CN107040853A - 一种扬声器及带有该扬声器的耳机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扬声器及带有该扬声器的耳机，扬声器包括振膜以及第一极板和第二极板，第一极板和第二极板位于振膜两侧并沿振膜镜像对称，二者朝向振膜的内侧面形成有电极层，第一极板的电极层由至少两个相互隔离的子电极构成，该些子电极包括连接有导线的第一子电极，并由第一子电极起依次通过电阻串联；由第一子电极起，沿串联方向，第一极板上该些子电极所在区域的开孔率由大到小依次递减。其优点是：在保证大声场和宽松声音的前提下，模拟出点声源效果，使得定位更加准确，同时也减少了扬声器的电容，降低了放大器的负载，使扬声器更加容易驱动。同时相对于常规静电扬声器，该扬声器穿孔率低，提高了静电场强度和均匀性，且透声性损失小。

Description

一种扬声器及带有该扬声器的耳机

技术领域

本发明涉及扬声器技术领域。

背景技术

目前电声扬声器以驱动方式分类可大致分为动圈式扬声器、压电式扬声器及静电式扬声器。

静电式扬声器主要应用于高级的耳机和音箱，传统静电式扬声器的作用原理是将两片具有开孔且固定的极板挟持导电的振膜形成电容，通过供给振膜直流偏压以及给予两个电极音频的交流电压，利用正负电场所发生的静电力，带动振膜振动并将声音辐射出去。

相对常见的动圈式扬声器，静电式扬声器的振膜极薄，质量极轻，几乎可以忽略振膜惯性运动，因此具有更好的瞬态响应和更强的细节表现力；同时，扬声器的发声面积非常大，振膜总面积是传统动圈扬声器的十倍以上，在听感上静电式扬声器的音场、音像更大，同时声音也会比较宽松自然。

当然，静电扬声器也同样存在不可避免的缺陷，受两块极板之间的间距限制，振膜的振幅不足，为获得足够的响度需要提高发声面积，大的发声面积虽然会使得声音宽松，但由于自然界大部分声源是点声源，故此面发声无法模拟现实中的真实听感，导致回放定位不准，这种情况尤其是发生在近距离聆听静电音箱或者使用静电耳机时。

另外，在理想情况下，静电扬声器需要两块极板能够让振膜振动时推动的空气以尽量小的阻力通过以增强极板的透声性，这要求极板有较大的开孔率；同时，其又需要能在两片极板之间生成足够强和均匀的静电场让振膜受到充分驱动来进行线性运动，进而推动尽量多的空气流动量来达到足够的发声强度，这就要求极板电极要尽量均匀，开孔率越低越好。简而言之，提高极板开孔率，在减少声阻的同时，会导致静电场强度降低，均匀性变差；反之，则透声性变差，二者无法兼顾。目前常规的做法是在极板开孔均匀分布，穿孔率在20-40左右。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种扬声器，通过将极板上电极设置成由电阻连接的分体式结构，并将各部分子电极所在区域设置不同的开孔率，通过对于各子电极形状以及分布的选择，使得该扬声器相对于常规静电式扬声器定位更准确、更易驱动，而且兼顾了极板声阻和静电场强度、均匀性。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提出的一种扬声器是通过以下技术方案实现的：

一种扬声器，包括振膜、以及穿孔的第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板分别位于振膜两侧，且二者朝向所述振膜的内侧面形成有导电的电极层，其特征在于：所述第一极板的电极层由至少两个相互隔离的子电极构成，该些子电极包括连接有导线的第一子电极，并由第一子电极起依次通过电阻串联；另外，由第一子电极起，沿串联方向，第一极板上该些子电极所在区域的开孔率由大到小依次递减；所述第二极板和第一极板沿所述振膜镜像对称。

所述的该些子电极由内至外依次套设，且任意两个相邻子电极之间形成有均匀的间隙；所述第一子电极位于最中心。

所述第一子电极选自圆形或椭圆形。

套设于所述第一子电极外的第二子电极的外缘形状选自圆形或椭圆形，且第二子电极的圆心与第一子电极的圆心不重合。

套设于所述第二子电极外的第三子电极的外缘形状选自圆形或椭圆形，且第三子电极的圆心与第一子电极以及第二子电极的圆心均不重合。

所述第一子电极呈圆形，第二子电极和第三子电极呈偏心圆环状。

所述第一子电极所在区域的开孔率为20-45％。

所述第一子电极外依次设置第二子电极、第三子电极和第四子电极，所述第二子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的60-80％；所述第三子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的45-55％；所述第四子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的10-30％。

所述第一子电极所在区域开孔率为30％；所述第二子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的70％；所述第三子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的55％；所述第四子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的20％。

