专利名称：具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能进行电能和声能转换的扬声器系统，确切地说，涉及一种利用无源辐射器辅助低频辐射的新型六阶带通扬声器系统。
背景技术：
传统六阶带通式扬声器系统(见附图1)是由主动扬声器，共振箱，前、后倒相管三大部分组成。扬声器的振膜受驱动后，产生振动并通过与共振箱内空气的耦合，使共振箱内空气产生振动，箱内空气与倒相管的耦合向空间辐射声波，前、后倒相管分别辐射不同频段、不同相位的声波，两者叠加实现高、低频声波的滤除，从而实现六阶带通响应。其声学类比线路图如附图2所示，附图2中，Pg为等效声压源，Ma为主动扬声器的等效声质量，Ca为主动扬声器的等效声顺，Ra为主动扬声器的等效声阻，Cb1为前共振箱的等效声顺，Mp1为前倒相管的等效声质量，Cb2为后共振箱的等效声顺，Mp2为后倒相管的等效声质量。根据类比线路图可以得到该系统的辐射声压频率响应函数为Pv=ρf2r|Up1-Up2|=ρPg4πrMa|Gv(jw)|]]>LLLLLGv(jw)为系统函数Gv(jw)=(jw)4Ws2(1Wp12-1Wp22)1+jwWsQt+(jw)2(1Ws2+1+αWp12+1+βWp22)+(jw)3WsQt(1Wp12+1Wp22)+(jw)4(1Wp12Ws2+1Wp22Ws2+1+α+βWp12Wp22)+(jw)2Wp22Wp12WsQt+(jw)6Wp22Wp12Ws2]]>
其中CaCb1=α;CaCb2=β;]]>Wp1=1Mp1Cb1;]]>Wp2=1Mp2Cb2;]]>Ws=1MaCa;]]>Qt=WsMaRa]]>根据系统函数合理选择相关参数，就可以得到预期的响应特性，可以看出对于给定的扬声器系统，调谐频率FB是一定的，共振箱的容积也是一定的，由下面的公式FB=1/2πMpCb]]>----------Mp为倒相管声质量，Cb为共振箱等效声顺Mp＝ρL/Sp-------------L为倒相管长度，Sp为倒相管等效辐射面积P＝(ρf/2r)Up------------P为辐射声压，Up为空气体积速度Up＝VpSp--------------Vp为管内的空气速度可以看出，要提高系统辐射声压，则必须保证管中传输的空气体积速度，管内空气振动速度和倒相管的截面积的乘积为空气体积速度。由于倒相管的截面积的取值范围有较大的局限性(通常远小于主动扬声器的有效辐射面积)，导致倒相管中的空气振动速度很高，不可避免的带来空气摩擦噪声；因此我们并不希望空气振动速度太大，相反希望在保证声压输出的情况下降低空气振动速度，从而降低低频失真，如此则必须增大倒相管尺寸，则必然会导致管子长度变得很长，管子的长度和面积成反比，这在结构上常会遇到一定的困难(在小体积扬声器箱中尤其明显)。另一方面，该系统箱内外空气通过倒相管直接连通，因此箱内简正方式的影响不可避免，表现在系统的非线性失真较大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，该系统利用无源辐射器取代传统六阶带通系统中的倒相管，性能优异、低低失真，并在结构安装上方便可行。
本实用新型的技术方案是一种具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，包括前、后共振箱，主动扬声器，其特征在于在共振箱上的前、后安装设置有无源辐射器，且该无源辐射器密封固定于前、后共振箱上，使无源辐射器与前、后共振箱形成密封的整体。主动扬声器受驱动后，产生振动并通过与共振箱内空气的耦合，使共振箱内空气产生振动，共振箱内空气与密封固定安装于共振箱上的前、后无源辐射器的耦合，导致前、后无源辐射器做活塞振动，向空间辐射声波，前、后无源辐射器辐射不同频段、不同相位的声波，两者叠加实现高、低频的滤除，从而实现准六阶带通响应。
所述主动扬声器为传统的直接辐射式电动扬声器，其安装位置为共振箱前、后腔体中间的隔板，受驱动后，分别向前、后腔体辐射声波。其安装必须牢固，不可出现机械振动，并在与隔板连接处加垫密封棉，如EVA棉。
所述共振箱，由前、后两个共振箱组成，无源辐射器也具有前后两个，前无源辐射器安装于前共振箱上，后无源辐射器通安装于后共振箱上，两共振箱通过主动扬声器连接。箱体材料必须选择坚固不易震动材料制成如MDF板材，要求密封。
所述无源辐射器，是一种复合材料制成的由弹性良好的折环连接一块平面或锥面的振动发声器；折环必须具有很好的弹性，同时不易产生非弹性形变；振动发声器必须具备足够的刚性，以保证振动时不会产生形变，振动为活塞振动。
