專利名稱：揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚聲器和揚聲器系統(tǒng)，并特別涉及傳輸線揚聲器和揚聲器系統(tǒng)。
傳輸線揚聲器系統(tǒng)習(xí)慣地包括一個低音揚聲器或一個裝在長管末端的一組激勵器，長管的最簡單形式是一根直徑均勻的管子。在聲波長大約等于管子的4倍的頻率上，產(chǎn)生諧振(“1/4”波長諧振)以便從管子的開口端輻射的聲音直接增強(qiáng)來自揚聲器激勵單元本身的聲音。在大約1/4波長的諧振頻率的奇整數(shù)倍上，即3/4、5/4波長等，頻率刻度愈高，管子將更諧振，然而，這些模式是不希望的，因為它僅是第一模式得到增強(qiáng)，這些較高頻率模式增強(qiáng)或者抵消來自揚聲器激勵單元的直接輸出。
揚聲器設(shè)計者們通常分兩步去減小這些較高頻率模式，第一步是把阻尼/吸收引入系統(tǒng)，第二步是改變管子的形狀，特別是管子的縱剖面的形狀。就阻尼/吸收來說，吸聲材料，例如泡沫，具有與頻率有關(guān)的特性，以致較高頻率模式被衰減，但沒有完全消除。在管子中設(shè)置較多吸聲材料沒有多大的幫助，因為第一模式會衰減很多，以使采用傳輸線的主要優(yōu)點減少。對于改變管子的形狀而言，一種建議是引入一個錐形管，以致管子的直徑從揚聲器激勵單元的方局向管子開口端減小，然而，錐形管在低頻上幾乎與均勻直徑的管子具有相同的聲特性，其結(jié)果是，僅通過該技術(shù)使諧振模式衰減到一個小的范圍(程度)。
在傳輸線中使用阻尼/吸收材料的一種方案是在傳輸中設(shè)有一個聲濾波器或者多個聲濾波器，這種聲濾波器包括使它可以顯著地減少由傳輸線末端輻射的中頻和高頻聲音的數(shù)量的可能，這些聲濾波器采用管子的一個延伸或限制區(qū)的形式，或者一組延伸或限制區(qū)的形式。擴(kuò)張區(qū)也就是聲順性，限制區(qū)即是聲慣量，在管子中起一個無功低通濾波器的作用，類似于在電器工程中可找到的一個并聯(lián)電容器(或一個串聯(lián)電感器)。這種聲濾波器的效果是與揚聲器振膜的相對大小、延伸或限制區(qū)或者幾個區(qū)域以及管子的截面面積有關(guān)。重要的是得出這種類型器件與一些已知的在激勵器后面使用一個錐形管子的傳輸線之間是有區(qū)別的。該聲頻低通濾波器因為聲順性(對于擴(kuò)張區(qū))或聲慣量(對于限制區(qū))被引入管子而工作，對于這些器件的理論與起倒向喇叭作用的錐形管有很大的不同。
附圖的

圖1表示一種已知的傳輸線揚聲器系統(tǒng)。它包括揚聲器組、一個空腔和一個以“串聯(lián)”排列的管子。這里，空腔在管子末端構(gòu)成，并且揚聲器直接位于離管子最遠(yuǎn)的空腔壁上，對著管子的入口，在這個裝置中，雖然管子的面積基本上不同于可使用的揚聲器的面積，該空腔通過位于揚聲器和具有與揚聲器橫截面大致相同的管子之間來完成延伸型低通濾波器的作用。
本發(fā)明的傳輸線揚聲器系統(tǒng)，雖然它使用一個不同于圖1所示系統(tǒng)的低通濾波器，為了使空腔具有顯著的頻率響應(yīng)效果，它將是相當(dāng)大的。因此，在空腔內(nèi)的聲壓分布在所有頻率上將是不均勻的。激勵器、空腔和管子的相對位置和空腔的形狀都會對系統(tǒng)的響應(yīng)起作用。
本發(fā)明的一個目的是設(shè)計一種至少具有一個激勵器、聲濾波器和傳輸線的傳輸線揚聲器系統(tǒng)，其中系統(tǒng)的響應(yīng)是最佳的，或者至少是在已知系統(tǒng)上的改進(jìn)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一咱將產(chǎn)生從傳輸線的開口端聲輻射所要求的頻響應(yīng)的傳輸線揚聲器系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種傳輸線揚聲器系統(tǒng)，其中系統(tǒng)的性能要比使用固定直徑或錐形傳輸線元件的通常的傳輸線系統(tǒng)好。
根據(jù)本發(fā)明提供的一種傳輸線揚聲器包括至少一個激勵器、一個聲濾波器和一個傳輸線，其中，激勵器、或者如果多于一個的激勵器之一被配置在或者鄰接傳輸線的入口，以致激勵器起濾波器和傳輸線兩者同時并聯(lián)激勵的作用。
聲濾波器最好包括一個空腔。
激勵器或者如果多于一個的激勵器之一被配置接近于傳輸線裝置的入口，以致在激勵器和在管子的入口的聲壓在寬頻范圍內(nèi)大致相等。
甚至在空腔內(nèi)的模式意味著是一種非均勻聲壓分布時，在激勵器和傳輸線的入口的聲壓寬頻范圍內(nèi)大致相等。用這種方法，該配置的作用更象一個理想的聲低通濾波器。
