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关于手机受话器

来源:网上转载手机受话器  发布时间:2014-07-28 16:32:29

受话器”这个称呼最早可追溯到1876年A.G.Bell和T.Watson发明的电话,电话的听筒内安装的扬声器就称为受话器(现在细分又可分为电话机受话器、手机受话器、耳机受话器等)。不过最早电话机里的受话器是电磁式受话器,如图1所示。

 

手机受话器

 

而现今手机上用的手机受话器都是动圈式受话器。虽然受话器的发声原理和外观尺寸在变,但其基本使用目的没有变,即用来重放通信设备中的语音信号,以达到发话人和受话人间交换思想的目的。手机受话器主要重放的是人的语音信号,所以其重放的频率响应范围不需要太宽。手机受话器的电路信号传输频宽一般选择300~3400Hz(但也有部分用200~4000Hz,如一些蓝牙耳机等)。手机受话器传输频带的划分,有其理论根据:(1)人的语言频宽比较窄(相对人耳的可听音频宽20Hz~20kHz),男声基频平均约为100~300Hz,女声基频平均约为160~400Hz,即人语音信号的频宽窄;(2)从人耳的听觉特性上看人语音的动态范围约为30dB。图2为男女平均声功率频谱图,即人语音的动态范围内频宽窄。经过实验对比选择300~3400Hz,通话的清晰度与最大值接近(即相对窄的频段内保持高质量的通话质量)。

 

手机受话器

 

手机受话器在设计上跟手机扬声器有所区别,其设计也有独有的特色。首先,外观尺寸要比手机扬声器小,一般常见圆形的尺寸有Φ13mm,Φ10mm等,但比较多见的是一些长方形如5mm×10mm,6mm×15mm,7mm×11mm等,还有一些不规则形状的手机受话器。手机受话器的外形尺寸跟手机的设计和装配密切相关。手机受话器的额定阻抗为32Ω,灵敏度也不苛求,单体的整体高度一般在3mm以内。当市场上超薄手机大行其道时,其对于手机电声器件的需求就是单体高度的限制。但能比较有效地在外观尺寸减低的情况下又能不失电声性能(主要是功率灵敏度级和低频量感),只有减小振动质量,加大磁隙内磁通密度Bg,使用更薄(顺性更大)的振动膜片。一般在比较2个同样外观尺寸手机受话器的性能优劣的时候,低频的量感、功率灵敏度级、失真这3个客观量起主导作用,其电声性能的设计就应围绕这3个量进行。低频的量感多,对手机受话器安装和使用时耦合不良带来的低音损耗,起到一定的补偿作用。在单体的测试上如对手机受话器施加的压力不当(一般是压力太小),此时手机受话器与测试耦合腔有声泄漏,其低频声能能量大量损耗。同理,当手机受话器安装到手机壳里(主要是手机受话器的前部与手机壳的耦合)和手机受话部位与人耳耦合时,也会因不能完全耦合而造成低频的损耗(人们在使用手机或固定电话时听不到对方讲话,就会使手机或固定电话听筒更接近耳朵来达到能听到对方讲话的目的,这样其中一个益处就是减小耦合时的声泄漏)。对低频量感的增加,在单体上主要是控制谐振频率,使其尽量的低。而谐振频率主要由振动膜片的顺性和振动质量来控制,而在实际运用中最直接的改变方式是改变顺性。膜片的顺性增大最简单而有效的方式是使用更薄的振动片。但这样会带来2个负面影响:一是在其他不变的情况下,膜片变薄势必会使手机受话器的功率承受变小;二是因膜片变薄,膜片抗冲击的能力就会降低,这样对跌落试验会带来更多的不良因素。当这两个问题都得以解决,在生产中肯定又会出现因振动膜片的变薄给生产造成的诸多难题(即对生产工艺要求更高);

对功率灵敏度级的追求,主要体现在一些小型的手机受话器上,当手机受话器的体积变小时,其能给磁路系统留下的空间也变得更小了,这样只有要求磁隙内磁通密度足够大,同时要使振动质量尽量小。减小振动系统的质量最简单的方式就是减小音圈的质量,在保证一定的音圈有效高度和一定阻抗的时候,设计就出现了小直径(音圈的直径)、小线径(绕音圈的漆包线的线径)。在扬声器的设计中音圈和磁路的设计是联系得最紧密的,一个“好”的磁路需要一个“好”的音圈与其配合。很难单独地说两个部件具体的好与差(上面的论述不考虑手机受话器前、后阻尼材料对频响曲线的影响,对特性参数的修改方法都是采用最简单和直接的方法)。手机受话器的失真主要以客观参数总谐波失真(THD)来表述,其主要成因是振动系统的非线性。失真问题一直是困扰国内微型扬声器界的一大问题。同样它也是衡量手机受话器好坏的一个量,虽然国内很多手机设计和生产的公司不太注重手机受话器的失真,但其对手机受话器生产厂家的设计能力和生产工艺是个很大的考验。虽然受话器的功率也是一个客观参数,也有一些公司把它看作受话器的一个“特色卖点”,但笔者认为那不应是“特色”,只是“卖点”。以上对手机受话器的评述只是对手机受话器单体本身。具体手机受话器的3个重要参数的设计,应考虑手机音频测试的需求(因为很多时候同一个手机受话器,用于不同的手机会有完全不同的客户反馈),即要考虑手机受话器装到手机后的手机音频测试,以求满足测试要求。

 

受话器

 

图3为国际电信联盟(InternationalTelegraphUnion,ITU)手机音频测试示意图,主要测量跟受话器有关的参数:接收响度等级(ReceivingLoudnessRating)、空载通道噪声(IdleChannelNoise)、非线性失真(Non-linearDistortion)。

手机受话器单体的测试要在仿真耳(ArtificialEar)上进行,因为手机受话器工作在压力场。阳光电声测试系统的使用说明书对用仿真耳测试的注释为:凡是电声器件,不管它是动圈式还是压电式,是扬声器还是耳机,只要这个电声器件是直接罩在(罩住)耳朵上听的,即属于压力音场,应采用仿真耳来测试其频响曲线、灵敏度等特性。仿真耳曾出现过很多种制式,但现在常见的和有用到的是IEC318(阳光和B&K有自己的编号)。IEC318仿真耳剖面图见参考文献。因为手机受话器的尺寸小于仿真耳的耳口尺寸,且各款手机受话器外型尺寸不同,所以行业内在测试时还要制作一个耦合测试制具———测试耳盖(EarCap),图4为生辉公司某款手机受话器的测试耳盖,其中数据单位为mm,公差为±0.2mm。在实际测试中要注意:(1)测试制具的统一包括制具外型尺寸和制具的材质;(2)测量时避免声泄漏。在手机受话器上应均匀施加4~5N的压力;手机受话器和测试制具接触时尽量使受话器带有PORON(弹垫)或在耳盖上加一弹性橡胶层比较好,这样才能尽量做到测量的可对比性和一致性。(此处2个注意点对耳机的生产测试同样值得借鉴)同时在仿真耳的使用中还要注意IEC303仿真耳(即NBS9A),其外观尺寸与IEC318相近,特别是耳口部都是Φ25mm,但同样的条件在2个不同的仿真耳上测试的曲线有很大的区别,在实际运用时应注意。

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