一种实现心形指向辐射的低音音箱的制作方法

本发明涉及指向型超低频音箱技术领域，尤其涉及一种实现心形指向辐射的低音音箱。

背景技术：

常见的低音因为低音频段波长比声源尺寸长的原因，辐射图形往往呈现出球形指向，现有的实现心形指向采用的方式有两种，其一是：给声源增加号筒来实现指向控制的方法，但是，比较实用的体积小的号筒都工作在中高频段，在500hz以下的中低频段，号筒尺寸必须大于500hz的一个波长(0.686米)或者更大的尺寸(100hz波长为3.43米)，这导致号筒的方法来控制低频声源的指向在现实中并不实用。其二是：需要使用两个独立的功放通道和两路独立的数字信号处理器通道来进行延时处理，例如专利cn201315664y-一种心型指向音箱所公开的技术方案，需要通过两路独立的驱动电路来分别驱动前向扬声单元和后向扬声单元，通过两路独立的驱动电路来进行延时处理，还需要使用两个功放通道，音箱结构较复杂且成本过高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种实现心形指向辐射的低音音箱，其通过直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元组合使用，实现了超低频的心形指向辐射，无需使用数字信号处理器进行延时处理，只需外接一路功放通道，大大降低了设备的复杂性以及设备成本。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种实现心形指向辐射的低音音箱，包括壳体，还包括设置在所述壳体内的直射倒相式低音扬声单元和六阶带通式低音扬声单元，所述直射倒相式低音扬声单元位于所述六阶带通式低音扬声单元前方且所述直射倒相式低音扬声单元和所述六阶带通式低音扬声单元的声源辐射口方向相反；所述直射倒相式低音扬声单元的声源辐射口和所述六阶带通式低音扬声单元的声源辐射口之间的声学距离等于所述六阶带通式低音扬声单元的前腔调谐频率的1/4波长；所述直射倒相式低音扬声单元与所述六阶带通式低音扬声单元反极性连接。

进一步地，还包括单通道功放驱动单元，所述直射倒相式低音扬声单元和所述六阶带通式低音扬声单元同时由所述单通道功放驱动单元驱动。

进一步地，所述直射倒相式低音扬声单元与所述六阶带通式低音扬声单元反极性并联，所述单通道功放驱动单元分别与所述直射倒相式低音扬声单元、所述六阶带通式低音扬声单元电连接。

进一步地，所述直射倒相式低音扬声单元与所述六阶带通式低音扬声单元反极性串联，所述单通道功放驱动单元电连接至所述直射倒相式低音扬声单元且所述直射倒相式低音扬声单元连接至所述六阶带通式低音扬声单元，或者，所述单通道功放驱动单元电连接至所述六阶带通式低音扬声单元且所述六阶带通式低音扬声单元连接至所述直射倒相式低音扬声单元。

进一步地，所述直射倒相式低音扬声单元具有两个。

进一步地，所述六阶带通式低音扬声单元具有两个。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

该实现心形指向辐射的低音音箱通过直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元组合使用，调整直射倒相式低音扬声单元的声源辐射口和六阶带通式低音扬声单元的声源辐射口之间的声学距离，使其等于六阶带通式低音扬声单元的前腔调谐频率的1/4波长，从而该低音音箱背面的声波产生抵消而正面的声波实现叠加，进而实现了超低频的心形指向辐射；该实现心形指向辐射的低音音箱无需使用数字信号处理器进行延时处理，只需外接一路功放通道，大大降低了设备的复杂性以及设备成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱的结构示意图；

图2为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在50hz时该音箱前方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元各自所发出的声波的波形图；

图3为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在50hz时该音箱前方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元声波混合之后的波形图；

图4为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在80hz时该音箱前方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元各自所发出的声波的波形图；

图5为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在80hz时该音箱前方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元声波混合之后的波形图；

图6为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在100hz时该音箱前方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元各自所发出的声波的波形图；

图7为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在100hz时该音箱前方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元声波混合之后的波形图；

图8为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在50hz时该音箱后方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元各自所发出的声波的波形图；

图9为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在80hz时该音箱后方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元各自所发出的声波的波形图；

图10为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在100hz时该音箱后方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元各自所发出的声波的波形图；

