專利名稱：平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種立體聲系統(tǒng)，也涉及立體聲廣播和立體聲裝置，特別是用于雙聲道或兩個(gè)以上聲道的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
液晶、等離子等平面電視機(jī)以及個(gè)人計(jì)算機(jī)的液晶顯示器早已出現(xiàn)在市場上。然而，市場上卻一直沒有與平面顯示器相配的平板式音箱，普通的家庭影院音箱或Hi-Fi音箱又大又厚，在外觀上與平板型顯示器很不協(xié)調(diào)。這樣，開發(fā)一類與平板型顯示器和平板型電視機(jī)外觀相配，且音質(zhì)又好的平板式音箱就尤有必要。
平板式音箱是指其厚度小于或等于平板顯示器厚度的音箱。平板式音箱有如下幾類1.靜電揚(yáng)聲器；2.等電動(dòng)(平面音圈)揚(yáng)聲器；3.壓電效應(yīng)高分子振膜揚(yáng)聲器；4.NXT揚(yáng)聲器；5.普通電動(dòng)式揚(yáng)聲器的超薄型音箱設(shè)計(jì)；其中第1、2、3類均屬于偶極輻射型揚(yáng)聲器，第5類屬于單極輻射型，第4類既可以是偶極輻射、也可以是單極輻射。1-4類可以做成超薄型的屏風(fēng)式揚(yáng)聲器。但是，第5類仍需要音箱，厚度不能過薄。若以音質(zhì)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，靜電揚(yáng)聲器的音質(zhì)最好，等電動(dòng)(平面音圈)揚(yáng)聲器以及壓電效應(yīng)高分子振膜揚(yáng)聲器的音質(zhì)也很好，超薄型音箱的普通電動(dòng)式揚(yáng)聲器的音質(zhì)較好，NXT揚(yáng)聲器的音質(zhì)較差。
通常，平板式音箱的低頻特性(fc≤100-200Hz)都不好，低音仍需要低音音箱放音。不過，這并不算是缺點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)在的Hi-Fi立體聲2.0或2.1放音方式的設(shè)計(jì)中，均可以用普通的電動(dòng)式揚(yáng)聲器增強(qiáng)低音。而5.1聲道家庭影院放音系統(tǒng)中，本身就配有增強(qiáng)低音的重低音音箱。
現(xiàn)在音響業(yè)界絕大多數(shù)采用的立體聲2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)為左、右通道均為全頻帶放大器設(shè)計(jì)，低音通道為低通濾波設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)帶來的問題是其一，低音頻信號(hào)進(jìn)入左、右聲道后，使得衛(wèi)星箱中的中、高音揚(yáng)聲器產(chǎn)生過載失真。其二，左、右的衛(wèi)星箱和低音音箱都在放低音，而使得低音頻過強(qiáng)，掩蔽了鄰近的中音頻，聽感上中音頻較弱，音色欠溫暖、柔和。
現(xiàn)在音響業(yè)界中，5.1家庭影院放音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也大都存在著問題，很多電聲工程師以為只是重低音音箱在放低音，實(shí)際上這是一種誤解?，F(xiàn)在音響小型化是大勢所趨，所以衛(wèi)星箱體積都比較小，只能放中、高音，但是，五聲道的輸入信號(hào)以及放大器卻是全頻帶(20Hz-20KHz)的，由此造成衛(wèi)星箱在低頻過載。另一方面，由于衛(wèi)星箱在低于fc的頻段上不能有效放音，故在20Hz至衛(wèi)星箱的最低放音頻率fc之間的頻段造成了放音空洞化，從而使得音質(zhì)劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，進(jìn)而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，低音效果好，音色柔和的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括兩個(gè)或兩個(gè)以上放中、高音的平板揚(yáng)聲器以及至少一個(gè)低音揚(yáng)聲器，對(duì)應(yīng)放中、高音的平板揚(yáng)聲器設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的高通濾波器，高通濾波器的輸出端分別經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的低通濾波器，低通濾波器的輸出端經(jīng)低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
