CN108464012A - 具有浮动波导的双向扬声器 - Google Patents

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Abstract

本公开的一个或多个实施例涉及一种双向扬声器设计，其推动低频(LF)与高频(HF)驱动器之间的密集几何形状，且接着使中等波导在所述LF驱动器前面“浮动”。这是一种意在受益于声学中心的接近性而不为所述LF驱动器引入中心轴障碍的混合设计。另外，使用所述LF和HF波导以及相关联的声学元件来重新引导所述LF波导不充分支持的极低频能量，以使用其它路径自由地退出。

Description

具有浮动波导的双向扬声器
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2016年1月14日申请的第62/278,959号美国临时申请案以及2016年1月14日申请的第62/278,952号美国临时申请案的权益，上述临时申请案的公开内容特此以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种在高频和低频驱动器之间具有密集几何形状的双向扬声器设计，且更明确地说，涉及一种在低频驱动器前面具有浮动波导的双向扬声器设计。
背景技术
扬声器是一种声学系统，其通常包含扬声器外壳、至少一个驱动器以及分频网络。扬声器驱动器是将电音频信号转换成对应声音的电声学换能器。动态扬声器驱动器是最广泛使用的类型。当将交流电音频信号施加到其音圈(悬浮在永磁体的两极之间的圆形间隙中的线圈)时，归因于法拉第感应定律，音圈被迫快速地前后移动，这致使附接到所述线圈的隔膜(通常为圆锥形)前后移动，从而推动空气来产生声波。
直接辐射器扬声器主要具有两个操作区-活塞区以及邻近的上十频谱。将活塞区定义为扬声器的机械共振(即，下限)到其中波长等于扬声器的辐射表面(或隔膜)的频谱区(即，上限)之间的频率范围。活塞区是直接辐射器的最佳操作区。邻近的上十频谱-其中波长小于辐射装置-具有高效能量输出，但缺点是机械锥解体模式和不稳定的方向性行为。虽然有缺点，但此区在许多设计中都是重要的，且是本公开的一个或多个实施例的关键操作区。
所有的扬声器设计中的多数都是简单的双向设计，这意味着它们包含两个辐射元件(被称为驱动器)高频驱动器(HF)和低频驱动器(LF)。归因于费用适度、设计简单且包装大小适度，此设计选择较流行。此双向布置也是可有效地再现音乐频谱的最小数目的元件。由于改进的低频性能以及总体声学输出，在专业扬声器市场内，较大的LF驱动器(例如，＞10英寸)通常受到喜爱。在此情况下，必须利用活塞行为上方的区。
附图说明
图1示出对具有典型的双向驱动器对准的常规扬声器设计的实际声学结果的最佳情况简化；
图2示出根据本公开的一个或多个实施例的对具有密集双向驱动器对准几何形状的扬声器设计的实际声学结果的最佳情况简化；
图3是根据本公开的一个或多个实施例的扬声器的示范性侧视横截面图；以及
图4是根据本公开的一个或多个实施例的图3中所述的扬声器的示范性分解图。
发明内容
本公开的一个或多个实施例是针对一种扬声器，其包括扬声器外壳、安置在所述扬声器外壳中的低频(LF)驱动器，以及LF波导。LF驱动器可具有：辐射表面，其适于发射LF声学能量；以及辐射表面开口，其由辐射表面的外圆周界定。LF波导可界定LF声学能量的第一辐射路径。LF波导可具有近端开口，其邻近于LF驱动器定位，且远离LF驱动器延伸到远端开口，以界定穿过其中的第一辐射路径。所述近端开口可具有近端开口区域，其小于辐射表面开口区域，以在LF波导的外表面周围界定LF声学能量的第二辐射路径。
LF波导的内表面和外表面可具有来自LF驱动器的大体上相等的声学压力。第二辐射路径可沿前表面从扬声器外壳出来。第二辐射路径可沿侧表面和后表面中的至少一者从扬声器外壳出来。所述扬声器可还包括负载板，其在辐射表面的一部分的正前面，且邻近LF波导，以使LF声学能量沿第二辐射路径偏转到位于后表面中的后声学出口。
