具有无源辐射器的声学设备的制作方法

背景技术：

本公开涉及具有无源辐射器的声学设备。

一些声学设备包括无源辐射器。例如，美国专利号5,850,460公开了一种声学设备，该声学设备具有彼此相对设置的相同有效振动面积和相同有效振动质量的无源辐射器，以及彼此相对设置的相同有效振动面积和相同有效振动质量的驱动单元，所有这些都安装到壳体。壳体上相对的无源辐射器和相对的驱动单元的振动反作用力由此相互抵消，从而降低了壳体振动。由于无源辐射器的直径可随意增大，并且使用两个无源辐射器实现了大的振动面积，因此可获得强大的低音输出。

无源辐射器的总质量需要足够大，使得声学设备可被调谐到期望的频率。对于低音设备，调谐通常为30hz-70hz。在许多情况下，必须通过增加重量来增大辐射器中的一个或多个辐射器的质量。因此，具有无源辐射器的声学设备通常相对重，这限制了这些声学设备在便携式产品或重量令人担忧的产品中的用途。另外，对于质量平衡的无源声辐射器，两个辐射器移位的量相同。

后来发现，只要无源辐射器在此类力平衡系统中的有效面积相同，这些无源辐射器的质量就不必相同。例如，美国公布号2015/0281844描述了一种声学设备，该声学设备包括壳体和相对于壳体彼此相对移动的力平衡无源辐射器。有源换能器悬挂在无源辐射器的第一个无源辐射器上，这消除了向该辐射器增加质量的需要。‘844公布至少部分地基于以下理解：与承载有源换能器的辐射器相对的无源辐射器可具有更轻的质量，这允许该无源辐射器在正常操作期间移动得更远。相对的无源辐射器的有效辐射面积基本上相同，并且由于两个辐射器均暴露于壳体中的相同压力下，因此两个辐射器具有基本上相同的力。如果力相等，则设备在调谐时力平衡。

‘844公布中描述的设计具有一些局限性。首先，在高于基本谐振频率时，设计是平衡的，但低于谐振频率越多，设计就越不平衡。其次，在‘844公布所述的设计中，无源辐射器必须相对大，以容纳有源换能器的面积。这提高了无源辐射器的相应质量，因此需要甚至更多的面积来补偿附加质量。其结果是设计需要比在小型便携式设备中实现期望的更大。

技术实现要素：

本公开至少部分地基于以下认识：无源辐射器装置的有效面积可通过将一对无源辐射器耦接在一起来减小，使得这些无源辐射器一致地移动，并且使得在无源辐射器中的一个无源辐射器远离声学腔向外移动时，另一个无源辐射器被拉入声学腔。

本公开还至少部分地基于以下认识：在包括力平衡无源辐射器装置的声学设备中，只要第一无源辐射器装置的有效刚度与有效质量的比率基本上等于第二无源辐射器装置的有效刚度与有效质量的比率，无源辐射器装置的相应有效面积就不需要相同。在此类情况下，在低于设计的基本谐振频率时依然保持稳定性。

下文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。

在一个方面，声学设备包括第一无源辐射器装置和限定内腔的壳体。第一无源辐射器装置包括沿着内腔的第一侧布置的第一无源辐射器隔膜和沿着内腔的与第一侧相对的第二侧布置的第二无源辐射器隔膜。第一无源辐射器装置安装到壳体，使得第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜可相对于壳体振动，并且第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜耦接在一起，使得它们之间基本上不存在相对运动。该声学设备还包括第二无源辐射器装置和有源电声换能器。第二无源辐射器装置包括第三无源辐射器隔膜。第二无源辐射器装置安装到壳体，使得第三无源辐射器隔膜可相对于壳体振动。有源电声换能器被布置成将声能辐射到内腔中，从而激发第一无源辐射器隔膜、第二无源辐射器隔膜和第三无源辐射器隔膜的振动。

实施方式可包括以下特征中的一个特征、或它们的任何组合。

在一些具体实施中，第一无源辐射器装置具有有效辐射面积，并且第二无源辐射器装置具有与第一无源辐射器装置基本上相同的有效辐射面积。

在某些具体实施中，第一无源辐射器装置具有第一有效质量，并且第二无源辐射器装置具有不同于第一有效质量的第二有效质量。

在一些示例中，声换能器安装到第二无源辐射器隔膜，使得有源电声换能器的质量对第一有效质量有贡献。

在某些示例中，第一有效质量为第二有效质量的至少两倍。

在一些情况下，第一无源辐射器装置具有第一有效刚度，第二无源辐射器装置具有第二有效刚度，并且第一有效刚度与第一有效质量的比率等于第二有效刚度与第二有效质量的比率。

在某些情况下，有源电声换能器安装到第二无源辐射器隔膜，使得当第二无源辐射器隔膜振动时，有源电声换能器移动。

在一些具体实施中，第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜经由有源电声换能器耦接在一起。

在某些具体实施中，第二无源辐射器装置还包括第四无源辐射器隔膜，并且第二无源辐射器装置安装到壳体，使得第四无源辐射器隔膜可相对于壳体振动。

在一些示例中，第三无源辐射器隔膜和第四无源辐射器隔膜被配置为支撑便携式音频源，使得第三无源辐射器隔膜和第四无源辐射器隔膜的振动经由便携式音频源耦接在一起。

在某些示例中，便携式音频源的质量对第二无源辐射器装置的有效质量有贡献。

在一些情况下，第三无源辐射器隔膜和第四无源辐射器隔膜包括用于与便携式音频源上的配合特征部锁定接合的特征部。

在某些情况下，第三无源辐射器和第四无源辐射器被布置在壳体的相对两侧上，各自被布置成使得它们相应的运动轴线相对于第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜的运动轴线处于非零角和非直角。

