專利名稱：揚聲器設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及揚聲器并更具體地涉及尤其適用于重放較低頻聲音的揚聲器設備。
對一種人所共知的揚聲設備的概要描述示于

圖1中。在這種類型的揚聲器中，設有其內(nèi)部區(qū)經(jīng)隔板2被劃分為前箱，或前腔3和后箱或后腔4的機箱1。一個揚聲器部件11(揚聲器驅動器)安裝在隔板2上，用于改善低頻范圍的重放特性。該揚聲器部件11具有基本上朝向前腔3的聲幅射方向，即朝向機箱1的前側。設有一固定或貫穿隔板2的內(nèi)部通道101使其從前腔3延伸至后箱4。通道101允許前和后腔3和4之間的聲波通過或聯(lián)絡。揚聲器部件11，前后腔3和4與通道101的相互作用形成一諧振電路。內(nèi)部通道101的中部是彎曲的以使其本身適宜于前腔3的深度。前腔3適于借助設置在機箱1的前板8中的外通道6沿向前方向(與揚聲器部件11的聲幅射方向基本相同的方向)連通即允許聲音通至機箱1的外側。揚聲器部件11有一磁路12和振膜17。外通道6安裝在機箱1前板8中形成的開口5內(nèi)，或貫穿開口5。
圖2示出由這種揚聲器部件組成的這種振動系統(tǒng)，該部件中，一電阻R1，電感L2，容抗C2，C3和C4與一振源串聯(lián)連接而形成一回路，一電感L1通過內(nèi)通道101與電阻R1，電感L2和容抗C2并聯(lián)連接而且其中電感L3通過外通道6與容抗C4并聯(lián)連接。
就上述揚聲器設備而言，空氣以提升速度(elevated velocity)流過前腔3和后腔4之間的內(nèi)通道101。由于空氣通過內(nèi)通道101的高速通道的結果，在內(nèi)通道101兩端或其附近會產(chǎn)生咝咝聲。該咝咝聲是不希望有的并通常起到降低放音質(zhì)量的作用。下面考慮對一已知機箱產(chǎn)生咝咝聲的一個更具體的實例。若將該機箱的外部尺寸設為其寬，深，高分別為200mm，300mm和600mm，前腔3的容積為15000cm3(15升)，后腔4的容量為10000cm3(10升)，揚聲器部件11的圓形振膜17的直徑為16cm，內(nèi)通道101的直徑和總長度分別為60mm和260mm，則產(chǎn)生40至50Hz的咝咝聲。
此外，對于有這種內(nèi)部通道101的揚聲器設備，不能在整個頻率范圍上施加阻尼作用，以致當對該揚聲器部件連續(xù)施加較大輸入信號時，往往會使音質(zhì)惡化。也就是說，由于二次和三次諧波之故，不能獲得對寬量程駐波和失真的充分抑制和阻止。
鑒于上述情況，本發(fā)明的一個目的是提供這樣一種揚聲器設備，即，它有一揚聲器部件和安裝在將機箱分為前腔和后腔的隔板中的諧振電路，該設備可防止產(chǎn)生咝咝聲并可在較大的頻率范圍上施加令人滿意的阻尼作用，以改善頻率響應和失真度。
在本發(fā)明一個實施例中，所提供的揚聲器設備包括有一被一隔板(或助聲板)分成兩室(前室和后室)或稱前和后腔的內(nèi)部區(qū)的機箱。一個揚聲器部件或稱驅動器被安裝在隔板上或通過隔板以使揚聲器部件的聲幅射方向是朝向，或進入前腔。一個內(nèi)部無源輻射體安裝在隔板上或貫穿隔板。一個通道形成在，或貫穿機箱的外壁部分以使空氣能從前腔通至機箱外側。該通道設置成使其長度基本平行于揚聲器部件的聲輻射方向。該內(nèi)部無源輻射體安裝在揚聲器部件下面并有一面積不小于揚聲器部件振膜的膜片。該通道貫穿機箱固定在使其基本與內(nèi)部無源輻射體對齊或面對該輻射體。安裝在將機箱分成前腔和后腔的隔板上的揚聲器部件和內(nèi)部無源輻射體被安裝成使后腔能進入一密封箱內(nèi)。也就是說，前腔和后腔被有效密封，以阻止空氣從一腔流至另一腔。再者該兩腔起到一個諧振電路的作用，聲音是借助形成在前腔的外壁部分上的通道輻射出去的。
