CN101610438A - 便携式声频重放设备 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种便携式声频重放设备和相关的移动式多媒体播放装置。便携式声频重放设备的外壳上具有多个微型扬声器单体；所述多个微型扬声器单体形成扬声器阵列；所述外壳包括至少一个最大面和多个侧面，所述扬声器阵列的辐射面为一个或多个所述侧面。与现有技术相比，本发明提供的便携式声频重放设备利用微型扬声器阵列能从一个或多个辐射面同时发出声信号，可避免高频指向性带来的声场不理想的问题，拓宽声场，展宽声像，增强立体声效果，从而改善设备的整体音效，使之适合音乐重放。

Description

便携式声频重放设备

技术领域

本发明涉及一种便携式声频重放设备，可通过有线或无线方式与便携式多媒体播放器和移动电话等带有声频功能的设备联用，也可与上述设备整合使用。

背景技术

随着便携式声频信号源——如便携式多媒体播放器和移动电话——的发展普及，需要一种能够随身携带的电声设备，以便随时随地进行声重放。

目前，已有一些关于便携式声频重放设备的专利，如US2008175427A1揭示了一种能够播放外部声频文件的圆柱形便携式扬声器系统，其具有两个扬声器，分别位于圆柱型外壳的两端。受扬声器的尺寸所限，该专利揭示的设备体积较大，很难达到随身携带的目的。

在目前的便携式多媒体播放器和移动电话设计中，较多应用口径小于30mm的微型扬声器单体，其体积较小，有助于减小设备的整体尺寸。但是，使用单只或两只小型/微型扬声器单体的声重放系统存在若干不足。第一，目前的小型扬声器多数只能重放中频和高频，能较为有效地重放语声；但是音乐信号中则包含了丰富的低音成分。第二，单只或两只微型扬声器在高频会出现指向性图形分裂，且此问题无法通过外围的声学或结构设计解决；而好的重放声场应当在各个频率上具有较为均匀的指向性，或者至少要保证听者的位置有较好频率响应。第三，小型扬声器功率受到散热能力的限制，不可能做得很大，受声辐射的物理规律限制，电-声换能效率也很低，所以音量无法做到较大。综上所述，单只或两只小型扬声器用在声重放设备中，是无法较好重放音乐的。

对于大型音响系统而言，为了对声重放的指向性加以控制，目前有一种做法，是采用多个大型扬声器形成扬声器阵列。然而，由于常规的大型扬声器阵列所针对的应用场合是非常不同的，对于指向性等问题的处理也不同，考虑到微型扬声器自身固有的特点，简单将大型扬声器系统缩小用在便携设备上，是不可行的。原因在于，第一，大型扬声器阵列的用途是在大型厅堂和开阔的户外进行广播，而小型扬声器阵列用在室内，离听者较近，两者的使用环境不同。第二，大型扬声器阵列在广播的过程中，听众甚多，需要保证每个听音位置上有合适的声品质，小型扬声器阵列多用于个人或少数几人，两者的服务对象不同。第三，扬声器单体在小型化过程中，结构也发生变化，如使用脱胎线圈，取消了定心支片等。以上方面导致小型扬声器阵列的设计思路和形态与大型扬声器阵列有诸多不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式声频重放设备，以解决现有的声频重放设备不便于携带、低频不足、音量小，以及指向性不理想的问题。

为此，本发明在第一方面提供了一种便携式声频重放设备，其特征在于，所述设备的外壳上具有多个微型扬声器单体；所述多个微型扬声器单体形成扬声器阵列；所述外壳包括至少一个最大面和多个侧面，所述扬声器阵列的辐射面为一个或多个所述侧面。

本发明在第二方面提供一种移动式多媒体播放装置，它具有如第一方面所述的便携式声频重放设备。

换言之，本发明利用多个微型扬声器形成微型扬声器阵列，根据人们对便携式声频重放设备的需要控制了声场在高频的指向性，将高频声能量集中到听者最常出现的区域上去，并在该区域内大体保持稳定，使听者的位置处有较好的频率响应。

与现有技术相比，本发明提供的便携式声频重放设备利用微型扬声器阵列，能从一个或多个辐射面同时发出声信号，可避免高频指向性带来的声场不理想的问题，拓宽声场，展宽声像，增强立体声效果，从而改善设备的整体音效，使之适合音乐重放。

在本发明提供的便携式声频重放设备同时利用多只扬声器，实现了较大音量。进一步地，在将该设备平放在硬表面(如桌面)上的时候，本发明可充分利用发声环境中的声散射体提高听者位置的响度。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明第一实施例的便携式声频重放设备的外观示意图；

