CN108966097A - 柱形扬声器及音箱设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电声产品技术领域，具体涉及一种柱形扬声器及音箱设备。本发明所述的柱形扬声器包括罩体以及设于罩体的两端的上盖和下盖，罩体、上盖和下盖之间形成容纳空间，容纳空间内设有连接部和发声部，发声部设于罩体和连接部之间，发声部包括振膜组件和多个引擎组件，多个引擎组件成环形分布设于连接部的外周面，振膜设于引擎组件和罩体之间，其中，振膜组件和多个引擎组件所形成的声辐射角度大于等于180°。通过使用本发明所述的柱形扬声器及音箱设备，能够提高扬声器的声音扩散范围，使声波辐射角度的范围达到180°～360°，有效地改善音效质量。

Description

柱形扬声器及音箱设备

技术领域

本发明属于电声产品技术领域，具体涉及一种柱形扬声器及音箱设备。

背景技术

迄今为止，中、高音扬声器主要分为半球顶式、(铝)带式、海尔式(气动高音)、压电式或静电式，这些形式的扬声器虽然各有所长但也各有缺陷，下面分别说明。

半球顶高音扬声器：属于最常见的一种电动式扬声器，即通过音圈感应磁力推动球顶振膜辐射声音。由于音圈本身就是电感元件，对于高频具有感抗，而且其重量大于软性电路板的金属电路，所以很难发出20KHz以上的高频，但向中低频方向却可以下潜的更好，这主要因为其音圈在磁隙中的机械运动属于线性活塞式运动。球顶振膜材料对音圈动力的响应也完全不同，选择性很大，但品质相对高的振膜须要付出昂贵的代价，如采用铍膜、钻石膜的都是特别昂贵的扬声器。即便使用这样的振膜，仍然受音圈本身的限制而难以达到最佳品质。另外半球顶高音的波阵面属于球面波，其形成的声源为点声源。

带式高音扬声器：其振膜主要有两种，一种是在两根极性相反的磁体之间悬置一种非常轻薄的纯铝箔；另一种是特别轻薄的软性电路板(FPC)，即在一种胶片(Polyimidefilm)上面印制金属电路(一般是铝)制成的。这两种振膜和音圈(电路)是同体结构，一般还需要一个特制的变压器。这种扬声器的优点之一是高频上限可以高于球顶高音，之二是其波阵面为平面波的特性也使其音质在某些情况下失真度低；但缺点是振膜尺寸和质量对频率的影响较大，频带不够宽，谐振频率很难做到2000Hz以下；由于带式高音波阵面属于平面波，所以水平指向性非常狭窄，不如半球顶高音。

气动高音扬声器(AMT)：是一种等磁体的特殊的带式高音，也是用一种非常轻薄的胶片(PI)材料上面印制金属电路制成的，振膜和音圈也是同体，其和带式高音不同之处在于其振膜横向制成褶皱状，相邻的振膜褶皱横向挤压并喷射出气流辐射声波。其高频上限也类似带式高音，且频宽优于带式高音但不如球顶高音。由于其特殊的振膜褶皱结构使其并不是直接向前方辐射声波，而是横向挤压并喷射出气流辐射声波，这种方式有两个主要缺点，一是喷射气流会产生空气涡流而形成额外的气流声和驻波，二是声波处于横向挤压和碰撞的状态而导致相同波长的声波碰撞时会产生相位失真，而整数倍的高次谐波碰撞时会产生谐波失真。其水平指向性由于褶皱的扩散作用略优于带式高音和半球顶高音。

压电式高音扬声器：是一种类似电容性质的扬声器，静电扬声器也属于此类，在音响领域应用于两个极端：其一是作为全频扬声器用于手机等智能掌上设备，体积小，轻薄是它最大的优点。但音质无法达到高保真的标准，作为全频扬声器也无法发出大约100Hz以下的频率；其二是大尺寸大面积的静电高音扬声器，由于本身的波阵面很大，这种平面扬声器的高频音质优异，失真小，但缺点是同样无法发出较低的频率，而且需通过尺寸面积提高效率，需要采用高压变压器，振膜易损坏。