一种耳机，具有耳机线、头带和设于头带两端的左右耳罩，其特征在于：所述耳罩中设有以上技术方案中所述的扬声器；所述导线连通所述耳机线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

极板由内向外由多圈低频电极构成环状结构，各圈低频电极之间相互隔离并由电阻连接，电阻结合低频电极构成一个一阶RC电路，能够起到滤波的作用，由此中心的低频电极发出全频段声波，外围的低频电极依次衰减中、高频，由于人耳对于高频的方向性更加敏感，这样不仅使扬声器在保证大声场和宽松声音的前提下，模拟出点声源效果，使得定位更加准确，同时也减少了扬声器的电容，降低了放大器的负载，使扬声器更加容易驱动。

同时，各圈低频电极设置成不同的开孔率，由于低频声波的通过性更好，因此低频电极由内向外穿孔率依次减少，使得该扬声器相对于常规静电式扬声器极板的穿孔率更低，提高了静电场强度和均匀性的前提下，透声性损失极小。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明实施例第一极板外侧面结构示意图；

图2为本发明实施例第一极板内侧面结构示意图；

图3为本发明实施例扬声器结构示意简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，标号分别表示：

开孔1、边框2、支撑体3、极板4、第三电阻5、第二电阻6、第一电阻7、导线8、隔断线9、第一极板10、振膜11、第二极板12、全频电极I、第一低频电极II、第二低频电极III、第三低频电极IV。

参见图1-3所示，本实施例中提供一种扬声器，和常规扬声器结构相同的是，该扬声器主要由穿孔的第一极板10、第二极板12和振膜11构成。振膜11介于第一极板10和第二极板12之间，其外缘被固定。第一极板10和第二极板12的外周具有边框2，边框2内具有支撑第一极板10和第二极板12的支撑体3，该支撑体3呈框架状，以避免影响透声。

扬声器的第一极板10和第二极板12均由绝缘层和电极层构成，电极层位于极板内侧表面(朝向振膜11的一面)，绝缘层位于极板外侧表面(背向振膜11的一面)，并能耐千伏以上高压。在本实施例中，极板采用常见的PCB板结构。

和常规扬声器不同的是，本实施例中第一极板10(第二极板12)的电极层并非一个导电的整体，而是由多个由内至外依次套设的子电极构成。由于第一极板10和第二极板12的结构完全相同，并且镜像对称，以下以第一极板10结构为例对于该极板结构进行详细描述。

参见图1-2所示，第一极板10的电极层由内至外依次由全频电极I(第一子电极)、第一低频电极II(第二子电极)、第二低频电极III(第三子电极)和第三低频电极IV(第四子电极)构成，且任意两个相邻子电极之间形成有均匀的间隔，也就是图2所示的隔断线9。

全频电极I位于第一极板10的中部，并呈圆形；第一低频电极II呈偏心圆环状，其内周和全频电极I同心，第二低频电极III同样呈偏心圆环状，内周和第一低频电极II的外周同心，第三低频电极IV的内周呈与第二低频电极III同心的圆形，外周与边框2结合。全频电极I和第一低频电极II之间通过第一电阻7电连接；第一低频电极II和第二低频电极III之间通过第二电阻6电连接；第二低频电极III和第三低频电极IV通过第三电阻5电连接。全频电极I通过导线8引出边框2外，用于和扬声器的放大器连接。由于第一极板10和第二极板12之间构成电容，这样电阻结合子电极构成一阶RC电路，各自起到滤波的作用。由此，中心的全频电极I使其所夹持的局部振膜11发出放大器提供的全频段声波，第一低频电极II、第二低频电极III和第三低频电极IV依次对中高频进行衰减，至第三低频电极IV时，其所对应的局部振膜基本仅发出低频部分的声波。

采用上述设置方式的原因是：声波高低频的特性不同，高频声波的波长短，指向性强；而低频声波的波长长，在传播过程中，遇到物体的阻挡时能绕过物体继续传播，通过性好。因此，人耳对于声波高频部分的指向性更加敏感，而对于低频的方向性并不敏感，当扬声器发出全频段声波时，人耳对于声波方向的判断基本是依靠中高频段的声波。这样，在本实施例中，振膜11发出全频段声波的发声部位仅为全频电极I对应区域，而第一低频电极II、第二低频电极III和第三低频电极IV对应的区域的中、高频依次衰减，这样可以有效的模拟点声源发声效果，使扬声器在保证大声场和宽松声音的前提下，定位更加准确。不仅如此，由于电阻的使用，也减少了扬声器的整体电容，从而降低了放大器的负载，使扬声器更加容易驱动。