图11为本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱分别在50、80以及100hz时该音箱后方8米处直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元声波混合之后的波形图；

图12为使用easefocus3声学模拟软件模拟出本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱的前后8米处的频率响应图；

图13为使用easefocus3声学模拟软件模拟出本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在100hz时的声波辐射示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1，一种实现心形指向辐射的低音音箱，包括壳体，所述壳体表面还设有不锈钢筛网，还包括设置在所述壳体内的直射倒相式低音扬声单元和六阶带通式低音扬声单元，所述直射倒相式低音扬声单元位于所述六阶带通式低音扬声单元前方且所述直射倒相式低音扬声单元和所述六阶带通式低音扬声单元的声源辐射口方向相反；所述直射倒相式低音扬声单元的声源辐射口和所述六阶带通式低音扬声单元的声源辐射口之间的声学距离等于所述六阶带通式低音扬声单元的前腔调谐频率的1/4波长；所述直射倒相式低音扬声单元与所述六阶带通式低音扬声单元反极性连接。

该实现心形指向辐射的低音音箱通过直射倒相式扬声单元和六阶带通式扬声单元组合使用，调整直射倒相式低音扬声单元的声源辐射口和六阶带通式低音扬声单元的声源辐射口之间的声学距离，使其等于六阶带通式低音扬声单元的前腔调谐频率的1/4波长，从而该低音音箱背面的声波产生抵消而正面的声波实现叠加，进而实现了超低频的心形指向辐射；该实现心形指向辐射的低音音箱无需使用数字信号处理器进行延时处理，只需外接一路功放通道，大大降低了设备的复杂性以及设备成本。

作为一种优选的实施方式，还包括单通道功放驱动单元，所述直射倒相式低音扬声单元和所述六阶带通式低音扬声单元同时由所述单通道功放驱动单元驱动。通过增加单通道功放驱动单元，使该低音音箱成为有源音箱，无需外接功放驱动。

作为一种优选的实施方式，所述直射倒相式低音扬声单元与所述六阶带通式低音扬声单元采用反极性并联的方式，所述单通道功放驱动单元分别与所述直射倒相式低音扬声单元、所述六阶带通式低音扬声单元电连接。此外，作为一种变形的实施方式，所述直射倒相式低音扬声单元与所述六阶带通式低音扬声单元也可采用反极性串联的方式，所述单通道功放驱动单元电连接至所述直射倒相式低音扬声单元且所述直射倒相式低音扬声单元连接至所述六阶带通式低音扬声单元，或者，所述单通道功放驱动单元电连接至所述六阶带通式低音扬声单元且所述六阶带通式低音扬声单元连接至所述直射倒相式低音扬声单元。

作为一种优选的实施方式，所述直射倒相式低音扬声单元具有两个，所述六阶带通式低音扬声单元具有两个。需要说明的是，所述直射倒相式低音扬声单元和所述六阶带通式低音扬声单元可以各一个，也可是各两个以上。

参阅图1，设定直射倒相式低音扬声单元为a，六阶带通式低音扬声单元为b，ab两个扬声单元的辐射口之间的声学距离为l＝0.86米(与六阶带通式低音扬声单元的前腔调谐频率的1/4波长相等)，a发出的声音到该低音音箱前面8米处的相位为φfa，a发出的声音到该低音音箱后面8米处的相位为φra；b发出的声音到该低音音箱前面8米处的相位为φfb，b发出的声音到该低音音箱后面8米处的相位为φrb。

它们之间的声学距离l为0.86米时，a与b的原始相位相差1/4波长，直射倒相式低音扬声单元a在100hz时相位为0度，在六阶带通式低音扬声单元b前腔调谐频率为100hz时，六阶带通式低音扬声单b在100hz时的相位为90度，也就是90度的相位偏移。此外，b单元的驱动信号相对于a单元的驱动信号来说，相位反转180度，因为a，b单元反极性连接。

通过以上的结构设置，在该低音音箱前面8米处得到的声音应该为a单元和b单元两者叠加得到的，以下为低频段各频率下的计算实例：

1、在50hz的时候，φfa为0度，b单元在该低音音箱前面8米处声音的50hz相位φra为：180度(反极性连接)+45度(单元之间的声距离差0.86米产生的延时2.5毫秒)+45度(六阶带通式低音扬声单元产生的相移)＝270度，两者的相位差为：270度－0度＝270度，相位相差270度的相同声级的信号叠加3.01db。

