改进的扬声器的制作方法
专利名称：改进的扬声器的制作方法
技术领域：
本申请要求2009年11月9日提交的美国专利申请第12/614,651的优先权，该申 请的内容以参见的方式纳入本文。
背景技术：
典型的扬声器是附连于具有一定深度、直径和形状的振膜的电气音圈。电动力描 述这样一种转换器，该转换器响应于交流电源而前后运动，从而激励邻近的空气分子。其中 一些这些类型的扬声器可以被认为是日用品且并不昂贵。它们通常安装在隔板上，隔板作 为现有产品或结构的一部分；使用一定形式的用于实际容纳的外壳或在一些情形中使用特 定外壳，以增强低音性能。这些类型的扬声器具有的一个问题是驱动器根据其尺寸，可能具有仅仅在狭窄 范围的频率中的有利的声阻抗。较小的驱动器通常对于较低的频率具有不利的声阻抗，反 之较大的驱动器通常对于较高的频率具有不利的声阻抗。外壳还利于狭窄范围的频率，而 对于其它频率来说其会强烈反应，从而产生许多无关的内部驻波，这些驻波利用不对称的 振动模式来调制振膜。这些随机内部调制干扰驱动器的自然分散模式，并且产生对于放大 源的电气反馈(电抗)。在电流之间形成强力功率以及大尺寸配线，从而使放大器的问题以 及对于音质的影响最小。另一个问题在于在驱动器振膜的任何一侧上通常具有声阻抗差。由于外壳产生 驻波，这会在多数频率范围中，恒定地修正驱动器的声阻抗，因而振膜必须在两个不同的声 环境中同时工作。由于频率随房间尺寸降低，因而来自房间的反射波更进一步修正驱动器 的声阻抗。较小的外壳会更差，这是由于在内部反射更高的频率，并且缺乏低频能力。由于驱动器的操作外壳，因而两个相同的驱动器发出的声音是不同的。对中频扬 声器的一个解决方案是生产具有在振膜后的固体盆架的单元。这可防止随机驻波干扰其它 驱动器，但在由中频驱动器所产生的频率范围中，会产生严重的背压。这使驱动器在其整个 操作范围中，具有显著的声阻抗差，因此阻碍其产生自然的声音。扬声器的驱动器尺寸有利于一定范围的频率，因此如果希望实现宽轴听音，则很 难使单个尺寸能用于所有的频率。设计目的是以最低成本生产所需最小尺寸的扬声器，同 时保持合适的响度级，且同时保持全频率范围的声音表现、低失真以及宽域恒定分散。一种 解决方案是为同一声音目的，而使用多个驱动器进行操作。这反映在现有的扬声器设计 中，试图生产主观上能被接受的扬声器。当使用单个驱动器时，通常将驱动器设计成有利于中频范围(声响)，同时试图在 低频和高频范围保持声音输出。对于扬声器来说，通常增添较小或较大的驱动器，以延伸低 音和高音。对于耳机或头戴耳机来说，通过相对于耳膜的紧密(密封)定位，而通常使低音 频率增强，同时通过设计来获得较高的频率。人类的耳朵趋于对于中频更敏感，然而人类的耳脑组合倾向于听到频谱中的所有 频率，而没有相差或频率偏差来干扰事件的能量流动，否则这看来似乎是仿真的。声音再现通常不外乎两个目的，也就是通信和娱乐。上述目的需要不受阻碍的声音平衡以及分散，从 而平衡在听音环境中的能量。持续的努力，从而以可预测的效果来使声音再现更完美，这在很大程度上取决于 解决外壳的两难问题的解决方案。工程师将驱动器的外壳认为是设计挑战。在待审查的申 请中解释的装置使用可改进音质。
发明内容
本申请的装置改进声频的再现。具体地说，所提出的发明涉及扬声器，且尤其涉及 如下方法对于极低频、低频、中频以及高频的再现质量进行改进、减小相关外壳尺寸、降低 成本并且降低为获得恒定效果而对于特定物理位置的声音依赖性。在一个一般方面，声音增强模块包括一组壁，这组壁限定封闭腔室，其中一个壁中 的孔为声波提供通道，以使声波能在封闭腔室和外侧空间之间行进，且交替密度传输介质 定位在该封闭腔室中。实施例可包括一个或多个以下特征。例如，盘可定位在孔附近。盘可由金属制成， 且可具有圆形开口，该圆形开口定位成与孔共轴。架可围绕该孔，且盘可在该架中定位成， 盘的外表面与其中一个模块壁的外表面平齐。这些模块壁可包括一组六个壁，这些壁构造成矩形盒。这些壁可由复合木质材料 制成。作为另一个特征，封闭腔室可具有圆柱形的形状。在该腔室中的交替密度传输介 质可以是开孔泡沫。在又一一般方面，声音增强模块包括壁，这些壁限定封闭腔室，其中一个壁中的孔 为声波提供通道，以使声波能在封闭腔室和外侧空间之间行进，架围绕该孔，且盘可在该架 上定位成，盘的圆形开口相对于该孔共轴定位，且交替密度传输介质定位在该封闭腔室中。实施例可包括一个或多个上述或以下特征。例如，模块可具有前壁和后壁。前壁 包括架、孔以及封闭腔室，而后壁是附连于前壁的矩形面板。在另一实施例中，封闭腔室、架 和孔是在前壁中的第一孔、第二孔和第三孔。在又一一般方面，一种通过具有带有上述特征的声音增强模块的扬声器系统来改 进音质的方法包括将扬声器系统改装成具有声音增强模块。实施例可包括一个或多个以下特征。例如，改造可包括移除扬声器外壳的一个 壁，将声音增强模块装配于扬声器外壳的内侧，并且重新附连扬声器外壳的那个移除壁。孔 的中心可沿扬声器外壳中的扬声器的中心轴线定位。作为另一示例，声音增强模块可定位 在扬声器之后，该扬声器附连于扬声器外壳的前壁。作为又一特征，声音增强模块可装配于 扬声器外壳的后壁。在另一一般方面，具有嵌入式声音增强模块的扬声器包括磁体、磁极片、套筒、导 线圈、防尘罩或振膜、扬声器盆以及封闭腔室，其中，磁极片定位在磁体内，套筒围绕磁极 片，导线圈卷绕在磁体和磁极片之间的套筒，防尘罩或振膜附连于套筒的周缘，扬声器盆围 绕防尘罩，封闭腔室具有孔和交替密度传输介质(ADTM)，孔用来进入该腔室的内部容积，而 交替密度传输介质定位在内部容积的一部分内。实施例可包括一个或多个以下特征。例如，腔室可定位在磁极片的接近防尘罩的第一端，或者磁极片的远离防尘罩的第二端。当腔室不与防尘罩相邻时，空气通道将腔室的内部容积连接于防尘罩之后的容 积。空气通道可以是通过磁极片的通道。腔室可构造成在磁体或磁极片内侧的空腔。孔可以是磁体表面中的开口或磁极片 表面中的开口。腔室可包括第一内表面，且交替密度传输介质可安装于该第一内表面。第一内表 面的表面积(X)可以是X = V A1，其中A1包括扬声器的盆面积。在另一实施例中，内表面 的表面积(X)包括从X = VO. Ikl到X = V 1. 2k,的范围。孔的尺寸(Φ。)可以是Γι/ π，其中ri包括扬声器盆的半径(Γι)。腔室可包括第一内表面和第二内表面，且交替密度传输介质可安装于该第一内表 面。第一内表面和第二内表面之间的距离包括交替密度传输介质的厚度(t)以及气隙的长 度(T)。交替密度传输介质的厚度可以是t = V A，其中Γι包括扬声器盆的半径，且气隙的 长度可以是T = v O1，其中^包括扬声器盆的直径。交替密度传输介质可以是可压缩泡沫材料或闭孔泡沫。在某些实施例中，腔室沿磁极片、磁体、扬声器盆或防尘罩的径向轴线定心。
图IA和IB是本发明的其中一个实施例的扬声器外壳的侧剖视图和前剖视图。图2是传统的扬声器外壳的剖视图。图3是本发明的其中一个实施例的扬声器外壳的剖视图。图4Α和4Β是具有挠性端口的扬声器外壳的前剖视图和侧剖视图。图5是本发明的其中一个实施例的直接耦合(DC)嵌入式声传输线(EATL)。图6是与标准无阻低音挠性外壳物理组合的DC EATL的剖视图。图7是具有平面扬声器的EATL技术的附图强调特征。图8A示出IDCEATL系统所分割的多级频率。图8B示出在单个范围中增加SPL的一组DRE或IRE EATL0图9示出对具有喇叭联接装置的EATL技术的使用。图10是图1所示扬声器系统的侧剖视图，其中，由与驱动器一起安装在缓冲板上 的无源辐射器来替代端口。图11示出图1所示系统的带通模式操作，示出联接于驱动器前部的声低通滤波器使用端口，以辐射声音。图12A和12B是声增强模块的侧剖视图和前视图。图13示出在线圈振膜腔室中的声增强模块。图14示出定位在磁极片之后的ETL模块1402。图15示出附连于磁极片的ETL模块。图16和17示出具有两个ETL模块的扬声器。图18示出具有ETL模块的扩音器。
