CN107615781B - 扬声器 - Google Patents

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Abstract

一种扬声器，包括至少三个用于在第一频率范围内发射的第一发射头(11)以及至少一个用于在第二频率范围内发射的第二发射头(13)，第一发射头(11)彼此接近地布置在虚拟正多边形的顶点处，顶点的数量等于第一发射头(11)的数量，以及第二发射头(13)布置在所述虚拟多边形的几何中心附近，其中，发射头有锥形扩散体(14)，该锥形扩散体(14)定向成使得它们的凸侧沿听众的方向，且第一发射头的发射轴线相对于通过多边形的中心画出的垂线成角度(α)倾斜，其中，该角度(α)在5至25度的范围内。

Description

扬声器
技术领域
本发明涉及声音复制装置领域，更特别是涉及扬声器。
背景技术
已知使用包括多个发射头的扬声器，各发射头设计成复制特定频率范围内的声音，例如由(p/o Radiotekhnika)生产的AC-35扬声器，该AC-35扬声器使用三个发射头，一个用于低频，一个用于中频，一个用于高频。这种扬声器的缺点是灵敏度低，相位失真大，且角声功率(angular acoustic power)不均匀。
已知在美国专利No.6801631(DONALD J.NORTH)中介绍的装置，该装置使用布置在正方形的拐角处的四个低频发射头以及位于它们之间的另外一个更高频率范围的发射头。
这种扬声器的缺点是在交界频率处的角声功率不均匀。
最接近于所建议的技术方案是在发明专利US4885782A(KRAUSSE HOWARD)的说明书中公开的装置。该装置包括至少一个高频发射头和多个低频头，这些低频头相对于高频头对称地布置在一个平面内。
这种扬声器的缺点是在交界频率处的角声功率不均匀。
发明内容
本发明的一个目的是减少角声功率特性的不均匀性和提高扬声器的声音质量。
本发明的其它目的是减少扬声器频带(loudspeaker bands)的数量、减少相位失真、降低扬声器壳体的纵向和横向谐振、增加扬声器的容积位移以及提高扬声器的灵敏度和声功率。
该技术效果通过一种扬声器来实现，该扬声器包括：至少三个第一发射头，该第一发射头设置成在第一频率范围内发射；以及至少一个第二发射头，该第二发射头设置成在第二频率范围内发射，该第一发射头相互接近地布置在虚拟正多边形的顶点处，该虚拟正多边形的角数等于第一发射头的数量，第二发射头布置在所述虚拟多边形的几何中心附近。第一发射头有锥形扩散体，该锥形扩散体定向成使得它们的凸侧或锥形端朝向听众，且第一发射头的发射轴线相对于通过所述多边形的中心画出的垂线倾斜一定角度(α)，该角度(α)在5至25度的范围内。
低频发射头的这种布置方式首先能够使得它们的声学中心彼此靠近。发射头的声学中心的接近将使得能够增加交界频率，减小角功率的失真，并增加在扩散体上的声学负载。增加扩散体上的声学负载导致抑制信号的高频分量，这使得能够在信号的分频中使用一阶滤波器，这又减少了由滤波器引起的相位失真。其次，发射头的这种布置方式使得扬声器的发射接近点源的发射，这有助于所有方向的特性的一致性。
优选是，第一发射头的数量为三个，更优选是四个。通过这样的发射头数量，它们的声学中心彼此足够接近，以使得扬声器的发射接近点源的发射，这提高了发射的空间特征的均匀性。
优选地，第一发射头的发射轴线指向一个点。这提高了声波的集中，并减少了信号失真。
优选是，使用具有圆孔的扬声器头作为第一发射头。
优选是，第一频率范围的上限不超过1000Hz。第二频率范围的下限选择为从400Hz和更高。在这样的频率范围内，在频率范围之间的分界在400赫兹和800赫兹之间，且对听力的影响最小。
附图说明
图1表示了扬声器的总体视图。
图2表示了扬声器的侧视图。
图3表示了扬声器的正视图。
图4表示了传统扬声器的示意图。
图5表示了提供的扬声器的示意图。
图6表示了传统扬声器的频率响应。
图7表示了提供的扬声器的频率响应。
图8表示了扬声器的另一个实施例。
具体实施方式
图1-3所示的扬声器包括四个直径为46厘米的低频发射头(11)。发射头安装在刚性框架(12)上，彼此靠近，并相对于扬声器的中心以12度角度倾斜。宽频带发射头(13)安装在低频发射头(11)之间的空间中。低频发射头(11)有圆锥形扩散体(14)，该扩散体定向成沿听众方向有凸侧。因此，扬声器是声学定向系统。