在優(yōu)選實施例中，處在或者鄰接傳輸線入口的激勵器被設(shè)置在聲濾波器的側(cè)壁上，該側(cè)壁是該傳輸線的一個壁的延續(xù)。
優(yōu)選地，在產(chǎn)生有利于輸出的傳輸線的最高頻率上，傳輸線的入口和處在或者鄰接于所述的入口的激勵器之間的距離約小于1/4波長。
頻率優(yōu)選為約500Hz。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在機(jī)箱內(nèi)放置至少一個激勵器，濾波器和傳輸線，其中機(jī)箱的第一部分構(gòu)成起低通濾波作用的空腔，而機(jī)箱的第二部分構(gòu)成傳輸線，以限定從機(jī)箱的前壁到后壁的彎曲的聲跡。
在優(yōu)選實施例中，激勵器或者幾個激勵器裝在機(jī)箱的上部前壁和傳輸線的開口端處于機(jī)箱的下部后壁。
為了更清楚地理解本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的一種揚聲器的現(xiàn)有優(yōu)選實施例并且參考附圖給予描述，其中圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的揚聲器系統(tǒng)的激勵器聲濾波器和傳輸線的新穎配置的簡圖;
圖3為表示圖2中所示的配置的方案簡圖;
圖4表示在圖3中所示的該配置的改進(jìn);
圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的揚聲器的縱剖面圖;
圖6是圖5揚聲器的前視圖;
圖7是圖5揚聲器的后視圖。
圖2說明在本發(fā)明之后的原理，系統(tǒng)的傳輸線由固定橫截面的管子10構(gòu)成，遠(yuǎn)離它的開口端的管子10末端是由限定的適當(dāng)形成的壁來形成空腔12。該空腔起聲濾波器的作用。在已說明的裝置中，由于該空腔的一個壁14是管10的一個壁的延伸，空腔12相對于傳輸線的中心縱軸是偏移的。激勵器16裝在壁14上，鄰接從空腔12進(jìn)入管子10的入口。另外激勵器16能正好配置在管子10內(nèi)，或者實際上在空腔和管子的接合處。
圖3表示用另一種方法的圖2所示的系統(tǒng)。圖3使它變得更清楚，與圖I中聲濾波器和管子的“串聯(lián)”裝置相反，本發(fā)明采用激勵器16同時激勵聲濾波器12和傳輸線10兩者并聯(lián)的裝置。它通過配置在或者接近于傳輸線的入口來完成的。
本發(fā)明的一個目的是改進(jìn)低音，也就是揚聲器的低頻特性，尤其在約500Hz以下的響應(yīng)。這是頻率量級，在這個量級上，傳輸線作出有效的作用。
這個頻率也是決定最大距離的決定因素，以致我們能在遠(yuǎn)離濾波器/管子接合處安放激勵器仍然能達(dá)到并聯(lián)激勵的優(yōu)點。在適合于有關(guān)傳輸線的最大頻率上，從激勵器中心到接合處的距離不應(yīng)大于1/4波長(λ/4)。于是如果頻率為500Hz，使用公式C＝fλ，這里C是聲速，假設(shè)C＝300米/秒，1/4波長的尺寸為16.5cm(6.5吋)如果頻率是300Hz，則a/4＝27.5cm(10.8吋)等等。
在圖2中所示的傳輸線揚聲器系統(tǒng)是能通過在沿管子10的關(guān)鍵點處插入附加聲濾波器(例如，以延伸區(qū)或限制區(qū)的形式)來改進(jìn)的。圖4是簡略地表示附加聲濾波器17和傳輸線10相串聯(lián)的圖，濾波器17和管子10的組合能反復(fù)與第一濾波器和管子10串聯(lián)，而且吸聲填充材料可放在管子10內(nèi)和/或在空腔12內(nèi)以具有損耗作用。
圖5到圖7所示的揚聲器包括多元外殼，一般表示為20，機(jī)箱包括一個前壁23和一個后壁24。激勵器21裝在處于外殼上部和外殼前壁中，這里，激勵器21放在空腔內(nèi)(聲濾波器)，也說是從輸入到傳輸線隔開，但是，必須足夠地靠近才能完成并聯(lián)激勵功能。具有密封后外殼的高音單元標(biāo)為22，在外殼的前壁23和后壁24之間的間隔是一對與外殼的前、后壁平行的隔壁25和26，并且它把外殼的內(nèi)部分成尺寸大概相等的三個部分。在隔壁25和26之間和大約中間向上的隔壁處設(shè)置傾斜延伸的分隔壁27。分隔壁27的傾斜有助于避免在特性方面的急劇改變。類似的分隔壁28設(shè)置在外殼的隔壁26和后壁24之間，然而用分隔壁28是水平延伸的。內(nèi)隔壁和機(jī)箱外壁兩者用適度剛性材料優(yōu)選地制成，例如用中等密度纖維板或蜂房式的鋁填料夾層以給出剛性結(jié)構(gòu)。
