CN105340296A - 具有内屏的声学接收器 - Google Patents

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CN105340296A CN201480030975.7A CN201480030975A CN105340296A CN 105340296 A CN105340296 A CN 105340296A CN 201480030975 A CN201480030975 A CN 201480030975A CN 105340296 A CN105340296 A CN 105340296A
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E·维德尔霍尔茨
埃文·利亚马斯-扬
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Abstract

一种声学装置，其包括具有第一前腔的高频驱动器以及具有第二前腔的低频驱动器。第一前腔和第二前腔彼此连通以形成公共前腔。第一前腔与第二前腔之间布置至少一个声阻。该声阻用作为低通滤波器。

Description

具有内屏的声学接收器
相关申请的交叉引用
本专利根据35U.S.C.§119(e)的规定请求2013年5月31日申请的标题为“具有内屏的声学接收器(AcousticReceiverwithInternalScreen)”的美国临时申请61829576的利益，在此整体引入其内容作为参考。
技术领域
本申请涉及声学设备，更具体地，涉及这些设备中的LF驱动器。
背景技术
各种类型的麦克风和接收器已使用多年。这些设备中，不同电子部件都安置在外壳或组件内。例如，接收器典型地包括在其它部件之中的线圈、绕线筒、管组，这些部件都安置在接收器外壳内。其它类型的声学设备可包括其它类型的部件。
一些接收器被配置有高频(HF)驱动器和分离的低频(LF)驱动器。HF驱动器为听者产生高频声音，LF驱动器产生低频声音。典型地，HF驱动器和LF驱动器将它们各自的声能量发送到用户以通过一个或多个声管收听。
典型地期望扬声器的声音质量没有失真、谐振或其它负面影响。例如，扬声器用于例如助听器这样的系统中、音乐/娱乐设备和计算机(举几个例子)中，这些设备向用户展示声音。在所有这些系统中，用户想要并期望声音质量最好，如果这种声音质量不能实现，典型地很失望。这些设备中通常使用低频和高频驱动器两者。
不幸地，当使用低频和高频驱动器两者时，高频声音和低频声音的每个具有谐振峰值，且当声音从设备发出时这些峰值趋向于叠加到一起。各个驱动器谐振的和可以不可预测的并且通常令人不愉快的方式叠加。因此，系统的总声音质量降低，用户收听到该降低的声音质量。先前所尝试的方案通常尺寸大，使它们不适用于很多应用。
附图说明
为了更彻底理解本公开，应参考以下详细说明和附图，其中：
图1A包括根据本发明各个实施例的接收器的侧面剖视图；
图1B包括根据本发明各个实施例的接收器的一部分的侧面剖视细节图；
图1C包括根据本发明各个实施例的图1A中接收器的电学示意图；
图2A包括根据本发明各个实施例的接收器的横截面图；
图2B包括根据本发明各个实施例的图2A中接收器的蛇形轨迹的透视图；
图3包括根据本发明各个实施例的接收器的横截面图；
图4A包括根据本发明各个实施例的接收器的横截面图；
图4B包括根据本发明各个实施例的图2A中接收器使用的屏的透视图；
图5包括根据本发明各个实施例的接收器的另一示例的横截面图；
图6包括根据本发明各个实施例的三路接收器的另一示例的横截面图；
图7包括根据本发明各个实施例的接收器的另一示例的横截面图；
图8A包括示出根据本发明的各个实施例在此描述的使用带有用于将LF驱动器连通到耳机的典型管道设计的LF驱动器的一些有益结果的图；
图8B包括示出根据本发明的各个实施例在此描述的两路设计的组合相加响应的图；
图8C包括示出根据本发明的各个实施例在此描述的三路设计相加的一些有益结果的图；
图8D包括示出根据本发明的各个实施例使用减音器调整的系统的一些有益结果的图。
本领域技术人员将会理解附图中的元件被简单和清楚地示出。进一步将会理解的是，某些动作和/或步骤可能以特定发生顺序进行说明或描绘，但是本领域技术人员将会明白实际并不需要这种关于顺序的特性。还将明白的是除非在此提出了特定的含义，在此使用的术语和表述具有与根据这些术语和表述关于它们对应的查询和学习的各自领域的含义一样的普通含义。