本實(shí)用新型對(duì)于立體聲的2.0放音方式在低音頻部分，對(duì)應(yīng)左、右聲道分別并聯(lián)有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的有源電子低通濾波器，有源電子低通濾波器的輸出端分別經(jīng)功率放大器與各自獨(dú)立的低音揚(yáng)聲器連接。
本實(shí)用新型對(duì)于立體聲的2.1放音方式在低音頻部分，對(duì)應(yīng)左、右聲道并聯(lián)有一個(gè)輸入阻抗為零的反相加法器，反相加法器的輸出端經(jīng)過截止頻率為fc的低通濾波器以及低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
本實(shí)用新型對(duì)于杜比AC-35.1的放音方式在前左、前右、后左、后右和中置聲道上均設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的有源電子高通濾波器，有源電子高通濾波器的輸出端經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分，前左、前右、后左、后右和中置聲道上還并聯(lián)有一個(gè)輸入阻抗為零的反相加法器，反相加法器的輸出端經(jīng)過階數(shù)≥2、截止頻率為fc的低通濾波器以及低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
本實(shí)用新型所述薄型平板音箱的厚度≤100毫米。
本實(shí)用新型還可以將兩個(gè)參數(shù)完全一樣、且同相聯(lián)接的低音揚(yáng)聲器在音箱中背靠背地放置。
在音響業(yè)界普遍將平板揚(yáng)聲器認(rèn)同是平板音箱。
有關(guān)平板音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題1.平板音箱的Hi-Fi立體聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)a.可以設(shè)計(jì)成左、右聲道均為全頻帶的放音系統(tǒng)，即左、右聲道均為二分頻設(shè)計(jì)中、高音(≥fc)由平板音箱放音，低音仍由普通的低音音箱中的電動(dòng)揚(yáng)聲器放音。分頻方式可以是無源的，也可以是有源的(電子分頻)，濾波器的階數(shù)至少必須≥2，其交叉頻率fc為平板音箱的最低放音頻率。
b.也可以設(shè)計(jì)成為所謂2.1的放音方式，即左、右聲道共用一個(gè)低音音箱。左、右聲道具有截止頻率為fc的、階數(shù)≥2的高通濾波器，高通濾波器將平板音箱放音最低頻率fc以下的信號(hào)切除，避免平板音箱在低頻過載。左、右聲道的信號(hào)一起加在輸入阻抗為零的加法器輸入端，經(jīng)加法器輸出后，再經(jīng)過截止頻率為fc的、階數(shù)≥2的低通濾波器濾波，送入低音功放放大。低音音箱的頻段同左、右衛(wèi)星箱的頻段在頻率fc處平滑銜接，fc≤250Hz，最好fc≤120Hz。
2.平板音箱的家庭影院系統(tǒng)設(shè)計(jì)在杜比AC-3 5.1系統(tǒng)中，前左、前右、中置、后左、后右五個(gè)衛(wèi)星箱用平板音箱，相應(yīng)的五個(gè)推動(dòng)功率放大器均加有截止頻率為fc的、階數(shù)≥2的高通濾波器，以將平板音箱放音最低頻率fc以下的信號(hào)切除，避免平板音箱在低頻過載，并和低音揚(yáng)聲器的放音頻帶在交叉頻率fc處平滑銜接。
但是，在杜比AC-35.1系統(tǒng)中，五個(gè)聲道都重放20Hz-20KHz的音頻頻帶，這就要求每個(gè)衛(wèi)星箱都是全頻帶的，都必須放低音。平板音箱的放音頻率只能在fc以上，所以20Hz-fc這一頻段的音頻信號(hào)應(yīng)該交給重低音聲道放音。這樣做應(yīng)該不成問題，因?yàn)橥ǔＴ?0Hz-fc≤250Hz的這一頻段內(nèi)的音頻信號(hào)對(duì)聲源定位功能幾乎沒有影響。