图2是本发明第一实施例的便携式声频重放设备的后视图；

图3是本发明第一实施例的便携式声频重放设备的内部腔体示意图；

图4是本发明第一实施例的便携式声频重放设备的高频指向性效果图；

图5是本发明第一实施例的便携式声频重放设备利用桌面散射增加播放响度的示意图；

图6是一种便携式声频播放器通过声频接口与本发明第一实施例相连的示意图；

图7是本发明第二实施例的剖面图；

图8是本发明第三实施例的前视图；

图9是本发明第四实施例的示意图。

图中S1-S12均表示微型扬声器单体。

具体实施方式

实施例1

图1是本发明第一实施例的便携式声频重放设备的外观示意图。如图所示，便携式声频重放设备100外壳的上下两个表面为最大面，该外壳具有一预定的高度，以形成一内部空间，该高度根据侧表面安装的微型扬声器101的尺寸而预先确定。优选地，该微型扬声器的最小尺寸低于50mm。更优选地，该便携式声频重放设备的长宽高三边的最小尺寸小于60mm。更优选地，该便携式声频重放设备的外壳尺寸规格为138mm*82mm*23mm。该外壳内部的中空部分为放置电路板、电池等部件的本体120，所述电路板用于处理外部输入声频信号并将其转换为驱动扬声器阵列的输出信号；外壳的三个侧面上为由多个微型扬声器组成的微型扬声器阵列110，与其相应的内部空间为安装微型扬声器101的声腔(图1中未示出)。在上表面安装有控制接通或断开电源的电源开关按钮103、用于与声频播放器的接口相连的声频插槽122和用于调整音量大小的音量调节按钮102。优选地，该外壳由塑料制成。

图2为本发明第一实施例的便携式声频重放设备的后视图。该设备的背面安装有可用于为该设备提供电源的通用串行总线接口(USB接口)201和输入声信号的标准的3.5mm或2.5mm的声频接口202。优选地，为了提高声压响应，在该背面与左右声腔的相应位置处分别开设有左右声腔的倒相管203。

图3是本发明第一实施例的便携式声频重放设备的内部腔体示意图。如图3所示，利用隔离墙122将声腔内部分成左、右两个声腔121a、121b。优选地，隔离墙由塑料构成，厚度约为1mm。本体120用于放置该声频重放设备重放声所需的电路板等部件。在外壳内部的声腔121空间的三个外侧面分别安装有多个微型扬声器单体，组成扬声器阵列110，即本实施例的扬声器阵列110由三个平面组成，分别构成外形为长方体的便携式声频重放设备的三个侧面。优选地，该三个侧面与外壳的最大面相垂直。本实施例优选地采用12只微型扬声器单体101，在图中分别由S1～S12标明。需要指出，微型扬声器单体101的数量可以不固定。微型扬声器单体101可以是动圈式扬声器、静电式扬声器、电动式扬声器或纳米膜式扬声器等，其形状可以是圆形、长方形、椭圆形、跑道形或三角形等其它形状。当微型扬声器单体101为圆形时，其外径可以是16mm，或12mm，或其他微型扬声器通常的尺寸。在本实施例中，扬声器阵列分别输入左右声道信号，由此形成便携式立体声扬声器阵列。

图4为本发明的第一实施例的高频指向性效果图。如图所示，在实际使用中，便携式声频重放设备的最大面平行于桌面放置，从而听者位置到扬声器连线相对于水平面的开角是无法确定的，即听者可能位于图4中垂直面上的任意位置。同时，听者一般习惯于将扬声器的摆放方向大致朝向自己，因而在水平方向上，听者一般位于扬声器阵列的前方。根据声学的辐射原理，在具有多个微型扬声器的情况下，在中低频，各微型扬声器之间的声压简单叠加，采用n个微型扬声器单体的时候，声压就提高了n倍，或20Logn分贝。而对于高频而言，如图4所示来自水平方向扬声器阵列的各微型扬声器单体的辐射声波相互叠加，导致在垂直方向指向性较弱，而水平方向的指向性较强。因此，本发明所涉及的微型扬声器阵列在高频下正好可以满足听者的要求。

图5为本实施例在桌面使用环境下的示意图。本实施例的声场除了前面辐射外，还有左右两个侧面辐射，这样就拓宽了声场，获取立体声效果。本实施例中的微型扬声器单体放置贴近桌面，有效利用了桌面反射，桌面可看作是一个大障板，增加了辐射阻抗，从而增强了辐射声压级。另外，本发明中的微型扬声器阵列与桌面距离近，相对于声波波长而言可以忽略不计，使得直达声和桌面反射声的相位和幅度差异都很小，不会相互抵消。在实际使用环境中，这能减小散射体对频率响应的影响。同时，单体与设备最大面垂直，还有效地减小了壳体振动带来的影响。。

根据本发明的便携式声频重放设备可通过有线或无线方式与便携式多媒体播放器和移动电话等带有声频功能的设备联用。

图6是将便携式声频播放器500通过声频插槽122与本实施例的便携式声频重放设备100相连的示意图。声频播放器500的声频输出接口连接至便携式声频重放设备100的声频插槽122，用于输入声信号，随后利用便携式声重放设备100中内置的电路处理为驱动微型扬声器阵列的输出信号，从而利用微型扬声器阵列再现外部声频播放器500的输出的声频内容。声频插槽122可以采用苹果Ipod 30pin接口、苹果Ipod shuffle 4芯接口、NokiaPopport、索爱Fast-port接口或其它标准的声频插槽。

