专利名称：反射板减振的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种电声换能器，一种用于车辆的扩音器系统，一种用于减小车辆的扩音器系统上的机械力的方法，以及一种用于减小车辆上的反射板振动的装置。
背景技术：
当电声换能器如扩音器驱动器安装到一种结构，如车辆的行李架、车门、外壳的壁、其他壁和其他反射板(baffle)上时，这种安装通常是在换能器框架的外围上进行的，被激励的换能器马达响应于激励电信号产生作用力。由马达产生的作用力引起换能器的膜片相对于换能器框架运动。这些作用力也通过框架并经框架的连接点传递到结构中。车辆的行李架和门板通常由薄材料如薄金属板制成。这种结构的强度通常不足以抑制振动，通常被轻度衰减。结果，在结构的模式共振频率周围施加到结构上的作用力引起结构过度振动，这在声学上认为是不期望的嗡嗡声和嘈杂声，或并辐射的声音的频率响应恶化。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种组合了可动膜片的电声换能器位于反射板中并在结构上连接到板上。换能器机械连接到含有补偿可动质量的装置上，该装置被与第一电声换能器的膜片的运动异相地机械驱动，以充分减小了施加到板上的合力。具有补偿质量的装置通常是相同于第一换能器的第二电声换能器。根据本发明的另一方面，来自第一换能器的第一侧的声学输出在声学上耦合到收听环境中，如车辆乘客车厢和生活空间。来自第二换能器的远离第一换能器的一侧的声学输出通过一个或多个声学元件如声顺空间和/或端口(port)连接到收听环境中，以使得在所期望的频率范围内从第二换能器的远离侧进入收听环境中的声学输出与从第一换能器的第一侧进入收听环境中的输出同相地起作用。如此设置声学元件，使得来自第二换能器的远离侧的输出在声学上没有耦合到来自第一换能器的第二侧的输出或来自第二换能器的第一侧的输出上。因此，本发明既充分减小了支撑结构的不期望的振动，并增强了第二换能器的声学输出。
在一个方面，本发明体现在一种用于减小车辆的反射板振动的装置上。该装置包括遭受振动的反射板。第一换能器位于反射板中。第一换能器包括第一膜片，第一膜片具有声学上耦合到车辆收听区域中的第一表面和声学上耦合到车辆的空腔中的第二表面。第一输入信号施加到第一换能器上，这引起第一膜片在第一方向上运动，从而产生声学输出。第二换能器机械耦合到第一换能器上。第二换能器包括第二膜片，第二膜片具有声学上耦合到第一膜片的第一和第二表面之一上的第一表面。第二表面声学上耦合到车辆的收听区域和空腔之一上。第二输入信号施加到第二换能器上并引起第二膜片在基本相对于第一方向的第二方向上运动，以减小由于第一膜片的运动而赋予反射板的振动，同时基本保持声学输出。在大的频率范围内能观察到施加到反射板上的振动减小。但是，在许多频率下施加到反射板上的振动的减小是不明显的。
第一输入信号和第二输入信号可以具有相反的相对极性。在另一例子中，第一输入信号和第二输入信号相同。
第一膜片的第一表面可以是第一膜片的前表面，第一膜片的第二表面可是第一膜片的后表面。替换地，第一膜片的第一表面可以是第一膜片的后表面，第一膜片的第二表面可以是第一膜片的前表面。
第二膜片的第一表面可以是第二膜片的前表面，第二膜片的第二表面可以是第二膜片的后表面。替换地，第二膜片的第一表面可以是第二膜片的后表面，第二膜片的第二表面可以是第二膜片的前表面。
在一个实施例中，第二换能器相对于第一换能器倒置。在一个实施例中，第一膜片和第二膜片中的至少一个是椭圆形。第一换能器的马达结构能机械连接到第二换能器的马达结构上。在一个例子中，第一换能器的框架机械连接到第二换能器的框架上。
第一膜片的第二表面能声学上耦合到无源发射器上。第二膜片的第二表面能通过声音管道声学上耦合到车辆的收听区域中。声音管道具有连续变化的横截面面积。在一个例子中，第二膜片的第二表面通过声学端口声学上耦合到车辆的收听区域中。
来自第二膜片的第二表面的声学输出能基本与来自第一膜片的第一表面的声学输出同相地耦合到车辆的收听区域中。该空腔可以是车辆行李箱。
在一个实施例中，第一和第二换能器中的至少一个包括倒置马达结构。低通滤波器能连接到第一和第二换能器的至少一个上。低通滤波器能将第一和第二输入信号的至少一个的频谱分量限制在预定截止频率范围之上。低通滤波器可以是电低通滤波器或声学低通滤波器。
该装置也能包括第三换能器和第四换能器，它们机械地连接到第一和第二换能器上。第一、第二、第三和第四换能器能基本排列成列。
在另一方面，本发明体现在一种电声换能器上，该电声换能器包括具有第一磁通量间隙和第二磁通量间隙的磁铁组件。第一音圈位于第一磁通量间隙中。第一膜片机械连接到第一音圈和框架上。第一音圈响应于接收的第一输入信号使第一膜片在第一方向上运动。第二音圈位于第二磁通量间隙中。第二膜片机械连接到第二音圈和框架上。第二音圈响应于接收的第二输入信号使第二膜片在第二方向上运动，所述第二方向基本上与第一方向相对。第二膜片的运动减小了由第一膜片的运动而施加到框架上的振动。
第一输入信号和第二输入信号能具有相反的相对极性。第一输入信号和第二输入信号也可以是相同的。
在一个例子中，第二音圈基本环绕第一音圈。在一个例子中，第一音圈具有与第二音圈基本相等的直径。第一磁通量间隙基本与第二磁通量间隙对称。第二磁通量间隙相对于第一磁通量间隙同心地定位。磁铁组件能包括环形磁铁、圆环磁铁和块状磁铁(slug magnet)。
磁铁组件也能包括铜短环，其临近于第一磁通量间隙和第二磁通量间隙中的至少一个。磁铁组件可以包括环形磁铁，环形磁铁将静止磁场提供到第一和第二磁通量间隙中。
施加到第一音圈上的第一输入信号产生第一磁场，施加到第二音圈上的第二输入信号产生第二磁场。第二磁场具有与第一磁场相对的极性，以减小第一磁通量和第二磁通量间隙中的至少一个中的磁通量调制。
低通滤波器能电连接到第一和第二音圈中的至少一个上。第一膜片可相对于第二膜片倒置。第一和/或第二膜片可以是椭圆形状。磁铁组件可包括马达结构，其相对于第一和第二膜片中的至少一个倒置。
在一个实施例中，电声换能器的框架机械连接到车辆的无限反射板(infinitebaffle)上。电声换能器的框架也能机械连接到壁上。
在另一方面，本发明体现在一种用于车辆的扩音器系统。该扩音器系统包括与车辆成一体的无限反射板。无限反射板的第一表面耦合到车辆的收听区域中，无限反射板的第二表面耦合到空腔中。第一反射板机械连接到无限反射板上并支撑包括第一膜片的第一换能器。所述第一膜片具有声学上耦合到车辆的收听区域中的第一表面和声学上耦合到空腔中的第二表面。第二反射板机械连接无限反射板并支撑包括第二膜片的第二换能器。所述第二膜片具有声学上耦合到车辆的收听区域中的第一表面和声学上耦合到空腔中的第二表面。刚性构件将第一反射板机械连接到第二反射板上。第一和第二换能器分别由第一和第二输入信号驱动，以使来自第一和第二膜片的第一表面的声学输出基本同相地连接到收听区域，由于第一膜片的运动而施加到无限反射板上的振动通过第二膜片的运动而减小。
第一和第二信号可以是相同的。第一和第二反射板基本垂直于无限反射板。第二反射板基本平行于第一反射板定位。第一膜片的第一表面可以是第一膜片的前表面，第一膜片的第二表面可以是第一膜片的后表面。替换地，第一膜片的第一表面可是第一膜片的后表面，第一膜片的第二表面可是第一膜片的前表面。
第二膜片的第一表面可以是第二膜片的前表面，第二膜片的第二表面可以是第二膜片的后表面。替换地，第二膜片的第一表面可以是第二膜片的后表面，第二膜片的第二表面可以是第二膜片的前表面。
第二换能器可相对于第一换能器倒置。第一膜片和/或第二膜片可以是椭圆形。第一换能器的马达结构通过刚性构件机械连接到第二换能器的马达结构上。第一换能器的框架可机械连接到第二换能器的框架上。
该扩音器系统能包括无源发射器。无源发射器的第一表面声学上耦合到收听区域中，无源反射器的第二表面声学上耦合到空腔中。声学元件用来将声能从空腔耦合到收听区域中。声学元件可以是声学端口。空腔可包括车辆主体。第一和第二换能器中的一个或两个可包括倒置马达结构。
低通滤波器连接到第一和第二换能器中的至少一个上。低通滤波器将第一和第二输入信号中的至少一个的频谱分量限制在预定截止频率之上。
在一个方面，本发明体现在一种用于减小车辆的扩音器系统上的机械力的方法。该方法包括将第一反射板和第二反射板安装到与车辆成一体的无限反射板上。该方法也包括将具有第一膜片的第一换能器安装到第一反射板上，使得第一膜片的第一表面声学上耦合到车辆的收听区域中，第一膜片的第二表面声学上耦合到空腔中；该方法进一步包括将具有第二膜片的第二换能器安装到第二反射板上，使得第二膜片的第一表面声学上耦合到车辆的收听区域中，第二膜片的第二表面声学上耦合到空腔中。该方法也包括用刚性构件将第一反射板机械连接到第二反射板上；该方法也包括分别用第一和第二输入信号驱动第一和第二换能器，以使得来自第一膜片和第二膜片的第一表面的声学输出基本同相地耦合到收听区域中，且由于第一膜片的运动而施加到无限反射板上的振动通过第二膜片的运动而减小。
该方法也包括将第一反射板基本平行于第二反射板定位。该方法也包括形成声学端口、声学波导、抑声器和空腔中的无源发射器中的至少一个来将声能从空腔耦合到收听区域中。空腔包括车辆行李箱。
在一个例子中，用第一和第二输入信号驱动第一和第二换能器的步骤包括将第一输入信号施加到机械连接到第一膜片上的第一音圈中，将第二输入信号施加到机械连接到第二膜片上的第二音圈中。在一个例子中，第一膜片的运动与第二膜片的运动基本相对。在一个例子中，第一膜片相对于第二膜片倒置。
在另一方面，本发明体现在一种扩音器系统，其包括外壳，所述外壳包括第一声学空间和第一声学元件。第一声学空间和第一声学元件的组合包括第一共振频率。第一声学元件将声能从第一声学空间耦合到外壳外部。副外壳至少局部定位在外壳内侧。副外壳包括第二声学空间和第二声学元件。第二声学空间与第二声学元件的组合包括第二共振频率。第二声学元件将声能从第二声学空间耦合到副外壳外部。第一换能器安装到副外壳上。第一换能器包括第一膜片，第一膜片具有声学上耦合到第一声学空间的第一表面和声学上耦合到第二声学空间的第二表面。第一输入信号施加到第一换能器上，这引起第一膜片在第一方向上运动。第二换能器安装到副外壳上。第二换能器包括第二膜片，第二膜片具有声学上耦合到第一声学空间的第一表面和声学上耦合到第二声学空间的第二表面。第二输入信号施加到第二换能器上，这引起第二膜片在相对于第一方向的方向上运动，以减小由于第一膜片的运动而施加到副外壳上的振动。
第一共振频率和第二共振频率可以相同。替换地，第一共振频率低于第二共振频率。第二声学元件将声能从第二声学空间耦合到外壳外侧。例如，第二声学元件可将声能从第二声学空间耦合到第一声学空间。第一声学元件和第二声学元件包括声学端口或无源发射器。副外壳刚性连接到外壳上。
在一个例子中，第二膜片的运动减小了由于第一膜片的运动而施加到外壳上的振动。第一和/或第二换能器能包括倒置马达结构。第一换能器相对于第二换能器倒置。
扩音器系统也能包括附加的副外壳，其至少局部定位在外壳内部。扩音器系统也能包括附加的副外壳，其至少局部定位在副外壳内部。
在另一方面，本发明体现在一种换能器组件，该换能器组件包括遭受振动的框架。第一对换能器机械地连接到框架上。该第一对换能器基本成一条直线取向并包括第一对膜片，施加到第一对换能器上的输入信号引起第一对膜片相互在彼此相对方向上运动。第二对换能器机械连接到框架上。该第二对换能器相对于第一对换能器基本成一条直线取向，并包括第二对膜片。施加到第二对膜片上的输入信号引起第二对膜片相互在彼此相对方向上运动，从而减小了框架上的振动。
第二对膜片的运动与第一对膜片的运动基本同相。该换能器组件也包括反射板，其声学上将第一对换能器中的换能器的前表面与换能器的后表面隔开。该换能器组件也包括反射板，其声学上将第二对换能器中的换能器的前表面与换能器的后表面隔开。
该换能器进一步包括外壳，其容纳第一和第二对换能器的至少一部分。第一对换能器的膜片相对于第二对换能器的膜片倒置。第一对和第二对换能器中的至少一对上的一个膜片相对于另一膜片倒置。
通过结合附图参照下面的描述，能更透彻理解本发明的上述优点及另外的优点，在附图中类似的附图标记表示各附图中的类似结构元件和特征。这些附图并不一定是按比例绘制的，而重点在于阐明本发明的原理。
图1A-1C是表示本发明具有由无限反射板如车辆后架或门承载的组件的实施例的简图；图2是表示本发明具有由无限反射板如车辆后架或门承载的组件的替换实施例的简图；图3是显示施加到结构上的力的图解表示，所述力是各个系统的频率的函数；图4是表示本发明具有由无限反射板如车辆后架或门承载的组件的替换实施例的简图，该实施例结合有倒置马达结构的换能器；图5A-5E是代表本发明具有安装在外壳中的组件的替换实施例的简图；图5F是代表本发明的实施例的简图，显示了包括四个单独的换能器的未安装组件；图6是由无限反射板如车辆后行李架承载的典型扩音器系统的透视图；
