CN101356852A - 静电扬声器系统和方法 - Google Patents

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CN101356852A CNA2006800504026A CN200680050402A CN101356852A CN 101356852 A CN101356852 A CN 101356852A CN A2006800504026 A CNA2006800504026 A CN A2006800504026A CN 200680050402 A CN200680050402 A CN 200680050402A CN 101356852 A CN101356852 A CN 101356852A
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Abstract

静电扬声器的实施例使用第一和第二定片及其间设置的振膜，每个定片和振膜都具有导电部分，其中第一定片的导电部分彼此电耦合；第二定片的导电部分彼此电耦合；以及振膜的导电部分彼此电绝缘。通过相对彼此倾斜安装的共用的第一和第二定片可实现第一定片和第二定片，以使扬声器元件的第一个的定片间间隔显著大于扬声器元件的第二个的定片间间隔。还提供了保护电路。

Description

静电扬声器系统和方法
技术领域
本发明涉及扬声器系统，以及更具体地，涉及静电扬声器系统和方法。
背景技术
静电扬声器和相关研发在题目为“Final Inverter TechnologyTM forElectrostatic Speakers”的白皮书中进行了描述，其可从本发明受让人的关联公司Final Sound Solutions B.V.的网站http://www.finalsound.com/downloads/wp-invertero9o5.pdf上获得。附上前述的文献，并且其是2006年6月8日提交、序列号为60/811,951的美国临时申请的一部分。此外，在Maarten Smits和Hidde W.de Haan发明的题为“Invertedly driven electrostatic speaker.”的美国专利7,054,456中描述了开发。该专利也在此引入以供参考。
发明内容
在本发明的第一实施例中，提供了具有多个静电扬声器元件的静电扬声器系统。每个静电扬声器元件包括第一和第二定片以及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。第一定片的导电部分彼此电耦合，第二定片的导电部分彼此电耦合，并且振膜的导电部分彼此电绝缘。
在进一步的实施例，所述扬声器元件中的第一个的所述振膜的所述导电部分的表面积实质上大于所述扬声器元件中的第二个的所述振膜的所述导电部分的表面积，使得所述第一和第二扬声器元件中的每一个分别适于处理相异的第一和第二频率范围。所述第一频率范围低于所述第二频率范围。
在进一步的实施例中，所述扬声器元件中的所述第一个的所述第一和第二定片之间的间隔大于所述扬声器元件的所述第二个的所述第一和第二定片之间的间隔。该较大的间隔适于较大的信号幅度，同时在扬声器元件的第二个中的小间隔提供了相对较大的灵敏度。
在再一个实施例中，所有所述扬声器元件的所述第一定片是所有扬声器元件的共用第一定片的区域，所有所述扬声器元件的所述第二定片是所有扬声器元件的共用第二定片的区域，并且所述振膜的所述导电部分是所有扬声器元件的共用振膜的区域。
在再一个实施例中，共用振膜的导电部分对共享一非导电边界，并且在共用第一定片和共用振膜之间以及共用第二定片和共用振膜之间设置至少一个间隔物，同时没有间隔物与非导电边界相符合。
可选地，所述共用第一定片和所述共用第二定片相对于彼此倾斜地安装，以使所述扬声器元件中的所述第一个的定片之间的间隔大于所述扬声器元件的所述第二个的定片之间的间隔。
在另一个相关实施例中，所述扬声器系统还包括dc高压源，其具有：电耦合到所述第一定片的所述导电部分的、相对于参考节点的正电位，以及电耦合到所述第二定片的所述导电部分的、相对于所述参考节点的负电位。所述扬声器系统还包括与每个振膜相关联的分离的音频信号通路。每个分离的音频信号通路都电耦合到相关联的振膜的所述导电部分，且与所述参考节点相关。每个分离的音频信号通路可选地包括分离的升压变压器，其可具有为不同频率范围选定的特性。作为进一步的选择，可包括与所述升压变压器中的至少一个的绕组相串联的电阻器，使得涉及相应的定片的、与所述升压变压器相关联的所述扬声器元件的所述导电部分的寄生电容，由于该升压变压器的反射，与所述电阻器共同形成了低通滤波器。作为进一步的选择，可包括与所述升压变压器中的至少一个的绕组并联的电阻器，使得涉及相应的定片的、与所述升压变压器相关联的所述振膜的所述导电部分的寄生电容，由于该升压变压器的反射而被减少，从而提供降低的高频衰减。更一般地，作为选择，分离的音频信号通路之一可包括低通滤波器，而其他音频信号通路可包括高通滤波器。
本发明的另一个实施例提供了静电扬声器系统，该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有一对定片和其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。此外，该系统包括：dc高压源，其被耦合到至少一个扬声器元件，用于相对于定片偏置振膜；音频信号输入端，其用于接收音频信号，并且被耦合到至少一个扬声器元件，以引起振膜运动，从而产生声音；以及dc保护电路，其用于在电参数满足预定判据时禁用dc高压源。在一个实施例中，参数是经过高压源的电流，并且判据是阈值。在另一实施例中，参数是高压源提供的功率，并且判据是阈值。在再一个实施例中，参数是在音频信号输入端上不存在超过检测阈值的音频信号，并且判据是这种不存在持续预定的时间段。在再一个实施例中，参数是在音频信号输入端上的音频信号电平，并且判据是过载限值。
本发明的另一个实施例提供了静电扬声器系统，该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有一对定片和其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。该系统还包括：dc高压源，其耦合到至少一个扬声器元件，用于相对于定片偏置振膜顶；音频信号输入端，其用于接收音频信号，并且被耦合到至少一个扬声器元件，以引起振膜运动，从而产生声音；以及音频保护电路，其用于在音频信号输入端处的音频信号电平超过预定限值时，禁用音频信号输入端到至少一个扬声器元件的耦合。
具有音频保护电路的上文最近的两个实施例以及具有dc保护电路的上文讨论的实施例可以可选地通过微处理器执行指令来实现，该指令引起用于触发保护、或者用于选通(gate)高压源或禁用音频信号输入端的耦合(如情况中可能的)的信号的产生。另外，所有这些保护特征可一起实现。这些实施例还可应用于进一步的实施例，其中dc高压源具有耦合到定片之一的、相对于参考节点的正电位以及耦合到其他定片的、相对于参考节点的负电位；以及音频信号输入端被相对于参考节点耦合到振膜。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该扬声器系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片以及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。振膜进一步包括了通过沿着振膜的导电部分的边缘印刷而形成在其上的高导电线。在进一步相关实施例中，所述线包括银。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统，其包括具有第一和第二定片以及其间设置的振膜的至少一个静电扬声器元件。每个定片具有导电部分，振膜具有两侧并且在每侧上有相异的导电部分。另外，在第一侧的导电部分被耦合到用于接收音频信号的音频输入端，而在第二侧的导电部分被用于提供表现振膜位置的信号。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统，其包括具有第一和第二定片以及其间设置的振膜的至少一个静电扬声器元件。每个定片和振膜都具有导电部分。振膜的导电部分通过在振膜上印刷以下类型的导电油墨而形成：具有热塑树脂中非常精细分割的导电颜料颗粒的油墨。在振膜的导电部分上还有保护涂层。可选地，导电油墨是Lumidag EL-016。而且可选地，保护涂层是干印刷PVC膜或干印刷丙烯酸膜。作为另一选择，导电油墨使用了可被热固化和UV固化的丙烯酸粘合剂中的锑锡氧化物或铟锡氧化物或两种氧化物的纳米颗粒。
在本发明的另一个实施例中，提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。在该实施例中，其中包含有通孔的每个定片被形成在注射模制塑料板上。可选地，其中每个定片是多层的，每层都是注射模制的，并且这些层之一是导电的。同样可选地，每个定片包括位于其导电部分之上的层，该层被通过双重固化粉末涂层来粉末涂敷。或者，每个定片包括聚对二甲苯涂层。或者，每个定片包括双重固化黑焊料掩模的涂层。
在本发明的另一个实施例中，提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个所述定片和所述振膜都具有导电部分。在该实施例中，定片具有通孔，通孔具有局部孔密度，并且定片中的一个或二者的局部孔密度是变化的，以在较低孔密度区域中提供振膜运动所需的阻尼量。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。在该实施例中，系统还包括设置在扬声器元件长边(long dimension)中点附近的驱动电路外壳，以及用于安装系统并被耦合到驱动电路外壳的安装件。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。在该实施例中，系统还包括第一组和第二组外围间隔物，其分别设置在振膜与第一和第二定片之间、振膜的导电部分的外围周围。系统进一步包括第一组和第二组内部间隔物，其分别沿着振膜的内部区域设置在振膜与第一和第二定片之间，其中内部间隔物具有大于外围间隔物的柔度。
