CN101031222B - 闭环嵌入式音频传输线技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声音阻抗匹配外壳，它具有装载在腔室中的驱动器，该腔室使闭环传输线的喉道/嘴进行缓冲。传输线包括终止部件、外部和内部外壳壁、高密度衬里和喉道/嘴区域。传输线消除了内部随机驻波，同时提供了可变频率驻波，它通过与波的叠加向驱动器输出的高端的大量加速损失进行补偿，同时阻尼驱动器的谐振。声音阻抗匹配外壳的可选用途是使得驱动器直接压缩装载至闭环传输线中，并使用声音低通滤波器来将输出转变成只通过端口的低频。声音阻抗匹配外壳的两种用途将保证驱动器隔膜不破坏内部驻波，适当地负载在所有频率，且不容易受到房屋反射的影响。

Description

闭环嵌入式音频传输线技术

技术领域

本发明涉及声音重放-扬声器。

背景技术

扬声器作为日常生活的一部分，并用于消费者、商业、军事和探测用途。典型的扬声器是电-动转换器，并有一定深度和直径或形态的隔膜。电-动说明了一种转换器，它沿正向和负向方向运动以响应交变电压源，从而激励邻近的空气分子。这样，这种扬声器成为日用品，并很便宜和大量地供应。它们通常总是安装在作为已有产品或结构的一部分的障板上；实际容器的某些形状壳体或者(在某些情况下)一定形状的专用外壳将用于提高低音性能。

一个最大的问题是驱动器的固有性质，即相对于它的尺寸只在很窄的频率范围内有利于声音阻抗。较小的驱动器通常不利于低频声音阻抗，而较大驱动器则相反。外壳也有利于很窄频率范围，而对于其它频率范围，它将强烈反应产生过多的不相干内部驻波，这些内部驻波以不对称振动形式调制隔膜。这些随机内部调制扰乱了驱动器的自然弥散模式，并引起对放大源的电反馈(电抗)。目前试图用强力动力和大型量规线来减小放大器的该问题和对声音质量的影响。另一问题是在驱动器隔膜的两侧存在的总声音阻抗差。隔膜必须同时在两个不同的声音环境中工作，因为外壳产生的驻波在它的大部分频率范围内都恒定地改变驱动器的声音阻抗。当朝着房屋尺寸的频率变低时，由房屋反射的波还引起驱动器声音阻抗的附加变化。更小的外壳将更差，因为内部反射频率更高，而缺乏低频能力。两个相同的驱动器将仅由于它们的工作外壳而发出不同声音。本行业已经认识到与中频段扬声器相关的问题，并制造了在隔膜后面具有实心篮(solid basket)的单元。这可以防止来自其它驱动器的随机驻波，但是它对于中频段驱动器的一些频率范围产生极大背压。这使得驱动器对于它的所有工作范围有不同的声音阻抗差，且不产生自然的声音。

扬声器驱动器尺寸将有利于特定范围的频率，因此当希望它较宽的收听轴线时，使单个尺寸用于所有频率是不可能的任务。一个设计目的是产生最小所需尺寸的扬声器，并保持合适的响度级，同时保持全部频率范围的声音、低失真、宽-恒定的弥散和较低成本。当人们检查这些情况时，发现似乎需要一个折衷方案的反证，并使用多个驱动器工作用于普通声音目的。这反映了目前的扬声器设计的折衷理论，当目标客观时，努力制造主观上可接受的扬声器。

使用单个驱动器的要求使得折衷的方案有利于低端或高端频率，同时试图保持中频段的质量。人的耳朵将对较高频率更敏感，但是人的耳-脑组合能很好地听在波谱中的所有频率，而没有相位或频率失常来中断事件的能量流，否则将显得很假。声音重放通常用于两个目的，并且它们是通信和娱乐。后者需要无障碍的声音平衡和声音弥散，以便平衡在收听环境中的能量。

用于以可预计的场效果进行完美的声音重放的不断努力在很大程度上依赖于解决外壳难题的方案。工程师们认识到驱动器的壳体是需要解决的难题，或者是从制造的设备中获利的机会，不过，使用如待审申请中所述的外壳将提供显露驱动器的真正质量的正确工作环境。该结果消除了异质行为，是客观的声音认可，简化了扬声器设计，并对于变化的声音情况都有可预计的结果。

发明内容

技术问题

当所有电能在它的输入端子处都转变成运动且没有机械延迟或声音相位失常时，扬声器驱动器的功能最好。当它覆盖所有或部分音频范围时，需要使整个发射表面区域同时运动，以便适合弥散扬声器驱动器的声能。已有扬声器设计试图使用外来的、不实用的方法，但只能获得边际成功。现有的动态圆锥驱动器已经是一种选择，因为它成本低、容易制造，并相对容易改变尺寸和形状。尽管它可接受，且对于普通用途能大致令人满意，但是动态扬声器转换器在其缺少异质行为的情况下精确重放很宽范围的频率的能力受到很大限制。该行为使得以具有成本效益的方式提高动态扬声器性能的所有努力都只有很小的回报。这里显示对于基本动态驱动器即使应用功能非常小，以现有方法去提高性能也是不可能的。尽管日用品市场定位的动态驱动器的性能是本发明的焦点，但是在实施例的说明中也提到将它用于其它类型的扬声器设计的优点。

