专利名称：多模式音箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电声放音设备，具体地说，是一种可以转换放音风格的多模式音箱。
在现有技术背景下，最常用的音箱为例相式音箱和封闭式音箱，较少见的还有空纸盆式倒相音箱和等压驱动(亦称帕斯卡驱动)音箱等。这些音箱各有特色，其中倒相箱以较多的优点而成为当今音箱形式的主流。但由于这些音箱的工作状态和放音风格一经定型便不易改动，更不能随时转换；而音乐欣赏作为一种主观性较强的活动，不同类型的音乐所适用的放音风格不同，不同的人所喜爱的放音风格也不同；所以按照不同的音乐和不同的人选择合适的放音风格随意转换是一种客观需求，而现有的各类音箱都难以满足这种要求。根据专利查新和科技文献检索的结果，尚未发现能实现多模式自由转换的音箱设计方案。
本实用新型的目的，就是提供一种能够转换工作状态以改变音箱的放音模式，实现多种放音风格的转变的多模式音箱，从而满足不同类音乐重放和不同爱好选择的要求。
本实用新型的基本结构参见图1，音箱箱体内部由隔板G隔开，形成a、b两室，a室一面安装扬声器A向外辐射声音，隔板G上安装另一扬声器B,b室上有声导管D向外辐射声音。
实验证明，低频特性是影响音箱放音风格的重要因素，而低频特性又与音箱的阻尼状态紧密相关。因此，通过改变扬声器B的工作状态，即可改变音箱的阻尼特性，从而形成类比对应如下列四类的多种模式(1)B接低频信号--等压驱动/普通倒相箱(2)B开路(自由振动)--空纸盆音箱/书架箱(3)B并联电阻(阻尼振动)--书架箱/闭箱(4)B短路(强阻尼振动)--闭箱上述书架箱系指低频下限较高的小型音箱。为了实现这四类模式的转换，需要由控制电路来执行。控制电路的基本原理见图2，由多掷开关K控制扬声器B的工作状态。多掷开关亦可由数只双掷开关或继电器代替，或由继电器配合相应的遥控电路执行控制，只要功能相同即可。控制电路可以安装于音箱箱体内，亦可将其引出箱体，形成单独的控制器，置于便于操作之处。较好的方案是将控制器置于功放内部，将开关K的旋扭安装在功放面板上；更好的方案是利用功放遥控电路来遥控控制器的动作，当然这需要对遥控器和执行电路作功能扩展。如果使用电子分频功放，则控制B所接功放即可。实践证明(3)(4)模式间差别不大，因此可将二者合并为其中一种模式，这样可以简化控制电路。
a、b两室的形状是任意的，只要有利于安装扬声器，有利于声学性能的改善，有利于外形美观，任何合理的形状均可采用。为了防止驻波的形成，并使箱体具有良好的强度，最好不用全矩形截面柱体，而宜采用不规则形状截面结构。为此隔板G可以由两块或多块拼接，图3给出了几种较为合理的结构形状。
对于吸音材料的填充，与普通音箱的原则类似，且侧重于实验试听，不再详述。
由于要作等压驱动用，扬声器A、B应该是参数一致的，但并不排除采用不同扬声器的可能。只要电声性能符合要求，试验采用不同规格、不同参数的扬声器调至良好工作状态都是可以的。例如可以使扬声器B尺寸小于A，使其可以从A的安装孔进入箱体内，这样就可以避免使用可拆式箱体结构。在采用相同的扬声器A、B时，为了保证扬声器B可以随时拆换，应采用可拆式结构，图4给出了几种较为合理的可拆结构；如果在扬声器A安装孔上开足够大的缺口使B能够侧向进入，则不需可拆式结构，见图5所示。
扬声器A、B的主要作用是重放低音，在此基础上增加高、中音扬声器，即可形成两路至多路组合系统(A、B视为一路)。只要符合布局要求，或是出于声学原则，高中音扬器可以安装在ab两室的任何位置。当然，如果采用全频带或同轴式扬声器A，则无需另加高中音了。
由分频网络馈给扬声器A、B的信号可以是相同的，也可以是不同的，例如可使扬声器B的高端截止频率更低些；即使是馈给宽频带的信号，由于箱体的声学滤波作用，扬声器B通过声导管D辐射出的声音也集中在谐振频率附近频段，高于谐振振频率的声波以极快的速率(18～24dB/oct)被衰减。但无论如何，分频网络与扬声器负载之间应该是阻抗匹配的，否则不会有良好的声压--频率特性，为此，有必要使分频网络与音箱各模式下扬声器的工作状态相配合。最简单的办法即给扬声器A、B各接一个分频电路，互不干扰；而较为节省的办法则可以使用一个分频电路，在(1)模式时A、B串联或并联，在(2)～(4)模式时以一电阻切换接入代替B，使负载阻抗恒定(但这样会浪费功率，降低灵敏度)；另一种方案是在控制B的工作状态的同时改变分频电路的元件值使阻抗匹配，但这样又会使控制电路复杂化。当然，采用电子分频功放，各供一路，取消分频电路，也不失为一种选择。