图7显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的透视图，该扩音器系统包括一对电声换能器；图8显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的透视图，该扩音器系统包括一对电声换能器和另外的第三电声换能器和第四电声换能器；图9A显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的透视图，该扩音器系统包括安装到无限反射板上的第一电声换能器和第二电声换能器；图9B显示了根据本发明的另一实施例的扩音器系统的侧视图，该扩音器系统包括安装到无限反射板上的第一电声换能器和第二电声换能器；图10显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的透视图，该扩音器系统包括安装到无限反射板上的第一对电声换能器和第二对电声换能器；图11显示了包括安装到无限反射板上的第一对电声换能器和第二对电声换能器的扩音器系统的透视图，无限反射板可以是车辆后座的座椅靠背；图12是代表本发明具有安装到结构板上的扩音器组件的实施例的简图；图13是根据本发明的一个实施例的电声换能器的横截面视图；图14显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的横截面视图，该扩音器系统包括图13中的、安装到无限反射板上的电声换能器；图15显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的横截面视图，该扩音器系统包括图13中的、安装到外壳上的电声换能器；图16显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统的横截面视图，该扩音器系统包括图13中的、安粘到结构板上的电声换能器；图17A是根据本发明的另一实施例的电声换能器的横截面视图；图17B是图17A的电声换能器上的马达结构的横截面视图；图18是根据本发明的另一实施例的电声换能器的横截面视图；图19是根据本发明的另一实施例的电声换能器的横截面视图；图20是根据本发明的另一实施例的电声换能器的横截面视图。
具体实施例方式
现参照附图，尤其参照其中的图1A，显示了代表本发明具有由无限反射板11承载的结构的实施例的简图，该无限反射板11通常是承载第一换能器12如扩音器驱动器的车辆后架或门板，第一换能器12通过机械连接件14机械地连接到第二换能器13如扩音器驱动器上，第二换能器13优选与第一换能器12相同。两个换能器12，13理想地安装在基本平行的平面上，以使得两个换能器12，13的膜片21，22在同一轴向上运动。尽管无限反射板11被描述为车辆后架或门板，但是无限反射板11例如可以是房间的结构板、墙壁、天花板或者地板。
第一换能器12的膜片21的第一表面21a声学上耦合到收听区域18中。如果反射板11是车辆的后行李架，则收听区域18是车辆的乘客车厢。第一换能器12的膜片21的第二表面21b连接到空间或空腔30中，如果反射板11是车辆的后行李架，则该空间或空腔30是车辆的行李箱。第二换能器13的膜片22的第二表面22b通过包括一个或多个声学元件的声学端口耦合到收听区域18。声学元件包括集总元件如声顺(由空腔或空间形成)，声阻(对声学空间速度损耗均衡的元件如金属丝网、玻璃纤维、其他纤维材料、泡沫)，声扭(由管子的实际部分形成)，或分布元件如波导或传输线，其可表述为截面恒定或截面连续变化的管道。在一个实施例中，第二换能器13的膜片22的第二表面22b通过顺应空间15和端口管16耦合到收听区域18中。第二换能器13的膜片22的第一表面22a耦合到空腔30中。取代车辆的后行李架，反射板11可以是房间的墙壁、地板或天花板，换能器12，13可被安置成使换能器12与墙壁、地板或天花板平齐，使换能器13位于墙壁、地板或天花板后面。在另一个实施例中，换能器12，13能凹进墙壁、地板或天花板中。反射板11用于将第一表面21a的声学输出和第二表面22b的声学输出与第二表面21b的声学输出和第一表面22a的声学输出隔开。
功率放大器17用同一信号激励第一换能器12和第二换能器13，但以相反极性驱动它们。该系统被这样设置，使得当第一换能器12的膜片21在一个方向上运动时，第二换能器13的膜片22在基本相反的方向上运动，这充分减小了作用在反射板11上的合力。这也减小了反射板11上的不期望的合振动。我们用该合力来表示由每一换能器所施加的作用力(其施加到机械连接件或结构，如反射板上，换能器组件连接到所述反射板上)的矢量和。即使使机械连接件处于拉紧或压缩状态的实际力大小实际上是两倍，但是由于相等且相反的力施加到机械连接件的每一端上，则所定义的合力为零。
施加到反射板11上的振动的减小通常能在大频率范围内观察到。但是，在许多频率下施加到反射板11上的振动的减小是不明显的。
本发明的实施例通常显示了一对邻近安装的膜片，它们在相反方向上机械地运动。为了简化对本发明的描述，我们假定两膜片之间不存在相互耦合。在实际的实施例中，尽管两膜片之间存在一些相互耦合，但是这不足以充分影响系统的整体运行。
另外，在下面的整个描述中，输入信号施加到换能器中以引起换能器中的可动元件在期望的方向上运动。通过各种方法可以获得可动元件的所期望的运动方向。例如，输入信号的极性在施加到换能器之前改变。这能通过在换能器的终端进行相反连接来实现。替换地，在输入信号施加到换能器之前逆相放大器能根据输入信号运行。在一个实施例中，一个换能器的几何结构与另一换能器的几何结构相反。在一个实施例中，每一换能器的音圈在相反方向上卷绕。在一个实施例中，每一换能器的马达结构上的永久磁铁在相反方向上被磁化。任何单一的技术或上述技术的结合能用来控制每一换能器的可动元件的运动方向。
第二换能器13的第二膜片22的运动产生来自于第二换能器13的第二表面22b的声学输出，该声学输出通过声学端口耦合到收听区域18中用于发出声音，该声学输出与第一换能器12的第一表面21a的输出基本上同相。施加到第二换能器13上的、来自于放大器17的输入信号引起第二膜片22在与第一膜片21的运动方向相反的方向上运动，使得减小了施加到反射板11上的振动力，同时保持了声学输出。
第二驱动器13的第二表面22b的输出也能通过横截面基本恒定或横截面连续变化的管道耦合到收听区域18上，而不失一般性。
第二换能器13不需要与第一换能器12相同。充分减振所要求的是第二换能器13的移动质量和产生的马达动力大致等于第一换能器12的移动质量和产生的马达动力。与相同于第一换能器12的换能器相比，这种元件能以更低成本制造。通常期望第一换能器12的框架25类似于第二换能器13的框架26，以使第二换能器13能在用来将第一换能器12安装到反射板11上的同一连接点处安装到第一换能器12上。组装的替换措施可以是通过使用刚性连接构件19如螺纹金属杆将第一换能器12的马达结构27的底部刚性连接到第二换能器13的马达结构28的顶部。
图1B是代表本发明具有由无线反射板11承载的组件的实施例的简图。尽管图1B中增加了连接到空腔30中的声学端口29，但是图1B中所示的实施例基本上与图1A中所示的实施例相同。在一些实施例中，空腔30基本上关闭(不同于所存在的端口管)。在一些实施例中，一个或多个端口、无源发射器、和/或其他结构用来将空腔30声学上耦合到一些其他元件或实际空间中。端口29是声扭，空腔30是声顺。选择端口29的尺寸来调节声扭以调整端口29/空腔30在期望频率下共振。声学端口29将一部分声能从空腔30耦合到收听区域18中。该声能由第一膜片21的第二表面21b和第二膜片22的第一表面22a产生。从声学端口29发出的声能在有限但有用的频率范围内加强了来自于第一膜片21的第一表面21a和第二膜片22的第二表面22b的声学输出，该声学输出耦合到收听区域18中。
在一些实施例中，无源发射器(未示出)可以用来代替声学端口29。类似于声学端口29，无源发射器能用来加强进入收听区域18中的声能。选择无源发射器的机械质量、面积和悬置柔量以使无源发射器在期望的频率下与顺应空间30共振。来自于第一膜片21的第二表面21b和第二膜片22的第一表面22a的声波撞击并运动无源发射器，这又进而振动并从其膜片的前表面形成其自身的声波。尽管无源发射器是机械-声学元件，但是在整个说明书中其被称作声学元件。
图1C是代表本发明具有由无线反射板11承载的组件的实施例简图。尽管图1C中增加了由空腔31和端口16相结合所形成的声学低通滤波器，但是图1C中所示的实施例基本上与图1B中所示的实施例相同。第二膜片22的第二表面22b耦合到空腔31中，端口管16耦合到空腔31和收听区域18中。因此，来自于第二表面22b的输出通过声学低通滤波器过滤。外壳31和端口16的尺寸例如基于声学低通滤波器的期望截止频率来决定。在不期望的频率到达收听区域18之前低通滤波器能用来过滤声能中的这些频率。
在一个实施例中，换能器12，13用输入信号驱动，该输入信号包括低频和高频。低通滤波器允许由第二膜片22的第二侧22b产生的声波传播到收听区域18中，但防止了由第二膜片22的第二侧22b产生的更高频率的声波传播到收听区域18中。这潜在地防止了由两换能器12，13产生的异相更高频率同时到达收听区域18，并仅允许换能器12的第一膜片21的第一表面21a的更高频率到达收听区域18。
低通滤波器能用来减小梳状滤波效果，这种效果在更高频率下出现，是由于换能器12，13的声学输出的声学端口之间的差异而引起的。通过低通过滤换能器12，13中的一个，能减小梳状滤波效果。本领域技术人员将明白在不脱离本发明的情况下可对低通滤波器作出改变。例如，声学低通滤波器可包括无源发射器、吸音器、赫尔姆霍茨(Helmholtz)共振器、和/或任何其他声学元件或声顺、声扭或电阻元件的任何组合。替换地，也能使用电滤波器。例如，低通电滤波器可耦合到一个或两个换能器输入上。外壳31也可包括吸音材料，如玻璃纤维、聚脂、棉絮等。
图2是代表本发明具有由无限反射板11，如车辆后架或门承载的组件的替换实施例的简图。现在第二换能器13物理上与第一换能器12倒置。图2显示了第一换能器12的马达结构27的后部分通过分离器(spacer)20刚性连接到第二换能器13的马达结构28的后部，尽管分离器20不是必要的。两换能器12，13的结构连接也能通过围绕换能器框架25，26外围的安装装置来实现，如图1的系统所示。与所显示的相比，如果每一换能器12，13相互倒置，图2中的配置也将良好运行。在这种情况下，结构连接将通过围绕换能器框架25，26的外围的安装装置来实现。在另一实施例中，结构连接也能通过将可选的连接杆(未示出)安装到每一马达结构27，28的极片上来实现。
只要由于换能器12，13之一的可动元件的运动而施加到反射板11上的合力通过另一换能器13，12的可动元件的运动而减小，换能器12，13相互之间的取向可以是任意的。
因为换能器12，13在物理上相互倒置，当同一相对极性的电信号施加到每一换能器12，13上时，振动被消除。每一换能器12，13连接到放大器17的输出上，使得当提供给第一换能器12的电信号引起第一换能器12的膜片21在一个方向上运动时，提供给第二换能器13的电信号引起第二换能器13的膜片22在与第一换能器12的膜片21的运动基本相反的方向上运动。
高于一定频率时，第二换能器13的输出与第一换能器12的输出在收听区域18不同相。当第一换能器12的膜片21的第一表面21a与收听区域18之间的端口长度和第二换能器13的膜片22的第二表面22b与收听区域18之间的端口长度之间的差值为半波长时，合成系统的频率响应呈现出梳状滤波特性，同时出现第一零讯号。
用于减小该梳状滤波特性影响的一个方法是通过使用低通滤波器来将传送到两个换能器12，13的频谱分量限制为低于第一零讯号的单独频谱分量，并通过使用其他换能器(未示出)来再生更高频率的频谱分量。用于两个换能器12，13的低通滤波器是相同的，或它们具有不同的阶数和/或角频率。低通滤波器可以是滤声器或无源或有源电滤波器。来自换能器12，13之一的输出能被限制为低于预定截止频率，而换能器12，13中的另一个允许在更宽的频率范围内运行。优选地，第一换能器12在比第二换能器13更宽的频率范围内运行。这种结果可通过将低通滤波器仅放置在第二换能器13的信号路径中来实现，或通过使第一换能器12的信号路径中的低通滤波器比第二换能器13的信号路径中的低通滤波器具有更高的角频率和/或更低的阶数来实现。该结果可单独或相结合地通过适当设计第二换能器13耦合到收听区域18的声学元件15，16使得声学元件15，16相结合形成低通滤波器来实现。应该注意到滤声器或电滤波器能使用在此处描述的任何实施例中，而不是仅使用在参照图2所描述的实施例中。例如，在一种非对称配置中，可采用换能器的非对称过滤(如在每一换能器信号路径中使用不同的滤波截止频率，不同阶数等)，其中在该非对称配置中，其中一个换能器声学上耦合到收听区域中，而另一换能器通过声音端口耦合到收听区域中。
在第二换能器13的信号路径中包括低通滤波器并在第一换能器12的信号路径中包括互补的全通滤波器也是有益的。互补的全通滤波器具有与相应的低通滤波器相同的相位响应，所述相位响应是频率的函数。这种特性例如通过在第二换能器13的信号路径中使用二阶临界衰减低通滤波器，在第一换能器12的信号路径中使用一阶全通滤波器来实现，其中低通和全通滤波器的角频率基本相同。
根据另一实施例，四阶低通滤波器可使用在第二换能器13的信号路径中，二阶全通滤波器可使用在第一换能器12的信号路径中。互补的全通滤波器/低通滤波器相结合的其他例子对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
上述互补的全通滤波器与低通滤波器的使用可以与美国专利号为5,023,914的文献中所公开的其他信号处理相结合来提高系统频率响应并同时减小振动，其中所述文献在此引入作为参考。
参见图3，显示了代表作用在反射板11(图1)上的力的曲线图，该力是不同结构的频率的函数。曲线21表示在具有低通滤波器的声学系统中使用两个八英寸的Bose钕(Nd)换能器的合成响应。曲线22表示仅将一个八英寸Nd换能器与低通滤波器使用时所施加的力。曲线23表示正好使用两个根据本发明连接的八英寸Nd换能器而没有使用低通滤波器时所施加的力。曲线24表示仅具有一个八英寸Nd换能器时所施加的力。这些曲线图表例证了使用两个根据本发明被连接的八英寸换能器而没有使用低通滤波器时施加到反射板11上的力显著减小及将低通滤波器结合到系统中所带来的益处。
图1A-1C及图2所示的实施例描述了无限反射板11的使用。尽管描述了显示收听区域18的配置，但这不是必须的。本发明适于均衡地发出声音到空间30或收听区域18中，而不失一般性。另外，无限反射板11可以是房间的天花板、地板、墙壁、门或任何表面。在这个例子中，所述房屋是空间30或收听区域18。