上述的无源辐射器，其具体的结构为中间是振动发声器，该振动发声器为平板结构或者是锥形结构，振动发声器的外缘具有折环，折环向外连接有支架，振动发声器通过支架连接于共振箱上。
本实用新型采用无源辐射器取代传统的倒箱管，辐射面积大，同等输出声压情况下，降低了空气振动速度，而改善了低频辐射失真，表现在系统在做低频重放时空气摩擦噪声大幅降低；无源辐射器的主要参数的调整与结构尺寸没有必然的关系，结构尺寸自由度相对比较高，因此在结构设计上具有较大的灵活性，尤其适合于小型声学系统的设计；同时，无源辐射器将共振箱和外界空气隔开，可有效抑制共振箱内声波简正方式对系统声辐射的影响，有效降低了系统的非线性失真。
图1传统六阶带通式扬声器系统，图2传统六阶带通式扬声器系统类比线路图，图3本实用新型的声学结构示意图，图4本实用新型的声学类比线路图，图5为无源辐射器的结构示意图，图6为无源辐射器的侧面示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步介绍本实用新型的结构特征和实施本实用新型的声学结构及安装示意图如附图3所示，其中，主动扬声器为传统的直接辐射式电动扬声器，其安装位置为共振箱前、后腔体中间的隔板，受驱动后，分别向前、后腔体辐射声波。其安装必须牢固，不可出现机械振动，并在与隔板连接处加垫EVA密封棉。
共振箱是由前、后两个共振箱组成，无源辐射器也具有前后两个，前无源辐射器安装于前共振箱上，后无源辐射器通安装于后共振箱上，两共振箱通过主动扬声器连接。箱体材料必须选择坚固小易震动材料制成如MDF板材，要求密封。
结合图5、图6，无源辐射器，是由复合材料制成的，具体地说是由弹性良好的折环2连接一块平面的振动发声器1；振动发声器1的外缘具有折环2，折环2向外连接有支架3，振动发声器1通过支架3连接于共振箱上。折环2必须具有很好的弹性，同时不易产生非弹性形变；振动发声器1必须具备足够的刚性，以保证振动时不会产生形变，同时，无源辐射器与前共振箱固定部位通过螺钉及胶水固定密封，使整个系统密闭。
可以看出无源辐射器能将箱内外的空气隔开，可以有效的抑制箱能声波简正方式对系统声辐射的影响，有效降低了系统的非线性失真。
根据声学类比原理可以画出本实用新型的声学类比线路图，如图4所示。其中Pg为等效声压源，Ma为主动扬声器的等效声质量，Ca为主动扬声器的等效声顺，Ra为主动扬声器的等效声阻，Cbf为前共振箱的等效声顺，Mpf为前无源辐射器的等效声质量，Cpf为前无源辐射器的等效声顺，Cbr为后共振箱的等效声顺，Mpr为后无源辐射器的等效声质量，Cpr为后无源辐射器的等效声顺。由此可以得出本实用新型的声学系统所辐射的声压频率响应函数如下Ppr=ρf2r|Upr-Upf|=ρPg4πrMa|Gp(jw)|]]>LLUpr为后无源辐射器推动空气的体积速度，Upf为后无源辐射器推动空气的体积速度，
Gp(jw)=(jw)2Ws2[γα-δβ+(jw)2Ws2(γhf2α-δβhr2)(α+γ)(β+δ)+(β+δ)+(α+γ)αβ+jwWsQt(α+γ)(β+δ)αβ+(jw)2Ws2[(α+γ)(β+δ)αβ+1hr2(α+1)(β+δ)+ααβ+1hf2(α+γ)(β+1)+βαβ]+(jw)3Ws3Qt[1hr2(β+δβ)+1hf2(α+γα)]+(jw)4Ws4[1hr2(β+δβ)+1hf2(α+γα)+βα+β+ααβhr2hf2]+(jw)5hr2hf2Ws5Qt+(jw)6hr2hf2Ws6]]>其中Cbr＝αCa；Cbf＝βCa；Wpr=1MprCpr=hrWs;]]>Wpf=1MpfCpf=hfWs;]]>Cpr＝γCa；Cpf＝δCa；要得到平坦响应则γα=δβ,]]>即CbrCbf=CprCpf,]]>此时系统函数可简化为Gp(jw)=(jw)4Ws4γα(1hf2-1hr2)(1+γα)(1+γα+1α+1β)+jwWsQt(1+γα)2+(jw)2Ws2[(1+γα)2(1+1hr2+1hf2)+1hr2β+1αhf2]+(jw)3Ws3Qt(1+γα)(1hr2+1hf2)+(jw)4Ws4[(1+γα)(1hr2+1hf2)+1+1α+1βhr2hf2]+(jw)5hr2hf2Ws5Qt+(jw)6hr2hf2Ws6]]>此时本使用新型的系统函数特性和传统的六阶带通系统的系统函数的特性非常相似的，因此可以采用相同的分析方法来求出有关元件及箱体参数。对于特定的预期响应前后无源辐射器的参数是一定的，也就是无源辐射器的谐振频率及无源辐射器的顺性值可以通过对响应特性分析而得出。无源辐射器的谐振频率由以下公式给出