现有的扬声器市场并不关注研究目标，也不关注为在不同的工业领域里将扬声器用于某些目的而使产品发展的努力。并不关注与现有基本扬声器相关的固有特性的技术使得出现了很多技术上不支持的产品变化。行业的高端消费者通过昂贵和不客观的方法或附件来提高音频质量，以潜在要求的方式，对当前技术状态的技术弱点产生了影响力。当这些不实际和基本无效的方法在技术上成功时，它们也很少用于大量使用的扬声器中。本发明用于提高基本扬声器驱动器性能，并且迄今用于扬声器技术要求中的未检验部分，这提高了它们的性能，因此能够消除很多在技术声音问题上不能生产的方法。利用所述技术，已经开发了使用3″驱动器的单个小型扬声器产品，并进行了市场化，当使用单个或多个单元时，它的性能覆盖市场上的80％扬声器要求，同时保持非常低的系统和制造成本。市场范围覆盖普通的特别高分辨率的两信道立体声装置直至多单元声音分配用途。本发明的直接目的是使得扬声器工程设计平台能够使本领域扬声器的客观性能提高和具有可重复性。

技术方案

本发明涉及一种扬声器，特别是涉及一种用于提高非常低、低、中和高频的重放质量，减小了相关外壳尺寸，降低了系统成本以及声音性能对房屋的依赖性的方法。这种改进反映在驱动器的封装上，它并不改变声音阻抗的总体周围声音环境，能够使基本相等直径的较小驱动器起到全范围单元或亚低音扬声器单元的功能，它主要用于全范围单元，以便使响应延伸至最低的频谱。尽管本申请集中于较小的扬声器单元，但是它的技术也用于大尺寸低音、全范围或亚低音声音重放用途，以便提高较大驱动器的性能以及中频范围和高音喇叭驱动器的性能。集中于亚低音范围的操作通常涉及使用端口或喇叭，以便减小隔膜在最大低频输出范围附近的运动。较大驱动器将通过较小隔膜运动产生更低的低音，但是不利于全范围的直接发射操作，因为有限的高频能力。低频能够在一个实施例中直接发射，或者在可选实施例中通过端口或喇叭来发射。EATL在带有有序驻波的合适频率范围内保持恒定的内壳压力，而引起线性的内部空气容积的移动，从而使得驱动器隔膜的运动更精确。当相对较长波长的信号激励EATL时，通过实时调节主外壳空气质量而产生有利的驻波，以便使驱动器隔膜负载。所有波长在某种有限长度内存在于局部或完全由可变动态空气密度规定的线内。来自驱动器的任何压力激励都引起EATL内的动态分子扰动，这产生合适驻波，与只有初始电激励的情况相比，它使得隔膜能更容易和精确地移动。该改进的物理移动是驱动器音圈通过电源激励的结果，它通过在EATL中形成的动态驻波图形来调节。该可预计内部负载图形领先于所有其它外部驱动器隔膜激励，提供了关键的阻尼、优化声音阻抗以及抗房屋反射。

有益效果

而且，该技术能够使小型单个驱动器类型和尺寸优化成用于全范围和亚低音操作，且使用小驱动器通常只在高频范围内有效。使用待审申请开发的外壳确定了相同驱动器的有利声音阻抗。

附图说明

图1A和图1B是本发明优选实施例的间接直接耦合(IDC)、嵌入式声音传输线(EATL)的侧剖图和正剖图。

图2是与图1的外壳同样外部尺寸和材料的外壳的剖视图，其中不包括EATL特征。

图3是根据本发明的图1的IDC EATL的侧剖图，其中带有可指示的侧部，以便表示延伸部分。

图4A和4B是根据本发明的图3的IDC EATL的正剖图和侧剖图，其中带有添加在外壳上的反射端口。

图5是本发明优选实施例的直接耦合(DC)EATL的剖视图。

图6是与标准无阻尼低音反射外壳物理上组合的DC EATL优选实施例的剖视图。

图7是为表示带有平面扬声器的EATL技术的使用而突出必要特征的简化视图。

图8A是为表示多路频分IDC EATL系统而突出必要特征的简化视图。

图8B是为表示用于增加单范围中的SPL的DRE或IRE EATL外壳簇而突出必要特征的简化视图。

图9是为表示带有喇叭耦合装置的EATL技术的使用而突出必要特征的简化视图。

图10是图1的扬声器系统的优选实施例的简化侧剖图，其中，端口由安装在具有驱动器的障板上的无源发射器来代替，该图表示了与这种工作模式相关的那些部件的参考资料。

图11是图1系统的带通工作模式的简化视图，表示与驱动器前部耦合的低音滤波器，该驱动器使用端口来发射声音。所做的参考资料是针对这种工作模式的部分材料。

图12A、12B、12C、12D是表示说明书中的性能的曲线图，并由与该文本匹配的参考资料指定来表示。

图13A、13B、13C、13D是表示说明书中的性能的曲线图，并由与该文本匹配的参考资料指定来表示。

图14A、14B、14C、14D、14E是表示说明书中的性能的曲线图，并由与该文本匹配的参考资料指定来表示。

最佳实施方式

整个文件将参考特定条目、图、名称、短语和重要措辞。这些条目将以粗体C字母写出，并在下文中用简写成粗体字母表示名称。大写的粗体第一字母和缩写词可以在随后表示，以便更新存储器。一些重要的叙述可以在下面划线以便区别。一些条目在本文中也可能很重要，但是与文件特征并不直接相关，且在本模式中并没有突出表示或在下面划线。图1表示了本发明的优选实施例。图1A和1B表示了根据本发明构成的完全直接发射器外壳(DRE)29扬声器组件的侧视图和正视图。液体流的Bernoulli理论明白地说明，为了使流体从容器通过排出开口流入与该容器相同的压力区域，必须存在压力差。这只是意味着当要通过扬声器产生声波(流体波)时，在它的隔膜和大气压之间必须存在压力差，且它对于所有频率和声音状态都必须一致。本发明所涉及的所有驱动器都是双向的，这意味着它们从隔膜的两侧发射声音。不管AP变化，驱动器隔膜(DD)3的一侧必须在它范围内的所有频率都与大气压动态隔离。动态隔离是指当运动时与AP隔离，而不是静态隔离。