在一些具体实施中，第二无源辐射器装置具有满足以下公式的有效辐射面积(aeff2)：

aeff2＝(a3+a4)cos(θ)，

其中，

a3为第三无源辐射器隔膜的辐射面积；并且

a4为第四无源辐射器隔膜的辐射面积。

在某些具体实施中，该声学设备还包括限定壳体的外壳，并且该外壳被配置为支撑便携式音频源。

在一些示例中，便携式音频源包括移动电话。

在某些示例中，第一无源辐射器装置具有满足以下公式的有效辐射面积(aeff1)：

aeff1＝abs|a1–a2|

其中，

a1为第一无源辐射器隔膜的辐射面积；并且

a2为第二无源辐射器的包括有源电声换能器的辐射面积的辐射面积。

在另一个方面，声学设备包括壳体和第一无源辐射器装置。第一无源辐射器装置包括第一无源辐射器隔膜。第一无源辐射器装置安装到壳体，使得第一无源辐射器隔膜可相对于壳体振动，并且第一无源辐射器装置具有第一有效辐射面积。该声学设备还包括第二无源辐射器装置，该第二无源辐射器装置包括第二无源辐射器隔膜。第二无源辐射器装置安装到壳体，使得第二无源辐射器隔膜可相对于壳体振动，并且第二无源辐射器装置具有与第一无源辐射器装置基本上相同的有效辐射面积。有源电声换能器安装到第二无源辐射器隔膜，使得当第二无源辐射器隔膜振动时，有源电声换能器移动。有源电声换能器被布置成将声能辐射到内腔中，从而激发第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜的振动。第一无源辐射器装置具有第一有效刚度和第一有效质量，第二无源辐射器装置具有第二有效刚度和第二有效质量，并且第一有效刚度与第一有效质量的比率等于第二有效刚度与第二有效质量的比率。声换能器安装到第二无源辐射器隔膜，使得有源电声换能器的质量对第一有效质量有贡献。

实施方式可包括上述和/或下述的特征中的一者、或它们的任何组合。

在一些具体实施中，第一有效质量为第二有效质量的至少两倍。

在某些具体实施中，第一无源辐射器装置包括安装到壳体的第三无源辐射器隔膜，使得第三无源辐射器隔膜可相对于壳体振动，并且第一无源辐射器隔膜和第三无源辐射器隔膜耦接在一起，使得它们之间基本上不存在相对运动。

在一些示例中，第一无源辐射器隔膜沿着第一振动轴线振动，第二无源辐射器隔膜沿着第二振动轴线振动，并且第一振动轴线和第二振动轴线基本上平行或基本上共线。

在某些示例中，第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜相反地振动。

在一些情况下，第二有效质量大于第一有效质量；声学壳体内的压力变化导致两个无源辐射器隔膜相对于壳体相对地移入和移出；第一无源辐射器隔膜比第二无源辐射器隔膜移入和移出更大的距离；并且在第一无源辐射器隔膜和第二无源辐射器隔膜移入和移出时，它们的有效辐射面积保持基本上相等。