fp=12πMmpCmp=12πMpCp;]]>Mp=MmpSp2;]]>Cp＝CmpSp2；LLMmp为无源辐射器的等效质量，单位为Kg，Mp为无源辐射器的等效声质量LLCmp为无源辐射器的等效力顺，单位为m/N，Cp为无源辐射器的等效声顺可以看出，调整无源辐射器的谐振频率可以通过改变振动发声器的重量和折环的弹性系数来实现，这在实际使用过程中非常容易实现，同时无源辐射器谐振频率的调整完全可以在不改变其结构尺寸的情况下进行，这使其具有安装及调整方便的优点。
同时可以看出在条件允许的情况下，振动发声器的面积可以尽可能的做大(一般都大于主动扬声器的有效辐射面积)，只要保证等效声质量及等效声顺不变，则不会改变无源辐射器的谐振频率，面积增大只需要将调整振动发声器的重量及折环的顺性即可，不会导致无影响安装的纵向尺寸的增加，相较于传统的六阶带通系统，本实用新型在小型系统设计中有着得天独厚的优势。
而辐射声压与辐射面积及振动速度有这样的关系P=ρf2rVpSp]]>-----P为辐射声压，Vp为辐射器振动速度，Sp为辐射器有效辐射面积辐射面积的增大意味着在输出同样的声压级的情况下，本实用新型所采用的无源辐射器所驱动的空气的速度将大为降低，而无源辐射器的有效辐射面积远大于传统的倒相管的面积，这就意味着在输出同样声压级的情况下，本实用新型所推动空气的振动速度远低于传统六阶带通式系统，因此本实用新型可以有效降低低频辐射失真，表现在系统在做低频重放时空气摩擦噪声大幅降低。
综合以上，本实用新型有如下优点1、利用无源辐射器辐射面积大的特征，同等输出声压情况下，降低了空气振动速度，而改善了低频辐射失真，表现在系统在做低频重放时空气摩擦噪声大幅降低；2、由于无源辐射器的主要参数的调整与结构尺寸没有必然的关系，结够尺寸自由度相对比较高，因此在结构设计上具有较大的灵活性，尤其适合于小型声学系统的设计；3、因为无源辐射器将共振箱和外界空气隔开，可有效抑制共振箱内声波简正方式对系统声辐射的影响，有效降低了系统的非线性失真，4、具有和传统六阶带通式扬声器系统相似的频响特性。
权利要求1.一种具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，包括前、后共振箱，主动扬声器，其特征在于在共振箱上的前、后安装设置有无源辐射器，且该无源辐射器密封固定于前、后共振箱上，使无源辐射器与前、后共振箱形成密封的整体。
2.如权利要求1所述的具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，其特征在于主动扬声器为传统的直接辐射式电动扬声器，其安装位置为共振箱前、后腔体中间的隔板，受驱动后，分别向前、后腔体辐射声波。
3.如权利要求2所述的具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，其特征在于主动扬声器与隔板连接处加垫有密封棉。
4.如权利要求1所述的具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，其特征在于主动扬声器所述共振箱，由前、后两个共振箱组成，无源辐射器也具有前后两个，前无源辐射器安装于前共振箱上，后无源辐射器通安装于后共振箱上，两共振箱通过主动扬声器连接。
5.如权利要求1或4所述的具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，其特征在于主动扬声器所述无源辐射器，是一种复合材料制成的由弹性良好的折环连接一块平面或锥面的振动发声器；折环具有很好的弹性，同时振动发声器具备足够的刚性。
6.如权利要求5所述的具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，其特征在于主动扬声器上述的无源辐射器，其具体的结构为中间是振动发声器，该振动发声器为平板结构或者是锥形结构，振动发声器的外缘具有折环，折环向外连接有支架，振动发声器通过支架连接于共振箱上。
专利摘要本实用新型是一种具有无源辐射器的六阶带通扬声器系统，包括前、后共振箱，主动扬声器，其特征在于在共振箱上的前、后安装设置有无源辐射器，且该无源辐射器密封固定于前、后共振箱上，使无源辐射器与前、后共振箱形成密封的整体；辐射面积大，同等输出声压情况下，降低了空气振动速度，而改善了低频辐射失真，无源辐射器将共振箱和外界空气隔开，可有效抑制共振箱内声波简正方式对系统声辐射的影响，有效降低了系统的非线性失真。
文档编号H04R9/00GK2774058SQ200520053988
公开日2006年4月19日 申请日期2005年1月18日 优先权日2005年1月18日
发明者卢斯荣 申请人:深圳Tcl新技术有限公司