[發明專利]MEMS數字揚聲器設計方法

有效

• 申請號: 202111408511.3
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN113993049B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 杜海江;劉長華
• 申請（專利權）人: 地球山（北京）科技有限公司
• 主分類號: H04R19/02
• 分類號: H04R19/02;H04R19/00;H04R7/04;H04R7/16;H04R17/10
• 代理公司: 北京智慧亮點知識產權代理事務所(普通合伙) 11950
• 代理人: 史明罡

本公開涉及揚聲器技術領域，尤其是涉及一種MEMS數字揚聲器設計方法。本公開的MEMS數字揚聲器設計方法通過對MEMS數字揚聲器中每個像素揚聲器單元的后腔尺寸進行設計。具體的，基于像素揚聲器單元的后腔的設計體積，確定像素揚聲器單元的彈性力和驅動力。當像素揚聲器單元的驅動力與像素揚聲器單元的彈性力的差值滿足目標條件時，確定設計體積為像素揚聲器單元的后腔的設計體積。當像素揚聲器單元的驅動力與像素揚聲器單元的彈性力的差值不滿足目標條件時，對設計體積進行更新。本公開通過對像素揚聲器單元的后腔尺寸的設計，可以增大像素揚聲器單元的諧振頻率，提高數字揚聲器的聲壓級，同時也可以使像素揚聲器單元的指向性更加顯著。

技術領域

本公開涉及揚聲器技術領域，尤其是涉及一種MEMS數字揚聲器設計方法。

背景技術

MEMS(微機電系統，Micro-Electro-Mechanical System)揚聲器，是由N個像素揚聲器單元構成的陣列發聲器件。與傳統揚聲器模擬發聲原理不同，其發聲采用數字聲音重構的方式實現，在構成的單個像素揚聲器設計中，其很多設計原理與傳統揚聲器不同。

在數字聲音重構中，每個像素揚聲器單元能產生理想的聲脈沖信號。通過控制芯片實現多個揚聲器聯立，重構出隨時間變化的聲波。

因此，如何通過提高每個像素揚聲器單元的聲學性能以提高MEMS數字揚聲器的聲學性能已成為目前亟待解決的問題。

發明內容

本公開提供了MEMS數字揚聲器設計方法，以解決發明人認識到的如何提高每個像素揚聲器單元的聲學性能技術問題。

本公開提供了一種MEMS數字揚聲器設計方法，包括：

設定像素揚聲器單元的后腔的預設體積，確定像素揚聲器單元的彈性力和驅動力；

當像素揚聲器單元滿足目標條件時，確定預設體積為像素揚聲器單元的后腔的設計體積；當像素揚聲器單元不滿足目標條件時，對預設體積進行更新，直至像素揚聲器單元滿足目標條件；

按預設規則排布多個像素揚聲器單元得到MEMS數字揚聲器。

在上述任一技術方案中，進一步地，目標條件包括像素揚聲器單元的驅動力與彈性力的差值大于第一數值，且小于或等于第二數值；

其中，第一數值小于第二數值。

在上述任一技術方案中，進一步地，目標條件還包括當驅動力與彈性力的差值大于第一數值，且小于或等于第二數值時，在額定電壓下，像素揚聲器單元的振膜被驅動至極限位置時，像素揚聲器的諧振頻率達到目標頻率。

在上述任一技術方案中，進一步地，第一數值根據像素揚聲器單元的阻尼力確定，第二數值與第一數值之差小于預設數值。

在上述任一技術方案中，進一步地，當像素揚聲器單元不滿足目標條件時，對預設體積進行更新的步驟包括：

當驅動力與彈性力的差值小于或等于第一數值時，增大預設體積。

在上述任一技術方案中，進一步地，增大預設體積的步驟包括：

增大像素揚聲器單元的預設高度，或增大像素揚聲器單元的預設橫截面。

在上述任一技術方案中，進一步地，當增大像素揚聲器單元的預設高度時，保持像素揚聲器單元的預設橫截面積，且按照每次增大預設數值的方式，對像素揚聲器單元的預設高度進行分步增大；

當增大像素揚聲器單元的預設橫截面時，保持像素揚聲器單元的預設高度。

在上述任一技術方案中，進一步地，當像素揚聲器單元不滿足目標條件時，對預設體積進行更新的步驟包括：

當驅動力與彈性力的差值大于第二數值時，減小預設體積。