附图说明

图1a至图1c分别为具有无源辐射器的声学设备的顶部透视图、底部透视图和横截面侧视图。

图2为具有无源辐射器的声学设备的第二具体实施的横截面侧视图。

图3为具有无源辐射器的声学设备的第三具体实施的横截面侧视图。

图4为具有无源辐射器的声学设备的第四具体实施的横截面侧视图。

图5a至图5c分别为具有无源辐射器的便携式声学设备的顶部透视图、底部透视图和横截面侧视图，该便携式声学设备被配置用于支撑便携式音频源。

图5d和图5e分别为图5a至图5c所示的具有便携式音频源的便携式声学设备的顶部透视图和横截面侧视图。

图6a至图6c分别为具有无源辐射器的便携式声学设备的第二具体实施的顶部透视图、底部透视图和横截面侧视图，该便携式声学设备被配置用于支撑便携式音频源。

图6d和图6e分别为图6a至图6c所示的具有便携式音频源的便携式声学设备的顶部透视图和横截面侧视图。

图7a至图7c分别为具有无源辐射器的便携式声学设备的第三具体实施的顶部透视图、底部透视图和横截面侧视图，该便携式声学设备被配置用于支撑便携式音频源。

图7d和图7e分别为图7a至图7c所示的具有便携式音频源的便携式声学设备的顶部透视图和横截面侧视图。

图7g和图7f是图7d和图7e的便携式音频设备和便携式音频源的顶部透视图，示出了便携式音频源与便携式音频设备的分开。

图8为具有无源辐射器的声学设备的又一个具体实施的横截面侧视图。

类似的参考标号表示类似的元件。

具体实施方式

参见图1a至图1c，声学设备100包括壳体110，该壳体限定内腔112(也称为“声学腔”；图1c)。第一无源辐射器装置114(图1c)由壳体110支撑。第一无源辐射器装置114包括沿着壳体110的相对两侧(即，在内腔的相对两侧上)布置的一对无源辐射器(即，第一无源辐射器116和第二无源辐射器118)。第一无源辐射器116包括第一无源辐射器隔膜120，该第一无源辐射器隔膜通过第一悬挂元件122(也称为“环绕件”)耦接到壳体110。第一无源辐射器隔膜120具有暴露于腔112的后表面和通向壳体外部的前表面，使得该第一无源辐射器隔膜能够从壳体110辐射声音。第一无源辐射器隔膜120被构造和布置成沿着振动轴线128相对于壳体110振动进出内腔112。第一无源辐射器隔膜120可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

第二无源辐射器118包括第二无源辐射器隔膜130，该第二无源辐射器隔膜通过第二悬挂元件132耦接到壳体110，这允许第二无源辐射器隔膜130相对于壳体110移动或振动进出。第二无源辐射器隔膜130包括暴露于内腔112的后表面和暴露于壳体110外部的前表面，使得该第二无源辐射器隔膜能够从壳体110辐射声音。与第一无源辐射器隔膜120一样，第二无源辐射器隔膜130可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

有源电声换能器138安装到第二无源辐射器隔膜130，使得当第二无源辐射器隔膜130振动时，换能器138移动。换能器138可为任何已知类型的有源声换能器。在该非限制性示例中，换能器138包括换能器隔膜140、具有音圈142的线轴、磁体/铁144、篮状物146和环绕件150。换能器隔膜140安装到第二无源辐射器隔膜130，使得换能器隔膜140可沿轴线149相对于第二无源辐射器隔膜130移位，在所示具体实施中，该轴线与轴线128同轴。环绕件150不以壳体110的调谐频率移动。因此，有源换能器138是第二无源辐射器118的一部分，并且可经由音频信号(未示出)操作以辐射声音。

值得注意的是，第一无源辐射器116和第二无源辐射器118经由耦接构件152刚性地耦接在一起，使得第一无源辐射器116和第二无源辐射器118沿着共同的运动轴线128相对于壳体110一起移动，并且使得在第一无源辐射器隔膜120远离腔112向外移位时，第二无源辐射器隔膜130被拉入腔112中，并且反之亦然。该耦接根据公式1降低了第一无源辐射器装置114的有效辐射面积(aeff1)。

aeff1＝abs|a1–a2|(公式1)

其中，

a1为第一无源辐射器隔膜的辐射面积；并且

a2为第二无源辐射器的包括有源电声换能器138的辐射面积的辐射面积。

这具有降低第二无源辐射器装置160所需的有效面积(aeff2)的效果，该第二无源辐射器装置被布置和配置为相对于第一无源辐射器装置114移动，并且使得由于第一无源辐射器装置114和第二无源辐射器装置160的运动而施加在壳体110上的惯性力基本上平衡。经由耦接第一无源辐射器隔膜120和第二无源辐射器隔膜130来调节第一无源辐射器装置114的有效面积的能力可允许更大的设计灵活性。这对于需要大的无源辐射器面积以便支撑有源换能器但是需要小尺寸和轻量的设计(诸如在移动应用/便携式应用中)尤其有益。

在所示的示例中，第二无源辐射器装置160包括一对无源辐射器(即，第三无源辐射器162和第四无源辐射器164)。第三无源辐射器162包括第三无源辐射器隔膜166，该第三无源辐射器隔膜通过第三悬挂元件168耦接到壳体110，这允许第三无源辐射器隔膜166沿着振动轴线170相对于壳体110移动或振动进出，以帮助抵抗由于第一无源辐射器装置114的运动而施加在壳体110上的力。第三无源辐射器隔膜166包括暴露于内腔112的后表面和暴露于壳体110外部的前表面，使得该第三无源辐射器隔膜能够从壳体110辐射声音。

相似地，第四无源辐射器164包括第四无源辐射器隔膜176，该第四无源辐射器隔膜通过第四悬挂元件178耦接到壳体110，这允许第四无源辐射器隔膜176沿着振动轴线180相对于壳体110移动或振动进出，以帮助第三无源辐射器162抵抗由于第一无源辐射器装置114的运动而施加在壳体110上的力。第四无源辐射器隔膜176包括暴露于内腔112的后表面和暴露于壳体110外部的前表面，使得该第四无源辐射器隔膜能够从壳体110辐射声音。在例示的示例中，第二悬挂元件132、第三悬挂元件168和第四悬挂元件和178一体地形成。轴线170、180基本上平行，并且两者均基本上平行于轴线128。

