产品结构设计·常见音箱结构设计及选用

音箱设计流程

对产品进行规划以及造型设计，要去确认音箱的用途，明确其定位，搞清楚使用它的场景以及方式，还要知晓其外形大小等情况。

声学设计：音箱总体方案设计、扬声器选型、音质效果评估

结构设计：音箱的箱体设计、扬声器结构设计--开模具

用于测试与判断音箱性能情况的样机，对音箱性能进行优化以及改进的工作，关于让音箱系统音质达到更好状态的调试。

音箱的分类及简要特性

音箱被称作扬声器系统，它是把扬声器安置到专门设计的箱体内，接着运用分频网络将输入信号来进行分频，随后分别把分频后的信号送给相应的扬声器的一种系统。所以，音箱是由扬声器、分频网络以及扬声器箱共同组合而成的。

最是普及的是封闭式声箱，以及倒相式声箱，封闭式声箱，是为了去往达到隔离扬声器后面声波的目的，进而把扬声器的后面完全封闭起来的声箱，倒相式声箱，是将扬声器后面所发声波加以充分利用的一种声箱。

将电动式纸盆扬声器，放置于扬声器范畴内，它是使用最为广泛的一种，因振膜面积能够做得相对宽广，进而可获取较大地震幅，所以具备低声频重放下限频率偏低的特性，并且其结构简易，成本低廉，长年累月以来，在扬声器生产领域里，一直都是占据主流地位的。

音箱设计的总体技术要求（倒相箱）

传播着的声波，会产生反射现象，还会出现绕射现象以及干涉现象，并且有着一定的传播规律。扬声器所辐射的声波，其波长会随着频率的增加而变短。当声波的波长跟扬声器的几何尺寸能够比拟的时候，鉴于声波的绕射特性以及干涉特性，扬声器辐射出来的声波将会呈现出明显的指向性。扬声器的指向性，是用来表征扬声器在不一样方向上辐射声波的能力的，而且跟频率有关系，高频的声音拥有较强的指向性，低频声的指向性相对而言较弱些。

超重低音的音箱，重低音的音箱，扬声器发声方向不存在限制，此类音箱能够放置在听音区的任意位置。

涵盖全频、中高频以及高频的音箱，让扬声器的发声方向尽可能正对着听音的位置。要是因为结构、外观形态等方面存在限制，没有办法正对着听音者的位置，那就需要去设计声音反射装置，从而减小指向性所带来的声音衰减。

扬声器发出声音的方向，和听音者所在方向之间的夹角，不超过90°的时候，能够采用下面这些声波反射装置。

尽量避免扬声器发声与听音者方向超过90°

对扬声器进行选型的时候，以及它跟音箱箱体之间的配合情况，直接就对于一种状况做出了决定，那种状况就是音箱系统具备怎样状况的音质。

我们首先要从扬声器的发声口形状方面来进行选择，圆形口径的扬声器他所具备的性能是最好的最为优秀的，位于其次位置的是跑道型以及椭圆形口径的扬声器，需要尽量避免去用长条形的，还有超窄的那种扬声器。

扬声器的尺寸大小，是要依据箱体的具体大小，以及箱体的净容积来进行挑选的，并且还需要按照音箱的设计原则标准，去挑选合适恰当的扬声器T/S参数，还要挑选合适恰当的电声参数。

在扬声器磁体的选择方面，外磁也就是铁氧体磁体，它具有性价比高的特点，然而它占用的体积比较大，这会导致音箱箱体内的有效容积减小；内磁即稀土磁体，其成本相对较高，不过它占用的体积小，使得箱体内部可用容积较大，并且磁体性能较高。

关于纸盆的选择，这里面有着诸多讲究，常常会采用直线型纸盆和指数型纸盆这两种形状，直线型纸盆呢，它的工艺是比较简单的，然而高频性能相对来说就比较差了，指数型纸盆则不同，它的高频性能是比较好的，在特殊的情形之下，还能够采用双纸盆设计，纸盆所使用的材料那也是多种多样的，主要有天然纤维，这里面又包含植物纤维、动物纤维，还有人造纤维，其中有人造纤维又涵盖化学纤维、合成纤维，另外还有无机纤维，以及塑料，像PP盆就是其中一种，还有金属，比如铝等，能够依据对音色、成本的要求来进行相应的选择。

要确定箱体大小，需把扬声器相关参数与箱体内的净容积相结合，只有这两者达成最佳匹配状态，才能够把低频声音实现到最好程度。

材质一般是木质、塑料作为箱体的主要材料，材质的厚度是根据箱体振动的情形以及内部产生谐振的状况来进行确定的。当条件允许的时候情况之下，要尽可能地去使用加厚的箱体壁厚，并且在箱体的内壁适度地适量地增加加强筋，以此来减小箱体的振动，抑制箱体内部的声波谐振。

