濟技術開發區前灣港路218號變更后:266071 山東省青島市市南區江西路11號|||實質審查的生效IPC(主分類):H04R 9/02申請日:20120704|||公開
IPC分類號: H04R9/02; H04R9/06 主分類號: H04R9/02
申請人: 青島海信移動通信技術股份有限公司
發明人: 張偉
地址: 266071 山東省青島市市南區江西路11號
優先權:
專利代理機構: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101 代理人: 邵新華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210229451.3

授權公告號:

102711023B|||||||||

法律狀態公告日:

2015.01.21|||2013.01.16|||2012.11.28|||2012.10.03

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種擴大揚聲器音腔空間的方法及音頻輸出裝置,包括電路板、音腔罩和位于音腔罩內的揚聲器,電路板上安裝有屏蔽罩,屏蔽罩上開設有至少兩個音腔孔,其中一個音腔孔位于揚聲器中心的正下方,其余音腔孔位于揚聲器中心以外的出音孔的下方;音腔孔的孔徑以衰減F頻段的干擾信號輻射出屏蔽罩為標準,其中,F頻段為布設在屏蔽罩以外的元器件的工作頻段。本發明有效地利用了屏蔽罩下方存在的較大空間,將屏蔽罩內部的空間并入音腔的空間合理利用,有效的增加了揚聲器音腔的空間,提高了音頻輸出裝置的音量大小和聲音質量。同時,本發明可以很好地避免主板元器件的輻射干擾對主天線性能的影響,能夠滿足射頻干擾達標。

權利要求書

1.一種音頻輸出裝置,包括電路板、音腔罩和位于音腔罩內的揚聲器,在所述電路板上安裝有屏蔽罩,所述揚聲器位于屏蔽罩的上方;其特征在于:在所述屏蔽罩上開設有至少兩個音腔孔,其中一個音腔孔位于揚聲器中心的正下方,其余音腔孔位于揚聲器中心以外的出音孔的下方;音腔孔的孔徑以衰減F頻段的干擾信號輻射出屏蔽罩為標準;其中,F頻段為布設在屏蔽罩以外的元器件的工作頻段。2.根據權利要求1所述的音頻輸出裝置,其特征在于:所述的布設在屏蔽罩以外的元器件為天線,F頻段為天線的工作頻段。3.根據權利要求1所述的音頻輸出裝置,其特征在于:所述音腔孔的直徑D≤λ/2m/6;其中,λ為F頻段的電磁波所對應的波長,m≥50。4.根據權利要求1所述的音頻輸出裝置,其特征在于:所述其余音腔孔在屏蔽罩上的開設位置與揚聲器的出音孔正對。5.根據權利要求1至4中任一項所述的音頻輸出裝置,其特征在于:全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%。6.根據權利要求5所述的音頻輸出裝置,其特征在于:在滿足音腔孔的直徑D≤λ/2m/6且全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%的條件下,音腔孔的個數取最小值。7.一種擴大揚聲器音腔空間的方法,應用在揚聲器所在的音腔罩內布設有屏蔽罩的情況下,其特征在于:在揚聲器下方的屏蔽罩上開設至少兩個音腔孔,且其中一個音腔孔開設在揚聲器中心的正下方,其余音腔孔開設在揚聲器中心以外的出音孔的下方;調節音腔孔的孔徑,使其衰減F頻段的干擾信號輻射出屏蔽罩,其中,F頻段為布設在屏蔽罩以外的元器件的工作頻段。8.根據權利要求7所述的擴大揚聲器音腔空間的方法,其特征在于:開設所述音腔孔的直徑D≤λ/2m/6;其中,λ為F頻段的電磁波所對應的波長,m≥50。9.根據權利要求8所述的擴大揚聲器音腔空間的方法,其特征在于:在所述屏蔽罩上開設的全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%。10.根據權利要求9所述的擴大揚聲器音腔空間的方法,其特征在于:在滿足音腔孔的直徑D≤λ/2m/6且全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%的條件下,使音腔孔的開設個數最少。