具体实施方式
某些方面接收器被提供包括设置在接收器高频(HF)驱动器和低频(LF)驱动器(一些情况下是超高频(UHF)驱动器)之间的声阻(举一些例子如屏、单独的小孔或狭缝)。一方面，通过将HF驱动器和LF驱动器各自的前腔连接而形成公共前腔。在连接两个前腔的开口或通道中设置声阻(如屏)。屏、管和/或蛇形路径不仅仅用作对LF驱动器的输出进行滤波，还可确保来自HF驱动器的声音不与LF驱动器的前腔连通。管和/或蛇形路径的附加腔改变了HF驱动器的响应。电容器与高频驱动器串联连接。内屏(用作低通滤波器)和电容器(用作高通滤波器)的组合提供了响应形状的总体控制。从这点上说，这些方法减少了LF驱动器谐振和来自HF驱动器的不想要的低音响应的影响。提供了更大的设计独立性和改善的声音质量。
现参考图1A、图1B和图1C，接收器组件包括高频驱动器102和低频驱动器104。为了简单化，仅示出了驱动器102和104的一些部件(如驱动器的振膜和前腔)。然而，将会理解的是，其它常用于驱动器的部件也是存在的，但是如上所述为了简化在图1中并未示出。
高频驱动器102包括外壳112、振膜114和前腔116。如在此使用的，“前腔”含义是指外壳中由振膜114与马达分割的腔。振膜114创建了单个接收器的前腔和后腔之间的柔性并密闭的分割。HF驱动器中的端口118提供了进入HF驱动器外壳的前腔的开口，由此两个接收器经过LF驱动器外壳中的内屏140共享同一前腔。HF驱动器中与公共前腔连接的管176允许从设备输出声音。
电容器120与高频驱动器的电输入端串联连接。这一连接可通过连接到线圈端子的端子电路板来完成。一个例子中，电容器120具有2.2μF(使用R＝1/(2×pi×f×c)，其中，R典型地是40欧姆，f典型地是2kHz)。也可能取电容器120的其它示例值。将会理解的是，也可使用除了电容器之外的其它元件。例如，有源滤波器和第二放大器、电阻器、高阻线圈或电阻电感滤波器可用于对到驱动器102的信号进行滤波。其它示例也是可能的。
低频驱动器包括外壳132、振膜134和前腔136。端口138在外壳132上提供了开口。屏140设置在低频驱动器104的输出端。一个例子中，屏140连接到低频驱动器104的端口138的内侧。其它例子中，它连接到高频驱动器102的端口118内侧。在又一例子中，屏140通过它们的连接端口138和118连接到高频驱动器102和低频驱动器104两者。可用任何便利的附接或紧固机制来实现该连接，例如胶。其它连接方式的例子也是可能的。
端口118和138是各自外壳上的开口。一个例子中，这些开口基本上呈圆形，直径大约.030英寸。其它形状和尺寸的例子也是可能的。
使用高频驱动器102，输出端口176将声能量从该设备发送。端口118和138彼此连接并使高频驱动器102和低频驱动器104具有公共前腔。
屏140举几个例子可以是网筛(如由金属或纤维制成)或非常薄的金属膜。在这方面，屏140可能具有非常小的开口(如在网筛中)或者可以是固态的(如在膜中)。其它方面，可用无源辐射器(柔性质量)替代该屏。如果使用不带有开口的固态膜，端口118和138的尺寸显著地增加(如基本上大于.030英寸)且优选地添加柔性卷。可通过向膜的中间添加刚性质量进一步改善性能。
电容器120电连接到高频驱动器102的输入端，用作输入端上的高通滤波器。
在图1A、图1B和图1C的系统的操作中，第一电信号可刺激第一振膜114和/或第二电信号可刺激第二振膜134。驱动器所用于刺激振膜114或134的处理和元件对本领域技术人员来说是公知的，在此将不做进一步讨论。第一振膜的运动促使产生第一声能量170，第二振膜的运动促使产生第二声能量172。声能量170和172相加以产生贯通声管176而存在的合成声能量174，该声管连接到高频驱动器102的输出端。
被设置在低频驱动器104与高频驱动器102之间并位于该两个驱动器的公共前腔内的内屏140为低频驱动器104创建了低通滤波效应。这一方面上，超过特定截止频率的频率被衰减。截止频率的选择是通过端口的尺寸和内屏的声阻来完成。连接到高频驱动器的电容器120用于低通滤波。
屏140和电容器120的组合允许更好地控制响应形状。在本方法的一个优势中，屏140和电容器120的组合有效地消除LF驱动器谐振(经由屏140)以及高频驱动器低音响应(经由电容器120)。
