声源耦合波导装置及扬声器的制作方法

本实用新型涉及扬声器扩声技术领域，特别是涉及声源耦合波导装置及扬声器。

背景技术：

随着扩声领域对扬声器重放质量要求提高，覆盖远近场范围的声压要求要一致均匀，比传统点声源扩声性能更好的线声源逐渐推广开来。以线声源的方式扩散组成的线阵列音箱(扬声器系统)，其特点是单只扬声器垂直角度小，有效解决扬声器之间的声干涉问题，同时线阵列音箱(扬声器系统)声压衰减慢、传输距离远，通常距离增加一倍，声压级只减少3db。而以点声源是指以点声源呈球面波的方式扩散，其特点是覆盖角度大、声压衰减快，通常距离增加一倍，声压级减少6db。

线声源是由一串距离相等的驱动器系统组成，线声源扬声器的垂直指向角非常小，若其垂直指向为0度，这就是我们所说的“圆柱波”，每当声源距离增加一倍圆柱波的能量会衰减3db，而点声源距离增加一倍“球面波”(点声源)能量会相应衰减6db。因此线阵列音箱覆盖听众前后区域声压更一致均匀。

随着市场的需要，各个厂家设计出基于圆柱波转化的扬声器，但是，相关技术中，只能实现单个声源垂直阵列组合使用，不能实现水平方向上的耦合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种声源耦合波导装置及扬声器，能够实现多个声源在水平和垂直方向上的耦合。

根据本实用新型的第一方面实施例，提供一种声源耦合波导装置，包括：

第一耦合板；

两个第一板件，两个所述第一板件对称设置在所述第一耦合板的两侧，所述第一板件与所述第一耦合板之间具有第一预定间隙，所述第一预定间隙形成有第一声波导向槽，所述第一声波导向槽具有第一输入口和第一输出口，所述第一输入口和所述第一输出口均呈矩形，两个所述第一输出口并列设置在所述第一耦合板的两侧，所述第一声波导向槽用于引导声波，使声波在所述第一输出口处形成耦合；以及

沿所述第一输入口的长度方向阵列的至少一个声源模块，所述声源模块用于向所述第一输入口输入声波。

上述的声源耦合波导装置至少具有以下有益效果：在两个第二输入口处分别垂直阵列安装声源模块，两个第一板件分别与第一耦合板之间形成第一声波导向槽，多个阵列的声源模块发出的声波从两个第一输入口输入分别经过第一声波导向槽扩散，在并列的两个第一输出口处形成汇合并向前辐射，第一输出口呈矩形，从而将水平方向上两侧的所有垂直阵列的声源模块耦合形成矩形平面波。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述声源模块包括第二耦合板和两个波导组件，两个所述波导组件对称设置在所述第二耦合板的两侧，所述波导组件包括第二板件和第三板件，所述第三板件设置在所述第二板件和所述第二耦合板之间，所述第二板件具有第一半部和第二半部，所述第一半部与所述第三板件之间、以及所述第二半部与所述第二耦合板之间具有第二预定间隙，所述第二预定间隙形成有第二声波导向槽，所述第二声波导向槽具有第二输入口和第二输出口，两个所述波导组件的第二输出口并列设置在所述第二耦合板的两侧，所述第二输出口呈矩形，所述第二声波导向槽用于引导声波，使声波在所述第二输出口处形成耦合，所述第二输出口与所述第一输入口连接。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述第一半部凸出形成有凸曲面，所述第三板件上设有凹陷的凹曲面，所述凸曲面与所述凹曲面相互平行，所述凸曲面与所述凹曲面的形状匹配。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述第二板件呈半圆锥形，所述第二板件的半圆锥形侧壁为所述第一半部，所述凸曲面为半圆锥面，所述第二半部为所述第二板件的半圆锥形的椭圆切面，所述第二半部与所述第二耦合板的侧面平行。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述凹曲面呈与所述凸曲面匹配的半圆锥面，所述第三板件靠近所述第二耦合板的一端设有开口，使所述第二板件与所述第二耦合板之间可形成所述第二预定间隙。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述第二板件上设有第一紧固板，所述第三板件的一侧设有第二紧固板以及另一侧设有第三紧固板，所述第一紧固板与所述第二紧固板连接，所述第三紧固板与所述第二耦合板连接。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述第二板件和所述第三板件上在所述第二输入口的位置设有声源固定板，所述声源固定板用于安装声源，所述第二输入口呈圆形。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述第二板件和/或所述第三板件和/或所述第二耦合板上设有平分所述第二声波导向槽的格栅。

