CN106375898A - 高保真多用途音箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高保真多用途音箱系统，包括低音扬声器、全频扬声器、低音箱体、中高音箱体、低音分频器和音箱底座，低音扬声器和低音分频器通过电路连接，低音分频器设置在音箱底座内，低音扬声器和全频扬声器均与音箱底座上的接线柱连接；低音箱体具有直通的腔体，该腔体一端开口，另一端连接于音箱底座上，低音扬声器设置在腔体一端的开口处；中高音箱体包括一个半圆形弯管和锥形管，半圆形弯管一端与低音箱体的上部连接，另一端与水平设置的锥形管较小的一端开口连通，锥形管位于低音箱体开口端的上面，全频扬声器设置在锥形管较大的一端开口处。本音箱能够将环境声学条件对听音效果的影响降低，适合在未经严格声学处理的家庭环境中使用。

Description

高保真多用途音箱系统

技术领域

本发明涉及音频处理播放领域，尤其涉及一种高保真多用途音箱系统。

背景技术

在现有技术中，家庭影音娱乐系统的扬声器音箱基本可分为两大类：一类是两声道Hi-Fi立体声音箱，以听音乐为主，这类音箱的用户多为音乐或音响器材的发烧友，他们往往对音质的要求非常苛刻，这类音箱因为是以追求音乐表达上的高保真和令人愉悦的音色为主，多数在临场感和低频大动态的表现上有所欠缺，在兼顾家庭影院看电影方面却往往不尽人意；另一类就是多声道AV家庭影院音箱，这一类的音箱因为是以看电影为主，在兼顾听音乐时往往不能满足对音质有很高要求的发烧友的需求。

虽然现在AV家庭影院已经发展到7.1声道甚至更多声道，但是不怕凌乱敢于在自家客厅里陈列8只或更多音箱的家庭实在是少之又少，多数买来都是图一时新鲜，然后就弃之一边，造成浪费。此外，一般家庭客厅的声学条件都很难满足专业Hi-Fi影音室的要求，听音效果往往差强人意。

理想的声音回放系统应该是一个在声频频段实现全频响应，并且无方向感的“点声源”扬声器系统，但实现这样一种效果在技术上是非常困难的。因为点声源要求非常小的尺寸，而全频响应又需要大尺寸的扬声器才能更好的回放低音频段的声音。

传统的扬声器大都由两个或者两个以上喇叭所组成，它们多数都是在垂直方向对齐摆放，喇叭的频率响应频段有重叠的部分，并由分频器来加以隔开。这样的设计方向性较强，通常都会引起声波在垂直平面上的强力干扰，从而破坏声音的音色和质量。

近似点声源的一种相对比较成功的应用实例，是美国Linkwitz实验室设计并公开的落地式Pluto音箱系统。Pluto扬声器系统使用一个向前播放的宽频喇叭和一个向上播放的低音喇叭。这个低音喇叭在声频低频端加强宽频喇叭的低音效果。方向向上的低音喇叭安装在一个竖直的圆柱形封闭圆筒的上端用来加强低音的播放效果。

为了充分发挥Pluto扬声器系统的点声源特性，Linkwitz实验室专门为这套扬声器配置了动态电子分频与四路驱动音频放大器。如此，Pluto系统确实实现了相当好的点声源特性，其在临场感的营造和低频动态上都有相当不错的表现。

然而，Pluto扬声器系统尚有如下几个明显的缺陷：1)Pluto音响所采用的5.5时低音喇叭为铝合金振盆，而2时的全频喇叭则采用了钛合金振盆，其播放人声的效果不够自然；2)其承担中高频段重放的全频喇叭的频率响应上限仅为15kHz，高频延伸明显不足，因此其高频细节和明亮感、通透性有所欠缺；3)由于Pluto所选用的全频喇叭的额定功率较低，其低音单元的口径不够大，低频下限不够深，功率相对也不够大，其应用范围较受局限；4)由于Pluto采用电子分频(也称前级分频)，功率放大器必须是与音箱捆绑在一起的(即为有源音箱)，无法接驳其它功放机，因而限制了扬声器系统与其他功放系统的兼容性，也限制了用户寻求更多更丰富音色变化体验的选择自由度。