如第一无源辐射器隔膜120和第二无源辐射器隔膜130的情况一样，第三无源辐射器隔膜166和第四无源辐射器隔膜176可各自实现为如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

换能器138安装成使得其质量中心与第二无源辐射器装置160的质量中心共线。在换能器138被操作时，其在腔112中产生压力变化，这些压力变化导致无源辐射器116、118、162、164移入和移出，从而从声学设备100辐射声音。在这种布置中，调谐壳体110所需的第一无源辐射器装置114的有效质量(meff1)可以完全或至少部分地通过有源换能器138来实现。与将有源换能器安装在壳体上的其他地方时的情况相比，本布置导致更小质量的声学设备。在诸如便携式设备或甚至机动车辆的情况下，重量节省可以是显著的优点，其中目标是在不牺牲功能的情况下降低重量。另外，由于存在有源换能器所需的体积更小，因此声学设备可以更小。由于声学设备比许多现有设计小且轻，因此该声学设备对更多样化的产品具有更广泛的适用性。可使用声学设备100的产品的非限制性示例包括个人手持音频设备、便携式音频设备、机动车辆以及被设计成悬挂在墙壁上的产品(诸如电视和监视器)。

第二无源辐射器装置160的有效辐射面积(aeff2)与第一无源辐射器装置114的有效辐射面积基本上相同。在辐射器结构振动时的有效辐射面积可通过将该结构安装到已知封闭容积、将该结构移入和移出以及检测封闭容积中的压力变化来确定。然后可相对于行程确定有效面积。当由于最大延伸的辐射器之间的面积不匹配而导致的净力不平衡小于特定声学设备的设计可接受力不平衡时，无源辐射器装置将具有基本上相同的有效辐射面积。对于图1a至图1c所示的具体实施，有效辐射面积(aeff2)根据下面的公式2来确定。

aeff2＝a3+a4(公式2)

其中，

a3为第三无源辐射器隔膜的辐射面积；并且

a4为第四无源辐射器隔膜的辐射面积。

第一无源辐射器装置114和第二无源辐射器装置160的有效质量不必相同，并且在有效质量不相同的情况下，较轻的无源辐射器装置比较重的辐射器移动得多，因此对声音输出有更大的贡献。在不限制前述内容的一般性的情况下，本主题的声学设备的两个无源辐射器布置的质量比率可在从约2比1至约6比1的范围内。由于第一辐射器结构和第二辐射器结构在换能器138工作时暴露于相同的压力变化，因此在两个无源辐射器装置114、160上产生基本上相同的力。较重的结构114及其无源辐射器隔膜120、130因此将较轻的结构160移动得少。

尽管如此，只要aeff2＝aeff1并且满足以下公式3，施加到声学设备100的力将在所有频率上平衡。

keff1/meff1＝keff2/meff2(公式3)

其中，

keff1是悬挂元件作用在第一无源辐射器装置114上的有效刚度；

keff2是悬挂元件作用在第二无源辐射器装置160上的有效刚度；

keff1是第一无源辐射器装置114的有效质量；并且

keff2是第二无源辐射器装置160的有效质量。

在图1a至图1c所示的示例中，第一无源辐射器装置114的有效质量(meff1)基本上由有源换能器138、第一无源辐射器隔膜120和第二无源辐射器隔膜130的组合质量组成；并且第二无源辐射器装置160的有效质量基本上由第三无源辐射器隔膜166和第四无源辐射器隔膜176的组合质量组成。

在一些情况下，换能器138的篮状物146可用于将第一无源辐射器116和第二无源辐射器118刚性地彼此耦接，诸如图2中所示。

虽然已经描述了其中有源换能器安装到耦接的无源辐射器隔膜中的一者的具体实施，但是其他具体实施也是可能的。例如，图3示出了一种具体实施，其中有源换能器138直接安装到壳体110，与第一无源辐射器装置114分开安装，该第一无源辐射器装置在图3中基本上由第一无源辐射器116和第二无源辐射器118组成。只要满足公式1和公式3，图3的具体实施保持基本上平衡；并且，这里有源换能器138的辐射区域不是第一无源辐射器装置114的辐射区域的一部分。

在图1a至图1c所示的具体实施中，第三无源辐射器和第四无源辐射器沿着壳体的与第二无源辐射器相同的一侧布置，然而，其他配置也是可能的。例如，图4示出了一种具体实施，其中第二无源辐射器装置的第三无源辐射器162和第四无源辐射器164布置在壳体110的相对两侧上，并且相对于第一无源辐射器隔膜120和第二无源辐射器隔膜130成一角度(即，非零角度)(即，使得第三无源辐射器162和第四无源辐射器164的振动轴线相对于第一无源辐射器装置的振动轴线128成非零角度(θ))。在图4所示的示例中，第三无源辐射器162和第四无源辐射器164各自相对于第一无源辐射器隔膜120布置成大约60度的角度θ。对于图4所示的具体实施，有效辐射面积(aeff2)根据下面的公式4来确定。

aeff2＝(a3+a4)cos(θ)(公式4)