由于通道是如上所述面對內(nèi)部無源輻射體定位的。故可實現(xiàn)改善重放音頻效率和使頻率特性較為平坦的效果。
在本發(fā)明另一實施例中所提供的揚聲器設備包括其內(nèi)部空間被一隔板分為前腔和后腔的機箱。一個揚聲器部件安裝在隔板上或貫穿隔板，以使從揚聲器部件射出的聲音指向或進入前腔。一個內(nèi)部無源輻射體被裝在隔板上，和一個外部無源輻射體安裝在機箱外壁部分上或通過該部分進入前腔。外部無源輻射體的聲輻射方向基本上與揚聲器部件的聲輻射方向相同。外部無源輻射體有一比內(nèi)部無源輻射體的振膜面積較大的膜片。內(nèi)部無源輻射體有一個面積不小于楊聲器部件振膜的膜片。
安裝在隔板上的揚聲器部件和內(nèi)部無源輻射器是如此構造的，以使后腔能進入構成一諧振回路的密封箱內(nèi)。也就是說，前腔和后腔被有效密封，以阻止空氣從一腔流至另一腔。聲音是經(jīng)由安裝在前腔外壁部分上的外部無源輻射體輻射的，而外部無源輻射體也是被安裝成能有效保持前腔為一密封箱。
鑒于以上所述，本發(fā)明得以實現(xiàn)在一寬廣頻率范圍上的基本一致的重放特性和高聲壓級。
圖1是表示一種傳統(tǒng)揚聲器設備的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖2是本發(fā)明揚聲器設備的振動系統(tǒng)的等效電路圖。
圖3是表示按本發(fā)明的揚聲器設備的一個橫截面?zhèn)纫晥D。
圖4是表示本發(fā)明揚聲器設備布局的另一簡要截面?zhèn)纫晥D。
圖5是由本發(fā)明揚聲器設備組成的一振動系統(tǒng)的等效電路圖。
圖6是表示圖3所示揚聲器設備的對比頻率響應A和圖1所示傳統(tǒng)揚聲器設備之頻率響應的對比圖。
圖7是表示由圖3揚聲器設備的二次諧波引起的失真系數(shù)E與由圖1傳統(tǒng)揚聲器的二次諧波引起的失真系數(shù)F的比較圖。
圖8是用于比較由圖3揚聲器設備的三次諧波引起的失真系數(shù)E與由傳統(tǒng)揚聲器的三次諧波引起的失真系數(shù)F的圖解。
圖9是表示有內(nèi)部無源輻射體的揚聲器設備的結構縱向截面視圖。
圖10是用于比較按本發(fā)明揚聲器設備的揚聲器特性M和圖7所示揚聲器設備的頻率特性N的圖表。
圖11是表示按本發(fā)明揚聲器設備的頻率特性0與有橢圓形內(nèi)部無源輻射體的揚聲器設備的頻率特性P的比較圖解。
圖12是顯示按本發(fā)明揚聲器設備另一實施例，當從橫側觀看時的縱向截面視圖，該設備有在所述內(nèi)部無源輻射體內(nèi)的音圈，該音圈兩端能被開路和閉合。
圖13是顯示按本發(fā)明又一實施例的揚聲器設備當從橫側觀看時的縱向截面視圖，該設備有取代通道的外部無源輻射體。
圖14是表示圖13所示揚聲器設備的振動系統(tǒng)的等效電路的電路原理圖。
圖15是表示其前腔容量大于后腔容量的一個揚聲器設備的結構，為與圖13所示揚聲器設備特性進行比較而準備的當從橫側所見到的縱向截面視圖。
