CN108781315B - 具有不同模块壳体几何形状和相似声学特性的扬声器模块 - Google Patents

Abstract

扬声器模块阵列包括具有至少一个电声驱动器和壳体的第一扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定具有第一腔体积的第一声腔。该阵列还包括具有至少一个电声驱动器和壳体的第二扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定第一封闭体积，该第一封闭体积比第一腔体积大第一体积差。第二扬声器模块包括第一内部围壳，该第一内部围壳具有第一内部体积，该第一内部体积基本上等于第一体积差。第一封闭体积的位于第一内部体积之外的部分限定第二声腔，该第二声腔具有基本上等于第一腔体积的第二腔体积。这种配置使得扬声器模块中的低频声学驱动器的性能能够基本匹配，而不需要用于经匹配性能的复杂替代方法。

Description

具有不同模块壳体几何形状和相似声学特性的扬声器模块

相关申请

本申请要求于2016年3月11日提交的美国专利申请序列号15/067,939的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本说明书一般涉及声学扬声器阵列。更具体地，本说明书涉及两个或更多个扬声器模块的阵列，两个或更多个扬声器模块尽管模块壳体几何形状不同却具有相似的声学性能。

发明内容

在一方面，扬声器模块阵列包括具有至少一个电声驱动器和壳体的第一扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定具有第一腔体积的第一声腔。扬声器模块阵列还包括具有至少一个电声驱动器和壳体的第二扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定第一封闭体积，该第一封闭体积比第一腔体积大第一体积差。第二扬声器模块还包括第一内部围壳，第一内部围壳具有第一内部体积，第一内部体积基本上等于第一体积差，第一封闭体积的位于第一内部体积之外的部分限定第二声腔，第二声腔具有基本上等于第一腔体积的第二腔体积。

示例可以包括以下特征中的一个或多个：

第一和第二扬声器模块的壳体可以包括多个面板，并且第一内部围壳可以包括多个内部面板。每个内部面板被固定到第二扬声器模块的壳体的面板和其他内部面板中的至少一个面板上。第一和第二扬声器模块中的每一个的壳体可以包括至少一个声学端口。第一和第二扬声器模块的壳体可以包括顶面板和底面板，顶面板和底面板具有被限定在它们之间的楔角。第一扬声器模块的楔角可以与第二扬声器模块的楔角不同。

内部面板中的至少一个可以是弯曲面板。

第一内部围壳可以包括固定到第二扬声器模块的壳体的面板中的至少一个面板的单个内部面板，并且可以是盒形的。第一内部围壳可以是材料固体块。

至少一个声学驱动器可以包括一对低音扬声器，并且还可以包括多个压缩驱动器。多个驱动器端口可以设置在低音扬声器之间，其中多个驱动器端口中的每个驱动器端口通过声道与压缩驱动器中的相应一个压缩驱动器连通。

该扬声器模块阵列可以包括具有至少一个电声驱动器和壳体的第三扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定第二封闭体积，该第二封闭体积比第一腔体积大第二体积差。第三扬声器模块可以包括第二内部围壳，第二内部围壳具有第二内部体积，第二内部体积基本上等于第二体积差。第二封闭体积的位于第二内部体积之外的部分限定第三声腔，第三声腔具有基本上等于第一和第二腔体积的第三腔体积。第一封闭体积和第二封闭体积可以不是相等的体积，并且第一内部体积和第二内部体积可以不是相等的体积。

在一方面依照另一方面，扬声器模块阵列包括具有多个电声驱动器和第一壳体的第一扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定具有第一腔体积的第一声腔。第一扬声器模块具有多个声学端口，并且第一壳体具有限定第一楔角的第一对相对的面板。扬声器模块阵列另外包括具有多个电声驱动器和第二壳体的第二扬声器模块，至少一个电声驱动器和壳体一起限定第一封闭体积，该第一封闭体积比第一腔体积大第一体积差。第二壳体具有限定第二楔角的第二对相对的面板。第二对相对的面板中的相对的面板中的一个面板平行于且基本上邻近于第一对相对的面板中的相对的面板中的一个面板。第二扬声器模块还包括多个声学端口和第一内部围壳，第一内部围壳具有第一内部体积，第一内部体积基本上等于第一体积差。第一楔角和第二楔角不相等并且位于第一内部体积之外的第一封闭体积的一部分限定第二声腔，第二声腔具有基本上等于第一腔体积的第二腔体积。