在进一步的实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。该系统还包括第一组和第二组间隔物，其分别设置在振膜与第一和第二定片之间。第一和第二间隔物中的每一个都包括：具有第一刚性模量的第一部分，以及具有小于第一刚性模量的第二刚性模量的第二部分。可选地，每个间隔物的第一和第二部分被堆叠在其相应定片和振膜之间，使得每个间隔物的第一部分邻近其相应的定片，而每个间隔物的第二部分邻近振膜。在另一个实施例中，其中每个间隔物的第一和第二部分彼此邻近，使得每个间隔物的第一和第二部分两者都邻近振膜。在前述实施例的进一步实施例中，每个间隔物进一步包括具有位于第一和第二刚性模量之间的刚性模量的第三部分。
在本发明的另一个实施例中，提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。在此实施例中，该系统还包括第一组和第二组间隔物，其分别设置在振膜与第一和第二定片之间。第一和第二间隔物中的每一个具有相对的第一和第二表面，并且具有从第一表面到第二表面连续变化的刚性模量。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分，并且振膜定义了平面。该实施例的系统还包括第一组和第二组间隔物，其分别设置在振膜与第一和第二定片之间。一对第一间隔物被彼此相对地设置在横穿振膜平面的纵向平面的任一侧上。此外，一对第二间隔物被彼此相对地设置在同一纵向平面的任一侧上。最后，在每对相对的间隔物中，这些间隔物相对彼此被倾斜设置。
在本发明的另一个实施例中，提供了静电扬声器系统。该系统包括至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分，并且振膜定义了平面。在该实施例中，第一组和第二组间隔物分别设置在振膜与第一和第二定片之间，并且在第一和第二组间隔物中的每一个中的至少一个间隔物是非线性的。
在本发明的另一个实施例中，提供了静电扬声器系统。系统包括多个堆叠的静电扬声器元件。每个扬声器元件具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分，并且每个定片可选地由压铸塑料形成。系统还包括dc高压源，其具有耦合到第一定片的、相对于参考节点的正电位以及耦合到第二定片的、相对于参考节点的负电位；并且每个振膜被相对于参考节点耦合到音频信号输入端。在进一步的相关实施例中，每个扬声器元件包括分别位于振膜与第一和第二定片之间的第一和第二组间隔物，并且间隔物组被排列，以出现在堆叠的邻近元件中的不同相对位置中。
在本发明的再一个实施例中，提供了静电扬声器系统。该系统包括静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分，并且这种元件具有声音从中发出的前部和后部。系统进一步包括耦合到所述至少一个扬声器元件的放大器。该放大器包括补偿网络，用于降低通过至少一个扬声器元件再现声音的假像(artifact)，这种假像包括：由从扬声器元件后部所发出的声音的壁反射引起的相位抵消效应。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。系统包括一对静电扬声器。每个扬声器具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜具有导电部分。每个扬声器具有基本纵向尺寸，以用作偶极子线性阵列声源。系统进一步包括一对放大器。每个放大器耦合到分离的扬声器之一并包括补偿网络，以提供头相关传递函数，使得扬声器对提供较高品质的环绕声。在进一步的实施例中，每个扬声器具有多个元件，每个元件具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个定片和振膜都具有导电部分。第一定片的导电部分彼此耦合，第二定片的导电部分彼此耦合，而振膜的导电部分彼此电绝缘。扬声器元件中的第一个的振膜的导电部分的表面积实质上大于扬声器元件中的第二个的振膜的导电部分的表面积，使得第一和第二扬声器元件中的每一个都适于分别处理相异的第一和第二频率范围，第一频率范围低于第二频率范围。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该系统包括静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。系统还包括了D类调制器，其具有经由电阻耦合到静电扬声器元件的输出端，使得扬声器元件的寄生电容结合电阻，提供对调制器的输出的低通滤波。在备选实施例中，D类调制器具有耦合到静电扬声器元件的输出端，并且系统包括耦合到振膜的振膜位置检测器，用于提供指示振膜位置的输出信号，该输出信号被耦合到调制器。可选地，系统包括耦合到调制器的数字信号处理器，并且来自振膜位置检测器的输出信号被耦合到数字信号处理器。同样可选地，所述扬声器元件是多个元件之一，每个元件覆盖不同的频率范围。数字信号处理器提供了适于扬声器元件的频率范围的带通滤波。同样可选地，扬声器元件具有声音从中发出的前部和后部，并且数字信号处理器降低了通过扬声器元件再现声音的假像，这种假像包括：由从扬声器元件后部所发出的声音的壁反射引起的相位抵消效应。作为进一步相关的实施例，提供了位于振膜位置检测器和振膜之间的高通滤波器。作为进一步相关的实施例，可以提供耦合到振膜的振荡器，其在听觉范围之上的频率处操作，以产生通过静电扬声器元件内部的电容变化而被调制的信号。作为进一步的实施例，振膜可具有两侧，并且在每侧上有相异的导电部分，第一侧上的导电部分被耦合到接收音频信号的D类调制器的输出端，而第二侧上的导电部分被耦合到振荡器和振膜位置检测器。
在另一个实施例中，本发明提供了静电扬声器系统。该系统包括静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜。每个定片和振膜都具有导电部分。该系统进一步包括D类调制器，该调制器在调制频率上操作，并具有经由操作在调制频率上的变压器耦合到静电扬声器元件的输出端，使得变压器无需满足音频频率变压器的规范。
附图说明
图1示出了本发明实施例的夸大剖面图，其提供了具有用于高频声音和较低频声音分离再现的两个相异分段的静电扬声器；
图2-6示出了根据结合图1讨论的原理而制造的静电扬声器元件尺寸。图2是根据图1实施例的静电扬声器的正视图。图3示出了左、右静电扬声器对的正视图，其中右扬声器的尺寸提供于图2中。图4以一般类似于图1的方式示出了图2的右扬声器的水平剖面图。图5在图4每个标记位置A、B、C、D、和E处提供了细节。图6是用于左静电扬声器的振膜的正视图，该左静电扬声器的振膜呈现出与右静电扬声器的振膜镜像对称的关系。
图7是根据本发明的振膜实施例的夸大剖面图。
图8说明了根据本发明的振膜的另一个实施例，并提供了剖面图和正视图。
图9是本发明实施例的透视图，其中在类似图1-6设计的静电扬声器的基座处和背侧上，示于图25-27中(例如)描述的一般类型驱动电路被并入外壳中。
图10呈现了本发明相关实施例的两个透视图，其中驱动电路被在类似图1-6设计的静电扬声器背侧上并入到外壳中，其中外壳被设置在扬声器长边的中点处。
图11-17是根据本发明实施例的、用来与图1的系统或平行定片一起使用的各种间隔物实现的剖面图。
图18示出了根据本发明另一个实施例的使用相邻刚性和软性部分的间隔物的实现。
图19和20分别示出了根据本发明其它实施例的、对非平行间隔物和非线性间隔物的使用。
图21-24示出了如下布置的剖面图：用于将定片平行于振膜安装，同时对于系统高频部分获得更靠近的定片间隔。
图25-27呈现了根据本发明实施例的用于驱动上述附图所说明类型的扬声器实施例电路示意图。
图28-29说明了根据本发明实施例的另一个电路，其具有类似于图25-27的电路的功能。
图30-34说明了根据本发明另一实施例的电路，其中结合图25-27和28-29描述的安全特征通过微处理器来实现。
图35-37示出了根据本发明进一步实施例的两个或多个静电扬声器元件(面板)的堆叠的剖面图。
图38-40说明了根据本发明进一步实施例的电子补偿布置。
图41说明了现有技术D类放大器。
图42说明了集成了根据本发明实施例静电扬声器元件的D类放大器。
具体实施方式
2006年6月8日提交、序列号为60/811,951并且题目为“Electrostatic Speaker Systems and Methods，”的美国临时专利申请(在下文中称之为“临时申请”)的内容在此引入以供参考。
除了其它以外，本申请描述了对前述文献所描述的类型的静电扬声器系统所进行的改进。
振膜和定片几何形状
在图1中以夸大形式示出了本发明实施例的截面图，其提供了具有用于高频声音和较低频声音分离再现的两个相异分段的静电扬声器。在前定片13和后定片14之间安装振膜11。(我们使用术语“定片”来表示固定的定片，并且使用术语“振膜”来表示布置在定片之间的可移动元件。)通过在12a、12b、12c、12d和12e处的间隔物，以间隔开的关系安装定片。从图中可见：在图左端的支撑物12a和12b处的定片之间的间隔(也是定片到振膜间隔)大于在右端的支撑物12d和12e处的定片之间的间隔。(为解释说明的目的，夸大了间隔间的差异。)振膜被分成了两个或更多个相异导电区域，第一区域11a(在支撑物12d和12e之间)和第二区域11b(在支撑物12d和12a之间)。每个区域11a和11b彼此电绝缘。(可选地，每个区域也可被物理约束，使得一个区域的移动不会影响其它区域的移动，或者振膜11可被分成物理分离的部分。)第一区域利用被经受高通滤波以衰减较低频成分的音频信号来驱动，并且第二区域利用被经受低通滤波以衰减较高频成分的音频信号来驱动。
除了其它以外，这种几何形状能使用用于处理高频和较低频两者的大振膜-定片布置。普通地，大振膜与高频再现不一致，这是因为合成的辐射图案被狭窄地聚焦，但是大振膜对于在较低频处获得显著的声音辐射是重要的。本文中大振膜可被用于高频和较低频两者，这是因为其被有效地划分为用于高频带和较低频带的相异分段。因此，振膜的高频区域可被构建成扬声器组件长度上的狭窄带；相对于整个振膜携带高频成分的情况，该狭窄带提供了很宽的高频发散角。由于对于给定的辐射水平，典型音频信号的声学再现需要相对小的用于高频成分的振膜传播(相对用于低频成分的振膜传播)，因此相对于处理较低频声音的第二区域的定片到振膜距离，所示的定片几何形状提供了用于处理高频声音的第一区域的较小的定片到振膜距离。此外，如上所述的、在第一分段中的更紧凑横截面几何形状能够使用：用于在该分段中处理高频声音的较低音频信号功率。
图2-6示出了根据结合图1讨论的原理而制造的静电扬声器的元件尺寸。图3示出了左、右静电扬声器对的正视图，其中右扬声器的尺寸提供于图2中。图4以一般类似于图1的方式显示了图2的右扬声器的水平剖面图。图5提供了图4每个标记的位置A、B、C、D、和E处的细节。图6是用于左静电扬声器的定片的正视图，该左静电扬声器的定片呈现出与右静电扬声器的定片镜像对称的关系。