五聲道功放前面均加有截止頻率為fc的、階數(shù)≥2的有源電子高通濾波器。五聲道的信號(hào)以及低音通道的信號(hào)一起加在輸入阻抗為零的反相加法器輸入端，經(jīng)加法器輸出后，再經(jīng)過截止頻率為fc的、階數(shù)≥2的低通濾波器濾波，送入低音功率放大器放大。這樣，低音音箱的頻段同衛(wèi)星箱的頻段在fc處平滑銜接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本專利的音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有以下有益效果1是經(jīng)過有源電子高通濾波器濾波后，平板音箱(揚(yáng)聲器)中沒有了20Hz-fc≤250Hz的低頻信號(hào)，充分發(fā)揮了小衛(wèi)星音箱適于放中、高音的優(yōu)勢，可以有效避免平板音箱的低頻過載、放音失真以及放音空洞化的現(xiàn)象，也使整個(gè)音響系統(tǒng)中的中音頻和低音頻強(qiáng)弱搭配趨于合理，其音色柔和，音質(zhì)改善。2是對(duì)平板音箱的技術(shù)要求簡化，降低了對(duì)平板式音箱低頻特性的要求。只需滿足截止頻率fc以上(200Hz-20KHz)的音頻頻帶要求即可。這就直接導(dǎo)致平板音箱制造要求和生產(chǎn)成本的大幅降低。3是將音響系統(tǒng)的低音頻信號(hào)即20Hz-fc這一頻段的音頻信號(hào)交給重低音聲道放音，重低音渾厚真實(shí)，失真度小，其放音效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于采用平板音箱放低音的效果。而且這一頻段的音頻信號(hào)對(duì)人體的聲源定位功能幾乎沒有影響。也就是說，由于人耳對(duì)低音頻部分的信號(hào)定位能力較弱，在欣賞立體聲音響時(shí)人們往往難以感覺到低音發(fā)音方位的變化，雖然衛(wèi)星音箱只重放中、高音頻段，卻仍然保留了大部分聲場定位所需的信息，故不會(huì)影響音響系統(tǒng)的低音質(zhì)量。對(duì)低音頻信號(hào)的重新分頻處理，克服了現(xiàn)在音響業(yè)界采用平板音箱放低音的缺點(diǎn)，使得音響系統(tǒng)的音質(zhì)明顯改善。4是此設(shè)計(jì)為平板音箱的小型化提供了有利條件。平板音箱放音的最低頻率愈高，則音箱的體積愈小，反之，平板音箱放音的最低頻率愈低，則音箱的體積愈大，相應(yīng)聲場定位信息的損失愈小。故本實(shí)用新型可按實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于體積較小，成本較低的設(shè)計(jì)可以適當(dāng)提高平板音箱的最低放音頻率；而對(duì)于體積較大，成本較高的設(shè)計(jì)可以適當(dāng)降低平板音箱的最低放音頻率。由于切除了低音頻帶，平板音箱放音時(shí)不會(huì)出現(xiàn)低頻過載和放音空洞化現(xiàn)象，故平板音箱體積還可以減小?？梢宰龀筛鞣N袖珍型音箱。不但小巧、便于擺放，而且大大降低了生產(chǎn)成本。在確保音響質(zhì)量的前提下，整個(gè)音響系統(tǒng)的成本可明顯降低。不僅適用于平板式揚(yáng)聲器，也適用于放音最低頻率遠(yuǎn)高于20Hz的小型或超小型衛(wèi)星箱設(shè)計(jì)。


圖1是本實(shí)用新型應(yīng)用于2.0立體聲系統(tǒng)的原理框圖圖2是本實(shí)用新型應(yīng)用于2.1立體聲系統(tǒng)的原理框圖圖3是本實(shí)用新型應(yīng)用于5.1家庭影院放音系統(tǒng)的原理框圖圖4是本實(shí)用新型低音揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
參見圖1，圖2，圖3，本實(shí)用新型平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括兩個(gè)或兩個(gè)以上放中、高音的平板揚(yáng)聲器以及至少一個(gè)低音揚(yáng)聲器，對(duì)應(yīng)放中、高音的平板揚(yáng)聲器設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的高通濾波器，高通濾波器的輸出端分別經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的低通濾波器，低通濾波器的輸出端經(jīng)低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