图1A表示了DRE 29外壳的侧剖图，该外壳具有间接耦合(IDC)嵌入式声音传输线(EATL 5)，它构成为通过在驱动器41后面的喉道/嘴6来接收空气压力(该驱动器41安装在障板7上)，但是通过图1A的空气腔室10来缓冲。与普通传输线不同的EATL 5具有在相同点的喉道和嘴(通过交叠)。IDC意味着进入EATL5的波将经过一些相关容积的空气腔室10，这样，它对DD 3的影响为间接的，同时实时校正它的容积。EATL 5由外部机壳1的波导管20和内部机壳2的波导管21(由垫片9隔开)而构成。EATL 5能够通过使用侧部机壳壁波导管21而延伸，该侧部机壳壁波导管21是内部箱的固有结构，并与波导管20的延伸部分相连。EATL 5的这些延伸部分是20A和21A，并将允许EATL 5能够在比单独的波导管20和21更低的频率下工作，但是大致与驱动器41的尺寸相关。EATL 5通过终止部件13而密封，该终止部件13在EATL 5的一端容纳波，使它反转，并在位于中心(离开各拐角)的喉道/嘴6处产生动态驻波(DSW)，如图1B所示。术语喉道/嘴6是由在与波的进入点相同的点处具有发射波出口点的发射波而产生。进/出波能够彼此交叠的事实说明了这种独特的压力反馈原理。在EATL 5中的空气容积相对于图1的腔室10工作容积或图6的19的工作容积总是较小，并且不会与任何类型的封闭带通箱相混。利用小型化结构技术以提高更小驱动器在较小空间中的输出、以及利用OEM高频扬声器结构(其中，后部薄将作为有利的驻波而收集和返回)还可以进一步减小总体尺寸。空间尺寸可以根据需要而减小或增加，并且当20A和21A并不足够长时，EATL 5可以重复折叠，以便根据需要增加它的长度。

EATL 5衬有交变密度传输介质(ADTM 4)，它在优选实施例中为开口单元聚氨酯泡沫，该开口单元聚氨酯泡沫在正常空气密度和较高频率下为惰性，随机接收新的空气微粒，仍在较低频率下，当增压时允许附加空气分子能够膨胀，以便在它的小室结构中寻找容积，但是将损失热弥散。这是损失处理，因此是驱动器共振峰值DRP的DSW和阻尼，如图12B A vs.图12D C所示，而图12B是优选实施例的阻抗曲线。阻尼是涉及当激励去除时可以立即停止运动的振动体能力的术语。

进入EATL 5的喉道/嘴6的相对高频波仅仅具有在驱动器隔膜3的几英寸内达到它在正常空气密度下的波长。图2实例的标准外壳只有几英寸深，这意味着低于10kHz的任意波都将几乎立即进行外壳反射。图2表示了空气容积11的外壳具有与图1中的外壳相同的尺寸，但是没有该结构的2和4。沿流线15行进的波将进入EATL 5的嘴6，并通过EATL 5行进，只与ADTM 4的表面小室相互作用(几乎立即膨胀)，直到它到达终止点13，然后，该终止点13将波朝着驱动器隔膜3往回反射。在EATL5进口处，喉道/嘴6将经历波节和波腹(DSW)，它们进行交叠，并影响在驱动器41后面的腔室10中的压力，且相对于AP为正压。当频率从该第一影响降低时，由于空气空间8的DSW状态和由流线14表示的深移动引起的DSW状态，EATL5将保持在驱动器隔膜3上的恒定正压。当改变的波长/强度占据ADTM 4小室结构的更深深度时，它们产生单独的DSW，因此动态增强驱动器隔膜3的运动。产生的各DSW将组合它们的压力，并在同时有多个频率的情况下产生组合DSW(交叠)。波导管20、21必须保持在封闭空间内，以便保持波能量，同时将它导向终止部件13。在优选实例中，20、20A、21、21A分别是12mm和9mm间距，并将根据驱动器直径和系统目的而稍微变化。驱动器41将看见这些DSW影响它的声音阻抗，因为与大气压的压力差通过频率来保持。DSW是通过ADTM 4材料改变频率、驱动器柔性和阻抗的结果，以便使声能进入它的小室。当频率变化时，三个变量所形成的相互作用使腔室10压力保持恒定，同时驱动器速度保持线性。在腔室10中的内部压力将是由音圈28信号输入以及DD 3的初始运动、10的静压和在EATL 5中产生的正压而引起的复合DSW。这样形成的复合压力为常值，并与EATL 5中的强度和波长相关，且确定了DD 3的运动。