圖16是用于對比圖13所示揚聲器設備由其頻率特性Q和由二次諧波引起的失真系數(shù)R與圖15所示揚聲器設備的頻率特性S和由其二次諧波引起的失真系數(shù)T的圖解。
參照圖3，4，9和12，將如下描述本發(fā)明。按本發(fā)明的揚聲器設備具有由，例如，木材，木材復合材料(wood composite)，金屬，塑料，組合物，碳纖維，玻璃纖維或一些其他合成材料制成的機箱1。機箱1以界定內(nèi)部空間的空殼形式構成。機箱1的內(nèi)部空間被隔板2分成前腔3和后腔4。
一個揚聲器部件11安裝在隔板2上。該揚聲器部件11具有借助框架10沿前和后方向支承的振膜17，振膜17的后端帶有一磁路12。磁路12由框架10支承用以界定一磁隙的磁軛和磁鐵以及安裝在磁隙內(nèi)的振膜17上的音圈構成。一對輸入端子13，14經(jīng)機箱1引出的一對導線15，16被連到音圈。揚聲器部件11具有安裝在隔板2中部形成的通孔22的內(nèi)緣部上的框架20的外緣部，用以閉合通孔22。揚聲器部件11被如此支承以使聲音向著朝前側的前腔3發(fā)出。
就本揚聲器設備而言，一個構成諧振回路的內(nèi)部無源輻射體18被安裝在隔板2中。內(nèi)部振動器18有由框架21支承的振膜19，用以沿前后方向振動。內(nèi)部無源輻射體18有安裝在沿隔板2下部形成的通孔23之內(nèi)周邊上的框架21的外周緣，用以封閉通孔23。該無源輻射體18被如此支承，以使其前后方向與振膜19的振動方向一致。
前腔3借助安裝在機箱1之前板上的圓筒狀(或管狀)外部通道6被保持在與接近機箱1前邊的外側，即，朝向與聲音輻射方向相同方向上聯(lián)通的狀態(tài)。通道6通過與形成在機箱1之前板中的通孔5密接而被固定。通道6朝向內(nèi)部無源輻射體18的前側安裝。本領域的技術人員將會考慮到通道6可以除圓筒狀通道的許多其他形狀構成。其他形狀的實例包括矩形通道/端口或橢圓形通道/端口。
機箱1的前表面被固定到連接到外部通道6的前端的一個前蓋8。前蓋8是由具有如合成樹脂之類極好模塑性的材料制成。前蓋8的上部有通孔9(或調(diào)節(jié)架—accommodation shelf)用于安裝同本揚聲器設備連用的諸如放大器或顯示器之類的裝置。
本揚聲器設備中的振動系統(tǒng)由圖5的等效電路示出，其中電阻R1，電感L2和容抗C2，C3和C4與一振動源串聯(lián)連接成一回路，而且其中，經(jīng)內(nèi)部無源輻射體18而串聯(lián)連接的電感L1和容抗C1與電阻R1，電感L2和容抗C2并聯(lián)連接，同時通過外部通道6的電感L3與容抗C4并聯(lián)連接。
就本實施例而言，在制造該揚聲器設備時，是如此設定該機箱的外觀尺寸(outer size)的，使其寬，深和高度分別為200mm，300mm和600mm，前腔3的容量為15000cm3(15升)，后腔4的容量為10000cm3(10升)，揚聲器部件11的圓形振膜17的外徑為16cm，內(nèi)部無源輻射體18的直徑為16cm。通道6有80mm的內(nèi)徑和200mm的長度。
借助本揚聲器設備放音的頻率特性，與由圖6中虛線B所示的傳統(tǒng)揚聲器設備的放音頻率特性相比，正如圖6中實線A所示，防止了高頻范圍內(nèi)產(chǎn)生駐波。該傳統(tǒng)揚聲器設備具有圖1所示的內(nèi)通道101。
