[发明专利]一种手机喇叭谐振频率fo测试和跟踪方法

说明书

本申请公开了一种手机喇叭fo测试和跟踪方法，运用BPF法获得幅频特性曲线，采用斜率法判断极值，并划分为几个工作模式：监测模式，快速查找模式和精确查找模式。其优点表现在：1)通过算法尽可能的简化了硬件，节省了面积和功耗。2)通过不同的应用场景设置，兼顾了面积、功耗、精度和速度。

技术领域

本申请涉及喇叭技术领域，尤其是涉及一种手机喇叭fo测试和跟踪方法。

背景技术

手机喇叭的简化电学模型如图1所示，其阻抗的表达式为：

Z(s)＝R_DC+sLe+Zp(s) ---(1)

其中

s＝jω＝j2πf ---(3)

一个典型手机喇叭阻抗的频幅曲线如图2所示。

在f1至f2的频率范围内，喇叭的阻抗主要由Zp确定。Zp的模和频率的表达式为：

|Zp(ω)|对|Zp(ωo)|归一化为

其中

Z_DC是喇叭线圈的直流电阻Rdc。它随喇叭的温度线性增加，因此多用来监控喇叭的温度。

fo为喇叭的谐振频率。在相同的激励下，一般喇叭振膜的振幅在fo位置最大。fo是由喇叭固有的机械和电学特性确定。如果使用环境或者喇叭结构发生改变，fo也会改变。手机厂商在手机组装阶段需要测试每个喇叭的Rdc和fo，以确定喇叭的好坏。手机在使用过程中也需要持续测量Rdc和fo，跟踪喇叭特性的变化，从而对喇叭进行必要的保护。

获得fo的方法有多种。一般都是根据喇叭阻抗的幅频特性曲线，寻找f1至f2之间阻抗的最大值，从而获得fo。

1)参数拟合法(解方程法)

根据式(5)，理论上只要在f1到f2取得2个频率的T值就可以求出Qo和fo。为了提高精度，可以多采几个频率点。由于(5)式的求解较复杂，需要处理器和软件配合，芯片内难以集成。

2)FFT法

通过电流和电压传感器获得喇叭的即时电流和电压。接着对电流和电压分别进行FFT分析，得到电压和电流的幅频特性曲线。然后电压幅频特性曲线和电流幅频特性曲线相除就得了阻抗的幅频特性曲线。最后查找阻抗的最大值，它对应的频率就是fo。

这种方法需要较大的数据存储器和比较强大的计算能力。因此硬件的开销比较大，大多需要手机处理器的配合，或者在芯片内集成DSP。

3)BPF法

与FFT法类似，也是用电压和电流传感器获得喇叭的即时电压和电流。不同的是，它用一系列的带通滤波器(BPF)直接获得各个频率点的电压和电流幅值，再相除就得到阻抗幅频特性曲线。传统的设计，如果不做简化处理，硬件消耗会非常巨大，面积大，或者需要高频率和高功耗。

一种BPF法实现的结构如图3所示。

如果测试频率精度为df，频率范围为fn–f1，那么需要的频率点数为：n＝(fn-f1)/df。

BPF的个数为：N＝2*n

如果df＝50Hz，f1＝200Hz，fn＝3k，则N＝112。显然，如果不做简化处理，硬件消耗会非常巨大。

一般情况下简化可以是：