Мобильное устройство

Мобильное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области мобильных устройств, способных воспроизводить звук.

Уровень техники

В мобильных устройствах для достижения хорошего качества воспроизведения звука обычно устанавливают большие громкоговорители с большими и довольно безобразными звуковыми отверстиями. Было бы желательно добиться высокого качества воспроизведения звука без использования таких отверстий. Однако если отверстие чем-то заполнить, выход звука становится затруднительным. Кроме того, например, такое отверстие может засориться грязью или оно может дать проникнуть внутрь устройства воде, которая способна повредить электронные схемы в устройстве.

В заявке WO 2008081657 A1 рассмотрено мобильное устройство связи, поддерживающее радиосвязь с базовой станцией. Устройство содержит заднее шасси и переднее шасси, соединенные одно с другим по продольному краю и способные раскрываться и закрываться (складываться) в направлении, пересекающем продольное направление, сенсорную панель, работающую, когда заднее шасси и переднее шасси закрыты (сложены), звуковое отверстие громкоговорителя и отверстие микрофона, расположенные в продольном направлении на наружной поверхности, открытой, когда заднее шасси и переднее шасси находятся в закрытом (сложенном) положении, и внутренний дисплей, расположенный на одной из внутренних поверхностей, открывающейся, когда заднее шасси и переднее шасси раскрыты, для представления изображения на экране этого дисплея.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено мобильное устройство, включающее экран, способный воспроизводить звук от этого экрана.

Мобильное устройство может использовать технологию распределенного громкоговорителя (distributed mode loudspeaker (DML)) для возбуждения вибрации всего экрана.

В предлагаемом мобильном устройстве вся поверхность экрана может действовать как громкоговоритель.

В предлагаемом мобильном устройстве звуковое отверстие громкоговорителя может быть полностью исключено.

Мобильное устройство может иметь передний экран, причем акустические возбудители располагаются на поверхности материала переднего экрана.

Мобильное устройство может приводить в действие только один возбудитель для реализации локализованного излучения звука от материала переднего экрана.

В мобильном устройстве под экраном расположены два небольших драйвера/возбудителя, чтобы заставить экран вибрировать.

Мобильное устройство может содержать блок главного футляра с подвеской главного окна.

Мобильное устройство может иметь главную плату со схемой зарядки аккумуляторов и усилителями звуковой частоты.

В мобильном устройстве акустические возбудители могут быть присоединены с использованием соединителей типа провод-плата.

В мобильном устройстве совокупность звуковых компонентов на главной плате может содержать два усилителя звуковой частоты.

В мобильном устройстве усилители звуковой частоты могут представлять собой высокоэффективные драйверы Класса Н для керамических громкоговорителей и тактильных пьезоэлектрических возбудителей.

В мобильном устройстве с целью преобразования напряжения питания от аккумулятора в необходимое драйверное напряжение для акустических возбудителей могут быть использованы внешние вольтодобавочные компоненты.

Мобильное устройство может содержать термопластичный эластомерный материал (Thermoplastic elastomer (TPE)).

В мобильном устройстве материал TPE может составлять часть материала корпуса устройства.

В мобильном устройстве переднее окно этого устройства, служащее звуковой панелью, может быть подвешено на уплотнительной прокладке, выполненной из мягкого прокладочного материала.

В мобильном устройстве толщина мягкой уплотнительной прокладки может быть в диапазоне от 0,2 мм до 2 мм.

В мобильном устройстве мягкая уплотнительная прокладка может позволять окну «плавать» и при этом герметизировать заднюю камеру.

В мобильном устройстве бортик футляра под окном может выступать ниже краев окна.

В мобильном устройстве подвеска переднего окна может быть выполнена с использованием мягкого материала ТРЕ.

В мобильном устройстве мягкий материал ТРЕ может быть расположен на верхней части боковых стенок устройства.

В мобильном устройстве толщина мягкого материала ТРЕ может быть в диапазоне от 0,2 мм до 2 мм.

В мобильном устройстве мягкий материал ТРЕ может быть расположен под окном и окно может быть закреплено клеем или мастикой.

В мобильном устройстве уплотнительная прокладка, сообщающая воздухонепроницаемость задней камере, может содержать мягкий материал ТРЕ.

В мобильном устройстве вокруг окна может быть выполнена небольшая канавка.