LF波导的近端可不物理上连接到LF驱动器。LF波导的近端可包含至少部分地界定近端开口的下部边缘和上部边缘。下部边缘可比上部边缘更靠近辐射表面开口。此外，下部边缘可比上部边缘更接近LF驱动器的中心辐射轴。
扬声器可还包括高频(HF)驱动器，其安置在LF驱动器的辐射表面的前面，从而至少部分地阻碍辐射表面所发射的LF声学能量。LF驱动器的中心辐射轴和HF驱动器的中心辐射轴可成偏移角。HF驱动器可不与LF驱动器同轴。
扬声器可还包括邻近于LF驱动器定位的HF驱动器，其中LF驱动器的声学中心与HF驱动器的声学中心之间的第一距离小于分频频率下的波长。举例来说，第一距离可小于5英寸。从HF驱动器的声学中心到LF驱动器的中心辐射轴的第二距离小于辐射表面开口的半径。
本公开的一个或多个额外实施例是针对一种扬声器，其包括扬声器外壳、安置在扬声器外壳中的LF驱动器、HF驱动器以及LF波导。LF驱动器可具有：辐射表面，其适于发射LF声学能量；以及辐射表面开口，其由辐射表面的外圆周界定。HF驱动器可安置在LF驱动器的辐射表面的前面，且至少部分地阻碍LF驱动器的辐射表面所发射的LF声学能量。LF波导可界定LF声学能量的第一辐射路径。LF波导可具有近端开口，其邻近于LF驱动器定位，且远离LF驱动器延伸到远端开口，以界定穿过其中的第一辐射路径。近端开口可具有近端开口区域，其小于辐射表面开口区域，以在LF波导的外表面周围界定LF声学能量的第二辐射路径。LF波导的远端开口可具有远端开口区域，其大于辐射表面开口区域。近端开口可与LF驱动器间隔开一距离，以界定LF驱动器的辐射表面与LF波导的近端开口之间的气隙。
LF驱动器的中心辐射轴和HF驱动器的中心辐射轴可成偏移角。第二辐射路径可沿侧表面和后表面中的至少一者从扬声器外壳出来。
本公开的一个或多个额外实施例是针对一种扬声器，其包括：LF驱动器，其具有适于发射LF声学能量的辐射表面；以及HF驱动器，其至少部分地阻碍LF驱动器所发射的LF声学能量。辐射表面可具有由辐射表面的外圆周界定的辐射表面开口。HF驱动器的声学中心可从LF驱动器的中心辐射轴偏移。
扬声器可还包括界定LF声学能量的第一辐射路径的LF波导。所述LF波导可具有近端开口，其邻近于LF驱动器定位，且远离LF驱动器延伸到远端开口，以界定穿过其中的第一辐射路径。近端开口可具有近端开口区域，其小于辐射表面开口区域，以在LF波导的外表面周围界定LF声学能量的第二辐射路径。LF波导的远端开口可具有远端开口区域，其大于近端开口区域。LF波导可与LF驱动器分离，以界定LF驱动器的辐射表面与LF波导的近端开口之间的气隙。
具体实施方式
如所要求，本文公开本发明的详细实施例；然而，将理解，所公开的实施例仅示范可以各种和替代形式体现的本发明。图不一定是按比例绘制的；一些特征可能被放大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，本文所公开的特定结构和功能细节将不被解释为限制性的，而是仅作为教示本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。
包含HF与LF驱动器之间的过渡频率的扬声器操作区被称为分频区。此区中的性能具体地说是两个驱动器的声学求和的功能。驱动器之间的距离是确定分频区的稳定操作辐射立体角中的主要因素。分频区的主要设计目标是使此立体角与个别驱动器的操作辐射包络匹配，个别驱动器也应彼此匹配。由于此立体角之外的不稳定行为，较大的驱动器位移转变成较小的分频操作角度。对于专业扬声器，其主要设计目标是为了向较大的观众区域呈现均匀的声音覆盖，这是非平凡的，因为大多数观众在离轴区域中，且分频区出现在声谱的中心。结果是大部分观众听到缺失和/或失真的可听内容，问题通常出现在语音区中。
本公开的一个或多个实施例利用较大的LF驱动器来大大改进双向扬声器的分频区性能。具体地说，这些实施例辅助减少：(1)分频区中归因于驱动器之间的位移的不良离轴方向性；(2)来自活塞行为上方的区中的LF驱动器的不良方向性；以及(3)归因于锥解体的不良LF性能。
