專利名稱：倒相式揚(yáng)聲器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有波導(dǎo)口的倒相式揚(yáng)聲器裝置。這種揚(yáng)聲器在揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)領(lǐng)域中是眾所周知的，并從1938年開始就在美國銷售及使用。倒相式揚(yáng)聲器比裝在封閉音箱中的揚(yáng)聲器具有更高的效率和更低的頻率極限。這是因?yàn)樗哂泻ツ坊羝澲C振器的功能，它把來自聲源背后的低頻聲波送出音箱外面并使該聲波和直接來自聲源前方的聲波同相。有效諧振頻率由波導(dǎo)口的空氣質(zhì)量和音箱中空氣所具有的柔量所決定。
雖然波導(dǎo)本身也能對半波長等于波導(dǎo)長度或其等分?jǐn)?shù)的聲波起諧振器的作用，但這是一個不希望有的現(xiàn)象，因?yàn)檫@些諧振所對應(yīng)的頻率會從音箱內(nèi)部傳到外面，影響揚(yáng)聲器的中間音域。這些不希望有的諧振的發(fā)聲現(xiàn)象可用下列方法減輕或消除，即強(qiáng)迫聲波通過波導(dǎo)截面的不同部分以便有不同長度的路程，或者在波導(dǎo)后面增加一個低通濾波器。
第一種解決方法可以使用具有急彎的波導(dǎo)來大致做到。也可以按美國專利4,933,982號中所述的方法，即使用一個包含同心插入件的直波導(dǎo)，強(qiáng)迫聲波在進(jìn)、出口之間走不同長度的路徑。然而，這兩種波導(dǎo)都是造價昂貴，并且后者還十分笨重。
第二種解決方法的一個例子在美國專利4,953,655號中有提到，即在倒相波導(dǎo)的終端有一個分開的室，該室有一個通道通向音箱外面。這個分開的室和它的通道起著低通濾波器的作用，在聲波從波導(dǎo)中到達(dá)揚(yáng)聲器箱外部之前，諧振被消除掉了。然而，揚(yáng)聲器箱由于增加了這個額外的室，使總尺寸、復(fù)雜度和成本都增加了。
本發(fā)明的一個目的是提供一種倒相式揚(yáng)聲器裝置，它使用波導(dǎo)口，但不會通過波導(dǎo)口使揚(yáng)聲器箱內(nèi)部的中頻訊號發(fā)生不希望有的泄漏，也不需要對波導(dǎo)或揚(yáng)聲器箱做復(fù)雜、笨重或昂貴的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，一部分將在后面的說明書部分中解述，一部分在看了說明書后自然明白，或者在實(shí)施本發(fā)明時領(lǐng)悟到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求書中特意指出的方法及組合中可被理解及得到。
本發(fā)明目的的達(dá)到是通過一個倒相式揚(yáng)聲器裝置，它有一個音箱，一個裝在音箱中向音箱外發(fā)射聲波的聲源，一個在該音箱壁上的倒相波導(dǎo)口，一個裝在音箱內(nèi)以一端連接倒相波導(dǎo)口的兩端開口的波導(dǎo)，該波導(dǎo)具有至少一個位于兩端之間的附加開口，以及一個覆蓋在該附加開口上的撓性膜。
下面的附圖是參與說明并構(gòu)成說明書的一部分，顯示了本發(fā)明的各實(shí)施例，和說明文字一起，用來解釋本發(fā)明的原理。


圖1是通過按照本發(fā)明倒相式揚(yáng)聲器裝置第一實(shí)施例的垂直剖面圖。
圖2是用于圖1倒相式揚(yáng)聲器裝置中的從左側(cè)看波導(dǎo)的一個視圖。
圖3是一個圖表，顯示圖1中倒相式揚(yáng)聲器裝置的倒相口的聲壓作為頻率的函數(shù)，圖中實(shí)線表示具有剛性壁的波導(dǎo)，虛線表示按照本發(fā)明的波導(dǎo)。
圖4是通過裝在按照本發(fā)明倒相式揚(yáng)聲器裝置第二實(shí)施例的波導(dǎo)上的非彈性膜所作的垂直剖面圖。
圖5是圖4中所示的裝在波導(dǎo)上的膜的前視圖。
圖6是圖4中所示的裝在圓管形波導(dǎo)上的膜的水平剖面圖。
現(xiàn)將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