В мобильном устройстве модуль переднего окна может быть непосредственно прикреплен к наружной оболочке из материала ТРЕ для создания более упругой области подвески.

В мобильном устройстве экран может содержать переднее окно, и это переднее окно может быть подвешено с использованием рамки окна.

В мобильном устройстве окно может быть прикреплено к рамке посредством клеящей ленты.

В мобильном устройстве между указанной рамкой и боковыми стенками устройства могут быть расположены несколько элементов подвески окна.

В мобильном устройстве элементы подвески могут быть отлиты из материала ТРЕ.

В мобильном устройстве твердость материала ТРЕ по Шору может быть в пределах от 60А до 95А.

В мобильном устройстве левая и правая боковые стенки могут иметь мягкие защитные бортики для задней камеры, предназначенные для изоляции задней камеры от свободно подвешенной передней стороны устройства.

В мобильном устройстве могут быть фиксированные точки для подвески переднего окна.

В мобильном устройстве может быть футляр из мягкого материала ТРЕ под окном.

В мобильном устройстве может быть внутренняя металлическая опорная конструкция.

В мобильном устройстве могут быть по две или три точки жесткого крепления с каждой стороны между внутренней алюминиевой центральной рамкой и наружной базовой рамкой.

В мобильном устройстве воздушный объем сзади экрана может быть герметизирован.

В мобильном устройстве экран может быть приклеен к рамке устройства силиконовым компаундом.

В мобильном устройстве экран может быть выполнен из стекла.

В мобильном устройстве экран может быть выполнен из алюмосиликатного стекла повышенной прочности «gorilla glass» толщиной 0,5 мм.

В мобильном устройстве может быть узел стеклянного заднего окна.

В мобильном устройстве могут быть переднее и заднее окна дисплеев, изготовленные из алюмосиликатного стекла повышенной прочности фирмы Coming (Coming Gorilla glass).

В мобильном устройстве для окна на задней стороне устройства может быть использовано стекло цилиндрической криволинейной формы.

В мобильном устройстве аудиосистема может иметь один или несколько из следующих компонентов: Акустическая система на плате: Полифония на 128 голосов (128-Voice Polyphony), QconcertPlus, система звукового окружения Dolby 5.1 Surround, система подавления эхо и шумов. Дополнительно ANC (Audience), 1 или 2 микрофона, система глубокого поверхностного стереозвучания (Deep stereo Surface Sound), нет обычных громкоговорителей и адаптивное подавление шумов.

В мобильном устройстве корпус этого устройства может быть выполнен в виде единого блока (моноблок).

В мобильном устройстве корпус этого устройства может быть изготовлен из материала Plastic или Texin™.

В мобильном устройстве может быть применена алюминиевая центральная часть для равномерного распределения тепла.

В мобильном устройстве в тракте аудио сигнала может быть применена цифровая обработка сигнала (digital signal processing (DSP)).

В мобильном устройстве прикрепленные к экрану драйверы могут обеспечивать тактильную обратную связь.

В мобильном устройстве драйверы могут создавать локализованную тактильную обратную связь от части экрана.

В мобильном устройстве драйверы могут содержать электроактивные полимеры.

В мобильном устройстве могут быть выполнены драйверный модуль и сенсорный экран, так что драйверный модуль управляет драйверами, чтобы равномерно распределить волны изгиба по поверхности сенсорного экрана таким образом, чтобы пользователь испытывал ощущение нажатия механических клавиш при прикосновении к клавишам, представленным на сенсорном экране.

Мобильное устройство может быть портативным.

Мобильное устройство может представлять собой мобильный телефон, портативный цифровой помощник, портативный компьютер, цифровой аудио плеер или планшетный компьютер.

В мобильном устройстве могут быть один или несколько следующих компонентов:

виртуальная клавиатура, сенсорный экран, два экрана, каждый из которых является сенсорным экраном, экран с двумя устойчивыми состояниями (бистабильный экран), бистабильный сенсорный экран, экран, не являющийся бистабильным экраном и представляющий собой сенсорный экран, первый и второй бистабильные экраны, второй бистабильный экран, являющийся сенсорным экраном, второй бистабильный экран, не являющийся сенсорным экраном.