如图12B和13A的曲线清楚所示，EATL 5的长度与它的低频影响极限直接相关。在图12B中表示了图1的扬声器系统的阻抗曲线图。该阻抗曲线图有两个峰值，较大峰值A是在150Hz出现的DRP，而在500Hz出现的另一峰值B表示图1的EATL 5的1/4波阻抗峰值。图13A表示了当图1的外壳拉长2cm以便成为图3的外壳时的频率响应。该2cm的外壳深度26(图3)增量能够在图13A中由在400Hz的新EATL 5峰值E来解释，以便引起在EATL5的喉道/嘴处的、100Hz的下移1/4波频率，用于处理成DSW。如图13A中40所示，当腔室10增大时，图3的主驱动器谐振频率并没有明显变化。还可以看见，在图3的图14E的频率响应曲线图Q中表示了输出升高至在400Hz开始，而不是图1的浅薄外壳的500Hz。在图12D中可以看见较大峰值C(它是具有相同驱动器的、图2的标准封闭型外壳29B)，但是没有合适的阻尼(控制)阻抗峰值A(用于图1或图3的EATL 5峰值B)。容积10的变化几乎不影响驱动器41的驱动器谐振频率C，它表示了EATL 5使波延迟很短距离的效果。DD 3的阻尼提高了对于低音频率的声音阻抗，降低了对于更深低音延伸部分的截断斜率，并有更好的总体过渡性能。图12B的500Hz EATL 5峰值B表示了将通过图1的EATL 5升高的最低频率，以便校正DD 3的下垂输出(图12A vs.图12C)，这将发生在高于正常驱动器箱谐振频率C和EATL 5将开始成为阻尼振荡状态的点(靠近、处在和低于图12B的驱动器谐振频率A)。

用于图2的图12D阻抗曲线表示了与用于图1的图12B和用于图3的图13A相同的驱动器谐振频率C位置。在图12D中的曲线清楚表示了该峰值C在150Hz处出现，随后紧靠该点的上面表示没有EATL 5峰值B(如图12B、13A和13B)。当观察图1的图12A的曲线U时，它显示在500Hz处或与图12B的EATL 5阻抗峰值B相同点开始增加输出。高于该峰值的所有频率将显示输出增加，形成了增益，以便增加和保持扁平响应。对于该特殊实例，当平均500Hz和以上的多个点时，增益效率平均为6db。出现这种情况的唯一方法是使外壳内有恒定压力，以便当频率增加时保持适当的DD 3速度。该方法并不改变驱动器41的声音信号的参数，只是在它的操作中影响质量和随机内部驻波。用于图1的图12A的频率峰值UU，500Hz并不存在于用于图2的图12C的曲线中，也没有在10kHz时增大。在图12C的点TT500Hz处稍微降低一点，且只有很小的不明显峰值，然后降低响应。

对于相同激励，振动体将在谐振时进行它的最大运动，而高于或低于该频率时将进行更小运动。低于谐振时输出(速度)下降快得多，因为当高于谐振时，柔性由于质量而以更慢速率下降。高于谐振时的输出损失直接与质量相关(因为它在更高频率时需要影响DD 3的加速度)，而在EATL 5中的DSW直接与频率相关，并增加压力以便抵消损失，并在频率增加时保持压力恒定。在EATL 5的嘴的内部产生的DSW提供通过腔室10的空气容积而实时缓冲的正压，因为各频率可能需要复合波，从而保持相对于大气压的最大信号传递。在图2的外壳中存在的随机驻波通过在DD 3的各个部分上产生无关联的压力(以便影响它们的相位特征)而扰乱弥散形式。扬声器驱动器工程师在确定他们的产品的参数时不能预计在现场使用时的外壳效果。当外壳的混乱内部驻波图形能够改变DD 3发射图形时，用于预计任意给定驱动器直径的振动特征和弥散的技术标准都不能使用。这是工程师寻找各种悬架27和DD3结构材料作为防止由于该不可预计情况而使得DD 3破坏的一个主要原因。这些破坏图形由随机驻波引起，该随机驻波为动态，并与外壳1、源信号和电平相连。当保持和提高驱动器特征时，引起随机驻波的衰减能必须与不受现有外壳设计的限制相关。消除随机内部驻波和产生有用的相干波将允许驱动器41能够在环境中工作，该环境在频率与静态ATM相关的情况下保持正动态压力。这样由声音引起内部正压的结果减小了隔膜破坏，因为变化的压力施加在整个表面上，从而减小了固体传递破坏模式的影响。当激励音圈28时产生破坏模式。在28处的内部激励导致DD 3的速度，所有材料挠曲，且机械能象物理波一样朝着DD 3的边缘进行物理传递。在DD 3的外边缘处有某种类型的柔性材料27，该柔性材料27包围和锚固隔膜，以便当音圈28激励它时使整个运动组件进行总体运动。优选是使能量沿锥形机械通路行进并弥散在隔膜材料中，并象动能一样进入周围材料27，且大部分情况都是如此。隔膜和周围材料27并不吸收所有的波，一些波朝着原始中心或原点往回反射。这样，相干波和非相干波物理撞上DD 3材料，使得在DD 3表面上存在正和负驻波区域，它改变弥散图形。在工程设计阶段可以观察和抵消这些图形，并可能形成更好的驱动器41。EATL 5将使得这些破坏模式的可听见性减小，但是不能消除它们。