图4是代表本发明具有由无限反射板11，如车辆后架或门承载的组件的替换实施例的简图，该实施例结合有具有倒置马达结构的换能器。包括膜片41，42的换能器32和33具有马达结构34，35，马达结构34，35相对于图2中的换能器12，13的马达结构27，28是倒置的。图4显示了换能器32，33在物理上也相互倒置。具有倒置的马达结构34，35的换能器32，33的使用并不局限于所示取向。先前所述用于非倒置马达换能器的任何配置也适用于具有倒置马达结构的换能器中。在本发明中使用倒置马达结构的换能器能充分减小多个换能器组件的整体厚度，这能减小伸入到车辆行李箱中或允许系统装配于墙壁空间中，在该墙壁空间中使用传统换能器的配置并不合适。也请注意机械连接件36能比图1A-1C中所示的、使用了不具有倒置马达结构的换能器12，13的实施例中的机械连接件12，13短。替换地，任意刚性连接元件19都可用来将第一换能器32的马达结构34刚性连接到第二换能器33的马达结构35上。
图5A是代表本发明具有安装在外壳52中的组件50的替换实施例的简图。组件50包括安装到副外壳54上的第一换能器12和第二换能器13。这种结构显示了一种两空腔通频带外壳。但是可以使用包括任意数量的空腔的结构。例如，其他多空腔结构更详细地描述在美国专利号为5,092,424、题目为“具有至少三个串联副空腔的电声换能器”、转让给本申请的受让人的文献中。美国专利号为5,092,424的文献的整个内容在此引入作为参考。第一换能器12和第二换能器13相互倒置并使用可选的机械连接件14机械连接。在一个实施例中，可选的刚性连接元件19连接在马达结构27的顶部和马达结构28的顶部之间来增强换能器12，13之间的机械刚度。
替换地，换能器12，13能通过使用机械连接件14和刚性连接元件19中的一个或两个来相互机械连接。并且，只要每一换能器12，13的运动部件响应于施加到换能器12，13上的电信号机械地相对运动，使得施加到副外壳54、机械连接件14和/或可选的连接元件19上的合力减小，那么换能器12，13能相互任意取向，其中换能器12，13机械地连接到所述副外壳54上。
第一换能器12的膜片21的第一表面21a和第二换能器13的膜片22的第一表面22a声学上耦合到副外壳54的第一声学空间中。副外壳54的第一声学空间声学上耦合到第一声学元件56，如第一声学端口上。第一声学元件56声学上耦合到收听环境中。第一声学元件56将声能从副外壳54内部连接到副外壳54外部。副外壳54的空间中的声顺与第一声学元件56的声扭共振。副外壳54和第一声学元件56的尺寸和容积，例如基于换能器12，13的特性和系统所期望的频率响应来决定。调节副外壳54的容积和第一声学元件56的尺寸使得副外壳/端口系统的共振频率被调谐为期望的频率。第一声学元件56可以是声学端口、声学波导、无源发射器、或将声能从副外壳54内部耦合到副外壳54外部的任何元件。
副外壳54至少局部安装在外壳52内。外壳52提供了第二声学空间。第一换能器12的膜片21的第二表面21b和第二换能器13的膜片22的第二表面22b声学上耦合到第二声学空间中。外壳52声学上耦合到第二声学元件58，如第二声学端口上。第二声学元件58声学上耦合到收听环境中。第二声学元件58将声能从外壳52内部耦合到外壳52外部。外壳52的体积和第二声学元件58的尺寸例如基于换能器12，13的特性和系统的期望频率响应来决定。调节副外壳52的容积和第二声学元件58的尺寸使得副外壳/端口系统的共振频率被调谐为期望的频率。第二声学元件58可以是声学端口、声音波导、无源发射器、或将声能从副外壳52内部耦合到副外壳52外部的任何元件。
在一个实施例中，第二空间和第二声学元件58相组合的共振频率与第一空间和第一声学元件56相组合的共振频率相同。在另一实施例中，第二空间和第二声学元件58相组合的共振频率低于第一空间和第一声学元件56相组合的共振频率。另外，尽管图5A显示了如前所述的两空腔通频带外壳，具有附加空腔的其他实施例也是可以的。
包括端口副外壳54的端口外壳52能增加换能器12，13的低频输出。声学元件56，58与外壳52，54的声顺(容积)的共振有助于加载换能器12，13。这种加载减小了膜片21，22在每一外壳/端口组件的共振频率附近的漂移量。外壳/端口组件的共振频率变化以改变系统的频率响应。通常，外壳52的声顺和声学元件58的声扭的共振频率与外壳54的声顺和声学元件56的声扭的共振频率相差所期望的量。在一些实施例中，声学元件56，58包括无源发射器(未示出)，而不是声学端口。
运行中，输入信号施加到第一换能器12和第二换能器13上。输入信号引起第一换能器12的第一膜片21和第二换能器13的第二膜片22运动，以使得第一膜片21的运动基本上与第二膜片22的运动相反。对于同一输入信号而言，与单一换能器的单一膜片的运动相比，膜片21，22的相反运动减小了施加在结构上的机械合力，换能器机械地耦合到所述结构及机械连接件14上。
图5B是代表本发明具有安装在外壳52中的组件50的替换实施例的简图。组件50包括安装到副外壳54′上的第一换能器12和第二换能器13。第一换能器12和第二换能器13通过使用机械连接件14相互连接。除了声学元件56′，如声学端口，将声能从副外壳54′内部耦合到外壳52内部以外，图5B的系统类似于图5A的系统。调节外壳52、第二声学元件58、副外壳54′和声学元件56′的尺寸使得系统的共振频率被调谐为所期望的频率。
图5C是代表本发明具有安装在外壳62中的组件60的替换实施例的简图。组件60包括安装到副外壳64上的第一换能器12和第二换能器13。第一换能器12和第二换能器13通过使用机械连接件14相互连接。除了声学元件包括无源发射器而不是声学端口之外，图5C的系统类似于图5A的系统。可使用无源发射器和/或声学端口的任何组合。
第一换能器12的膜片21的第二表面21b和第二换能器13的膜片22的第一表面22a声学上耦合到副外壳64的空间中。副外壳64的空间声学上耦合到第一无源发射器66上。副外壳64的尺寸和容积及第一无源发射器66的特性(如面积、质量、悬置柔量)例如基于换能器12，13的特性和系统的期望频率响应决定。选择副外壳64的尺寸和容积及无源发射器66的特性以使(副外壳的声顺和无源发射器的声扭的)共振频率处于期望的频率值。第一无源发射器66可由声学端口，如图5A的声学端口56取代。
副外壳64安装在外壳62内。第一换能器12的膜片21的第一表面21a和第二换能器13的膜片22的第二表面22b声学上耦合到外壳62的空间中。外壳62的空间声学上耦合到第二无源发射器68和第三无源发射器69上。第二无源发射器68和第三无源发射器69位于外壳62的相对壁上。来自于膜片21，22的运动的外壳62中的声能激励无源发射器68，69时，这种设置使得无源发射器68，69的膜片在相对方向上运动。无源发射器68，69的膜片的相对运动减小了作用在外壳62上的机械合力，否则如果无源发射器68，69的膜片在相同方向或随机方向上运动时，该机械合力将施加到外壳上。
外壳62的容积和无源发射器68，69的尺寸例如基于换能器12，13的特性和系统的期望频率响应来决定。选择外壳62的容积和无源发射器68，69的特性以使(外壳的声顺和无源发射器的声扭的)共振频率处于期望的频率值。只要由于无源发射器的膜片的运动而作用在外壳62上的合力减小，无源发射器的数目、形状和尺寸可以有所变化。
在一个实施例中，外壳62及无源发射器68，69的组合空间能被调谐为比副外壳64和无源发射器66的组合空间的频率低。低频调谐需要更大质量的无源发射器。因此，通过位于外壳62的相对侧上的大质量无源发射器68，69来配置该系统能减小由于大质量无源发射器68，69的运动而作用在外壳62上的合力。应该注意到无源发射器66不是相对放置的。但是，因为无源发射器66被调谐到更高频率，则其通常比大质量无源发射器68，69移动质量更小。从而，通过无源发射器66的运动而作用在外壳62上的力相对较小。
图5D是代表本发明具有安装在外壳72中的组件70的替换实施例的简图。组件72包括安装到副外壳74上的第一换能器12和第二换能器13。第一换能器12和第二换能器13通过使用机械连接件14相互连接。替换地，第一换能器12和第二换能器13能通过连接元件19机械连接。在另一实施例中，第一换能器12和第二换能器13通过外壳72，74的壁在声学上间接耦合，而不包括机械连接件14或连接元件19。并且，应该注意到空间72a和72b可以是临近的声学空间的一部分或可以是物理上分离的空间。
第一换能器12的膜片21的第一表面21a和第二换能器13的膜片22的第一表面22a声学上耦合到副外壳74上。副外壳74包括第一无源发射器66和第二无源发射器76。第一无源发射器66和第二无源发射器76位于外壳72的相对壁上。当来自于膜片21，22的运动的副外壳74中的声能激励无源发射器66，76时，这种设置使得无源发射器66，76的膜片在基本相对的方向上运动。与膜片66，76在相同方向或随机方向上运动时所施加的合力相比，膜片66，76的相对运动减小了作用在外壳72上的机械合力。
副外壳74和第一无源发射器66和第二无源发射器76的尺寸和容积例如基于换能器12，13的特性和系统的期望频率响应来决定。第一无源发射器66和第二元源发射器76能由一个或多个声学端口取代。
副外壳74安装在外壳72内。第一换能器12的膜片21的第二表面21b和第二换能器13的膜片22的第二表面22b声学上耦合到外壳72上。外壳72包括第三无源发射器68和第四无源发射器69。第三无源发射器68和第四无源发射器69位于外壳72的相对壁上。当来自于膜片21，22的运动的外壳72中的声能激励无源发射器68，69时，这种设置使得无源发射器68，69的膜片在基本相对的方向上运动。与膜片68，69在相同方向或随机方向上运动时所施加的力相比，膜片68，69的这种相对运动减小了作用在外壳72上的机械合力。
外壳72的尺寸和无源发射器68，69的尺寸例如基于换能器12，13的特性和系统的期望频率响应来决定。本领域技术人员将明白只要由于无源发射器的膜片的运动而作用在外壳72上的合力减小，可改变无源发射器的数目、形状和尺寸。
图5E是代表本发明具有安装在外壳81内的组件80的替换实施例的简图。组件80包括具有倒置马达结构和第一膜片83的第一换能器82。组件80也包括第二换能器84、第三换能器86和第四换能器88。第二换能器84包括倒置马达结构和第二膜片85。第三换能器86包括倒置马达结构和第三膜片87。第四换能器88包括倒置马达结构和第四膜片89。换能器82，84，86，88使用刚性构件90连接。刚性构件90的各部分可透声以使得声能基本上没有衰减地穿过它们。
输入信号施加到具有期望的相对相位的换能器82，84，86，88上以使膜片83，85，87，89的运动减小作用在刚性构件90和外壳81上的机械合力，否则如果输入信号施加到换能器82，84，86，88中的仅一个上，将施加所述机械合力。输入信号引起第一换能器82的第一膜片83和第三换能器86的第三膜片87在第一方向上运动。输入信号引起第二换能器84的第二膜片85和第四换能器88的第四膜片89在与第一方向基本相对的第二方向上运动。
声能从第一膜片83的前表面耦合到收听区域18中。声能通过声学路径91从第二膜片85的后表面和第三膜片87的前表面间接耦合到收听区域18中。声能也通过声音路径91从第四膜片89的后表面间接耦合到收听区域18中。从第一换能器82被直接耦合的声能和从声音路径91被间接耦合的声能基本同相到达收听区域18中。
来自第一膜片83的后表面及第二膜片85的前表面的声能和第三膜片87的后表面及第四膜片89的前表面的声能声学上耦合到空腔92中。该多元件组件80能运用在使用两元件组件的任何实施例中。
包括空腔92的尺寸在内的外壳81的尺寸例如基于换能器82，84，86，88的特性和系统的期望频率响应来决定。
图5F是代表本发明的实施例的简图，显示了未安装的组件80′，其包括四个单独的换能器82′，84′，86′，88′。换能器82′，84′，86′，88′被构造成类似于具有前侧93和后侧95的单一换能器。前侧93(第一位置)处的压力P1与后侧95(第二位置)处的压力P2异相。从而，组件80′能用来取代单一的换能器。组件80′也能安装在任何外壳或反射板上。如此构造和定位换能器82′，84′，86′，88′以使施加到第一对换能器82′，84′上的输入信号引起换能器82′，84′上的可动元件相互在基本相对的方向上运动，施加到第二对换能器86′，88′上的输入言号引起换能器86′，88′上的可动元件相互在基本相对的方向上运动。在不脱离本发明的情况下可使用不同的其他构造。例如，只要第一位置处的压力P1与第二位置处的压力P2异相，另外的换能器可在不同方位上使用。
在一个实施例中，换能器基本定位成列。另外，能使用任意数量的换能器，包括奇数个换能器。可使用复杂的反射板来保持第一位置处的压力P1和第二位置处的压力P2之间的相位关系。
在一个实施例中，换能器82′，84′的第一对膜片和换能器86′，88′的第二对膜片机械耦合到框架96上，第一对膜片和第二对膜片基本成一直线定位。如前所述，施加到换能器82′，84′的马达结构上的输入信号引起第一对膜片相互在基本相对的方向上运动。施加到换能器86′，88′上的马达结构上的输入信号引起第二对膜片相互在基本上相对的方向上运动。
在一个实施例中，换能器86′，88′的第二对膜片的运动基本上与换能器82′，84′的第一对膜片的运动同相。声音屏蔽物97最靠近于第一对膜片。声音屏蔽物97被构造成防止第一对换能器82′，84′的膜片的第一表面的声能与膜片的第二表面的声能破坏性地结合。另一声音屏蔽物98最靠近于第二对膜片。其他的声音屏蔽物98防止来自第二对换能器86′，88′的膜片的第一表面的声能与膜片的第二表面的声能破坏性地结合。在一个实施例中，基本临近的反射板将换能器组件80′上的前侧压力P1与后侧压力P2相分离。
换能器82′，84′，86′，88′可安装在外壳中。另外，换能器82′，84′，86′，88′的膜片可设置在不同方向上，如相互倒置或不相互倒置。尽管所显示的换能器82′，84′，86′，88′具有标准的马达结构，但是换能器82′，84′，86′，88′可包括倒置马达结构。