当然，其它形态的子电极形状以及分布方式也同样能够实现上述的目的，但经过申请人研究，子电极形状以及分布的选择，应当满足以下要求：各子电极边缘之间的间隙应当均匀，且子电极外缘不应当存在棱角，而是为平滑的弧线。这是因为：虽然振膜11由各子电极驱动而被划分成若干区域进行不同的振动，但振膜11是一个整体，所以棱角会导致应力集中，不仅影响振膜寿命，而且会导致振动紊乱。

优选的，子电极外缘形状为圆形或椭圆形，但是子电极的圆心不应当重合。这是因为，由于振膜11上不同区域之间会相互影响，当设置成同心圆环时，会产生较强的谐振，导致谐波失真。

除此之外，与常规扬声器不同之处还有：本实施例中第一极板10和第二极板12上的开孔1并非均匀设置的，而是在不同频段发声区域设置不同的开孔率，具体的说，全频电极I、第一低频电极II、第二低频电极III和第三低频电极IV所在极板区域的开孔率由大到小依次减少。由于扬声器的全频电极I区域发出全频段声波，所以设置高开孔率，来减少对于高频声波部分的影响；而第一低频电极II、第二低频电极III和第三低频电极IV依次衰减中低频后，由于低频的通过性更好，所以可依次适当减少开孔率，来保证极板之间的静电场强度和均匀性。

经过申请人研究，在极板上各低频电极区域内，开孔1优选按照正三角形均匀排列。其中：

全频电极I区域的开孔率优选的取值范围是20-45％，最佳的开孔率为30％；

第一低频电极II区域开孔率P1优选的取值范围是，全频电极I区域开孔率的60-80％，最好为全频电极I开孔率的70％；

第二低频电极III区域开孔率优选的取值范围是，全频电极I区域开孔率的45-65％，最好为全频电极I开孔率的55％；

第三低频电极IV区域开孔率优选的取值范围是，全频电极I区域开孔率的10-30％，最好为全频电极I开孔率的20％。

需要注意的是，由于极板上存在走线和支撑体，会影响到极板的局部位置不适合开孔，故以下所指的开孔率均是各区域内开孔连续分布部分的开孔率，在计入走线和支撑体后，开孔率会有所下降。

采用这样的极板穿孔率结构，该扬声器相对于常规静电式扬声器极板的穿孔率更低，在保证透声性损失极小的前提下(相对于整个极板均按全频电极I区域穿孔率来穿孔)，极大的提高了静电场强度和均匀性。

以上通过实施例对于本发明的发明意图和实施方式进行详细说明，但是本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种扬声器，包括振膜、以及穿孔的第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板分别位于振膜两侧，且二者朝向所述振膜的内侧面形成有导电的电极层，其特征在于：所述第一极板的电极层由至少两个相互隔离的子电极构成，该些子电极包括连接有导线的第一子电极，并由第一子电极起依次通过电阻串联；另外，由第一子电极起，沿串联方向，第一极板上该些子电极所在区域的开孔率由大到小依次递减；所述第二极板和第一极板沿所述振膜镜像对称。

2.根据权利要求1所述的一种扬声器，其特征在于：所述的该些子电极由内至外依次套设，且任意两个相邻子电极之间形成有均匀的间隙；所述第一子电极位于最中心。

3.根据权利要求2所述的一种扬声器，其特征在于：所述第一子电极选自圆形或椭圆形。

4.根据权利要求3所述的一种扬声器，其特征在于：套设于所述第一子电极外的第二子电极的外缘形状选自圆形或椭圆形，且第二子电极的圆心与第一子电极的圆心不重合。

5.根据权利要求4所述的一种扬声器，其特征在于：套设于所述第二子电极外的第三子电极的外缘形状选自圆形或椭圆形，且第三子电极的圆心与第一子电极以及第二子电极的圆心均不重合。

6.根据权利要求5所述的一种扬声器，其特征在于：所述第一子电极呈圆形，第二子电极和第三子电极呈偏心圆环状。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种扬声器，其特征在于：所述第一子电极所在区域的开孔率为20-45％。

8.根据权利要求7所述的一种扬声器，其特征在于：所述第一子电极外依次设置第二子电极、第三子电极和第四子电极，所述第二子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的60-80％；所述第三子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的45-55％；所述第四子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的10-30％。

9.根据权利要求8所述的一种扬声器，其特征在于：所述第一子电极所在区域开孔率为30％；所述第二子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的70％；所述第三子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的55％；所述第四子电极所在区域开孔率为第一子电极所在区域开孔率的20％。

10.一种耳机，具有耳机线、头带和设于头带两端的左右耳罩，其特征在于：所述耳罩中设有如权利要求1-9任意一项所述的扬声器；所述导线连通所述耳机线。