除此之外，以上列举的所有扬声器都有一个共同的缺点即偏轴指向性，它们几乎都是向着扬声器的正前方辐射声波，当辐射夹角大于120°(正负60°)时扩散辐射水平将急剧变差，无法达到180°～360°的均匀辐射。尽管有的带式高音和高档静电高音属于偶极子8字型其背面也可辐射声音但利用价值不高，主要因为正面和背面的声波是反相的，相位相差180°。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种柱形扬声器，其中包括罩体以及设于所述罩体的两端的上盖和下盖，所述罩体、所述上盖和所述下盖之间形成容纳空间，所述柱形扬声器还包括设于所述容纳空间内的连接部和发声部，所述连接部设于所述容纳空间的中心处并与所述上盖和所述下盖相连接，所述发声部设于所述罩体和所述连接部之间，所述发声部包括振膜组件和多个引擎组件，多个所述引擎组件成环形分布设于所述连接部的外周面，所述振膜设于所述引擎组件和所述罩体之间，其中，所述振膜组件和多个所述引擎组件所形成的声辐射角度大于等于180°。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述连接部为N面体柱形结构，其中N大于等于4，所述引擎组件和所述振膜组件能够覆盖设于所述连接部的N-1个侧面上。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，由所述引擎组件和所述振膜组件覆盖的所述连接部的N-1个侧面中的任意相邻的两个侧面间的夹角大于等于120°。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述引擎组件包括磁体和导磁板，所述导磁板包括底板部和两个侧板部，所述底板部与所述连接部的表面相贴合设置，所述两个侧板部沿与所述连接部的中轴线方向平行的方向设置并垂直于所述底板部。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述导磁板内设有至少一个所述磁体，所述磁体的一端的端面与所述振膜间隔设置，所述磁体的另一端的端面与所述底板部相贴合，所述侧板部的端面与所述磁体的所述一端的端面间形成磁极面，多个所述磁极面形成多级引擎阵列系统。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，任意一个所述磁极面均为平面，处于不同平面的所述磁极面对应的所述振膜组件在振动时能够形成沿不同方向扩散的平面波，所述平面波能够相互耦合形成多极耦合平面波。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述振膜包括柔性电路板、调谐层和PCB支撑背板，所述PCB支撑背板设于所述柔性电路板的背面，所述调谐层贴合设于所述柔性电路板的正面，所述PCB支撑背板包括设于所述柔性电路板的两侧边缘位置的支撑部和用于将所述柔性电路板分割成多个能够翻折的子电路板的固定部，所述调谐层能够设于多个所述子电路板中的任意一个所述子电路板上，所述柔性电路板包括基层和金属层，所述金属层包括至少一组导电回路，所述调谐层能够贴合设于多个所述子电路板中的任意一个所述子电路板的金属层的导电回路上。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，同一组所述导电回路上设有同一种所述调谐层。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述调谐层为矩形板。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述调谐层为喷涂油墨。

进一步地，如上所述的柱形扬声器，所述柱形扬声器还包括用于固定所述柱形扬声器的背板，所述背板设于所述罩体上，所述背板上设有引线接口，所述引线接口能够与所述振膜组件上的所述导电回路的输入端和输出端相连接。

本发明还提出了一种音箱设备，所述音箱设备包括上述所述的柱形扬声器。

通过使用本发明所述的柱形扬声器及音箱设备，通过多个引擎之间的不同的角度设置，能够实现向360°或可设定角度的空间以可控功率辐射声波，达到空间分布的完整扩散的能力。

通过使用本发明所述的振膜组件，将调谐层贴合设于柔性电路板上，当用于高音扬声器或中高音合体的扬声器的高音部分时，能够有效抑制所述柔性电路板的杂散震动，减少杂音的产生；当用于中音扬声器或中高音合体的扬声器的中音部分时，能够有效地提高柔性电路板的刚性并使其接近活塞运动模式。

通过使用本发明所述的引擎组件，通过多个引擎的叠加协同工作，能够提高扬声器的效率，倍增扬声器的解析力，增加扬声器的频宽和动态，减少扬声器的失真。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的整体结构的立体分解图；