实施例2

请参阅图7，是本发明第二实施例的剖面图。在本实施例中，便携式声重放设备100的微型扬声器阵列是由该设备最大面的六个侧面上的多个微型扬声器单体101组成。该实施例中的便携式声频重放设备的其它部分的结构和功能与第一实施例相同。

实施例3

请参阅图8，为本发明第三实施例的主视图。在本实施例中，便携式声频重放设备100的扬声器阵列的至少一个辐射面由两行微型扬声器单体101组成。当然，也可以由多于两行微型扬声器单体组成。本实施例可进一步拓宽声场宽度，改善音效。该实施例中的便携式声频重放设备的其它部分的结构参见第一实施例。

实施例4

请参阅图9，便携式声频重放设备的主体上也可加入其它常用控制面板或显示装置，如触摸屏、液晶显示屏等，内部增加相应的常规电路，形成外放音效良好的便携式移动多媒体播放器。

实施例5

本发明的第五个实施例中，该便携式声频重放设备中的微型扬声器阵列优选地采用改进的微型扬声器单体。

由于在微型扬声器阵列中，多只微型扬声器单体是同时工作的，彼此的声学效果相互增强，因此对单只微型扬声器的功率及灵敏度要求不高。从而，应用于该微型扬声器阵列中的微型扬声器单体，其参数配比可以与常规的微型扬声器参数不同，允许降低其功率或灵敏度参数的指标，同时使其谐振频率降低，以拓宽微型扬声器的工作频带。通过这样对扬声器参数进行配比，使得该设备在播放低频声时也有较好的表现。

例如，常规的微型扬声器，单体功率在0.5-1W左右，其谐振频率(工作频段范围的下限)一般在1kHz左右；而应用于本设备中，在扬声器尺寸相同的情况下，可采用功率小于或等于250mW，而谐振频率不高于500Hz的微型扬声器单体，通过这样对扬声器参数进行配比，使得该设备在播放低频声时也有较好的表现。。在进一步的例子中，微型扬声器单体的功率为0.15W，谐振频率为300Hz。

同型号的扬声器单体产品之间，谐振频率一般是控制在+/-15-20％的范围以内的。微型扬声器阵列是利用各个振膜之间的干涉来实现对指向性的控制的，因而通过提高对单体一致性的要求，可以获得更好的收听效果。优选地，将微型扬声器单体谐振频率的误差控制在+/-12％以内，可以达到理想的收听效果。

显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。例如，在声腔的设置方面，开箱设计并不产生严格意义上的腔体，只要满足扬声器振动发声的条件即可。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。

Claims (17)

1、一种便携式声频重放设备，其特征在于，所述设备的外壳上具有多个微型扬声器单体；所述多个微型扬声器单体形成扬声器阵列；所述外壳包括至少一个最大面和多个侧面，所述扬声器阵列的辐射面为一个或多个所述侧面。

2、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，所述一个或多个侧面与所述设备外壳的最大面垂直。

3、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，所述微型扬声器单体的后方配合有声腔。

4、如权利要求3所述的便携式声频重放设备，其特征在于，声腔中间设置有隔离墙，将扬声器阵列的后方声腔划分为至少两个独立声腔。

5、如权利要求3所述的便携式声频重放设备，其特征在于，该设备外壳的表面设置有声腔的倒相管。

6、如权利要求1所述的便携式声重放设备，其特征在于，所述扬声器阵列的至少一个辐射面由多行微型扬声器单体组成。

7、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，所述微型扬声器单体的单体功率小于或等于250mW，谐振频率不高于500Hz。

8、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，其中所述的便携式声频重放设备的最小尺寸低于60mm。

9、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，扬声器阵列分别输入左右声道信号，由此形成便携式立体声扬声器阵列。

10、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，该设备外壳的表面设置有用于提供电源的通用串行总线接口。

11、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，该设备可通过有线或无线方式与带有声频功能的设备联用。

12、如权利要求11所述的便携式声频重放设备，其特征在于，该设备外壳的表面设置有一种或多种声频接口。

13、如权利要求12所述的便携式声频重放设备，其特征在于，该声频接口可以采用苹果Ipod 30pin接口、苹果Ipod shuffle 4芯接口、NokiaPopport、索爱Fast-port、3.5mm声频接口、2.5mm声频接口或其它标准的声频接口之中的一种或多种。

14、如权利要求1所述的便携式声频重放设备，其特征在于，微型扬声器单体为圆形、长方形、椭圆形、跑道形或三角形；微型扬声器单体的原理可以为动圈式、静电式、电动式或纳米膜式。

15、一种移动式多媒体播放装置，其特征在于，具有如权利要求1-13所述的便携式声频重放设备。

16、如权利要求15所述的移动式多媒体播放装置，其特征在于，在所述装置的外壳上还具有控制面板。

17、如权利要求15所述的移动式多媒体播放装置，其特征在于，在所述装置的外壳上还具有液晶显示屏。

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