图5a至图5e示出了实现上述原理的便携式声学设备500，并且上述原理特别适用于便携式音频源，诸如移动电话。便携式声学设备500包括外壳502，该外壳提供限定内腔512的壳体510。声学设备510还包括低频声学组件。

低频声学组件包括第一无源辐射器装置516，该第一无源辐射器装置包括沿着壳体510的相对两侧布置的第一无源辐射器518和第二无源辐射器520。第一无源辐射器518包括第一无源辐射器隔膜522，该第一无源辐射器隔膜通过第一悬挂元件524耦接到壳体510。第一无源辐射器隔膜522具有暴露于腔512的后表面和通向壳体510外部的前表面，使得该第一无源辐射器隔膜能够从壳体510辐射声音。第一无源辐射器隔膜522被构造和布置成沿着振动轴线530相对于壳体510振动进出内腔512。第一无源辐射器隔膜522可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

第二无源辐射器520包括第二无源辐射器隔膜532，该第二无源辐射器隔膜通过第二悬挂元件534耦接到壳体510，这允许第二无源辐射器隔膜532相对于壳体510移动或振动进出。第二无源辐射器隔膜532包括暴露于内腔512的后表面和暴露于壳体510外部的前表面，使得该第二无源辐射器隔膜能够从壳体510辐射声音。与第一无源辐射器隔膜522一样，第二无源辐射器隔膜532可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

有源电声换能器540安装到第二无源辐射器隔膜532，使得当第二无源辐射器隔膜532振动时，换能器540移动。换能器540可为任何已知类型的有源声换能器。在该非限制性示例中，换能器540包括换能器隔膜542(也称为“锥体”)、具有音圈544的线轴、磁体/铁546、篮状物548和环绕件550。环绕件550不以壳体510的调谐频率移动。因此，有源换能器540是第二无源辐射器520的一部分，并且可经由音频信号(未示出)操作以辐射声音。

如在以上关于图2描述的示例中，第一无源辐射器518和第二无源辐射器520经由篮状物548刚性地耦接在一起，使得第一无源辐射器518和第二无源辐射器520沿着共同的运动轴线530相对于壳体510一起移动，并且使得在第一无源辐射器隔膜522远离腔512向外移位时，第二无源辐射器隔膜532被拉入腔512中，并且反之亦然。在例示的示例中，换能器540的运动轴线与运动轴线530重合/同轴。

在例示的示例中，低频声学组件还包括第二无源辐射器装置552，该第二无源辐射器装置包括第三无源辐射器554和第四无源辐射器556。第三无源辐射器554包括第三无源辐射器隔膜551，该第三无源辐射器隔膜通过第三悬挂元件553耦接到壳体510，这允许第三无源辐射器隔膜551沿着振动轴线555相对于壳体510移动或振动进出，以帮助抵抗由于第一无源辐射器装置516的运动而施加在壳体510上的力。第三无源辐射器隔膜551包括暴露于内腔512的后表面和暴露于壳体510外部的前表面，使得该第三无源辐射器隔膜能够从壳体510辐射声音。

相似地，第四无源辐射器556包括第四无源辐射器隔膜557，该第四无源辐射器隔膜通过第四悬挂元件559耦接到壳体510，这允许第四无源辐射器隔膜557沿着振动轴线561相对于壳体510移动或振动进出，以帮助第三无源辐射器554抵抗由于第一无源辐射器装置516的运动而施加在壳体510上的力。第四无源辐射器隔膜557包括暴露于内腔512的后表面和暴露于壳体510外部的前表面，使得该第四无源辐射器隔膜能够从壳体510辐射声音。在例示的示例中，第二悬挂元件、第三悬挂元件和第四悬挂元件524、534、553和559一体地形成。轴线555和561基本上平行，并且两者均基本上平行于轴线530。

再次，第一无源辐射器装置516和第二无源辐射器装置552满足上面的公式1和公式3，使得由于无源辐射器518、520、554、556的运动，基本上没有净力施加到壳体510。

在图5a至图5e所示的具体实施中，外壳502限定了接纳移动电话560的凹坑558(图5d和图5e)。凹坑558包括一对凹缘562，该对凹缘将移动电话560支撑在有源换能器540以及第一无源辐射器装置516和第二无源辐射器装置552上方的悬挂位置中，并且完全不与其接触。将移动电话560从无源辐射器的运动脱离可对于包括可移动内部部件(诸如在配备有相机的许多现代移动电话上发现的自动对焦)的移动电话尤其有利，这些可移动内部部件可被激发成振动，而这可导致不期望的音频伪影。

外壳502还可支撑电连接器564(例如，微usb连接器)，该电连接器延伸到凹坑558中并且可支持通过便携式声学设备500对移动电话560的充电。另一电连接器(未示出)可设置在外壳502的外表面上，以允许电连接器564由外部电源供电。

外壳还支撑多个其他电声换能器566。其他换能器566提供比低频声学组件所提供的更高频率的声音输出。低频声学组件可被配置为提供在约40hz最高至5000hz范围内的输出，并且高频换能器566可被配置为提供在约400hz至约20,000hz范围内的音频。这可使声学设备能够提供完整的2.1音响系统。高频换能器566经由壳体510的侧壁568与内腔512声学隔离。外壳限定格栅570，该格栅允许从高频换能器566辐射的声能传递到外壳502的外部。