图2为图1中实施例的整体结构示意图；

图3为图1中实施例的内部结构示意图；

图4为设有单个磁体的引擎组件的磁路分布示意图；

图5为设有多个磁体的引擎组件的磁路分布示意图；

图6为本实施例中柱形扬声器的声波扩散角度示意图；

图7为设有三个极面的柱形扬声器的内部结构示意图；

图8为图7中设有三个极面的柱形扬声器的声波扩散角度示意图；

图9为图1中实施例的振膜组件的结构示意图；

图10为图9中振膜组件的整体结构的分解示意图；

图11为图9中振膜组件的柔性电路板的结构示意图；

图12为另一实施例中的振膜组件的结构示意图；

图13为另一实施例中的振膜组件的结构示意图；

图14为设有图1中柱形扬声器的音箱设备的整体结构示意图；

图15为设有图7中三极面柱形扬声器的音箱设备的整体结构示意图；

图16为本发明实施例提供的多极引擎阵列系统的傅里叶变换分析示意图；

图17为本发明实施例提供的多极引擎阵列系统的香农公式分析示意图；

图18为本发明实施例提供的多极引擎阵列系统的等效电路模型示意图。

附图中各标记表示如下：

100：柱形扬声器；

10：罩体；

20：上盖；

30：下盖；

40：连接部；

50：导磁板、51：底板部、52：侧板部；

60：磁体、61：磁回路；

70：振膜组件、71：柔性电路板、711：基层、712：金属层、72：调谐层、721：矩形板、722：喷涂油墨、73：PCB支撑背板、731：支撑部、732：固定部；

80：轴向连接螺栓；

90：背板；91：引线接口、92：固定螺栓；

100′：三极面柱形扬声器；

200：箱体、210：低音扬声器；

300：支架；

400：障板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1为本发明实施例的整体结构的立体分解图。图2为图1中实施例的整体结构示意图。图3为图1中实施例的内部结构示意图。如图1、图2和图3所示，本实施例中的柱形扬声器100包括罩体10以及设于罩体10的两端的上盖20和下盖30。罩体10、上盖20和下盖30之间形成容纳空间，柱形扬声器100还包括设于容纳空间内的连接部40和发声部，连接部40设于容纳空间的中心处并与上盖20和下盖30相连接，发声部设于罩体10和连接部40之间，发声部包括振膜组件70和多个引擎组件，多个引擎组件成环形分布设于连接部40的外周面，振膜组件70设于引擎组件和罩体10之间，其中，振膜组件70和多个引擎组件所形成的声辐射角度大于等于180°。

本实施例中，连接部40为六面体的柱形结构，任意面均为矩形面，且任意一个相连的两侧面间的夹角大于等于120°。连接部40的六个侧面中的其中一个侧面上设有背板固定部，具有波导功能的罩体10上设有与连接部的侧面相对应的背板90，且背板90上设有螺丝孔，另外，背板90上设有引线接口91。连接部40通过固定螺栓92连接于背板90从而与罩体10相对固定。连接部40的顶部和底部均设有螺栓孔，其顶部和底部分别通过轴向连接螺栓80连接于上盖20和下盖30，并将罩体10固定于上盖20和下盖30之间，从而使连接部40固定设于上盖20、下盖30以及罩体10组成的容纳空间内。

发声部设于连接部40剩余的五个侧面和罩体10之间，包括引擎组件和振膜组件70。其中，引擎组件包括磁体60和导磁板50，导磁板50包括底板部51和两个侧板部52，底板部51与连接部40的表面相贴合设置，两个侧板部52沿与连接部40的中轴线方向平行的方向设置并垂直于底板部51。导磁板50内设有至少一个磁体60，磁体60的一端的端面与振膜组件70的内面间隔一定距离并对应设置，磁体60的另一端的端面与底板部51的表面相贴合，侧板部52的端面与磁体60的一端的端面间形成磁极面，多个磁极面形成多级引擎阵列系统。当导磁板50内设有一个磁体60时，磁体60能够与导磁板50形成2组磁回路61，当导磁板50内设有N个磁体60时，N个磁体60能够与导磁板50形成N+1组磁回路61。