Мобильное устройство может представлять собой телефон в форме моноблока (бруска) с двумя экранами и в том числе с задним дисплеем с бистабильным экраном.

В мобильном устройстве может быть задний экран, так что на этом заднем экране представляют сообщения от любого приложения или сервиса, работающего в устройстве.

В мобильном устройстве может быть использован экран, занимающий больше 90% площади главной поверхности этого устройства, на которой расположен указанный экран.

Мобильное устройство может представлять собой устройство в форме моноблока с дисплеем, имеющее вогнутую переднюю поверхность и выпуклую заднюю поверхность.

Мобильное устройство может представлять «бесшовную» моноблочную поверхность.

Предложен способ использования мобильного телефона, обладающего любым из перечисленных выше признаков, согласно которому устройство помещают на имеющую соразмерную форму поверхность объекта передней стороной вниз и затем возбуждают поверхность экрана, так что звук излучается не только самим экраном, но и всем объектом, поверхность которого контактирует с экраном.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ излучения звука от экрана мобильного устройства, обладающего любым из перечисленных выше признаков, так что способ содержит излучение звука от экрана.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен компьютерный программный продукт, позволяющий излучать звук от экрана мобильного устройства, обладающего любым из перечисленных выше признаков.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет пример предложения для покупателя.

Фиг.2 представляет пример технических характеристик смартфона.

Фиг.3 представляет пример промышленного дизайна мобильного устройства.

Фиг.4 представляет пример промышленного дизайна мобильного устройства.

Фиг.5 представляет пример технических характеристик аппаратуры мобильного телефона.

Фиг.6 представляет примеры наборов микросхем (чипсетов) для мобильных устройств.

Фиг.7 представляет пример технических характеристик заднего экрана мобильного устройства.

Фиг.8 представляет пример архитектуры программного обеспечения для мобильного устройства.

Фиг.9 представляет примеры аспектов одного из примеров мобильного устройства.

Фиг.10 представляет примеры концепции приложений для мобильного устройства.

Фиг.11 представляет примеры приложений для мобильного устройства.

Фиг.12 представляет другие примеры приложений для мобильного устройства.

Фиг.13 представляет пример мобильного устройства с двумя видеокамерами и экраном, расположенным между этими видеокамерами.

Фиг.14 представляет пример мобильного устройства, в котором микрофон помещен в отверстии в корпусе этого мобильного устройства, а именно в отверстии для извлечения SIM карты.

Фиг.15 представляет переднюю поверхность и заднюю поверхность примера устройства на одном чертеже. Устройство показано в выключенном состоянии.

Фиг.16 представляет главную плату опытного образца устройства с главной гибкой печатной схемой (FPC) (нижняя сторона).

Фиг.17 представляет главную плату опытного образца устройства с главной гибкой печатной схемой (FPC) (верхняя сторона).

Фиг.18 представляет электрическую блок-схему для отработки опытного образца устройства.

Фиг.19 представляет подробное изображение главной платы опытного образца устройства (нижняя сторона).

Фиг.20 представляет подробное изображение главной платы опытного образца устройства (верхняя сторона).

Фиг.21 представляет механическую конфигурацию главной платы опытного образца устройства.

Фиг.22 представляет таблицу DIP-переключателей на главной плате устройства.

Фиг.23 представляет принципиальную схему подключения интегральной схемы усилителя.

Фиг.24 представляет принципиальную схему подключения интегральной схемы зарядного устройства.

Фиг.25 представляет принципиальную схему главной гибкой печатной схемы (FPC).

Фиг.26 представляет опытный образец устройства, вид спереди и вид сзади.

Фиг.27 представляет части опытного образца устройства.

Фиг.28 представляет механически разобранный вид устройства.

Фиг.29 представляет материалы для опытного образца устройства для механических испытаний и поставщиков этих материалов.

Фиг.30 представляет первоначальное конструкторское предложение.

Фиг.31 представляет Конструкторское Предложение 1.

Фиг.32 представляет Конструкторское Предложение 2: элемент подвески окна.

Фиг.33 представляет рамку для крепления переднего окна, включая элементы подвески (6 шт.)

Фиг.34 представляет Конструкторское Предложение 2: защитные бортики для задней камеры.

Фиг.35 представляет опытный образец из алюминия.

Фиг.36 представляет характеристику линейности усилителя класса Н.

