具有改良的指向行为和降低的声干涉的扬声器的制造方法_4

文档序号:9649333阅读:来源:国知局
在高频声源10和中频生成驱动器20和20’能够有效声输出的中频范围内时,这是可行的。还注意到的是,波导管应足够宽使得其能控制中频生成驱动器可以再现的最高频率(波导管对正发出的波前的扩散角的控制能力与波长成比例)。如上所述,通过中频生成驱动器对这个频带的覆盖可以通过它们的声学中心之间减小的距离(尺寸M),以及高频和中频生成驱动器的认真选择而实现,以保证它们能够生成所需的第一频率范围和第二频率范围。
[0094]进一步注意到的是,在实施方式中,中频生成驱动器相对于外壳的中心轴旋转,反射距离增加。在这样做的情况下,干涉频率大大低于在可以通过中频生成驱动器再现的频率的范围内的频率。
[0095]图5是对于根据图4A和4B的配置所示的实施方式的扬声器等值线图的图,其中距离Z为2.3英寸和距离Μ为10.5英寸。该图示出了声场的相对均匀性,声场由扬声器系统在包括低频、中频和高频的宽频率范围内生成。
[0096]传统的经验法则在于,出于控制声辐射的指向性的目的而设计的波导管应在其输出端具有最低设计频率时的波长的至少一半的宽度。例如,根据传统设计法则,具有1132Hz的最低设计频率的设计会产生0.152M的宽度(基于1/2波长),低于这个宽度,指向性控制会逐渐变得不太有效。
[0097]另一传统的经验法则是共同的频率范围内的两个驱动器之间的中心到中心的距离应小于待再现的最高频率时的波长的约1/2。在本示例性实现方式中,波导管的宽度是
0.152m,在波导管后面小距离间隔开的两个10英寸驱动器之间的中心到中心的距离(例如,如图4A和4B所示的)可以减小到约0.266M。传统的设计法则会建议该驱动器间隔会产生对于中频频率的646Hz的操作极限。
[0098]该示例示出了 10英寸中频生成驱动器放置于波导管两侧的设计,即使当将驱动器凹在波导管后面并使驱动器向外成角度时,还是会产生对于中频生成驱动器的646Hz的上限频率,以及对于高频声源的1132Hz的下限频率。也就是说,传统的设计逻辑和教导会导致这个设计不能实行的结论,其原因是中频生成驱动器的上限频率与高频声源的下限频率之间存在大的频隙。由于两个中频生成驱动器之间的干涉存在于646Hz之上,以及由波导管的有缺陷的行为引起的高频干涉低于1132Hz,所以本领域技术人员会认为应避免在这两个极限之间的中频范围。
[0099]然而,如上所述,本发明人已发现,通过选择适当的分频电路,使得中频生成驱动器和高频声源发出在这个中频范围内的声能,可以避免这些干涉效应。在中频范围内的高频声能用作额外中频源,有效地平分驱动器之间的距离,并因此避免了相互干涉的影响。另夕卜,通过控制高频声源和低频发射器之间的延迟以考虑两者之间的几何分离,在中间范围内中频生成驱动器产生的声压级可以避免由有缺陷的波导管出口引起的干涉效应。
[0100]因此,在本示例性实施方式中,通过将由高频声源发出的频率的范围向下延伸至646Hz,以及将由中频生成驱动器发出的频率的范围向上延伸至1132Hz,可以实现适当的重置。
[0101]信号处理用于控制发送至不同驱动器组的频率并且保证它们同相位。在一些实施方式中,由于中频驱动器布置为距波导管的输出端一个距离(尺寸“Z”),所以使用时间延迟以保证它们保持同相位。配置延迟以便离开波导管的声音与由中频生成驱动器产生的、到达波导管的声音同相位。
[0102]图6是示出根据本文所公开的各实施方式可以使用的信号处理电路的示例性配置的框图。在300处所提供的初始信号通过包括高通滤波器310和低通滤波器310’的分频电路分离并且分别滤波。这些滤波器生成分别提供至高频声源10和中频生成驱动器20和20’的第一信号和第二信号。如前所述,示例性滤波器属性在图2中示出。可以控制高通滤波器310和低通滤波器320以便在高频声源10和中频生成驱动器20和20’重叠的中频区域中获得适当的声强。例如,可以配置滤波器属性以便来自高频声源10和中频生成驱动器20和20’的净频率响应是平坦的或根据预选的净属性成形。
[0103]如图6所示,信号处理电路还可以包括延迟控制电路320和320’(可选地,可沿着两个信号路径中的一个设置单一延迟控制电路来控制相关的延迟)。如上所述,例如在中频生成驱动器20和20’相对于波导管40的输出端凹进的系统配置中,可以使用延迟电路,以便调节空间偏移并避免在中频范围内的干涉效应,该干涉效应另外由高频声源10和中频生成驱动器20和20’之间的空间偏移引起。
[0104]最后,在信号在340和340’处分别提供至高频声源10和中频生成驱动器20和20’之前,可以由放大器330和330’放大信号路径。