在这些视图中，间隔物(图1的物件12d、图4中的物件D)被安装为与振膜的两个导电区域之间安放的振膜的非导电部分相符合。然而，并非总是必须或需要间隔物与振膜两个导电区域之间的边界相符合。根据本发明的另一个实施例，振膜包括由非导电边界分离的至少两个相异导电区域，并且每个导电区域处理不同的频率范围。例如，振膜的狭窄导电带，就像图1的那个，可以延伸到整个处理高频的振膜长度。该实施例的振膜被安装在定片之间，而不需要与非导电边界相符合的间隔物。换句话说，在此实施例中并没有图1的间隔物12d。因此，通过这种设计，振膜的高频段仅仅占据其被包含的安装位置(对应于图1的12c和12e的安装位置)之间跨度的一部分，并且高频声音能量仍被限制在振膜的高频段，即使大部分跨度接收来自中频和低频成分的能量。
除非本文中另有需要，否则图2-6中的距离单位是毫米(mm)。因此，附图的示数示出；扬声器具有2000mm或2米级数的垂直尺寸。虽然它们是大扬声器，但出于前述讨论的原因，它们的设计允许它们实施高频和较低频两者。
以下，在下表1中描述图2-6的图例。
表1
  编号   名称  材料   尺寸
  01   轮廓(上侧/下侧)  Forex 6mm
  02   轮廓(上侧/下侧)  Forex 6mm
  03   轮廓(长侧)  Forex 6mm
  04   Statorpanel(定片)  Steel ST 13
  05   振膜  聚脂薄膜类型A
  06   小间隔物  PVC 1.5mm
  07   大间隔物  PVC 2mm
  08
  09
  10   电缆定片  粉红色
11 银丝 银   d＝0.2mm；总：L＝2980mm
12 线带   18×7×0.03mm
  13
14 线带 3MVHB 9473   总0.25×12mm；L＝3592T
15 管道(会收缩的) 聚烯烃   02.5；L＝100mm
  16   中等间隔物  PVC 1.5mm
  17
  18   轮廓(长侧)  Forex 6mm
尽管上述实施例提供了具有两个分段(每个用于不同频率范围)的扬声器，但在本发明范围内可提供具有多于两个分段(每个用于不同频率范围)的静电扬声器，其中的每个分段由分离的带通滤波器来馈给。虽然需要更高复杂度的代价，例如包括对更多带通滤波器的需求，但是使用三个或更多的分段提供了进一步的优点。
不同的分段可彼此邻近和以任何顺序定位。然而，在一个实施例中，不同的分段按照其所适合的频带增加的顺序排列，以便在用于产生立体声声场的两个扬声器情况下提供镜状布置。这种布置进一步的优势在于这样的前景：以上文讨论的方式，对具有越高频带的分段使用越小的定片到振膜间隔。也不排除其它布置，如以顺时针或逆时针方式在平面上排列不同分段。
振膜和定片材料
图7是根据本发明的振膜实施例的夸大剖面图。基材70是
Figure A20068005040200261
双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(BOPET)聚酯膜，其可从厚度4-12μ的DuPont Teijin膜(Hopewell，VA，位于(800)635-4639)获得。然而，也可能是其它品牌(例如，Toray)和类型的绝缘衬底，例如聚苯硫醚(PPS)。我们已经发现在膜上的导电层72可能使用印刷技术而建立，其中油墨是混有填料85/15的Acheson(可从Acheson Industries，PortHuron MI和Scheemda，Netherlands获得)Lumidag EL-016。LumidagEL-016是热塑树脂中具有非常精细分割半透明导电颜料颗粒的油墨。施加了约3-4μ的干印刷膜，并且该膜在约105℃的温度下干燥。而且，也可能在丙烯酸粘合剂中使用其它导电材料，例如使用掺锑氧化锡(ATO)纳米颗粒的油墨，以生产大致2微米厚的层；该粘合剂可被热固化或UV(红外)固化。在操作中，首先这种粘合剂被热固化，然后被UV固化，使得获得例如在如80℃一样低的温度处的粘合剂固化。在该环境下使用这种双重固化材料能够使用在相对低温下的高速印刷。
随后，施加了保护涂层73。该涂层与导电涂层电绝缘，并保护其免于受潮和受到微小电火花的影响。可作为约1.5或2μ厚的干印刷PVC或丙烯酸膜施加该涂层。该涂层在低于约105℃的温度下干燥。或者，可在80℃下印刷双重固化丙烯酸油墨。导线被附着到振膜，使得该导线与导电层电接触。例如，可将银丝71压靠着导电层。
或者，如图8所示，根据本发明的另一个实施例，代替银丝可以采用高导电的银或银-碳合成物的印刷油墨线81，例如用于低速丝网印刷的PF410或用于高速柔版印刷的PM460A类型，它们均可从AchesonIndustries(Port Huron，MI和Scheemda，the Netherlands)处获得。在图8左侧示出了振膜的截面图，在图8右侧示出了向下观看其中涂敷振膜的印刷机的俯视图。沿着振膜的边沿，在图7的导电层72之上，施加油墨线81，并且使用油墨线81来形成到导电层72的优良电连接。此处可施加银油墨线，以作为标准旋转丝网印刷工序的一部分。对于低速选择，4m/min的印刷速度和105℃的温度是通常条件，而对于高速印刷，通常为15m/min和80℃的温度。
上述布置提供了施加在绝缘载体上的单层导电材料。根据本发明的另一个实施例，还可能在载体70的两侧都施加导电层。然后，导电层可被导电互连到信号源，以获得在扬声器系统中更大的几何对称性。然而，还可能仅仅使用导电层中的一层作为有源驱动层，而第二层可被用于控制目的。控制目的之一可以是提供表示振膜位置的信号。
结合将扬声器分为多个用于不同频率范围的分段，在振膜绝缘衬底一侧或两侧的导电层可被分离为不同的电分段，以将所需的振膜电分离(绝缘)提供到相应分段中。因此，可能仅仅覆盖绝缘衬底两侧中形成高频段的那部分，这是由于在定片和振膜之间更小的距离使得对称性更为重要。
在表1中描述的定片(定片面板)可由多孔钢制成。定片可能被以任何合适的材料来涂敷，以提供电绝缘，从而保护定片不会氧化和/或提供具有所需颜色的扬声器。例如，将450-500μ厚度的喷漆或(优选地)粉末涂层(例如来自Atotech(Berlin，Germany)的
Figure A20068005040200271
聚胺)施加到定片。
为了代替
Figure A20068005040200272
聚胺，我们已发现可能施加合适功能的、来自AKZO Nobel-法国(AKZO Nobel Powder Coatings，ZI de la GaudreeBP67，91416 Dourdan cedex，法国)的聚酯-环氧树脂。我们已如下修改了材料：添加了2％的炭黑以在涂层中提供足够的导电性，从而(除了其它以外)引起定片在使用时表现出在涂层外表面上的静电荷。
在再一个实施例中，我们使用了双重固化(在本说明书中该术语意味着使用IR+UV)粉末涂敷。该粉末涂层可能非常细小，例如150-200μ，使得获得的静电扬声器的灵敏度比典型现有技术静电扬声器高大致2db。此外，相比于现有技术静电扬声器所能承受的电压，粉末涂层使得扬声器能够承受住更高的定片电压。双重固化粉末涂层也可被用在其它定片材料上，例如印刷电路板(PCB)材料。在使用这些材料时，通常可将已被施加了材料的定片暴露在90℃下进行烘焙，并进行例如5-10秒的UV固化。关于这种工序的附加信息可在http://www.dsm.comlen US/downloads/dcr/UV Cure YC Resins.pdf中找到，其在此引入以供参考。这些材料发现作为环境涂层的普通应用，其中也需要高电介质强度。
或者，定片由玻璃纤维增强环氧板-或任何其它印刷电路板材料制成。制造玻璃纤维增强环氧板较为便宜，并且它在重量上比钢更轻，且不易被腐蚀。最为重要的，玻璃纤维增强环氧板本身是绝缘体。然而，塑料定片的至少一部分必须制造为导电的。在一个实施例中，在板已由导电层形成后，钻或冲压出孔。可以是金属板或其它合适材料的导电层不需要足够厚来支撑自身；压铸塑料提供了足够的机械刚度。金属板仅仅需要厚到足以在定片的至少一部分之上或之内提供导电层。相反，冲压的钢制定片通常厚到足以支撑其自身正常使用而不致弯曲或压扁。如果薄金属板被附着到塑料的外表面，则金属板可被如上所述的粉末涂敷。用于形成具有薄金属层的压铸塑料的技术在印刷电路板(PCB)工业中是公知的。
我们已经发现可能以上述用于金属定片板的方式来使用用于基于PCB的定片的合适的双重固化涂层。或者，连同黑涂层(用于装饰或充电原因)的薄层一起使用厚度大致为60μ的聚对二甲苯涂层(提供15kV的绝缘)，我们已经获得了以下满意的结果。以在http://www.paratechcoating.co.uk/parylenewhat.php(在此引入以供参考)中描述的真空沉积方式来施加聚对二甲苯涂层。我们还使用包括具有70-100kV/mm电介质强度的约2％炭黑类型的双重固化黑焊料掩模(black solder mask)(BSM)，获得了满意的结果；在该过程中，通过丝网印刷来施加4-6层UV固化焊料掩模，并且每个丝网印刷都跟随着在100℃的热固化和5-10秒的UV固化。
或者，定片由多层注射模制材料制成，在其中多层中的一层是导电的并铸有多个穿过其中的孔。例如，玻璃纤维填充材料可被用于多层之一，以提供机械刚度。该导电层可能是任何厚度，尽管优选为薄导电层。导电层可位于定片的外表面上，或者导电层可夹在两个或多个其它(例如非导电)材料层之间。如果导电层在定片的外表面，则导电层可通过双重固化粉末涂层来被粉末涂敷。
可由金属(例如板)制成导电材料层，多个金属薄片或金属丝在层中被排列为光栅状。或者，导电层由导电塑料(多个涂敷了导电金属或其它合适材料的非导电塑料薄片)制成。具有分散其中的导电颗粒的材料的实例在美国专利No.7,049,836中公开，其题目为“Anisotropic conductivity connector，conductive paste composition，probe member，and wafer inspection device，and wafer inspectingmethod，”，提交于2003年8月7日，该专利的内容在此引入以供参考。
或者，压铸塑料可被以诸如导电油墨的导电层来丝网印刷。可选地，如果需要阻止导电层被氧化，或者如果在定片上需要特定颜色表面，导电层可利用双重固化粉末涂层而被粉末涂敷，如前文所述。
在再一个实施例中，定片由导电塑料制成，其可选地通过双重固化粉末涂层而被粉末涂敷。