为了实现上述目标，提供一种双向扬声器设计，简而言之，其推动LF驱动器与HF驱动器之间的密集几何形状，且接着使中等大小的波导在LF驱动器的前面“浮动”。尽管此设计与同轴设计具有一些相似性，但其明确不是同轴的。相反，本公开的扬声器设计是混合设计，其既定受益于声学中心的接近性，而不为LF驱动器引入中心轴阻碍。另外，可使用LF和HF波导和相关联的声学元件来重新引导较小的LF波导不充分支持的极低频能量，以使用其它声学辐射路径自由地退出。此部分的细节在下文更详细地阐释，且可包含若干关键功能步骤。
扬声器中的驱动器的典型且最容易的放置是在简单挡板上的垂直线上。在此情况下，驱动器之间的位移取决于驱动器大小。对于具有较大LF驱动器的双向设计，对于良好的分频行为来说，位移可为禁止的。图1是常规双向扬声器100的简化示意图。图1示出对具有典型双向驱动器对准的常规扬声器设计的实际声学结果的最佳情况简化。图1中的图示出分频求和等式的建立。具体地说，图1示出扬声器100，其包含扬声器外壳102、具有声学中心106的LF驱动器104以及具有声学中心110的HF驱动器108。
每一驱动器均辐射声学能量，且如果瞬时观看，那么此能量是呈个别压力波的形式。图1示出：LF能量波前112，其表示LF驱动器104所辐射的声学能量；以及HF能量波前114，其表示HF驱动器108所辐射的声学能量。每一波前具有传播速度(即，声音在空气中的速度)，且因此具有从驱动器行进到收听者的飞行时间。对于良好的分频求和，LF能量波前112和HF能量波前114可在1/4波长内对准。
当驱动器移位时，所包含的角度增加，其中所述波前对准，且总和为正。在此角度之外，求和主要为负。扬声器设计目标是使驱动器对准，使得路径长度对准角度P包含方向性角度D。路径长度对准角度是HF与LF驱动器之间将发生良好求和(例如，波前在1/4波长内)的区。方向性角度D是扬声器的经设计的操作(即，覆盖)角度，且基于个别驱动器的覆盖包络。如图1中所说明，方向性角度D大于路径长度对准角度P，且上述两者仅具有部分重叠(即，驱动器104和108在大多数设计操作角度内不对准)。
如上文所陈述，图1是对实际声学结果的最佳情况简化。首先，相干性与1/4波长求和之间存在3dB差分(即，路径长度对准角度内存在3dB方差)。其次，驱动器的实际相位波比简单的相等路径长度圆复杂得多(且依赖频率)，其表示从图1中的声学中心106、110开始画的能量波前112、114。图1中的图示出求和等式的建立，但实际路径长度对准角度P将总是小于所示角度。
存在若干设计操纵-全部具有对应设计障碍-其可将路径长度对准角度P定中心在方向性角度D内部。这些设计操纵可为有益的，但不扩大路径长度对准角度P。为了扩充路径长度对准角度P，可使HF和LF声学中心靠近在一起，且可使每一驱动器的相位波的形状类似。
本公开的扬声器设计可利用HF与LF驱动器之间的密集几何形状。这可以大量方式来实现，包含使用相位塞。根据一个或多个实施例，扬声器设计可利用类似于图2中所示几何形状的几何形状。图2是根据本公开的一个或多个实施例的扬声器200的简化示范性示意图。具体地说，图2示出根据本公开的一个或多个实施例的对具有密集双向驱动器对准几何形状的扬声器设计的实际声学结果的最佳情况简化。如在图1中，图2中示出的扬声器200可包含扬声器外壳202、具有声学中心206的LF驱动器204以及具有声学中心210的HF驱动器209。HF驱动器208可邻近于LF驱动器204定位，使得LF驱动器204的声学中心206与HF驱动器208的声学中心210之间的距离小于分频频率下的波长。举例来说，所述声学中心之间的距离可小于5英寸。
如图所示，通过利用LF驱动器204的声学中心206与HF驱动器208的声学中心210之间的此密集几何形状，方向性角度D恰好在路径长度对准角度P内(即，LF和HF驱动器204、208在所设计的操作角度内完全对准)。类似于图1，图2示出：LF能量波前212，其表示LF驱动器204所辐射的声学能量；以及HF能量波前214，其表示HF驱动器208所辐射的声学能量。另外，在分频区，LF驱动器204和HF驱动器208两者可分别耦合到LF波导216和HF波导218。因此，LF能量波前212和HF能量波前214的形状将更相似。