根据本实用新型第一方面实施例所述的声源耦合波导装置，所述第一耦合板和两个所述第一板件形成一个耦合单元，所述耦合单元有三个，分别为第一耦合单元和两个第二耦合单元，两个所述第二耦合单元对称设置在所述第一耦合单元的两侧，各所述第二耦合单元的第一输出口与所述第一耦合单元的第一输入口连接，所述第二耦合单元的第一输入口处设置所述声源模块。

根据本实用新型的第二方面实施例，提供一种扬声器，包括上述的声源耦合波导装置。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例声源耦合波导装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例声源耦合波导装置的俯视图；

图3是本实用新型实施例声源耦合波导装置的分解结构示意图；

图4是本实用新型实施例耦合单元的结构示意图；

图5是本实用新型实施例耦合单元的剖视图；

图6是本实用新型实施例声源模块的结构示意图；

图7是本实用新型实施例声源模块的分解结构示意图；

图8是本实用新型实施例声源模块的正面视图；

图9是本实用新型实施例声源模块的侧面视图；

图10是本实用新型实施例声源模块的剖切结构示意图；

图11是本实用新型实施例第二板件的结构示意图；

图12是本实用新型实施例第二板件的平面结构示意图；

图13是本实用新型实施例第三板件的结构示意图；

图14是本实用新型实施例第三板件的平面结构示意图；

图15是本实用新型实施例a为90°时声源模块的剖切结构示意图；

图16是本实用新型实施例具有格栅的声源模块的分解结构示意图；

图17是本实用新型实施例具有三个耦合单元的声源耦合波导装置的结构示意图；

附图标记：声源10、声源模块100、第二耦合板20、波导组件30、第二板件31、第一半部311、凸曲面3111、第二半部312、第一紧固板313、第三板件32、凹曲面321、开口322、第二紧固板323、第三紧固板324、通孔33、声源固定板34、加强筋35、第二声波导向槽40、第二输入口41、第二输出口42、耦合单元50、第一耦合单元51、第二耦合单元52、格栅60、第一耦合板70、第一板件80、第一声波导向槽90、第一输入口91、第一输出口92。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图5，本实用新型实施例提供一种声源耦合波导装置，包括：第一耦合板70；两个第一板件80，两个第一板件80对称设置在第一耦合板70的两侧，第一板件80与第一耦合板70之间具有第一预定间隙，第一预定间隙形成有第一声波导向槽90，第一声波导向槽90具有第一输入口91和第一输出口92，第一输入口91和第一输出口92均呈矩形，两个第一输出口92并列设置在第一耦合板70的两侧，第一声波导向槽90用于引导声波，使声波在第一输出口92处形成耦合；以及沿第一输入口91的长度方向阵列的至少一个声源模块100，声源模块100用于向第一输入口91输入声波。

本实施例的声源耦合波导装置，在两个第二输入口41处分别垂直(z方向)阵列安装声源模块100，两个第一板件80分别与第一耦合板70之间形成第一声波导向槽90，多个阵列的声源模块100发出的声波从两个矩形的第一输入口91输入分别经过第一声波导向槽90扩散，在并列的两个第一输出口92处形成汇合并向前(y方向)辐射，第一输出口92呈矩形，从而将水平方向(x方向)上两侧的所有垂直阵列的声源模块100耦合形成矩形平面波。

