CN103024628B - 机械分频式音箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械分频式音箱，其结构包括有箱体、安装在所述箱体上的扬声器和设置在箱体中的机械式分频器；机械式分频器包括若干具有不同内径和不同高度的滤波管，以及将箱体内腔分割成滤波腔和混频腔的隔板；滤波腔为所述箱体中的封闭内腔，扬声器和滤波管均位于滤波腔中，滤波管的一端连接在隔板上，以连通滤波腔和混频腔；在箱体上设有开通所述混频腔的开口。本发明是对扬声器锥盆后方约占90%的声波进行纯物理式的分频，既降低了分频器的制作成本、简化了设计结构，又可达到很好的声音还原效果，音箱发声自然平滑，失真度小，高、中、低音平滑过渡，还原声音真实、自然，可与配置高档电子分频器的音箱效果相媲美。

Description

机械分频式音箱

技术领域

本发明涉及一种音箱，具体的说是一种机械分频式音箱。

背景技术

音箱一般包括箱体、分频器和扬声器三部分，其中分频器是音箱的“大脑”，对音质好坏有很大影响。分频器的作用是将不同频段的声音信号区分开来，分别给予放大，然后再送到相应频段的扬声器中播放出来。分频器有功率分频器和电子分频器两类，但均是由电子电路构成。从电路结构来看，分频器本质上是由电容器和电感线圈组合构成的、并可分为高音通道、中音通道和低音通道的LC滤波电路。高音通道是高通滤波器，它只让高频信号通过而滤掉低频信号；低音通道则相反，它只让低频信号通过而滤掉高频信号；中音通道则是一个中频带通滤波器，只允许一低一高两个分频点之间的频率信号可以通过，高频成份和低频成份都将被阻止。由于这种LC分频器中所使用的电感、电容（特别是电容器）的种类繁多、价格徇异，如果要想达到较好的音色再现的目的，就必须要使用性能好、价格高的元器件，而这就势必造成分频器的制作成本的大幅提高。

在音箱分频器的实际制作过程中，有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异，还要加入衰减电阻；另外，有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿电路，从而使得音箱结构在设计上越驱复杂，从而进一步增加了音箱的设计难度。

发明内容

本发明的目的就是提供一种成本低、结构简、音色好的机械分频式音箱，以解决传统音箱存在的分频器的分频效果由元器件的价格和电路结构的复杂程度来决定的制约性问题。

本发明的目的是这样实现的：一种机械分频式音箱，包括有箱体、安装在所述箱体上的扬声器和设置在所述箱体中的机械式分频器；所述机械式分频器包括若干具有不同内径和不同高度的滤波管，以及将所述箱体内腔分割成滤波腔和混频腔的隔板；所述滤波腔为所述箱体中的封闭内腔，所述扬声器和所述滤波管均位于所述滤波腔中，所述滤波管的一端连接在所述隔板上，以连通所述滤波腔和所述混频腔；在所述箱体上设有开通所述混频腔的开口。

所述滤波管至少有6根。

所述的扬声器安装在所述箱体的侧板上，包括高音扬声器和低音扬声器，作为一种更优选的方案，还可以包括一个中音扬声器。

所述扬声器与所述箱体上的功放输入接线端子电连接。

本发明以设置在音箱中的隔板和滤波管构成了一种新颖的声波物理分频机构，以此代替现有的电子分频器，既大幅降低了音箱分频器的制作成本，又省去了电子分频器中的衰减电路、补偿电路等多种复杂电路的设置，结构进一步简化。本发明是对扬声器锥盆后方约占90%的声波进行纯物理式的分频，既降低了分频器的制作成本、简化了设计结构，又可达到很好的声音还原效果，音箱发声自然平滑，失真度小，高、中、低音平滑过渡，还原声音真实、自然，可与配置高档电子分频器的音箱效果相媲美。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2、图3是本发明的内部结构示意图。

图中：1、箱体，2、高音扬声器，3、低音扬声器，4、混频腔，5、滤波腔，6、滤波管，7、功放，8、隔板。

具体实施方式

本发明包括有箱体1、扬声器和机械式分频器，扬声器（包括高音扬声器2和低音扬声器3）安装于箱体1的前侧壁上，并且高音扬声器2和低音扬声器3直接与箱体1上的功放输入接线端子电连接。功放7既可以是音箱之外的独立装置，也可以设置在音箱箱体的内部。

本发明中的机械式分频器包括若干具有不同内径和不同高度的滤波管6以及将箱体1的内腔分割成滤波腔5和混频腔4的隔板8，滤波管6位于滤波腔5中，并且一端连接在隔板8上，将滤波腔5与混频腔4连通，在箱体1上开有混频腔4的开口。滤波管6的设置数量最少有6根，如果箱体内的容量允许，滤波管6的数量越多越好，这样分频效果和混声效果会更好。