本实施例中的包含五个引擎组件，对应的设有五个导磁板50。导磁板50包括沿平行于连接部40的中轴线方向设置并与连接部40的表面相贴合设置的矩形的底板部51，以及沿平行于连接部40的中轴线方向并垂直于底板部51设置的两个侧板部52。底板部51和两个侧板部52之间构成用于存放磁体60的凹型结构，连接部40的表面设有与导磁板50的数量相同的用于容纳导磁板50的凹槽结构。任意相邻的两个导磁板50之间的夹角为120°，五个导磁板50分别设于发声部的五个侧面上，振膜组件70设于五个导磁板50和磁体60形成的端面上，进而构成扬声器的五个极面，任意一个导磁板50与振膜组件70之间都设有三根磁体60。

由于每个极面是一个四边形的平面，其波振面为平面波，多个极面以合围的形式围绕起来就形成了多极耦合平面波。多极平面分别以不同角度的多极方式实现向360°或可设定角度的空间以可控制功率辐射声波，从而达到完整的空间分布和扩散能力。再根据音箱设备的具体尺寸设计柱形扬声器100的高度和直径以及每个极面的具体宽度，就形成了特定尺寸的柱面波，进而形成线性声源。

导磁板50的作用有二，其一是与磁体60共同构成磁回路。如图4所示，图中虚线部分表示磁回路，其箭头方向即为磁场方向。如果导磁板50内设有单磁体60，导磁板50会把磁体60的背面与其结合的一面的磁极导到边缘与磁体60的正面的磁极构成两组磁回路61。如图5所示，如果导磁板50内设有多个磁体60，导磁板50会把两根最边缘的磁体60的背面的磁极导到边缘与磁体60的正面的磁极构成总磁体60的数量+1组磁回路61。其二是增强磁力和磁屏蔽，由于导磁板50的半包围结构可以防止漏磁和杂散磁场的干扰，所以加装导磁板50的结构比磁体60本身的磁力有所增强。

这种多极柱形扬声器100的极面通常大于等于3个，每个极面宽度既可以是完全相等的也可以是不等宽的，这取决于水平扩散角度、磁体布局和音箱设备的具体装配尺寸和造型要求。最终的扬声器的形状可以是柱体结构的任意形式(即可以是矩形柱体或多棱柱体，也可以是圆柱体或椭圆柱体)。其水平扩散角度也是可以根据音箱设备的整体要求进行设计制造。如本实施例中的结构设计，即可满足扬声器在360°角度范围的声音扩散，如图6所示，五个极面的平面波合围成一个多级柱形扬声器时的声波扩散角度示意图。

图7为设有三个极面的柱形扬声器的内部结构示意图。如图7所示，本实施例中的结构设计可以满足扬声器在180°角度范围内的声音扩散。其中，罩体10内设有拥有四个侧面的连接部40，连接部40的一个侧面通过固定螺栓92连接于罩体10上的背板90，剩余的三个侧面上分别设有导磁板50，设于导磁板50中的磁体60，以及二者端面上的振膜组件70，振膜组件70和任意一个导磁板50之间均至少设有一个磁体60。如图8所示，三个极面的平面波合围成一个多级柱形扬声器时的声波扩散角度示意图。

每个极面的尺寸、极面数量以及整个扬声器的柱形截面直径的大小直接决定了磁体60的三维尺寸及数量，也决定了扬声器的效率。极面的水平尺寸或面积越大，其中放置磁体60的空间也越大，数量就更多。根据情况即可采用单磁体结构，也可以采用大于2根以上的复合磁体结构；每个极面的磁体数量可以相等，也可以不等。根据经验磁体数量一般采用奇数是最好的，即1、3、5...根，这样可以更好地与导磁板50结合形成磁回路。

进一步地，振膜组件的结构可以根据扬声器的需要设置为多种形式。图9为图1中实施例的振膜组件的结构示意图。图10为图9中振膜组件的整体结构的分解示意图。图11为图9中振膜组件的柔性电路板的结构示意图。如图9、图10和图11所示，本实施例中的振膜组件70包括柔性电路板71、调谐层72和PCB支撑背板73。其中，PCB支撑背板73设于柔性电路板71的背面用于将振膜组件70贴合装配到包含磁路及导磁板50的连接部40的表面，调谐层72贴合设于柔性电路板71的正面。