发明内容

针对上面所述技术中的缺点和不足，本发明的目的在于改善听音效果，提供一种能够兼顾欣赏高保真音乐和观看高品质家庭电影这两方面需求的高保真多用途音箱系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高保真多用途音箱系统，包括低音扬声器、全频扬声器、低音箱体、中高音箱体、低音分频器和音箱底座，低音扬声器和低音分频器通过电路连接，所述低音分频器设置在音箱底座内，所述低音扬声器和全频扬声器均与音箱底座上的接线柱连接，通过外置的功率放大器驱动；所述低音箱体具有上下直通的腰鼓形(类文丘里管形)可变内直径腔体，腔体上端开口，下端连接于音箱底座上，低音扬声器设置在腔体的上端开口处；所述腔体的腔壁从上端开口向中段收缩，再从中段向下端扩张；所述中高音箱体包括半圆形弯管和锥形管，所述半圆形弯管一端与低音箱体的上部连接，但中高音箱体与低音箱体各自独立，另一端与水平设置的锥形管较小的一端开口连通，所述锥形管位于低音箱体的上方，全频扬声器设置在锥形管较大的一端开口处。

优选地，所述中高音箱体内填充有吸音材料，吸音材料的作用是利用其阻尼特性，对全频单元所发出的不需要的低频能量进行衰减。

优选地，所述低音箱体和中高音箱体均通过金属合金或木材加工成型，以克服箱体谐振所造成的音染，使音箱发出的声音纯净、通透、细节丰富、层次清晰。

优选地，所述低音扬声器和全频扬声器的振盆均为同一种材质制成的振盆。

优选地，所述腔体的任一水平横截面均为圆形，所述腔体呈上下对称结构，所述腔体两端最大内径为腔体中段最小内径的1.3～1.5倍。

优选地，所述中高音箱体的锥形管的大端直径与小端直径的比值为2.17∶1，半圆形弯管的轴线弯曲半径与弯管外直径的比值为2.22∶1，半圆形弯管与低音箱体连接的部位开有接线孔。

优选地，所述低音箱体的下端一体化设置于音箱底座上，所述音箱底座与低音箱体之间开有接线孔。

优选地，所述低音箱体为密闭式箱体。

优选地，所述低音箱体为倒相式箱体，所述倒相式箱体还包括倒相管，所述倒相管设置在低音箱体的腔体下端，所述倒相管为90°弯管，弯管一端水平连接在腔体内壁上，另一端竖直朝上设置。

优选地，在音箱底座的底部设置有活动盖板；音箱底座上的接线柱为两组，所述全频扬声器和低音扬声器分别和一组接线柱连接，每组接线柱对应连接一套功率放大器，全频扬声器和低音扬声器即组成一套2.2声道家庭影音高保真扬声器系统。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：

(一)本发明音箱由于在整体设计上采用了金属合金铸造工艺，并且由于两个扬声器单元的空间布局、相对位置关系，以及无面板安装和点声源发声方式，避免了箱体产生的音染，能够产生极强的临场感，将环境声学条件对听音效果的影响降至最低，特别适合在家庭客厅中摆放聆听。

(二)低音箱体为长腰鼓形或可称之为类文丘里管形，采用这样的结构设计所达到的实际效果是：1)大幅降低了箱体内驻波和箱体谐振所造成的音染，使得低频在大动态、高声压状态下仍然能够层次清晰，不糊、不躁、不乱；2)这样的类文丘里管形腔体实际上由于气流阻力小、反应速度快，非常有利于低频的下潜和能量的爆发，使得低频效果更加令人震撼；3)这样的长腰鼓形箱体造型也有很好的美学意义和审美效果。交响乐队中的管乐器，诸如单簧管和长号的共振管都利用了文丘里效应来加速乐器对气流的反应，从而改善其音色。

(三)音箱的基本构成相当于在两个箱体上集合了两个主音箱和两个低音炮，成为一个2.2声道扬声器系统。用本音箱所组成的2.2声道家庭影音系统在听音乐时能够达到相当高的Hi-Fi水准，能满足大部分音乐发烧友的要求；另一方面，由于本音箱极强的临场感效果，在看电影时又能在不另外配置低音炮和中置音箱的情况下，使看电影的效果接近于公众影院，从而满足那些既喜欢听音乐又喜欢看电影的音乐爱好者和AV爱好者的双重需求。