示例可以包括以下特征中的一个或多个：

第一和第二壳体可以分别包括多个面板，并且内部围壳可以包括多个内部面板，其中内部面板中的每个内部面板被固定到第二壳体的面板和其他内部面板中的至少一个。内部面板中的至少一个可以是弯曲面板。

内内部围壳可以是盒形围壳。

电声驱动器中的至少一个电声驱动器可以是低音扬声器，并且其他声学驱动器中的至少一个声学驱动器可以是压缩驱动器。

根据另一方面，具有可配置声腔的扬声器模块包括至少一个声学驱动器、壳体和至少一个内部面板。壳体，与至少一个电声驱动器一起限定封闭体积。

至少一个内部面板，被附接到壳体，从而在封闭体积内限定内部体积，在内部体积外的封闭体积具有基本上等于预定体积的体积。

示例可以包括以下特征中的一个或多个：

扬声器模块可以是第一扬声器模块，被配置为附接到第二扬声器模块，其中预定体积基本上等于第二扬声器模块的声腔的体积。

多个声学端口可以从壳体外部延伸到封闭体积。至少一个内部面板可以包括弯曲面板。

至少一个电声驱动器可以包括低音扬声器和/或压缩驱动器。

附图说明

通过结合附图参考以下描述，可以更好地理解本发明构思的示例的上述的和进一步的优点，其中相同的数字表示各种图中的相同结构元件和特征。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明特征和实施方案的原理上。

图1A和图1B是具有和不具有声学透明的前屏幕的扬声器模块阵列的示例的透视图。

图2是示出了不同的楔角的图1A的扬声器模块阵列的另一个透视图。

图3A、图3B和图3C是图2的各个扬声器模块的透视图。

图4A、图4B和图4C分别是图3C所示的下扬声器模块的透视图、正视图和俯视图，其中前声学透明屏幕和顶面板被移除。

图5A、图5B和图5C示出了三个扬声器模块的基本结构的透视图，其中移除了各种组件以更好地示出封闭体积。

具体实施方式

如本文所使用的，电声驱动器是指由电信号控制的声信号源，例如声换能器。电声驱动器可以在宽范围的声频上产生声信号，包括例如从至少几赫兹到大于20KHz的频谱的至少一部分。

该本说明书使用诸如顶部、底部、上部、下部、后部、前部等词。这些词旨在描述附图中所示的特征和元件的相对位置。应该认识到，在其他视图或其他示例中，可以用其他描述或位置标识符来指代相似的特征和元件。

如本文所使用的，术语“基本上”应理解为大致相同。例如，“基本上等于”包括不完全相同但在特定值的范围内的值，使得仍然实现与精确相等相关联的期望结果。

下面描述的各种示例允许制造具有相似声学元件但具有不同模块几何形状的扬声器模块，以实现相似的声学性能。不同的模块几何形状允许扬声器模块布置在阵列(例如，曲线阵列)中，以实现期望的声学覆盖图案。

对阵列中的一个或多个模块的内部结构的修改导致所有模块具有基本相同的声腔体积。低频电声驱动器对声腔的体积特别敏感。尽管扬声器模块几何形状不同，但是使用这里描述的扬声器模块结构允许所有低频电声驱动器的性能被很好地匹配。此外，快速修改一个或多个扬声器模块的内部扬声器模块结构的能力避免了更复杂的替代方法，例如为不同模块提供不同的声学端口，并根据电声驱动器的特定模块几何形状维持电声驱动器的不同的均衡(EQ)配置文件。为所有模块维护相同的EQ配置文件可以降低布线复杂性。例如，根据电缆的功率要求和电气特性，通过“菊花链连接”两个或更多个扬声器模块，可以减少从放大器延伸到扬声器模块阵列的电缆数量。