本实施例中，PCB支撑背板73包括设于柔性电路板71的两侧边缘位置的支撑部731和用于将柔性电路板71分割成多个能够翻折的子电路板的固定部732，调谐层72能够设于多个子电路板中的任意一个子电路板上。通过设置支撑部731能够减少柔性电路板71的整体变形，同时能够通过支撑部731对柔性电路板71整体进行连接固定。通过设置固定部732将柔性电路板71分割成多个能够翻折的子电路板，能够根据实际需要对柔性电路板71上各子电路板的角度进行翻折调节，从而满足振膜组件70装配时的需要，同时，固定部732能够进一步加强柔性电路板71的整体强度。

本实施例中，柔性电路板71采用现有结构的柔性电路板(FPC)。其包括基层711和金属层712，金属层712包括一组导电回路，调谐层72能够设于多个子电路板中的任意一个子电路板的金属层712的导电回路上。

本实施例中的振膜组件的结构适用于中音扬声器。其中，柔性电路板71上设有一组导电回路。固定部732将柔性电路板71分割成五个并排设置的子电路板，每个子电路板的金属层712上均设有调谐层72。每个子电路板的长度方向内均设有八根导线，相当于八根“弦”，共计四十根弦。

本实施例中，PCB支撑背板73为PCB框架，调谐层72为矩形板721，其材料也可以选用PCB材料，基层711的材料为聚酰亚胺胶片，金属层712为铝箔或铜箔。该矩形板721设于任意一个子电路板的金属层712的中间位置。其中，矩形板721、金属层712和基层711依次顺序贴合设置。

由于把调谐层72变成一块硬板覆压在金属层712的中间的大部分区域，使这个区域的刚性模量增大，其边缘到四周PCB框架部分之间的区域处于比较柔软的状态，类似于传统锥形扬声器的折环，这时刚性大的中间部分整体做垂直于振膜表面的前后运动就达到或接近了活塞运动模式，从而满足本发明在弦振动和膜振动的横波的基础上，使振膜按活塞方式做线性运动，进而达到向较低频率扩展的能力。

此外，矩形板721的具体尺寸和材料并非固定，可提前根据柔性电路板71的刚性需要进行设定。本申请中的振膜组件在加工之前即可设定目标的频宽、目标的阻抗及效率，甚至可按主观音质要求进行设计加工。通过改变调谐层和基础结构的材料、尺寸和结合方法，如：厚度，面积，质量，电路的尺寸、排列方式，以及固定振膜的框架结构等不同的参数，以达到按目标频率设置频宽，按目标设置阻抗、感抗及效率的目的。还可以对主观音质进行调谐，直到找到理想的结合方式设计出合理的扬声器振膜。

本实施例中的调谐层72采用矩形板721的结构方式可适用于中音扬声器，其中，金属层712上包括一组导电回路。当金属层712设有多组导电回路时，可在多组导电回路上均设置矩形板721，从而提高多组导电回路所处的柔性电路板的区域的刚性模量，使振膜按活塞方式做线性运动，进而达到向较低频率扩展的能力。

图12为另一实施例中的振膜组件的结构示意图。如图12所示，本实施例中的振膜组件的结构适用于高音扬声器。其中，柔性电路板71包括一组导电回路，调谐层72采用喷涂油墨722的结构形式。其中，喷涂油墨722的结构形状可以采用多种形式，如方形或椭圆形、实心或空心，其在柔性电路板71上的覆盖面积能够满足调谐高音扬声器的音色和抑制杂散震动即可。将喷涂油墨722设于柔性电路板71的表面，能够有效抑制柔性电路板71的杂散振动，减少杂音，降低“哔哔”声的产生。另外，通过喷涂油墨722的具体形状和面积，可以调谐高音扬声器的主观音色。

本实施例中的调谐层72采用喷涂油墨722的结构方式可适用于高音扬声器，其中，金属层712上包括一组导电回路。当金属层712设有多组导电回路时，可在多组导电回路上均设置喷涂油墨722，从而有效抑制柔性电路板71的杂散震动，调谐高音扬声器的主观音色。