便携式声学设备500还可包括用于从移动电话560接收流式音频的收发器(例如，蓝牙收发器)。另选地或除此之外，便携式声学设备500可被配置为经由电连接器564从移动电话560接收音频。

图6a至图6e示出了实现上述原理的又一个便携式声学设备600，并且上述原理适用于移动电话。便携式声学设备600包括外壳602，该外壳提供限定内腔612的壳体610。该声学设备还包括低频声学组件。

低频声学组件包括第一无源辐射器装置612，该第一无源辐射器装置包括沿着壳体610的相对两侧布置的第一无源辐射器614和第二无源辐射器616。第一无源辐射器614包括第一无源辐射器隔膜618，该第一无源辐射器隔膜通过第一悬挂元件620耦接到壳体610。第一无源辐射器隔膜618具有暴露于腔612的后表面和通向壳体610外部的外(前)表面624，使得该第一无源辐射器隔膜能够从壳体610辐射声音。第一无源辐射器隔膜618被构造和布置成沿着振动轴线626相对于壳体610振动进出腔612。第一无源辐射器隔膜618可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

第二无源辐射器616包括第二无源辐射器隔膜628，该第二无源辐射器隔膜通过第二悬挂元件630耦接到壳体610，这允许第二无源辐射器隔膜628相对于壳体610移动或振动进出。第二无源辐射器隔膜628包括暴露于内腔612的后表面和暴露于壳体610外部的前表面，使得该第二无源辐射器隔膜能够从壳体610辐射声音。与第一无源辐射器隔膜618一样，第二无源辐射器隔膜628可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

有源电声换能器636安装到第二无源辐射器隔膜628，使得当第二无源辐射器隔膜628振动时，换能器636移动。换能器636可为任何已知类型的有源声换能器。在该非限制性示例中，换能器636包括换能器隔膜638、具有音圈640的线轴、磁体/铁642、篮状物644和环绕件646。环绕件646不以壳体610的调谐频率移动。因此，有源换能器636是第二无源辐射器616的一部分，并且可经由音频信号(未示出)操作以辐射声音。

如在以上关于图2描述的示例中，第一无源辐射器614和第二无源辐射器616经由篮状物644刚性地耦接在一起，使得第一无源辐射器614和第二无源辐射器616沿着共同的运动轴线626相对于壳体610一起移动，并且使得在第一无源辐射器隔膜618远离腔612向外移位时，第二无源辐射器隔膜628被拉入腔612中，并且反之亦然。在例示的示例中，换能器636的运动轴线与运动轴线626重合/同轴。

在例示的示例中，低频声学组件还包括第二无源辐射器装置648，该第二无源辐射器装置包括第三无源辐射器650和第四无源辐射器652。第三无源辐射器650包括第三无源辐射器隔膜651，该第三无源辐射器隔膜通过第三悬挂元件653耦接到壳体610，这允许第三无源辐射器隔膜651沿着振动轴线655相对于壳体610移动或振动进出，以帮助抵抗由于第一无源辐射器装置613的运动而施加在壳体610上的力。第三无源辐射器隔膜651包括暴露于内腔612的后表面和暴露于壳体610外部的前表面，使得该第三无源辐射器隔膜能够从壳体610辐射声音。

相似地，第四无源辐射器652包括第四无源辐射器隔膜657，该第四无源辐射器隔膜通过第四悬挂元件659耦接到壳体610，这允许第四无源辐射器隔膜657沿着振动轴线661相对于壳体610移动或振动进出，以帮助第三无源辐射器650抵抗由于第一无源辐射器装置613的运动而施加在壳体610上的力。第四无源辐射器隔膜657包括暴露于内腔612的后表面和暴露于壳体610外部的前表面，使得该第四无源辐射器隔膜能够从壳体610辐射声音。在例示的示例中，第二悬挂元件、第三悬挂元件和第四悬挂元件620、630、653和659一体地形成(例如，由单片模制弹性体形成)。轴线655和661基本上平行，并且两者均基本上平行于轴线626。

再次，第一无源辐射器装置613和第二无源辐射器装置648满足上面的公式1和公式3，使得由于无源辐射器614、616、650、652的运动，基本上没有净力施加到壳体610。在图6a至图6e所示的具体实施中，外壳602限定了多个支架654，该多个支架用于将移动电话656(图6d和图6e)支撑在有源换能器636以及第一无源辐射器装置613和第二无源辐射器装置上方的悬挂位置中，并且完全不与其接触。在例示的示例中，磁体658设置在支架654中，以实现与移动电话656的金属背衬的磁耦接。

再次，在图6a至图6e所示的具体实施中，有源换能器636是主要质量，因此，第一无源辐射器装置613将比第二无源辐射器装置648移动得少(即，运动与质量成反比)，并且第二无源辐射器装置648的运动将对声音输出贡献更多。