扬声器使用具有锥形扩散体的低频发射头。在这种发射头中，声学中心(15)或发射中心通常位于扩散体的锥体内部，靠近它的狭窄部分，通常离扩散体的孔(锥体的大开口端)相当大距离。在发射头的传统布置中(它们的孔朝向听众)，声学中心(15)位于孔后面。因此，当发射头倾斜以使得它们的发射轴线指向听众时，在它们的声学中心(15)之间的距离增加。不过，为了扬声器的更好性能，希望在相邻发射头的声学中心(15)之间的距离(在附图中用字母A表示)尽可能小。在传统的扬声器中，该距离不能小于发射头的直径(在图中用字母D表示)。在提供的扬声器中，距离A较小，因为当发射头向扬声器的中心倾斜时，它们的声学中心(15)相互接近。
在低频下(低于40赫兹)的压力水平也取决于扩散体的直径。在该扬声器中，可以合适地使用直径为16cm或更大的发射头。
低频发射头(11)的这种布置方式使得它们的声学中心(15)能够彼此靠近。发射头(11)的声学中心的接近使得可以能够增加交界频率，并减少角功率的失真和增加扩散体上的声学负载。增加扩散体上的声学负载导致抑制信号的高频分量，这使得能够在交叉部中使用一阶滤波器，这又减少了由滤波器引起的相位失真。
提供的扬声器工作如下。复制的信号通过具有500Hz分离频率的有源交叉部(active crossover)，然后放大和供给相应的发射头。
为了比较，两个扬声器由四个相同的、46cm直径的低频发射头制成，而没有高频发射头。一个是传统设计的扬声器和另一个是根据本发明的扬声器。在图5中表示了提供的没有高频发射头的扬声器的示意图，而图4示意表示了包括相同的四个低频发射头的常规结构，这四个低频发射头安装在一个平面中，而并不向中心倾斜。在这种情况下，在发射头的声学中心之间的最小可能距离(图中由字母A表示)等于发射头的直径。
在图6和图7中表示了在离扬声器的中心2米处在与扬声器的轴线成35度的角度下测量的FRF(频率响应函数)。从给出的曲线图中可以看见，提供的扬声器的频率响应在该范围的顶部处更均匀。增加频率响应的一致性减少了扬声器频带的数量，并有助于发射头的频率范围的更平滑匹配。
更均匀的角度FRF特性使得在这种设计中能够使用较大尺寸的发射头，这使得能够增加整个扬声器的容积位移、灵敏度和声功率。
提供的发射头的布置方式使得扬声器的发射接近点源的发射，这有助于所有方向的特性一致性。
没有壳体和平行平面减小了与扬声器壳体的尺寸相关的谐振频率的出现。
图8中表示的具有三个低频发射头的扬声器实施例与图1-3中所示的扬声器的区别仅在于低频头的数目。在有三个发射头的扬声器中，发射头的声学中心比有四个发射头的扬声器更加彼此靠近，这提高了扬声器的空间特征，但是它在低频处的发射功率稍微降低。
本发明能够用于家庭和声音工作室的声音复制。

Claims (6)

1.一种扬声器，包括至少三个用于在第一频率范围内发射的第一发射头，以及至少一个用于在第二频率范围内发射的第二发射头，其中，
第一发射头彼此紧密接近地布置在虚拟正多边形的顶点处，顶点的数量等于第一发射头的数量，以及
第二发射头布置在所述虚拟正多边形的几何中心附近，其特征在于：
第一发射头有锥形扩散体和发射轴线，该锥形扩散体定向成使得它们的凸侧朝向听众的方向，第一发射头的发射轴线是锥形扩散体的轴线并且朝听众的方向定向，并且第一发射头的发射轴线相对于通过所述虚拟正多边形的几何中心画出的垂线成角度(α)倾斜，使得第一发射头的声学中心彼此靠近，其中，该角度(α)在5至25度的范围内。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其中：第一发射头的数量是四个。
3.根据权利要求1所述的扬声器，其中：第一发射头的发射轴线指向在扬声器前面的空间中的单个点。
4.根据权利要求1所述的扬声器，其中：第一发射头有圆形孔。
5.根据权利要求1所述的扬声器，其中：第一频率范围不超过1000Hz。
6.根据权利要求1所述的扬声器，其中：第二频率范围为400Hz以上。
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