具体实施例方式本文献总体将参照特定的术语、附图、名称、短语以及显著的词汇。将利用粗体大 写首字母来表现这些术语，然后以粗体字母简写代表下文中的名称。大写粗体首字母和简 写可有助于记忆。在本文献中重要的某些术语并不与本文献的特征直接相关，且在本模式 中将并不强调或帮助理解。图1表示本发明的实施例。图IA和图IB表示根据本发明构造的完全直接辐射式 音箱(DRE) 29D的扬声器组件。用于平稳液流的伯努利定理指出要使流体从容器中流动 通过排放口、进入与该容器相同的压力区域，则必须存在压差。这意味的是，如果须由扬声 器产生高质量的声音(流体)，则在扬声器的振膜和常压之间必须存在压差，并且该压差必 须对于所有的频率以及在所有声学条件下都是一致的。与本发明有关的所有的驱动器都是 双向的，从而这些驱动器自振膜的两侧辐射声音。在不考虑从内侧或外侧反射的条件下，驱 动器振膜(DD) 3的一侧必须在所有频率与常压动态隔离。动态隔离指代在运动时与常压隔 离，而非静态隔离。图IA示出DRE^的侧剖视图，该DRE^封有间接耦合(IDC)的嵌入式声传输线 (EATL5)，该声传输线构造成容纳通过其在驱动器41之后的喉部/嘴部6的、但由图IA所 示的气室10所缓冲的气压，驱动器41安装在隔音板7上。EATL5不同于传统的传输线，其 具有通过重叠而处于相同位置的喉部和嘴部。IDC意味的是，声波通过具有一定相对容积的 气室10而进入EATL5，从而其对DD3上的影响将是间接但却有影响力的。EATL5由外壳1 的波导器20以及内壳2的波导器21构成，这两个波导器由间隔器9所隔开。EATL5通过壳 侧壁的波导器21可随波导器20的延伸一起延伸，波导器21为内盒的结构所固有。EATL5 的这些延伸是20A和21A，且比起仅有20和21的条件，这使EATL5能在较低的频率下工作， 但通常与驱动器41的尺寸有关。EATL5由终端部件13所密封，该终端部件在EATL5的一端处容纳声波，在喉部/嘴 部6处使声波反向并产生动态驻波(DSW)，该喉部/嘴部位于图IB所示的中心(每个角部 的中心)。由于声波的进口位置与出口位置相同，因而限定术语喉部/嘴部6。考虑到独特 的压力反馈原理，因而进/出声波可以彼此重叠。EATL5内的空气容积总是小于图1所示的 气室10或图6所示的气室19的容积，并且并不是闭合的带通盒。通过使用微型构造技术 可以进一步减小整体尺寸，从而增强在小空间中以及OEM高频扬声器构造中的、较小的驱 动器的输出，在此后波将被收集并作为有益的驻波返回。可以根据需要来减小或增大空间 尺寸，且如果20A和21A在长度上不足时，可反复折叠EATL5，以根据需要延长其长度。EATL5衬有交替密度传送介质(ADTM) 4，在本实施例中，该交替密度传送介质是在正 常空气密度下的开发单元的聚氨酯泡沫，由于偶尔接受新的空气颗粒，因而较高的频率是无效 的，而在较低的频率下，当增压时，使附加的空气分子能膨胀，从而在其单元结构内寻求容积， 但却会损失散热性。阻尼是一涉及当去除激励时，使振动物体立即停止运动的能力的术语。进入EATL5的喉部/嘴部6的相对高频的波仅仅需要在驱动器振膜3的若干英寸 内，即可达到其在正常空气密度中的波长。图2所示的音箱仅具有若干英寸深，这意味的 是，任何低于IOkHz的波会几乎立即经历音箱反射。图2表示具有与图1所示空气容积的 尺寸相同的空气容积11的音箱，但并不具有图1所示结构的2和4。沿流线15行进的波将进入EATL5的嘴部6并且行进通过EATL5，且仅仅与ADTM4的表面单元相互作用，该ADTM4几乎立即膨胀，直到波到达终端位置13为止，然后，该终端 位置使波朝驱动器振膜3返回反射。在EATL5的进口处的喉部/嘴部6将经历波节以及反 波节(DSW)，这些波节以及反波节交叠并且影响驱动器41之后的气室10中的压力，并被认 为是相对于大气的正压。由于频率低于首先被影响的频率，根据空气空间8的DSW条件以及由流线14指示 的深度偏移所引起的DSW条件，因而EATL5将在驱动器振膜3上保持恒定的正压。随着波 长/密度的改变而占据更深的ADTM4的单元结构的深度，从而产生各个DSW，并因此动态地 增强驱动器振膜3的运动。在同时存在多个频率的条件下(重叠)，所产生的各个DSW将结 合它们的压力，并产生复合DSW。波导器20、21须保持在闭合空间内，从而当将波引导至终端部件13时，容纳波的 能量。在本示例中，20、20A、21、21A分别处于12mm和9mm的距离，并且一定程度上根据驱动 器直径以及系统目的来进行改变。这些DSW将影响驱动器41的声阻抗，这是由于随着频率 变化保持与大气之间的压差。DSW是由改变频率、驱动器适应以及ADTM4的材料的阻力所引 起的，该阻力是对于进入ADTM4的声能的阻力。由于驱动器的速度保持线性，因而当频率改变时，三个变量的相互作用的结果使 气室10的压力保持恒定。气室10的内部压力将是复合DSW，该复合DSW由音圈观的输入 信号以及DD3的初始运动、气室10的静态压力以及EATL5中产生的正压所引起。所引起的 复合压力是恒定的，且与EATL5中的密度和波长有关，并确定DD3运动。对于相同的激励来说，振动体在共振时运动最激烈，而在该共振频率之上和之下 的运动没有那么激烈。输出(运动)在共振频率之下下降的较快，而由于质量，因而在共振 频率之上以较慢的速度下降。在共振频率之上的输出损失直接与质量相关(在需要较高频 率时，质量影响DD3的加速度)，而EATL5中的DSW直接与频率和增压有关，增压是为了弥 补损失并使压力保持恒定(DD3处于运动中)。由于每个频率需要相对于常压、在复合波中 保持最大的信号传输，因而在EATL5的嘴部的内部产生的DSW实时提供正压，该正压通过气 室10的容积缓冲。存在于图2的音箱中的随机驻波通过在DD3的各种部件上产生随机压 力来干扰分散模式，从而产生噪音。由于很难预测现场使用的效果，因而难于为某些产品确定参数。如果使音箱SW能 影响DD3的辐射模式，则为预测具有任何给定驱动参数的振动特性以及分散而得到的说明 书是没有用的。这是工程师寻求各种类型的悬架27以及DD3的材料的主要原因之一，从而 作为防止DD3由这些未知原因而损坏的解决方案。这些损坏模式由随机驻波所引起，这些 驻波是动态的并且链接于音箱1，放大声源和信号。如果得到对于驱动器的中性描述，则在 现有的音箱设计中，须将随机驻波改造成有益的，而非不利的驻波。消除内部随机驻波并产 生有用的相关驻波，使驱动器41能按说明书描述的材料、直径以及构造来工作。由于压力施加到整个表面，以降低固体传输损伤模式的影响，因而该声觉上得到 的内部正压的进一步效果是进一步减轻振膜损伤。这些固定传输损伤模式是在激励音圈观 时所产生的。在音圈观处的初始激励使DD3运动，使所有的材料挠曲，并且使声的机械能以波 的形式朝DD3的边缘物理传输。在DD3的外边缘存在一些类型的柔性材料27，该材料围绕 并锚定振膜，从而当音圈28激励整个运动组件时，使整个运动组件能作一般运动。