外壳602还支撑一对高频电声换能器660。其他换能器660提供比低频声学组件所提供的更高频率的声音输出。高频换能器660经由壳体610的侧壁662与内腔612声学隔离。

与以上关于图5a至图5e描述的具体实施一样，外壳602限定格栅664，该格栅允许从高频换能器660辐射的声能传递到外壳602的外部。然而，与图5a至图5e的其中高频换能器566布置在外壳502的纵向轴线的任一侧上的具体实施不同，这里，高频换能器660布置在外壳602的纵向轴线上。将高频换能器离轴放置(如在图5a至图5e的具体实施中)允许设计包括更多换能器，这可允许更大的输出。然而，在某些情况下，诸如当听众相对于外壳的纵向轴线成一定角度放置时，离轴换能器的相应输出会相互干扰，因此，频率响应将取决于该角度。换能器的同轴布置(如在图6a至图6e的具体实施中)提供了更一致的响应，而不管听众的位置如何，因此在一些情况下可能是优选的。

图7a至图7e示出了实现上述原理的便携式声学设备700的另一个具体实施，并且上述原理适用于与移动电话耦接。便携式声学设备700包括外壳702，该外壳提供限定内腔712的壳体710。声学设备700还包括低频声学组件。

低频声学组件包括第一无源辐射器装置714，该第一无源辐射器装置包括沿着壳体710的相对两侧布置的第一无源辐射器716和第二无源辐射器718。第一无源辐射器716包括第一无源辐射器隔膜720，该第一无源辐射器隔膜通过第一悬挂元件722耦接到壳体710。第一无源辐射器隔膜720具有暴露于腔712的后表面和通向壳体710外部的前表面，使得该第一无源辐射器隔膜能够从壳体710辐射声音。第一无源辐射器隔膜720被构造和布置成沿着振动轴线728相对于壳体710振动进出内腔712。第一无源辐射器隔膜720可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

第二无源辐射器718包括用于耦接到有源电声换能器732的框架730。在这种情况下，框架730用作具有最小辐射面积的隔膜(即，第二无源辐射器隔膜)。框架730(下文中称为“第二无源辐射器隔膜”)通过第二悬挂元件734耦接到壳体710，这允许第二无源辐射器隔膜730相对于壳体710移动或振动进出。

有源电声换能器732安装到第二无源辐射器隔膜730，使得当第二无源辐射器隔膜730振动时，换能器732移动。换能器732可为任何已知类型的有源声换能器。在该非限制性示例中，换能器732包括换能器隔膜736、具有音圈738的线轴、磁体/铁740、篮状物742和环绕件744。环绕件744不以壳体710的调谐频率移动。因此，有源换能器732是第二无源辐射器718的一部分，并且可经由音频信号(未示出)操作以辐射声音。

再次，第一无源辐射器716和第二无源辐射器718经由篮状物742刚性地耦接在一起，使得第一无源辐射器716和第二无源辐射器718沿着共同的运动轴线728相对于壳体710一起移动，并且使得在第一无源辐射器隔膜720远离腔712向外移位时，第二无源辐射器隔膜730被拉入腔712中，并且反之亦然。在例示的示例中，换能器732的运动轴线与运动轴线728重合/同轴。

低频声学组件还包括第二无源辐射器装置746，该第二无源辐射器装置包括第三无源辐射器748和第四无源辐射器750。第三无源辐射器748和第四无源辐射器750被布置成支撑移动电话752。就这一点而言，第三无源辐射器隔膜748和第四无源辐射器隔膜750包括从它们相应的前表面向外延伸的突起754、756(图7e)。在该示例中，突起754、756被配置用于与移动电话752上的配合特征部758、760锁定接合。如图7e所示，配合特征部758、760可由保持移动电话752的壳体762提供。突起754、756将移动电话752保持在有源换能器732上方的悬挂位置中，并且完全不与第一无源辐射器装置714接触。

第三无源辐射器隔膜748和第四无源辐射器隔膜750的运动经由移动电话752耦接，并且移动电话752对第二无源辐射器装置746的有效质量有贡献。

在例示的示例中，低频声学组件还包括第二无源辐射器装置746，该第二无源辐射器装置为一对无源辐射器(即，第三无源辐射器748和第四无源辐射器750)。第三无源辐射器748包括第三无源辐射器隔膜747，该第三无源辐射器隔膜通过第三悬挂元件749耦接到壳体710，这允许第三无源辐射器隔膜747沿着振动轴线751相对于壳体710移动或振动进出，以帮助抵抗由于第一无源辐射器装置714的运动而施加在壳体710上的力。第三无源辐射器隔膜747包括暴露于内腔712的后表面和暴露于壳体710外部的前表面，使得该第三无源辐射器隔膜能够从壳体710辐射声音。

相似地，第四无源辐射器750包括第四无源辐射器隔膜753，该第四无源辐射器隔膜通过第四悬挂元件755耦接到壳体710，这允许第四无源辐射器隔膜753沿着振动轴线757相对于壳体710移动或振动进出，以帮助第三无源辐射器748抵抗由于第一无源辐射器装置714的运动而施加在壳体710上的力。第四无源辐射器隔膜753包括暴露于内腔712的后表面和暴露于壳体710外部的前表面，使得该第四无源辐射器隔膜能够从壳体710辐射声音。在例示的示例中，第二悬挂元件、第三悬挂元件和第四悬挂元件722、734、749和755一体地形成(例如，由共同的弹性体形成)。轴线751和757基本上平行，并且两者均基本上平行于轴线728。