圖1顯示通過雙頻道倒相式揚(yáng)聲器裝置10所作的垂直剖面圖，包括一個揚(yáng)聲器箱11，一個低音/中音聲源12，一個高頻聲源(高音頭)16和一個波導(dǎo)口19。為了清楚起見，倒相式揚(yáng)聲器裝置中所有和本發(fā)明無關(guān)的元件，例如用于聲源12和高音頭16的分頻器、電線，以及用于揚(yáng)聲器箱的吸音材料都不在圖1中示出。
該低音/中音聲源12有一個紙盆13，它由位于磁性裝置14中的音圈(未示出)所驅(qū)動，并由一個金屬制的透音盆架15支持。紙盆13的開口端通過一個稱為環(huán)筋的柔性圈和盆架15連接，該環(huán)筋在紙盆13和音箱11的外側(cè)之間形成密封，但是允許紙盆做進(jìn)/出運(yùn)動。環(huán)筋通常是半圓環(huán)形的，所以當(dāng)紙盆13運(yùn)動時，材料只是卷曲而沒有拉伸。紙盆13的小端通過一個具有多個同心折紋的被稱為彈簧板(揚(yáng)聲器支承圈)的膜和磁性裝置相連接。該環(huán)筋和該彈簧板允許紙盆作純粹的進(jìn)/出運(yùn)動，因此當(dāng)聲源12的音圈被連接到音頻放大器的輸出端子上時，紙盆13的前面直接地向音箱外面播音，而紙盆13的后面通過開放的盆架播送180°相位差的聲音進(jìn)入封閉的音箱11中。高音頭16有一個由位于磁性裝置18之中的音圈(未示出)所驅(qū)動的音膜17。音膜17由環(huán)筋所支持，但通常不具有彈簧板。當(dāng)高音頭的音圈被連接到音頻放大器的輸出端子上時，音膜17的前面直接地向音箱的外面播音。音膜17的后面播音進(jìn)入裝載磁性裝置的密閉室中，所以高音頭并不影響音箱11內(nèi)部的聲壓。
音箱11的內(nèi)部只能通過波導(dǎo)口19和外界通聲、而聲波必須先經(jīng)過具有壁21的波導(dǎo)20的開口22才到達(dá)波導(dǎo)口19，波導(dǎo)20是用卡紙或塑料制成的。波導(dǎo)20和音箱內(nèi)部形成一個亥姆霍茲諧振器，其諧振頻率由音箱11內(nèi)的空氣具有的柔量和波導(dǎo)20內(nèi)空氣的質(zhì)量所決定。在波導(dǎo)口19處測得的亥姆霍茲諧振器的頻率響應(yīng)曲線示于圖3。具有相等于亥姆霍茲諧振器的諧振頻率fo的聲波，通過波導(dǎo)口19后倒相180°，因此從口19出來的頻率為fo的聲壓直接疊加在從紙盆13前面出來的聲壓上。所有其他頻率的聲波都被衰減。通過選擇一個比聲源12的滾降頻率低半個音階的頻率作為諧振頻率fo，就可以得到比密封式音箱中揚(yáng)聲器的低音頻率更低半個音階的平滑響應(yīng)曲線而不需要增加放大器的功率，這是倒相式揚(yáng)聲器裝置的目的所在。
如果波導(dǎo)20具有剛性的壁21，正如在本領(lǐng)域中所常用的那樣，頻率響應(yīng)曲線就如圖3中實(shí)線所示。在此例子中在頻率f1和f2上有兩個寄生諧振峰。在一個揚(yáng)聲器中其fo＝42赫，使用一個波導(dǎo)20是250毫米長，內(nèi)徑是35毫米時，各諧振峰在f1＝550赫和f2＝1200赫處測到，此時波導(dǎo)20是使用剛性壁21。在正常大氣壓下20℃時空氣中的聲速是344米/秒，所以550赫的聲波的半波長是313毫米，1200赫的聲波的半波長是143毫米。波導(dǎo)20是250毫米長，這接近于上述兩個聲波峰的一個半波長度和兩個半波長度。該兩個處于550赫和1200赫的峰明顯地由具有剛性壁21的波導(dǎo)20中的駐波造成。
從波導(dǎo)口19出來的位于頻率f1和f2處的聲波強(qiáng)度峰值大大低于位于該f1和f2頻率的來自聲源12前面的聲壓，但是在高保真揚(yáng)聲器中音部分的個別的峰即使在低音量時還是能被聽到，這就是失真。
按照本發(fā)明，在波導(dǎo)20中的各駐波能被消除，這是利用在波導(dǎo)20的壁21設(shè)置附加的開口31，32在該些開口上覆蓋著撓性膜35，例如彈性膜，見圖1和圖2所示。圖1中的亥姆霍茲諧振器有一個波導(dǎo)20，在其壁21上有兩個覆蓋著膜的開口31和32，這種諧振器的頻率響應(yīng)曲線在圖3中以虛線表示。位于550赫和1200赫的兩個峰已被消除，整個中頻部分得到了平滑得多的頻率響應(yīng)曲線。