现在具体参考图1B，示出了屏140的一个例子。这一例子中，屏140是直径大约为.030英寸的金属网筛，厚度大约.002英寸，由例如不锈钢这样的金属制成。另一例子中，屏140由纤维或特别薄的隔膜制成。材料和尺寸的其它例子也是可能的。
现参见图2A和2B，描述了组件200的另一例子。组件200包括高频(HF)驱动器202和低频(LF)驱动器204。这些接收器中的其它部件与以上关于图1A、图1B和图1C中同样标号的部件所描述的那些相同，描述在此不再重复。中间板206具有中间路径通道，或蛇形路径207形成于其中。板206设置在HF驱动器202与LF驱动器204之间。
来自低频(LF)驱动器202的声音272从低频驱动器202、内屏240穿过并通过中间板206中的开口205。LF驱动器204、中间板206以及HF驱动器202的布置创建并形成蛇形路径用于声能量从低频驱动器204传播到高频驱动器202。声能量272从第一开口223开始通过路径207而巡游该蛇形路径207，在第二开口208(其被配置成与高频驱动器202的开口相一致)从蛇形路径207出去。这一声能量272与高频驱动器202所产生的声能量203相组合，通过声管276从高频驱动器202出去。板206中的蛇形路径207和内屏240用于对LF驱动器输出进行滤波并对其增加额外的声惯量；这允许调整总的系统响应。
现参考图3，描述了组件300的另一例子。组件300包括高频(HF)驱动器302和低频(LF)驱动器304。这些接收器中的其它部件与以上关于图1A、图1B和图1C中同样标号的部件所描述的那些相同，这一描述在此不再重复。
来自低频驱动器304的声能量301穿过低频驱动器304的罩上的开口。这一开口可具有内屏(未示出)且集成在外部管路303上。声能量301然后通过外部管路303中的开口305而穿过该管路303，并进入高频驱动器302。来自低频驱动器304的声能量301与来自高频驱动器302的能量307相组合，作为声能量374从声管376出去。外部管路303用于对低频(LF)驱动器输出进行滤波并向其增加额外的声惯量，允许调整总的系统响应。如所提及的，内屏还可以插入在管303的输入或输出端。
现参考图4A和4B，描述了组件400的又一例子。组件400包括高频(HF)驱动器402和低频(LF)驱动器404。这些接收器中的其它部件与以上关于图1A、图1B和图1C中同样标号的部件所描述的那些相同，在此不再重复。
贯通LF驱动器404的外壳421的多个小开口420允许来自低频驱动器404的声能量403通过。开口420用作对于声能量403的低通滤波器。声能量403与由HF驱动器402所产生的声能量405相组合以在声管476的输出端形成声能量474。孔的直径和数量可用于调整LF响应。例如，可在想要更多低通滤波的时候使用更小的开口，可在想要更少低通滤波的时候使用更大的开口。
现参考图5，描述了组件500的另一例子。组件500包括高频(HF)驱动器502和低频(LF)驱动器504。这些接收器中的其它部件与以上关于图1A、图1B和图1C中同样标号的部件所描述的那些相同，在此不再重复。
如图5的组件中所示，来自低频驱动器504的声能量501穿过第一内屏540。在高频驱动器502的输出端布置第二内屏505。在管576的输出端布置第三内屏506。声能量501在声管576中与声能量503(由高频驱动器502所产生)相组合以形成输出声能量574。三个内屏(或减音器)505、540和506的组合用于调整总的系统响应。
现参考图6，描述了带有两个声音输出管675和676的三路系统的又一例子。第一电容器620连接到超高频(UHF)驱动器601并产生正电压。“三路”含义是使用三个驱动器，而“两路”是指使用两个驱动器。第二电容器605连接到高频(HF)驱动器602。低频(LF)驱动器604连接到HF驱动器602。在HF驱动器602与LF驱动器604之间延伸的开口中设置内屏640。屏640如上关于在图1A-1C中所说明的布置所描述地工作。这一布置创建了三路系统，具有包括两个声管的优点。具有两个声管是有益的，这是因为它减少了连接系统中所有驱动器所需的铅管的量。
现参考图7，描述了组件700的又一例子。组件700包括高频(HF)驱动器702和低频(LF)驱动器704。这些接收器中的其它部件与以上关于图1A、图1B和图1C中同样标号的部件所描述的那些相同，这一描述在此不再重复。