希望使行经这些通道的能量在振膜材料中耗散，并且作为动能进入周围材料27， 而这在多数情形中发生。振膜和周围材料27并未吸收所有的频率，其中一些朝中心或初始 位置反射回来。这些波在反射回来的过程中，相关的和不相关的波在DD3的材料中进行物 理碰撞，从而在DD3的表面上形成正负驻波的区域，这些驻波改变分散模式。在工程设计阶 段，可观察并计算这些类型的模式，并且可能将产生较佳的驱动器41。EATL5将使这些类型 的损坏模式的可听性最小，但并未将其消除。图4表示图1或图3的音圈，该音圈包含端口 17，以增强低音频率。端口 17的附 加，并不会影响在喉部/嘴部6处的DSW以及EATL5对于较高频率的加速度的保持，在本实 施例中，其主要目的在于计算在共振频率之上时，引起驱动器41的信号损失的量。如图1 的图12B以及图2的图12D所示，EATL5为DD3提供临界阻尼，从而改进在较低频率下的稳 定性。这些阻抗点代表的是，对于两个音箱来说，共振频率保持近似类似，而图12B的峰值 A代表DD3的合适阻尼(作为平滑延伸的低音响应和特征所实现的受控峰比值)，而图12D 的阻抗点代表驱动器41具有高且锐的共振峰值C (以表示尖锐稀疏的共振声音)。在图4A和4B的装置中保持此种高阻尼的情形，该装置包括端口 17，以延伸低频响 应。在图10中简单地示出，使用合适地无源辐射器30来代替端口与驱动器41结合使 用，从而使低音延伸至较低的频率。虽然无源辐射器30的使用将保持声系统的密封状况， 然而不是所有的构造都受益于此类型的共振系统。无源辐射器30通常需要更多的安装面 积，且适合于具有更有限的隔音板7的面积的较大系统。如果适当对准的话，则无源辐射器 30的EATL5的构造会保持与带有端口系统相同的一般特征，并且具有类似于图1 的曲线。如图11所示，对于DRE^I的另一种定位是将驱动器41的前部联接于声低通过 滤器。端口 17或无源辐射器30能够用作声低通过滤器与气团31结合使用。在此，由于端 口 17设立装载有空气容积31的盒，因而EATL5提供恒压负载、阻尼并增强上低音输出以及 控制，从而减少DD3偏移，以获得密封的气室10以及更好的阻尼。此设计将具有三个阻抗 峰值，如同另一个带有端口的EATL5设计成一个在DRF之前，一个在DRF之后。在较早的示例中，当将无源辐射器30安装在附加音箱32的至少一个壁中时，该无 源辐射器30可存在，以使存在于驱动器41的前部中的新的气团31共振。对于实际上任何 传统类型的驱动器和装载方法来说，IDC EATL5用作理想的阻抗匹配装置。其产生两个范 围的增压，以益于在驱动器的共振频率之上和之下的频率。在共振频率之上的频率可在整 个范围内直接辐射，或者可将DD3装载到声低通滤波器中，以集中在低音频率的范围上。驱动器将具有最佳的工作频率范围，在很大程度上适合于再现。一个驱动器41在 20Hz到20000Hz范围上获得较佳操作(尤其在较高功率水平下)，即使不是不可能的，也是 非常困难的。使音箱DRE^优化的各个EATL5可将它们的优势集中在较窄的声音范围上， 从而在最佳范围中辅助该驱动器。这可以为了分割声音范围，从而通过分别使用最佳的EATL5的音箱，而在每个图 8B的的范围中使用最佳的驱动器，或者为了通过使用在相同频率范围 中工作的具有多个EATL5的音箱，从而在图8A的^AJ9BJ9C、29D的单个范围中增强声音 水平，或者同时为了上述两种目的。由于每个驱动器之后的正压，以及由此通过与其它的振 膜相互作用引起的阻力，因而使此种类型的操作得到增强。
驱动器的传统的闭合空间引起许多不可预测的效果，这是由于各个内部驻波的随 机性质还改变分散模式。具有EATL5的音箱的相关输出将与多路扬声器组合作用，从而能 更平滑地从一个驱动器转换至另一个驱动器，并且更大程度的避免突变。来自不管是串组 还是行组的加强驱动器的相关输出将根据它们预定的原理来执行。对于本申请，可使用特 定的外壳16来适当地调整DRE^单元。EATL5还可与外来的声能转换器(驱动器)结合使用，例如与静电以及动态平面类 型的振膜。通常，平板扬声器双向地辐射，这是由于对于灵敏的振膜的一侧来说对于音箱具 有负效应或者具有闭合壁的设置。随机反射的驻波具有更大的害处，这是由于在具有这些 类型的条件下，需要大的振膜表面积，以产生有意义的声音水平。图7是表示在这些平板类型扬声器的情形中，EATL5的重要参考部件的简易说明。 EATL5将由与动态驱动器41的型式中说明的基本部件相同的基本部件构成，而仅仅包含较 大的面板，并对包含在EATL5的构造中的某些其它参数进行调整。某些类型的外来驱动器 使EATL5具有资格，且仅仅从EATL5的IDC中受益，这是平面扬声器DD3的情形。图9示出使用喇叭装置来间接耦合(IDC) EATL5，从而进一步宜于传输。喇叭通常 用于提高声音水平、距离，且某些时候在遮盖其它物体时覆盖一定面积。喇叭紧密联接于喇 叭的独立DD3，这会产生强烈的反射回到DD3。通常，喇叭所联接的驱动器41长期经受损坏， 这是由于反射特征在声学上放大，从而DD3在其表面经受对抗的喇叭钟型反射。相塞25是必要的，从而根据振膜类型使压力传输最大。与EATL5的辅助环境的正 压一起工作的驱动器41将不受这些反射的影响，从而自良好设计的喇叭联接件中产生更 清楚的输出。传统的扬声器需要大的振膜面积和/或高的质量，从而在处理过程中产生低频的 同时，获得高效率。现有的对于低音再现的处理是固有有效的，这是由于它们在其共振频 率处以及共振频率附近操作驱动器，而这对于音质来说是致命的缺点。即使在任何扬声器 系统的执行中都包含共振参数，然而共振是已完成声音系统的首号敌人。直接耦合(DC)的 EATL5模式的操作，使非常小的驱动器能在低至中等效率的条件下产生低音频率。当将3" 驱动器制成为能够在有用的水平产生非常低的频率时，则效率不是用以表征其性能的适当 参数。图5表示EATL5与动态驱动器41结合使用的应用，从而仅产生非常低的频率，且 该应用称为直接耦合(DC)EATL5。该EATL构造非常类似于IDC，除了具有较大的喉部/嘴 部开口 6以及压缩塞12以外，该开口 6等于驱动器的直径，而压缩塞12直接位于驱动器41 的前部中。EATL5直接耦合(DC)于驱动器41，在EATL5的驱动器和喉部/嘴部6之间的气 室10中具有最小面积的空气容积。驱动器安装成使前部面向EATL5的嘴部6，从而为驱动 器负载，而产生高压缩室10。在该模式中，驱动器41压缩承载，从而使用压缩塞12，以助于 直接波运动到EATL5中，并且使在EATL5的喉部/嘴部6处的空气湍流最小，且有助于为 EATL5建立正确的喉部/嘴部6的面积。DC联接将驱动器41完全放置在EATL5的影响下，并且遵循由其建立的频率模式。 ADTM4通过深度偏移使波延迟，因此能产生宽的DSW带宽。在驱动器41的共振频率上的较 高的低频不容易受到单元式结构的影响，并且在深度偏移之前在EATL5中保持恒定压力。倒相音箱将在电力低音频率的范围(30Hz-60Hz)中进一步减小DD3的运动，并且在EATL5的峰值后不具有亚音速失真问题。将声低通滤波器18连接于图5所示的驱动器 41/EATL5，将有利于最低频率。DC EATL5的低频系统自振膜面积而非几何形状中产生输出。通常是具有尺寸增益 的声空间的听音室也有利于较低的频率(如果存在的话)。如果物理空间并不须实际考虑，则在DC压缩模式的操作中，驱动器的喇叭对于低 频再现的承载是有效的。良好承载的驱动器41能使喇叭良好地连接于周围，但需要大面积 的膨胀面积，以支持长波发射。在一些情形中，在建筑物或大结构中的嵌入式应用将使结构 的一部分能用作喇叭式波导器。在一些情形中，对于所希望的波导器进行折叠，将甚至在音 箱型式的条件下，仍能实现低频的喇叭。利用EATL5 DRE29D音箱，多个单元的IRM9I可构造成类似于图8A中的组合相关 声源来增强输出，从而对于每加倍单元，声音将更接近理论的6db。对于房间反射的此种优 良免疫，将保持声音的完整性。还可如同图8B那样组合IRM9I，以在不同范围中产生EATL5 的峰值，从而在每个范围中使输出最大。这将能在较宽范围中得到最大低频输出。参照图12A和12B，声音增强模块(在之前的实施例中也称为ETL)包括一组前侧 壁152、顶侧壁154、底侧壁156、后侧壁158 (未示出)，这组侧壁限定封闭腔室160。前壁具 有圆孔162，该圆孔由凹入架或台肩164所围绕。将具有中心开口 168的圆盘166放置在该 凹入架中。