[0105]虽然通过涉及声室的说明性的实施方式公开了前述示例,但是将理解的是,可以使用其他可选的实施方式,而不需要声室的存在。例如,图7A和7B示出了可选的示例性实施方式,其中高频线声源由衍射号角60代替。图8A和8B示出了另一可选的示例性实施方式,其中高频线声源由低频扬声器的线阵列70提供。
[0106]还注意到的是,即使前述示例公开了涉及一对中频生成驱动器20和20’的说明性实施方式,其他实施方式也可以使用例如处于堆叠配置的、额外的中频生成驱动器。图9A和9B示出了涉及两对中频生成驱动器20、20’和22、22’的示例性实施方式。虽然图9A和9B中所示出的示例使用单一声室和单一波导管40,但是图10A和10B示出了可选的示例性实现方式,其中提供了两个声室(未示出)和两个波导管40和40’(每个堆叠对各一个)。
[0107]虽然前述示例性实施方式已经论述了两路系统,但是将理解的是,本文所提供的实施方式可以扩展成三路系统。三路扬声器系统基于和两路系统类似的原理,利用增加的中频换能器,这样可以提高所提供的系统性能,即换能器之间的物理关系不会引起相消声干涉。三路系统通常包括一般为直接发射式、动态扬声器类型的低频驱动器和中频驱动器。在一些示例中,这些驱动器可以放置于可以在声学上装载装置的结构中以便其可以被称为号角装载的、通频带或其它名称。
[0108]无论考虑这个类型的两路还是三路扬声器系统,从中频生成换能器向高频换能器的转换通常限制在大约从700Hz至2000Hz的范围内。如上所述,在两路系统的情况下,使用了“低频”换能器以提供中频频率(在本公开中这样的换能器已被称为“中频生成驱动器”)。在三路系统的情况下,专用中频换能器提供这个频率范围。在很多情况下,更大的系统的中频换能器可能与小型系统的低频换能器在尺寸上类似。作为示例,存在基于6英寸中频驱动器的两路系统,而且存在具有6英寸中频驱动器的大型三路系统。
[0109]图11A和11B示出了示例性实施方式,其中两路示例性实施方式扩展成三路系统的情况。提供了两个叠加的中心高频线声源,其中每一个具有专用高频声源15、声室30和波导管(如图11B中的波导管40和40’所示)。在波导管的每一侧设置两对堆叠的中频驱动器20、20’和22、22’,同时使中频驱动器凹进并选择性地成角度,如在之前实施方式中所描述的,其中配置分频以便频率重叠存在于中频驱动器和高频声源的输出范围之间,以减少所述干涉的形成。相比于利用没有频率重叠的传统设计得到的配置,这个配置使例如更大的中频驱动器的使用成为可能。
[0110]现在提供三路系统的示例性实现方式,该实现方式具有基于先前所提到的示例性两路系统的初始配置。波导管设计为1132Hz的频率下限,导致0.152m的输出宽度。中频生成驱动器放置于颈处,导致声学中心之间的距离为约0.266m一一根据传统设计法则产生646Hz的操作上限。两个额外的低频驱动器对称地附加在中频生成驱动器的两侧上。如上所述,选择分频电路以产生中频生成驱动器和高频声源之间的频率重叠,使得可以减少或抑制出现在中频范围内的干涉效应(可通过高频声源和中频驱动器两者解决)。
[0111]由于低频驱动器的较大的直径,高频线声源会在高度上增加以尽可能近地延伸至柜子的顶表面和底表面。这可以通过使用一个或多个波导管完成。
[0112]在本示例实施方式中,由于中频生成驱动器相互更近地布置,所以低频驱动器的声学中心之间的距离比平常情况小。因此低频驱动器的声学中心之间的距离是中频生成驱动器的外边缘之间的距离,加上从低频驱动器的外边缘到其声学中心的距离,再加上任何需要的额外间隙。之前确定的、中频生成驱动器之间的、0.266m的距离在本示例中使用,以计算它们的外边缘相距约0.266m+2X0.127m = 0.52m。如果使用两个15英寸(0.381m)低频换能器,则它们的声学中心将相距约0.52m+2X (0.381m/2) = 0.901m。
[0113]在此利用Olson公式,发现最大工作频率是344m/s/(2X0.901m) = 190Hz,并由此,低频生成驱动器和中频生成驱动器之间的分频约为190Hz或更低。
[0114]前述实施方式示出了对称扬声器配置,其中一对或多对中频生成驱动器对称地位于中心高频声源的两侧。然而,应当理解的是,一些所述实施方式可以扩展为非对称配置。图12A和12B示出了这样非对称配置的示例,其中单一中频生成驱动器20凹在波导管40的输出端后面(距离Z)。驱动器20布置为邻近于
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