[發明專利]一種手機喇叭諧振頻率fo測試和跟蹤方法

有效

• 申請號: 202010186763.5
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111343560B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉偉吉;何秀安;劉保良
• 申請（專利權）人: 廈門傅里葉電子有限公司
• 主分類號: H04R29/00
• 分類號: H04R29/00;H04M1/24
• 代理公司: 上海翰信知識產權代理事務所(普通合伙) 31270
• 代理人: 張維東;董佳

本申請公開了一種手機喇叭fo測試和跟蹤方法，運用BPF法獲得幅頻特性曲線，采用斜率法判斷極值，并劃分為幾個工作模式：監測模式，快速查找模式和精確查找模式。其優點表現在：1)通過算法盡可能的簡化了硬件，節省了面積和功耗。2)通過不同的應用場景設置，兼顧了面積、功耗、精度和速度。

技術領域

本申請涉及喇叭技術領域，尤其是涉及一種手機喇叭fo測試和跟蹤方法。

背景技術

手機喇叭的簡化電學模型如圖1所示，其阻抗的表達式為：

Z(s)＝R_DC+sLe+Zp(s) ---(1)

其中

s＝jω＝j2πf ---(3)

一個典型手機喇叭阻抗的頻幅曲線如圖2所示。

在f1至f2的頻率范圍內，喇叭的阻抗主要由Zp確定。Zp的模和頻率的表達式為：

|Zp(ω)|對|Zp(ωo)|歸一化為

其中

Z_DC是喇叭線圈的直流電阻Rdc。它隨喇叭的溫度線性增加，因此多用來監控喇叭的溫度。

fo為喇叭的諧振頻率。在相同的激勵下，一般喇叭振膜的振幅在fo位置最大。fo是由喇叭固有的機械和電學特性確定。如果使用環境或者喇叭結構發生改變，fo也會改變。手機廠商在手機組裝階段需要測試每個喇叭的Rdc和fo，以確定喇叭的好壞。手機在使用過程中也需要持續測量Rdc和fo，跟蹤喇叭特性的變化，從而對喇叭進行必要的保護。

獲得fo的方法有多種。一般都是根據喇叭阻抗的幅頻特性曲線，尋找f1至f2之間阻抗的最大值，從而獲得fo。

1)參數擬合法(解方程法)

根據式(5)，理論上只要在f1到f2取得2個頻率的T值就可以求出Qo和fo。為了提高精度，可以多采幾個頻率點。由于(5)式的求解較復雜，需要處理器和軟件配合，芯片內難以集成。

2)FFT法

通過電流和電壓傳感器獲得喇叭的即時電流和電壓。接著對電流和電壓分別進行FFT分析，得到電壓和電流的幅頻特性曲線。然后電壓幅頻特性曲線和電流幅頻特性曲線相除就得了阻抗的幅頻特性曲線。最后查找阻抗的最大值，它對應的頻率就是fo。

這種方法需要較大的數據存儲器和比較強大的計算能力。因此硬件的開銷比較大，大多需要手機處理器的配合，或者在芯片內集成DSP。

3)BPF法

與FFT法類似，也是用電壓和電流傳感器獲得喇叭的即時電壓和電流。不同的是，它用一系列的帶通濾波器(BPF)直接獲得各個頻率點的電壓和電流幅值，再相除就得到阻抗幅頻特性曲線。傳統的設計，如果不做簡化處理，硬件消耗會非常巨大，面積大，或者需要高頻率和高功耗。

一種BPF法實現的結構如圖3所示。

如果測試頻率精度為df，頻率范圍為fn–f1，那么需要的頻率點數為：n＝(fn-f1)/df。

BPF的個數為：N＝2*n

如果df＝50Hz，f1＝200Hz，fn＝3k，則N＝112。顯然，如果不做簡化處理，硬件消耗會非常巨大。

一般情況下簡化可以是：