尽管通常使用在定片的面积(振膜在其间移动)中均匀的孔密度，但根据本发明的另一个实施例，改变一个或两个定片的孔密度，以提供振膜的运动的所需的阻尼量。例如，有时需要使振膜部分的运动被阻尼在两个间隔物元件中间，并且该阻尼可通过减少在该区域中的孔密度来获得。通过保持孔的间隔但减少它们的尺寸，或通过增加孔的间隔并保持它们的尺寸，或通过结合对孔间隔和尺寸的改变，可影响到该密度。
扬声器组件
图9是本发明实施例的透视图，其中将示于图25-27中(例如)的一般类型驱动电路(在下文中讨论)在类似前述设计的静电扬声器的基座处和背侧上并入外壳中。图10呈现了本发明相关实施例的两个透视图，其中将驱动电路在类似上文所述设计的静电扬声器的背侧上并入到外壳中，但其中将外壳设置在扬声器长边的中点处。在图10的实施例中，当扬声器在其长边(例如，大致1米或更小)上具有中等大小时，有时便于使用用于驱动电路的外壳来将扬声器安装到壁上，以便物理附着到壁安装件(wall mount)或其它合适的安装件。
间隔物设计
可选地，图1的间隔物12a-e的一些或所有的全部或一部分由刚性、柔性或软性材料或其组合制成。在图11-17的每个图中，放大地示出图1的静电扬声器的一部分15。图11示出了由刚性材料制成的间隔物12d，刚性材料例如可由ALCAN AlREX AG(Sins，瑞士)获得的
Figure A20068005040200301
闭孔刚性PVC泡沫。或者，间隔物12d可由诸如橡胶的柔性材料制成。或者，间隔物12d可由诸如泡沫的软性材料制成。
通常，振膜11被安装在间隔物12a-e之间，使得振膜11承受张力，或至少不是松弛的。因此，振膜11可能具有为其质量、材料、尺寸、张力等特征的共振频率。这种共振频率一般是不希望的，因为该共振频率可能引起静电扬声器具有非平坦的频率响应。即，该共振频率趋于不等地提升(boost)静电扬声器的声音输出，对接近或位于共振频率和可能在共振频率次谐波处的信号给予偏爱。这种共振有时对于最低频率的再现是有用的，但是在较高频率处的共振一般是不希望的。
此外，当在共振频率下被驱动时，振膜11可经受比在其他频率下被驱动时更大的偏移。这些较大的偏移可引起振膜11与定片13和14的一个或两个相接触。在全部或部分柔性或软性的间隔物之间安装振膜11可在振膜11的末端处阻尼其偏移，从而减少或消除了共振频率的影响。这种间隔物在本文中被称之为“阻尼间隔物”。阻尼间隔物降低了振膜11的品质(或Q因子)，从而阻尼间隔物降低了振膜对它们各自共振频率的响应。
图12示出了间隔物12d的另一个实施例。在该情况下，阻尼间隔物12d包括刚性部分16和柔性部分17。或者，部分17可由软性材料制成。
图13示出了阻尼间隔物12d的再一个实施例。在图13中的实施例中，间隔物12d包括刚性部分18和柔性或软性部分19。应该注意到，间隔物12d的柔性或软性部分19邻近振膜11再现高频的部分11a。邻近振膜11的间隔物12e(未示于图13中)的部分也优选由柔性或软性材料制成。
相对于再现低频的振膜，再现高频的振膜11从安装有阻尼间隔物中更获益。然而，阻尼间隔物也可能被用于再现低频的振膜。阻尼间隔物可能被用在具有一个或更多分段的静电扬声器中。
图14示出了阻尼间隔物12d的再一个实施例。该实施例包括三个不同的层，每层都由具有不同刚性模量的材料制成。例如，层20由刚性材料制成，层21由柔性材料制成，以及层22由软性材料(即，刚度小于层21材料的材料)制成。
如图15所示，类似于图13中示出的实施例的实施例可能包括多于两个具有不同刚性模量的材料的层。
或者，除了成层结构，可制成阻尼间隔物12d，使得刚度穿过其厚度，即，从定片14或13到振膜11连续改变，或穿过其宽度连续改变，如图16和17所示。
阻尼间隔物还可能被用在包含平行定片的静电扬声器中，如图18所示。此处，间隔物12d包括刚性部分23和柔性或软性部分24；然而，参考图11-17，可将在上文中描述的所有结构和组合均等地应用于具有平行和非平行定片的静电扬声器。
迄今，我们已经考虑了平行间隔物。图2和3示出了具有平行间隔物的静电扬声器。例如，在图2和3中，扬声器和间隔物垂直定位。间隔物将振膜分隔成部分。如果间隔物是平行的，振膜的每一部分具有均匀的宽度(沿着其长度，例如从顶部到底部)，并且部分具有单一的自共振频率。
或者，如图19所示，间隔物是非平行的。例如，间隔物1300和1302是非平行的。间隔物1300和1302将振膜分隔为部分1304、1306、及1308。由于间隔物1300和1302是非平行的，因此部分1304-1308的宽度沿着部分的长度变化。例如，振膜的部分1306在其顶部比其底部更宽。振膜部分的自共振频率基于部分的尺寸。因此，改变了诸如1306的振膜部分的宽度，就改变了沿着该部分的长度的自共振频率。从而，振膜的部分1306的(例如)顶部、中部、和底部在不同频率处共振。跨过频率范围的共振分布降低了任何一个共振频率的幅度。如果，另一方面，部分1306沿着其长度具有均匀的宽度，整个部分1306将在单一频率处共振。
可选地，间隔物不需要为线性的。例如，如图20所示，间隔物1400和1402是非线性的。尽管间隔物1400和1402被示为是对称的，但间隔物可能是不对称的。类似地，间隔物的任何数目都可能被用于单一的静电扬声器中。
可以使用图1所示的布置之外的其它布置来获得定片之间改变的间隔。图21-24示出了如下布置的剖面图：其用于将定片平行于振膜安装，同时获得更为靠近的、用于系统高频部分的定片间隔。例如，如图21所示，定片的厚度可能跨过每个静电扬声器的宽度改变。就像图1，图21是根据本发明一个实施例的静电扬声器的剖面图。不同于如图1的具有非平行定片13和14，定片1500和1502是平行的。然而，定片的厚度跨过静电扬声器的宽度而步进地改变。例如，厚度1504、1506、1508、及1510可从0.8mm到2.0mm步进地增加。当然，可能使用其它厚度。从而，相比于再现高频的部分，振膜到定片间隔在静电扬声器再现低频的部分更大。
或者，如图22所示，定片的厚度可能保持不变，并且可以将定片1600和1602彼此之间移步，使得：在考虑为向右移动的情况下，在连续扬声器部分中的定片间隔相应降低。
前述实施例中的一些具有多个、平行定片部分，每个都具有不同的内部定片间隔。或者，如图23中所示，静电扬声器的几个部分可能具有相同的内部定片间隔。例如，低频部分1700具有几个部分1702、1704、及1706，都具有相同的内部定片间隔，并且高频部分1708具有较小的内部定片间隔。
如所提到的，静电扬声器的定片可能被划分为区域，每个区域具有不同的定片到振膜间隔。所有这些区域可能被电连接在一起，并且供应有共同的高DC电压。或者，每个这些区域可能与其它区域电绝缘，并且每个区域可能供应有不同的电压。例如，每个定片可能包括具有用于每个部分的分离铜覆层的印刷电路板(PCB)。
相比于具有较小定片到振膜间隔的区域，具有较大定片到振膜间隔的区域供应有更高的电压。例如，在示于图21中的静电扬声器中，具有最大定片到振膜间隔的区域(即，在间隔物12a和间隔物12b之间的区域)供应有4000VDC；具有第二大间隔的下一个区域(即，在间隔物12b和间隔物12c之间的区域)供应有3000VDC；下一个区域(即，在间隔物12c和间隔物12d之间的区域)供应有2500VDC；以及具有最小定片到振膜间隔的区域(即，在间隔物12d和间隔物12e之间的区域)供应有2000VDC。基于定片到振膜间隔、在定片上的涂层(如果有)、在振膜上的绝缘涂层(如果有)等，也可使用其他电压。
通过相对于扬声器其它分段移位(displace)静电扬声器的一个或多个分段，根据本发明实施例的一些静电扬声器补偿在滤波器延迟特性中的差异，如图24所示。例如，相对低频段1700的振膜11b，在扬声器高频段2202中的振膜11a被移位距离2200。该位移2200增加了在其上高频声学信号(声音)穿过空气从扬声器传播到听者的距离。振膜分段11a和11b可能是一个连续振膜的部分，该连续振膜被分离为两个或更多电绝缘部分，或者该两个振膜分段11a和11b可能是分离的振膜。前和后定片13和14可能电连接到在其间设置了高频振膜分段11a的各自的前和后定片13a和14a。或者，前和后定片13a和14a可能与其它定片13和14电绝缘，；在这种情况下对高频定片13a和14a分离地供电。
穿过空气，声音以大致330m/Sec的速度传播。从而，在0.25毫秒(mSec)内声音传播大致8.25厘米(cm)。继续前述实例，为补偿在延迟特性上0.25毫秒的差异，将高频段2202设置得比低频段1700距听者远大约8.25厘米。因此，尽管高频声音传播了更长的距离，但是高频和低频声音在同一时间到达听者。
这种类型的补偿可能对虚拟环绕声系统有特别的价值，在虚拟环绕声系统中声音到达时间上的小差异(如听者所感知的)可能对于声音的声源(位置)起到重要作用。在由具有多于两个不同延迟特性的电路馈给的扬声器中，每个扬声器分段可能相对于其它分段被移位不同距离。
驱动电路和安全特征
图25-27呈现了根据本发明实施例的电路示意图，该电路用于驱动上述附图所说明类型的扬声器实施例。如参考本申请开始的文献所述，图25-27的示意图使用了发明人设计，以将振膜相对于定片保持在0伏DC平。然而，与在上述文献中所述的发明人设计不同，本实施例提供了扬声器振膜每个分段的分离输出。如图26中所见，该设计提供了来自变压器T1(其经受了通过在变压器T1输入中的一系列电容C1实现的高通滤波器)的、用于扬声器高频段的第一输出(通过连接节点F示于图27中)和来自变压器T2(其经受了通过在变压器T2输入中的一系列电感L6实现的低通滤波器)的、用于扬声器低频段的第二输出(通过连接节点G示于图27中)。
在图25-27中描述的电路可以更一般形式来特征化。电路包括被供应音频信号的音频滤波器。该音频滤波器适于提供合适的带通滤波，以使信号自适应扬声器的有关分段的需求。然后，将该信号供应到升压变压器，以达到驱动扬声器所需的电压电平。如在后文解释的，也可能放大器适于产生输出信号，其电压足够高到驱动扬声器，而不需要使用升压变压器。而且，音频滤波器可以包含反馈电路，以执行后文描述的功能。
为了提供高压DC到定片(在图27的节点H和I)，提供了高压电源(在图25和26中解释说明)，其包含将所供应的电压(例如12VDC)转换到AC电压的DC到AC电源逆变器(power inverter)，和将该AC电压转换到所需电压电平(在图25的节点D和E)的变压器，该所需电压电平在整流和滤波后被供应到扬声器。在图26中，整流器被用于整流变压器的输出电压，以获得相对于提供有高压音频信号的参考节点的正、负高压DC电源。还示于图26中，通过低通滤波对这些DC电压进一步平滑。
还提供了音频保护电路，其与音频滤波器及DC高压电源联合操作。该保护电路的功能在于检测音频信号的存在，并在预定的时间期间，当音频信号并不存在时断开高压。当不被使用时在扬声器上断开高压可降低在扬声器的元件上对尘埃、湿气、和颗粒的收集。