扬声器A、B的连接极性，应该使二者在馈入相同的信号时，对a室施加相反的作用，即推挽工作，从而形成等压驱动。为此需根据B的不同安装方向来改变其连接极性。
除低频特性影响放音风格外，不同类高中音扬声器亦有不同的特色，例如丝膜与金属膜高音之间存在明显差异。因此，在音箱上安装两套以上高中音扬声器进行转换，亦是可行方案之一，只需增加转换开关机构和电路，措施并不复杂。
本实用新型的优点是明显的。首先，由于实现了多种放音风格自如转换的要求，使得各类音乐都能得到最合适的重放，也使不同的人满足了各自的爱好要求，从而成为一种“全能式”音箱。其次，在作(1)模式等压驱动工作时，低频下限扩展到很低，而所需箱体体积并不大，这样在作为家庭影院主音箱使用时，并不需所谓的“超低音音箱”；而且由于两只扬声器推挽工作，低音灵敏度高，在家居环境较小音量放音时也有足够的低频量感。另外，与现有形式中常见的两只低音扬声器并排安装，并(串)联工作以提高低频性能的技术相比，本实用新型所需箱体体积小一半左右，这对于高性能音箱的小型化设计无疑是极其有利的。
图1为本实用新型的基本结构，为侧面透视简化图；图2为控制电路原理图，顺时针方向转换K的位置即可完成(1)～(4)模式的转换；图3为几种合理的a、b室形状及隔板结构示意图(侧面透视)；图4为可拆式结构示意图；图5为扬声器A安装孔开缺口使B从缺口进入示意图；
图6为实施方案结构简图；图7为实施方案的分频网络及控制电路。
本实用新型的一个较好的实施方案如图6所示，采用二路分频系统，A、B参数一致，隔板G由两块拼接成L形，使a、b两室均为不规则形状，A安装孔上带有缺口使B能侧向进入，分频网络及控制电路如图7所示，分频电路元件值根据扬声器在分频点的阻抗值计算确定。a室体积根据闭箱计算公式确定，b室体积根据等压驱动音箱计算公式确定。参考计算方法如下已知参数扬声器谐振频率fo，品质因数Qo，振动半径a，振动质量mo，等效容积Vas，声导管直径D。
设定参数Qoc取0.5～1，最佳0.7；Qcab取0.5～0.7，最佳0.5。
求a室体积Va,b室体积Vb，声导管长度L。
α=(Qoc/Qo)2-1S=π(D/2)2Va=(355a4)/(αfo2mo)Vb=Vas/(2.2999(Qcab/Qo)2-1)L=(30000S)/(Vbfo2)-(0.825√S)
权利要求1.一种多模式音箱，其特征是音箱箱体内部由隔板(G)隔开，形成两室(a、b)，一室(a)上安装扬声器(A)向外辐射声音，另一室(b)上有声导管(D)，两室间隔板(G)上安装另一扬声器(B)。
2.根据权利要求1所述的多模式音箱，其特征是扬声器(B)的工作状态由控制电路控制，形成接低频信号、开路、并联电阻、短路多种状态。
3.根据权利要求2所述的多模式音箱，其特征是控制电路由功能相同的遥控执行电路担任。
4.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是将扬声器(B)并联电阻和短路二种状态取消一种，使控制电路简化。
5.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是两室(a、b)的截面形状是不规则的。
6.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是隔板(G)由多块拼接而成。
7.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是箱体的某一部分是可拆开的，以便于拆换扬声器(B)。
8.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是扬声器(A)的安装孔上有缺口，使扬声器(B)可以侧向进入箱体内部。
9.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是在音箱上安装高中音扬声器，形成多路组合系统。
10.根据权利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是高中音扬声器多于一套，使高中音亦可转换风格。
专利摘要一种多模式音箱,属电声放音设备。箱体内部由隔板(G)隔开,形成两室(a、b),a室上安装扬声器(A),b室上有声导管(D),隔板上安装扬声器(B),通过改变扬声器(B)的工作状态,即接信号、开路、并联电阻、短路多种状态,从而改变音箱阻尼特性,形成多种放音风格,满足不同类音乐重放和不同爱好选择的要求。
文档编号H04R1/20GK2332136SQ9722473
公开日1999年8月4日 申请日期1997年8月21日 优先权日1997年8月21日
发明者杨明海 申请人:杨明海