专利名称：扬声器设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及扬声器并更具体地涉及尤其适用于重放较低频声音的扬声器设备。
对一种人所共知的扬声设备的概要描述示于
图1中。在这种类型的扬声器中，设有其内部区经隔板2被划分为前箱，或前腔3和后箱或后腔4的机箱1。一个扬声器部件11(扬声器驱动器)安装在隔板2上，用于改善低频范围的重放特性。该扬声器部件11具有基本上朝向前腔3的声幅射方向，即朝向机箱1的前侧。设有一固定或贯穿隔板2的内部通道101使其从前腔3延伸至后箱4。通道101允许前和后腔3和4之间的声波通过或联络。扬声器部件11，前后腔3和4与通道101的相互作用形成一谐振电路。内部通道101的中部是弯曲的以使其本身适宜于前腔3的深度。前腔3适于借助设置在机箱1的前板8中的外通道6沿向前方向(与扬声器部件11的声幅射方向基本相同的方向)连通即允许声音通至机箱1的外侧。扬声器部件11有一磁路12和振膜17。外通道6安装在机箱1前板8中形成的开口5内，或贯穿开口5。
图2示出由这种扬声器部件组成的这种振动系统，该部件中，一电阻R1，电感L2，容抗C2，C3和C4与一振源串联连接而形成一回路，一电感L1通过内通道101与电阻R1，电感L2和容抗C2并联连接而且其中电感L3通过外通道6与容抗C4并联连接。
就上述扬声器设备而言，空气以提升速度(elevated velocity)流过前腔3和后腔4之间的内通道101。由于空气通过内通道101的高速通道的结果，在内通道101两端或其附近会产生咝咝声。该咝咝声是不希望有的并通常起到降低放音质量的作用。下面考虑对一已知机箱产生咝咝声的一个更具体的实例。若将该机箱的外部尺寸设为其宽，深，高分别为200mm，300mm和600mm，前腔3的容积为15000cm3(15升)，后腔4的容量为10000cm3(10升)，扬声器部件11的圆形振膜17的直径为16cm，内通道101的直径和总长度分别为60mm和260mm，则产生40至50Hz的咝咝声。
此外，对于有这种内部通道101的扬声器设备，不能在整个频率范围上施加阻尼作用，以致当对该扬声器部件连续施加较大输入信号时，往往会使音质恶化。也就是说，由于二次和三次谐波之故，不能获得对宽量程驻波和失真的充分抑制和阻止。
鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供这样一种扬声器设备，即，它有一扬声器部件和安装在将机箱分为前腔和后腔的隔板中的谐振电路，该设备可防止产生咝咝声并可在较大的频率范围上施加令人满意的阻尼作用，以改善频率响应和失真度。
在本发明一个实施例中，所提供的扬声器设备包括有一被一隔板(或助声板)分成两室(前室和后室)或称前和后腔的内部区的机箱。一个扬声器部件或称驱动器被安装在隔板上或通过隔板以使扬声器部件的声幅射方向是朝向，或进入前腔。一个内部无源辐射体安装在隔板上或贯穿隔板。一个通道形成在，或贯穿机箱的外壁部分以使空气能从前腔通至机箱外侧。该通道设置成使其长度基本平行于扬声器部件的声辐射方向。该内部无源辐射体安装在扬声器部件下面并有一面积不小于扬声器部件振膜的膜片。该通道贯穿机箱固定在使其基本与内部无源辐射体对齐或面对该辐射体。安装在将机箱分成前腔和后腔的隔板上的扬声器部件和内部无源辐射体被安装成使后腔能进入一密封箱内。也就是说，前腔和后腔被有效密封，以阻止空气从一腔流至另一腔。再者该两腔起到一个谐振电路的作用，声音是借助形成在前腔的外壁部分上的通道辐射出去的。
由于通道是如上所述面对内部无源辐射体定位的。故可实现改善重放音频效率和使频率特性较为平坦的效果。