此外，保护电路提供了用于扬声器元件上电荷突变的检测，这种情况会发生在：例如，如果人或动物的身体靠近了扬声器的电压携带(voltage-carrying)部分附近，导致了可能不舒适的、但(由于较低的可用电流)无害的体验。当然，保护电路还适于提供典型的保护功能，例如保护电压过大和阻止扬声器的电压携带部分之间的短路。
图28-29说明了根据本发明实施例的另一个电路，其具有类似于图25-27的电路的功能。如在图25-27和图28-29的示意图中所示，这些实施例中的保护电路包括定时器(图25中的U1；图28中的7105)，例如NE555。如果检测到授权断开到定片的高压的情况(如下面所描述的)，则触发定时器。当被触发时，定时器产生具有预定持续时间(例如3秒)的脉冲。在该脉冲持续时间内，音频输入被禁用。该脉冲通过晶体管(图25中的Q5和Q7；图28中的7101和7104)释放继电器(图25中的RE1；图28中的1108)。在正常环境下，关闭继电器，允许来自源的音频信号被供应到升压电路。然而，如果继电器被释放，则继电器打开，音频信号被切断。以这种“正常关闭”形式(即在正常操作期间继电器触点关闭)操作继电器比以“正常打开”形式(当音频信号被断开时继电器可能被供应能量)操作继电器更优选，这是因为继电器可能打开快于关闭，并且系统也在故障-安全模式下操作。
各种电路和情况可能触发定时器。例如，在正常环境下，没有电流流过电路高压分段的0伏导线中的电阻(图25中的R22；图28中的3110)。然而，如果人与静电扬声器的一个定片或高压元件的另一个电接触，短时间内小电流流过该电阻器。该电流是变压器(图26中的T1或T2；图29中的5102或5103)初级绕组和次级绕组之间寄生电容放电的结果。该寄生电容很小(大致100pF)，并且电阻具有约10M的数值。因此，穿过电阻器的(并且由此，到人的)初始电流大致为400μA，并且RC时间常数大致为1毫秒。
类似地，如果振膜与定片之一电接触或者与定片之一足够物理接近以引起小电流在其间流动，则电流流过电阻器。二极管电桥(图26中的V2；图29中的6110、6111、6112、及6113)检测跨过电阻器的电压，并且该二极管电桥经由晶体管(图26中的Q6；图29中的7106)触发定时器。在功能上，该电路类似于接地故障断路器地操作。如上所述，定时器引起音频输入信号断开预定的时间段。
如果音频输入信号超过预定电平(例如约38伏特峰值(volt peak))达预定的时间段(例如约10毫秒)以上，另一个电路触发定时器。齐纳二极管(图25中的D9和D10；图28中的6107和6108)检测过大的音频信号电平。该齐纳二极管经由光隔离器(图25中的OC1；图28中的7103)来触发定时器。光隔离器保护音频放大器或其它连接到静电扬声器的信号源免于可存在于保护电路中的高压影响。
如果用于高压电源的输入DC电源超过预定的电压，则齐纳二极管(图25中的D8；图28中的6114)经由晶体管(图25中的Q3和Q4；图28中的7107和7108)断开晶体管(图25中的Q1和Q2；图28中的7102和7109)，否则会驱动产生高压的逆变电路。
为了解决电磁兼容性(EMC)影响，静电扬声器的密封导电框架处于0(伏)电位。
尽管图25-27和28-29中的示意图示出了：如果触发保护电路就禁用音频输入信号到达升压变压器的电路，和如果DC源电压超过阈值就禁用高压电源，但可能使用替换性保护电路。例如，如果保护电路被触发，则保护电路可能禁用高压电源，而非禁用音频输入信号。可选地或选择性地，保护电路可能检测由高压电源牵引的过大电流，而非供应到高压电源的过大的DC源电压。如果高压电源牵引了过大电流，保护电路可能禁用高压电源。保护电路的其它组合是可接受的。
在示于图25-27和28-29的示意图中所示的实施例中，每个静电扬声器电路都在音频信号升压电路中包括两个变压器(图26中的T1和T2；图29中的5102和5103)。如图26和29所示，变压器的初级绕组通过各自的高通和低通滤波器被连接在一起。即，到变压器的输入也从单一音频输入提取。
或者，每个变压器可能被连接到分离的音源，例如分离的音频放大器。在这种情况下，两个音频放大器的每一个放大音频频率的分离范围，一种通常被认为是独立放大电路(bi-amplification)的布置。
被传统地或反相地驱动的静电扬声器包括了在升压变压器之前的RC低通滤波器，该静电扬声器呈现出非线性频率响应。静电扬声器的高频响应每八度音阶仅仅上升约3db，而RC电路呈现出每八度音阶6db的跌落。该不匹配导致了组合系统的非线性响应曲线。适于存在高压的附加电容可能被添加，以尝试获得所需的响应曲线。然而，这种电容很昂贵，并且一般不能产生满意的音频结果。此外，具有这样附加电容的静电扬声器呈现出对于前述放大器很低的输入阻抗。本文中公开的分裂振膜静电扬声器提供了对该问题的简单解决方案。
如所述的，振膜11(图1)优选地被划分为两个电绝缘的部分。一个部分11a产生高频声音，而另一部分11b(通常大于第一部分11a)产生低频声音。如在示意性振膜(图26-27和29)中所示的，图1的每个振膜部分11a和11b优选地由分离的升压变压器(图26中的T1和T2；图29中的5102和5103)来馈给。高通和低通滤波器可能被用于音频电路中，使得高频信号和低频信号被馈给到振膜的合适部分11a和11b。例如，在图26的示意图中，电容器C1和电阻器R10形成位于变压器T1之前的RC高通滤波器，从而仅仅高频信号由T1升压并供应到振膜的高频部分11a。类似地，电阻R24和电感L6形成位于变压器T2之前的低通滤波器，从而仅仅低频信号由T2升压并被供应到振膜的低频部分11b。尽管并未示出，但静电扬声器可能被划分为多于两个分段，每个分段操作在不同的频率范围内。在这种情况下，附加的滤波器(高通、低通和/或带通滤波器)被同于将输入信号分离为合适的带并被馈给到合适的附加变压器。
可能相对于变压器操作的频率范围来最优化每个变压器。从而，可能对于高频最优化T1，并且对于低频最优化T2。这简化了变压器设计。在现有技术中，单一升压变压器处理了扬声器的整个频率范围。然而，即使不是不可能的，设计具有如此宽的操作频率范围的变压器也是困难的。根据所公开静电扬声器系统的变压器可能比现有技术变压器更小和更轻。通常，用于高频的变压器要小于用于低频的变压器。
如图29的示意图所示，低通滤波器不需要包括电感器。低频振膜部分11b呈现出一些寄生电容。该电容被连接到变压器5103的次级绕组，并且变压器将该电容反射(reflect)在变压器的初级侧。该反射的电容和一个或多个电阻器3109和3116形成了低通滤波器。这些电阻器与初级相串联，但可替换地被布置成与次级相串联。使用用于这样低通滤波器的反射电容提供了优点：其中由反射电容产生的RC低通滤波器呈现出更有利的跌落速率，而不必减少静电扬声器呈现给放大器的阻抗。
在静电扬声器驱动电路的另一个实施例中(未示出)，使用单一的升压变压器用于整个频率范围。电绝缘的振膜部分(例如图1的11a和11b)被用于分离的频率范围。每个振膜部分通过分离的电阻器连接到变压器的次级绕组。与低频振膜部分串联连接的阻抗大于与高频振膜部分串联连接的阻抗。这些阻抗通过变压器反射给连接到变压器初级绕组的电路。该电路包括电容器。电容器和反射的阻抗形成了RC滤波器，其提供了比现有技术更陡峭的频率响应曲线。
图30-34说明了根据本发明另一实施例的电路，其中例如结合图25-27和28-29描述的那些安全特征的安全特征通过微处理器执行指令来实现，该微处理器执行指令存储在相关的EEPROM中。存储的指令引起微处理器以此处所描述的方式操作。在本实施例中所采用的途径在于：提供一系列电路组，每个组都与不同的安全或参数信号相关，并且提供了到每个信号的图33中微处理器的输入。在通常操作中，参数大致每秒测定且控制1000次，即，每毫秒一次。相比于通过普通模拟电路的传统实现方式，使用微处理器使能了每次更多参数的评估。我们的评估显示：通常使用的上下文中的基于微处理器的控制仅仅在大约10-20％的时间上保持高压，使得每年静电扬声器经受更短时间的高压和高电场。由于高压导通的时间较少，使用基于微处理器的控制还降低了一些系统功耗。图30显示了调节的高压电源，包括在图33的微处理器的控制下操作的高压发生器T1。通过图33的微处理器供应到发生器T1的引脚4的HSP_OFF信号被用来选通高压发生器T1。此外，图31显示了与电阻器R7(以与图25的R22及图28的3110相类比的形式)相关的线路以及包括双二极管D13和D14(以与图26的二极管电桥V2及图29中的6110、6111、6112、和6113相类比的形式)的二极管电桥，用于检测例如由人与振膜到定片短路的定片之一电接触所引起的泄漏电流；当泄漏存在时，结果是在LEAKAGE_DET线上的信号，其被递送到图33的微处理器。响应于LEAKAGE_DET信号，微处理器引起音频或高压的断开。必须出现以引起断开的LEAKAGE_DET信号的持续时间可能在1-255毫秒之间调节。
为了控制(可选地)来自高压发生器T1的电压，还在来自图33的微处理器的线DAC_PWM上提供了信号。该信号被脉宽调制，以具有与来自高压发生器的所需电压成比例的占空比。通过以包括R1和C2的网络低通滤波脉宽调制信号来仿真模数转换器；该信号经过被配置为放大器的运算放大器U2:A，并被用于通过可调节的调节器LM317EMP来调节供应到高压发生器的引脚5的dc电源，因此调节高压电平。最后，在图31的底部，通过R3和R24建立的1000∶1分压器通过U2:C在线HSP_MEAS上馈给指示了高电压电源的电压电平的信号。HSP_MEAS信号被馈给到图33中的微处理器，使得使用信号DAC_PWM可能(可选地)智能控制高压电平。为了代替该布置，例如通过使用合适的配平电阻器(trim resistor)或电位计调节施加到调节器U4的引脚1的电压，或通过调节T1的引脚5上电压的其它装置，可简单校准施加到高压发生器T1的引脚5的电压。在图31中示出了具有被识别为M1:B的音频继电器开关的音频升压变压器L2，该开关在变压器L2的初级电路中，切换音频的导通和断开。开关M1:B通过被示于图30右上部分的继电器M1:A来操作，并且其通过晶体管Q3的输出来被供应能量，该晶体管Q3被耦合到从图33微处理器开发的音频导通信号AUDIO_ON。
在图31底部的电路在连接器K2处分析(以结合图25和28在上文中描述的方式)音频信号电平，并且提供音频低输出信号AUDIO_LOW和音频高输出信号AUDIO_HIGH；这些信号被输入到图33的微处理器。音频低输出信号被产生，用于指示音频信号是否低于特定阈值，并且被用于断开高压。使用图33的微处理器，音频低阈值可在1和50mV之间调节，并且作为断开高压条件的、音频必须低于阈值的持续时间也可在1和255毫秒之间调节。