图6是由无限反射板102，如车辆后行李架，承载的典型扩音器组件100的透视图。扩音器组件100包括位于无限反射板102的孔中的第一电声换能器104和第二电声换能器106。电声换能器104，106使用螺钉或其他金属构件(hardware)刚性安装到无限反射板102上。第一电声换能器104包括膜片108和马达结构110。第二电声换能器106也包括膜片112和马达结构114。
每一膜片108，112的前表面声学上耦合到收听区域116中，所述收听区域116例如可以是车辆的乘客车厢。每一膜片108，112的后表面声学上耦合到空腔118中，空腔118可以是车辆的行李箱。
功率放大器17用输入信号激励第一电声换能器104和第二电声换能器106的马达结构110，114。在一些系统中，通过使用不同的输入信号如左或右立体声信号来驱动第一电声换能器104和第二电声换能器106中的每一个。施加到马达结构110，114上的输入信号引起膜片108，112运动，从而形成了耦合到收听区域116中的声能。
电声换能器104，106刚性安装到无限反射板102上，因而，膜片108，112的运动产生了作用在无限反射板102上的机械力。因为无限反射板102通常由薄的材料如薄金属板制成，则这些机械力可衰减从电声换能器108，112发出的声音。这种薄材料通常具有不足以抑制振动的硬度并通常是隔音的。结果，在模式共振频率周围施加到无限反射板102上的机械力能引起结构过度振动，这在声学上被认为是不期望的嗡嗡声和噪杂声，和/或发射的声音的衰减频率响应。
图7显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统150的透视图，扩音器系统150包括电声换能器104，106。第一电声换能器104和第二电声换能器106基本上以平行结构设置以使膜片108，112的运动沿同一轴进行。对于基本上平行，意味着换能器104，106可设置为相互精确平行，或能设置为稍微不相互平行而仍提供有效结果。但是，也能实现基本不平行的配置。例如，在包括奇数个换能器的实施例中，每一换能器能设置为与其他换能器不平行。在一个实施例中，第一换能器104包括第一可动膜片108。第一可动膜片108包括声学上耦合到收听区域116中的第一表面152。例如，第一表面152可以是第一膜片108的前表面或后表面。第一膜片108的第二表面154声学上耦合到空腔118中。例如，第二表面154可以是第一膜片108的前表面或后表面。第一换能器104安装到第一反射板156上。
在一个实施例中，第二换能器106包括第二可动膜片112。第二可动膜片112包括声学上耦合到收听区域116中的第一表面158。例如，第一表面158可以是第二膜片112的前表面或后表面。第二膜片112的第二表面160声学上耦合到空腔118中。例如，第二表面160可以是第二膜片112的前表面或后表面。第二换能器106安装到第二反射板162上。第二反射板162可以基本平行于第一反射板156定位。第一反射板156在结构上连接到第二反射板162上。刚性构件164可形成环绕空腔118的外壳的一部分。其他刚性构件180，182也能形成环绕空腔118的外壳的一部分。刚性构件180，182设置为声学上将每一膜片108，112的前表面152，158与后表面154，160隔离。为了清楚没有用阴影线显示刚性构件180，182。
扩音器系统150连接到无限反射板166上。第一反射板156和第二反射板162能基本上垂直于无限反射板166定位。无限反射板166例如可以是车辆后行李架或门板，或房间的门、墙壁、地板或天花板。扩音器系统150能安装在车辆的座椅靠背后面、挡泥板后面或主传动轴上。第一换能器104和第二换能器106的第一膜片108和第二膜片112根据系统要求可以是任何形状或尺寸。例如，膜片108，112的形状可以是圆形的或椭圆形的，或是任何其他合适形状。另外，在圆形膜片的情况下膜片108，112可以是任何直径，在椭圆形膜片的情况下，膜片108，112可以是任何椭圆尺寸如4×6，5×7，或6×9。椭圆形膜片具有不同于圆形膜片的形状，因而，与具有圆形膜片的类似尺寸换能器相比，具有椭圆膜片的换能器能提供附加的包装柔性。
在一个实施例中，第一换能器104的框架被模制到第一反射板156上，第一膜片108然后连接到该模制框架上。第二换能器106的框架也被模制到第二反射板166上，第二膜片112然后能连接到该模制框架上。不管制造换能器的过程怎样，可使用任何换能器。
来自信号源(未示出)的输入信号连接到功率放大器17的输入端口168上。功率放大器17的输出端口170通过传导路径176，178电连接到第一换能器104的输入172和第二换能器106的输入174上。功率放大器17用输入信号激励第一换能器104和第二换能器106，并基本同相驱动第一换能器104和第二换能器106以产生声学输出信号。这样设置系统150当第一换能器104的膜片108在一个方向上运动时，第二换能器106的膜片112在基本相对的方向上运动，这充分减小了施加到刚性构件164，180，182上的合力，同时充分保持了声学输出信号。这也减小了反射板156，162和无限反射板166上的不期望的合振动。由于输入信号驱动两个换能器104，106的可动元件运动而作用在反射板166上的振动比由于同一输入信号驱动单一换能器运动而作用在反射板166上的振动小。
在一个实施例中，第一换能器104和第二换能器106由输入信号基本机械地反相驱动，使得由于第一可动膜片108和第二可动膜片112的运动而作用在刚性构件164上的机械合力减小，同时第一换能器104和第二换能器106的声学输出声学上同相合成。在一个实施例中，每一换能器104，106相同，由于第一换能器104的可动元件的运动而作用在反射板166上的力与由于第二换能器106的可动元件的运动而作用在反射板166上的力基本相等且方向相反。换能器104，106的可动元件的相对运动减小了作用在反射板166上的合力和振动。
在图7所示的实施例中，每一换能器104，106的可动元件的运动方向基本上在同一直线上。所示的换能器104，106以对称方式安装，但是通过确定合适的力矢量并将换能器以合适方位相互安装能实现非对称实施例。例如，在具有三个换能器的实施例(未示出)中。每一换能器能定位在等腰三角形的顶点上，以使每一换能器的发射主轴在三角形的中心相交。当具有合适极性的输入信号施加到每一换能器上时，由于换能器的可动元件的运动而作用在反射板上的合力减小。
换能器104，106例如包括低通、高通或带通滤波器或分频网络。滤波器可以是声学或电滤波器。电滤波器可以是有源或无源的。电滤波器可以是模拟、数字滤波器或模拟与数字滤波器的组合体。例如，低通滤波器可将输入信号的频谱分量限制为高于预定截止频率，而高通滤波器将输入信号的频谱分量限制为低于预定截止频率。
在一个实施例(未示出)中，第一膜片108和第二膜片112的第二表面154，160的声学输出能通过连接到空腔118中的声学端口(未示出)连接到收听区域116中。
在一个实施例(未示出)中，第一换能器104和第二换能器106被如此设置以至于第一膜片108和第二膜片112定位在相同方向上，例如如图1A所示。在这个实施例中，功率放大器17用具有相对极性的信号激励第一换能器104和第二换能器106。如此设置该系统当第一换能器104的膜片108在一个方向上运动时，第二换能器106的膜片112在基本相对的方向上运动，这充分减小了施加到刚性构件164，180，182上的合力。这也减小了反射板166上的不期望的振动。
第二换能器106不需要与第一换能器104相同。充分减小振动所要求的是第二换能器106的移动质量和产生的马达动力大致等于第一换能器104的移动质量和产生的马达动力。与相同于第一换能器104的换能器的成本相比，这种构件能更便宜地制造。
在一个实施例中，第一反射板156、刚性构件164，180，182和第二反射板162由单一的材料板制成。材料板由木质、金属、玻璃纤维、微粒板或任何合适材料制成。在另一实施例中，第一反射板156和第二反射板162刚性安装到刚性构件164上。该组件然后能安装到反射板166上。如前所述，反射板166可以是车辆的后行李架、座椅靠背、地板、内门板、主传动轴或挡泥板。替换地，反射板166可以是结构板如住所、商业楼、剧院、运动场或音乐厅的墙壁、天花板、地板或门。
在一个实施例中，第一反射板156和第二反射板162尺寸类似，以使第一换能器104和第二换能器106能以平行结构设置，从而第一膜片108和第二膜片112相互对齐。可选的组装方法可以是通过使用刚性连接元件19将第一换能器104的马达结构的顶部刚性连接到第二换能器106的马达结构的顶部。在换能器104，106相对于图7所示的实施例倒置的实施例中，刚性连接元件19连接换能器104，106的马达结构的后部。
图8显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统200的透视图，该扩音器系统200包括电声换能器104，106和另外的第三电声换能器202和第四电声换能器204。第一电声换能器104和第二电声换能器106以平行结构设置以使膜片108，112的运动处于同一轴向上。在这个实施例中，与图7中所示的扩音器系统150相比，第一电声换能器104和第二电声换能器106能以倒置结构定位，但是能设置在同一结构中。
第三电声换能器202和第四电声换能器204也以平行构造设置，以使膜片206，208的运动处于同一轴向上。通常，电声换能器104，106的膜片108，112的运动方向垂直于电声换能器202，204的膜片206，208的运动方向。第一换能器104安装到第一反射板156上。第二换能器106安装到第二反射板162上。第二反射板162基本上平行于第一反射板156定位。刚性构件164将第一反射板156机械连接到第二反射板162上。
第三换能器202安装到第三反射板210上。第四换能器204安装到第四反射板212上。第三反射板210基本平行于第四反射板212定位。刚性构件164将第三反射板210机械连接到第四反射板212上。刚性构件164也形成环绕空腔(未示出)的外壳的部分。扩音器系统200连接到无限反射板166上。如前所述，无限反射板166例如可以是车辆的后行李架、头衬(headliner)、地板、座椅靠背或门板、或结构板如房间的墙壁、地板或天花板。
功率放大器17用具有相同极性的电信号激励第一换能器104和第二换能器106，并机械地反相驱动第一换能器104和第二换能器106。如此设置系统200当第一换能器104的膜片108在一个方向上运动时，第二换能器106的膜片112在基本上相对的方向上运动，这充分减小了作用在刚性构件164上的力。这也减小了反射板156，162和无限反射板166上的合振动。
另一功率放大器214(或同一功率放大器17)用具有相同极性的电信号激励第三换能器202和第四换能器204，并机械地反相驱动第三换能器202和第四换能器204。如此设置系统200当第三换能器202的膜片206在一个方向上运动时，第四换能器204的膜片208在基本上相对的方向上运动，这充分减小了作用在刚性构件164上的力。这也减小了反射板210，212和无限反射板166上的不期望的合振动。
在一个实施例中，一个或多个功率放大器(未示出)用具有合适极性的电信号激励第一换能器104、第二换能器106、第三换能器202和第四换能器204，并机械反相地驱动第一对换能器104，106且机械反相地驱动第二对换能器202，204。在这个实施例中，换能器104，106的膜片108，112相互在基本相对的方向上运动，换能器202，204的膜片206，208相互在基本相对的方向上运动。
在一个实施例(未示出)中，第一换能器104、第二换能器106、第三换能器202和第四换能器204被如此设置膜片108，112，206，208定位在不同方位上，如相互倒置。在这个实施例中，功率放大器17，214用具有特异相的信号激励换能器104、106、202、204，无论膜片的方位怎样，所述信号在基本相对方向上驱动膜片对108，112和206，208。如此设置该系统当第一换能器104的膜片108在一个方向上运动时，第二换能器106的膜片112在基本上相对的方向上运动。同样地，当第三换能器202的膜片206在一个方向上运动时，第四换能器204的膜片208在基本上相对的方向上运动。这种基本相对的运动充分减小了作用在刚性构件164上的力。这也减小了反射板166上的不期望的合振动。
在一个实施例中，共同的输入信号施加到换能器104，106，202，204上以使换能器104，106，202，204的膜片108，112，206，208都朝组件的中心向内运动，同时，施加相对极性的信号时将向外运动。在一些实施例中，换能器104，106，202，204包括标准或倒置马达结构。
图9A显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统250的透视图，该扩音器系统250包括安装到无限反射板256上的第一电声换能器252和第二电声换能器254。第一换能器252和第二换能器254如此定位以使膜片258，260的前表面基本处于相同方位并相互面对。第一换能器252和第二换能器254之间的距离(d)262能变化，同时使反射板256上的不期望振动最小化，所述振动由第一换能器252和第二换能器254的膜片258，260的运动引起。膜片258，260的运动由第一换能器252和第二换能器254的马达结构产生。
换能器252，254的膜片258，260中的每一个的前表面声学上耦合到收听区域116中，所述收听区域116例如可以是车辆或空间的乘客车厢。每一膜片258，260后表面声学上耦合到无限空腔118中，所述无限空腔118例如可以是车辆行李箱，或房间墙壁之间的空间容积或房间地板下方的空间容积。换能器252，254可以是椭圆形状。椭圆形状的换能器适于最小化进入空腔118的进入深度。