Фиг.37 представляет частотную характеристику: опытные образцы, герметизированные силиконом по сравнению с репрезентативным опытным образцом из алюминия для напряжения 100 мВ (эфф.).

Фиг.38 представляет частотную характеристику опытных образцов со стеклянным излучателем звука по сравнению с образцами с маской 3GPP для ручных и оставляющих свободными руки устройств (3GPP Hand Held Hands-Free Mask).

Фиг.39 представляет коэффициент гармоник (THD) при входном напряжении 100 мВ: усредненный герметизированный силиконом опытный образец по сравнению с репрезентативным опытным образцом из алюминия.

Фиг.40 представляет коэффициент гармоник (THD) при входном напряжении 240 мВ: усредненный герметизированный силиконом опытный образец по сравнению с репрезентативным опытным образцом из алюминия.

Фиг.41 представляет коэффициент гармоник (THD) при входном напряжении 100 мВ: герметизированные силиконом опытные образцы.

Фиг.42 представляет коэффициент гармоник (THD) при входном напряжении 240 мВ: герметизированные силиконом опытные образцы.

Фиг.43 представляет максимальный уровень звукового давления (SPL) при коэффициенте гармоник 5% или при максимальном размахе входного сигнала.

Фиг.44 представляет семейства акустических возбудителей, выпускаемых компанией HiWave Technologies PLC.

Фиг.45 представляет семейства акустических возбудителей, выпускаемых компанией HiWave Technologies PLC.

Подробное описание изобретения

Громкоговоритель по технологии DML для мобильного устройства (например, мобильного телефона)

Трудно добиться хорошего качества воспроизведения звука, если у Вас нет большого громкоговорителя с большим и достаточно уродливым звуковым отверстием. Здесь мы используем технологию распределенного громкоговорителя (distributed mode loudspeaker (DML)), разработанную компанией NXT pie, для возбуждения колебаний всего экрана мобильного устройства (например, экрана мобильного телефона), так что вся поверхность экрана действует в качестве громкоговорителя. Звуковое отверстие громкоговорителя может быть полностью исключено. Здесь можно использовать два небольших драйвера/возбудителя, расположенных под материалом экрана (например, стеклом), чтобы заставить колебаться (вибрировать) всю поверхность экрана. Технологию DML еще никогда раньше не использовали, чтобы возбуждать поверхность экрана в мобильном телефоне. Возбудители могут также создать тактильную обратную связь - новая область применения для возбудителей DML. При использовании подходящих драйверных модулей пара возбудителей может равномерно распространить волны изгиба по поверхности сенсорных панелей, так что пользователь при прикосновении к поверхности сенсорной панели испытывает ощущение нажатия механических клавиш. Такая имитация механического перемещения улучшает человеко-машинный интерфейс, позволяя быстрее и точнее нажимать на клавиши.

20 декабря 2010 г. компания HiWave Technologies PLC, разработчик электронных решений для акустических и тактильных систем и устройств, объявила, что название компании меняется с NXT PLC на HiWave Technologies PLC.

На Фиг.44 и 45 представлены семейства акустических возбудителей, выпускаемых компанией HiWave. Возбудители повышенной мощности (High-Shove) отдают больше энергии поверхности или панели, чем стандартные возбудители, а низкопрофильные (Low Profile) возбудители были разработаны для приложений самой малой толщины. К возбудителям для специального применения относятся возбудители с повышенными прочностью и надежностью.

Тактильность может быть определена как технология тактильной обратной связи, обеспечивающей взаимодействие с пользователем с использованием его чувства осязания путем приложения усилия или вибрации к поверхности или объекту. Тактильная обратная связь может быть локализована в части экрана.

Возбудители могут быть выполнены на основе электроактивных полимеров (electroactive polymer (EAP)). Это такие полимеры, которые изменяют размер или форму в ответ на стимулирование электрическим полем. Некоторые полимеры EAP могут проявлять намного более значительные деформации, чем любой керамический возбудитель. Полимеры EAP подразделяются на два основных класса: диэлектрические и ионные. Диэлектрические полимеры EAP представляют собой материалы, где эффект возбуждения возникает под воздействием электростатических сил между двумя электродами, между которыми зажат полимер. Ионные полимеры EAP представляют собой материалы, в которых эффект возбуждения возникает в результате смещения ионов внутри полимера.