在靠近峰壓變量會出現(xiàn)在頻率被衰減的波導(dǎo)20中設(shè)置開口31和32。開口31接近頻率f1的四分之一波長處，開口32接近頻率f2的四分之一波長處。膜35可以用平片的形式粘在波導(dǎo)20的壁21的外面如圖1和圖2所示，或可以被制成套管，套在壁21上，用繩索綁住。
用作膜35的薄膜必須足夠地柔軟，使得每一個膜在頻率f1和f2時在波導(dǎo)上就像一個開口，但又要有足夠的剛度，使得該膜在亥姆霍茲諧振頻率f0時能起密封作用。具有已知柔度的膜的聲阻抗和頻率成反比，所以在f1或f2和f0之間巨大比例使得它容易得到上述效果。薄乳膠膜工作得很好，但是它會老化和變脆。以商品名WALOPUR出售的0.025毫米厚度聚氨脂膜具有較長的壽命，被用在揚(yáng)聲器中，它的頻率響應(yīng)曲線如圖3中虛線所示。其他合適的薄膜材料在市場上也都可以買到。
乳膠膜的彈性吸音能力很小，所以當(dāng)使用乳膠膜時，必須另加吸音材料以防止覆蓋在開口31和32上的膜產(chǎn)生不受控制的振蕩。這可以通過在波導(dǎo)20的外面松松地纏上棉花或類似棉花材料制成的捻線，使它輕輕接觸覆蓋在開口31和32上的膜。當(dāng)膜的材料本身吸音能力不足夠時也能采用其他方法來增加膜的吸音能力。聚氨脂膜具有足夠的吸音性，所以不需要外加吸音措施。
撓性膜35也能由基本上非彈性的材料制得，這在圖4至圖6中示出。圖4至圖6顯示一種按照本發(fā)明的非彈性膜35，它被裝在圓管形波導(dǎo)20上，波導(dǎo)20的壁21有開口。該非彈性膜35利用環(huán)筋36而被制成可撓曲的，環(huán)繞著膜35的周圍形成環(huán)筋36。環(huán)筋36的作用和普通紙盆的環(huán)筋一樣，允許膜35作進(jìn)/出撓動。環(huán)筋36可以用和膜相同的材料制成，或者可以用不同的材料制成后粘在膜35上。在環(huán)筋36的外邊是邊部37，用來把帶有環(huán)筋36的膜35安裝和密封在波導(dǎo)20的壁21上。在圖4至圖6中顯示的撓性膜的功能和上面參照圖1和圖2所述的單個彈性膜所形成的撓性膜是一樣的。
當(dāng)波導(dǎo)20是圓筒形時，見圖4至圖6所示，安裝用的邊部37應(yīng)該如圖6中所示的那樣做成相應(yīng)的復(fù)雜形狀，因?yàn)檎麄€環(huán)筋36必須處于一個平面內(nèi)以便正常工作。如果波導(dǎo)20有一個平的壁部，則安裝邊部37能和膜35以及環(huán)筋36在同一平面中，因此帶有環(huán)筋36的可動膜35和安裝邊部37能非常簡單地從一片薄的塑性材料制成，例如用熱壓法制成。
一種由非彈性材料制成的撓性膜，見圖4至圖6所示，比一種單個彈性膜要難做得多，但是它的成本還是很低的，而且可以使用很多種不能用來做彈性膜的材料波導(dǎo)20的壁21上所需的開口(31，32)數(shù)目，按不同情況而異，取決于波導(dǎo)20的長度和低音/中音聲源12所需的分隔頻率的上限。在大多數(shù)場合一個開口已足夠，很少會需要三個以上的開口。本發(fā)明并不限制開口的數(shù)目。
因此，要指出的是本發(fā)明包含由從屬權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)按照本發(fā)明的倒相式揚(yáng)聲器裝置的改進(jìn)和變化，并不受環(huán)境限制。
權(quán)利要求1. 一種倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為包括(a)一個音箱；(b)一個裝在該音箱中的用來從該音箱中向外發(fā)射聲波的聲源；(c)一個在該音箱壁上的倒相波導(dǎo)口；(d)一個兩端開口的裝在該音箱內(nèi)的用其一端和該波導(dǎo)口相連接的波導(dǎo)，該波導(dǎo)在其兩端之間有一個附加開口；(e)一個覆蓋該附加開口的可撓膜。
2. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓膜由一個彈性膜做成。