LF驱动器204可包含适于发射LF声学能量的辐射表面220，有时称为锥或隔膜。辐射表面220响应于电音频信号，类似于活塞那样移动，以抽吸空气并产生声波。作为图2中示出的密集几何形状的结果，LF驱动器204不再是简单的直接辐射器。现在具有声学障碍，呈现LF驱动器的辐射表面220附近的HF驱动器208的形式，其阻碍分频区频率。举例来说，HF驱动器208可安置在LF驱动器204的辐射表面220的前面，使得其至少部分地阻碍辐射表面所发射的LF声学能量。
为了实现密集几何形状，同时维持LF驱动器204在所有操作频率下的良好声学行为，扬声器设计可使用LF波导216，其小于传统的低频波导。LF波导216为LF声学能量界定第一辐射路径222。可谨慎地选择LF波导216的大小，来与HF波导218配合，使得其可对准到HF波导。以此方式，两个波导可共享相似方向性性质和长度，以在目标操作角度下呈现其对应驱动器之间的声学对准。
另外，为了减轻锥解体和变窄方向性的效应，LF波导216可包含邻近于LF驱动器204(耦合到驱动器)定位的近端开口224，其可比LF驱动器204的辐射表面220小得多。辐射表面220的外圆周226可界定具有辐射表面开口区域的辐射表面开口228。同样地，LF波导216的近端开口224可界定近端开口区域。因此，近端开口区域可小于辐射表面开口区域。因为近端开口区域可小于辐射表面开口区域，所以这在LF波导216的外表面232周围为界定LF声学能量的第二辐射路径230。
LF波导216可远离LF驱动器204延伸到远端开口234(耦合到自由空气)，其界定穿过其中的第一辐射路径222。远端开口234可界定远端开口区域，且大小适合波导设计实践，如所属领域的技术人员所理解，且支持方向性准则。举例来说，远端开口区域可大于近端开口区域。一般来说，远端开口234越大，对方向性的控制越多。
根据一个或多个实施例，针对LF波导216的设计详情可包含至少两个准则：(1)LF波导216的远端开口区域可大于辐射表面开口区域；以及(2)可颇具策略地选择LF波导长度和形状，来使其与HF波导218配合，以维持适当的相位波关系。针对LF波导216的其余设计详情可变化。
典型的LF波导设计遵循两种方法。第一种方法既定支持低频率。在此情况下，波导耦合到整个LF辐射表面，通常通过到LF驱动器的轮圈的物理、密封连接，且必须足够大以支持较低频率。第二方法既定支持中等频率，且遵循压缩驱动器技术(即，驱动器向压缩腔点火-具有或不具有相位塞-且接着耦合到波导)。这可显著改进高频性能，但可大大降低低频性能，因为有效的辐射表面减小，且压缩腔可在系统中引入新的声学元素，例如电阻、质量和顺应性，取决于所述设计的几何形状。
如上文所阐释，LF驱动器204与HF驱动器208之间的密集几何形状可为主要设计动机。如上文进一步阐释，较小的LF波导216可为用以减轻分频区中的不良驱动器行为的装置。根据一个或多个额外实施例，LF波导216可在LF驱动器204的前面浮动。浮动波导物理上不连接到其对应驱动器，而是与LF驱动器分离。如图2中所说明，LF波导216的近端开口224可与LF驱动器204间隔开一距离，以界定LF驱动器204与LF波导216之间的气隙236。气隙236可至少部分地存在，因为LF波导216的近端开口区域可小于LF驱动器204的辐射表面开口区域。因为辐射表面220响应于电音频信号而移动，所以LF驱动器204与LF波导216之间的距离-且对应地，气隙236的大小—可变化。
通过允许LF波导216浮动可提供用以经由第一辐射路径222将较高频率从LF驱动器204的辐射表面220直接有效地提取到LF波导216(设计来支持这些频率)中，而不使用压缩腔且不将所有的声学能量推动到LF波导216中的装置。因此，可允许对于LF波导216来说不是最佳的频率具有不同的辐射路径，例如第二辐射路径230。若干路径对于良好性能可能是必要的。因此，第二辐射路径230可包括若干辐射路径。可使用大量声学元件来创建这些额外辐射路径，且所述路径主要形成来处理不同的频率区。