Мобильные устройства могут иметь следующие акустические свойства:

Акустическая система на плате: полифония на 128 голосов (128-Voice Polyphony),

QconcertPlus, Dolby 5.1 Surround,

Подавление эхо и шумов.

Дополнительно ANC (Audience).

1 или 2 микрофона.

Дисплей NXT со звучащей поверхностью (нет громкоговорителей)

Глубокое поверхностное стереозвучание

Нет обычных громкоговорителей

Адаптивное подавление шумов

Корпус и материалы можно охарактеризовать:

Корпус: моноблочный

Материалы: Plastic или Texin™

Устройство может не иметь обычных громкоговорителей.

В некоторых ситуациях устройство может подводить энергию только к одному из группы возбудителей. Например, когда пользователь звонит кому-то по телефону, может быть активизирован только один возбудитель, чтобы генерировать звук только от одной части экрана, которую можно держать непосредственно возле уха пользователя. Это помогает локализовать звук возле уха пользователя, а также помешать другим людям слушать этот телефонный разговор.

Устройство можно положить передней поверхностью вниз на какую-либо поверхность, такую как поверхность стола. Затем можно возбуждать поверхность экрана, так что звук будет излучаться не только самим экраном, но и поверхностью, которая контактирует с этим экраном. Это позволит генерировать более громкий звук, чем это было бы возможным только от одного экрана.

Опытный образец устройства

Качество звучания можно улучшить, если выбрать стеклянный экран толщиной 0,5 мм вместо более традиционной толщины 0,8 мм.

Новые возбудители: Мы использовали для опытного образца новые ненаправленные возбудители, более близкие к возбудителям, выпускаемым массово.

Новый усилитель: Размер усилителя, использованного в предшествующих испытаниях, был слишком велик, поэтому была разработана новая конструкция для испытаний в составе этого опытного образца.

Сборка без видимых винтов: Конструкция с двумя дисплеями требует новых подходов к сборке. Число винтов также было сведено к минимуму. Для понимания вопросов повышения надежности и прочности конструкции с высокой плотностью компоновки и сборки такой конструкции необходима отработка на опытных образцах.

Материал поверхности: Устройство использует для поверхности термопластичный эластомерный материал (ТРЕ), который пока не находит широкого применения в бытовой электронной аппаратуре такого типа. Зависимости износа такого материала могут быть испытаны на рассматриваемом опытном образце. Термопластичные эластомерные материалы (ТРЕ), иногда именуемые также термопластичными каучуками, представляют собой класс сополимеров или физических смесей полимеров (обычно пластика и каучука), содержащий материалы, обладающие и термопластическими, и эластомерными свойствами. Термопластичные эластомеры показывают преимущества, типичные для каучуковых материалов и пластичных материалов.

Тепловая конструкция: В состав опытного образца устройства входит электронная схема с высокой плотностью компоновки, что увеличивает тепловыделение по сравнению с продукцией, в настоящий момент присутствующей на рынке. Для равномерного распределения тепла и предотвращения образования горячих пятен, конструкция имеет алюминиевую центральную часть. Здесь ожидалась высокая температура поверхности из-за значительного тока, потребляемого электронной схемой, поэтому в опытный образец введены нагревательные резисторы для имитации ожидаемого потребления энергии устройством.

В дополнение к перечисленным выше технологиям, этот опытный образец для механических испытаний может в дальнейшем быть использован в качестве платформы для разработки и испытаний антенны.

Рассматриваемый опытный образец объединяет следующие компоненты:

- Главная печатная плата для монтажа нового усовершенствованного усилителя и нагревательных резисторов

- Небольшая печатная плата для монтажа периферийных устройств, таких как видеокамеры

- Гибкая печатная плата для соединения жестких печатных плат

- Плавающее главное окно, изготовленное из стекла повышенной прочности (gorilla), с акустическими возбудителями

- Главный футляр в сборе с подвесками для главного окна,

- Дисплей

- Алюминиевая центральная рамка,

- аккумулятор и

- заднее окно из стекла повышенной прочности (gorilla) в сборе.