当音频信号高于特定过载限值(例如40V)时，产生音频高输出，其被用于断开音频继电器开关M1:A，并且作为断开高压的条件，音频必须高于过载限值的持续时间也可在1和255毫秒之间调节。
如上所述，在当满足判据时使用参数来引起断开的每个情况下，可能选择性地对微处理器进行编程以不引起断开。
图32示出了组合有串联接口和编程接口的系统连接器。该连接器使能了：通过膝上计算机或台式计算机对多个参数的调节，以及对微处理器自身的编程和重新编程。参数被存储在与微处理器相关联的EEPROM中，因此即使在功率损耗或正常断开电源时也能保持所有数值。可通过接口读取的存储参数进一步包括：印刷电路板类型、序列号、工厂编程日期、最新编程日期、以及最新参数更新。
图33示出了微处理器自身，项目U1，连同一系列信号输入(包括HSP_MEAS、AUDIO_LOW、AUDIO_HIGH、及LEAKAGE_DET)，连同一系列输出(包括AUDIO_ON、HSP_OFF、及DAC_PWM)。可选地，微处理器可能被用于收集有关系统操作的统计量，例如确定高压导通多长时间的小时计数器，和其它用于过载数目以及有多少高压泄漏故障已被检测到的计数器。
图34示出了用于单元的DC电源电路，其获得了来自输入插座K1的未加工DC和通过肖特基整流器D1的12伏DC。电压调节器U3提供了调节的输出VCC，其被包含了图33的微处理器的系统所使用。
堆叠以产生多层扬声器系统
图35-37示出了根据本发明进一步实施例的两个或多个静电扬声器元件(面板)的堆叠的剖面图。当需要增加灵敏度或可替换地降低振膜到定片间隔时，这种堆叠可能被使用。在图35所示的实施例中，三个静电扬声器元件1800、1802、及1804被堆叠；然而，也可能堆叠其它数目的元件。在此实施例中，邻近元件的邻近定片(例如定片13a和14b)被相反地充电，如通过正号(+)和负号(-)所指示的。所有振膜11被电连接在一起或通过同相信号驱动。在一个这种实施例中，邻近元件的邻近定片(例如定片13a和14b)都被构造在共用的基片上。例如，双侧印刷电路板可能是用于两个定片13a和14b的基片。
图36示出了另一个堆叠的静电扬声器。在该实施例中，仅仅一个定片1900被设置在每对邻近的振膜11之间。邻近定片1900可被相反地充电，如通过正号(+)和负号(-)所指示的。交替的振膜11被连接在一起，并且通过相反相位的(即，反相的)信号来驱动两组振膜。例如，反相器(inverter)1902可能被用于产生相反相位的信号之一。或者，对称的变压器可能被用于产生相反相位的信号。尽管示出了4个振膜11，但可能使用其它数目的振膜和定片1900。
堆叠的静电扬声器还可能包括非平行定片，步进定片和/或变化厚度的定片，如在上文参考图21-24描述的那样。例如，如图37所示，非平行定片1900被用在堆叠的静电扬声器中。
如所述的，静电扬声器可能具有两个或多个分段，每个分段再现不同(并可能交叠)频率范围。这些分段的一个或多个可能每个都通过包括高通、低通、带通或其它类型滤波器的电路来馈给，如在下文中详细描述的。然而，在所有这些电路中的所有滤波器可不具有相同延迟特性。因此，提供给一个或多个扬声器分段的信号，可比提供给扬声器一个或多个其它分段的信号更晚到达分段。
例如，在两分段静电扬声器中，馈给低频段(例如，分段1700(图23))的电路可包括低通滤波器，然而，馈给高频段(例如，分段1708)的电路可不包括滤波器或可包括高通滤波器。在任一情况中，低通滤波器可使信号比高通滤波器或没有滤波器延迟其它信号的时间多延迟0.25毫秒。因此，低频信号到达低频段1700的时间可晚于高频信号到达高频段1708的时间。在各自分段处信号到达时间上的差异引起了在听者处声学信号(声音)到达时间的相应差异。在该实例中，在相应高频声音到达之前约0.25毫秒低频声音到达听者，减低了听者感知到的保真度。
电子补偿
在本发明的另一个实施例中，如在图38中所说明的，以与图9和10中说明的相类比的形式，可被用于实现带有静电扬声器的电子集成组件的优点。在本实施例中提供了整个的放大器111，其耦合到静电扬声器112。此外，包括了负反馈通路，在其上与输入信号S(t)异相的放大信号-kS(t)的一部分在通过补偿网络113后被反馈回输入端。可选地，该系统的电子设备可包括在安装在外壳中的集成组件中，作为还包括静电扬声器的驱动器的组件的一部分。可根据需要为有源和无源的补偿网络被设计为补偿在静电扬声器112的响应中的不规则(irregularity)。(当然，也可通过本领域所公知的方式补偿在放大器111自身中的不规则)。由于静电扬声器112并不隔离地存在，而是在自身具有以下特性的房间中不变地被运用，所述特性影响到来自扬声器112的声音的音色和音质，因此补偿网络可被配置为补偿房间的不利影响(也基于通用房间参数和在房间中典型的扬声器放置)或适于特定房间和实际的扬声器放置。
以经验为主地来确定补偿网络113配置的一个方法是采用耦合到输入端115的、诸如扫频发生器的合适的源，并评估在听者正常收听扬声器的房间中放置的参考麦克风的输出。然后，补偿网络可能被配置为使整个系统的频率响应平坦化，以减少谐波和互调失真，使得整个音频谱上的相位延迟更加均匀，并通常降低再现假像。(注意，配置为产生放大器111的平坦响应的补偿网络很可能不被配置成：产生包括房间设定点(setting)处扬声器的整个系统的平坦响应，这是因为在房间设定点处的扬声器将不会具有平坦响应。)通过考虑扬声器不可能被单独使用，而是被用作至少成对配置或多个扬声器配置，可进一步采取该途径。因此，多个扬声器的每一个可被如本文所述地来实现，并且用于每一个的补偿网络113可被配置，使得扬声器系统全体提供所需的响应特性。
尽管我们已经讨论了使用麦克风来设计补偿网络113的配置，但还可能将补偿网络113的输入端耦合到合适定位的麦克风，而非直接耦合到放大器111的输出端，使得扬声器112的输出端是反馈通路的有源部分。以这种方式，系统可能适于室内声学。即使麦克风不是在系统操作中的反馈通路的有源部分，其仍可能被提供为扬声器系统的一部分，并用于配置补偿网络113的准备操作中。作为示例，建构在扬声器系统之内的麦克风可被用于测量扬声器的响应或与扬声器响应曲线相关的物理参数。或者或此外，麦克风可被用在扬声器的后侧，以降低来自从面对扬声器后侧的壁所反射的声音的不利相位抵消效应。
相关实施例具体解决了相位抵消效应。静电扬声器可被理解为偶极子线性阵列。当该阵列被邻近壁安装时，安装偶极子面板的壁的频率响应将被来自其安装到的壁的反射不利地影响。壁的硬度和面板到壁的角度对准(平行是最差的)影响了干扰反射的幅度。干扰反射是连续的，并且被延迟与面板被安装到反射壁的距离成比例的量。
因为这些反射是全带宽的并且被延迟恒定(且短)的时间量，因此结果是梳状滤波器的形成，该梳状滤波器的特性可被清楚地预知，这是因为到壁的距可被精确地知晓，角度对准可被精确地知晓，以及壁的成分可被准确清楚地评估或者在工厂组装柜(当作壁)的情况中，也可被精确地知晓。
因此，本发明的实施例首先使用了便宜的数字信号处理途径来通过延迟到扬声器的输入信号并反相该延迟信号来获取校正信号，所延迟的量精确等于壁反射的传播时间，其次接着将该校正信号和驱动信号电学上求和，以通过降低由壁反射产生的梳妆滤波器幅度来抵消壁反射的有害影响。初始实验室试验趋于支持该结论。
前述实施例可通过求助于下述模型而被更好理解。假定经受Δt延迟的信号x(t)产生了复合信号y(t)。在等式两侧进行拉普拉斯变换，我们将该信号建模到s平面并确定了刻画在s平面中效果的传输函数H(s)。因此我们如下获取了该传输函数：
y(t)＝x(t)+x(t-Δt)
Y(s)＝X(s)+ejωΔtX(s)
H(s)＝1+ejωΔt
H ( s ) = e jω Δt 2 ( e - jω Δt 2 + e jω Δt 2 )
| H ( s ) | = | 2 cos ( ωΔt 2 ) |
接下来，我们建模加入到面板信号中的声学延迟和来自后壁的反射，如图39所示。注意在延迟后的负号，就如同该模型是从面板前面“看”来一样。
为了消除声音延迟和反射的影响，因此，我们根据图40的示意图开发了校正信号。
在再一个实施例中，存在模拟梳妆滤波器，其类似于在能获得便宜音频延迟线之前的年代里的乐器工业中用于模拟“镶边(flanging)”的滤波器。由John Lennon(Beatles)发明的“镶边”起源于录音棚，并且最初通过在再现期间将手动拖曳(手指)放置在两个同步4音轨磁带之一的供带盘(feed reel)的边缘(法兰)之上来产生。小心地改变拖曳，产生了扫频梳妆滤波器，其可在频率上改变，并给予了在聆听“I am the Walrus”时的独特的“whooshing”音效。赶上电子电路的乐器(MI)工业模拟了这一效果，并在1970年左右广泛使用该效果。电子电路使用大量电压受控滤波器，该电压受控滤波器被布置为使得它们能够在缓慢变化的AC电压波形的影响下跟踪在一起。最开始的这些电子电路(由Carl Countryman Associates制造的)并不是自动化的，其需要用户转动手动控制，以扫频梳妆滤波器。由于壁到面板距离并不变化，不需要在本申请中扫频梳妆滤波器，但通过手动扫频梳妆滤波器(例如，由Countryman开发的)，可很好地调谐补偿电路。
对长或高扬声器的使用(如上所述)加重了这些扬声器的线偶极子特性。当线偶极子特性被加强时，相比于传统点源辐射体情况，通过扬声器产生的声音具有对房间几何形状及条件更小的依赖性。因此，诸如上文描述的加重了线偶极子特性的扬声器提供了在经典立体声环境和具有5个扬声器的越加流行的家庭影院配置两者中的扬声器位置选择上更大的自由度。
独特适于静电扬声器的D类实施例
在与上文结合图38描述实施例相关的实施例中，放大器111是D类放大器。D类放大器是在其中输出晶体管被操作为开关的放大器。D类放大器的背景信息可在W.Marshall Leach，Jr的Introduction toElectroacoustics and Audio Amplifier Design(2001年修订印刷)中的″TheClass-D Amplifier″(可在http://www.ee.ucr.edu/-rlake/EEI35/Class_D_amp_notes_AL.pdf处获得)中和International Rectifier的″Class D Audio Amplifier Design″(可在http://www.irf.com/product-info/audio/classdtutoriaI.pdf.处获得)中找到。这些文献组成了在本节开始处所描述的临时申请的一部分，其在此引入以供参考。International Rectifier文献包括″Class D Amp ReferenceDesign，″，其是一个示例类型的放大器，该放大器适用于本上下文(包括使用反馈通路和紧凑尺寸)，尽管MOSFET输出晶体管必须被选择以兼容驱动静电扬声器所必须的高压环境。在该实施例中，图38的补偿网络113可能被用于放大器111的负反馈通路及被用于静电扬声器，如上文所述。