图3是根据本公开的一个或多个实施例的使用上文所述的各种设计准则的扬声器300的示范性侧视横截面图。图4是图3中描述的扬声器300的示范性分解图。扬声器300可包含扬声器外壳302、具有声学中心306的LF驱动器304以及具有声学中心310的至少一个HF驱动器308。如图所示，至少一个HF驱动器308可包含具有声学中心310a的第一HF驱动器308a以及具有声学中心310b的第二HF驱动器308b。与第一HF驱动器308a相比，第二HF驱动器308b可与LF驱动器304隔开更远。然而，可仅使用单个HF驱动器来使用根据本公开的双向扬声器设计。
LF驱动器可包含辐射表面320(或锥)，其经由柔性悬挂组件(通常称为三脚架342)连接到刚性篮状物或框架340。三脚架342可迫使音圈344穿过圆柱形磁性间隙346轴向移动。音圈344可缠绕在模型348周围，其充当电线的耐热线轴。当将电音频信号施加到音圈344时，音圈中的电流产生磁场，使其变为可变电磁体。LF驱动器304可进一步包含通过框架340保持在合适位置的磁体350，其环绕音圈344和模型348的至少一部分。磁体350产生持续磁场，来对抗音圈344的可变电磁场。音圈344和LF驱动器的磁性系统相互作用，从而产生机械力，其致使音圈344且因此所附接的辐射表面320响应于电音频信号而类似于活塞沿LF驱动器304的第一中心辐射轴352前后移动，以抽吸空气并产生声波。
防尘罩354可覆盖辐射表面320的中心中的孔。防尘罩354可减少可进入磁体350的间隙中的灰尘和污垢的量，减少穿过LF驱动器304的泄漏损失，并增加辐射表面320的强度，同时有助于维持其形状。柔性悬挂系统可包含三脚架342和环绕物356(见图4)。环绕物356可附接到辐射表面320的外圆周326以及框架340两者。悬挂系统可将音圈344定中心在磁性间隙346中，并施加回复力来将其保持在那，从而在驱动器运动时，本质上充当弹簧。三脚架342可提供多数的回复力，而环绕物456可帮助为音圈344和辐射表面320定中心，以允许与磁性间隙346对准的自由活塞运动。环绕物356，在帮助限制辐射表面320和音圈344的最大机械偏移时，还可确定行进通过辐射表面320的能量如何被吸收。移动部分(辐射表面320、防尘罩354、音圈344和模型)的质量以及悬挂(环绕物356和三脚架342)的顺应性控制LF驱动器的共振(Fs)，这又控制其低频响应。
如图2中所描述，辐射表面320的外圆周326可界定具有辐射表面开口区域的辐射表面开口。类似于图2中的说明，LF驱动器304和第一HF驱动器308a可具有密集几何形状，使得第一HF驱动器308a至少部分地阻碍LF驱动器304。举例来说，第一HF驱动器308a可安置在LF驱动器304的辐射表面320的前面，但第一HF驱动器可不与LF驱动器304同轴。而是，第一HF驱动器308a的声学中心310a可从第一中心辐射轴352偏移。类似于图2，第一HF驱动器308a可邻近于LF驱动器304定位，使得LF驱动器304的声学中心306与第一HF驱动器308a的声学中心310a之间的第一距离小于分频频率下的波长。举例来说，所述声学中心之间的距离可小于5英寸。根据一个或多个实施例，与第一中心辐射轴352正交的距第一HF驱动器308a的声学中心310a的第二距离可小于辐射表面开口328的半径。
第一HF驱动器308a可物理上耦合到第一HF波导318a，而第二HF驱动器308b可物理上耦合到第二HF波导318b。第一HF驱动器308a可沿第二中心辐射轴358发射HF声学能量。根据本公开的一个或多个实施例，第一中心辐射轴352(对应于LF驱动器304)和第二中心辐射轴358(对应于第一HF驱动器308a)可成偏移角。LF驱动器304可耦合到LF波导316，其小于传统的低频波导。LF波导316为LF声学能量界定第一辐射路径322。可谨慎地选择LF波导316的大小来与第一HF波导318a配合，使得它可对准到第一HF波导。以此方式，两个波导可共享相似方向性性质和长度，以在目标操作角度下呈现其对应驱动器之间的声学对准。