附图说明

图1为本发明音箱的结构示意图。

【主要部件/组件符号说明】

101..........中高音箱体

1011.........全频扬声器

1012.........锥形管

1013.........半圆形弯管

Φ1..........锥形管大端外径

d............锥形管小端外径(弯管外径)

R1...........半圆形弯管弯曲半径

102..........低音箱体

1021.........低音扬声器

1022.........腰鼓形(类文丘里管形)腔体

1023.........倒相管

Φ2..........腔体两端外径

Φ3..........腔体喉部外径

H............腔体高度

R2...........腔体外形圆弧半径

103..........底座

1031.........分频器

1032.........接线柱

1033.........活动盖板

1034.........活动盖板

a............两个扬声器轴线中心点的水平距离，实施例a＝66毫米

b............两个扬声器轴线中心点的垂直距离，实施例b＝110毫米。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

参考图1，图1示出了一种音箱，包括低音扬声器1021、全频扬声器1011、低音箱体102、中高音箱体101、低音分频器1031和音箱底座103。其中：

低音扬声器1021和低音分频器1031通过电路连接，低音分频器1031设置在音箱底座103内，低音扬声器1021和全频扬声器1011均与音箱底座103上的接线柱1032连接；低音箱体102具有上下直通的腰鼓形(类文丘里管形)腔体1021，腔体上端开口，下端连接于音箱底座103上，低音扬声器1021设置在腔体的上端开口处；腔体的腔壁从上端开口向中段收缩，再从中段向下端扩张，腔体两端内径为腔体中段内径的1.36倍；中高音箱体101包括半圆形弯管1013和锥形管1012，半圆形弯管1013一端与低音箱体102的上部连接，另一端与水平设置的锥形管1012较小的一端开口连通，锥形管1012位于低音箱体102的上方，全频扬声器1011设置在锥形管1012较大的一端开口处，中高音箱体101的锥形管1012的大端直径与小端直径的比值为2.17∶1，半圆形弯管1013的轴线弯曲半径与弯管外直径的比值为2.22∶1。

中高音扬声器与低音扬声器1021的相对位置关系尺寸a和b(见图1)与低音扬声器1021以及中高音扬声器的口径相关，优选参数a和b以使音箱工作在最佳点声源发声工作状态，从而营造出最佳的声场和临场感。

本发明的实施例采用6.5时低音单元+4时中高音单元的模式，两只喇叭并联连接，分频点设置在500Hz，但实际上只是对低音单元进行分频，使其工作在500Hz以下，而中高音单元采用不经过分频的全频单元，频响范围100～20KHz(±3dB)，其与低音单元的频响重叠部分(100-500Hz)则通过中高音单元的腔体结构和吸音材料加以限制和衰减，吸音材料的材质和数量通过试验确定，以实测音箱频响曲线中全频单元与低音单元的频响重叠部分没有明显的凸起与凹陷(≤±3dB)为准。由于中高音单元没有经过人为地切断式的分频处理，并且其与低音单元的振盆材质完全一样，均为聚丙烯纤维编织盆，所以实际听感，音箱发出来的声音非常自然顺畅，两只喇叭的音色融合度接近于100％，即使是耳朵贴近聆听也分辨不出二者声音的细微差别，完全就如同是一只喇叭在发声。

在更宽泛的应用中，全频扬声器1011的口径可以在3时～6时范围中选择，低音扬声器1021的口径可以在5.5时～12时范围中选择。一般情况下，全频扬声器1011和低音扬声器1021的组合形式为：3时全频扬声器1011搭配5.5时低音扬声器1021、3.5时全频扬声器1011搭配6时(或者5.5时、6.5时)低音扬声器1021、4时全频扬声器1011搭配6.5时(或者5.5时、6时、7时、8时)低音扬声器1021、5时全频扬声器1011搭配8时低音扬声器1021、6时全频扬声器1011搭配10时或12时低音扬声器1021。低音扬声器1021的分频点为200Hz～1000Hz，根据低音扬声器1021和全频扬声器1011之间的具体组合方式选择。

在本实施例中，中高音箱体101内填充有紧实的吸音材料。通过吸音材料的阻尼以及中高音箱体101的结构能够减弱并吸收掉一部分全频扬声器1011所发出的不需要的500Hz以下的低频能量，使得中高频声音能量更加集中，干净利落。