图1A是示出三个扬声器模块12A、12B和12C的阵列10的示例的透视图，并且图1B是阵列10的透视图，示出了没有声学透明屏幕14的三个模块12。模块12垂直堆叠并彼此附接，使得下模块12C的顶部平行于中间模块12B的底部，并且中间模块12B的顶部平行于上模块12A的底部。模块12彼此固定以形成垂直阵列，该垂直阵列可以定位在用于获得特定声场覆盖的位置处。在替代示例中，可以仅使用两个模块12，或者可以使用四个或更多个模块12。为了提供期望的声学环境，可以设置任何数量的扬声器模块阵列10。扬声器模块阵列10可以悬挂在天花板或其他结构上，或者堆叠在地面上，围绕舞台，运动场，观众席等。

图2是扬声器阵列10的透视图，类似于图1A的扬声器阵列，但是在更大的观看距离处。图3A、图3B和图3C示出了图2的单个扬声器模块12彼此分开。每个模块12具有前屏幕14、后面板(不可见)、顶面板16、底面板(不可见)和一对侧面板18。借助于非限制性示例，面板可由木材(例如，胶合板或中密度纤维板(MDF))、刨花板、泡沫、塑料或金属制成。在所示示例的替代方案中，面板16和18中的一个或多个面板可以是弯曲的或具有另一非平面形状。

图4A、图4B和图4C分别是最小的扬声器模块12C的透视图、正视图和俯视图，其中前屏幕14C和顶面板16C被移除。一对把手19从后面板32向外延伸。模块12C包括设置在前部的一对低频电声驱动器(“低音扬声器”)20。低音扬声器20与五个面板组合，限定了壳体，壳体包围四个更高频电声驱动器(压缩驱动器)22(每侧只有顶部驱动器可见)、声管24以及封闭体积内的其他组件和结构。驱动器端口26设置在声管24的端部，并沿着模块12前部的衍射槽垂直布置在喇叭壁28C之间。模块12C的声腔由封闭体积内的未占用的体积限定。通向声腔的四个声学端口30设置在模块12C的前部。其他模块12A和12B包括类似的电声驱动器和结构。另外，声学端口30的端口横截面积和端口长度对于所有模块12保持相同。

再次参照图2，扬声器模块12A构造有在其上表面16A和下表面(不可见)之间限定的垂直楔角91。类似地，模块12B具有在其上表面16B和下表面之间限定的楔角92，并且模块12C具有在其上表面16C和下表面之间限定的楔角93。例如，91可以是5°，92可以是10°，并且93可以是20°。因此，每个扬声器模块12具有不同的几何形状和由其壳体包围的不同的体积。

来自每个模块12的角声输出模式在垂直方向上不同，并且因为每个模块12相对于其他模块12成角度，所以从每个模块12传播的声能的中心线处于不同的垂直方向。换句话说，每个模块12具有不同的垂直覆盖角度并且指向不同的垂直方向，阵列的布置允许声能以平滑连续的方式在比单个模块12可能的更大的垂直角度上传播。每个模块12在声谱上提供类似的声学性能，例如，可以从几赫兹延伸到大于29KHz。应当注意，沿着声传播方向的声能的幅值根据不同的垂直覆盖角度在模块12之间变化。

基于不同的模块壳体几何形状，部分地由于不同的楔角9，封闭体积是不同的。更具体地，上模块12A具有封闭体积VA，该封闭体积比下模块12C的封闭体积VC大了体积差AVAC。类似地，中间模块12B具有封闭体积VB，该封闭体积比下模块12C的封闭体积VC大了体积差AVBC。

由于不同的封闭容积，扬声器模块12的声学性能会不同，特别是在低音扬声器29的性能方面；然而，具有较大封闭容积的模块14A和14B包括在封闭体积内的内部围壳。图5A、图5B和图5C分别示出了扬声器模块12A、12B和12C的基本结构的透视图，其中为了清楚地观察声腔，电声驱动器20和22、声管24和其他组件被移除。上扬声器模块12A包括内部围壳，该内部围壳具有大致矩形盒形状并由后面板32A的一部分限定，两个内侧面板34A，内部前面板36A，以及底面板38A和顶面板16A的部分(参见图3A)。类似地，中间扬声器模块12B包括由后面板32B的一部分限定的盒形围壳，内侧面板34B，内部前面板36B以及底面板38B和顶面板16B的部分(参见图3B)。每个模块12A或12B的内侧面板34之间的间隔是不同的，尽管这不是必需的。另外，每个模块36的内侧面板34和内部前面板36的尺寸通常是不同的。在所示的示例中，内部体积由“密封的”空气体积以及内侧面板34和内部前面板36的体积限定。

