A Study on the Small Size Loudspeaker for Hi-Fi Low Frequency Sound Reproduction

저음재생용 소형 스피커의 개발에 관한 연구

Following the recent trends of reducing the size of multimedia devices, we tried for the development of a compact-sized speaker to produce low-frequency sounds efficiently. For this work, equivalent-circuit analysis was used to get fundamental resonant frequency and then the structure of speaker components has been changed appropriately. As a result, an 80mm small-sized speaker was developed. The performance test showed that the resonant frequency of our system is 79 Hz while that of numerical analysis was 81Hz. At a distance of 1m from our speaker, the frequency ranges 80 Hz to 15kHz and the average sound pressure was found to be 84±2 dB. The second (at 400 Hz) and the third (at 100 Hz) high-frequency distortions of our system were 0.5% and 1.8% respectively, which is to be compared with the distortions of 0.9% and 6% in conventional speakers.

본 연구는 최근 멀티미디어 기기의 소형화추세에 따라 음향재생 장치인 스피커 시스템을 멀티미디어 시스템의 규격에 적합하게 구성하기 위해 저음재생용 소형스피커의 개발을 목표로 하였다. 연구 방법으로는 등가회로 해석법을 활용하여 기본 공진주파수를 구하고 이에 대응하는 스피커 부품들의 구조적인 변경 및 재질의 변경 등 다수 회의 반복적인 설계, 제작에 의하여 구현되었다. 그 결과로서 저음재생 특성이 우수한 80 mm 소형 동전형 스피커가 개발되었다. 제작된 저음재생용 소형 스피커의 무향실 내에서 성능 측정 결과, 수치 시뮬레이션인 등가회로법에 의한 기본 공진주파수는 81 Hz인 반면 설계 제작된 최적 모델의 기본 공진주파수는 79 Hz로 측정되었다. 그리고 스피커의 전방 1 m 거리에서 음향재생 주파수 대역은 80 Hz ∼ 15 kHz, 평균 음압레벨은 84±2 dB로 나타났다. 그리고 스피커의 음향특성에 있어서 음질에 가장 중요한 영향을 미치는 고조파 왜율은 기존의 전 대역 80 mm 스피커에서의 제 2차 고조파 왜율 (at 400 Hz)은 0.9%, 제 3차 고조파 왜율 (at 100 Hz)은 6%인 반면 본 개발품에서 제 2차 고조파 왜율 (at 400 Hz)은 0.5%, 제 3차 고조파 왜율 (at 100 Hz)이 1.8%로 크게 개선되었다.