放大器17提供输入信号给第一换能器252和第二换能器254。在所示的实施例中，第一换能器252和第二换能器254中每一个接收具有相同的相对极性的输入信号。这引起换能器252，254的膜片258，260在基本相对的方向上运动。膜片258，260的这种运动在反射板256上产生机械力。作用在反射板256上的机械力能衰减由换能器252，254发射的声音，所述声音尤其位于反射板256的模式共鸣频率附近。激励这些模式共鸣频率将导致反射板256过度振动，这在声学上称之为不期望的嗡嗡声和嘈杂声，和/或发射的声音的衰减频率响应。膜片258，260的基本相对的运动有效地减小了反射板256上的这些振动。
图9B显示了根据本发明的另一实施例的扩音器系统265的侧视图，所述扩音器系统265包括安装到无限反射板256上的第一电声换能器252和第二电声换能器254。可选的刚性连接元件19机械地连接换能器252，254的马达结构266，267。放大器17提供输入信号给第一换能器252和第二换能器254。第一换能器252和第二换能器254中的每一个接收具有相同的相对极性的输入信号。这引起换能器252，254的膜片在基本相对的方向上运动，从而减小了施加到反射板256上的机械合力。在一个实施例中，放大器17提供单频道低频信号给换能器252，254，以使换能器响应于该低频率信号在基本相对的方向上运动。因为更高频率的信号通常比更低频率的信号产生作用在反射板256上的力更小，因而放大器17能提供更高频率的立体声信号给换能器252，254。
图10显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统270的透视图，该扩音器系统270包括安装到无限反射板280上的第一对电声换能器272，274和第二对电声换能器276，278。第一组刚性构件282，283，284机械地连接在第一对换能器272，274之间。第二组刚性构件285，286，287机械地连接在第二对换能器276，278之间。
第一放大器288通过传导路径289，290将输入言号传输到第一对电声换能器272，274的每一个上。例如，第一放大器288可以是立体声放大器或多信道放大器中的第一信道，如立体音响系统中的左信道放大器。在一个实施例中，通过传导路径290传输的输入信号在到达换能器272之前其极性被改变。在另一实施例中，输入信号施加到第一对换能器272，274上，第一对换能器272，274的马达结构相互倒置配置。例如，换能器272的马达结构上的磁铁能使其磁极与换能器274的马达结构上的磁铁的相反。这引起第一对换能器272，274的膜片响应于输入信号的驱动在基本相对的方向上运动。第一对换能器272，274的膜片的这种相对运动减小了施加到刚性构件282，283，284上的机械合力，所述机械合力是由换能器272，274上的膜片的运动产生的。换能器272上的膜片的前表面和换能器274上的膜片的后表面声学上耦合到收听区域116中，收听区域116可以是车辆的乘客车厢。换能器272上的膜片的后表面和换能器274上的膜片的前表面声学上耦合到空腔118中，空腔118可以是车辆行李箱。
第二放大器292通过传导路径294，296将输入信号传输到第二对电声换能器276，278的每一个上。例如，第二放大器292可以是立体声放大器或多端口放大器中的第二端口，所述放大器例如是立体音响系统中的右端口放大器。在一个实施例中，通过传导路径296传输的输入信号在到达换能器278之前其极性被改变。在另一实施例中，输入信号施加到第二对换能器276，278上，第二对换能器276，278的马达结构相互倒置配置。这引起第二对换能器276，278的膜片响应于输入信号的驱动在基本相对的方向上运动。第二对换能器276，278的膜片的这种相对运动减小了施加到刚性构件285、286、287上的机械合力，所述机械合力是由换能器276、278上的膜片的运动产生的。
换能器278上的膜片的前表面和换能器276上的膜片的后表面声学上耦合到收听区域116中。换能器278上的膜片的后表面和换能器276上的膜片的前表面声学上耦合到空腔118中。
第一对换能器272，274和第二对换能器276，278有效地减小了每一刚性构件282，283，284，285，286和287上的合力。从而，从第一对换能器272，274和第二对换能器276，278耦合到无限反射板280上的振动也减小了。
图11显示了包括安装到无限反射板306上的一对电声换能器302，304的扩音器系统300的透视图，无限反射板306可以是车辆后座308的座椅靠背323。在这个实施例中，换能器302，304安装到反射板310，312上以使换能器302，304的膜片基本上相互平行定位。反射板310，312通过刚性构件314，316，318相互连接。刚性构件314，316，318形成进入空腔116中的扩音器系统300的一部分。例如，空腔116可以是车辆行李箱。
换能器302，304上的膜片的前表面通过后座308的座椅靠背323上的通路322声学上耦合到收听区域118中。在一个实施例中，如果需要，扶手324能折叠到通路322中。换能器302，304上的膜片的后表面声学上耦合到空腔116中。在一些实施例中，声学端口、声学波导、无源反射器和/或消音材料能添加到空腔116中来提高扩音器系统300的性能。
换能器302，304上的膜片可以是任何期望的形状，包括圆形或椭圆形。椭圆形换能器具有与圆形换能器不同的形状系数，所述圆形换能器能增加车辆的包装选择。例如，这种包括椭圆形换能器的包装选择比使用类似尺寸的圆形换能器的包装选择插入空腔116的深度更小。例如，扩音器系统300包括4×6，5×7，或6×9英寸换能器。
尽管显示了扩音器系统300定位于车辆后座308之后，但是扩音器系统300能定位在车辆的其他位置上。例如，扩音器系统300能定位于座308之下、扶手324上、门板上、挡泥板之下、地板上、头衬上、或任何其他合适位置上。扩音器系统300例如也能实施在住所、商业楼、剧院、运动场或音乐厅的墙壁、天花板和/或地板上。
运行中，来自信号源(未示出)的输入信号连接到功率放大器(未示出)上。功率放大器的输出电连接到第一换能器302和第二换能器304上。功率放大器用输入信号激励第一换能器302和第二换能器304，并基本声学同相且机械反相驱动第一换能器302和第二换能器304，以产生耦合到收听区域118上的声学输出信号。如此设置扩音器系统300当第一换能器302的膜片在一个方向上运动时，第二换能器304的膜片在基本相对的方向上运动，这充分减小了施加到刚性构件314，316，318上的机械合力，并充分保持了声学输出信号。这也减小了刚性构件314，316，318、无限反射板306和后座308的座椅靠背323上的不期望的合振动。在一个实施例中，后座308的座椅靠背323是无限反射板306。由于受输入信号驱动的两换能器302，304的可动元件的运动而作用在无限反射板306上的合振动小于由于受同一输入信号驱动的单一换能器的运动而作用在无限反射板306上的振动。
图12是根据本发明安装到结构板352上的扩音器系统350的横截面视图。系统350的设置类似于参照图1A描述的装置的设置。第一换能器354机械地连接到结构板352(即，无限反射板)上。第一换能器354包括倒置的马达结构356。具有倒置马达结构360的第二换能器358通过刚性构件362机械地连接到第一换能器354上。例如，扩音器系统350能安装到住所或商业建筑中的墙壁、地板或天花板上。
第一换能器354上的膜片的前表面声学上耦合到收听区域318中。第二换能器358上的膜片的后表面通过声学路径366声学上耦合到收听区域318中。第一换能器354上的膜片的后表面和第二换能器358上的膜片的前表面声学上耦合到空腔368中。空腔368能通过声学元件如声学端口、声学波导或无源发射器(未示出)声学上耦合到收听区域318中。例如，如前所述，声学路径366能包括一个或多个声学元件。
刚性构件362将第一换能器354和第二换能器358机械地连接到结构板352(即，无限反射板)上。施加到第一换能器354和第二换能器358上的输入信号引起换能器354，358将声学输出供入收听区域318中。驱动换能器354，358以使由换能器354，358的运动而施加到刚性构件362和无限反射板352上的机械振动减小。系统350也能包括声学端口、声学波导和/或声学上将声能从空腔368连接到收听区域318中的无源反射板。透声筛网或栅格370能用来覆盖系统350。
图13显示了根据本发明的一个实施例的电声换能器400的横截面视图。电声换能器400是可动线圈式换能器。但是，也能构造成可动磁铁式换能器。电声换能器400包括具有两组马达结构403，404的磁体组件402，每组马达结构403，404具有单一的磁通量间隙。换能器400也包括安装到公共框架或吊架410上的第一膜片406和第二膜片408。具有其他马达结构几何尺寸的其他磁铁组件也是可以的。例如，图17A显示了具有单一马达结构的磁铁组件，所述单一马达结构具有多个磁通量间隙。
显示在图13中的电声换能器400通常是环形对称的。但是，通常并不要求环形对称。例如，第一膜片406和第二膜片408可以是椭圆形、卵形或任何其他期望的形状。另外，第一膜片406和第二膜片408能具有相同或不同的表面积。马达结构403，404也可以是环形对称的或任何其他期望的形状。
第一膜片406通过第一边缘412机械地连接到公共框架410上。第一膜片406也机械地连接到第一线轴414上。第一线轴414能由任何合适的材料制成，这些材料例如包括塑料、纸、纸板、玻璃纤维或聚酰亚胺薄膜(Kapton)。第一音圈416机械地连接到第一线轴414上。例如，第一音圈416绕第一线轴414缠绕。第一十字轴(spider)418将第一线轴414连接到支撑结构420上。第一线轴414将第一音圈416定位在磁铁组件402上的第一马达结构403的第一磁通量间隙422中。
第一马达结构403包括顶板424、永久磁铁426和背板/磁极组件428。永久磁铁426可以是小块磁铁，其通常是圆盘形状。永久磁铁能由稀土基的磁性材料制成，如氧化钐、钴、钕-铁-硼、和/或任何其他公知的磁性材料制成。
在一个实施例中，永久磁铁426在垂直于其平表面的方向上被磁化。永久磁铁426的北极位于其上表面上，南极位于其下表面上。但是，只要保持合适的极性来保证第一音圈416在期望的方向上运动，则永久磁铁426也能设置为使其磁极相反。
磁通量从永久磁铁426的顶部发出并通过顶板424被传导，其中顶板424能由任何渗磁材料如钢制成。磁通量然后穿过第一磁通量间隙422并进入到背板/磁极组件428上，然后进入永久磁铁426中。因而，第一磁路由穿过第一磁通量间隙422的磁通量形成。背板/磁极组件428也能由渗磁材料如钢制成。
除尘盖432定位在第一膜片406上以保护第一马达结构403遭受碎屑的破坏，所述碎屑会影响换能器400的运行。除尘盖通常用胶或带连接到第一膜片406上。
第一音圈416包括引线434，其穿过线轴，通过除尘盖并连到第一膜片406上。引线434通常连接到编织电线436上，编织电线436有时被认为是穿到第一膜片406的外边缘并穿出终端438的金属箔线，终端438连接到框架410上。本领域技术人员将明白具有用来将电终端连接到第一音圈416上的各种方法。例如，编织电线436能沿第一十字轴418穿行，进入支撑结构420之下，穿出框架410的底部。
第二膜片408通过第二边缘442机械地连接到公共框架410上。第二膜片408也机械地连接到第二线轴444上。第二线轴444能由任何合适的材料制成，这些材料例如包括塑料、纸、纸板、玻璃纤维或聚酰亚胺薄膜(Kapton)。第二音圈446机械地连接到第二线轴444上。例如，第二音圈446绕第二线轴444缠绕。第二十字轴448将第二线轴444连接到框架410上。第二线轴444将第二音圈446定位在磁铁组件402上的第二马达结构404的第二磁通量间隙452中。第二磁通量间隙452基本环绕第一磁通量间隙422。
第二马达结构404基本环绕第一马达结构403。第二马达结构404包括顶板454、永久磁铁456和背板/磁极组件458。永久磁铁456可以是环形磁铁。永久磁铁456能由稀土基磁性材料或任何其他公知的磁性材料制成。
在一个实施例中，永久磁铁456在垂直于其平表面的方向上被磁化。永久磁铁456的北极位于其上表面上，南极位于其下表面上。但是，只要保持合适的极性来保证第二音圈446在期望的方向上运动，则永久磁铁456也能设置为使其磁极相反。
磁通量从永久磁铁456的顶部发出并通过顶板454被传导，其中顶板454能由任何渗磁材料如钢制成。磁通量然后穿过第二磁通量间隙452并进入到背板/磁极组件458上，然后进入永久磁铁456中。因而，第二磁路由穿过第二磁通量间隙452的磁通量形成。
第二音圈446包括引线464，其通过线轴引入第二膜片408之下。引线464通常连接到编织电线466上，编织电线466穿行于第二十字轴448之上并穿出终端468，终端468连接到框架410上。本领域技术人员将明白编织电线能以各种方式穿到终端468上。例如，编织电线能沿膜片408穿行，穿出安装到框架410上的终端。
框架410能通过使用各种技术来形成。例如，框架410由单一材料片形成或用多部分制成。框架410包括出口470以使膜片406，408之间的声能基本无衰减地传播。框架410也包括出口472以使第二膜片408的后表面的声能基本无衰减地传播。出口470，472能分布在框架410的圆周周围。透声的玻璃纤维稀松平纹织物474能用来覆盖出口470以保护第二磁铁间隙452遭受灰尘和碎屑的破坏。
运行中，外部源(未示出)如放大器包括电连接到终端438，468上的输出终端。只要输入信号施加到终端438，468上时膜片406，408被合适设定为在机械相对的方向上运动，终端438，468能连接到放大器的同一输出终端上。这种构造包括使磁铁426，456之一与其他磁铁426，456的磁性相反并保持音圈416，446的合适的相对极性。例如，音圈416，446上的绕组能相反，如前所述终端438，468的极性能相反。