图4表示了图1或图3的IRE外壳29，它包括端口17，以便提高低音频率。添加端口17并不影响在喉道/嘴6处的DSW，它通过EATL 5保持较高频率，在本实施例中，该EATL 5的主要目的是抵消导致在高于驱动器41的谐振频率时的信号损失的质量。EATL 5提供了用于DD 3的关键阻尼，以便与用于图1的图12B和用于图2的图12D相比提高在较低频率处的稳定性。这些阻抗曲线图表明对于两个外壳，谐振频率保持几乎相同，不过，图12B的峰值A表明DD 3的合适阻尼，因为获得控制峰值比例，用于平滑延伸低音响应和特征，而图12D的阻抗曲线图表明驱动器41有非常陡峭的响应峰值C，以表示急剧松弛的谐振声音。这种高阻尼状态在图4(具有端口17)的图13B中保持，以便延伸低音响应。阻抗曲线图图13B有三个突出的峰值，具有端口峰值F和在驱动器谐振峰值H之前的鞍部G(箱谐振频率)，该驱动器谐振峰值H表示通过良好阻尼的驱动器41发生反射操作，该驱动器41同时使它的上部频率在400Hz处开始升高。当与图2的驱动器(具有图12D的阻抗曲线)比较时，图4的驱动器41有三个峰值，图13B表示在高于和低于驱动器谐振峰值H时由于控制驻波而使输出增加。在观察由EATL 5的正内部压力引起的、图13B的频率峰值I位置时，可以清楚看见该曲线是图4的有口外壳的曲线，该外壳为9mm深，并论述了更早占据在曲线上的400Hz位置。图12的阻抗曲线的驱动器峰值H和EATL 5峰值I在400Hz处保持相同位置，表示良好负载的扬声器系统具有提高(合适阻尼和延伸)的低频和(速度保持)上部频率。图10中表示了使用合适的无源发射器30的简化视图，该无源发射器30代替端口，以便与驱动器41联合工作，从而使低音延伸至更低频率。使用无源发射器30将保持声音系统的密封状态，不过，所有结构都不会从这种谐振系统中受益。无源发射器30通常需要更大安装区域，并适用于具有更多可用的障板7区域的更大系统。当合适对齐时，无源发射器30EATL 5结构将保持与有口系统相同的总体特征，并有类似于图13B的曲线。DRE 29的另一排列方式是使驱动器41的前部与声音低通滤波器连接，如图11中所示。端口17或无源发射器30能够作为与气团31连接的声音低通滤波器。这里，EATL 5提供恒定压力负载、阻尼、提高的上部低音输出和控制，而端口17形成装有空气容积31的箱，减小了DD3偏移，允许用于密封的空气腔室10和更好地进行阻尼。设计将有三个阻抗峰值，与在DRF前面和后面的另一有口EATL 5设计相同。还与更早的实例相同，可以存在无源发射器30，以便当安装在附加外壳32的至少一个壁中时谐振存在于驱动器41前面的新气团31。IDC EATL 5作为理想的阻抗匹配装置，实际上用于任何普通类型的驱动器和负载方法。它产生了两个增大压力范围，以便对高于和低于驱动器谐振的频率有利。高于谐振的频率能够直接发射直至全部范围，或者DD 3能够装载到声音低通滤波器中，以便集中在低音频率范围。

任何驱动器都将有最适于进行重放的最佳工作频率范围。如果可能，也将很难使得一个驱动器41的理想工作范围为20Hz至20,000Hz，特别是在更高功率水平时。各EATL 5优化的外壳DRE 29能够将它们的优点集中在狭窄声音范围，以便帮助驱动器处于它的最佳范围。

这可以通过使用各自的优化EATL 5外壳，使得最佳驱动器用于各范围(图8B-29H、29M、29L、29VL)，以达到分割声音范围的目的，或者可以通过使用在相同频率范围内工作的多个EATL 5外壳，以达到在单个范围内增加声音水平(图8A-29A、29B、29C、29D)的目的，或者同时使用。这些类型的工作的提高是因为在各驱动器后面的正压和因此与各其它隔膜的干涉而引起的阻抗。普通的驱动器封闭空间导致很多不可预计的效果，因为各内部和外部驻波的随机性质进一步改变弥散图形。EATL 5外壳的相干输出将在多路扬声器中组合，以使得转换处(crossover)更平滑和更无凸角地从一个驱动器至另一驱动器。来自成组的增强驱动器的相干输出，不管是簇还是线性排列，将根据它们的预定原理来进行。专用壳体16能够用于调节适用于该用途的DRE 29单元。

EATL 5还能够与外部声音转换器结合使用，该外部声音转换器如图7的29A所示，例如静电和动态平面型隔膜。通常，由于负作用，平面板扬声器将无限制双向发射，外壳或封闭壁布置在敏感的隔膜的一侧。随机反射驻波甚至更有害，因为需要较大隔膜表面面积来产生这种声音水平。图7是表示用于EATL 5的重要部件的简图，它用于扁平面板类型的扬声器。EATL 5将包括与所示动态驱动器41相同的基本结构，只是包括扁平面板，并调节涉及EATL 5结构的特定其它参数。特定类型的外部驱动器进行了限定，且只有利于EATL 5的IDC，且这是用于平面扬声器DD 3的情况。图9中所示是使用喇叭延伸装置42，该喇叭延伸装置42与IDC EATL 5外壳29机械地连接，用于进一步传输受益。喇叭通常用于增加水平、距离并且有时对特定区域的覆盖(同时遮蔽其它区域)。喇叭延伸部分与图2的普通封闭驱动器41的DD 3的封闭耦合产生了返回DD 3的强反射。通常，喇叭耦合驱动器41长期受到破坏，因为这些反射特征进行声音放大，因此，DD 3在它的表面承受完成喇叭钟形反射。根据隔膜类型，相位塞25有必要使得压力传递最大。与EATL 5辅助DRE外壳29的正压一起工作的相同驱动器41将对这些反射效果提供增强的免疫性，从而由良好设计的喇叭耦合产生更清楚的输出。