在本发明另一实施例中所提供的扬声器设备包括其内部空间被一隔板分为前腔和后腔的机箱。一个扬声器部件安装在隔板上或贯穿隔板，以使从扬声器部件射出的声音指向或进入前腔。一个内部无源辐射体被装在隔板上，和一个外部无源辐射体安装在机箱外壁部分上或通过该部分进入前腔。外部无源辐射体的声辐射方向基本上与扬声器部件的声辐射方向相同。外部无源辐射体有一比内部无源辐射体的振膜面积较大的膜片。内部无源辐射体有一个面积不小于杨声器部件振膜的膜片。
安装在隔板上的扬声器部件和内部无源辐射器是如此构造的，以使后腔能进入构成一谐振回路的密封箱内。也就是说，前腔和后腔被有效密封，以阻止空气从一腔流至另一腔。声音是经由安装在前腔外壁部分上的外部无源辐射体辐射的，而外部无源辐射体也是被安装成能有效保持前腔为一密封箱。
鉴于以上所述，本发明得以实现在一宽广频率范围上的基本一致的重放特性和高声压级。
图1是表示一种传统扬声器设备的横截面侧视图。
图2是本发明扬声器设备的振动系统的等效电路图。
图3是表示按本发明的扬声器设备的一个横截面侧视图。
图4是表示本发明扬声器设备布局的另一简要截面侧视图。
图5是由本发明扬声器设备组成的一振动系统的等效电路图。
图6是表示图3所示扬声器设备的对比频率响应A和图1所示传统扬声器设备之频率响应的对比图。
图7是表示由图3扬声器设备的二次谐波引起的失真系数E与由图1传统扬声器的二次谐波引起的失真系数F的比较图。
图8是用于比较由图3扬声器设备的三次谐波引起的失真系数E与由传统扬声器的三次谐波引起的失真系数F的图解。
图9是表示有内部无源辐射体的扬声器设备的结构纵向截面视图。
图10是用于比较按本发明扬声器设备的扬声器特性M和图7所示扬声器设备的频率特性N的图表。
图11是表示按本发明扬声器设备的频率特性0与有椭圆形内部无源辐射体的扬声器设备的频率特性P的比较图解。
图12是显示按本发明扬声器设备另一实施例，当从横侧观看时的纵向截面视图，该设备有在所述内部无源辐射体内的音圈，该音圈两端能被开路和闭合。
图13是显示按本发明又一实施例的扬声器设备当从横侧观看时的纵向截面视图，该设备有取代通道的外部无源辐射体。
图14是表示图13所示扬声器设备的振动系统的等效电路的电路原理图。
图15是表示其前腔容量大于后腔容量的一个扬声器设备的结构，为与图13所示扬声器设备特性进行比较而准备的当从横侧所见到的纵向截面视图。
图16是用于对比图13所示扬声器设备由其频率特性Q和由二次谐波引起的失真系数R与图15所示扬声器设备的频率特性S和由其二次谐波引起的失真系数T的图解。
参照图3，4，9和12，将如下描述本发明。按本发明的扬声器设备具有由，例如，木材，木材复合材料(wood composite)，金属，塑料，组合物，碳纤维，玻璃纤维或一些其他合成材料制成的机箱1。机箱1以界定内部空间的空壳形式构成。机箱1的内部空间被隔板2分成前腔3和后腔4。
一个扬声器部件11安装在隔板2上。该扬声器部件11具有借助框架10沿前和后方向支承的振膜17，振膜17的后端带有一磁路12。磁路12由框架10支承用以界定一磁隙的磁轭和磁铁以及安装在磁隙内的振膜17上的音圈构成。一对输入端子13，14经机箱1引出的一对导线15，16被连到音圈。扬声器部件11具有安装在隔板2中部形成的通孔22的内缘部上的框架20的外缘部，用以闭合通孔22。扬声器部件11被如此支承以使声音向着朝前侧的前腔3发出。
就本扬声器设备而言，一个构成谐振回路的内部无源辐射体18被安装在隔板2中。内部振动器18有由框架21支承的振膜19，用以沿前后方向振动。内部无源辐射体18有安装在沿隔板2下部形成的通孔23之内周边上的框架21的外周缘，用以封闭通孔23。该无源辐射体18被如此支承，以使其前后方向与振膜19的振动方向一致。