施加到终端438，468上的输入信号引起第一音圈416在一个方向上运动，并引起第二音圈446在基本相对的方向上运动。例如，施加到终端438上的正电压引起第一音圈416向上运动，施加到终端468上的正电压引起第二音圈446向下运动。这引起第一膜片406相对于第二膜片408机械运动。与第一膜片406的单独运动相比，第二膜片408的运动减小了由第一膜片406和第二膜片408的总运动而施加到框架410上的机械合力。因而，即使膜片406，408和/或马达结构403，404不同，由于第一膜片406的运动而施加到框架410上的机械合力的减小被遵守。
另外，施加到第一音圈416上的输入言号与施加到第二音圈446上的输入信号不同。例如，在低频率情况下输入信号相同，但是在高频率情况下是不同的。并且，输入信号被改变以补偿马达结构403，404和膜片406，408上的不对称，以进一步减小由第一膜片406和第二膜片408的运动而施加到框架410上的机械合力。
马达结构403，404和膜片406，408能在输入信号的至少一部分低频范围内被机械地反相驱动。输入信号的低频范围能使膜片406，408的运动量大。一些这种运动能形成框架410上的机械力和/或振动。连接到框架410上的机械合力/振动在换能器400上充分减小，同时与具有单一膜片的类似尺寸换能器相比，换能器400的声学输出由于两膜片406，408的合成声学输出而增加。应该注意到被设计为将第二膜片408的声学输出连接到收听区域中的各种结构在下面的附图中显示。
马达结构403，404和膜片406，408能相似的制造，以更大程度减小施加到框架410上的机械力。但是，甚至不同的马达结构403，404和膜片406，408也能充分减小施加到框架410上的机械力。本领域技术人员将明白通常期望运动结构的共振频率相互紧密适配。这能通过将各种组件设计为大致包括相同的移动质量和总悬置硬度来实现。能通过改变膜片材料或膜片几何尺寸包括厚度来调节移动质量。也能使用其他方法，如通过增加重量和/或改变其他运动结构元件，如音圈绕组、十字轴、除尘盖和边缘。使马达结构403，404的特性相适配也是令人期望的。因为磁铁间隙422，452具有基本不同的直径，则马达结构403，404上的元件能设计成使马达结构403，404具有相似特性。
由于换能器400的非对称特性，换能器400的制造要求考虑一定的设计。在一个实施例中，第一马达结构403/膜片406/悬置组合和第二马达结构404/膜片408/悬置组合的动力特性设计成基本相同。例如，膜片、十字轴、除尘盖和边缘能被构造为使移动质量相同，每一悬置系统的硬度相同，且马达动力相同。表示马达动力的特性的一个方式通过使用公知为beta β的数量来表示。Beta β是马达品质因数，定义为如下β=(bl)2re]]>其中b是间隙中的通量密度，1是音圈中的线长，re是音圈的直流电阻。因而，通过改变这些参数中的一个或多个，每一马达结构403，404的马达质量因数能被设计为基本相同。例如，该系统能被设计为使施加到每一音圈416，466上的电压产生类似的力，其被输出到具有类似移动质量和类似硬度的系统中。
从而，在一个实施例中，将运动系统的动力特性设计为基本相同，将马达结构的力输出设计为基本相同。运动系统包括膜片、除尘盖(如果有)、边缘的一部分、十字轴的一部分和音圈(包括电线和线轴)。也存在与膜片上的空气载荷(如果膜片的面积相类似，空气载荷的质量将是类似的)相关的一些质量。换能器副组件的总移动质量应该大致相等。每一换能器副组件的十字轴和边缘的总悬置硬度也应该大致相等。总悬置硬度也能受可选的后外壳(未示出)影响。
每一马达结构403，404由磁铁426，456、背板/磁极元件428，458、顶板424，454及音圈416，446形成。期望的是每一换能器副组件的beta β及音圈的直流电阻相同。如果限定换能器副组件特性的每一参数(如beta、DCR、质量、顺应等)相同，那么换能器副组件可具有十分相似的动力特性。
但是，由于一些元件不对称，必须选择明显相互不同的实际元件来使换能器副组件的整体特性相似。例如，声学元件具有不同直径，不同数目的绕组，膜片能具有不同质量来补偿音圈的差异，磁铁间隙尺寸可以不同，和/或可使用不同数量的磁铁材料，以提高两换能器副组件之间的动力对称性。在一个实施例中，相适配的原有特性是膜片面积、移动质量、马达动力常数(beta)，和换能器副组件的悬置硬度。
在一个实施例中，来自第二膜片408的声学输出不耦合到收听区域中，其运动仅用来减小框架410上的合力，框架410上的合力由第一膜片406的运动引起。
图14显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统500的横截面视图，扩音器系统500包括图13中的、安装到无限反射板11上的电声换能器400。无限反射板11类似于参照图1A描述的无限反射板11。电声换能器400的框架410使用安装硬件如螺钉、夹子、胶或密封剂安装到无限反射板11上。声音屏蔽物501能防止空腔30中的声能不适宜地与声学端口15，16中的声能合成。
第一膜片406的前表面声学上耦合到收听区域18中。如果反射板11是车辆的后行李架，那么收听区域18是车辆的乘客车厢。第一膜片406的后表面声学上耦合到空腔30中，如果无限反射板11是后行李架，那么空腔30将是车辆行李箱。
该实施例中的框架410包括另外的通气孔502，其使得第二膜片408的后表面上的声能通过声学路径15，16传播到收听区域18中。第一膜片406的后表面和第二膜片408的前表面声学上耦合到空腔30中。反射板11可以是房间的墙壁、地板或天花板，来代替车辆的后行李架，电声换能器400能定位在墙壁之后或与墙壁齐平，地板之下，或天花板之上。
功率放大器17用同一信号激励电声换能器400的马达结构403，404，但机械相对地驱动它们。该系统如此设置当第一膜片406在一个方向上运动时，第二膜片408在基本相对的方向上运动，与由于膜片406，408之一的运动而施加到反射板11上的力相比，这充分减小了作用在反射板11上的机械合力。这也减小了反射板11上的不期望的合振动。同时，第二膜片408的后表面的声学输出通过声学端口16耦合到收听区域18中用于发出声音，所述声学输出与第一膜片406的前表面的输出基本同相。从而，放大器17的施加到第二马达结构404上的输入信号引起第二膜片408在与第一膜片406的运动方向相对的方向上运动，以减小了作用到反射板11上的合力，同时保持了声学输出。
第二膜片408的后表面的声学输出也能通过横截面基本恒定或横截面连续变化的管道连接到收听区域18中，而不失一般性。在一些实施例(未示出)中。空腔30能包括一个或多个声学端口、声学波导或能将声能从空腔30连接到收听区域18中的无源发射器。如前所述，能使用任何声学元件。
在一个实施例中，单独的放大器能用来单独地驱动每一音圈416，446(图13)。这使得不同信号将施加到换能器400的每一音圈416，446上。采用均衡化来补偿单个换能器副组件的性能差异，以更大程度减小由于膜片406，408的运动而施加到反射板11上的合力。
图15显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统520的横截面视图，扩音器系统520包括图13中的安装到外壳522上的电声换能器400。电声换能器400使用安装硬件安装到外壳522上。
第一膜片406的前表面406a声学上耦合到收听区域524中。第一膜片406的后表面406b声学上耦合到外壳522的空腔526中。
电声换能器400的框架410包括通气孔528，其通过声学路径530将声能从第二膜片408的后表面408b传播到收听区域524中。
第二膜片408的前表面408a通过通气孔532也声学上耦合到空腔526中。在一些实施例中，外壳522包括一个或多个声学端口、声学波导、无源发射器或能将声能从空腔526连接到收听区域524中的其他声学元件。
在另一实施例中，第二膜片408仅用来减小由于第一膜片406的运动而作用在外壳522上的机械力。在这个实施例中，没有使用由于第二膜片408的运动而产生的声能。在这个实施例中，将膜片408的后表面耦合到收听区域524中的路径530被能省掉。
图16显示了根据本发明的一个实施例的扩音器系统550的横截面视图，扩音器系统550包括将图13中的安装到结构板552上的电声换能器400。结构板552类似于参照图14描述的无限反射板11。例如，结构板552可以是房间中的墙壁、地板、天花板或其他结构。电声换能器400的框架410使用安装硬件如螺钉、夹子、胶或密封剂安装到结构板552上。机械结构553，554能防止从膜片406，408之间发出的声能不期望地与从第二膜片408的后表面发出的声能合成。筛网或格栅555能用来覆盖电声换能器400。
第一膜片406的前表面声学上耦合到收听区域556中。第一膜片406的后表面通过框架410上的通气孔470声学上耦合到空腔558中。空腔558是结构板552和另一结构板560之间的空间。该实施例中的框架410也包括通气孔472，其通过声学端口564将第二膜片408的后表面的声能传播到收听区域556中。第二膜片408的前表面连接到空腔558中。
放大器(未示出)用同一信号激励电声换能器400的马达结构403，404(图13)，但是机械相对地驱动它们。该系统如此设置当第一膜片406在一个方向上运动时，第二膜片408在基本相对的方向上运动，这充分减小了作用在结构板552上的合力。这也减小了结构板552上的不期望的合振动。同时，第二膜片408的后表面的声学输出通过声学路径564连接到收听区域556中用于发出声音，所述声学输出与第一膜片406的前表面的输出基本同相。从而，放大器的输入信号引起第二膜片408在与第一膜片406的运动方向相对的方向上运动，以减小作用在结构板552上的合力并保持了声学输出。
第二膜片408的后表面的声学输出也能通过横截面基本恒定或横截面连续变化的管道连接到收听区域556中，而不失一般性。在一些实施例(未示出)中。如前所述，空腔558能包括一个或多个声学端口、声学波导或能将声能从空腔558连接到收听区域556中的无源发射器。
图17A是根据本发明的另一实施例的电声换能器600的横截面视图。图17A中所示的实施例类似于图13中所示的实施例，但是包括具有单一马达结构604的磁铁组件602，所述马达结构604具有第一磁铁间隙606和第二磁铁间隙608。磁铁组件602包括单一环形磁铁610。
显示在图17A中的电声换能器600通常是环形对称的。但是，通常并不需要环形对称。例如，第一膜片406和第二膜片408可以是椭圆形、卵形或任何其他期望的形状。另外，第一膜片406和第二膜片408能具有相同或不同的表面积。马达结构604也可以是环形对称或任何其他期望的形状。
第一膜片406通过第一线轴414机械地连接到第一音圈416上。第一十字轴418将第一线轴414连接到支撑结构420上。第一线轴414将第一音圈416定位在磁铁组件602上的马达结构604的第一磁通量间隙606中。马达结构604包括顶板612、永久磁铁610和背板组件614。永久磁铁610能由稀土基磁性材料如氧化钐、钴、钕-铁-硼，和/或任何其他公知的磁性材料制成。
在一个实施例中，永久磁铁610在垂直于其平表面的方向上被磁化。永久磁铁610的北极位于其上表面上，南极位于其下表面上。但是，永久磁铁610也能设置为使其磁极相反。
磁通量从永久磁铁610的顶部发出并通过顶板612被传导，其中顶板612能由任何渗磁材料如钢制成。磁通量然后穿过第一磁通量间隙606并进入到背板组件614上，然后返回到永久磁铁610中。因而，第一磁路由穿过第一磁通量间隙606的磁通量形成。
将外部放大器电连接到第一音圈416上的电线未示出。本领域技术人员将明白具有用于将电终端连接到第一音圈416上的各种方法。
第二膜片408通过第二线轴444机械地连接到第二音圈446上。第二十字轴448将第二线轴444连接到框架410上。第二线轴444将第二音圈446定位在磁铁组件602上的马达结构604的第二磁通量间隙608中。第二磁通量间隙608基本环绕第一磁通量间隙606。马达结构604也包括相应于第二磁通量间隙608的背板组件614。
磁通量从永久磁铁610的顶部发出并通过顶板612被传导。磁通量然后穿过第二磁通量间隙608并进入到背板组件614上，然后返回到永久磁铁610中。因而，第二磁路由穿过第二磁通量间隙608的磁通量形成。
第一和第二磁路被如此设计以至于从磁铁610发出的磁通量以期望的方式分开。从而，空气间隙606，608的尺寸能与音圈416，446结合设计，以使每一马达结构的期望的beta β被遵守。在一个实施例中，每一马达结构的beta β基本相等。
运行中，外部源(未示出)如放大器包括电连接到音圈416，446上的输出终端。音圈416，446被构造为具有合适极性，从而输入信号施加到它们上时，它们在基本相对的方向上运动。施加到音圈416，446上的输入信号引起第一音圈416在一个方向上运动，而使第二音圈446在基本相对的方向上运动。这引起第一膜片406机械地相对于第二膜片408运动。第二膜片408的运动减小了由第一膜片406的运动而施加到框架410上的机械力。因而，即使膜片406，408不同，也可观察到由于第一膜片406的运动而施加到框架410上的机械力减小。
图17B是图17A的电声换能器600上的马达结构604的横截面视图。对称线620将马达结构604隔开，以使得仅显示马达结构604的右侧。通过绕对称线620旋转图17B能显示完整的马达结构604。具有磁场线622，622′的静止磁场从环形磁铁610的顶部(北极)发出并通过顶板612传导。磁场线622，622′然后分别穿过第一磁铁间隙606和第二磁铁间隙608，到达背板组件614上。磁场线622，622′然后返回到环形磁铁610的南极。从而，形成了具有相对磁极的两个磁路。