将闭孔泡沫170或其它类型的交替密度介质(称为ADTM)放置在该封闭腔室160 中。闭孔泡沫170的截面足够大，以充填封闭腔室160的整个空间。在另一实施例中，闭孔 泡沫170粘连于后壁158，且占据封闭腔室160的仅仅一部分空间。可将声音增强模块增添至许多不同类型的发生装置，以改进该装置的音质。例如， 可将模块增添于音频扬声器，该音频扬声器安装在单独的外壳中或者视频显示器中。还可 将模块增添于耳机内侧或外侧。还可使用声音增强模块来改造现有的扬声器系统，例如那 些存在于库存中或者存在于顾客手中的扬声器系统。如同13-16所示的其它实施例，将声音增强模块装到扬声器的驱动器中。参照图 13，声音增强模块位于球顶式驱动器1300的线圈振膜腔室中。驱动器包括音圈1302以及 悬架1307，音圈卷绕磁极片1304和磁体1306，悬架1307允许运动。ETL或声音增强模块 1308附连于磁体1306的前部，该磁体位于扬声器振膜或防尘罩1310的正后方。模块由壁 和孔1312所封闭，孔1312使声波能进入模块的内部容积，可压缩ADTM1314位于该内部容 积中。驱动器还可包括后气室1316。参照图14，ETL模块1402在磁极片1304与防尘罩1310相对的端部处，定位在磁 极片1304之后。充足的气隙1404和/或流体联接腔室1406使声音能从防尘罩1310之后 行进至模块1402。在图15所示的另一实施例中，ETL模块1502连接于在防尘罩1310正后方的磁极 片 1304。可将ETL模块以其它构造装到扬声器中，例如可将一个以上的ETL模块装到扬声 器中。如同16所示，两个ETL模块1602、1604装在扬声器中。参照附图16，第一 ETL模块 定位在磁极片之后。第一 ETL模块1602定位在磁极片1304和磁体1306之后。第二 ETL 模块1604在扬声器盆1610之后，装在扬声器框架1606和内壁1608之间。
参照图17，还使用两个ETL模块1702、1704。第一 ETL模块1702构造成位于排放 磁极片1706的正后方，而磁体1306直接粘连于ETL模块1702。第二 ETL模块1704装到模 制外壳1708中，该模制外壳代替传统的扬声器框架。第二 ETL模块1704具有环形孔1710， 该环形孔环绕磁体1306。如图18所示的另一实施例，ETL模块封装在扩音器1800中。扩音器包括振膜1802 以及振膜悬架音圈1804。气隙1806以及磁体磁极片1808定位在振膜1802之后。初始承载腔室1810由腔室分隔器1812隔开，从而形成中间孔1814。该中间孔提 供进入腔室的开口，该开口称为ETL空气空间1816。将诸如可压缩泡沫的声反应材料1810 定位在ETL的空气空间1816中。可在不偏离本发明所包含的范围的条件下，改变上述装置。因此，在上述说明或附 图中的所有事项都是说明性的，且并不局限于特定的实施例。因而，其它实施方式也在以下 权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种扬声器，包括 磁体；磁极片，所述磁极片定位在所述磁体内； 套筒，所述套筒围绕所述磁极片；导线圈，所述导线圈在所述磁体和所述磁极片之间卷绕所述套筒； 防尘罩或振膜，所述防尘罩或振膜附连于套筒的外缘； 扬声器盆，所述扬声器盆围绕所述防尘罩；以及闭合腔室，所述闭合腔室具有孔以及交替密度传输介质(ADTM)，所述孔用来进入所述 腔室的内部容积，所述交替密度传输介质定位在所述内部容积的一部分内。
2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室定位在所述磁极片的接近所述防尘罩的第一端。
3.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室定位在所述磁极片的远离所述防尘罩的第二端。
4.如权利要求3所述的扬声器，其特征在于，构造空气通道以将所述腔室的所述内部 容积连接于所述防尘罩之后的容积。
5.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述空气通道包括通过所述磁极片的通路。
6.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述磁极片包括限定所述腔室的空腔。
7.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述磁体包括限定所述腔室的空腔。
8.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述孔包括在所述磁体表面的开口，以限 定所述孔。
9.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室包括第一内表面，且所述交替密 度传输介质安装于所述第一内表面。
10.如权利要求10所述的扬声器，其特征在于，所述第一内表面的表面积(X)包括X= V A1，其中A1包括所述扬声器的盆面积。
11.如权利要求10所述的扬声器，其特征在于，所述第一内表面的表面积(X)包括从X = VO. TA1 到 X = V 1. 2K,的范围。
12.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述孔的尺寸(Φ)包括Α/π，其中，ri 包括所述扬声器的所述盆半径(巧)。
13.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于所述腔室包括所述第一内表面和和第二 内表面，所述交替密度传输介质安装于所述第一内表面，所述第一内表面和所述第二内表 面之间的距离包括所述交替密度传输介质的厚度(t)以及气隙的长度(T)。
14.如权利要求14所述的扬声器，其特征在于，所述交替密度传输介质的所述厚度包 括t = V巧，其中，Γι包括所述扬声器的所述盆半径。
15.如权利要求14所述的扬声器，其特征在于，所述气隙的长度包括T= V O1，其中 O1包括所述扬声器的所述盆直径。
16.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室的所述内部容积(V)包括V= A1，其中A1包括所述扬声器的所述盆面积。
17.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室的所述内部容积(V)包括V=-=0. Tk1到V=L 2k,的范围，其中A1包括所述扬声器的所述盆面积。
18.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述交替密度介质包括可压缩的泡沫材料。
19.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述交替密度介质包括闭孔泡沫。
20.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室沿所述磁极片的径向轴线定心。
全文摘要
具有嵌入式声音增强模块的扬声器包括磁体、磁极片、套筒、导线圈、防尘罩或振膜、扬声器盆以及封闭腔室，其中，磁极片定位在磁体内，套筒围绕磁极片，导线圈卷绕在磁体和磁极片之间的套筒，防尘罩或振膜附连于套筒的周缘，扬声器盆围绕防尘罩，封闭腔室具有孔和交替密度传输介质(ADTM)，孔用来进入该腔室的内部容积，而交替密度传输介质定位在内部容积的一部分内。
文档编号H04R9/06GK102056058SQ201010550390
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者J·普卢默 申请人:Tbi音频系统有限责任公司
技术领域：