仅仅直接耦合低频的用途-普通扬声器需要较大隔膜区域和/或较高质量来产生低频，同时在处理中通过低波带宽获得很高的相对效率。当前用于低音重放的处理自然有效，因为它们在谐振频率或谐振频率附近操作驱动器，从而引起轰炸状声音质量。谐振是完美声音系统的一号大敌，不过任何扬声器系统都涉及该参数。操作的DC EATL5模式将与非常小驱动器的声音阻抗匹配，以便在合适SPL水平产生较低低音频率。减小低频失真将首先考虑在合适频率范围内与声音阻抗匹配，不过，当驱动器较小时，声音输出也成为一种考虑。EATL技术能够首先考虑通过非常小驱动器以及更大驱动器来实现，该非常小驱动器能够产生用于人们的有利较低低音频率(较小区域用途)。尽管较大驱动器用于低频重放，但是在当前基本外壳结构中，它们的声音匹配并不适用于非常低频率，并有谐振和房屋反射的问题。EATL5提供了实际尺寸-声音中性外壳平台，它自然保证低静态谐振、延伸低频响应和抗房屋反射。因为下面所述的独特非周期性排列，基于EATL 5外壳的亚低音扬声器设计与需要低频延伸的任意类型扬声器进行声音混合，并抗自然房屋反射。

图5表示了EATL 5结合动态驱动器41的应用，以便只产生非常低的频率，并称为直接耦合(DC)EATL 5。DC EATL结构非常类似于IDC，除了等于驱动器直径的较大喉道/嘴开口6以及恰好位于驱动器41前面的压缩塞12。EATL 5与驱动器41直接耦合，且在驱动器和EATL 5的喉道/嘴6之间在腔室10中的空气容积最小。驱动器安装成前部对着EATL 5嘴6，以便产生用于驱动器负载的高压缩腔室10。在该模式下，驱动器41进行压缩负载，这样，压缩塞12用于帮助直达波运动进入EATL 5，并减小在EATL 5的喉道/嘴6处的空气湍流，且形成用于EATL 5的正确喉道/嘴6区域。DC耦合使得驱动器41完全处于EATL 5的影响下，且它将跟随它建立的频率图形。ADTM 4建立了波通过深度移动的延迟，因此允许有较宽DSW带宽。高于驱动器41谐振的更高低频并不容易受到小室结构的影响，并将在深度移动实际开始之前由于EATL 5中的DSW而保持恒压。这能够在图13C和图14D中所示。图13C的频率响应曲线只表示了DC驱动器和EATL 5的驱动器41输出，可以看见，频率响应表示从驱动器41谐振频率开始以12db/oct降低输出，且在高于驱动器谐振时为扁平响应，几乎直至400Hz。该曲线表示了在DD 3上相对于频率的恒定高正压以及在系统带宽中对于所有频率的、比大气压大得多的动态压力。当在100Hz处测量时，在DD 3的该信号比当装配了系统时在端口17的嘴处的大40db。该输出曲线表示了当靠近DD 3后部测量且正压施加在DD3前部(由于EATL 5的DSW负载)时驱动器41的实际曲线。在无空气时，产生类似图形，除了将在驱动器无空气谐振频率处开始的12db/oct斜率。曲线S是具有可预计12db/oct下降速率的参考高压曲线，并容易形成有装配在锥体另一侧上的声音低通滤波器。图13C的该曲线S也反映了相对于较低频率的可预计下降隔膜偏移，它并不受到声音低通滤波器的无源低压负载环境的影响。声音低通滤波器18(优选是反射外壳)将进一步减小DD 3在低压功率频率范围(30Hz-60Hz)内的运动，且并不需要亚音滤波器来控制在次声波范围内(＜20Hz)的失真。与图5中的驱动器41EATL 5连接的声音低通滤波器18将有利于最低频率，即使这些频率落在图13C的曲线S中。图13C的12db/oct下降输出转变成用于图6的图13D的曲线R，该曲线R表示了从70Hz开始的6db/oct升高输出。图13C中的曲线只在高压环境中通过驱动器41产生，该高压环境将在对驱动器的恒定高压负载几乎无影响的情况下使箱谐振。这种控制正压使得在驱动器后部的输出能够使具有声音容积19的反射外壳在12db/oct斜率的频率下进行谐振。在转变范围中的效率与驱动器中间波段效率适当相关，它使得较小、低质量的驱动器能够使用它的快速响应隔膜来在由EATL 5确定的频率下产生有用低音。用于相同尺寸IDC中的几乎任何相同直径驱动器41将产生图13C和图13D的曲线(当它的柔性并不变硬时)。1/4波正压为施加在DD 3上的实时质量分量，以便由驱动器41产生增强的低通性能，如用于图6的图13D中的峰值R所示。驱动器41的质量和其它参数将影响失真、效率，并在一定程度上影响截断极端频率，这样，通过选择驱动器41能够使图6的特定EATL/反射外壳29I具有最佳性能。EATL/反射系统的效率还与实际DD 3面积相关，它通常通过更大驱动器41而增大，因为更多空气分子将运动。通常，较大驱动器41的低频输出相对于中间波段的输出增加，因为作为质量的隔膜区域阻止在较高频率的输出。DC EATL 5低频系统发展了由隔膜区域的输出(而不是几何形状)。收听房间(通常是具有较大尺寸的声音空间)也有利于较低频率(当它们存在时)。图14C的曲线表示了当测量图6的亚低音系统时远处的麦克风位置。通过在15Hz时相对于相邻频率有更大增加，房屋的作用类似于在提高较低低音频率的输出时的反射外壳，如图14C的曲线O中所示。图14A表示了图5和图6的阻抗。曲线进行重叠，以便表示反射箱改变谐振频率和EATL 5负载驱动器的Q(当它连接时)的程度多么小。这表示在EATL 5中的正压确定了驱动器阻抗，且与添加声音低通滤波器相比对驱动器41/EATL 5工作参数的影响非常小。在图14A中，较大峰值K表示图5中的驱动器的阻抗。在图14A中的驱动器峰值L后面的较小峰值J将认为是在具有普通反射外壳的情况下的端口峰值，且当频率接近该峰值时，输出将快速下降。该峰值表示与在图12B、图13A、图13B中观察的阻抗峰值相同的EATL 5峰值，除了它被推至低于驱动器谐振(由于EATL 5的封闭耦合)。已经显示增加EATL 5的长度将降低EATL 5峰值，封闭耦合也是这样。ADTM 4的深度移动在引起1/4波信号的高压下更大，以便在驱动器隔膜显示低于箱的调音。如图13D所示，还观察到输出将在主EATL 5峰值后降低，但是封闭耦合将使驱动器负载至EATL5截断频率(接近15Hz)。当仔细观察时，图6的亚低音外壳的图13D的输出曲线R在EATL 5峰值35Hz处有它的最高输出，这是特殊特征。它的原因可以在观察图14D的曲线时看见。图14D表示图6中的亚低音扬声器的相位曲线。该曲线交叠，以便显示它们的关系。曲线M表示麦克风的位置非常接近驱动器隔膜并在它的表面边界区域24处，在该处它将表示EATL 5的曲线。曲线N表示在图6的相同亚低音扬声器的端口17处的输出，可以清楚看见相位在55Hz(该55Hz接近箱调音频率)处有较大变化。DD 3和端口17的输出明显类似，直到相位在图14A的箱频率G处开始变化，从而产生输出的初始升高，如图13D的曲线R在G处所示。驱动器的图14D的相位曲线M表示在相同点55Hz附近开始反相变化，并有较小凹形部分，表示在驱动器处的相位曲线的整个其余部分。该凹形部分表示高压施加给DD 3，以便在端口处产生相位变化，并响应增加输出。当DD 3低于箱负载时施加该压力，以便有最大效果。在隔膜上的压力保持恒定，如至55Hz的扁平相位曲线所示，甚至当EATL 5峰值进一步使隔膜负载以便增加输出时也不会变化。EATL 5反馈和箱负载的结果形成有效声音低通系统，它将使得任意实际驱动器直径都能够与驱动器正常低频输出相比高效地产生非常低频率。这通常稍微低于中间波段效率，且与驱动器尺寸相关。