具有电流I1的输入信号在第一方向624上施加到第一音圈416上，所述输入信号用第一极性驱动第一音圈416。电流I1产生具有磁力线626的第一磁场。第一磁场通常是交流(AC)磁场。具有磁场线626的第一磁场能引起电声换能器600上的磁通量调制失真。磁通量调制失真是一种具有磁场线626的第一磁场的交互作用引起的现象，所述磁场线626由具有静止磁场的第一音圈416产生，所述静止磁场由环形磁铁610产生。特别地，静止磁场的强度由于第一音圈416产生的第一磁场626的交互作用而不期望地变化。
具有电流I2的输入信号在与施加到第一音圈416上的输入信号相同的方向624上施加到第二音圈446上。第二音圈446在与第一音圈416相同的方向上缠绕。电流I2产生具有磁力线626′的第二磁场。从而，第一音圈416和第二音圈466相互机械反相运动。这是由于第一磁通量间隙606中的磁场线622的方向与第二磁通量间隙608中的磁场线622′的方向相反。
因为由第二音圈446产生的第二磁场具有与由第一音圈416产生的第一磁场相对的极性，因而能减小磁通量调制失真。从而，因为由音圈416，446产生的磁场基本处于相反方向，所以磁铁610的静止磁场和由音圈416，446产生的磁场之间的交互作用减小。
也能通过将一个或多个可选的铜的(或其他导电材料的)短环628临近于马达结构604上的磁铁间隙606，608定位来抑制磁通量调制失真。短环628也能使音圈的感应系数的变化最小化，其中所述感应系数是间隙中的位置的函数。
图18是根据本发明的另一实施例的电声换能器630的横截面视图。图18中所示的实施例类似于图17A中所示的实施例，但是包括具有替换的环形磁铁634的磁铁组件632，其中环形磁铁634是径向磁化的环形磁铁，通常认为是圆环磁铁。磁铁组件632包括环形磁铁634和隔磁体636。隔磁体被构造成防止发生磁短路。隔磁体636能由塑料或其他非渗磁材料制成。
环形磁铁634被如此构造以至于其磁极在平行于平表面的方向上位于其垂直表面上。例如，北磁极位于环形磁铁634的垂直表面内侧，南磁极位于环形磁铁634的垂直表面的外侧。但是，环形磁铁634也能被磁化使其磁极颠倒。
磁铁组件632包括马达结构638，马达结构638具有环形磁铁634、隔磁体636、背板组件614、第一侧板640和第二侧板642。磁通量从环形磁铁634的内表面发出，通过第一侧板640传播，穿过第一磁通量间隙606，进入到背板组件614上。磁通量然后通过第二磁通量间隙608传播，然后通过第二侧板642传播，返回到环形磁铁634的外表面。从而，形成了具有穿过第一磁通量间隙606和第二磁通量间隙608的磁通量的磁路。
运行中，外部源(未示出)如放大器包括电连接到音圈416，446上的输出终端。音圈416，446被构造为具有合适极性，从而输入信号施加到它们上时，它们在基本相对的方向上运动。施加到音圈416，446上的输入信号引起第一音圈416在一个方向上运动，使第二音圈446在基本相对的方向上运动。这引起第一膜片406机械地相对于第二膜片408运动。第二膜片408的运动减小了由第一膜片406的运动而施加到框架410上的机械力。因而，即使膜片406，408不同，也可以观察到由于第一膜片406的运动而施加到框架410上的机械力减小。应该注意到只要保持合适的极性，输送到音圈416，446上的输入信号不需要相同。在一个实施例中，输入信号在施加到每一音圈416，446上之前其被个别改变以调整每一音圈416，446的运动。如前面参照图13所述，这种调节能进一步减小由于膜片406，408的运动而施加到框架410上的机械合力。
图19是根据本发明的另一个实施例的电声换能器650的横截面视图。电声换能器650是可动线圈式换能器。但是，也能构造成可动磁铁式换能器。电声换能器650包括具有两组马达结构654，656的磁体组件652，每组马达结构具有单一的磁通量间隙658，660。两马达结构654，656共享一个单一的环形磁铁662。
第一音圈664绕第一线轴668缠绕。第一音圈664定位在第一磁通量间隙658中。第二音圈670绕第二线轴672缠绕。第二音圈670定位在第一磁通量间隙660中。第一音圈664和第二音圈670具有基本相等的直径。两马达结构654，656具有从上悬挂(over-hung)或向下悬挂(under-hung)的设计。第一磁通量间隙658临近于第二磁通量间隙660。在一个实施例中，空气间隙674将第一磁通量间隙658与第二磁通量间隙660分开。不导磁的绝缘体能定位在空气间隙674中。第一磁通量间隙658和第二磁通量间隙660能具有基本相等的直径。
第一马达结构654包括临近于磁铁662的第一渗磁板676。第一顶板677机械地连接到第一渗磁板676上。第一渗磁板676通过第一刚性支撑构件680也机械地连接到第一极板678上。第一刚性支撑元件680被制造得尽可能薄并仍保持结构的整体性。第一刚性支撑结构680能在第一马达结构654上形成磁短路。期望的是使磁短路的大小最小化，从而第一刚性支撑结构680容纳尽可能少的材料但保持第一马达结构654的结构整体性。这并不局限为最小化刚性支撑结构的厚度。从连续圆盘改变成一系列径向轮辐(未示出)也能有助于使磁短路的大小最小化。在另一个实施例(未示出)中，第一刚性支撑结构680由绝缘体取代，所述绝缘体增加结构整体性并防止第一马达结构654中的磁短路。绝缘体能由非渗磁材料制成。
第二马达结构656包括临近于磁铁662定位的第二渗磁板682。第二顶板683机械地连接到第二渗磁板682上。第二渗磁板682通过第二刚性支撑构件686也机械地连接到第二极板684上。类似于第一刚性支撑结构680，第二刚性支撑构件686被制造得尽可能薄，同时仍保持第二马达结构656的结构整体性。具有其他马达结构几何尺寸的其他磁铁组件也是可以的。例如，图20显示了具有第一和第二马达结构的磁铁组件，每一马达结构具有永久磁铁。
电声换能器650也包括安装到公共框架或吊架694上的第一膜片690和第二膜片692。为了防止公共框架694在外径处的磁路短，框架可由多部分制成和/或框架可由非渗磁材料制成。显示了电声换能器650通常是环形对称的。但是，通常并不要求环形对称。例如，第一膜片690和第二膜片692可以是椭圆形、卵形或任何其他期望的形状。另外，第一膜片690和第二膜片692具有相同或不同的表面积。马达结构654，656也可以是环形对称或任何其他期望的形状。
第一膜片690通过第一边缘696机械地连接到公共框架694上。第一膜片690也机械地连接到第一线轴668上。第一十字轴698将第一线轴668连接到公共框架694上。第一线轴668将第一音圈664定位在磁铁组件652上的第一马达结构654的第一磁通量间隙658中。
第二膜片692通过第二边缘700机械地连接到公共框架694上。第二膜片692也机械地连接到第二线轴672上。第二十字轴702将第二线轴672连接到公共框架694上。第二线轴672将第二音圈670定位在磁铁组件652上的第二马达结构656的第二磁通量间隙660中。
在一个实施例中，永久磁铁662在垂直于其平表面的方向上被磁化。永久磁铁662的北极位于其上表面上，南极位于其下表面上。但是，只要保持合适的磁性以保证第一音圈664和第二音圈670在期望的方向上运动，永久磁铁662也能设置为使其磁极相反。
磁通量从永久磁铁662的顶部发出并通过第一渗磁板676和第一顶板677传导。磁通量然后穿过第一磁通量间隙658并进入到第一极板678上。中心板704通过第二极板684传导磁通量。磁通量然后穿过第二磁通量间隙660并进入到第二顶板683上。磁通量然后通过第二渗磁板682传播，返回到永久磁铁662中。因而，磁路由穿过第一磁通量间隙658和第二磁通量间隙660的磁通量形成。中心板704也能由渗磁材料如钢制成。
如果刚性支撑结构680，686渗磁，那么磁通量将通过刚性支撑结构680从磁铁662穿过第一渗磁板676，进入第一极板678，进入中心板704，通过刚性支撑结构686进入第二极板684，进入第二渗磁板682，返回到磁铁662。如前面所述，通过保持刚性支撑结构680，686尽可能薄能最小化这种影响。
第一除尘盖706和第二除尘盖708定位在第一膜片690和第二膜片692上以保护第一马达结构654和第二马达结构656遭受碎屑的破坏，所述碎屑能影响换能器650的运行。除尘盖706，708通常用胶连接到膜片690，692上。
框架694通过使用各种技术来形成。例如，框架694能由单一的材料片形成或用多部分制成。如前所述，框架694能制造成不使马达结构654，656短路。框架694包括第一组通气口710和第二组通气口712以使膜片690，692之间的声能和空气从框架694发射出来。该组通气口710，712能分布在框架694周围。通气口710，712并没按比例绘制，出口能位于框架694周围的其他位置。通气口710，712应该设计成使流体速度保持足够低，以使得换能器650运行时防止通气口710，712形成噪音。
第一音圈664和第二音圈670包括引线(未示出)，其穿行于第一线轴668和第二线轴672，最终进入连接到框架694上的终端(未示出)。例如，引线能穿过除尘盖706，708，进入每一膜片690，692上，弹性编织电线能穿出连接到框架694上的终端。替换地，弹性编织电线能沿十字轴698，702穿行并穿出连接到框架694上的终端。本领域技术人员将明白具有用来将电终端连接到第一音圈664和第二音圈670上的各种方法。
运行中，外部源(未示出)如放大器包括输出终端，所述输出终端电连接到终端(未示出)上，所述终端连接到框架694上。只要马达结构654，656被合适构造以使得输入信号施加到终端上时可动元件在基本相对的方向上运动，连接到框架694上的终端可连接到放大器上的同一输出终端上。
施加到终端上的输入信号引起第一音圈664在一个方向上运动，引起第二音圈670在基本相对的方向上运动。这引起第一膜片690在相对于第二膜片692的方向上机械地运动。第二膜片692的运动减小了由第一膜片690的运动而施加到框架694上的机械力。因而，可以观察到由于第一膜片690的运动而施加到框架694上的机械力减小。
图20是根据本发明的另一实施例的电声换能器750的横截面视图。电声换能器750类似于图19所示的电声换能器650，但是包括替换的磁铁组件752。磁铁组件752包括具有小块磁铁756的第一马达结构754和具有环形磁铁760的第二马达结构758。第一马达结构754包括第一磁铁间隙762，第二马达结构758包括第二磁铁间隙764。
第一音圈766绕第一线轴768缠绕。第一音圈766定位在第一磁通量间隙762中。第二音圈770绕第二线轴772缠绕。第二音圈770定位在第二磁通量间隙764中。第二音圈770基本环绕第一音圈766，因而，第二磁通量间隙764基本环绕第一磁通量间隙762。两马达结构754，758具有从上悬挂或向下悬挂的设计。绝缘体774定位在两马达结构754，758之间。绝缘体774能由塑料或任何其他合适的非渗磁材料制成。
第一马达结构754包括机械地连接到磁铁756上的第一顶板776。第一背板组件778也机械地连接到磁铁756上。第二马达结构758包括机械地连接到环形磁铁760上的第二顶板782。第二背板组件784也机械地连接到环形磁铁760上。
电声换能器750也包括安装到公共框架或吊架792上的第一膜片788和第二膜片790。第一膜片788通过第一线轴768机械地连接到第一音圈766上。第二膜片790通过第二线轴772机械地连接到第二音圈770上。第一膜片778和第二膜片790可以是椭圆形、卵形或任何其他期望的形状。另外，第一膜片778和第二膜片790具有相同或不同的表面积。马达结构754，758也可以是环形对称或任何其他期望的形状。
施加到第一音圈766和第二音圈770上的输入信号引起第一音圈766在一个方向上运动，引起第二音圈770在基本相对的方向上运动。这引起第一膜片788在相对于第二膜片790的方向上机械地运动。第二膜片790的运动减小了由第一膜片788的运动而施加到框架792上的机械力。因而，可以观察到由于第一膜片788的运动而施加到框架792上的机械力的减小。
很显然在不脱离发明原理的情况下本领域的技术人员可以运用、变化和改变在此公开的特殊装置和技术。例如，一般能使用反结构和非反结构的马达结构。换能器的方向可以是相同的或相互相反的。只要换能器的膜片的运动使得力矢量破坏地干扰(即，减小了合力数量)。因而，本发明包括每一个新颖特征和这些特征的新颖结合或拥有在此公开的装置和技术，仅受到下面的权利要求书的实质和范围的限制。
权利要求
1.一种电声换能器包括a)提供第一磁通量间隙和第二磁通量间隙的磁铁组件；b)位于第一磁通量间隙中的第一音圈；c)机械连接到第一音圈和框架上的第一膜片，第一音圈响应接收的第一输入信号使第一膜片在第一方向上运动；d)位于第二磁通量间隙中的第二音圈；和e)机械连接到第二音圈和框架上的第二膜片，第二音圈响应接收的第二输入信号使第二膜片在第二方向上运动，所述第二方向基本上与第一方向相对，第二膜片的运动减小了由于第一膜片的运动而施加到框架上的振动。
2.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第一输入信号和第二输入信号具有相反的相对极性。
3.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第一输入信号和第二输入信号相同。
4.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第二音圈基本环绕第一音圈。
5.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第一音圈具有与第二音圈基本相等的直径。
6.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第一磁通量间隙与第二磁通量间隙基本上对称。