图13为另一实施例中的振膜组件的结构示意图。如图13所示，本实施例中的振膜组件的结构适用于高、中音一体的扬声器。其中，柔性电路板71上设有两组导电回路，其中一组导电回路对应高音振膜，另一组导电回路对应中音振膜。高音振膜的导电回路上的调谐层72采用喷涂油墨722的结构形式，中音振膜的导电回路上的调谐层72采用矩形板721的结构形式。

本实施例中的调谐层72采用喷涂油墨722和矩形板721组合的结构方式可适用于高、中音一体的扬声器，且柔性电路板71上设有两组导电回路。当柔性电路板71上的高音振膜和/或中音振膜对应设有多组导电回路时，应在高音振膜对应的所有导电回路上均设置喷涂油墨722，在中音振膜对应的所有导电回路上均设置矩形板721，以此满足振膜组件振动时的需要。

在这种高音和中音合体的扬声器中，为了使高音部分和中音部分的振动不会互相干扰，也可以将振膜组件的高音部分和中部分一分为二的从中间完全断开，使其形成两个独立的振膜并按轴向上下排列围绕在共同的连接部40与设于连接部40的导磁板50和磁体60形成的端面上。

本发明还提出了一种音箱设备，其中包括上述的柱形扬声器。

图14为设有图1中柱形扬声器100的音箱设备的整体结构示意图。如图14所示，当采用图1中的柱形扬声器100的结构时，即采用扩散角度为360°的扬声器时，此时不能将其安装到障板上，而是必须置于周围无遮挡和障板的位置，即无障板安装，以满足声音的扩散角度需求。如图14所示，音箱设备的顶端和底端分别设有设于箱体210内的低音扬声器220，箱体210的顶端和底端之间通过支架300连接，箱体210的顶端和底端之间还设有图1中的柱形扬声器100，从而得到完整的扬声器结构，并可以实现声波朝音箱设备的前方360°角度范围内的扩散。

图15为设有图7中三极面柱形扬声器100′的音箱设备的整体结构示意图。如图15所示，当采用图7中的三极面柱形扬声器100′结构时，即采用扩散角度为180°的扬声器时，这时可以安装到障板400上即障板式安装，也可以通过带有波导功能的背板安装到低音扬声器正前方形成同轴模式。如图15所示，音箱设备的顶端和底端分别设有设于箱体210内的低音扬声器220，箱体210的顶端和底端之间通过障板400和支架300连接，箱体210的顶端和底端之间还设有安装于障板400上的图7中的三极面柱形扬声器100′，并可以使中、高音朝音箱设备的前方180°角度范围内的扩散。

相比单引擎扬声器音箱系统，多极柱形扬声器音箱系统采用多极引擎阵列系统和与之配套的感应振膜能够对声频信号进行高倍解析，对动态细节进行深度还原，对空间分布实现完整扩散，最终达到声音的超级解析能力；由于多极引擎阵列的磁路结构产生的多极等磁平面磁场能够均匀地推动感应振膜，没有传统动圈式扬声器振膜从与音圈连接部分的中心向边缘过渡产生的畸变和延时，减少了扬声器的群延时，反应速度也更加迅捷。

具体地，一实施方式中，根据傅里叶变换原理和质点运动对本发明提供的多极柱形扬声器的声频进行分析。具体地，根据质点运动和傅里叶变换原理，如果接入的是全频信号，从频域看，产生的信号是合成后的复合波；从时域看，产生的信号是质点运动的总和。如果进一步用傅里叶解析原理对这一复合波或质点运动的总和进行解析，将得到多个简单波，其中每个简单波的波动及各个元段的质点位移可理解为遵从正弦或余弦函数规律的简谐振动。本发明由多个独立的引擎组件通过极面分布式阵列而成，相当于多个传统单引擎扬声器协同工作，即同一个信道的信号按傅里叶变换原理以频域和时域的波动模式多次叠加最终完成电-力-声的转换过程。这种多引擎极面共同完成的完整波动状态可表示为：∑E＝E1+E2+…+En或∑E＝E×n，其中，∑E表示扬声器的全部引擎组件的叠加或叠乘、E表示单个引擎组件、n为引擎组件(极面)的个数)。如图16所示，图中“+”表示电流输入，“-”表示电流输出，5个独立的引擎组件呈正六边形阵列，驱动与之紧贴的振膜组件70的不同极面振动，可分别获得E1至E5的5个引擎组件的解析力，5个不同的解析力叠加或叠乘可获得全部引擎组件的解析力，能够对声频信号进行深度细致的解析。另外，每一极面驱动产生的声波辐射方向均不同，多个声波相互叠加或叠乘耦合，使得声波能够实现360°全方位的辐射扩散。