在DC压缩工作模式中用于低频重放的驱动器喇叭负载能够在并不真正考虑物理空间时有效。良好负载的驱动器41是用于与周围环境喇叭耦合的良好候选物，但是需要较大表面膨胀区域来支持长波的发射。在一些情况下，在建筑物或较大结构中的嵌入式用途将使得结构的一部分能够作为喇叭波导管。在一些情况下，所需波导管的折叠甚至将在外壳中使用低频喇叭。

当然，与EATL 5DRE 29外壳相同，可以设置多个IRE 29I单元，以便作为组合的相干源而增加输出，如图8A所示，该声音将更接近理论的6db每双倍单位。这和良好的抗房屋反射性将保持源的完整性。IRE 29I也可以如图8B中组合，以便在不同范围中产生EATL 5峰值，从而使各范围中的输出最大。这能够用于更宽范围内的最大低频输出。

当前用于单声音系统的IDC和DC系统的极端用途的优选实例如图14B的曲线所示。图14B中的曲线表示了使用3个相同的3英寸直径驱动器在几乎相同尺寸缩小(＜0.06cu.ft.)DRE 29和IRE 29I外壳(如图1和图6中所示)中工作时从低于35Hz至20kHz的音频覆盖范围。它们是左侧扬声器(图1)、右侧扬声器(图1)和亚低音扬声器(图6)，该亚低音扬声器从两个信道重放低音。如图1中所示的3英寸驱动器41只是这种系统的代替物，因为它保持了高音喇叭或高频驱动器所需的弥散特性，还有足够隔膜面积，从而使它能够有与DC或IDC耦合EATL 5匹配的阻抗，以便覆盖整个频率范围。驱动器的无空气谐振为100Hz，比亚低音扬声器工作高得多，而DC

EATL/反射外壳29I覆盖从低于35Hz至125Hz的范围，其中，它与使用相同驱动器类型的IDC EATL外壳29(它覆盖从125Hz至20kHz的范围)配合。DC EATL/反射低频系统29I有它的上部频率范围和电子调节容积，并通过单独的放大器而供电，这样，它能够在任意现场环境中与IDC EATL外壳29合适混合。该系统获得几乎完美的垂直和水平离轴响应，且在外壳中不需要附加部件。对于所示频率范围，图14B中所示的系统输出能够在平均大小的房屋中在收听位置获得超过90db的输出。包括2个扬声器、亚低音扬声器、放大器、三脚架和所有连接附件的该系统恰好装入标准尺寸的仪器箱中，并已经制造了样机。

