CN102413399B - 无箱体音箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无箱体音箱，包括扬声器和用于补偿低音的低音补偿装置，所述扬声器与所述低音补偿装置电连接。本发明的无箱体音箱没有箱染、没有声调制、声音自然清晰、少干扰他人。

Description

无箱体音箱

技术领域

本发明涉及Hi-Fi有源音箱或多媒体音箱，更具体地说，涉及一种无箱体音箱。

背景技术

扬声器的发明大约是在100多年前，经过前人的研究和实验，人们发明了许多种扬声器，但是总是不能得到很好的低音效果。原因有二，第一是由于扬声器自身构造无法得到很好的低音效果;其次，也是最主要的原因，扬声器都是反向双面发声，在低频段的声音相互抵消了，所以我们听不到很好的低音效果。后来人们发明了音箱，就是将扬声器装在一个箱子内，将扬声器两面发出的声音完全隔离开，这样就避免了在低频段的声音相互抵消了，从而得到了比较理想的低音效果，以后沿着这个思路将音箱的研究进行到了较高的水平，目前市场上在卖的和一些场所使用的都是这类有箱体的音箱。但是，音箱与生俱来的缺点就是箱染和箱体内多次反射声会对扬声器造成干扰。在扬声器上加装了音箱，我们得到了较好的低音效果，同时音箱对扬声器的发声也无法避免的产生了负面影响。

目前的多媒体音箱基本都是由传统Hi-Fi音箱或专业监听音箱变形而来。即:把音箱的体积减小、扬声器口径尺寸缩小、功率放大器功率降低和聆听距离缩短。也就是说只对传统的音箱做了一些物理上的变化就将其应用于多媒体电脑上，而并没有考虑到应用于多媒体电脑后，聆听的声学环境发生了哪些变化、声场特性发生了哪些、以及箱体发声机理对近距离聆听产生了哪些影响。这类产品在设计时都没有对以上这些问题做过专门的考虑，在理论研究上也没有任何专著或论文提过。那么，对传统的有源音箱做出体积缩小、功率降低和距离拉近等变化后，聆听环境发生了什么样的变化呢?通过分析，我们发现其变化主要有以下几点:

第一、传统的Hi-Fi音箱或监听音箱发声后，聆听者由于距音箱的距离较大(一般在3米以上)，他不但听到通过扬声器纸盆震动传播的直达声，也听到了扬声器纸盆震动而引起周围物体所产生的二次反射声。也就是说聆听者所聆听到的声音中除了有从扬声器送来的直达声外，还有较大比例的二次反射声，是一种由直达声和二次反射声混合而成的"混合声"。而电脑多媒体音箱或个人音响与此不同，由于聆听距离近(大约0.5米)，聆听者所听到的主要是由扬声器发出的直达声，而二次或二次以上反射声的比例大大降低。也就是说聆听者所聆听的声场状态发生了变化。原来的声场为混合声场，现在的声场接近于自由声场或近声场。也就是说将原来适合于混合声场的Hi-Fi音箱、监听音箱应用于多媒体电脑这样的近声场的声学环境里是有问题的。

第二、扬声器背部发出的声音被控制在音箱内，不能传播出去，只有通过音箱内壁的多次反射经过箱内空气的摩擦自然衰减而消失，在多次反射的过程中，会反复作用于扬声器背部的振膜，从而影响了振膜的正常发声，产生了所谓的对声音多次调制的问题。举一个例子，扬声器收到一个信号而发声，如果没有任何外界的影响，振膜应该移动1毫米，但是由于1秒钟之前扬声器背部发出的声音还没有消失，经过反射作用在扬声器背部，使扬声器的振膜只移动了0.5毫米，这样我们听到的音乐就和正确的不同了。而且，当我们再听一首乐曲时，扬声器总是受到来自之前声音的影响，而乐曲每个时间点的声音都是不同的，也就是说，扬声器受到的影响也是每时每刻都不一样的，那我们所听到的音乐都是不真实的，都是被前面的乐曲调制过的。虽然这部分声调制的能量与功率放大器送来的能量比是要小不少，在远距离聆听时，这种"声调制"不会明显被感觉到，而到近距离聆听时，这部分"声调制"的声音就会被聆听到，进而影响了近距离聆听者的音质。人们在设计音箱时也想办法去解决这个问题，如在音箱内添加吸音棉，尽量吸掉扬声器背部发出的声音，以消除对扬声器震动对声音调制的影响，但是这个只对中高频部分的声音相对有效，但对于中低频的声音效果并不理想。