Были выполнены следующие испытания:

- Проверка акустических характеристик с целью получения информации об улучшении характеристик с целью изменения конструкции монтажа дисплея

- Частотная характеристика 300 Гц…10 кГц

- Коэффициент гармоник (THD) 300 Гц…10 кГц

- Уровень звукового давления (SPL) при коэффициенте гармоник (THD) 5%

- Съемка термографической камерой позволила понять, как происходит распределение тепла вокруг устройства.

1. Введение к опытному образцу для механических испытаний

1.1 Электрическая часть

Этот раздел дает краткое введение к электрической части опытного образца для механических испытаний. Эта электрическая часть содержит несколько компонентов: главную плату устройства, главную гибкую печатную схему (FPC), аккумулятор и акустические возбудители на стекле дисплея.

Главная плата устройства содержит схему для заряда аккумулятора и усилители звуковой частоты. Главная печатная схема FPC соединена с главной платой устройства посредством соединителей плата-FPC и содержит разъем микро USB для зарядки аккумулятора. Аккумулятор соединен с главной платой устройства проводами. Акустические возбудители присоединены посредством соединителей типа провод-плата. Изображения главной платы устройства с главной печатной схемой FPC показаны на Фиг.16 и 17. Блок-схема электрической части представлена на Фиг.18.

Электрическая часть представлена на схемах главной платы устройства и главной гибкой схемы FPC. Подробнее главная плата устройства представлена на Фиг.19 и 20, а также на Фиг.21.

Основными компонентами на главной плате устройства являются два усилителя звуковой частоты типа LM48560 производства компании National Semiconductors. Эти усилители имеют самый маленький корпус возможный для такого усилителя. Усилитель LM48560 представляет собой высокоэффективный драйвер класса Н для керамических громкоговорителей и пьезоэлектрических тактильных возбудителей. Внешние вольтодобавочные компоненты (катушка индуктивности, диод и конденсатор) создают драйверное напряжение 30 В, необходимое для акустических возбудителей, на основе напряжения аккумулятора. В схему добавлены контрольные точки для входных аудио сигналов и 2-штырьковый разъем для облегчения соединения выхода с акустическим возбудителем. Для настройки усилителя и выбора входного порта используются переключатели типа DIP. Эти переключатели типа DIP описаны на Фиг.22, а подробности электрической части представлены на Фиг.23.

В качестве интегральной схемы зарядного устройства использована интегральная схема LTC1733 производства компании Linear Technology. Это автономное зарядное устройство с программируемым током заряда для литий-ионных аккумуляторов, подходящее для заряда через порт USB. Ток заряда устанавливают равным 500 мА с использованием резистора R123. На плате имеется зеленый светодиод (LED) для индикации состояния заряда: когда светодиод LED горит, идет заряд. Подробнее электрическая схема интегральной схемы зарядного устройства приведена на Фиг.24.

Главная гибкая печатная схема FPC включает разъем USB, используемый для заряда аккумулятора, и межплатный разъем для соединения с главной платой устройства. Конструкция интерфейса USB включает стандартные компоненты для защиты от статического электричества (ESD) и защиты от перенапряжения. Подробнее электрическая схема представлена на Фиг.25.

Терморезисторы подобраны для выделения тепловой мощности 3,25 Вт внутри устройства.

1.2 Механический корпус

Механический корпус представляет самые последние достижения и имеет минимальные размеры блока. Размеры и форма являются точными, а использованные материалы выпускаются массово. Масса составляет 103 г, что немного меньше ожидаемой массы конечного изделия. В опытном образце не установлен электрофоретический дисплей (Electrophoretic display (EPD)). См. Фиг.26.

На высоком уровне конструкция содержит (см. Фиг.27)

- плавающее главное окно,

- главный футляр в сборе с подвеской главного окна,

- дисплей,

- алюминиевая центральная рамка,

- главная печатная плата (PWB) устройства и гибкая печатная плата PWB,

- аккумулятор и

- заднее окно в сборе.

Самой важной областью проектирования является конструкция подвеска окна. Позиции, оказывающие незначительное влияние на результат, проработаны менее тщательно. Например, конструкция защелкиваемого замка футляра не является окончательной, вследствие чего крепление футляра подстраховывают лентой во время большинства механических испытаний на надежность.

Изображение в механически разобранном виде представлено на Фиг.28. Материалы, используемые в опытном образце для механических испытаний, и поставщики этих материалов перечислены на Фиг.29.