另一方面，用本揚聲器設備時由二次諧波引起的失真度，如圖7中實線E所示勝過由圖7中虛線F所示的傳統(tǒng)揚聲器設備的二次諧波失真度而得到了改進。在圖7中，實線C和虛線D指示本揚聲器設備的頻率特性部分和上述傳統(tǒng)揚聲器設備的頻率特性部分。
此外，如圖8的實線I所示，本揚聲器設備的由三次諧波引起的失真度優(yōu)于由圖8中虛線J所示的三次諧波引起的失真度。圖中，實線G和虛線H表示本揚聲器設備的頻率特性部分和先前所述傳統(tǒng)揚聲器設備的那些頻率特性部分。
作為一對比實例，一個揚聲器設備被制成其中隔板2以顛倒位置安裝，內(nèi)部無源輻射體18置于揚聲器部件11的上方，內(nèi)部無源輻射體18不面對通道6，以便在頻率特性方面與本發(fā)明的揚聲器設備作一比較。由圖10中虛線所示的本對照例的頻率特性沒有圖11中由實線M所示按本發(fā)明的揚聲器設備的頻率特性那樣平坦。也就是就，按本發(fā)明的揚聲器設備具有在一個寬廣頻率范圍上的較平坦頻率特性。
接著，作為按本發(fā)明另一實施例的揚聲器設備，該揚聲器設備制成其中所述內(nèi)部無源輻射體18被尺寸為6英寸(15cm)×9英寸(23cm)的橢圓狀振膜所替代用于在頻率特性方面同具有本身有如上所述直徑為16cm的圓形振膜19的內(nèi)部無源輻射體18的揚聲器設備作比較。本實施例的頻率特性與由圖9實線0所示的先前描述的揚聲器設備的頻率特性相比，呈現(xiàn)寬廣頻率范圍上的較高聲壓。內(nèi)部無源輻射體18的振膜19具有直徑為16cm并測值約為804.2cm2的圓形部分和大小為6英寸×9英寸測量值約為1083.8cm2的橢圓部分。
按照本發(fā)明的揚聲器設備可被構成包括一內(nèi)部無源輻射體18，該輻射體18由安裝在，或附裝到圖12所示振膜19上的磁路(音圈)24構成。磁路24的結構類似于揚聲器部件11的磁路12并包括支承在內(nèi)部無源輻射體18的框架21后端處的磁鐵和軛。一個開關27經(jīng)由一對從機箱1引出的引線25，26被連接到磁路24的音圈。該開關起到短接或斷開引線25，26的作用。
若磁路24設置在內(nèi)部無源輻射體18上，則內(nèi)部無源輻射體18的振膜19上的負載可通過轉換開關27的操作受到反復控制。也就是說，若開關27閉合，則內(nèi)部輻射體18的振膜19上的負載變得比開關27保持打開時為大。這樣，對本揚聲器設備而言，有可能起到將開關27用于改變阻尼狀態(tài)從而改變重放聲音的頻率特性的作用。
用本發(fā)明揚聲器設備時，可如圖13所示將一外部無源輻射體29安裝在機箱1的前板上，以代替通道6。類似于內(nèi)部無源輻射體18，該外部無源輻射體29包括由框架支承的振膜，用以沿前后方向振蕩。該外部無源輻射體29通過使框架支承在其外緣部，該外緣部安裝在機箱1，用于閉合通孔的前板中形成的通孔28的內(nèi)緣部上，而在振膜的振蕩方向為前后方向的形式下受到支承。該外部無源輻射體29的振膜面積大于內(nèi)部無源輻射體18的振膜面積。
本揚聲器設備的振動系統(tǒng)由圖14的等效電路表示，其中電阻R1，電感L2和容抗C2，C3和C4同振動源串聯(lián)連接成回路，而且串聯(lián)連接的電感L1和容抗C1通過內(nèi)部無源輻射體18與電阻R1，電感L2和容抗C2并聯(lián)連接，同時串聯(lián)連接的電感L3和容抗C5通過外部無源輻射體29同容抗C4并聯(lián)連接。