在本发明的另一个实施例中，作为使用兼容静电扬声器的高压环境的MOSFET输出晶体管的一种替代，可使用更便宜的输出晶体管，该输出晶体管例如，能够在约1000V DC的中间电压处切换。然后，可在该电压电平处恢复和滤波音频信号，并且然后使用具有1.5升压率的后滤波音频带宽升压变压器。该途径的缺点在于：制造有成本效益变压器的困难，该变压器跨过整个音频谱在电压和相位响应两方面都具有良好表现。
在本发明的另一个实施例中，在音频恢复前使用了布置的脉冲变压器，以获得所需的电压升压。由于脉冲变压器需要在极其受限的带宽上操作，因此与全带宽音频变压器相比，可以便宜、轻便且更容易地设计，并且通过下述事实弥补了在5000V处(与前述实施例中的1000V相对)恢复和滤波音频信号所需元件的增加的成本：被驱动的静电元件本质上且自行地为高电容性的。
一般地，现有技术的D类放大器设计，示例于图41中，包括了被耦合以将数字输出提供给调制器412的模数转换器411(其接收音频输入)。调制器的输出端被耦合到用作数模转换器的滤波器413，并且滤波器的输出被馈给到扬声器414。在从滤波器413的输出端到模数转换器411的线415上的负反馈通路帮助改善放大器的性能。
在图42中示出了本发明的另一个实施例，在其中滤波器413的一些或全部元件被去除，并使用了静电扬声器自身的寄生电容来获得滤波效果。此处，通过电阻器424(其可以是，例如，邻近约100K欧姆或另一个合适的数值)将调制器的输出馈给到静电扬声器元件429的振膜(其如上所述被反相地驱动，例如，结合图25-27)。在用于提供在调制器425中的三角(或其他合适的)波形的典型频率处，静电扬声器元件寄生电容的阻抗很小，并且因此作为分压器电路形成有电阻器424的结果，跨过静电扬声器的波形电压很低。
还在图42中，示出了供应振膜位置信息作为到调制器425的负反馈的可选方法。反馈静电扬声器振膜位置信息本身是不寻常的，但更不寻常的是在数字域提供该反馈，这与图41中在模拟域提供的反馈相反。
由于扬声器的寄生电容随振膜位置发生微小变化，因此寄生电容可能被用作感测振膜位置。此处，我们示出了对振荡器421的使用，其在听觉范围之上的频率(例如100KHz)处操作，以产生通过静电扬声器元件内部电容变化而被调制的信号。(该调制可方便地是频率调制或幅度调制。)合成信号通过由电容器422(其例如是100pF)和电阻器423(其可例如是100K欧姆)组成的高通滤波器，并被馈给到振膜位置检测器428，其解调振荡器信号并获取来自解调信号的振膜位置信息。该振膜位置信息用在调制器425中，用于合适的负反馈。如我们在本说明书开始处所提到的，在本发明范围内在振膜上提供第二导电层，可被排他地用于位置感测，以及，在这样的实施例中，该导电层可能被以本文所描述的形式使用，除了来自调制器425的电阻器424可能被连接到振膜的、不同于被连接到振荡器421和电容器422的层。
尽管我们已经描述了振荡器421的使用，但在本发明的另一个实施例中，振荡器可被去除并替代为：使用用在调制器425中的三角波信号。尽管在某些环境下低通滤波使得这样信号的电平较低(相对扬声器振膜上的音频信号)，但可采用这样的信号来获得扬声器位置信息。
可选地，图42的数字信号处理器427被用作产生包括电子设备和静电扬声器元件的系统的任何所需性能。如果数字信号处理器427被采用，则振膜位置检测器428被耦合到它，以向它提供振膜位置信息。实际上，在进一步的实施例中，可使用静电扬声器系统，例如图1中的那个使用了多个扬声器元件以覆盖不同频率范围的静电扬声器系统，并且可被提供用于每个扬声器元件的、分离的D类放大器。在该实施例中，在用于每个扬声器元件的数字信号处理器427中可实现交叉设计；换句话说，通过用于高频扬声器元件的数字信号处理器的操作，可将该元件限定到高频音频，而通过用于中低频扬声器元件的相应数字信号处理器的操作，可将这些元件限定到离开高频音频。此外，可以上文中结合图38所述的方式来配置数字信号处理器，以降低来自扬声器的声音再现的假像，这些假像包括相位抵消效应，其由从扬声器后部发出的声音的壁反射所引起。
头相关传输函数实施例
在本发明的另一个实施例中，结合静电扬声器对，提供了头相关传输函数(HTRF)，以提供较高品质的虚拟环绕声。对于HTRF的进一步信息，将下述文献在此引入以供参考：Bill Gardner和Keith Martin的″HRTF Measurements of a KEMAR Dummy-Head Microphone，″(可在http://sound.media.mit.edu/KEMAR.html处获得)；Sarah Coppin、KimDaniel、Jeremy Pearce、Chris Rozell、和Yasushi Yamazaki的″SoundLocalization Using Head Related Transfer Functions，″，(可在http://www.ece.rice.edu/～crozell/courseproj/431report/处获得)。
HRTF算法在很大程度上取决于听者耳朵处再现的准确性。公认的是：耳机是要使用的最佳形式的变换器，这是由于它们的使用完全排除了听音室响应的、不可预知和破坏性的“遮蔽”干扰。
尽管室内响应的影响不可能完全被移除，但通过使用根据此处实施例的静电扬声器的大致偶极子阵列，可减轻这些影响，这与通常频率可变单极子(盒式扬声器)相反。偶极子扬声器对于抑制近壁放射是非常有效的，并因此减弱了室内交互作用且使直达声音比所反射的声音增加了约4.8dB。(该附图的出处和支持逻辑基于来自SigmundLinkwitz的网站http://www.linkwitzlab.com的材料；这些材料在临时申请中再现。)

Claims (51)

1.一种静电扬声器系统，包括：
多个静电扬声器元件，每个静电扬声器元件包括：
第一和第二定片以及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，其中：
所述第一定片的所述导电部分彼此电耦合；
所述第二定片的所述导电部分彼此电耦合；并且
所述振膜的所述导电部分彼此电绝缘；并且
所述扬声器元件中的第一个的所述振膜的所述导电部分的表面积实质上大于所述扬声器元件中的第二个的所述振膜的所述导电部分的表面积，使得所述第一和第二扬声器元件中的每一个分别适于处理相异的第一和第二频率范围，所述第一频率范围低于所述第二频率范围；并且
其中所述扬声器元件中的所述第一个的所述第一和第二定片之间的间隔大于所述扬声器元件的所述第二个的所述第一和第二定片之间的间隔。
2.根据权利要求1所述的静电扬声器系统，其中所有所述扬声器元件的所述第一定片是所有扬声器元件的共用第一定片的区域，所有所述扬声器元件的所述第二定片是所有扬声器元件的共用第二定片的区域，并且所述振膜的所述导电部分是所有扬声器元件的共用振膜的区域，并且其中所述共用第一定片和所述共用第二定片相对于彼此倾斜地安装，以使所述扬声器元件中的所述第一个的定片之间的间隔大于所述扬声器元件中的所述第二个的定片之间的间隔。
3.一种静电扬声器系统，包括：
多个静电扬声器元件，每个静电扬声器元件包括：
第一和第二定片以及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，其中：
所述第一定片的所述导电部分彼此电耦合；
所述第二定片的所述导电部分彼此电耦合；并且
所述振膜的所述导电部分彼此电绝缘；并且
所述扬声器元件中的第一个的所述振膜的所述导电部分的表面积显著大于所述扬声器元件中的第二个的所述振膜的所述导电部分的表面积，使得所述第一和第二扬声器元件中的每一个分别适于处理不同的第一和第二频率范围，所述第一频率范围低于所述第二频率范围；
dc高压源，其具有：电耦合到所述第一定片的所述导电部分的、相对于参考节点的正电位，以及电耦合到所述第二定片的所述导电部分的、相对于所述参考节点的负电位；以及
与每个振膜相关联的分离的音频信号通路，每个分离的音频信号通路都电耦合到相关联的振膜的所述导电部分并且与所述参考节点有关。
4.根据权利要求3所述的静电扬声器系统，其中每个分离的音频信号通路包括分离的升压变压器。
5.根据权利要求4所述的静电扬声器系统，其中每个升压变压器具有与其各个扬声器元件相关联的频率范围所选择的特性。
6.根据权利要求4所述的静电扬声器系统，进一步包括与所述升压变压器的绕组相串联的电阻器，该升压变压器与所述扬声器元件中的所述第一个相关联，使得与相应的定片相关的、所述扬声器元件中的所述第一个的所述振膜的所述导电部分的寄生电容，由于该升压变压器的反射，与所述电阻器共同形成了低通滤波器。
7.根据权利要求4所述的静电扬声器系统，进一步包括与所述升压变压器的绕组并联的电阻器，该升压变压器与所述扬声器元件中的所述第二个相关联，使得与相应的定片相关的、所述扬声器元件中的所述第二个的所述振膜的所述导电部分的寄生电容，由于该升压变压器的反射而被减少，从而提供降低的高频衰减。
8.根据权利要求3所述的静电扬声器系统，其中与所述扬声器元件中的所述第一个相关联的所述分离的音频信号通路包括低通滤波器，而与所述扬声器元件中的所述第二个相关联的所述分离的音频信号通路包括高通滤波器。
9.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有一对定片和其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
耦合到所述至少一个扬声器元件的dc高压源，其用于相对于所述定片偏置所述振膜；
用于接收音频信号的音频信号输入端，其耦合到所述至少一个扬声器元件，用于引起所述振膜的运动以产生声音；
dc保护电路，其用于在电参数满足预定判据时禁用所述dc高压源。
10.根据权利要求8所述的静电扬声器系统，其中所述参数是经过所述高压源的电流，并且所述判据是阈值。
11.根据权利要求8所述的静电扬声器系统，其中所述参数是所述高压源提供的功率，并且所述判据是阈值。
12.根据权利要求8所述的静电扬声器系统，其中所述参数是所述音频信号输入端上不存在超过检测阈值的音频信号，并且所述判据是这种不存在持续了预定的时间段。
13.根据权利要求8所述的静电扬声器系统，其中所述参数是所述音频信号输入端上的音频信号的电平，并且所述判据是过载限值。