LF波导316可包含近端323，其具有邻近于LF驱动器304定位的近端开口324，其可比LF驱动器304的辐射表面开口328小得多。LF波导316的近端开口324可界定近端开口区域。因此，近端开口区域可小于辐射表面开口区域。因为近端开口区域可小于辐射表面开口区域，所以这在LF波导316的外表面332周围为LF声学能量界定第二辐射路径330。LF波导316可远离LF驱动器304延伸到远端333，其具有界定穿过其中的第一辐射路径322的远端开口334。远端开口334可界定远端开口区域，其可大于近端开口区域。
类似于图2，LF波导316可在LF驱动器304的前面浮动，使得近端323不物理上连接到LF驱动器，而是与LF驱动器304分离。LF波导316的近端开口324可与LF驱动器304间隔开一距离，以界定LF驱动器304与LF波导316之间的气隙336。气隙336可至少部分地存在，因为LF波导316的近端开口区域可小于LF驱动器304的辐射表面开口区域。因为辐射表面320响应于电音频信号移动，所以LF驱动器304与LF波导316之间的距离-且因此气隙的大小-可变化。
根据一个或多个实施例，LF波导316的近端开口324可为圆形。为此，近端323可包含下部边缘360和上部边缘362。与上部边缘362相比，下部边缘360可较接近LF驱动器304的中心辐射轴352。另外，与上部边缘362相比，下部边缘360可较靠近辐射表面开口328。以此方式，近端开口324可距辐射表面320恒定距离。
根据一个或多个替代实施例，LF波导316的近端开口324可为矩形。为此，下部边缘360可为第一水平边缘，且上部边缘362可为与第一水平边缘相对的第二水平边缘。另外，近端可包含两个垂直边缘364，其与第一和第二水平边缘一起，界定近端开口324。类似于上文，与第二水平边缘相比，第一水平边缘可较接近LF驱动器304的中心辐射轴352。另外，与第二水平边缘相比，第一水平边缘可较靠近辐射表面开口328。
允许LF波导316浮动可提供经由第一辐射路径322将较高频率从LF驱动器304的辐射表面320有效地直接提取到LF波导316(设计来支持这些频率)中，而不使用压缩腔，且不将所有频率都推动到LF波导中的装置。因此，可允许对于LF波导316来说不是最佳的频率具有不同的辐射路径，例如第二辐射路径330。此外，归因于多条辐射路径，LF波导316的内表面366和外表面332可具有来自LF驱动器304的大体相等的声学压力。如先前所描述，若干路径对于良好性能可为必要的。因此，第二辐射路径330可包括若干辐射路径。可使用大量声学元件来创建这些额外辐射路径，且所述路径主要形成来处理不同的频率区，如下文将论述。
扬声器300可包含两个内部腔前腔368和后腔370。后腔370可容纳通风音箱设计中的LF驱动器304。可通过封闭LF驱动器304的正前面且LF和HF波导316、318后面的空间，来形成前腔368。根据一个或多个实施例，前腔368可包含用于LF声学能量的七(7)条出口路径。主要出口可为LF波导316本身，其可为分频频率经由第一辐射路径322的重要出口。扬声器300中的其它声学出口可包含：由LF驱动器304正上方的扬声器外壳302的前表面376中的前开口374界定的前声学出口372；扬声器外壳302的底部表面380处的底部声学出口378；由扬声器外壳302的侧表面386中的细长开口384界定的两个侧声学出口382(见图4)；以及扬声器外壳302的后表面390中的两个后声学出口388。