来自低频(LF)驱动器704的声能量701撞击柔性振膜705。这一声能量701使振膜705对声压反应而运动。柔性振膜705可例如由聚酯薄膜制成。柔性振膜705的运动在高频驱动器702的前腔707中产生了声能量772。这一声能量772与由高频驱动器702所产生的声能量770相组合并且作为声能量774通过管776从HF驱动器702出去。柔性振膜705的质量和柔性用于对进入高频驱动器702的声能量进行滤波，从而允许调整总的系统响应。
现参考图8A、图8B、图8C和图8D，示出了在此描述的声学组件的响应。图8A示出带有声管设计的现有LF驱动器的响应曲线801，该声管设计用于将LF驱动器连通到耳机，声管的谐振峰值大约在4.8kHz处，这在总响应中不理想。(现有HF驱动器的)总曲线803示出了这一峰值所导致的固有问题，也就是说，峰值频率过高以不能匹配正常耳朵的在大约3kHz的谐振。响应曲线802示出了在此描述的方法怎样消除LF驱动器曲线801中的峰值，并示出了新的总响应804。
现参考8B，示出了根据本方法的两路设计的组合总响应。响应曲线802示出了消除峰值的响应以及根据在此描述的方法的新的总曲线804。响应曲线805示出了高频响应。
图8C示出了三路设计的响应，包括响应曲线802、805、806和807。响应曲线802是低音扬声器响应。响应曲线805是高频响应。响应曲线806是超高频响应。响应曲线807示出了所有三个驱动器的总响应。可以看出在三路总响应的交叉区域808可能存在问题的LF驱动器中的谐振被消除。
图8D示出了使用减音器(如屏或图5装置中的减音器505、506和540)调整的系统的益处。将会理解的是，在此描述的所有设备可如图8D所示被调整。
响应曲线802、808、805和809示出了使用图5的减音器505、506和540调整的系统的益处。这三个减音器可被选择具有小、中和大的声学减音值。减音器540如响应曲线802所示地调整LF驱动器上的滚降(频率响应下降)。减音器505调整响应曲线809的3kHz峰值输出水平以及次级峰值。最后，减音器506如曲线808所示地对先前提及的两曲线都进行同样的减音。
在此描述了本发明的优选实施例，包括发明人所知的用于执行本发明的最佳方式。应当明白，所示的实施例仅仅是示例性的，不应被理解为对本发明范围的限制。

Claims (12)

1.一种声学装置，所述声学装置包括：
具有第一前腔的高频驱动器；
具有第二前腔的低频驱动器；
其中，所述第一前腔和所述第二前腔彼此连通以构成公共前腔；
布置在所述第一前腔与所述第二前腔之间的至少一个声阻；
使得所述至少一个声阻用作为低通滤波器。
2.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述至少一个声阻包括屏、一个或更多个孔、或狭缝。
3.根据权利要求1所述的声学装置，所述声学装置进一步包括与所述高频驱动器串联连接的电网络，其中，所述电网络用作为滤波器以减少低频。
4.根据权利要求3所述的声学装置，其中，所述电网络包括电容器。
5.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述第一前腔和所述第二前腔经由开口连通。
6.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述第一前腔和所述第二前腔经由通道连通。
7.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述通道是蛇形的。
8.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述通道是管。
9.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述通道包括多个小开口。
10.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述声管利用所述公共前腔形成并且与所述公共前腔连通。
11.根据权利要求1所述的声学装置，其中，所述高频驱动器具有第一屏，所述低频驱动器具有第二屏，所述高频驱动器和所述低频驱动器都通向所述通道。
12.根据权利要求1所述的声学装置，所述声学装置进一步包括超高频驱动器。
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