2、在80hz的时候，φfa为0度，b单元的声音到该低音音箱前面8米处80hz相位φra为：180度(反极性连接)+72度(单元之间的声距离差0.86米产生的延时2.5毫秒)+72度(六阶带通式低音扬声单元产生的相移)＝324度，两者的相位差为：324度－0度＝324度，相位相差324度的相同声级的信号叠加5.58db。

3、在100hz的时候，φfa为0度，b单元在该低音音箱前面8米处声音的100hz相位φra为：180度(反极性连接)+90度(单元之间的声距离差0.86米产生的延时2.5毫秒)+90度(六阶带通式低音扬声单元产生的相移)＝360度，也就是说两个声音同相叠加6.02db。

而在低音组后面8米的位置前后单元发出的声音应该相互抵消，以下为在低频段不同的频率的计算实例：

1、50hz的时候，a单元发出的声音到达低音组后面8米处的相位φra应该是：0度+45度(单元之间的声距离差0.86米产生的延时2.5毫秒)＝45度，b单元发出的声音到达后面8米处的相位φrb应该是：180度(反极性连接)+45度(六阶带通式低音扬声单元产生的相移)＝225度，225度－45度＝180度，两个声音相位相差180度，两个声音混合后声级为－∞。

2、80hz的时候，a单元发出的声音到达低音组后面8米处的相位φra应该是：0度+72度(单元之间的声距离差0.86米产生的延时2.5毫秒)＝72度，b单元发出的声音到达后面8米处的相位φrb应该是：180度+72度(六阶带通式低音扬声单元产生的相移)＝252度，252度－72度＝180度，两个声音相位相差180度，两个声音混合后声级为－∞。

3、100hz的时候，a单元发出的声音到达低音组后面8米处的相位φra应该是：0度+90度(单元之间的声距离差0.86米产生的延时2.5毫秒)＝90度，b单元发出的声音到达后面8米处的相位φrb应该是：180度+90度(六阶带通式低音扬声单元产生的相移)＝270度，270度－90度＝180度，两个声音相位相差180度，两个声音混合后声级为－∞。

以下为前面所述的各个频率下的计算实例的计算结果一览表

在上述各个频率下，该低音音箱前后8米处a单元和b单元各自发出的声音的波形图以及声音混合后的波形图如图2至11所示。

计算a单元和b单元两者所发出的声音混合之后的声音强度计算方法如下：

相位与延时的换算公式为：相位角＝频率*时间*360同一延时对不同的频率相位角度是不同的，例如：2.5毫秒对于50hz的相位角是：50*0.0025*360＝45度，2.5毫秒对于80hz的相位角是：80*0.0025*360＝72度，2.5毫秒对于100hz的相位角是：100*0.0025*360＝90度。

两个相同电平的音频信号或者相同声压的声音相互混合，它们之间的相位角度差可以导致叠加或者抵消，计算公式为：

db＝(10)*(log(0.0000000001+2*(1+cos(radians(角度)))))，

例如：0度的相位差，声压增加的db数为：10*log(0.0000000001+2*(1+1)＝6.02db；180度的相位差，声压增加的db数为：10*log(0.0000000001+2*(1+cos3.14)＝－∞db；270度的相位差，声压增加的db数为：10*log(0.0000000001+2*(1+cos4.71)＝3.01db；360度的相位差，声压增加的db数为：10*log(0.0000000001+2*(1+cos6.28)＝6db；324度的相位差，声压增加的db数为：10*log(0.0000000001+2*(1+cos5.65)＝5.58db。

图12为使用easefocus3声学模拟软件模拟出本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱的前后8米处的频率响应图，从图中可以看出，前后相同距离的低音频段平均声压差异可以达到20db以上，有效实现了低音的指向控制。图13为使用easefocus3声学模拟软件模拟出本发明提供的一种实现心形指向辐射的低音音箱在100hz时的声波辐射示意图，从图中可以看出本发明所提供的低音音箱的声波辐射呈心形。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。