在该具体实施中，由于移动电话752的相对重的质量，第一无源辐射器装置714承担较轻的无源辐射器装置的角色。较轻的第一无源辐射器装置714将比第二无源辐射器装置746移动得多，以确保惯性力相等并且系统保持平衡，并且该第一无源辐射器装置将较重的第二无源辐射器装置746对声音输出贡献更多。同样，第一无源辐射器装置714和第二无源辐射器装置746满足上面的公式1和公式3，使得由于无源辐射器716、718、748、750的运动，基本上没有净力施加到壳体710。

再次，外壳702支撑多个高频电声换能器764，这些高频电声换能器提供高频输出以补充低频声学组件的低频输出。高频换能器764经由壳体710的侧壁766与内腔712声学隔离。外壳限定开口768，该开口允许从高频换能器764辐射的声能传递到外壳702的外部。

参考图7f和图7g，通过将移动电话752旋转90度(图7f)将移动电话752与声学设备700分开，从而使突起754、756与配合特征部758、760脱离接合(图7e)，并且然后向上提起移动电话752以将电话752从便携式声学设备700分离(图7g)。移动电话752以相反的顺序附接。

虽然已经描述了一些具体实施，其中第二无源辐射器装置包括用于平衡由第一无源辐射器装置施加的力的一对分立无源辐射器，但是其他具体实施也是可能的。例如，在一些具体实施中，第二无源辐射器装置可由周向围绕承载有源换能器的无源辐射器的单个环形无源辐射器组成。作为一个非限制性示例，第三无源辐射器隔膜可以是环形的并且限定中心开口，该中心开口大于承载有源换能器的第二无源辐射器隔膜，使得两个隔膜可以是共面的。

公式3中所示的关于刚度质量比率平衡的原理同样适用于其中承载有源换能器的无源辐射器未刚性地耦接到另一个无源辐射器的具体实施，诸如在2014年3月26日提交的美国申请序列号14/226,587中描述的具体实施中，该专利的全部公开内容以引用方式并入本文。

例如，图8示出了包括限定内腔811的壳体810的声学设备800。第一无源辐射器装置812封闭壳体810的一个开口侧。第一无源辐射器装置812包括第一无源辐射器隔膜814，该第一无源辐射器隔膜通过第一悬挂元件816耦接到壳体810。第一无源辐射器隔膜814具有暴露于内腔811的后表面和通向壳体810外部的前表面，使得该第一无源辐射器隔膜能够从壳体810辐射声音。第一无源辐射器隔膜814被构造和布置成沿着振动轴线819相对于壳体810振动。第一无源辐射器隔膜814可以是如附图中所示的基本上平坦的板，或者可具有与无源辐射器隔膜领域中已知的不同的构造或形式。

声学设备800还包括第二无源辐射器装置820，该第二无源辐射器装置封闭壳体810与第一无源辐射器装置812相对的一侧。第二无源辐射器装置820包括第二无源辐射器隔膜822，该第二无源辐射器隔膜通过第二悬挂元件823耦接到壳体810，这允许第二无源辐射器隔膜822沿着振动轴线824相对于壳体810移动或振动进出，在所示的具体实施中，该振动轴线与轴线819同轴。第二无源辐射器隔膜822包括暴露于内腔811的后表面和暴露于壳体810外部的前表面，使得该第二无源辐射器隔膜能够从壳体810辐射声音。

有源电声换能器830安装到第二无源辐射器隔膜822，使得当隔膜822振动时，换能器830移动。换能器830可为任何已知类型的有源声换能器。在该非限制性示例中，换能器830包括隔膜832、具有音圈834的线轴、磁体/铁836、篮状物838和环绕件840。环绕件840不以壳体810的调谐频率移动。因此，有源换能器830是第二无源辐射器装置820的一部分，并且可经由音频信号(未示出)操作以辐射声音。

在换能器830被操作时，其在腔811中产生压力变化，这些压力变化导致第一无源辐射器隔膜814和第二无源辐射器隔膜822移入和移出，从而从设备800辐射声音。

第一无源辐射器装置812和第二无源辐射器装置820具有基本上相同的有效辐射面积。理想情况下，它们的有效辐射面积是相同的，因此不存在力的不平衡。

值得注意的是，第一无源辐射器装置812具有第一有效刚度和第一有效质量，并且第二无源辐射器装置具有第二有效刚度和第二有效质量(包括有源电声换能器830的质量)。第一有效刚度与第一有效质量的比率等于第二有效刚度与第二有效质量的比率，使得施加到声学设备800的力将在所有频率上平衡(不仅在高于谐振频率的频率下)。

已描述了多个实施方式。然而，应当理解，在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下，可进行附加修改，并且因此，其他实施方式在以下权利要求书的范围内。