[实用新型]一种带有配重结构及阻尼结构的矩阵式压电平板扬声器

说明书

技术领域

本实用新型涉及压电扬声器领域，具体涉及一种带有配重结构及阻尼结构的矩阵式压电平板扬声器。

背景技术

目前大多数压电扬声器的振动发声部分的基本原理为：电极接通交流电，由于逆压电效应，压电陶瓷片产生振动，推动振膜发生弯曲变形，从而产生振动，进而推动空气振动，产生声压，发出声音。

压电扬声器较传统的动圈式扬声器具有小、薄、轻、无磁场干扰、功耗低等特点，在当今器件薄型化、小型化的趋势下，在平板电视、平板显示器、超薄型笔记本电脑、便携式多媒体播放器等领域具有极其光明的前景与未来。

在相比于传统扬声器具备很大优势的同时，普通压电扬声器也存在一些缺点，这主要表现在音质上较差。研究表明，大多数音质好的扬声器，其频率响应曲线是平坦的。而传统的压电扬声器的第一阶谐振频率(频率响应曲线的一个峰对应的频率)一般较高，低频特性稍差，即低音重放效果略差。例如13×19规格的压电扬声器的第一阶谐振频率一般在1.2kHz～1.4kHz之间，23×27规格的压电扬声器的第一阶谐振频率一般在600Hz～1kHz之间。第一阶谐振频率主要跟压电陶瓷片、振动板、振膜的外形尺寸和具体的约束方式相关。另外传统的压电扬声器在中频带一般有较深的谷，从而造成失真大、音质差。例如13×19规格的压电扬声器在10kHz附近，23×27规格的压电扬声器在5kHz附近，由于中频段声辐射在空间的相位抵消，直接导致声压级降低30db以上。典型的23×27规格的压电扬声器频响曲线如附图1所示，可以看出曲线在5.5kHz左右有一明显的深谷即中频谷，而大多数动圈式扬声器没有类似的明显的中频谷。一般来说，第一阶谐振频率可以通过优化材料、尺寸、边界条件等方法予以调整，从而拓展低频带宽，改善低频特性。而中频谷的改善一般有两种，要么将中频谷后移到所关心的声音频带之外(例如10kHz以上)，要么在当前频率上减小乃至消除中频谷。将中频谷后移往往要从结构、尺寸等方面入手，而结构、尺寸等参数对扬声器性能的影响是多方面的，在将中频谷推后的同时很难照顾到其它已经调整好的性能指标，常常要打破已有的设计，而且单纯将中频谷后推几千赫兹就很困难。而在当前频率上减小乃至消除中频谷方面，业界一直没有简单通用的方法，成为制约压电扬声器推广应用的一个难题和瓶颈。由于人耳对中频段的声音比较敏感，减小压电扬声器的中频谷失真成为器件设计的极为关键的技术。解决以上问题的相关技术也成为各企业重点保护的专利内容。

具体到本实用新型涉及的矩阵式压电平板扬声器。由于引入了多片压电陶瓷矩阵式排列的结构，在保证厚度不变的情况下，这种扬声器的规格从传统微型压电平板扬声器的约23×27扩大到约46×46，进而使谐振频率从1kHz降低到约300Hz并大大提高了声输出，同时压电陶瓷片的间距等参数可以在一定程度上调整频响曲线的平整度。然而，经过优化后的这种扬声器在6kHz附近的中频谷问题仍然很严重，而且在1kHz附近也有明显的声输出衰减，这使靠提高扬声器规格换来了低频特性的提高大打折扣。

一般认为中频谷产生的原因是在扬声器的振膜在中频某些频段上产生特殊的振动模式，振膜不同部分的振动在远场轴线上测试点处产生相位相反的振动，因而引起声波干涉而相互抵消，从而出现声辐射的谷点。通过改善振膜在中频带的模式可以减小乃至消除中频谷。振动模式往往跟振膜的质量和刚度分布密切相关，在压电陶瓷片或振膜的特定位置加入小型配重结构不仅简单易行，而且能达到改善压电振动体振动模式，耦合压电扬声器峰和谷对应的模式，减小乃至消除中频带的峰和谷的目的。另外，在特定位置加入小型阻尼结构，引入阻尼力，直接调整压电振动体的振动模式，可起到与配重结构类似的效果。

具体到本实用新型涉及的矩阵式压电平板扬声器。在扬声器四片压电陶瓷的四个外侧边角处引入配重结构，可以减小乃至消除矩阵式压电平板扬声器在6kHz附近的中频谷，而对其它频段的声输出几乎没有影响(参照附图2)。在扬声器振动板(或振动板中间位置的柔性电路板)的中央引入配重结构，可以使这种扬声器在1kHz附近的声辐射谷前移并与初次谐振峰相耦合。在一个较优方案(参照附图3)中，这种结构可以使低频特性的显著提高，而初次谐振频率仅有少许提高(约250Hz)。另外，通过阻尼结构在矩阵式分布的各个压电陶瓷片中心施加阻尼力也可以达到以初次谐振频率有少许提高为代价优化低频特性。上述配重结构和阻尼结构在一定程度上可以互换，达到类似的效果。

发明内容