前腔3借助安装在机箱1之前板上的圆筒状(或管状)外部通道6被保持在与接近机箱1前边的外侧，即，朝向与声音辐射方向相同方向上联通的状态。通道6通过与形成在机箱1之前板中的通孔5密接而被固定。通道6朝向内部无源辐射体18的前侧安装。本领域的技术人员将会考虑到通道6可以除圆筒状通道的许多其他形状构成。其他形状的实例包括矩形通道/端口或椭圆形通道/端口。
机箱1的前表面被固定到连接到外部通道6的前端的一个前盖8。前盖8是由具有如合成树脂之类极好模塑性的材料制成。前盖8的上部有通孔9(或调节架—accommodation shelf)用于安装同本扬声器设备连用的诸如放大器或显示器之类的装置。
本扬声器设备中的振动系统由图5的等效电路示出，其中电阻R1，电感L2和容抗C2，C3和C4与一振动源串联连接成一回路，而且其中，经内部无源辐射体18而串联连接的电感L1和容抗C1与电阻R1，电感L2和容抗C2并联连接，同时通过外部通道6的电感L3与容抗C4并联连接。
就本实施例而言，在制造该扬声器设备时，是如此设定该机箱的外观尺寸(outer size)的，使其宽，深和高度分别为200mm，300mm和600mm，前腔3的容量为15000cm3(15升)，后腔4的容量为10000cm3(10升)，扬声器部件11的圆形振膜17的外径为16cm，内部无源辐射体18的直径为16cm。通道6有80mm的内径和200mm的长度。
借助本扬声器设备放音的频率特性，与由图6中虚线B所示的传统扬声器设备的放音频率特性相比，正如图6中实线A所示，防止了高频范围内产生驻波。该传统扬声器设备具有图1所示的内通道101。
另一方面，用本扬声器设备时由二次谐波引起的失真度，如图7中实线E所示胜过由图7中虚线F所示的传统扬声器设备的二次谐波失真度而得到了改进。在图7中，实线C和虚线D指示本扬声器设备的频率特性部分和上述传统扬声器设备的频率特性部分。
此外，如图8的实线I所示，本扬声器设备的由三次谐波引起的失真度优于由图8中虚线J所示的三次谐波引起的失真度。图中，实线G和虚线H表示本扬声器设备的频率特性部分和先前所述传统扬声器设备的那些频率特性部分。
作为一对比实例，一个扬声器设备被制成其中隔板2以颠倒位置安装，内部无源辐射体18置于扬声器部件11的上方，内部无源辐射体18不面对通道6，以便在频率特性方面与本发明的扬声器设备作一比较。由图10中虚线所示的本对照例的频率特性没有图11中由实线M所示按本发明的扬声器设备的频率特性那样平坦。也就是就，按本发明的扬声器设备具有在一个宽广频率范围上的较平坦频率特性。
接着，作为按本发明另一实施例的扬声器设备，该扬声器设备制成其中所述内部无源辐射体18被尺寸为6英寸(15cm)×9英寸(23cm)的椭圆状振膜所替代用于在频率特性方面同具有本身有如上所述直径为16cm的圆形振膜19的内部无源辐射体18的扬声器设备作比较。本实施例的频率特性与由图9实线0所示的先前描述的扬声器设备的频率特性相比，呈现宽广频率范围上的较高声压。内部无源辐射体18的振膜19具有直径为16cm并测值约为804.2cm2的圆形部分和大小为6英寸×9英寸测量值约为1083.8cm2的椭圆部分。
按照本发明的扬声器设备可被构成包括一内部无源辐射体18，该辐射体18由安装在，或附装到图12所示振膜19上的磁路(音圈)24构成。磁路24的结构类似于扬声器部件11的磁路12并包括支承在内部无源辐射体18的框架21后端处的磁铁和轭。一个开关27经由一对从机箱1引出的引线25，26被连接到磁路24的音圈。该开关起到短接或断开引线25，26的作用。
若磁路24设置在内部无源辐射体18上，则内部无源辐射体18的振膜19上的负载可通过转换开关27的操作受到反复控制。也就是说，若开关27闭合，则内部辐射体18的振膜19上的负载变得比开关27保持打开时为大。这样，对本扬声器设备而言，有可能起到将开关27用于改变阻尼状态从而改变重放声音的频率特性的作用。