本文献的大部分内容涉及非常简单处理的确认效果。只需要很少的图来表示这么有效地提高声音质量的基本技术。有多种方式来使用本技术的总体原理，因为它们包含改进的总体特性。例如，人们可以发展具有不同形状的新产品，或者发现新方法来使EATL 5与大气压力耦合(在一些方法中包含EATL 5的基本原理)。本文献中所述原理的任何使用都是侵权的，即使这些变化或改变并没有在这里明确表达。一旦本领域技术人员直接认识到问题，看见附图和实现音差，就将很容易地重放和改进该方法，而不需要对理论有更大程度的了解。当为了相同目的与驱动器41耦合的相同基本元件以相同方式与外壳物理连接时，源于与EATL 5相同的基本目的的任何装置也将对本发明侵权。这意味着将特定特征定位在不同位置也将侵权，因为对特征和应用的所有深度研究还没有进行，且本发明人将对此继续努力。

Claims (10)

1.一种用于提高扬声器转换器的声音阻抗的装置，所述装置包括：

第一外壳，该第一外壳具有六个外壁和六个内壁，它们连接形成箱结构，所述第一外壳设有第一波导管，该波导管形成闭环嵌入式声音传输线；

第二外壳，该第二外壳布置在所述第一外壳内，使用所述第一外壳的一个壁来完成它的结构，同时所述第二外壳设有所需第二波导管，该第二波导管构成所述嵌入式声音传输线；

终止部件，该终止部件固定在所述嵌入式声音传输线的端部，以便密封和形成所需第三波导管，该第三波导管构成所述嵌入式声音传输线；

至少一个孔，该孔位于所述第二外壳的背面，该孔与驱动器具有相称的直径或面积，从而产生对于所述嵌入式声音传输线的喉道/嘴；

交变致密传输介质，它固定在至少一个所述波导管上，覆盖该波导管的大部分表面；

至少一个开口，该开口在公用于两个结构的壁中，其中该壁称为障板，以便能安装至少一个双向扬声器转换器；

至少一个双向发射扬声器，它安装在障板上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二外壳装备有调音装置，以便加重扬声器的低频，包括：

端口装置，该端口装置穿过所述障板或在所述障板上的架板形调音孔而延伸；或者

端口装置，该端口装置从内部小室穿过外壳的任意壁延伸；或者

多个端口装置，这些端口装置从所述第二外壳穿过所述障板或其它侧壁延伸；

无源隔膜装置，它安装在所述障板上代替所述端口装置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，声音低通滤波器连接于驱动器的前面，以便只产生低频，包括：

附加外壳，该附加外壳布置在所述驱动器的前面，以便提供用于声音低通功能的气团；

管形或架板端口装置，用于从所述气团发射特定范围的低频；或者

机械无源发射器装置，用于从新的气团发射特定范围的低频。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，喇叭装置用于使驱动器与大气压耦合，包括：

喇叭型延伸隔膜装置，其在嵌入式声音传输线的前面与驱动器耦合，以便增加它的行程或覆盖范围。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述驱动器为平面型平板驱动器，其产生双向声波，包括：

静电型声音面板，用于任意频率范围；或者

动态平面型声音面板，用于任意频率范围；或者

带状平面型声音面板，用于任意频率范围；或者

普通型双向平面扬声器设计。

6.一种用于提高扬声器转换器的声音阻抗的装置，其中，所述装置包括：

第一外壳，该第一外壳具有六个外壁和六个内壁，它们连接形成箱结构，所述第一外壳设有第一波导管，该波导管形成闭环嵌入式声音传输线；

第二外壳，该第二外壳布置在所述第一外壳内，使用所述第一外壳的一个壁来完成它的结构，同时所述第二外壳设有所需第二波导 管，该第二波导管构成所述嵌入式声音传输线；

终止部件，该终止部件布置在该对波导管的相对端，并布置成阻挡在嵌入式声音传输线中的波，以便使得所述波反转；

交变致密传输介质，它固定在一个所述波导管的至少一个壁上；

驱动器前部直接安装在所述嵌入式声音传输线喉道/嘴的合适直径的孔上并对着所述孔，并通过所述驱动器来密封嵌入式声音传输线；

所述第一和第二波导管直接布置在所述驱动器的前面并环绕所述驱动器，这样，驱动器安装成与所述第二波导管中的中心孔成直角，且与所述第二波导管成径向关系，以便产生以径向方式从中心展开的信道；

所述驱动器有合适直径和功率处理能力，安装在所述嵌入式声音传输线的喉道/嘴上。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述孔布置压缩塞，该压缩塞直接安装在所述驱动器的前面，以便引导波，并增加所述驱动器上的压力，以便保持与大气的压力差。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述驱动器的背侧与声音低通滤波器耦合，以便仅产生低频，包括：

声音低通滤波器，它使用附加外壳以及合适直径和长度的口管；或者

声音低通滤波器，它使用附加外壳以及由所述附加外壳产生的架板型调音装置；

所述声音低通滤波器为附加外壳以及合适直径和质量的无源发射器隔膜。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，多个嵌入式声音传输线用于各外壳，它们的尺寸和容积表示不同频率范围，以便优化各范围 的操作，同时独立或装入用于最低频率的公共较大外壳内，包括：

多个独立的嵌入式声音传输线外壳，它们各自的尺寸适于该频率范围的驱动器；

多个不同的动态转换器，各转换器有适用于该频率范围的不同直径；

用于所述多个嵌入式声音传输线的公共壳体，以便使所述外壳成为单个亚低音扬声器系统。

10.根据权利要求6所述的装置，其中所述交变致密传输介质是开口单元聚氨酯泡沫。 

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