本申请要求2009年11月9日提交的美国专利申请第12/614,651的优先权，该申 请的内容以参见的方式纳入本文。
背景技术：
典型的扬声器是附连于具有一定深度、直径和形状的振膜的电气音圈。电动力描 述这样一种转换器，该转换器响应于交流电源而前后运动，从而激励邻近的空气分子。其中 一些这些类型的扬声器可以被认为是日用品且并不昂贵。它们通常安装在隔板上，隔板作 为现有产品或结构的一部分；使用一定形式的用于实际容纳的外壳或在一些情形中使用特 定外壳，以增强低音性能。这些类型的扬声器具有的一个问题是驱动器根据其尺寸，可能具有仅仅在狭窄 范围的频率中的有利的声阻抗。较小的驱动器通常对于较低的频率具有不利的声阻抗，反 之较大的驱动器通常对于较高的频率具有不利的声阻抗。外壳还利于狭窄范围的频率，而 对于其它频率来说其会强烈反应，从而产生许多无关的内部驻波，这些驻波利用不对称的 振动模式来调制振膜。这些随机内部调制干扰驱动器的自然分散模式，并且产生对于放大 源的电气反馈(电抗)。在电流之间形成强力功率以及大尺寸配线，从而使放大器的问题以 及对于音质的影响最小。另一个问题在于在驱动器振膜的任何一侧上通常具有声阻抗差。由于外壳产生 驻波，这会在多数频率范围中，恒定地修正驱动器的声阻抗，因而振膜必须在两个不同的声 环境中同时工作。由于频率随房间尺寸降低，因而来自房间的反射波更进一步修正驱动器 的声阻抗。较小的外壳会更差，这是由于在内部反射更高的频率，并且缺乏低频能力。由于驱动器的操作外壳，因而两个相同的驱动器发出的声音是不同的。对中频扬 声器的一个解决方案是生产具有在振膜后的固体盆架的单元。这可防止随机驻波干扰其它 驱动器，但在由中频驱动器所产生的频率范围中，会产生严重的背压。这使驱动器在其整个 操作范围中，具有显著的声阻抗差，因此阻碍其产生自然的声音。扬声器的驱动器尺寸有利于一定范围的频率，因此如果希望实现宽轴听音，则很 难使单个尺寸能用于所有的频率。设计目的是以最低成本生产所需最小尺寸的扬声器，同 时保持合适的响度级，且同时保持全频率范围的声音表现、低失真以及宽域恒定分散。一种 解决方案是为同一声音目的，而使用多个驱动器进行操作。这反映在现有的扬声器设计 中，试图生产主观上能被接受的扬声器。当使用单个驱动器时，通常将驱动器设计成有利于中频范围(声响)，同时试图在 低频和高频范围保持声音输出。对于扬声器来说，通常增添较小或较大的驱动器，以延伸低 音和高音。对于耳机或头戴耳机来说，通过相对于耳膜的紧密(密封)定位，而通常使低音 频率增强，同时通过设计来获得较高的频率。人类的耳朵趋于对于中频更敏感，然而人类的耳脑组合倾向于听到频谱中的所有 频率，而没有相差或频率偏差来干扰事件的能量流动，否则这看来似乎是仿真的。声音再现通常不外乎两个目的，也就是通信和娱乐。上述目的需要不受阻碍的声音平衡以及分散，从 而平衡在听音环境中的能量。持续的努力，从而以可预测的效果来使声音再现更完美，这在很大程度上取决于 解决外壳的两难问题的解决方案。工程师将驱动器的外壳认为是设计挑战。在待审查的申 请中解释的装置使用可改进音质。
发明内容
本申请的装置改进声频的再现。具体地说，所提出的发明涉及扬声器，且尤其涉及 如下方法对于极低频、低频、中频以及高频的再现质量进行改进、减小相关外壳尺寸、降低 成本并且降低为获得恒定效果而对于特定物理位置的声音依赖性。在一个一般方面，声音增强模块包括一组壁，这组壁限定封闭腔室，其中一个壁中 的孔为声波提供通道，以使声波能在封闭腔室和外侧空间之间行进，且交替密度传输介质 定位在该封闭腔室中。实施例可包括一个或多个以下特征。例如，盘可定位在孔附近。盘可由金属制成， 且可具有圆形开口，该圆形开口定位成与孔共轴。架可围绕该孔，且盘可在该架中定位成， 盘的外表面与其中一个模块壁的外表面平齐。这些模块壁可包括一组六个壁，这些壁构造成矩形盒。这些壁可由复合木质材料 制成。作为另一个特征，封闭腔室可具有圆柱形的形状。在该腔室中的交替密度传输介 质可以是开孔泡沫。在又一一般方面，声音增强模块包括壁，这些壁限定封闭腔室，其中一个壁中的孔 为声波提供通道，以使声波能在封闭腔室和外侧空间之间行进，架围绕该孔，且盘可在该架 上定位成，盘的圆形开口相对于该孔共轴定位，且交替密度传输介质定位在该封闭腔室中。实施例可包括一个或多个上述或以下特征。例如，模块可具有前壁和后壁。前壁 包括架、孔以及封闭腔室，而后壁是附连于前壁的矩形面板。在另一实施例中，封闭腔室、架 和孔是在前壁中的第一孔、第二孔和第三孔。在又一一般方面，一种通过具有带有上述特征的声音增强模块的扬声器系统来改 进音质的方法包括将扬声器系统改装成具有声音增强模块。实施例可包括一个或多个以下特征。例如，改造可包括移除扬声器外壳的一个 壁，将声音增强模块装配于扬声器外壳的内侧，并且重新附连扬声器外壳的那个移除壁。孔 的中心可沿扬声器外壳中的扬声器的中心轴线定位。作为另一示例，声音增强模块可定位 在扬声器之后，该扬声器附连于扬声器外壳的前壁。作为又一特征，声音增强模块可装配于 扬声器外壳的后壁。在另一一般方面，具有嵌入式声音增强模块的扬声器包括磁体、磁极片、套筒、导 线圈、防尘罩或振膜、扬声器盆以及封闭腔室，其中，磁极片定位在磁体内，套筒围绕磁极 片，导线圈卷绕在磁体和磁极片之间的套筒，防尘罩或振膜附连于套筒的周缘，扬声器盆围 绕防尘罩，封闭腔室具有孔和交替密度传输介质(ADTM)，孔用来进入该腔室的内部容积，而 交替密度传输介质定位在内部容积的一部分内。实施例可包括一个或多个以下特征。例如，腔室可定位在磁极片的接近防尘罩的第一端，或者磁极片的远离防尘罩的第二端。当腔室不与防尘罩相邻时，空气通道将腔室的内部容积连接于防尘罩之后的容 积。空气通道可以是通过磁极片的通道。腔室可构造成在磁体或磁极片内侧的空腔。孔可以是磁体表面中的开口或磁极片 表面中的开口。腔室可包括第一内表面，且交替密度传输介质可安装于该第一内表面。第一内表 面的表面积(X)可以是X = V A1，其中A1包括扬声器的盆面积。在另一实施例中，内表面 的表面积(X)包括从X = VO. Ikl到X = V 1. 2k,的范围。孔的尺寸(Φ。)可以是Γι/ π，其中ri包括扬声器盆的半径(Γι)。腔室可包括第一内表面和第二内表面，且交替密度传输介质可安装于该第一内表 面。第一内表面和第二内表面之间的距离包括交替密度传输介质的厚度(t)以及气隙的长 度(T)。交替密度传输介质的厚度可以是t = V A，其中Γι包括扬声器盆的半径，且气隙的 长度可以是T = v O1，其中^包括扬声器盆的直径。交替密度传输介质可以是可压缩泡沫材料或闭孔泡沫。在某些实施例中，腔室沿磁极片、磁体、扬声器盆或防尘罩的径向轴线定心。
图IA和IB是本发明的其中一个实施例的扬声器外壳的侧剖视图和前剖视图。图2是传统的扬声器外壳的剖视图。图3是本发明的其中一个实施例的扬声器外壳的剖视图。图4Α和4Β是具有挠性端口的扬声器外壳的前剖视图和侧剖视图。图5是本发明的其中一个实施例的直接耦合(DC)嵌入式声传输线(EATL)。图6是与标准无阻低音挠性外壳物理组合的DC EATL的剖视图。图7是具有平面扬声器的EATL技术的附图强调特征。图8A示出IDCEATL系统所分割的多级频率。图8B示出在单个范围中增加SPL的一组DRE或IRE EATL0图9示出对具有喇叭联接装置的EATL技术的使用。图10是图1所示扬声器系统的侧剖视图，其中，由与驱动器一起安装在缓冲板上 的无源辐射器来替代端口。图11示出图1所示系统的带通模式操作，示出联接于驱动器前部的声低通滤波器使用端口，以辐射声音。图12A和12B是声增强模块的侧剖视图和前视图。图13示出在线圈振膜腔室中的声增强模块。图14示出定位在磁极片之后的ETL模块1402。图15示出附连于磁极片的ETL模块。图16和17示出具有两个ETL模块的扬声器。图18示出具有ETL模块的扩音器。
