手机扬声器等音频设备的仿真对于音频信号的输入输出优化和音频信号在人机交互等方面的发展十分重要。手机微型扬声器的设计涉及到许多领域,其中最关键的是手机扬声器发声过程中的多物理场耦合。因此,结合有限元仿真分析软件建立手机扬声器虚拟物理模型,基于该扬声器模型进行仿真,根据仿真结果来验证手机扬声器设计方案并对手机扬声器的性能进行评估成为了近几年研究的一个重要方向。基于有限元分析软件的扬声器等音频设备仿真研究在一定程度上可以推动音频设备设计行业的发展,对于推进手机等移动电子设备和人机交互等诸多领域的发展也能起到一定作用。本文主要研究内容是使用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics与MATLAB进行联合仿真实现了手机扬声器模型的全链路仿真,并对手机扬声器进行时域仿真研究,将仿真中对手机扬声器结构与材料属性的调整运用到实际设备设计。文章对手机扬声器中基于有限元分析的多物理场数理方程进行论述,分析了手机扬声器仿真中求解的电磁场、力学、声学和热学部分的微分方程或偏微分方程及其边界条件。根据手机扬声器发声过程中的多物理场耦合研究分析了三种手机扬声器仿真耦合思路,并选择了单项解耦方法对手机扬声器模型进行仿真计算。在COMSOL中构建手机扬声器模型,设置材料参数以及网格划分,对扬声器磁路部分仿真求解,获得了力因数BL随音圈振动变化的曲线,分析了其带来的非线性失真的影响。然后在MATLAB中编写脚本调用COMSOL,在COMSOL中插值输入电仿真得到的实际音频信号,进行MATLAB&COMSOL联合仿真,仿真结果分析了音圈驱动力和侦听点的声压变化,并利用模型截面二维绘图直观地分析了手机扬声器内部声压的变化,声压结果说明了全链路仿真的可行性。同时利用全链路仿真对毛刺信号进行分析,其结果验证了全链路仿真准确性。接下来对手机扬声器输入单音时变信号进行仿真计算,结果分析了声压变化和总谐波失真大小。对实际手机扬声器进行谐波失真测试,得到了随输入频率变化的总谐波失真曲线,然后在仿真研究中添加多频率扫描计算获得了随频率变化的总谐波失真曲线,将仿真总谐波失真曲线与实测数据对比分析验证了时域仿真方法及其失真分析的准确性,并将材料属性的调整来辅助实际手机扬声器的设计。最后基于手机扬声器磁路分析得到的电磁损耗,对模型进行热仿真,获得了手机扬声器内部温度分布,并对扬声器结构材料的选择给出了建议。