用本发明扬声器设备时，可如图13所示将一外部无源辐射体29安装在机箱1的前板上，以代替通道6。类似于内部无源辐射体18，该外部无源辐射体29包括由框架支承的振膜，用以沿前后方向振荡。该外部无源辐射体29通过使框架支承在其外缘部，该外缘部安装在机箱1，用于闭合通孔的前板中形成的通孔28的内缘部上，而在振膜的振荡方向为前后方向的形式下受到支承。该外部无源辐射体29的振膜面积大于内部无源辐射体18的振膜面积。
本扬声器设备的振动系统由图14的等效电路表示，其中电阻R1，电感L2和容抗C2，C3和C4同振动源串联连接成回路，而且串联连接的电感L1和容抗C1通过内部无源辐射体18与电阻R1，电感L2和容抗C2并联连接，同时串联连接的电感L3和容抗C5通过外部无源辐射体29同容抗C4并联连接。
就本扬声器设备而言，由于后腔4与前腔3为密封并呈箱状，故在整个频率范围上均有令人满意的阻尼作用并可获得极好的频率特性和小的失真度。
就图13所示实施例而言，前腔3的容量小于后腔4的容量。作为一个为比较频率特性的对照实例，制成如图15所示结构类似于上述结构而前腔容量大于后腔4容量的扬声器设备。
本实施例的频率特性在宽广频率范围上均较由图16中虚线S所示的先前所述扬声器设备的频率特性更为平坦。
就按本发明的上述诸扬声器设备而言，安装在将机箱分为前腔和后腔的隔板上的扬声器部件和内部无源辐射体使后腔进入密封箱并构成一谐振回路，同时声音是借助形成在前腔外壁的一通道而被辐射出去的。
因此，就本扬声器设备而言，在设置这种内部通道的情况下就不会产生象图1所示先有技术扬声器的通道101之类可能在其两端产生的咝咝声。由于后腔是密封的，故可获得整个频率范围上对扬声器部件的阻尼作用，从而得到改善的频率特性和低失真度特性。此外，由于采用无源辐射体来代替通道，故简化了设计与制造。
在配置了该通道的上述扬声器设备中，可因在扬声器部件下安装了内部无源辐射体而增强了固定重放声源的感觉。在配置了该通道的上述扬声器设备的最佳实施例中，该通道在面对内部无源辐射体的位置上形成。因此，通过实现了较平坦的频率特性而可改善回放音。
虽现已参考具体实施例描述了本发明，但本领域的技术人员都会理解和体会到在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明范围和精神情况下可能对所述实施例作出种种变动和改型。
权利要求
1.一种扬声器设备，包括由一隔板分为前腔和后腔的机箱，安装在所述隔板上以使声音辐射方向朝向所述前腔的扬声器部件，安装在所述隔板上的内部无源辐射体；和在所述前腔外壁部上形成的通道以便在与扬声器部件的声辐射方向相同方向上延伸。
2.一种扬声器设备，包括通过一隔板被分为一前腔和一后腔的机箱；安装在所述隔板上以使声音辐射方向朝向所述前腔的扬声器部件，安装在所述隔板上的内部无源辐射体；和在所述前腔的外壁部上形成的一外部无源辐射体，以使其振动方向与扬声器部件的声辐射方向一致。
3.如权利要求1所述的扬声器设备，其特征在于所述内部无源辐射体有一面积不小于扬声器部件振膜的膜片。
4.如权利要求2所述的扬声器设备，其特征在于所述内部无源辐射体有一面积不小于扬声器部件振膜的膜片。
5.如权利要求1所述的扬声器设备，其特征在于所述内部无源辐射体被安装在扬声器部件下面。
6.如权利要求1所述的扬声器设备，其特征在于所述外部无源辐射体有一面积小于内部无源辐射体振膜的膜片。