具体实施例方式本文献总体将参照特定的术语、附图、名称、短语以及显著的词汇。将利用粗体大 写首字母来表现这些术语，然后以粗体字母简写代表下文中的名称。大写粗体首字母和简 写可有助于记忆。在本文献中重要的某些术语并不与本文献的特征直接相关，且在本模式 中将并不强调或帮助理解。图1表示本发明的实施例。图IA和图IB表示根据本发明构造的完全直接辐射式 音箱(DRE) 29D的扬声器组件。用于平稳液流的伯努利定理指出要使流体从容器中流动 通过排放口、进入与该容器相同的压力区域，则必须存在压差。这意味的是，如果须由扬声 器产生高质量的声音(流体)，则在扬声器的振膜和常压之间必须存在压差，并且该压差必 须对于所有的频率以及在所有声学条件下都是一致的。与本发明有关的所有的驱动器都是 双向的，从而这些驱动器自振膜的两侧辐射声音。在不考虑从内侧或外侧反射的条件下，驱 动器振膜(DD) 3的一侧必须在所有频率与常压动态隔离。动态隔离指代在运动时与常压隔 离，而非静态隔离。图IA示出DRE^的侧剖视图，该DRE^封有间接耦合(IDC)的嵌入式声传输线 (EATL5)，该声传输线构造成容纳通过其在驱动器41之后的喉部/嘴部6的、但由图IA所 示的气室10所缓冲的气压，驱动器41安装在隔音板7上。EATL5不同于传统的传输线，其 具有通过重叠而处于相同位置的喉部和嘴部。IDC意味的是，声波通过具有一定相对容积的 气室10而进入EATL5，从而其对DD3上的影响将是间接但却有影响力的。EATL5由外壳1 的波导器20以及内壳2的波导器21构成，这两个波导器由间隔器9所隔开。EATL5通过壳 侧壁的波导器21可随波导器20的延伸一起延伸，波导器21为内盒的结构所固有。EATL5 的这些延伸是20A和21A，且比起仅有20和21的条件，这使EATL5能在较低的频率下工作， 但通常与驱动器41的尺寸有关。EATL5由终端部件13所密封，该终端部件在EATL5的一端处容纳声波，在喉部/嘴 部6处使声波反向并产生动态驻波(DSW)，该喉部/嘴部位于图IB所示的中心(每个角部 的中心)。由于声波的进口位置与出口位置相同，因而限定术语喉部/嘴部6。考虑到独特 的压力反馈原理，因而进/出声波可以彼此重叠。EATL5内的空气容积总是小于图1所示的 气室10或图6所示的气室19的容积，并且并不是闭合的带通盒。通过使用微型构造技术 可以进一步减小整体尺寸，从而增强在小空间中以及OEM高频扬声器构造中的、较小的驱 动器的输出，在此后波将被收集并作为有益的驻波返回。可以根据需要来减小或增大空间 尺寸，且如果20A和21A在长度上不足时，可反复折叠EATL5，以根据需要延长其长度。EATL5衬有交替密度传送介质(ADTM) 4，在本实施例中，该交替密度传送介质是在正 常空气密度下的开发单元的聚氨酯泡沫，由于偶尔接受新的空气颗粒，因而较高的频率是无效 的，而在较低的频率下，当增压时，使附加的空气分子能膨胀，从而在其单元结构内寻求容积， 但却会损失散热性。阻尼是一涉及当去除激励时，使振动物体立即停止运动的能力的术语。进入EATL5的喉部/嘴部6的相对高频的波仅仅需要在驱动器振膜3的若干英寸 内，即可达到其在正常空气密度中的波长。图2所示的音箱仅具有若干英寸深，这意味的 是，任何低于IOkHz的波会几乎立即经历音箱反射。图2表示具有与图1所示空气容积的 尺寸相同的空气容积11的音箱，但并不具有图1所示结构的2和4。沿流线15行进的波将进入EATL5的嘴部6并且行进通过EATL5，且仅仅与ADTM4的表面单元相互作用，该ADTM4几乎立即膨胀，直到波到达终端位置13为止，然后，该终端 位置使波朝驱动器振膜3返回反射。在EATL5的进口处的喉部/嘴部6将经历波节以及反 波节(DSW)，这些波节以及反波节交叠并且影响驱动器41之后的气室10中的压力，并被认 为是相对于大气的正压。由于频率低于首先被影响的频率，根据空气空间8的DSW条件以及由流线14指示 的深度偏移所引起的DSW条件，因而EATL5将在驱动器振膜3上保持恒定的正压。随着波 长/密度的改变而占据更深的ADTM4的单元结构的深度，从而产生各个DSW，并因此动态地 增强驱动器振膜3的运动。在同时存在多个频率的条件下(重叠)，所产生的各个DSW将结 合它们的压力，并产生复合DSW。波导器20、21须保持在闭合空间内，从而当将波引导至终端部件13时，容纳波的 能量。在本示例中，20、20A、21、21A分别处于12mm和9mm的距离，并且一定程度上根据驱动 器直径以及系统目的来进行改变。这些DSW将影响驱动器41的声阻抗，这是由于随着频率 变化保持与大气之间的压差。DSW是由改变频率、驱动器适应以及ADTM4的材料的阻力所引 起的，该阻力是对于进入ADTM4的声能的阻力。由于驱动器的速度保持线性，因而当频率改变时，三个变量的相互作用的结果使 气室10的压力保持恒定。气室10的内部压力将是复合DSW，该复合DSW由音圈观的输入 信号以及DD3的初始运动、气室10的静态压力以及EATL5中产生的正压所引起。所引起的 复合压力是恒定的，且与EATL5中的密度和波长有关，并确定DD3运动。对于相同的激励来说，振动体在共振时运动最激烈，而在该共振频率之上和之下 的运动没有那么激烈。输出(运动)在共振频率之下下降的较快，而由于质量，因而在共振 频率之上以较慢的速度下降。在共振频率之上的输出损失直接与质量相关(在需要较高频 率时，质量影响DD3的加速度)，而EATL5中的DSW直接与频率和增压有关，增压是为了弥 补损失并使压力保持恒定(DD3处于运动中)。由于每个频率需要相对于常压、在复合波中 保持最大的信号传输，因而在EATL5的嘴部的内部产生的DSW实时提供正压，该正压通过气 室10的容积缓冲。存在于图2的音箱中的随机驻波通过在DD3的各种部件上产生随机压 力来干扰分散模式，从而产生噪音。由于很难预测现场使用的效果，因而难于为某些产品确定参数。如果使音箱SW能 影响DD3的辐射模式，则为预测具有任何给定驱动参数的振动特性以及分散而得到的说明 书是没有用的。这是工程师寻求各种类型的悬架27以及DD3的材料的主要原因之一，从而 作为防止DD3由这些未知原因而损坏的解决方案。这些损坏模式由随机驻波所引起，这些 驻波是动态的并且链接于音箱1，放大声源和信号。如果得到对于驱动器的中性描述，则在 现有的音箱设计中，须将随机驻波改造成有益的，而非不利的驻波。消除内部随机驻波并产 生有用的相关驻波，使驱动器41能按说明书描述的材料、直径以及构造来工作。由于压力施加到整个表面，以降低固体传输损伤模式的影响，因而该声觉上得到 的内部正压的进一步效果是进一步减轻振膜损伤。这些固定传输损伤模式是在激励音圈观 时所产生的。在音圈观处的初始激励使DD3运动，使所有的材料挠曲，并且使声的机械能以波 的形式朝DD3的边缘物理传输。在DD3的外边缘存在一些类型的柔性材料27，该材料围绕 并锚定振膜，从而当音圈28激励整个运动组件时，使整个运动组件能作一般运动。