14.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有一对定片和其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
耦合到所述至少一个扬声器元件的dc高压源，其用于相对于所述定片偏置所述振膜；
用于接收音频信号的音频信号输入端，其耦合到所述至少一个扬声器元件，用于引起所述振膜的运动以产生声音；
音频保护电路，其用于如果在所述音频信号输入端处的音频信号的电平超过预定限值时，操作于禁用所述音频信号输入端到至少一个扬声器元件的耦合。
15.根据权利要求8-14中的任一项所述的静电扬声器系统，其中所述dc高压源具有耦合到所述定片之一的、相对于参考节点的正电位，以及耦合到其他所述定片的、相对于所述参考节点的负电位；并且所述音频信号输入端相对于所述参考节点耦合到所述振膜。
16.根据权利要求8-13中的任一项所述的静电扬声器系统，其中所述dc保护电路包括微处理器，其执行指令，该指令致使产生用于选通所述高压源的信号。
17.根据权利要求14所述的静电扬声器系统，其中所述音频保护电路包括微处理器，其执行指令，该指令致使产生用于禁用所述音频信号输入端的耦合的信号。
18.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
所述振膜进一步包括高导电线，该高导电线是通过沿着所述振膜的导电部分的边缘印刷而形成在其上的。
19.根据权利要求18所述的静电扬声器系统，其中所述线包括银。
20.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片具有导电部分，所述振膜具有两侧和在每一侧上的相异的导电部分；
其中第一侧上的所述导电部分耦合到用于接收音频信号的音频输入端，并且第二侧上的所述导电部分用于提供表示所述振膜位置的信号。
21.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
其中，通过在所述振膜上印刷导电油墨形成所述振膜的所述导电部分，该导电油墨采用从由下列材料构成的组中选择的纳米颗粒：可被热固化和UV固化的丙烯酸粘合剂中的锑锡氧化物和铟锡氧化物。
22.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
其中，在其内包含通孔的每个定片在注射模制塑料板上形成。
23.根据权利要求22所述的静电扬声器系统，其中每个定片是多层的，每层是注射模制的，并且这种层之一是导电的。
24.根据权利要求22或23所述的静电扬声器系统，其中每个定片包括位于其导电部分之上的层，该层被利用双重固化粉末涂层来粉末涂敷。
25.根据权利要求22所述的静电扬声器系统，其中每个定片包括聚对二甲苯涂层。
26.根据权利要求22所述的静电扬声器系统，其中每个定片包括双重固化黑焊料掩模。
27.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
其中所述定片具有通孔，所述通孔具有局部孔密度，并且所述定片中的一个或二者的所述局部孔密度是变化的，以在孔密度较低的区域中提供所述振膜的运动的期望的阻尼量。
28.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
驱动电路外壳，其设置在所述扬声器元件的长边的中点附近；以及
用于安装所述系统的安装件，其被耦合到所述驱动电路外壳。
29.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
第一组和第二组外围间隔物，其围绕所述振膜的所述导电部分的外围周围分别设置在所述振膜与所述第一和第二定片之间；
第一组和第二组内部间隔物，其沿着所述振膜的内部区域分别设置在所述振膜与所述第一和第二定片之间；
其中所述内部间隔物具有大于所述外围间隔物的柔度。
30.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
第一组和第二组间隔物，其分别设置在所述振膜与所述第一和第二定片之间；
其中所述第一和第二间隔物中的每一个都包括具有第一刚性模量的第一部分；以及具有小于所述第一刚性模量的第二刚性模量的第二部分。
31.根据权利要求30所述的静电扬声器系统，其中每个间隔物的所述第一和第二部分被堆叠在其相应定片和所述振膜之间，使得每个间隔物的所述第一部分邻近其相应的定片，并且每个间隔物的所述第二部分邻近所述振膜。
32.根据权利要求31所述的静电扬声器系统，其中每个间隔物进一步包括具有所述第一和所述第二刚性模量之间的刚性模量的第三部分。
33.根据权利要求30所述的静电扬声器系统，其中每个间隔物的所述第一和所述第二部分彼此邻近，使得每个间隔物的所述第一和所述第二部分两者都邻近所述振膜。
34.根据权利要求33所述的静电扬声器系统，其中每个间隔物进一步包括具有所述第一和所述第二刚性模量之间的刚性模量的第三部分。
35.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
第一组和第二组间隔物，其分别设置在所述振膜与所述第一和第二定片之间；
其中所述第一和第二间隔物中的每一个具有相对的第一和第二表面，并且具有从所述第一表面到所述第二表面连续变化的刚性模量。
36.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，所述振膜定义了平面；
第一组和第二组间隔物，其分别设置在所述振膜与所述第一和第二定片之间；
其中一对所述第一间隔物被彼此相对地设置在横穿所述振膜平面的纵向平面的任一侧上；以及
一对所述第二间隔物被彼此相对地设置在同一纵向平面的任一侧上；
在每对相对的间隔物中，该间隔物被相对于彼此倾斜地设置。
37.一种静电扬声器系统，包括：
至少一个静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，所述振膜定义了平面；
第一组和第二组间隔物，其分别设置在所述振膜与所述第一和第二定片之间；
其中在所述第一和第二组间隔物中的每一个中的至少一个间隔物是非线性的。
38.一种静电扬声器系统，包括：
多个堆叠的静电扬声器元件，每个扬声器元件具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，每个定片由压铸塑料形成；
dc高压源，其具有：耦合到所述第一定片的、相对于参考节点的正电位，以及耦合到所述第二定片的、相对于所述参考节点的负电位；以及
每个振膜，其被相对于所述参考节点耦合到音频信号输入端。
39.根据权利要求38所述的静电扬声器系统，其中每个扬声器元件包括分别位于所述振膜与所述第一和第二定片之间的第一和第二组间隔物，并且其中所述间隔物组被布置，以出现在所述堆叠的邻近元件中的不同相对位置中。
40.一种静电扬声器系统，包括：
静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，这种元件具有声音从中发出的前部和后部；
耦合到所述至少一个扬声器元件的放大器，这种放大器包括补偿网络，该补偿网络用于降低通过至少一个扬声器元件声音再现的假像，这种假像包括：由从所述扬声器元件的所述后部所发出的声音的壁反射引起的相位抵消效应。
41.一种静电扬声器系统，包括：
一对静电扬声器，每个扬声器具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分，每个扬声器具有基本纵向尺寸，以用作偶极子线性阵列声源；
一对放大器，每个放大器耦合到分离的所述扬声器之一，每个这样的放大器包括补偿网络，以提供头相关传输函数；
使得所述扬声器对提供较高品质的环绕声。
42.根据权利要求41所述的静电扬声器系统，其中每个扬声器具有多个元件，每个元件具有第一和第二定片及其间设置的振膜，所述定片和所述振膜具有导电部分，
其中：所述第一定片的所述导电部分彼此耦合，所述第二定片的导电部分彼此耦合，并且所述振膜的所述导电部分彼此电绝缘；并且
所述扬声器元件中的第一个的所述振膜的所述导电部分的表面积实质上大于所述扬声器元件中的第二个的所述振膜的导电部分的表面积，使得所述第一和第二扬声器元件中的每一个都适于分别处理相异的第一和第二频率范围，所述第一频率范围低于所述第二频率范围。
43.一种静电扬声器系统，包括：
静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
D类调制器，其具有经由电阻器耦合到所述静电扬声器元件的输出端，使得所述扬声器元件的寄生电容结合所述电阻器，提供对所述调制器的输出的低通滤波。
44.一种静电扬声器系统，包括：
静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
D类调制器，其具有耦合到所述静电扬声器元件的输出；
耦合到所述振膜的振膜位置检测器，其用于提供指示振膜位置的输出信号，这种输出信号被耦合到所述调制器。
45.根据权利要求44所述的系统，进一步包括耦合到所述调制器的数字信号处理器，其中来自所述振膜位置检测器的所述输出信号被耦合到所述数字信号处理器。
46.根据权利要求45所述的系统，其中所述扬声器元件是多个元件之一，每个元件覆盖不同的频率范围，其中所述数字信号处理器提供了适于所述扬声器元件的频率范围的带通滤波。
47.根据权利要求45所述的系统，其中所述扬声器元件具有声音从中发出的前部和后部，并且所述数字信号处理器降低了通过所述扬声器元件再现声音的假像，这种假像包括：由从所述扬声器元件的后部所发出的声音的壁反射引起的相位抵消效应。
48.根据权利要求44所述的系统，进一步包括位于所述振膜位置检测器和所述振膜之间的高通滤波器。
49.根据权利要求48所述的系统，进一步包括耦合到所述振膜的振荡器，其在听觉范围之上的频率上操作，以产生通过所述扬声器元件的内部电容变化调制的信号。
50.根据权利要求49所述的系统，其中所述振膜具有两侧，并且在每侧上有相异的导电部分，第一侧上的所述导电部分被耦合到接收音频信号的所述D类调制器的输出端，而第二侧上的所述导电部分被耦合到所述振荡器和所述振膜位置检测器。
51.一种静电扬声器系统，包括：
静电扬声器元件，其具有第一和第二定片及其间设置的振膜，每个所述定片和所述振膜都具有导电部分；
D类调制器，所述调制器在调制频率上操作，其具有经由在所述调制频率上操作的变压器而耦合到所述静电扬声器元件的输出端，使得所述变压器无需满足音频频率变压器的规范。
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