低音箱体102和中高音箱体101以及底座103均采用铝合金材料加工成型。采用铝合金铸造加工箱体时，完全没有木质箱体难以克服的箱体内驻波、谐振所造成的音染，发出的声音纯净、通透、层次清晰、细节丰富。

腔体的任一横截面均为圆形，低音腔体呈上下对称结构。

低音箱体102与半圆形弯管1013连接的部位开有接线孔，接线孔的孔径为9～15mm，优选12mm。

低音箱体102的下端一体化设置于音箱底座103上，音箱底座103与低音箱体102之间开有接线孔。

在音箱底座103的底部设置有活动盖板；音箱底座103上的接线柱1032为两组，所述全频扬声器1011和低音扬声器1021分别和一组接线柱1032连接，每组接线柱1032可对应各连接一套功率放大器，按双线分音模式驱动；也可以将两组接线柱1032桥接并联，用一套功放机驱动。

中高音单元与低音单元轴线中心点的水平距离(参数a)范围是30～200毫米。

中高音单元与低音单元轴线中心点的垂直距离(参数b)范围是70～500毫米。

所述低音箱体102采用倒相式箱体。当低音箱体102为倒相式箱体时，在低音箱体102的腔体内与底座103距离较近的一端设置有倒相管1023，所述倒相管1023为90°弯管，弯管一端连接在腔体内壁上，与低音箱体102的对称轴线垂直设置，另一端与低音箱体102的对称轴线平行设置。低音箱体102还可以采用密闭式箱体。

在音箱底座103的底部设置有活动盖板1033和活动盖板1034；音箱底座103上的接线柱1032为两组，所述全频扬声器1011和低音扬声器1021分别和一组接线柱1032连接，每组接线柱1032可对应连接一套外置功率放大器，即为双线分音模式，此时的全频中高音单元即成为一个独立的主音箱，低音单元即成为一个独立的低音炮，每一对音箱即组成一套2.2声道AV扬声器系统。两组接线柱1032也可用两个桥接铜片将两个扬声器并联以后用一套功率放大器驱动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高保真多用途音箱系统，包括含有低音扬声器的低音箱体、中高音箱体和音箱底座；所述低音扬声器和低音分频器通过电路连接，所述低音分频器设置在音箱底座内；其特征在于，还包括全频扬声器；所述低音扬声器和全频扬声器均与音箱底座上的接线柱连接，通过外置的功率放大器驱动；所述低音箱体具有上下直通的腔体，腔体上端开口，下端连接于音箱底座上，低音扬声器设置在腔体的上端开口处；所述腔体的腔壁从上端开口向中段收缩，再从中段向下端扩张；所述中高音箱体包括半圆形弯管和锥形管，所述半圆形弯管一端与低音箱体的上部连接，另一端与水平设置的锥形管较小的一端开口连通，所述锥形管位于低音箱体的上方，全频扬声器设置在锥形管较大的一端开口处。

2.根据权利要求1所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述中高音箱体内填充有吸音材料。

3.根据权利要求1或2所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述低音箱体和中高音箱体均通过金属合金或木材加工成型。

4.根据权利要求1或2所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述低音扬声器和全频扬声器的振盆为同一种材质制成的振盆。

5.根据权利要求1所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述腔体的任一水平横截面均为圆形，所述腔体呈上下对称结构，所述腔体两端最大内径为腔体中段最小内径的1.3～1.5倍。

6.根据权利要求1所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述低音箱体与半圆形弯管连接的部位开有接线孔。

7.根据权利要求1、5-6中任一项所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述低音箱体的下端一体化设置于音箱底座上，所述音箱底座与低音箱体之间开有接线孔。

8.根据权利要求7所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述低音箱体为密闭式箱体。

9.根据权利要求7所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，所述低音箱体为倒相式箱体，所述倒相式箱体还包括倒相管，所述倒相管设置在低音箱体的腔体下端，所述倒相管为90°弯管，弯管一端水平连接在腔体内壁上，另一端竖直朝上设置。

10.根据权利要求1所述的高保真多用途音箱系统，其特征在于，在音箱底座的底部设置有活动盖板；音箱底座上的接线柱为两组，所述全频扬声器和低音扬声器分别和一组接线柱连接，每组接线柱对应连接一套功率放大器。