希望使行经这些通道的能量在振膜材料中耗散，并且作为动能进入周围材料27， 而这在多数情形中发生。振膜和周围材料27并未吸收所有的频率，其中一些朝中心或初始 位置反射回来。这些波在反射回来的过程中，相关的和不相关的波在DD3的材料中进行物 理碰撞，从而在DD3的表面上形成正负驻波的区域，这些驻波改变分散模式。在工程设计阶 段，可观察并计算这些类型的模式，并且可能将产生较佳的驱动器41。EATL5将使这些类型 的损坏模式的可听性最小，但并未将其消除。图4表示图1或图3的音圈，该音圈包含端口 17，以增强低音频率。端口 17的附 加，并不会影响在喉部/嘴部6处的DSW以及EATL5对于较高频率的加速度的保持，在本实 施例中，其主要目的在于计算在共振频率之上时，引起驱动器41的信号损失的量。如图1 的图12B以及图2的图12D所示，EATL5为DD3提供临界阻尼，从而改进在较低频率下的稳 定性。这些阻抗点代表的是，对于两个音箱来说，共振频率保持近似类似，而图12B的峰值 A代表DD3的合适阻尼(作为平滑延伸的低音响应和特征所实现的受控峰比值)，而图12D 的阻抗点代表驱动器41具有高且锐的共振峰值C (以表示尖锐稀疏的共振声音)。在图4A和4B的装置中保持此种高阻尼的情形，该装置包括端口 17，以延伸低频响 应。在图10中简单地示出，使用合适地无源辐射器30来代替端口与驱动器41结合使 用，从而使低音延伸至较低的频率。虽然无源辐射器30的使用将保持声系统的密封状况， 然而不是所有的构造都受益于此类型的共振系统。无源辐射器30通常需要更多的安装面 积，且适合于具有更有限的隔音板7的面积的较大系统。如果适当对准的话，则无源辐射器 30的EATL5的构造会保持与带有端口系统相同的一般特征，并且具有类似于图1 的曲线。如图11所示，对于DRE^I的另一种定位是将驱动器41的前部联接于声低通过 滤器。端口 17或无源辐射器30能够用作声低通过滤器与气团31结合使用。在此，由于端 口 17设立装载有空气容积31的盒，因而EATL5提供恒压负载、阻尼并增强上低音输出以及 控制，从而减少DD3偏移，以获得密封的气室10以及更好的阻尼。此设计将具有三个阻抗 峰值，如同另一个带有端口的EATL5设计成一个在DRF之前，一个在DRF之后。在较早的示例中，当将无源辐射器30安装在附加音箱32的至少一个壁中时，该无 源辐射器30可存在，以使存在于驱动器41的前部中的新的气团31共振。对于实际上任何 传统类型的驱动器和装载方法来说，IDC EATL5用作理想的阻抗匹配装置。其产生两个范 围的增压，以益于在驱动器的共振频率之上和之下的频率。在共振频率之上的频率可在整 个范围内直接辐射，或者可将DD3装载到声低通滤波器中，以集中在低音频率的范围上。驱动器将具有最佳的工作频率范围，在很大程度上适合于再现。一个驱动器41在 20Hz到20000Hz范围上获得较佳操作(尤其在较高功率水平下)，即使不是不可能的，也是 非常困难的。使音箱DRE^优化的各个EATL5可将它们的优势集中在较窄的声音范围上， 从而在最佳范围中辅助该驱动器。这可以为了分割声音范围，从而通过分别使用最佳的EATL5的音箱，而在每个图 8B的的范围中使用最佳的驱动器，或者为了通过使用在相同频率范围 中工作的具有多个EATL5的音箱，从而在图8A的^AJ9BJ9C、29D的单个范围中增强声音 水平，或者同时为了上述两种目的。由于每个驱动器之后的正压，以及由此通过与其它的振 膜相互作用引起的阻力，因而使此种类型的操作得到增强。
驱动器的传统的闭合空间引起许多不可预测的效果，这是由于各个内部驻波的随 机性质还改变分散模式。具有EATL5的音箱的相关输出将与多路扬声器组合作用，从而能 更平滑地从一个驱动器转换至另一个驱动器，并且更大程度的避免突变。来自不管是串组 还是行组的加强驱动器的相关输出将根据它们预定的原理来执行。对于本申请，可使用特 定的外壳16来适当地调整DRE^单元。EATL5还可与外来的声能转换器(驱动器)结合使用，例如与静电以及动态平面类 型的振膜。通常，平板扬声器双向地辐射，这是由于对于灵敏的振膜的一侧来说对于音箱具 有负效应或者具有闭合壁的设置。随机反射的驻波具有更大的害处，这是由于在具有这些 类型的条件下，需要大的振膜表面积，以产生有意义的声音水平。图7是表示在这些平板类型扬声器的情形中，EATL5的重要参考部件的简易说明。 EATL5将由与动态驱动器41的型式中说明的基本部件相同的基本部件构成，而仅仅包含较 大的面板，并对包含在EATL5的构造中的某些其它参数进行调整。某些类型的外来驱动器 使EATL5具有资格，且仅仅从EATL5的IDC中受益，这是平面扬声器DD3的情形。图9示出使用喇叭装置来间接耦合(IDC) EATL5，从而进一步宜于传输。喇叭通常 用于提高声音水平、距离，且某些时候在遮盖其它物体时覆盖一定面积。喇叭紧密联接于喇 叭的独立DD3，这会产生强烈的反射回到DD3。通常，喇叭所联接的驱动器41长期经受损坏， 这是由于反射特征在声学上放大，从而DD3在其表面经受对抗的喇叭钟型反射。相塞25是必要的，从而根据振膜类型使压力传输最大。与EATL5的辅助环境的正 压一起工作的驱动器41将不受这些反射的影响，从而自良好设计的喇叭联接件中产生更 清楚的输出。传统的扬声器需要大的振膜面积和/或高的质量，从而在处理过程中产生低频的 同时，获得高效率。现有的对于低音再现的处理是固有有效的，这是由于它们在其共振频 率处以及共振频率附近操作驱动器，而这对于音质来说是致命的缺点。即使在任何扬声器 系统的执行中都包含共振参数，然而共振是已完成声音系统的首号敌人。直接耦合(DC)的 EATL5模式的操作，使非常小的驱动器能在低至中等效率的条件下产生低音频率。当将3" 驱动器制成为能够在有用的水平产生非常低的频率时，则效率不是用以表征其性能的适当 参数。图5表示EATL5与动态驱动器41结合使用的应用，从而仅产生非常低的频率，且 该应用称为直接耦合(DC)EATL5。该EATL构造非常类似于IDC，除了具有较大的喉部/嘴 部开口 6以及压缩塞12以外，该开口 6等于驱动器的直径，而压缩塞12直接位于驱动器41 的前部中。EATL5直接耦合(DC)于驱动器41，在EATL5的驱动器和喉部/嘴部6之间的气 室10中具有最小面积的空气容积。驱动器安装成使前部面向EATL5的嘴部6，从而为驱动 器负载，而产生高压缩室10。在该模式中，驱动器41压缩承载，从而使用压缩塞12，以助于 直接波运动到EATL5中，并且使在EATL5的喉部/嘴部6处的空气湍流最小，且有助于为 EATL5建立正确的喉部/嘴部6的面积。DC联接将驱动器41完全放置在EATL5的影响下，并且遵循由其建立的频率模式。 ADTM4通过深度偏移使波延迟，因此能产生宽的DSW带宽。在驱动器41的共振频率上的较 高的低频不容易受到单元式结构的影响，并且在深度偏移之前在EATL5中保持恒定压力。倒相音箱将在电力低音频率的范围(30Hz-60Hz)中进一步减小DD3的运动，并且在EATL5的峰值后不具有亚音速失真问题。将声低通滤波器18连接于图5所示的驱动器 41/EATL5，将有利于最低频率。DC EATL5的低频系统自振膜面积而非几何形状中产生输出。通常是具有尺寸增益 的声空间的听音室也有利于较低的频率(如果存在的话)。如果物理空间并不须实际考虑，则在DC压缩模式的操作中，驱动器的喇叭对于低 频再现的承载是有效的。良好承载的驱动器41能使喇叭良好地连接于周围，但需要大面积 的膨胀面积，以支持长波发射。在一些情形中，在建筑物或大结构中的嵌入式应用将使结构 的一部分能用作喇叭式波导器。在一些情形中，对于所希望的波导器进行折叠，将甚至在音 箱型式的条件下，仍能实现低频的喇叭。利用EATL5 DRE29D音箱，多个单元的IRM9I可构造成类似于图8A中的组合相关 声源来增强输出，从而对于每加倍单元，声音将更接近理论的6db。对于房间反射的此种优 良免疫，将保持声音的完整性。还可如同图8B那样组合IRM9I，以在不同范围中产生EATL5 的峰值，从而在每个范围中使输出最大。这将能在较宽范围中得到最大低频输出。参照图12A和12B，声音增强模块(在之前的实施例中也称为ETL)包括一组前侧 壁152、顶侧壁154、底侧壁156、后侧壁158 (未示出)，这组侧壁限定封闭腔室160。前壁具 有圆孔162，该圆孔由凹入架或台肩164所围绕。将具有中心开口 168的圆盘166放置在该 凹入架中。将闭孔泡沫170或其它类型的交替密度介质(称为ADTM)放置在该封闭腔室160 中。