另一实施方式中，可利用香农公式对扬声器的声频解析进行分析，为便于理解，先将香农信息论的相关术语与声学的相关术语进行等效类比。

信道(Channel)：可类比为信号的音频通道，即扬声器的电路中接入的音频信号(Audio Channel)。一般一支传统扬声器只接入一个音频信号，只有一个信道。但本发明的多个引擎组件把同一个信道分流成了和引擎组件10的数量相同的多个信道。

带宽(Bandwidth)：可类比为频宽，即信号所包含的频率成分的最高频率与最低频率之差，带宽与容量成正比，单位为Hz，公式中为H。

速率(Velocity)：可类比为质点位移经过的波长λ和通过这一波长λ的时间t的比值，v＝λ/t。速率不等于速度、但和速度成正比。声波的频率由产生声音的声源决定，不随传播声音的介质变化而改变，所以不同频率的声波在同一介质中传播速率不同，频率越低其波长越大，速率越大；反之频率越高其波长越小，速率越小。在声学中速率受带宽的低频端影响更大。

差错概率(Error Rate)：可等效为失真率(Distortion Rate)。

香农公式C＝Hlog2(1+S/N)表明，信息容量C与信道、带宽H、速率v均成正比，但差错概率与信息容量C、信道、带宽H成反比，而与速率v成正比。其中，S/N是信噪比，S是信号功率(瓦)，N是噪声功率(瓦)。信息容量C为信道的最大传输能力，如果信道的信息源速率R小于或者等于信道容量C，那么，理论上可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。

本实施方式已经将速率v等效为波长与单位时间的比值，信道容量C等效为频宽H，差错概率等效为失真DR；为了降低失真，可以增加频宽H或降低速率v。如果频宽H和速率v同时增加或只增加其一，通过信道的信息量也必然增加；如果频宽H同时降低或只降低其一，通过信道的信息量也必然减少。由于本发明的多极引擎阵列系统的信道是多点分布式阵列模式，当信道的数量大于等于2时，整体信息量和信道是阵列叠加的。

如图17所示，5个独立的引擎组件呈正六边形阵列，驱动与之紧贴的振膜组件70的不同极面振动，当接入同一声频信号时，信道被分流成了Cn1至Cn5个分信道。根据香农公式，总体信息容量可表示为∑C＝H log2(1+S/N)×cn，其中，∑C为通过所有信道信息的总和，H为频宽，小写的cn为阵列叠加的信道数。如忽略信噪比S/N，公示可简化为∑C＝H×cn，即通过所有信道的信息和等于带宽乘以信道数。这一公式与前面根据傅里叶变换获得的公式：“∑E＝E1+E2+...+En或∑E＝E×n”可等效，即全部引擎组件的和等于各引擎组件的叠加或相乘。

利用香农公式对扬声器的声频解析进行分析表明，采用多极引擎阵列系统可以驱动振膜组件70同时形成更多的信息总量C，同时扬声器的信息总量C及频宽H可控，能够提高扬声器的声频解析能力以及对扬声器的控制能力。声频信息总量C允许分流给振膜组件70的多个极面所指向的水平方向的三维空间，其能量释放空间以扬声器本身的物理位置为中心，大于或宽于传统的单引擎扬声器。在保证垂直于每个极面的方向的频宽不受影响的情况下，可控制每个极面的水平指向角度和效率。