那个箱体的密封状况得良好，绝不能够出现诸如漏气这类的现象，不然的话就会导致产生风燥，进而对低频性能造成影响，这样才行。

音箱的低频截止频率，倒相箱里的倒相管设计起着决定性作用，倒相管设计位置、形状要保证箱体内部气流顺畅，以此减小低频失真及产生风噪声，倒相管长度和截面积大小，依据箱体容积大小、扬声器相关参数设计和调整，要保证音箱阻抗曲线尽量接近双峰特性，像下图显示的那样。

倒相式音箱阻抗曲线

空纸盆音箱作为倒相音箱的一种变形，也被称作无辐射源式音箱，它是依靠空纸盆来替代倒相管而构成的，通过适当控制，能让空纸盆振动产生的辐射声与扬声器前向辐射声保持同相，进而改善音箱的低频特性，提升低频频响，空纸盆倒相箱更适宜应用于容积相对较小的箱体之中。

下图为倒相箱的两种方式

下图为倒相箱的两种方式

设计时，箱体内部结构要确保气流在箱体内部顺畅流动，要尽量防止进行那样一种内部异形结构的设计，那种内部异形结构设计不利于气流从扬声器背部朝着箱体内部空间扩散，并且不利于气流朝着倒相孔流动能够处于顺畅的状态；同时，倒相孔两端的截面要设计成渐变的形状，以此避免倒相孔开口处出现“噗噗”气流风噪声。

为防止声波于箱体之内引发谐振，箱体壳得具备充足强度，于内部适度增添加强筋，且强化前后盖之间连接。于箱体内适度添加吸音材料，且紧紧靠着箱体内壁进行安装。

竭力防止外部结构遮蔽出声之处，这其中涵盖了倒相孔的出声之地，最佳的办法乃是扬声器径直向外裸露。次之是选用出声效率较高的蒙布、钢网等材料；再就是大孔样式的塑料板；要尽力规避运用小孔出声板。

扬声器出声的区域之范围，绝不能够形成一个封闭起来的空腔，不然此情况极易产生“前室效应”，进而影响到音质。

音箱处于工作状态时，扬声器所产生的振动会传至音箱的各个部位，很容易于不同位置引发共振现象，进而出现杂音，所以需要开展适当的减震设计。

如：在音箱与其他结构件固定于连接的位置采用橡胶减震垫

那个被称作空纸盆音箱也就是无辐射源式音箱的东西，其中的空纸盆，采取的是双空纸盆对称设计，目的在于抵消它所产生的振动。

在音箱里，扬声器属于换能器件，它会把电能转成机械能，也就是扬声器振动，接着再转成声能，也就是声波辐射。扬声器把电能转化为声能的效率不高，其余能量都转成了热能。所以，扬声器的散热极为关键，特别是在空间不大的小型音箱内部，这直接对音箱的可靠性产生影响。

主要发热的扬声器器件是音圈，音圈产生的热量经由导磁板传递，再通过T铁传递，还会通过U铁传递，最终传递到磁路以及盆架的外表面，所以在条件允许的情形下，应当尽量考虑让其进行外露散热。

那些被用于音箱的电动式扬声器，其所采用的磁路是永磁体，但存在着漏磁这种状况。在那种对于漏磁较为敏感的使用环境当中，针对扬声器磁路而言，是需要采用防漏磁设计的。

音箱结构设计方案

根据产品的结构形式，以及产品的需求，音箱被设计成单声道的方式，根据出声的方向，其分为三种结构形式，分别是上出声的结构，前出声的结构，下出声的结构，关于三种方式的结构设计要求以及建议，需参照下述方案的说明。

本产品具备麦克风，其采用空纸盆方式进行设计，这种设计情形下相对而言振动偏大，鉴于如此状况，所以并不建议采用空纸盆倒相箱方式。

这种结构方式运用的是，圆形且较大口径的全频扬声器，其出声方向是朝上的，圆形球顶高音单位，它的出声方向是往前的，而导向孔的设计，其出声方向是往后的。

音箱内部安装示意图

设计说明：

圆形的、具有大口径的扬声器属于全频扬声器，它的出声方向是向上的，其中低音的指向性相对而言较弱，这样的特性使得声音能够较好地传达到处在前方位置的听者的耳朵之中；而其高音指向性较强，在前方位置声音的衰减程度比较厉害。

其球顶高音呈发散状，能极为出色地拓展高频抵达范围，朝着前方发出声音，能极为有效地弥补全频扬声器衰减的那部分高频。

发生向后出声现象的倒相管，其所发出的低频声音，在基本层面上不存在指向性，能够以相对较好的状态抵达听者的耳朵之中。

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