与现有的扬声器结构只能实现声源垂直阵列组合使用相比，本声源耦合波导装置在水平方向上第一耦合板70的两侧垂直阵列安装多个声源模块100，并将其耦合输出，可获得更高的声压级，有利于远距离传输，减少失真。

可以理解的是，第一板件80和第一耦合板70之间可以采用可拆卸的连接方式连接，例如采用螺栓连接，或者采用不可拆卸的连接方式，例如焊接，或者是一体成型制作等，只要能够实现两者的相对固定并形成上述的第一声波导向槽90的结构即可。

参照图6至图10，在本实施例中，为了获得更高的声压级，声源模块100同样采用耦合结构，将两个声源10在y方向上耦合形成矩形平面波。具体地，声源模块100包括第二耦合板20和两个波导组件30，两个波导组件30对称设置在第二耦合板20的两侧，波导组件30包括第二板件31和第三板件32，第三板件32设置在第二板件31和第二耦合板20之间，第二板件31具有第一半部311和第二半部312，第一半部311与第三板件32之间、以及第二半部312与第二耦合板20之间具有第二预定间隙，第二预定间隙形成有第二声波导向槽40，第二声波导向槽40具有第二输入口41和第二输出口42，在两个波导组件30的第二输入口41处分别安装声源10，两个波导组件30的第二输出口42并列设置在第二耦合板20的两侧，第二输出口42呈矩形，第二声波导向槽40用于引导声波，使声波在第二输出口42处形成耦合，第二输出口42与第一输入口91连接。

两个声源10发出的声波从两个第二输入口41输入，分别经过第二声波导向槽40扩散，在并列的两个第二输出口42处形成汇合并向第一输入口91辐射。将两个声源10耦合输出作为输入至第一输入口91的声源模块100，能够进一步获得更高的声压级。

第二声波导向槽40分为两段，第一段为第二板件31的第一半部311与第三板件32之间的间隙，第二段为第二板件31的第二半部312与第二耦合板20之间的间隙，声波从第二输入口41输入依次经过第一段和第二段的声波导向槽。

参照图11和图13，在一些实施例中，波导组件30采用曲面的形式引导声波，第一半部311凸出形成有凸曲面3111，第三板件32上设有凹陷的凹曲面321，凸曲面3111与凹曲面321相互平行，凸曲面3111与凹曲面321的形状匹配。

具体地，第二板件31呈半圆锥形，第二板件31的半圆锥形侧壁为第一半部311，凸曲面3111为半圆锥面，第二半部312为第二板件31的半圆锥形的椭圆切面，第二半部312与第二耦合板20的侧面平行，凹曲面321呈与凸曲面3111匹配的半圆锥面，第三板件32靠近第二耦合板20的一端设有开口322，使第二板件31与第二耦合板20之间可形成第二预定间隙。

参照图10，采用上述圆锥面形式的结构，两个声源10在两个第二输入口41处沿第二声波导向槽40向中间发射声波，经过第二声波导向槽40内的路径修正路径差，可形成一个距离误差很小，近似于等距的矩形平面波。声波沿第二声波导向槽40以及第二板件31的第一半部311、第二半部312、第三板件32的凹曲面321和第二耦合板20的表面传输扩散、辐射声波。

参照图10和图12，第二输入口41到矩形的第二输出口42的两端的距离为b，第二输出口42的长度为h，第二输入口41到矩形的第二输出口42的两端的距离与第二输出口42的长度相等，即b＝h，也即第二板件31的第一半部311和第二半部312的外周边缘围成一个等边三角形；此外，第一半部311的中心线长度与第二半部312的中心线长度相等，均为a，并且a+a＝b＝h；参照图14，同样地，第三板件32的凹曲面321上中心线长度为a。如此，使得从第二输入口41到第二输出口42的任意最短路径长度全部或几乎相等，如图12中c+d同样等于b和h，即c+d＝a+a＝b＝h。从而经过第二声波导向槽40修正路径，能够使在第二输入口41输入的球面波转换成平面矩形等距波。