音箱的重放频率范围由高音扬声器2和低音扬声器3共同决定，选择重放频率范围为2K-18KHz的高音扬声器和重放频率范围为33Hz-8KHz的低音扬声器，则音箱的重放频率范围为33Hz-18KHz。由功放7输出的全频段信号分别送入高音扬声器2和低音扬声器3中去，因此高音扬声器2和低音扬声器3接收到的均是全频段的声音信号。将音箱的33Hz-18KHz的频率范围按三倍频程分为六段：33Hz-100Hz-330Hz-1KHz-3.3KHz-10KHz-18KHz。将以上分频点33Hz、100Hz、330Hz、1KHz、3.3KHz、10KHz作为滤波管6所需的谐振频率，根据所需的谐振频率，计算出滤波管6的内径d和高度L。滤波管的设置数量可根据分频点的设置数量决定。

（1）滤波管内径计算：

如果滤波管6所需的谐振频率在33—500Hz范围内，因为该范围在低音单元扬声器3重放频率范围（33Hz—8KHz）内，则取低音单元扬声器3的振膜的有效振动面积的40—60%作为滤波管6内径截面积S，同时满足S≥0.8fV_低，

如果滤波管6所需的谐振频率在500Hz—5KHz范围内，因为该范围在低音单元扬声器3重放频率范围（33Hz-8KHz）内，则取低音单元扬声器3的振膜的有效振动面积的20—40%作为滤波管6内径截面积S，同时满足S≥0.8fV_低，

如果滤波管6所需的谐振频率在5K—18KHz范围内，因为该范围在高音单元扬声器2重放频率范围（2K-18KHz）内，则取高音单元扬声器2的振膜的有效振动面积的80—100%作为滤波管6内径截面积S，同时满足S≥0.8fV_高，

其中：f表示滤波管6所需的谐振频率，V_低、V_高分别表示低音扬声器、高音扬声器的振膜的最大位移体积。

最后根据滤波管的内径截面积S计算出滤波管内径d。

（2）滤波管高度计算：

$L=\frac{c^{2}S}{{4\mathrm{\π}}^2{f}^2{V}_d}-0.82\sqrt{S}$

其中L表示滤波管6高度，c表示声速（c=340m/s），V_d表示箱体1内腔净容积（即不包含滤波腔5以及高音扬声器2和低音扬声器3位于箱体1内腔的部分）。

同时，滤波管6的高度还需满足以下条件，即：

$L\≤\frac{1}{12}\·\frac{c}{f}.$

利用以上给出的计算方法及公式求得各分频点所需的滤波管的内径d及高度L，经试音可以对各滤波管6的尺寸进行微调。

滤波管6还可以是有木质管、硬质纸管等合适的材料，其形状以圆形直管为优选，还可以是其他如椭圆形直管、方形直管等合适的形状，除此之外，滤波管6也可以是其他合适的具有弯折结构的管状物。

扬声器与混频腔4的开口可以在箱体1的同一侧壁上，也可以在不同的侧壁上，可根据实际需要进行改进。

以上给出了本发明的一种实施方式，凡是基于以上发明构思做出的发明创造，均在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种机械分频式音箱，其特征是，包括有箱体、安装在所述箱体上的扬声器和设置在所述箱体中的机械式分频器；

所述机械式分频器包括若干具有不同内径和不同高度的滤波管，以及将所述箱体内腔分割成滤波腔和混频腔的隔板；所述滤波腔为所述箱体中的封闭内腔，所述扬声器和所述滤波管均位于所述滤波腔中，所述滤波管的一端连接在所述隔板上，以连通所述滤波腔和所述混频腔；在所述箱体上设有开通所述混频腔的开口；

所述滤波管至少有6根；

所述扬声器安装在所述箱体的侧板上，包括高音扬声器和低音扬声器；

所述高音扬声器重放频率范围为2K-18KHz；所述低音扬声器重放频率范围为33Hz-8KHz；

所述滤波管内径的计算如下：

如果滤波管所需的谐振频率在33-500Hz范围内，则取所述低音扬声器的振膜的有效振动面积的40-60%作为该滤波管的内径截面积S，同时满足S≥0.8fV_低；如果滤波管所需的谐振频率在500Hz-5KHz范围内，则取所述低音扬声器的振膜的有效振动面积的20-40%作为该滤波管的内径截面积S，同时满足S≥0.8fV_低；如果滤波管所需的谐振频率在5K-18KHz范围内，则取所述高音扬声器的振膜的有效振动面积的80-100%作为该滤波管的内径截面积S，同时满足S≥0.8fV_高；

其中，f表示所述滤波管的谐振频率，V_低、V_高分别表示所述低音扬声器、所述高音扬声器的振膜的最大位移体积；

然后根据所述滤波管内径截面积S计算所述滤波管高度，所述滤波管高度的计算满足如下公式：

，以及；

其中，L表示所述滤波管的高度，c表示声速，c=340m/s，V_d表示所述箱体内腔净容积。

2.根据权利要求1所述的机械分频式音箱，其特征是，所述扬声器与所述箱体上的功放输入接线端子电连接。