如圖1，對(duì)于立體聲的2.0放音方式在低音頻部分，對(duì)應(yīng)左、右聲道分別并聯(lián)有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的有源電子低通濾波器，有源電子低通濾波器的輸出端分別經(jīng)功率放大器與各自獨(dú)立的低音揚(yáng)聲器連接。放中、高音的平板音箱(揚(yáng)聲器)均采用階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的有源電子高通濾波器濾波，分離出中、高音頻，并各自用獨(dú)立的功率放大器推動(dòng)。左、右聲道中的，放低音的電動(dòng)式揚(yáng)聲器均采用階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的有源電子低通濾波器濾波，分離出低音頻，并各自用獨(dú)立的功率放大器推動(dòng)。
如圖2，對(duì)于立體聲的2.1放音方式在低音頻部分，對(duì)應(yīng)左、右聲道并聯(lián)有一個(gè)輸入阻抗為零的反相加法器，反相加法器的輸出端經(jīng)過截止頻率為fc的低通濾波器以及低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。左、右聲道均采用階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的電子有源高通濾波器濾波，分離出中、高音頻，并各自用獨(dú)立的功率放大器分別推動(dòng)左、右聲道的平板音箱(揚(yáng)聲器)。共用低音通道中，先將左、右聲道信號(hào)經(jīng)輸入阻抗為零的反相加法器相加后，再經(jīng)過截止頻率為fc的低通濾波器濾波，分離出低音頻，并采用獨(dú)立的低音功率放大器推動(dòng)共用低音揚(yáng)聲器。
如圖3，Rf、Lf、Rr、Lr、C、Sub分別為杜比AC-3 5.1系統(tǒng)的前左、前右、左環(huán)繞、右環(huán)繞、中置以及重低音聲道，這六個(gè)聲道分別從圖3中的Rf.in、Lf.in、Rr.in、Lr.in、Cin、Subin輸入。然后，前左、前右、左環(huán)繞、右環(huán)繞、中置聲道的信號(hào)均通過階數(shù)≥2，截止頻率為fc的高通濾波器濾掉低音頻段后，再由各聲道的中、高音功率放大器放大，推動(dòng)各聲道平板音箱(揚(yáng)聲器)放音。由于此時(shí)的5個(gè)聲道中的信號(hào)皆濾出了低音頻段，所以平板型音箱或小型音箱在放音時(shí)都不會(huì)低頻過載，故衛(wèi)星音箱體積可以做得很小。與之同時(shí)，前左、前右、左環(huán)繞、右環(huán)繞、中置聲道的信號(hào)分別從圖3中的Rf.in、Lf.in、Rr.in、Lr.in、Cin輸入后，與重低音聲道的輸入信號(hào)一起加到反相加法器的輸入端，經(jīng)反相加法器相加后，再經(jīng)過階數(shù)≥2，截止頻率為fc的低通濾波器濾波，剩下的低音頻段信號(hào)經(jīng)低音功率放大器放大，推動(dòng)重低音揚(yáng)聲器重放低音。
對(duì)于杜比AC-3 5.1的放音方式在前左、前右、后左、后右和中置聲道上均設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的有源電子高通濾波器，有源電子高通濾波器的輸出端經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分，前左、前右、后左、后右和中置聲道上還并聯(lián)有一個(gè)輸入阻抗為零的反相加法器，反相加法器的輸出端經(jīng)過階數(shù)≥2、截止頻率為fc的低通濾波器以及低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。前左、前右、后左、后右、中置等聲道均采用階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的電子有源高通濾波器濾波，分離出中、高音頻，并各自用獨(dú)立的功率放大器分別推動(dòng)前左、前右；后左、后右；中置等聲道的平板音箱(揚(yáng)聲器)。然后，前左、前右；后左、后右；中置等聲道的信號(hào)和重低音信號(hào)一起，經(jīng)輸入阻抗為零的反相加法器相加后，再經(jīng)過階數(shù)≥2、截止頻率為fc的低通濾波器濾波，分離出低音頻，經(jīng)低音功率放大器放大，推動(dòng)低音揚(yáng)聲器。
五個(gè)衛(wèi)星聲道的低音頻段都由重低音音箱重放，放音頻帶上沒有損失。從而克服了市場上現(xiàn)有的小衛(wèi)星音箱設(shè)計(jì)的家庭影院音響產(chǎn)品不能夠重放所有5個(gè)聲道的低音頻段的問題；重低音音箱重放的是5個(gè)衛(wèi)星聲道的低音頻段，所以基本上不影響人耳對(duì)聲場的定位能力。在5個(gè)聲道單獨(dú)做放音測試時(shí)，重低音聲道都會(huì)有5個(gè)聲道的低音放音。這對(duì)放音音質(zhì)的影響不大。