再另一实施方式中，以等效电路建模的方式对扬声器的声频解析进行分析，将电-力-声的集总参数以电路模型的方式整合起来即形成等效电路模型。这种方式可以将机械(力)、声学(声)的参数变换为电学(电)参数在电路中以电抗的方式显示和计算出来。如图18所示，以5个独立的引擎组件构成的多极引擎阵列系统为例进行说明，图中R_C为感应振膜的电阻，L_C为感应振膜的电感，GEN为电源。5个独立的引擎组件通过电路与柱形扬声器100连接类似于5组独立的等效电路连接，相较于单引擎系统，多组独立的等效电路连接可对声频进行不同的解析，提高对原始声频信号的高倍解析能力，提高扬声器的性能。

本发明还提供了一种包括上述多级柱形扬声器的音箱系统，该音箱系统在空气中辐射的声波的波阵面为柱面波，因此能够产生纯正的线性阵列，因此本发明提供的扬声器及音箱系统适用于线性声源系统。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是电连接或信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种柱形扬声器，其特征在于，包括罩体以及设于所述罩体的两端的上盖和下盖，所述罩体、所述上盖和所述下盖之间形成容纳空间，所述柱形扬声器还包括设于所述容纳空间内的连接部和发声部，所述连接部设于所述容纳空间的中心处并与所述上盖和所述下盖相连接，所述发声部设于所述罩体和所述连接部之间，所述发声部包括振膜组件和多个引擎组件，多个所述引擎组件成环形分布设于所述连接部的外周面，所述振膜组件设于所述引擎组件和所述罩体之间，其中，所述振膜组件和多个所述引擎组件所形成的声辐射角度大于等于180°。

2.根据权利要求1所述的柱形扬声器，其特征在于，所述连接部为N面体柱形结构，其中N大于等于4，所述引擎组件和所述振膜组件能够覆盖设于所述连接部的N-1个侧面上。

3.根据权利要求2所述的柱形扬声器，其特征在于，由所述引擎组件和所述振膜组件覆盖的所述连接部的N-1个侧面中的任意相邻的两个侧面间的夹角大于等于120°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的柱形扬声器，其特征在于，所述引擎组件包括磁体和导磁板，所述导磁板包括底板部和两个侧板部，所述底板部与所述连接部的表面相贴合设置，所述两个侧板部沿与所述连接部的中轴线方向平行的方向设置并垂直于所述底板部。

5.根据权利要求4所述的柱形扬声器，其特征在于，所述导磁板内设有至少一个所述磁体，所述磁体的一端的端面与所述振膜间隔设置，所述磁体的另一端的端面与所述底板部相贴合，所述侧板部的端面与所述磁体的所述一端的端面间形成磁极面，多个所述磁极面形成多级引擎阵列系统。

6.根据权利要求5所述的柱形扬声器，其特征在于，任意一个所述磁极面均为平面，处于不同平面的所述磁极面对应的所述振膜组件在振动时能够形成沿不同方向扩散的平面波，所述平面波能够相互耦合形成多极耦合平面波。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的柱形扬声器，其特征在于，所述振膜包括柔性电路板、调谐层和PCB支撑背板，所述PCB支撑背板设于所述柔性电路板的背面，所述调谐层贴合设于所述柔性电路板的正面，所述PCB支撑背板包括设于所述柔性电路板的两侧边缘位置的支撑部和用于将所述柔性电路板分割成多个能够翻折的子电路板的固定部，所述调谐层能够设于多个所述子电路板中的任意一个所述子电路板上，所述柔性电路板包括基层和金属层，所述金属层包括至少一组导电回路，所述调谐层能够贴合设于多个所述子电路板中的任意一个所述子电路板的金属层的导电回路上。

8.根据权利要求7所述的用于扬声器的振膜组件，其特征在于，同一组所述导电回路上设有同一种所述调谐层。

9.根据权利要求8所述的用于扬声器的振膜组件，其特征在于，所述调谐层为矩形板。

10.根据权利要求8所述的用于扬声器的振膜组件，其特征在于，所述调谐层为喷涂油墨。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的柱形扬声器，其特征在于，所述柱形扬声器还包括用于固定所述柱形扬声器的背板，所述背板设于所述罩体上，所述背板上设有引线接口，所述引线接口能够与所述振膜组件上的所述导电回路的输入端和输出端相连接。

12.一种音箱设备，其特征在于，所述音箱设备包括根据权利要求1-11中任一项所述的柱形扬声器。