1.2.1 Стеклянные окна

Устройство имеет два дисплейных окна, изготовленных из стекла Coming Gorilla повышенной прочности. Для передней стороны выбрано плоское стекло Gorilla толщиной 0,5 мм, чтобы еще больше уменьшить толщину устройства и улучшить акустические характеристики. Однако это противоречит рекомендациям по надежности, согласно которым минимальная толщина стекла должна составлять 0,8 мм. Проверка надежности указанного тонкого стекла является одной из наиболее важных целей цикла испытаний. Для задней стороны устройства использовано цилиндрически криволинейное стекло Gorilla толщиной 0,8 мм.

1.2.2 Акустическо-механическое проектирование и подвеска окна

Если несколько альтернативных способов проектирования конструкции подвески окна. В следующих разделах дан общий обзор этих альтернатив, а именно:

- Первоначальное конструкторское предложение

- Конструкторское предложение 1

- Конструкторское предложение 2

Выбор альтернативы, использованной для механических испытаний, и критерии выбора обсуждаются в разделе 1.2.2.4.

1.2.2.1 Первоначальное конструкторское предложение

Переднее окно устройства, работающее в качестве акустической панели, подвешено на мягком прокладочном материале толщиной 0,75 мм. Эта мягкая уплотнительная прокладка позволяет окну плавать, а также герметизирует заднюю камеру. Отметим, что бортик футляра ниже окна располагается между модулем дисплея и окном на левой и правой сторонах устройство. Это часть «критического пути» толщины устройства (см. Фиг.30).

Компоненты дисплейного модуля DMA на нижнем и верхнем концах устройства следует крепить клеящей лентой к нижней части листа емкостного датчика переднего окна (см. Фиг.30). Такой тип крепления модуля DMA используется также в других конструкциях подвески окна.

Для такой конструкции можно указать следующие аргументы за и против:

+ Проверенная конструкция подвески окна

+ Надежная воздухонепроницаемая защита задней камеры

- Конструкция, имеющая самую большую толщину

- Ограничения конструкции устройства (ID) по многим направлениям из-за минимальной ширины уплотнительной прокладки и т.п.

1.2.2.2 Конструкторское предложение 1

См. Фиг.31. Подвеска переднего спроектирована с использованием мягкого материала ТРЕ на верхней части боковых стенок устройства. Материал ТРЕ заходит под окно, и окно прикрепляют к этому материалу клеем или мастикой. Параметры подвески окна можно подгонять посредством короткой эластичной области материала ТРЕ возле боковых стенок окна (см. Фиг.31). В то же время мягкий материал ТРЕ служит воздухонепроницаемой уплотнительной прокладкой для задней камеры.

Для такой конструкции можно указать следующие аргументы за и против:

+ Конструкция примерно на 1 мм тоньше, чем более ранние предложения

+ Защита задней камеры

+ Более жесткая механическая конструкция

- Техническая зависимость между конструкцией устройства (ID) и акустическими характеристиками мягкого материала футляра (ТРЕ)

- Более жесткая механическая конструкция влияет на акустические характеристики

- Крепление окна на верхней части мягкого материала ТРЕ сможет быть проблемой

1.2.2.3 Конструкторское предложение 2

См. Фиг.32, 33 и 34. Подвеска переднего окна сконструирована с использованием рамки окна. Окно прикрепляют к рамке постоянно посредством клеящей ленты. В этой конструкции между рамкой и боковыми стенками устройства имеются шесть элементов подвески окна (см. Фиг.33). Элементы подвески отлиты из материала ТРЕ с твердостью 80А по Шору. На левой и правой боковых стенках устройства имеются мягкие бортики для защиты задней камеры, изолирующие заднюю камеру от свободной передней стороны.

Для такой конструкции можно указать следующие аргументы за и против:

+ Конструкция примерно на 1 мм тоньше, чем более ранние предложения

+ Полностью плавающее переднее окно, что позволяет ожидать лучших акустических характеристик

+ Подвеску окна должно быть легче регулировать посредством раздельных элементов подвески (см. Фиг.33)

+ Нет связи между конструкцией устройства ID и техническими характеристиками

- С защитой задней камеры будет трудно работать

- Полностью плавающая подвеска окна создает проблемы для общей прочности и надежности устройства

1.2.2.4 Решение

Для механических испытаний было выбрано конструкторское предложение 2 в качестве наиболее перспективного решения для устройства (ID) и обеспечения акустических характеристик.