就本揚聲器設備而言，由于后腔4與前腔3為密封并呈箱狀，故在整個頻率范圍上均有令人滿意的阻尼作用并可獲得極好的頻率特性和小的失真度。
就圖13所示實施例而言，前腔3的容量小于后腔4的容量。作為一個為比較頻率特性的對照實例，制成如圖15所示結構類似于上述結構而前腔容量大于后腔4容量的揚聲器設備。
本實施例的頻率特性在寬廣頻率范圍上均較由圖16中虛線S所示的先前所述揚聲器設備的頻率特性更為平坦。
就按本發(fā)明的上述諸揚聲器設備而言，安裝在將機箱分為前腔和后腔的隔板上的揚聲器部件和內(nèi)部無源輻射體使后腔進入密封箱并構成一諧振回路，同時聲音是借助形成在前腔外壁的一通道而被輻射出去的。
因此，就本揚聲器設備而言，在設置這種內(nèi)部通道的情況下就不會產(chǎn)生象圖1所示先有技術揚聲器的通道101之類可能在其兩端產(chǎn)生的咝咝聲。由于后腔是密封的，故可獲得整個頻率范圍上對揚聲器部件的阻尼作用，從而得到改善的頻率特性和低失真度特性。此外，由于采用無源輻射體來代替通道，故簡化了設計與制造。
在配置了該通道的上述揚聲器設備中，可因在揚聲器部件下安裝了內(nèi)部無源輻射體而增強了固定重放聲源的感覺。在配置了該通道的上述揚聲器設備的最佳實施例中，該通道在面對內(nèi)部無源輻射體的位置上形成。因此，通過實現(xiàn)了較平坦的頻率特性而可改善回放音。
雖現(xiàn)已參考具體實施例描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員都會理解和體會到在不脫離如所附權利要求書所界定的本發(fā)明范圍和精神情況下可能對所述實施例作出種種變動和改型。
權利要求
1.一種揚聲器設備，包括由一隔板分為前腔和后腔的機箱，安裝在所述隔板上以使聲音輻射方向朝向所述前腔的揚聲器部件，安裝在所述隔板上的內(nèi)部無源輻射體；和在所述前腔外壁部上形成的通道以便在與揚聲器部件的聲輻射方向相同方向上延伸。
2.一種揚聲器設備，包括通過一隔板被分為一前腔和一后腔的機箱；安裝在所述隔板上以使聲音輻射方向朝向所述前腔的揚聲器部件，安裝在所述隔板上的內(nèi)部無源輻射體；和在所述前腔的外壁部上形成的一外部無源輻射體，以使其振動方向與揚聲器部件的聲輻射方向一致。
3.如權利要求1所述的揚聲器設備，其特征在于所述內(nèi)部無源輻射體有一面積不小于揚聲器部件振膜的膜片。
4.如權利要求2所述的揚聲器設備，其特征在于所述內(nèi)部無源輻射體有一面積不小于揚聲器部件振膜的膜片。
5.如權利要求1所述的揚聲器設備，其特征在于所述內(nèi)部無源輻射體被安裝在揚聲器部件下面。
6.如權利要求1所述的揚聲器設備，其特征在于所述外部無源輻射體有一面積小于內(nèi)部無源輻射體振膜的膜片。
7.一種揚聲器設備，包括一個具有被隔板分為前腔和后腔的內(nèi)部空間的外殼；以這樣一種方式安裝在所述隔板上的揚聲器部件，以使由此輻射出的聲音基本朝向所述前腔；所述揚聲器部件包括一振膜；安裝在所述隔板上的無源輻射體；在所述外殼中形成的一通道，以使氣流能從所述前腔至所述外殼外側；和所述通道與所述無源輻射體基本對齊。
8.根據(jù)權利要求7的揚聲器裝置，其特征在于所述隔板定位于所述外殼內(nèi)以將所述內(nèi)部空間分為一體積大致為所述后腔體積的1.5倍的較大前腔。
9.根據(jù)權利要求7的揚聲器裝置，其特征在于所述無源輻射體有一個大小不比所述揚聲器部件的所述振膜小的膜片。