在分隔壁27和28的上方，隔壁25和26設(shè)有大尺寸孔30a、30b、30d和30c。于是，在分隔壁27和28上方的容積構(gòu)成一個空腔12a與圖2的空腔12相等，該空腔直接在激勵器21的后面。
在分隔壁27和28的下方，在靠近隔壁的底部處隔壁25設(shè)置一個開口31。另一個隔壁26在分隔壁27和28的下面直接設(shè)置一個開口32。這些開口基本上都是矩形的。這種開口確定了加肋和剛性結(jié)構(gòu)的水平支撐。開口31和32的橫截面面積等于傳輸線管子19的橫截面積。外殼的后壁24在靠近后壁的底部設(shè)置孔33，這里表示為雙孔。雖然能使用較大或較小面積的孔，孔33在這里表示與管子19的面積相同。由于在揚聲器機(jī)箱內(nèi)建立了開口的孔31、32、33的結(jié)構(gòu)，傳輸線19從激勵器21到機(jī)箱的底部垂直向下延伸，從機(jī)箱的底部到分隔壁27向上和從分隔壁到孔33向下，于是從激勵器到該孔安排了一個彎曲的音跡。這是用圖5中的虛線箭頭表示的。
如圖5所示制成的揚聲器的一個實施例中，空腔12a容積約為18升和從入口到孔的管子19的長度約為1.7米(5.5呎)具有損耗作用的吸聲填充材料被安置在機(jī)箱內(nèi)以增強(qiáng)頻率響應(yīng)。優(yōu)選地，系統(tǒng)的傳輸線部分襯有例如具有厚度為15mm的纖維或蜂房式泡沫材料34。在機(jī)箱的底部襯料35優(yōu)選為兩倍的厚度。在機(jī)箱內(nèi)壁的材料也具有較大或較小范圍的損耗作用。另一方面，它能用泡沫或玻璃纖維材料代替填充管子19的襯料。在機(jī)箱頂上的空腔12a基本上也填充有同樣的或類似的材料36。
權(quán)利要求
1.一種傳輸線揚聲器包括至少一個激勵器、一個聲濾波器和一個傳輸線，其中該激勵器或者如果多于一個的激勵器之一被設(shè)置在或者鄰近于傳輸線的入口，以致激勵器能同時起濾波器和傳輸線兩者并聯(lián)激勵的作用。
2.如權(quán)利要求1所述的傳輸線揚聲器，其中聲濾波器包括一個空腔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的傳輸線揚聲器，其中處在或者鄰近于傳輸線入口的激勵器被配置在聲濾波器的側(cè)壁上，該側(cè)壁是傳輸線壁的連續(xù)延伸。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的傳輸線揚聲器，其中在傳輸線的入口和處在或者鄰接所述的入口的激勵器之間的距離約小于最高頻率的1/4波長，該頻率，傳輸線有利于輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的傳輸線揚聲器，其中所述的頻率約為500Hz。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的傳輸線揚聲器，其中至少一個激勵器、濾波器和傳輸線放置在機(jī)箱內(nèi)，其中機(jī)箱的第一部分構(gòu)成低通濾波器作用的空腔，和機(jī)箱的第二部分構(gòu)成從機(jī)箱前面到后面限定的一個彎曲音跡的傳輸線。
7.如權(quán)利要求6所述的傳輸線揚聲器，其中激勵器或多個激勵器安裝在機(jī)箱的前上部，而傳輸線的開口端處在機(jī)箱的后下部。
8.如權(quán)利要求6或7所述的傳輸線揚聲器，其中傳輸線包括由具有開口的平行壁分開的三個區(qū)域，通過開口用于區(qū)域之間的聯(lián)通，其中在各個區(qū)之間開口的截面積基本上等于每個區(qū)的橫截面積。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的傳輸線揚聲器其中聲濾波器包括一個基本上填充吸聲材料的空腔，而傳輸線基本上填充或者襯有吸聲材料。
10.如上述任一權(quán)利要求所述的傳輸線揚聲器，其中，另外的聲濾波器與前面的傳輸線相聯(lián)。
全文摘要
一種傳輸線揚聲器(20)，包括至少一個激勵器(21)、一個空腔(12a)的形式的聲濾波器和一個傳輸線(19)。該激勵器(21)鄰接傳輸線(19)的入口而配置，以致激勵器同時起濾波器(12a)和傳輸線(19)而且并聯(lián)激勵的作用。激勵器交替地配置在傳輸線內(nèi)；又使它接近于入口，揚聲器的低頻響應(yīng)由此得到改進(jìn)。
文檔編號H04R3/04GK1081057SQ93105208
公開日1994年1月19日 申請日期1993年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月10日
發(fā)明者M·羅伯斯 申請人:西列斯蒂翁國際有限公司