2. Проверка акустических характеристик

2.1 Способы испытаний и требования

Частотную характеристику, коэффициент гармоник (Frequency response, Total Harmonic Distortion (THD)) и максимальное звуковое давление при коэффициенте гармоник 5% измеряют в режиме громкоговорителя. Усилитель также оценивают при максимальной выходной мощности, поскольку усилитель новой конструкции используется для экономии места. Прежний алюминиевый опытный образец также оценивают с учетом новой конструкции усилителя для достижения наилучшей возможной сопоставимости.

Целью является достижение уровня громкости, аналогичного громкости изделий этой категории, уже присутствующих на рынке. Для сравнения была использована модель Samsung Galaxy S. Сертификат типа для сотовых телефонов задает требования к громкости в режиме телефонной трубки (телефон держат возле самого уха пользователя), которые в рассматриваемом случае не оцениваются. Причины этого будут обсуждаться более подробно в разделе заключений.

Измерения характеристик акустического опытного образца из алюминия (Фиг.35), выполненные в октябре 2010 г., показали следующие результаты:

- несколько лучше характеристики коэффициента гармоник (THD) по сравнению с моделью Samsung Galaxy S

- пик чувствительности на частоте 4 кГц в режиме громкой связи

- низкие частоты ослаблены сильнее, чем в динамических громкоговорителях

- из-за потери низкочастотного контента разборчивость снижена

- Для балансирования частотной характеристики необходима значительная коррекция

2.2 Испытательная установка

Опытный образец помещают в безэховую камеру и измеряют уровень воспроизводимого звука при возбуждении обоих каналов посредством внутреннего усилителя. Микрофон помещают на расстоянии 10 см от центра дисплея.

Уровень воспроизводимого звука измеряют посредством микрофона со свободным полем типа В&К 4190, с которым соединен усилитель Nexus, нормирующий уровень сигнала. Анализатор типа Audio Precision АР-2522 записывает уровень громкости и коэффициент гармоник (THD).

2.3 Результаты испытаний

2.3.1 Максимальный уровень выходного сигнала усилителя

В соответствии с техническими характеристиками усилитель способен отдавать в нагрузку сигнал с полным размахом напряжения 30 В. Вследствие нетрадиционного характера нагрузки (емкостная) максимальный уровень неискаженного выходного сигнала усилителя измеряли с использованием пьезоэлектрического возбудителя. Кроме того, усилитель и используемую технологию преобразователей лучше оценивать в одном пакете, поскольку решение для усилителя может изменяться, ибо на сегодняшний день такие усилители еще не стали продуктом массового производства.

См. Фиг.36. Оба возбудителя получают один и тот же драйверный сигнал (как двойной моно). Ограничение выходного сигнала начинается при уровне входного сигнала 150…320 мВ (эфф.) (от оси X) на уровне выходного сигнала 8…10 В (эфф.) (левая ось Y). До наступления ограничений искажения остаются значительно меньше 1% (правая ось Y). Во время испытаний зарядное устройство было присоединено, и аккумулятор был полностью заряжен.

Эти результаты показывают, что усилитель отвечает требованиям, предъявляемым при разработке устройства.

2.3.2 Частотная характеристика

Опытный образец из алюминия, представленный в настоящем документе раньше, продемонстрировал недостаточную чувствительность, особенно на более низких частотах.

Улучшение характеристик в опытном образце для механических испытаний наблюдалось при изменении механических свойств подвески стекла. Измерительная среда остается неизменной. Измерения частотной характеристики образца для механических испытаний производились в полосах шириной 1/24 октавы при напряжении 100 мВ (эфф.) на входе усилителя (напряжение 3,2 В (эфф.) на выходе усилителе). Расстояние до измерительного микрофона от центра дисплея составляет 0,1 м.

Первые результаты показали плохие характеристики, что, как было обнаружено, обусловлено просачиванием воздуха между стеклом и механической частью устройства. Для пресечения просачивания приклеили стекло к рамке силиконом, а заднюю часть футляра выполнили из стекла вместо пластика, после чего повторили измерения. Результаты показывают значительное увеличение чув