如前所描述，LF波导316的近端开口324可小于LF驱动器304的辐射表面开口328。使LF波导316浮动可仅迫使来自LF驱动器304的LF声学能量的一部分经由第一辐射路径322进入LF波导316中。但是，LF声学能量可在经由第一辐射路径322的LF波导316与经由第二辐射路径330的上文论述的其它声学出口之间划分。LF声学能量可遵循最小电阻的路径。根据本公开的扬声器设计利用此性质来优化性能。LF波导316的近端开口在辐射表面320的中心附近的放置，创建到音圈344的闭合耦合，可促进较高的分频频率进入LF波导316。
一般来说，辐射表面320的外部部分所产生的分频频率是产生在活塞操作区之外的不稳定行为的LF声学能量。第二辐射路径本身呈现为声学低通滤波器，且限制此特定LF声学能量从其它路径出来。在这方面，前腔368内部的广泛吸收处理(未图示)的使用以及将从LF驱动器304的外部轮圈392辐射的LF声学能量划分到不同的路径中是重要的。因此，浮动的LF波导316可为来自轮圈392的中等频率创建声学滤波器。前腔368可吸收来自所述轮圈的中等频率。同时，来自LF驱动器304的中心的中等频率可经由LF波导316出来。
使用多条出口路径现在要求来自这些路径的LF能量在收听者处，在声学上一起求和回来。对于此能量来说，1/4波长对准要求相同，因为是针对分频能量来描述的。因此，每一次要出口将具有对此对准来说关键的路径长度要求和频率相关性。
在所述设计中，正好在LF波导316的有效操作下的频率区可能难以维持。这些波长可足够小，而较大地受前腔368中的障碍影响，且还可能难以对准到LF波导能量。三个出口可主要针对正好在LF波导316的有效操作下的这些频率。它们可包含在LF波导316正上方的前开口374，以及扬声器的侧表面386上的两个侧声学出口382(图4)。前声学出口372可在辐射表面320的上部边缘上为LF声学能量提供非常直接的辐射路径来供其出来。此出口满足LF驱动器304所产生的所有频率的1/4波长要求。细长的侧声学出口382可非常特定针对来自辐射表面320的左和右轮圈部分的LF声学能量的一小部分。
根据一个或多个实施例，扬声器300可包含安置在辐射表面320的一部分(例如底部部分396)的前面的负载板394。因此，负载板394可邻近于LF波导316的近端323安置。以此方式，连同第一HF驱动器308a，负载板394可阻碍LF驱动器304所发射的LF声学能量的一部分。负载板394可完成若干功能。举例来说，负载板394可为波导316、318与LF驱动器304之间的声学处理提供安全着陆，这对于抑制前腔368中所诱捕的分频能量来说是关键的。负载板394还可防止LF声学能量直接对波导316、318的后表面398加压。负载板394可通过使来自LF驱动器304的辐射表面320的底部部分396的LF声学能量偏转，来提供从前腔368出来且到后声学出口388的直接辐射路径。所述设计可允许后腔通风口辐射到前腔368中。或者，后腔通风口可直接辐射到自由空气中。
根据一个或多个实施例，前腔不是必需品，但可能非常有用。来自辐射表面320的轮圈能量可分解到单独的路径中，且不允许相同的对称路径回到自由空气中。来自轮圈的分频能量应大部分被吸收。
虽然上文所述示范性实施例，但不希望这些实施例描述本发明的所有可能形式。相反，说明书中所使用的词语是描述词而不是限制词，且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，可组合各种实施中实施例的特征以形成本发明的进一步实施例。

Claims (20)

1.一种扬声器，其包括：
扬声器外壳；
低频(LF)驱动器，其安置在所述扬声器外壳中，且具有适于发射LF声学能量的辐射表面以及由所述辐射表面的外圆周界定的辐射表面开口；以及
LF波导，其为LF声学能量界定第一辐射路径，所述LF波导具有邻近于所述LF驱动器定位的近端开口，且远离所述LF驱动器延伸到远端开口，以界定穿过其中的所述第一辐射路径，所述近端开口具有近端开口区域，所述近端开口区域小于辐射表面开口区域，以在所述LF波导的外表面周围，为所述LF声学能量界定第二辐射路径。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其中所述LF波导的内表面和外表面具有来自所述LF驱动器的大体上相等的声学压力。