7.一种扬声器设备，包括一个具有被隔板分为前腔和后腔的内部空间的外壳；以这样一种方式安装在所述隔板上的扬声器部件，以使由此辐射出的声音基本朝向所述前腔；所述扬声器部件包括一振膜；安装在所述隔板上的无源辐射体；在所述外壳中形成的一通道，以使气流能从所述前腔至所述外壳外侧；和所述通道与所述无源辐射体基本对齐。
8.根据权利要求7的扬声器装置，其特征在于所述隔板定位于所述外壳内以将所述内部空间分为一体积大致为所述后腔体积的1.5倍的较大前腔。
9.根据权利要求7的扬声器装置，其特征在于所述无源辐射体有一个大小不比所述扬声器部件的所述振膜小的膜片。
10.根据权利要求7的扬声器装置，其特征在于所述无源辐射体包括一大小基本等于所述扬声器部件的所述振膜大小的膜片。
11.根据权利要求7的扬声器装置，其特征在于所述振膜基本呈圆形。
12.根据权利要求7的扬声器装置，其特征在于所述振膜为椭园形。
13.一种扬声器设备，包括有一被隔板分隔的内部空间的外壳；所述隔板定位于所述外壳内，以将所述内部空间划分为一个容积大致为所述后腔容积1.5倍的较大前腔；以这样一种方式安装在所述隔板上的扬声器部件以致由此辐射的声音基本上指向所述前腔；所述扬声器部件包括一圆形振膜；安装在所述隔板上的圆形无源辐射体；所述无源辐射体的直径基本等于所述扬声器部件的所述圆形振膜的直径；在所述外壳内形成的通道，以允许气流从所述前腔流到所述外壳的外部，以及所述通道基本与所述无源辐射体对齐。
14.一种扬声器设置，包括包含多个外表面和由所述外表面界定的内部空间的外壳；所述内部空间被隔板分成前腔和后腔；装在所述隔板上的扬声器部件以使由此辐射的声音基本指向所述前腔；所述扬声器部件包括一振膜；安装在所述隔板上的第一无源辐射体；安装在所述外壳的所述外表面之一上的第二无源辐射体，该表面起到部分界定所述前腔的作用；和所述第二无源辐射体大小比所述第一无源辐射体大。
15.一种扬声器设备，包括包括多个外侧面和由所述外侧面界定的一个内部空间的外壳；所述内部空间被一隔板划分为前腔和一后腔；所述隔板位于所述外壳内以将所述内部空间划分为一个容积大致为所述后腔1.5倍的较大前腔；以这种方式安装在所述隔板上的扬声器部件以使由此辐射的声音基本指向所述前腔；所述扬声器部件包括一圆形振膜；安装在所述隔板上的第一无源辐射体；所述第一无源辐射体基本呈圆形并有大致等于所述扬声器部件的所述圆形振膜的直径；安装在所述外壳的所述外表面之一上的第二无源辐射体，起部分界定所述前腔的作用；和所述第二无源辐射体具有大于所述第一无源辐射体面积的面积。
16.一种扬声器设备，包括包含多个外部侧面和由所述外部侧面界定的内部空间的外壳；所述内部空间由一隔板分成一前腔和一后腔；所述隔板定位于所述外壳内，以将所述内部空间划分为容积为15升的前腔和容积为10升的后腔；以这种方式安装在所述隔板上的扬声器部件以使由此辐射的声音基本指向所述前腔；所述扬声器部件包括直径为16cm的圆形振膜；安装在所述隔板上的无源辐射体；所述无源辐射体呈园形并有16cm的直径；形成在所述外壳内，直径为80mm，长度为200mm的管状通道，以使气流能从所述前腔流向所述外壳外侧；所述通道基本上与所述无源辐射体对齐，以及一个放大器，用于放大输入信号并将放大后输出信号供至所述扬声器部件。
全文摘要
一种扬声器包括由隔板分成前腔和后腔的机箱，安装在隔板上的扬声器部件以使声辐射方向朝着所述前腔，一个安装在隔板上的内部无源辐射体和在前腔外壁一面上形成的通道，用于沿与扬声器部件的声辐射方向相同方向上延伸。安装在将机箱分为前腔与后腔的隔板上的扬声器部件和内部无源辐射体使后腔成为气密封箱并构成一谐振回路。声音就是借助形成在前腔外壁面上的通道辐射出去的。
文档编号H04R1/28GK1122561SQ95100898
公开日1996年5月15日 申请日期1995年3月2日 优先权日1994年3月2日
发明者中野育英 申请人:索尼公司