說明書

一種擴大揚聲器音腔空間的方法及音頻輸出裝置

技術領域

本發明涉及一種音頻輸出設備,具體地說,是涉及一種擴大揚聲器音腔空間的方法以及采用該方法設計的音頻輸出裝置。

背景技術

移動終端的出現,為人們的生活帶來了極大的便利。同時,人們對移動終端的要求也越來越高。在移動終端的開發過程中,隨著各類功能的不斷增加和擴展,以及用戶對移動終端輕薄化的追求,移動終端內部的空間已經被各類元器件所占滿,這就造成對空間需求較大的揚聲器的音腔空間被壓縮。

由于在移動終端內部的電路板上布滿了各種類型的元器件,為了保護移動終端的天線不受電路板上元器件釋放的輻射信號干擾,電路板上必須設置屏蔽罩,以對該類元器件產生的電磁輻射進行屏蔽。但是,在手機等移動終端的設計中,為了節省手機的內部空間,往往需要把揚聲器布設在電路板的屏蔽罩的上方,也就是說屏蔽罩被置入了音腔罩內,從而使得揚聲器的音腔空間變為音腔罩內揚聲器與屏蔽罩所圍成的空間,造成音腔空間的大大縮小。而揚聲器如果沒有足夠的音腔,則會對輸出的聲音大小和質量產生嚴重的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種音頻輸出裝置,針對布設在屏蔽罩上方的揚聲器提出了一種擴大揚聲器音腔空間的結構設計,以提高揚聲器輸出的音量和音質。?

為解決上述技術問題,本發明采用以下技術方案予以實現:

一種音頻輸出裝置,包括電路板、音腔罩和位于音腔罩內的揚聲器,在所述電路板上安裝有屏蔽罩,所述揚聲器位于屏蔽罩的上方;在所述屏蔽罩上開設有至少兩個音腔孔,其中一個音腔孔位于揚聲器中心的正下方,其余音腔孔位于揚聲器中心以外的出音孔的下方;音腔孔的孔徑以衰減F頻段的干擾信號輻射出屏蔽罩為標準;其中,F頻段為布設在屏蔽罩以外的元器件的工作頻段。

優選的,所述布設在屏蔽罩以外的元器件為天線,F頻段為天線的工作頻段。利用屏蔽罩屏蔽掉與天線的工作頻段相同頻率的輻射干擾,以保護天線不受電路板上干擾信號的影響。

進一步的,所述的音腔孔的直徑D≤λ/2m/6;其中,λ為F頻段的電磁波所對應的波長,m≥50。此處m/6值是一個信號衰減倍數取值,將音腔孔的直徑D設置為對天線工作頻段下的干擾信號產生大于等于50db以上衰減的孔徑為標準。該標準是基于這樣的考慮,當前的移動通信網絡主要采用CDMA、WCDMA、TDSCDMA、GSM和CDMA2000等幾種制式,本專利針對當前的通信網絡做出了大量研究,并基于當前工作頻率最低、對應波長最長的CDMA網絡頻段通過大量實驗給出了50db的干擾衰減數據取值:通過對干擾信號大于等于50db的衰減,當前的手持通信設備可以很好地避免電路板上的元器件輻射出的干擾信號對天線性能產生的影響,從而滿足射頻干擾的指標。

優選的,所述其余音腔孔在屏蔽罩上的開設位置最好與揚聲器的出音孔正對,以達到更好的出音效果。

為了促使音腔內的空氣更好地流通,以實現聲音的更好傳播,優選讓全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%,從而達到更好的揚聲效果。

為了簡化加工工藝,降低生產成本,優選在滿足音腔孔的直徑D≤λ/2m/6且全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%的條件下,使得音腔孔的個數取最小值。

同時,本發明還提供了一種擴大揚聲器音腔空間的方法,應用在揚聲器所在的音腔罩內布設有屏蔽罩的情況下,在揚聲器下方的屏蔽罩上開設至少兩個音腔孔,且其中一個音腔孔開設在揚聲器中心的正下方,其余音腔孔開設在揚聲器中心以外的出音孔的下方;調節音腔孔的孔徑,使其衰減F頻段的干擾信號輻射出屏蔽罩,其中,F頻段為布設在屏蔽罩以外的元器件的工作頻段。