第三、每个音箱都有固定的形状和尺寸，都会产生不同频率和强弱的驻波。首先驻波会对扬声器振膜的振动产生影响，其次，驻波会通过音箱的壁传播到我们的耳朵，是的我们听到的音乐被动增加了原来没有的声音，最后，驻波会使得音箱产生杂音。然而驻波信号的衰减非常缓慢。人们通过音箱的形状结构以及增加音箱壁的强度(如加厚壁厚)未解决驻波问题，但是只能降低不能彻底消除。这些驻波会强化前述第二点中所提到的"声调制"问题。同样，因驻波产生的杂音，在远距离聆听时感受不大，但在近距离聆听时就比较明显了。

第四、每个音箱都是近似于一个封闭的空间，那么在这个封闭空间内的空气就相当于一个弹簧，而扬声器的振膜就连接在这个弹簧上，所以振膜的振动不是自然状态的了，始终有一个弹簧在影响它。这个弹黄的弹性系数C并不是一个常数。首先它并不遵守胡克运律。当这个弹簧被拉长(压缩)不同的位移时，它的弹性系数C是不一样的。振膜发出高音时位移小，而发出低频时位移大，那么这个弹簧对振膜的影响也是不一样的。我们在听一首音乐时，肯定包含了低音中音高音等各种不同频率的声音信号，而这个弹簧对低音中音高音等各种不同频率的声音信号的影响是不同的，从而使得我们听到的音乐不真实。其次，这个弹黄的JI顷性还和温度湿度有关，也就是当你听同一首音乐，晴天和雨天不同，冬天和夏天不同。

第五、在采用倒相结构对低频进行提升时，在理想状态下，需要被提升的频率点中只要有一点触发信号都会产生谐振，即得到提升。而现实是，由于箱体内部和倒相管部存在一定的风阻，使得触发能量会有一个阔值，这个阔值不可能为零。所以需要一个的初始触发能量的，也就是说在很小音量时，低频是得不到提升的。加之人耳的等响度问题，这个问题就更加明显，这就是许多传统音箱在小音量、近距离聆听时，低频不好的一个重要原因。

第六、传统的音箱，多采用"倒相"结构，对低频进行提升。在音量稍大时，由于低频被倒相结构进行了提升，此时的低频会传输得较远。这就是我们经常有还没有聆听到由中高音构成的音乐旋律，便先感知了音乐的节奏一低频的"咚、咚"声这样的感受。在多媒体音频环境里，我们一般希望音乐只要在自己的聆听环境中感受到即可，而尽量不要去干扰他人。现在传统的多媒体音箱基本上做不到这一点。

鉴于以上原因，采用传统思路设计的有源音箱或多媒体音箱并没有解决近距离聆听时的适合与高质量播放的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中等缺陷，提供一种在多媒体音频环境里没有箱染、没有声调制、声音自然清晰、少干扰他人的无箱体音箱。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种无箱体音箱，包括扬声器和用于补偿低音的低音补偿装置，所述扬声器与所述低音补偿装置电连接。

本发明所述的无箱体音箱中，所述低音补偿装置包括用于补偿低音的第一分频器，所述第一分频器与所述扬声器电连接。

本发明所述的无箱体音箱中，所述低音补偿装置还包括第一功率放大器，所述第一功率放大器与所述扬声器电连接。

本发明所述的无箱体音箱中，所述低音补偿装置包括第二分频器和用于补偿低音的第二功率放大器，所述第二分频器和所述第二功率放大器分别与所述扬声器电连接。

本发明所述的无箱体音箱中，所述低音补偿装置包括用于补偿低音的第三分频器和用于补偿低音的第三功率放大器，所述第三分频器和所述第三功率放大器分别与所述扬声器电连接。

本发明所述的无箱体音箱中，所述低音补偿装置包括低音箱或低音炮、第四分频器和第四功率放大器，所述低音箱或低音炮、第四分频器和所述第四功率放大器分别与所述扬声器电连接。

本发明所述的无箱体音箱中，所述无箱体音箱还包括用于安装扬声器的安装支架。

本发明所述的无箱体音箱中，所述安装支架为面板，所述面板上设置有用于安装所述扬声器的安装孔，所述扬声器的盆架嵌装在所述安装孔中。

本发明所述的无箱体音箱中，所述面板设置有向后翻折的折边。

本发明所述的无箱体音箱中，所述折边垂直于所述面板或向外侧倾斜翻折。

本发明具有以下有益效果:本发明的无箱体音箱取消了现有的多媒体音箱后面的箱体，从而避免了音箱本身存在的箱染，同时也不会产生驻波和声调制;本发明还设置有低音补偿装置，所述低音补偿装置对扬声器的低音进行补偿，避免通过增大音量来提升低音的触发能量，减少了对他人的干扰，同时声音自然清晰。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:

图1是根据本发明的无箱体音箱一个实施例的结构示意图;

图2a是根据本发明的无箱体音箱中折边第一个实施例的结构示意图;

图2b是根据本发明的无箱体音箱中折边第二个实施例的结构示意图;

图2c是根据本发明的无箱体音箱中折边第三个实施例的结构示意图;

图3a是根据本发明的无箱体音箱中扬声器的频响曲线图;

图3b是根据本发明的无箱体音箱中扬声器的F1向低端延伸后的频响曲线图;

图4是根据本发明的无箱体音箱中分频器或功率放大器的线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的无箱体音箱，包括扬声器1和低音补偿装置，而取消了现有多媒体音箱的箱体，这就像扬声器最初的状态没有箱体，因此会将低音抵消丽得不到很好的低音效果，而事实上，低音的抵消并不是完全抵消(因为扬声器1的发出的声音是有指向性的)，而是从某个频率开始，灵敏度开始下降(就是因为相互抵消引起的)。如图3a中的频响曲线所示，当声音频率降低到一定值时，灵敏度下降的幅度保持一个恒走值，所以想得到比较好的低音效果，需要做到以下两点对低音进行补偿:一是将灵敏度开始下降的频率Fi向低端延伸(如图3b所示)，二是将灵敏度下降的幅度(简称DBL)补齐，此时无箱体音箱的频响曲线即为一条直线。本发明中将声音频率低于F的声音定义为低音。故本发明还设置了用于补偿低音的低音补偿装置，该低音补偿装置有多种实施方式，一一陈述如下:

实施例一、低音补偿装置设置有用于补偿低音的第一分频器，第一分频器与扬声器1电连接。本实施例中将第一分频器的频响曲线调整出如图4所示的频响曲线，即降低频率高于Fi部分的灵敏度并抬高频率低于F1部分的灵敏度，此时即可实现整个无箱体音箱的频响曲线为一条直线;该实施例一般应用于无源音箱，而不能应用于有源音箱。

实施例二、在实施例一的基础上，低音补偿装置还包括第一功率放大器，第一功率放大器与所述扬声器电连接，第一功率放大器是频响曲线未经过处理的一般的功率放大器;此时整个无箱体音箱的频响曲线为一条直线。

实施例三、低音补偿装置包括第二分频器和用于补偿低音的第二功率放大器，第二分频器和第二功率放大器分别与扬声器1电连接;其中第二分频器为频响曲线未经过处理的一般地分频器，第二功率放大器应为具备补偿低音功能的传统功率放大器或者具有补偿曲线的DSP功率放大器，DSP是指数字声场处理。将扬声器1、第二分频器和第二功率放大器三者的频响曲线合并在一起，即为无箱体音箱的频响曲线，且为一条直线。

实施例四、低音补偿装置包括用于补偿低音的第三分频器和用于补偿低音的第三功率放大器，第三分频器和第三功率放大器分别与扬声器1电连接;其中第三分频器的设置同实施例一中的第一分频器，第三功率放大器的设置同实施例三中的第二功率放大器，将扬声器1、第三分频器和第三功率放大器三者的频响曲线合并在一起，即为无箱体音箱的频响曲线，且为一条直线。

实施例五、低音补偿装置包括低音箱或低音炮、第四分频器和第四功率放大器，低音箱或低音炮、第四分频器和第四功率放大器分别与扬声器1电连接;此处的低音箱即低音炮外接的全频音箱，第四分频器与第四功率放大器的频响曲线均有经过特殊处理。

本发明中无箱体音箱还包括用于安装扬声器1的安装支架，图1示出了安装支架的一种实施方式，即设计成面板;面板2上设置有用于安装扬声器1的安装孔，由于一般的扬声器都具备一个盆架，将扬声器1的盆架嵌装在面板2的安装孔上，相当于现有的多媒体音箱保留前面安装有扬声器的面板，而去除了后面的箱体。除此之外，还可以将面板和扬声器的盆架一体化设置。