3.根据权利要求1所述的扬声器，其中所述第二辐射路径沿前表面从所述扬声器外壳出来。
4.根据权利要求1所述的扬声器，其中所述第二辐射路径沿侧表面和后表面中的至少一者从所述扬声器外壳出来。
5.根据权利要求4所述的扬声器，其还包括负载板，所述负载板在所述辐射表面的一部分的正前面，且邻近所述LF波导，以使LF声学能量沿所述第二辐射路径偏转到位于所述后表面中的后声学出口。
6.根据权利要求1所述的扬声器，其中所述LF波导的近端不物理上连接到所述LF驱动器。
7.根据权利要求6所述的扬声器，其中所述LF波导的所述近端包含至少部分地界定所述近端开口的下部边缘和上部边缘，其中与所述上部边缘相比，所述下部边缘较靠近所述辐射表面开口。
8.根据权利要求7所述的扬声器，其中与所述上部边缘相比，所述下部边缘较接近所述LF驱动器的中心辐射轴。
9.根据权利要求1所述的扬声器，其还包括高频(HF)驱动器，所述驱动器安置在所述LF驱动器的所述辐射表面的前面，且至少部分地阻碍所述辐射表面所发射的所述LF声学能量。
10.根据权利要求9所述的扬声器，其中所述LF驱动器的中心辐射轴和所述HF驱动器的中心辐射轴成偏移角。
11.根据权利要求9所述的扬声器，其中所述HF驱动器不与所述LF驱动器同轴。
12.根据权利要求1所述的扬声器，其还包括邻近于所述LF驱动器定位的高频(HF)驱动器，其中所述LF驱动器的声学中心与所述HF驱动器的声学中心之间的第一距离小于分频频率下的波长。
13.根据权利要求12所述的扬声器，其中所述第一距离小于5英寸。
14.根据权利要求12所述的扬声器，其中从所述HF驱动器的所述声学中心到所述LF驱动器的中心辐射轴的第二距离小于所述辐射表面开口的半径。
15.一种扬声器，其包括：
扬声器外壳；
低频(LF)驱动器，其安置在所述扬声器外壳中，且具有适于发射LF声学能量的辐射表面以及由所述辐射表面的外圆周界定的辐射表面开口；
高频(HF)驱动器，其安置在所述LF驱动器的所述辐射表面的前面，且至少部分地阻碍所述LF驱动器的所述辐射表面所发射的所述LF声学能量；以及
LF波导，其为所述LF声学能量界定第一辐射路径，所述LF波导具有邻近于所述LF驱动器定位的近端开口，且远离所述LF驱动器延伸到远端开口，以界定穿过其中的所述第一辐射路径，所述近端开口具有小于辐射表面开口区域的近端开口区域，以在所述LF波导的外表面周围为所述LF声学能量界定第二辐射路径，所述LF波导的所述远端开口具有大于所述辐射表面开口区域的远端开口区域；
其中所述近端开口与所述LF驱动器间隔开一距离，以界定所述LF驱动器的所述辐射表面与所述LF波导的所述近端开口之间的气隙。
16.根据权利要求15所述的扬声器，其中所述LF驱动器的中心辐射轴与所述HF驱动器的中心辐射轴成偏移角。
17.根据权利要求15所述的扬声器，其中所述第二辐射路径沿侧表面和后表面中的至少一者从所述扬声器外壳出来。
18.一种扬声器，其包括：
低频(LF)驱动器，其具有适于发射LF声学能量的辐射表面以及由所述辐射表面的外圆周界定的辐射表面开口；以及
高频(HF)驱动器，其至少部分地阻碍所述LF驱动器所发射的所述LF声学能量；
其中所述HF驱动器的声学中心从所述LF驱动器的中心辐射轴偏移。
19.根据权利要求18所述的扬声器，其还包括：
LF波导，其为所述LF声学能量界定第一辐射路径，所述LF波导具有邻近于所述LF驱动器定位的近端开口，且远离所述LF驱动器延伸到远端开口，以界定穿过其中的所述第一辐射路径，所述近端开口具有小于辐射表面开口区域的近端开口区域，以在所述LF波导的外表面周围为所述LF声学能量界定第二辐射路径，所述LF波导的所述远端开口具有大于所述近端开口区域的远端开口区域。
20.根据权利要求19所述的扬声器，其中所述LF波导与所述LF驱动器分离，以界定所述LF驱动器的所述辐射表面与所述LF波导的所述近端开口之间的气隙。
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