進一步的,開設所述音腔孔的直徑D≤λ/2m/6;其中,λ為F頻段的電磁波所對應的波長,m≥50。

再進一步的,在所述屏蔽罩上開設的全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%。

優選的,在滿足音腔孔的直徑D≤λ/2m/6且全部音腔孔的面積總和大于揚聲器振膜面積的15%的條件下,使音腔孔的開設個數最少。

與現有技術相比,本發明的優點和積極效果是:本發明方案設計合理,實現簡單,通過在位于揚聲器下方的屏蔽罩上進行合理開孔,從而將屏蔽罩與電路板之間的空間并入到揚聲器的音腔空間內,由此通過有效地利用電路板上屏蔽罩下方存在的較大空間,使得揚聲器的音腔空間得以顯著提升,進而提高了音頻輸出裝置的聲音輸出音量和質量。同時,設計的音腔孔的位置和大小可以很好地避免電路板上元器件的輻射干擾對主天線的性能產生影響,使得射頻干擾達到指標要求。本發明的技術方案通過測試,揚聲器的響度得到明顯的提升,聲音質量,尤其是低頻部分得到了顯著的改善。

結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述后,本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1為音腔沒有被壓縮之前的剖視圖;

圖2為音腔被壓縮之后的剖視圖;

圖3為音頻輸出裝置的結構示意圖;

圖4為本發明所提出的音頻輸出裝置的一種實施例的剖視結構示意圖;

圖5為屏蔽罩上開設的音腔孔的一種實施例的結構示意圖;

圖6為屏蔽罩上開設的音腔孔的另外一種實施例的結構示意圖;

圖7為屏蔽罩上開設的音腔孔的第三種實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細的描述。

在移動終端功能沒有多元化,同時沒有要求輕薄化之前,移動終端內部空間較大,音視頻輸出裝置的空間也很充足,不需要被壓縮。如圖1所示,在音頻輸出裝置的電路板1上安裝有一個音腔罩2,揚聲器3位于音腔罩2內,音腔罩2將揚聲器3進行密封;當揚聲器3處于工作狀態時,揚聲器3的振膜推動空氣,將氣流送入被音腔罩2扣住的空間。而這一部分被音腔罩2扣住的可以讓揚聲器3振膜推動的空氣流動的空間為我們研究的揚聲器音腔4的體積。此時,音頻輸出裝置中的音腔4包括音腔罩2內揚聲器3和電路板1之間的空間,音腔4空間相對充足,因而,通過揚聲裝置輸出的聲音大小和質量都很令人滿意。

隨著移動終端各種功能的不斷豐富,移動終端內的各種元器件越來越多,同時用戶對移動終端的輕薄化要求也越來越高,為了達到產品的輕薄化的目的,不得不通過壓縮音頻輸出裝置中音腔的空間來實現。

如圖2、圖3所示,電路板1上密布的芯片給擠壓音腔4的空間,音腔4內部的電路板1上還密布有元器件,為了避免這些元器件的輻射干擾對天線的性能產生影響,需要使用屏蔽罩5將電路板1上密布的元器件扣住。這樣,揚聲器3則位于屏蔽罩5的上方。由于屏蔽罩5為密封的,音腔4的空間為音腔罩2和屏蔽罩5之間的空間,因而,音腔4的體積大大減小。此時,揚聲器3送出的氣流僅僅在此較小的音腔4的空間內傳播。對聲音的大小和質量產生了較大的影響。

為了改善上述缺陷,在不改變移動終端功能多元化,輕薄化要求的前提下,并且不改變移動終端元器件排布的情況下,結合附圖4-7對本發明的具體實施例進行詳細的闡述:

本實施例的關鍵改進之處是在屏蔽罩5上開設音腔孔6,使得音腔4的空間包括屏蔽罩5與音腔罩2之間的空間以及屏蔽罩5與電路板1之間的空間。揚聲器3送出的氣流將同時流入屏蔽罩5內和屏蔽罩5外的部分,從而使得音腔4的體積得到提升。

本實施例實現的關鍵技術在于屏蔽罩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的位置和大小進行說明:

首先說明一下屏蔽罩的作用:屏蔽罩的作用主要是防止屏蔽罩內的元器件對外產生輻射,從而影響天線的接收性能。屏蔽罩上面開的音腔孔越大,對外釋放的干擾信號越多,而如果這一部分干擾信號的頻段正好在天線的工作頻段范圍內,那么這些干擾信號將對天線的性能產生影響。

從屏蔽輻射性能角度考慮,理想情況下,我們會將屏蔽罩進行密封處理,但本具體實施例為了將揚聲器的音腔進行擴展,利用屏蔽罩內的空間,特提出在屏蔽罩上開設音腔孔的方案。同時,為了在開設音腔孔后不影響天線的射頻性能,需要對開設的音腔孔的孔徑進行設計。

基于此,本實施例提供了一種擴大揚聲器音腔空間的方法,該方法主要是用在揚聲器所在的音腔罩內布設有屏蔽罩,使得音腔空間減小的情況下。該方法是在揚聲器下方的屏蔽罩上開設至少兩個音腔孔,且其中一個音腔孔開設在揚聲器中心的正下方,其余音腔孔開設在揚聲器中心以外的出音孔的下方;其余音腔孔開設的布局可以分為如下情況:

(1)揚聲器中心的外圍設置有一圈出音孔,屏蔽罩上開設的音腔孔與出音孔正對。

(2)揚聲器中心的外圍設置有一圈出音孔,屏蔽罩上開設的音腔孔位于該揚聲器外圍在屏蔽罩上的投影區域內。

(3)揚聲器中心的外圍設置的出音孔為一個環形,屏蔽罩上開設的音腔孔位于該出音孔在屏蔽罩上的正投影區域內,并均勻分布。

如圖5所示,采用現有的揚聲器3的外圍設計為圓形,因而,屏蔽罩上開設的其余音腔孔6的布局為圓形。

如圖6所示,采用現有的揚聲器3的外圍設計為橢圓形,因而,屏蔽罩上開設的其余音腔孔6的布局為橢圓形。

如圖7所示,采用現有的揚聲器3的外圍設計為方形,因而,屏蔽罩上開設的其余音腔孔6的布局為方形。

為了防止音腔孔的直徑過大,屏蔽罩不能夠很好的保護天線免受電路板元器件的輻射干擾,音腔孔的孔徑應以有效衰減天線的工作頻段的干擾信號輻射出屏蔽罩,從而不對天線的性能產生影響為標準。

因而,對音腔孔的直徑進行了限定,音腔孔的直徑D≤λ/250/6,?λ為受保護的天線頻率對應的波長。直徑D以對受保護頻段頻率下的干擾信號產生50db以上的衰減的孔徑為標準,這樣,可以很好地避免主板元器件的輻射干擾對主天線的性能產生影響,能夠滿足射頻干擾達標。

本實施例研究的50db衰減數據是基于絕大多數移動終端應用狀態做的衰減界限研究,不排除部分特殊使用環境下,外圍天線非常敏感,此時,需要進一步減小D值,以提高屏蔽罩對內部干擾的抑制能力。舉例說明:當在進行移動設備GPS天線設計時,偶爾會出現一些布板的缺陷,即布板時,一部分對GPS天線干擾很大的電路正好擺在了GPS天線很近的位置,而GPS天線是用于接收太空中的、非常微弱的信號進行導航工作的天線,該天線對自己工作頻段內的干擾很敏感,比較容易受到外圍輻射的干擾,此時,在該部分干擾電路的屏蔽罩的開孔設計時,我們需要根據該部分電路對GPS天線的實際干擾能力,適當的進一步縮小D的取值,對該部分的電路產生的輻射進行更大的衰減,從而保證GPS天線的正常工作。

下面介紹一下屏蔽罩音腔孔的直徑的推導過程:

屏蔽罩上的開孔的直徑對穿過開孔的特定頻率的信號的抑制存在如下關系:屏蔽罩上孔徑對應波長的長度減半,則能夠對穿過屏蔽罩的,該波長的信號產生6db衰減。根據此關系,可以對屏蔽罩的孔徑進行估算,根據大量的實驗驗證,當屏蔽罩能對來自屏蔽罩內與天線工作頻段相同頻率的干擾信號產生50db以上的衰減時,天線的工作頻段可以有效的規避來自屏蔽罩內的干擾信號。