本实施例中的扬声器1嵌装在面板2上，由于如果扬声器1的声中心到面板2边缘的距离不对称，则扬声器1灵敏度下降的幅度会变小，所以安装孔一种实施方式是安装孔的几何中心即扬声器1的声中心偏离面板2的几何中心。此外，由于扬声器1的声中心离面板2边缘的最小距离越大，则F1越低，低频效果就会越好，所以同时也要增大面板2的尺寸。同理，如图2a所示，面板2设置有向后翻折的折边3，可以是单独在某一段面板2边缘设置折边3，也可以是在整个面板2边缘均设置折边3，当然，为了设计美观，尽量将折边3对称设置。本实施例中的折边3是垂直于面板2翻折产生的。当设置的折边3宽度为L1时，相当于面板2的尺寸增加了L1;但可以理解的是折边3不能无限地加宽，因为宽到一定程度时，该无箱体音箱就会变成一个没有后盖的箱体，这时候就会产生驻波，并破坏了原始的声音。低音的波长都很长，所以发生驻波的一般是中高音，而中高音一般是扬声器1振膜的颈部发出的，所以折边3一般以不超过扬声器1振膜的颈部为原则。另外由于我们听声音时都是在扬声器1的前面，而绝大部分的扬声器1本身就有前腔效应，所以折边3向后设置效果会更好。折边3的另一种实施方式还可以是向外侧倾斜翻折，如图2b、2c所示，由于扬声器1的尺寸比面板2的尺寸小很多，可以适当加宽折边3，但是以不超过扬声器1的厚度为限。

可以理解的是，面板2下端还设置有用于放置的底座，或者其他可以用于安装或放置的安装件。

此外，由于扬声器1的灵敏度与其振动面积成正比，所以在保证高频响应的前提下，也应该尽量地增大扬声器1的尺寸。扬声器1其实本身就是一个带通滤波器。当扬声器1的品质因素Q的值越大时，其在低频的截止频率处的灵敏度越高。最理想的状态是，如果DBL为下降10dB，而设计好恰当的Q值，使得扬声器1其在低频的截止频率处的灵敏度也上升10dB，虽然这是不现实的，首先如果扬声器1的Q值很高，往往会影响其他参数，例如会大大降低扬声器1的灵敏度。其次Q值越大，那么扬声器1在低频截止频率的振幅会越大，这样会轻易导致扬声器1的失真。所以需要选取一个平衡点，一般情况下，扬声器1的Q值在1.3-2.5范围内(Q值小于1就不算高了，但是如果高于2.5又会增加设计难度)。另外，扬声器1的最低截止频率由最低共振频率Fo决定，一般情况下，扬声器1的Fo接近于系统的低频频率即可。

由于本发明的无箱体音箱不存在箱体，就没有箱染，也没有箱体内多次反射声对扬声器1的反复"声调制"，从而保证的声音的自然、清晰。同时由于分频器和功率放大器对低频的提升，只是在一个多媒体音频聆听环境里有效，离开了这个环境，低频一样会被"声短路"调，从而减少了对他人的干扰。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (6)

1.一种无箱体音箱，其特征在于，包括扬声器(1)和用于补偿低音的低音补偿装置，所述扬声器(1)与所述低音补偿装置电连接；所述无箱体音箱还包括用于安装扬声器(1)的安装支架；所述安装支架为面板(2)，所述面板上设置有用于安装所述扬声器的安装孔，所述扬声器的盆架嵌装在所述安装孔中。

2.根据权利要求1所述的无箱体音箱，其特征在于，所述低音补偿装置包括用于补偿低音的第一分频器，所述第一分频器与所述扬声器(1)电连接。

3.根据权利要求2所述的无箱体音箱，其特征在于，所述低音补偿装置还包括第一功率放大器，所述第一功率放大器与所述扬声器(1)电连接。

4.根据权利要求1所述的无箱体音箱，其特征在于，所述低音补偿装置包括第二分频器和用于补偿低音的第二功率放大器，所述第二分频器和所述第二功率放大器分别与所述扬声器(1)电连接。

5.根据权利要求1所述的无箱体音箱，其特征在于，所述低音补偿装置包括用于补偿低音的第三分频器和用于补偿低音的第三功率放大器，所述第三分频器和所述第三功率放大器分别与所述扬声器(1)电连接。

6.根据权利要求1所述的无箱体音箱，其特征在于，所述低音补偿装置包括低音箱或低音炮、第四分频器和第四功率放大器，所述低音箱或低音炮、第四分频器和所述第四功率放大器分别与所述扬声器(1)电连接。