3. 如權(quán)利要求2中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，還包括吸收該彈性膜諧振的裝置。
4. 如權(quán)利要求2中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該彈性膜用聚氨脂制成。
5. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓膜包括一個剛性膜和一個支持該剛性膜并允許該剛性膜運(yùn)動的環(huán)筋。
6. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該波導(dǎo)是一個基本上直的管子。
7. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該附加開口被布置在離開該波導(dǎo)口大致上等于該波導(dǎo)中駐波的四分之一長度的距離上。
8. 如權(quán)利要求7中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓膜是用彈性薄膜做成的。
9. 如權(quán)利要求7中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓膜包括一個剛性膜和一種支持該剛性膜并允許該剛性膜運(yùn)動的環(huán)筋。
10. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該波導(dǎo)有多個由該波導(dǎo)的長度以及該聲源的分隔頻率上限決定的附加開口。
11. 如權(quán)利要求10中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓膜由彈性薄膜做成。
12. 如權(quán)利要求10中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該撓性膜包括一個剛性膜和一個支持該剛性膜并允許該剛性膜運(yùn)動的環(huán)筋。
13. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓性膜具有一個足夠高的柔度能使該膜在相應(yīng)于該波導(dǎo)中駐波的頻率時基本上起著該波導(dǎo)的開口的作用。
14. 如權(quán)利要求13中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓性膜是由彈性薄膜做成的。
15. 如權(quán)利要求13中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓性膜包括一個剛性膜和一個支持該剛性膜并允許該剛性膜運(yùn)動的環(huán)筋。
16. 如權(quán)利要求1中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該波導(dǎo)有平的壁部。
17. 如權(quán)利要求16中所述的倒相式揚(yáng)聲器裝置，其特征為，該可撓性膜包括一個剛性膜和一個支持該剛性膜并允許該剛性膜運(yùn)動的環(huán)筋。
專利摘要一種具有波導(dǎo)口的倒相式揚(yáng)聲器裝置，它利用波導(dǎo)中的駐波諧振使揚(yáng)聲器的中頻段不失真，本倒相式揚(yáng)聲器裝置包括波導(dǎo)兩端間壁上的一個或多個開口，以及該些開口上覆蓋著的撓性膜，例如乳膠狀材料薄膜或是具有柔性邊緣的剛性膜。這些增設(shè)的開口防止寄生駐波在四分之一波長處的壓力增加，從而消除該些駐波，但又不影響波導(dǎo)在該倒相式揚(yáng)聲器裝置的亥姆霍茲頻率(HELMHOLTZ FREQUENCY)時的工作。
文檔編號H04R1/20GK2217861SQ9420995
公開日1996年1月17日 申請日期1994年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月16日
發(fā)明者陳錦海 申請人:家電寶實(shí)業(yè)有限公司