闭孔泡沫170的截面足够大，以充填封闭腔室160的整个空间。在另一实施例中，闭孔 泡沫170粘连于后壁158，且占据封闭腔室160的仅仅一部分空间。可将声音增强模块增添至许多不同类型的发生装置，以改进该装置的音质。例如， 可将模块增添于音频扬声器，该音频扬声器安装在单独的外壳中或者视频显示器中。还可 将模块增添于耳机内侧或外侧。还可使用声音增强模块来改造现有的扬声器系统，例如那 些存在于库存中或者存在于顾客手中的扬声器系统。如同13-16所示的其它实施例，将声音增强模块装到扬声器的驱动器中。参照图 13，声音增强模块位于球顶式驱动器1300的线圈振膜腔室中。驱动器包括音圈1302以及 悬架1307，音圈卷绕磁极片1304和磁体1306，悬架1307允许运动。ETL或声音增强模块 1308附连于磁体1306的前部，该磁体位于扬声器振膜或防尘罩1310的正后方。模块由壁 和孔1312所封闭，孔1312使声波能进入模块的内部容积，可压缩ADTM1314位于该内部容 积中。驱动器还可包括后气室1316。参照图14，ETL模块1402在磁极片1304与防尘罩1310相对的端部处，定位在磁 极片1304之后。充足的气隙1404和/或流体联接腔室1406使声音能从防尘罩1310之后 行进至模块1402。在图15所示的另一实施例中，ETL模块1502连接于在防尘罩1310正后方的磁极 片 1304。可将ETL模块以其它构造装到扬声器中，例如可将一个以上的ETL模块装到扬声 器中。如同16所示，两个ETL模块1602、1604装在扬声器中。参照附图16，第一 ETL模块 定位在磁极片之后。第一 ETL模块1602定位在磁极片1304和磁体1306之后。第二 ETL 模块1604在扬声器盆1610之后，装在扬声器框架1606和内壁1608之间。
参照图17，还使用两个ETL模块1702、1704。第一 ETL模块1702构造成位于排放 磁极片1706的正后方，而磁体1306直接粘连于ETL模块1702。第二 ETL模块1704装到模 制外壳1708中，该模制外壳代替传统的扬声器框架。第二 ETL模块1704具有环形孔1710， 该环形孔环绕磁体1306。如图18所示的另一实施例，ETL模块封装在扩音器1800中。扩音器包括振膜1802 以及振膜悬架音圈1804。气隙1806以及磁体磁极片1808定位在振膜1802之后。初始承载腔室1810由腔室分隔器1812隔开，从而形成中间孔1814。该中间孔提 供进入腔室的开口，该开口称为ETL空气空间1816。将诸如可压缩泡沫的声反应材料1810 定位在ETL的空气空间1816中。可在不偏离本发明所包含的范围的条件下，改变上述装置。因此，在上述说明或附 图中的所有事项都是说明性的，且并不局限于特定的实施例。因而，其它实施方式也在以下 权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种扬声器，包括 磁体；磁极片，所述磁极片定位在所述磁体内； 套筒，所述套筒围绕所述磁极片；导线圈，所述导线圈在所述磁体和所述磁极片之间卷绕所述套筒； 防尘罩或振膜，所述防尘罩或振膜附连于套筒的外缘； 扬声器盆，所述扬声器盆围绕所述防尘罩；以及闭合腔室，所述闭合腔室具有孔以及交替密度传输介质(ADTM)，所述孔用来进入所述 腔室的内部容积，所述交替密度传输介质定位在所述内部容积的一部分内。
2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室定位在所述磁极片的接近所述防尘罩的第一端。
3.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室定位在所述磁极片的远离所述防尘罩的第二端。
4.如权利要求3所述的扬声器，其特征在于，构造空气通道以将所述腔室的所述内部 容积连接于所述防尘罩之后的容积。
5.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述空气通道包括通过所述磁极片的通路。
6.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述磁极片包括限定所述腔室的空腔。
7.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述磁体包括限定所述腔室的空腔。
8.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述孔包括在所述磁体表面的开口，以限 定所述孔。
9.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室包括第一内表面，且所述交替密 度传输介质安装于所述第一内表面。
10.如权利要求10所述的扬声器，其特征在于，所述第一内表面的表面积(X)包括X= V A1，其中A1包括所述扬声器的盆面积。
11.如权利要求10所述的扬声器，其特征在于，所述第一内表面的表面积(X)包括从X = VO. TA1 到 X = V 1. 2K,的范围。
12.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述孔的尺寸(Φ)包括Α/π，其中，ri 包括所述扬声器的所述盆半径(巧)。
13.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于所述腔室包括所述第一内表面和和第二 内表面，所述交替密度传输介质安装于所述第一内表面，所述第一内表面和所述第二内表 面之间的距离包括所述交替密度传输介质的厚度(t)以及气隙的长度(T)。
14.如权利要求14所述的扬声器，其特征在于，所述交替密度传输介质的所述厚度包 括t = V巧，其中，Γι包括所述扬声器的所述盆半径。
15.如权利要求14所述的扬声器，其特征在于，所述气隙的长度包括T= V O1，其中 O1包括所述扬声器的所述盆直径。
16.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室的所述内部容积(V)包括V= A1，其中A1包括所述扬声器的所述盆面积。
17.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室的所述内部容积(V)包括V=-=0. Tk1到V=L 2k,的范围，其中A1包括所述扬声器的所述盆面积。
18.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述交替密度介质包括可压缩的泡沫材料。
19.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述交替密度介质包括闭孔泡沫。
20.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述腔室沿所述磁极片的径向轴线定心。
全文摘要
具有嵌入式声音增强模块的扬声器包括磁体、磁极片、套筒、导线圈、防尘罩或振膜、扬声器盆以及封闭腔室，其中，磁极片定位在磁体内，套筒围绕磁极片，导线圈卷绕在磁体和磁极片之间的套筒，防尘罩或振膜附连于套筒的周缘，扬声器盆围绕防尘罩，封闭腔室具有孔和交替密度传输介质(ADTM)，孔用来进入该腔室的内部容积，而交替密度传输介质定位在内部容积的一部分内。
文档编号H04R9/06GK102056058SQ201010550390
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者J·普卢默 申请人:Tbi音频系统有限责任公司
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