例如,希望保護CDMA?800M頻段不受干擾,那么根據頻率F*波長λ=波速V(光速)?的原則,計算800M的填寫波長λ為3*108?/800*106?=0.375m。?那么,當屏蔽罩音腔孔徑在0.375m時,屏蔽罩對800M的頻率干擾沒有阻隔作用;當屏蔽罩音腔孔徑減半為原來的1/2,即在0.375/2=0.1875m時,屏蔽罩對800M頻率干擾有6db的衰減。以此類推,當屏蔽罩對800M信號產生50db的衰減時,屏蔽罩的開孔直徑需要進行250/6?=315倍的衰減。此時對應的屏蔽罩開孔直徑為0.375/315=0.00119m=1.19mm,也就是對于頻段為800M的天線,當屏蔽罩的音腔孔徑在1.19mm時,屏蔽罩內的800M左右的干擾信號會被屏蔽罩產生50db的衰減,這樣,在屏蔽罩內的800M左右的干擾信號被抑制,將對外部的頻段為800M的天線的接收性能產生較小影響。

需要說明的是,要求D≤λ/250/6并不是說D越小越好。為了促進音腔內空氣更好的流通,從而達到更好的揚聲效果,在屏蔽罩上開設的全部音腔孔的面積總和需要大于揚聲器振膜面積的15%。因而,如果音腔孔徑D太小,則會造成音腔孔數量眾多,對于屏蔽罩的加工工藝增加了難度和加工成本;同時,過于小的開孔對于空氣的流動也產生一定的阻礙作用。因此,在滿足射頻干擾達標的基礎上,D越大,即音腔孔的開設個數最少,則工藝加工越簡單,成本越低,對空氣流動的阻力越小,越有利于充分利用屏蔽罩內的音腔空間。

基于以上擴大揚聲器音腔空間的方法,本實施例還提供了一種音頻輸出裝置,該裝置包括一個電路板1,電路板1上固裝有屏蔽罩5,用于屏蔽電路板1上的元器件產生的干擾信號。電路板1上還固裝有音腔罩2,音腔罩2的內部設置有揚聲器3,揚聲器3位于屏蔽罩5的上方。在屏蔽罩5上開設有至少兩個音腔孔6,音腔孔6將揚聲器3和屏蔽罩5之間的空間以及屏蔽罩5和主板1之間的空間連通起來,形成音腔4。其中,一個音腔孔6位于揚聲器3中心的正下方,其余的音腔孔6位于揚聲器3外圍出音孔的下方。同時,其余音腔孔6均勻地分布在屏蔽罩5上,這樣,可使本實施例的屏蔽罩的加工工藝簡單,加工難度降低,而且美觀。

為了避免電路板上的元器件對天線產生輻射干擾,本實施例音腔孔6的直徑D≤λ/250/6,?λ為受保護的天線頻率對應的波長。直徑D以對天線工作頻段頻率下的干擾信號產生50db以上的衰減的孔徑為標準,能夠滿足射頻干擾達標,保護天線不受干擾信號的影響。

同時,為了更好地促進音腔內空氣的流通,對屏蔽罩5上音腔孔的總面積進行了限定,屏蔽罩5上音腔孔6的面積總和大于揚聲器3振膜面積的15%。這樣,音腔中,揚聲器3和屏蔽罩5之間的空間以及屏蔽罩5和主板1之間的空間的空氣可以得到很好的流通,從而能夠達到更好的揚聲效果。因此,在滿足射頻干擾達標和音腔孔面積總和要求的基礎上,為了簡化加工工藝,降低生產成本,同時更有利于空氣的流動,一般開設的音腔孔數量越少越好。

綜上所述,本具體實施例在實現移動終端產品輕薄化的同時,既擴大了音腔的空間,有效的提升了音量和音質,又不會導致電路板上的元器件的干擾信號干擾天線工作,可以廣泛的應用到各種移動終端中。

最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。

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