具体地，在一些实施例中，第二输入口41呈圆形，直径为25mm；第二输出口42的宽度也即第二声波导向槽40的宽度(或第二半部312与第二耦合板20之间的第二预定间隙)w＝18mm，w的尺寸跟设计目标最高工作频率有关，与最高工作频率的波长相等；第二输出口42的长度h＝210mm；第二板件31的第一半部311和第二半部312的中心线长度a＝h/2＝105mm。

在一些实施例中，第一半部311上凸曲面3111的中心线与第二半部312的中心线的夹角为a，a大于或等于90度，并且小于180度，即90°≤a＜180°。根据实际需要设置角度a的大小，两个波导组件30的角度a相等，参照图10，a＝135°；参照图15，a＝90°，这种情况下，可在x方向获得更短的深度，可以在产品设计时超薄化，使扬声器体积更小巧，重量更轻量化。

可以理解的是，第二声波导向槽40对声波进行引导，修正声波路径，不限于采用上述的圆锥面形式的曲面结构，其还可以采用其他形式的反射曲面，例如环状抛物线、双曲线、椭圆，或者采用多通道、歧管、平的等各种方式，或者更概括地说，平的、凹的、凸的均可。

在一些实施例中，第二板件31、第三板件32和第二耦合板20采用可拆卸连接的方式固定，第二板件31上设有第一紧固板313，第三板件32的一侧设有第二紧固板323以及另一侧设有第三紧固板324，第一紧固板313与第二紧固板323连接，第三紧固板324与第二耦合板20连接，第一紧固板313、第二紧固板323、第三紧固板324和第二耦合板20上设有用于连接的通孔33。使用紧固件穿过第一紧固板313和第二紧固板323上的通孔33，将两者连接，从而使第二板件31和第三板件32相对固定；使用紧固件穿过第三紧固板324和第二耦合板20上的通孔33，将两者连接，从而使第三板件32和第二耦合板20相对固定。具体地，紧固件可以采用螺丝。

可以理解的是，第二板件31、第三板件32和第二耦合板20还可以采用不可拆卸的连接方式，或者是一体成型制作，只要能够实现三者的相对固定并形成上述的第二声波导向槽40的结构即可。

在一些实施例中，第二板件31和第三板件32上在第二输入口41的位置设有声源固定板34，声源固定板34用于安装声源10。

参照图16，在一些实施例中，第二板件31和/或第三板件32和/或第二耦合板20上设有平分第二声波导向槽40的格栅60。格栅60起提高零部件强度的作用，同时能够抑制大声压下由材料物理特性引起的共振，以及减少第二声波导向槽40内声波不必要的衍射，提高有效高频上限，减少失真。

在一些实施例中，第二板件31和第三板件32上设有若干加强筋35，以此提高第二板件31和第三板件32以及装置整体结构的强度。

参照图17，可以理解的是，在一些实施例中，为了进一步获得更高的声压级，第一耦合板70和两个第一板件80形成一个耦合单元50，耦合单元50有三个，分别为第一耦合单元51和两个第二耦合单元52，两个第二耦合单元52对称设置在第一耦合单元51的两侧，各第二耦合单元52的第一输出口92与第一耦合单元51的第一输入口91连接，第二耦合单元52的两个第一输入口91处阵列设置声源模块100。如此，能够实现更多的声源10在水平和垂直方向上的耦合。

本实施例的声源耦合波导装置可以由刚性材料制成，例如金属铝，abs塑料，树脂，碳纤维等。

本实用新型实施例还提供一种扬声器，包括上述的声源耦合波导装置。包含上述声源耦合波导装置的扬声器，实现多个声源10同时在水平方向上以及在垂直方向上的耦合，从而获得更高的声压级。

可以理解的是，多个声源10可以是工作在相同频率的相同规格声源，以获得更高的声压输出；或者是两个工作在不同工作频率的不同规格声源，以获得更宽的有效工作带宽。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。