上扬声器模块12A内的内部围壳的内部体积等于体积差AVAC，并且中间扬声器模块12B内的内部围壳的内部体积等于体积差AVBC。结果，由封闭体积VA和VB的不包括(即，在外部)相应内部体积的部分限定的相应声腔的体积基本上与下扬声器模块12C的封闭体积(和声腔体积)VC相同。由于类似的声学组件和声腔体积，三个模块12在声学性能上基本匹配。

有利地，通过将侧面板34固定到后面板32，底面板38和/或顶面板16，并通过将内部前面板36固定到侧面板34，底面板38和或顶面板16，可以容易地组装用于扬声器模块12的内部围壳。可以使用任何已知的器件固定面板，例如螺钉、螺栓、U形钉和其他紧固件，以及被设置在面板内的粘合剂或小特征，以允许过盈配合。面板可以包括槽以接合一个或多个其他面板以提供精确的定位和对准。有利地，将内部面板34和36固定到后面板32并且可选地固定到上面板16和/或下面板38可以加强模块12的结构。尽管在最小的模块12C中可以不形成内部围壳，但是内侧面板34C提供额外的结构加强。

在一个示例中，至少较大扬声器模块12的面板设置有过多数量的附接装置，例如导孔、突片、凹槽等，用于附接内部面板。在组装模块12期间，选择内部面板尺寸以实现期望的内部体积和声腔体积。

尽管所示阵列包括三个扬声器模块，但是其他示例可以包括两个扬声器模块或四个或更多个扬声器模块。另外，扬声器模块阵列和相关的楔角被定义在垂直平面内；然而，应当理解，阵列和楔角可以在水平平面中，并且以类似的方式实现扬声器模块的声腔的体积的匹配。此外，壳体和内部围壳显示为大致盒形围壳；然而，应该认识到可以考虑其他形状。可以响应于扬声器模块的封闭体积内的可用(即，未填充的)空间来确定特定形状。而且，用于限定内部围壳的内部面板的形状和/或数量可以是不同的。例如，一个或多个内部面板可以是弯曲的。此外，内部面板的数量可能不同。在一个示例中，上述两个或更多个平面板形成为单个部件。

在其他替代示例中，内部围壳包括两个或更多个子围壳，子围壳的内部容积的总和等于如上所述的单个内部围壳的体积的总和。如果扬声器模块内的组件在其它方面干扰单个内部围壳，则这种布置可能是有利的。在其他替代示例中，内部围壳可以由材料的固体块或块体形成，例如，由一个或多个泡沫或木材元件形成，其尺寸适于占据内部围壳的整个体积。该结构可以不完全是实心的，即，该结构可以包括一个或多个内部空间或空隙。

已经描述了一定数量的实施方案。然而，应该理解，前面的描述旨在说明而不是限制由权利要求的范围限定的本发明构思的范围。其他示例在以下权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种扬声器模块阵列，包括：

第一扬声器模块和第二扬声器模块，所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块被堆叠且彼此附接，使得所述第一扬声器模块的顶部平行于所述第二扬声器模块的底部，所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块具有不同的几何形状；

所述第一扬声器模块具有至少一个电声驱动器和壳体，所述至少一个电声驱动器和所述壳体一起限定具有第一腔体积的第一声腔；

所述第二扬声器模块具有至少一个电声驱动器和壳体，所述第二扬声器模块的所述至少一个电声驱动器和所述壳体一起限定第一封闭体积，所述第一封闭体积比所述第一腔体积大第一体积差，所述第二扬声器模块还包括第一内部围壳，所述第一内部围壳具有第一内部体积，所述第一内部体积基本上等于所述第一体积差，其中所述第一封闭体积的位于所述第一内部体积之外的部分限定第二声腔，所述第二声腔具有基本上等于所述第一腔体积的第二腔体积。