7.根据权利要求1所述的电声换能器，其中磁铁组件包括环形磁铁、圆环磁铁和小块磁铁中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电声换能器，其中磁铁组件进一步包括至少一个铜短环，其临近于第一磁通量间隙和第二磁通量间隙中的至少一个定位。
9.根据权利要求1所述的电声换能器，其中磁铁组件包括环形磁铁，环形磁铁将静止磁场提供到第一和第二磁通量间隙中。
10.根据权利要求1所述的电声换能器，其中施加到第一音圈上的第一输入信号产生第一磁场，施加到第二音圈上的第二输入信号产生第二磁场，第二磁场具有与第一磁场相对的极性，以减小第一磁通量和第二磁通量中的至少一个中的磁通量调制。
11.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第二磁通量间隙相对于第一磁通量间隙同心定位。
12.根据权利要求1所述的电声换能器，进一步包括至少一个低通滤波器，其电连接到第一和第二音圈中的至少一个上。
13.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第一膜片相对于第二膜片倒置。
14.根据权利要求1所述的电声换能器，其中第一和第二膜片中的至少一个是椭圆形状。
15.根据权利要求1所述的电声换能器，其中磁铁组件包括马达结构，其相对于第一和第二膜片中的至少一个倒置。
16.根据权利要求1所述的电声换能器，其中框架机械连接到车辆的无限反射板上。
17.根据权利要求1所述的电声换能器，其中框架机械连接到墙壁上。
18.一种用于车辆的扩音器系统，包括a)与车辆成一体的无限反射板，无限反射板的第一表面耦合到车辆的收听区域中，无限反射板的第二表面耦合到空腔中；b)机械连接到无限反射板上的第一反射板，该第一反射板支撑第一换能器，所述第一换能器包括第一膜片，所述第一膜片具有声学上耦合到车辆的收听区域中的第一表面和声学上耦合到空腔中的第二表面；c)机械连接到无限反射板上的第二反射板，该第二反射板支撑第二换能器，所述第二换能器包括第二膜片，所述第二膜片具有声学上耦合到车辆的收听区域中的第一表面和声学上耦合到空腔中的第二表面；d)将第一反射板机械连接到第二反射板上的刚性构件，第一和第二换能器分别由第一和第二输入信号驱动，以使第一和第二膜片的第一表面的声学输出基本同相地连接到收听区域，且由于第一膜片的运动而施加到无限反射板上的振动通过第二膜片的运动而减小。
19.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一和第二反射板基本垂直于无限反射板。
20.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中第一和第二信号相同。
21.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第二反射板基本平行于第一反射板定位。
22.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一膜片的第一表面包括第一膜片的前表面，第一膜片的第二表面包括第一膜片的后表面。
23.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一膜片的第一表面包括第一膜片的后表面，第一膜片的第二表面包括第一膜片的前表面。
24.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第二膜片的第一表面包括第二膜片的前表面，第二膜片的第二表面包括第二膜片的后表面。
25.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第二膜片的第一表面包括第二膜片的后表面，第二膜片的第二表面包括第二膜片的前表面。
26.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第二换能器相对于第一换能器倒置。
27.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一膜片和第二膜片中的至少一个是椭圆形。
28.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一换能器的马达结构通过刚性构件机械连接到第二换能器的马达结构上。
29.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一换能器的框架机械连接到第二换能器的框架上。
30.根据权利要求18所述的扩音器系统，进一步包括无源发射器、无源发射器的第一表面声学上耦合到收听区域中，无源发射器的第二表面声学上耦合到空腔中。
31.根据权利要求18所述的扩音器系统，进一步包括声学元件，其将声能从空腔耦合到收听区域中。
32.根据权利要求31所述的扩音器系统，其中，声学元件包括声音端口。
33.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，空腔包括车辆行李箱。
34.根据权利要求18所述的扩音器系统，其中，第一和第二换能器中的至少一个进一步包括倒置的马达结构。
35.根据权利要求18所述的扩音器系统，进一步包括至少一个低通滤波器，其连接到第一和第二换能器中的至少一个上，所述的至少一个低通滤波器将第一和第二输入信号中的至少一个的频谱分量限制在预定截止频率之上。
36.一种用于减小车辆的扩音器系统上的机械力的方法，该方法包括a)将第一反射板和第二反射板安装到与车辆成一体的无限反射板上；b)将具有第一膜片的第一换能器安装到第一反射板上，使得第一膜片的第一表面声学上耦合到车辆的收听区域中，第一膜片的第二表面声学上耦合到空腔中；c)将具有第二膜片的第二换能器安装到第二反射板上，使得第二膜片的第一表面声学上耦合到车辆的收听区域中，第二膜片的第二表面声学上耦合到空腔中；d)用刚性构件将第一反射板机械地连接到第二反射板上；e)分别用第一和第二输入信号驱动第一和第二换能器，使得第一膜片和第二膜片的第一表面的声学输出基本同相地连接到收听区域中，并且由于第一膜片的运动而施加到无限反射板上的振动通过第二膜片的运动而减小。
37.根据权利要求36所述的方法，进一步包括将第一反射板基本平行于第二反射板定位。
38.根据权利要求36所述的方法，进一步包括将声学端口、声学波导和无源发射器中的至少一个结合到空腔中，以将声能从空腔耦合到收听区域中。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，空腔包括车辆的行李箱。
40.根据权利要求36所述的方法，其中，用第一和第二输入信号驱动第一和第二换能器的步骤包括将第一输入信号施加到机械连接到第一膜片上的第一音圈中，将第二输入信号施加到机械地连接到第二膜片上的第二音圈中。
41.根据权利要求36所述的方法，其中，第一膜片的运动与第二膜片的运动基本相对。
42.根据权利要求36所述的方法，其中，第一膜片与第二膜片相互倒置。
43.一种扩音器系统，包括a)外壳，所述外壳包括第一声学空间和第一声学元件，第一声学空间和第一声学元件的组合包括第一共振频率，第一声学元件将声能从第一声学空间耦合到外壳外部；b)副外壳，所述副外壳至少局部定位在外壳内侧，副外壳包括第二声学空间和第二声学元件，第二声学空间与第二声学元件的组合包括第二共振频率，第二声学元件将声能从第二声学空间耦合到副外壳外部；c)安装到副外壳上的第一换能器，第一换能器包括第一膜片，第一膜片具有声学上耦合到第一声学空间的第一表面和声学上耦合到第二声学空间的第二表面，施加到第一换能器上的第一输入信号引起第一膜片在第一方向上运动；d)安装到副外壳上的第二换能器，第二换能器包括第二膜片，第二膜片具有声学上耦合到第一声学空间的第一表面和声学上耦合到第二声学空间的第二表面，施加到第二换能器的第二输入信号引起第二膜片在相对于第一方向的方向上运动，以减小由于第一膜片的运动而施加到副外壳上的振动。
44.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第一共振频率和第二共振频率相同。
45.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第一共振频率低于第二共振频率。
46.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第二声学元件将声能从第二声学空间耦合到外壳外侧。
47.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第二声学元件将声能从第二声学空间耦合到第一声学空间。
48.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第一声学元件和第二声学元件中的至少一个包括声学端口。
49.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第一和第二声学元件中的至少一个包括无源发射器。
50.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，副外壳刚性连接到外壳上。
51.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第二膜片在基本与第一方向相对的第二方向上的运动减小了由于第一膜片的运动而施加到外壳上的振动。
52.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第一和第二换能器中的至少一个包括倒置马达结构。
53.根据权利要求43所述的扩音器系统，其中，第一换能器相对于第二换能器倒置。
54.根据权利要求43所述的扩音器系统，进一步包括附加的副外壳，其至少局部定位在外壳内部。
55.根据权利要求43所述的扩音器系统，进一步包括附加的副外壳，其至少局部定位在副外壳内部。
56.一种换能器组件，包括a)遭受振动的框架；b)机械地连接到框架上的第一对换能器，该第一对换能器基本取向成一条直线并包括第一对膜片，施加到第一对换能器上的输入信号引起第一对膜片相互在基本相对方向上运动；和c)机械地连接到框架上的第二对换能器，该第二对换能器相对于第一对换能器基本取向成一条直线并包括第二对膜片，施加到第二对膜片上的输入信号引起第二对膜片相互在基本相对方向上运动，从而减小了框架上的振动。
57.根据权利要求56所述的换能器组件，其中第二对膜片的运动与第一对膜片的运动基本同相。
58.根据权利要求56所述的换能器组件，进一步包括反射板，其声学上将第一对换能器上的换能器的前表面与换能器的后表面分开。
59.根据权利要求56所述的换能器组件，进一步包括反射板，其声学上将第二对换能器中的换能器的前表面与换能器的后表面分开。
60.根据权利要求56所述的换能器组件，进一步包括外壳，其至少容纳第一和第二对换能器的一部分。
61.根据权利要求56所述的换能器组件，其中第一对换能器的膜片相对于第二对换能器的膜片倒置。
62.根据权利要求56所述的换能器组件，其中第一对和第二对换能器中的至少一对上的一个膜片相对于另一膜片倒置。
63.一种用于车辆的扩音器系统，包括a)用于将第一反射板和第二反射板安装到与车辆成一体的无限反射板上的装置；b)将具有第一膜片的第一换能器安装到第一反射板上的装置，使得第一膜片的第一表面声学上耦合到车辆的收听区域中，第一膜片的第二表面声学上耦合到空腔中；c)将具有第二膜片的第二换能器安装到第二反射板上的装置，使得第二膜片的第一表面声学上耦合到车辆的收听区域中，第二膜片的第二表面声学上耦合到空腔中；d)用于将第一反射板机械地连接到第二反射板上的装置；e)用于驱动第一和第二换能器的装置，以使第一和第二膜片的第一表面的声学输出基本同相耦合到收听区域中，且由于第一膜片的运动而施加到无限反射板上的振动通过第二膜片的运动而减小。
64.一种用于减小车辆上的反射板振动的装置，该装置包括a)遭受振动的反射板；b)位于反射板上的第一换能器，第一换能器包括第一膜片，第一膜片具有声学上耦合到车辆收听区域中的第一表面和声学上耦合到车辆的空腔中的第二表面，施加到第一换能器上的第一输入信号引起第一膜片在第一方向上运动，从而产生声学输出；c)机械连接到第一换能器上的第二换能器，第二换能器包括第二膜片，第二膜片具有声学上耦合到第一膜片上的第一和第二表面之一上的第一表面和声学上耦合到车辆地收听区域和空腔之一上的第二表面，施加到第二换能器上的第二输入信号引起第二膜片在基本相对于第一方向的第二方向上运动，以减小由于第一膜片的运动而施加到反射板上的振动，同时基本保持声学输出；进一步包括机械连接到第一和第二换能器上的第三换能器和第四换能器。
65.根据权利要求64所述的装置，其中，第一、第二、第三和第四换能器基本排列成一列。
全文摘要
本发明公开了一种用于减小反射板振动的装置包括遭受振动的反射板。位于反射板上的第一换能器包括第一膜片，其声学上耦合到车辆的收听区域中并也声学上耦合到车辆的空腔中。施加到第一换能器上的第一输入信号引起第一膜片在第一方向上运动，从而产生了声学输出。第二换能器机械连接到第一换能器上。第二换能器包括第二膜片，其声学上耦合到第一膜片上并也声学上耦合到收听区域中。施加到第二换能器上的第二输入信号引起第二膜片在基本相对于第一方向的第二方向上运动，以减小施加到反射板上的振动，同时保持声学输出。
文档编号B60R13/02GK1819710SQ20051000346
公开日2006年8月16日 申请日期2005年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者迈克尔·D·罗森, 克里斯托弗·J·林克, 理查德·W·利特尔, 安德鲁·D·芒罗, 哈尔·P·格林伯格 申请人:伯斯有限公司