本實(shí)用新型所述薄型平板音箱的厚度≤100毫米。
參見圖4，兩個(gè)參數(shù)完全一樣、且同相聯(lián)接(串聯(lián)或并聯(lián)均可)的低音揚(yáng)聲器在音箱中背靠背地放置，音箱的這種設(shè)計(jì)，能夠有效地抵消揚(yáng)聲器工作時(shí)的振動(dòng)。音箱的底部有支腳，在音箱內(nèi)部中間設(shè)置有倒相管，倒相管的管口從音箱底部伸出與外部相通，可將音箱內(nèi)部的聲音延后一個(gè)相位再傳出。
權(quán)利要求1.平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括兩個(gè)或兩個(gè)以上放中、高音的平板揚(yáng)聲器以及至少一個(gè)低音揚(yáng)聲器，其特征在于對(duì)應(yīng)放中、高音的平板揚(yáng)聲器設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的高通濾波器，高通濾波器的輸出端分別經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的低通濾波器，低通濾波器的輸出端經(jīng)低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其特征在于對(duì)于立體聲的2.0放音方式在低音頻部分，對(duì)應(yīng)左、右聲道分別并聯(lián)有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的有源電子低通濾波器，有源電子低通濾波器的輸出端分別經(jīng)功率放大器與各自獨(dú)立的低音揚(yáng)聲器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其特征在于對(duì)于立體聲的2.1放音方式在低音頻部分，對(duì)應(yīng)左、右聲道并聯(lián)有一個(gè)輸入阻抗為零的反相加法器，反相加法器的輸出端經(jīng)過截止頻率為fc的低通濾波器以及低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其特征在于對(duì)于杜比AC-35.1的放音方式在前左、前右、后左、后右和中置聲道上均設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的有源電子高通濾波器，有源電子高通濾波器的輸出端經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分，前左、前右、后左、后右和中置聲道上還并聯(lián)有一個(gè)輸入阻抗為零的反相加法器，反相加法器的輸出端經(jīng)過階數(shù)≥2、截止頻率為fc的低通濾波器以及低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其特征在于薄型平板音箱的厚度≤100毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其特征在于兩個(gè)參數(shù)完全一樣、且同相聯(lián)接的低音揚(yáng)聲器在音箱中背靠背地放置。
專利摘要本實(shí)用新型是平板音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，屬于立體聲系統(tǒng)和裝置，對(duì)應(yīng)放中、高音的平板揚(yáng)聲器設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc≤250Hz的高通濾波器，高通濾波器的輸出端分別經(jīng)中、高音功率放大器與平板揚(yáng)聲器連接，在低音頻部分設(shè)置有階數(shù)≥2的、截止頻率為fc的低通濾波器，低通濾波器的輸出端經(jīng)低音功率放大器與低音揚(yáng)聲器連接?？朔爽F(xiàn)在音響業(yè)界大多采用平板音箱放低音的缺點(diǎn)，使得音響系統(tǒng)的音質(zhì)明顯改善，平板音箱體積減小，生產(chǎn)成本降低。此設(shè)計(jì)不僅適用于平板式揚(yáng)聲器，也適用于放音最低頻率遠(yuǎn)高于20Hz的小型或超小型衛(wèi)星箱設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H04R5/00GK2852583SQ200520117699
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者周志鋼 申請(qǐng)人:周志鋼