2.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，其中所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块的壳体包括多个面板，并且其中所述第一内部围壳包括多个内部面板，所述内部面板中的每个内部面板被固定到所述第二扬声器模块的所述壳体的面板和其他内部面板中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，其中所述第一内部围壳是盒形围壳。

4.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，还包括：

具有至少一个电声驱动器和壳体的第三扬声器模块，所述第三扬声器模块的所述至少一个电声驱动器和所述壳体一起限定第二封闭体积，所述第二封闭体积比所述第一腔体积大第二体积差，所述第三扬声器模块还包括第二内部围壳，所述第二内部围壳具有第二内部体积，所述第二内部体积基本上等于所述第二体积差，其中所述第二封闭体积的位于所述第二内部体积之外的部分限定第三声腔，所述第三声腔具有基本上等于所述第一腔体积和所述第二腔体积的第三腔体积。

5.根据权利要求4所述的扬声器模块阵列，其中所述第一内部体积和所述第二内部体积不相等。

6.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，其中所述第一内部围壳包括材料固体块。

7.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，其中所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块中的每一个的壳体包括至少一个声学端口。

8.根据权利要求2所述的扬声器模块阵列，其中所述内部面板中的至少一个内部面板是弯曲面板。

9.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，其中所述至少一个电声驱动器包括一对低音扬声器。

10.根据权利要求9所述的扬声器模块阵列，其中所述至少一个电声驱动器还包括多个压缩驱动器。

11.根据权利要求10所述的扬声器模块阵列，还包括设置在所述低音扬声器之间的多个驱动器端口，所述驱动器端口中的每个驱动器端口通过声道与所述压缩驱动器中的相应一个压缩驱动器连通。

12.根据权利要求1所述的扬声器模块阵列，其中所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块的壳体包括顶面板和底面板，所述顶面板和所述底面板限定在所述顶面板和所述底面板之间的楔角。

13.根据权利要求12所述的扬声器模块阵列，其中所述第一扬声器模块的楔角不同于所述第二扬声器模块的楔角。

14.一种扬声器模块阵列，包括：

具有多个电声驱动器和第一壳体的第一扬声器模块，所述多个电声驱动器和所述第一壳体一起限定具有第一腔体积的第一声腔，所述第一扬声器模块还具有多个声学端口，所述第一壳体具有限定第一楔角的第一对相对的面板；和

具有多个电声驱动器和第二壳体的第二扬声器模块，所述第二扬声器模块的所述多个电声驱动器和所述第二壳体一起限定第一封闭体积，所述第一封闭体积比所述第一腔体积大第一体积差，所述第二壳体具有限定第二楔角的第二对相对的面板，所述第二对相对的面板中的一个面板平行于并且基本上邻近于所述第一对相对的面板中的一个面板，所述第二扬声器模块还包括多个声学端口和第一内部围壳，所述第一内部围壳具有第一内部体积，所述第一内部体积基本上等于所述第一体积差，其中所述第一楔角和所述第二楔角不相等并且其中位于所述第一内部体积之外的所述第一封闭体积的一部分限定第二声腔，所述第二声腔具有基本上等于所述第一腔体积的第二腔体积，

其中所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块被堆叠且彼此附接，使得所述第一扬声器模块的顶部平行于所述第二扬声器模块的底部，所述第一扬声器模块和所述第二扬声器模块具有不同的几何形状。

15.根据权利要求14所述的扬声器模块阵列，其中所述第一壳体和所述第二壳体各自包括多个面板，并且其中所述内部围壳包括多个内部面板，所述内部面板中的每个内部面板被固定到所述第二壳体的所述面板和其他内部面板中的至少一个。

16.根据权利要求14所述的扬声器模块阵列，其中所述内部围壳是盒形围壳。

17.根据权利要求15所述的扬声器模块阵列，其中所述内部面板中的至少一个内部面板是弯曲面板。

18.根据权利要求14所述的扬声器模块阵列，其中所述电声驱动器中的至少一个电声驱动器是低音扬声器。

19.根据权利要求18所述的扬声器模块阵列，其中所述电声驱动器中的至少一个电声驱动器是压缩驱动器。

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