10.根據(jù)權利要求7的揚聲器裝置，其特征在于所述無源輻射體包括一大小基本等于所述揚聲器部件的所述振膜大小的膜片。
11.根據(jù)權利要求7的揚聲器裝置，其特征在于所述振膜基本呈圓形。
12.根據(jù)權利要求7的揚聲器裝置，其特征在于所述振膜為橢園形。
13.一種揚聲器設備，包括有一被隔板分隔的內(nèi)部空間的外殼；所述隔板定位于所述外殼內(nèi)，以將所述內(nèi)部空間劃分為一個容積大致為所述后腔容積1.5倍的較大前腔；以這樣一種方式安裝在所述隔板上的揚聲器部件以致由此輻射的聲音基本上指向所述前腔；所述揚聲器部件包括一圓形振膜；安裝在所述隔板上的圓形無源輻射體；所述無源輻射體的直徑基本等于所述揚聲器部件的所述圓形振膜的直徑；在所述外殼內(nèi)形成的通道，以允許氣流從所述前腔流到所述外殼的外部，以及所述通道基本與所述無源輻射體對齊。
14.一種揚聲器設置，包括包含多個外表面和由所述外表面界定的內(nèi)部空間的外殼；所述內(nèi)部空間被隔板分成前腔和后腔；裝在所述隔板上的揚聲器部件以使由此輻射的聲音基本指向所述前腔；所述揚聲器部件包括一振膜；安裝在所述隔板上的第一無源輻射體；安裝在所述外殼的所述外表面之一上的第二無源輻射體，該表面起到部分界定所述前腔的作用；和所述第二無源輻射體大小比所述第一無源輻射體大。
15.一種揚聲器設備，包括包括多個外側面和由所述外側面界定的一個內(nèi)部空間的外殼；所述內(nèi)部空間被一隔板劃分為前腔和一后腔；所述隔板位于所述外殼內(nèi)以將所述內(nèi)部空間劃分為一個容積大致為所述后腔1.5倍的較大前腔；以這種方式安裝在所述隔板上的揚聲器部件以使由此輻射的聲音基本指向所述前腔；所述揚聲器部件包括一圓形振膜；安裝在所述隔板上的第一無源輻射體；所述第一無源輻射體基本呈圓形并有大致等于所述揚聲器部件的所述圓形振膜的直徑；安裝在所述外殼的所述外表面之一上的第二無源輻射體，起部分界定所述前腔的作用；和所述第二無源輻射體具有大于所述第一無源輻射體面積的面積。
16.一種揚聲器設備，包括包含多個外部側面和由所述外部側面界定的內(nèi)部空間的外殼；所述內(nèi)部空間由一隔板分成一前腔和一后腔；所述隔板定位于所述外殼內(nèi)，以將所述內(nèi)部空間劃分為容積為15升的前腔和容積為10升的后腔；以這種方式安裝在所述隔板上的揚聲器部件以使由此輻射的聲音基本指向所述前腔；所述揚聲器部件包括直徑為16cm的圓形振膜；安裝在所述隔板上的無源輻射體；所述無源輻射體呈園形并有16cm的直徑；形成在所述外殼內(nèi)，直徑為80mm，長度為200mm的管狀通道，以使氣流能從所述前腔流向所述外殼外側；所述通道基本上與所述無源輻射體對齊，以及一個放大器，用于放大輸入信號并將放大后輸出信號供至所述揚聲器部件。
全文摘要
一種揚聲器包括由隔板分成前腔和后腔的機箱，安裝在隔板上的揚聲器部件以使聲輻射方向朝著所述前腔，一個安裝在隔板上的內(nèi)部無源輻射體和在前腔外壁一面上形成的通道，用于沿與揚聲器部件的聲輻射方向相同方向上延伸。安裝在將機箱分為前腔與后腔的隔板上的揚聲器部件和內(nèi)部無源輻射體使后腔成為氣密封箱并構成一諧振回路。聲音就是借助形成在前腔外壁面上的通道輻射出去的。
文檔編號H04R1/28GK1122561SQ95100898
公開日1996年5月15日 申請日期1995年3月2日 優(yōu)先權日1994年3月2日
發(fā)明者中野育英 申請人:索尼公司