CN110035363A - 扬声器的统一波前全频程波导 - Google Patents

Abstract

一种扬声器可包括全频程波导，所述全频程波导用于创建统一的波前。所述波导可包括多个入口，所述多个入口可定位在第一轴向端部处。所述波导可包括设置在与所述多个入口相反的第二轴向端部处的开口部。在所述入口与所述开口部之间延伸的成型表面限定所述波导内的空腔。所述成型表面可包括彼此相对定位的第一对壁和彼此相对定位的第二对壁。所述波导可包括至少一个积分器，其在两个相邻入口之间设置在所述空腔中。每个积分器可在所述第一对壁之间横向延伸，并且可朝向所述开口部逐渐变细，以形成在所述第一对壁之间延伸的尖锐边缘。一对积分器表面各自包括实心部分和穿孔部分。

Description

扬声器的统一波前全频程波导

技术领域

本公开涉及用于生成统一波前的扬声器的波导。

背景技术

扬声器的主要设计标准是创建在所有频率上一致的波前。在所有频率上一致的波前是均匀的指向性、功率响应和构成全频程扬声器所需的来自独立传感器的平滑分音过渡的基础。当前的扬声器实现方式包括实现在所有频率上一致的波前的多种方法。传统方法是包括用于高频(HF)、中频(MF)和低频(LF)驱动器的离散波导。另一种方法包括驱动器的同轴加载，其中一个元件放置在另一个元件的前面并且可包括一个或两个波导。这些方法都试图获得几何上尽可能靠近的不同声源，以改善交叉指向性行为，以及产生在较小的封装内实现较大的输出声压水平的高驱动器/源密度。

发明内容

扬声器可包括喇叭或波导，所述喇叭或波导可在一个或多个平面中限定所述扬声器的覆盖方式。如本文所用，术语声波的“覆盖方式”或“方式”是指从扬声器辐射的声波的指向性和传播行为中的至少一者或两者。所述波导可包括多个入口，其可定位在所述喇叭或所述波导的第一轴向端部处。所述入口可定位在垂直于所述波导的纵向轴线的入口平面上。纵向轴线可以是垂直于入口平面并且与波导中心处的入口平面(例如，在具有奇数个入口的波导的中间入口的中心)相交的线。所述入口可被配置为接收驱动器或换能器。所述波导可包括设置在所述波导的与所述多个入口相反的第二轴向端部处的开口部。

所述波导可包括在所述入口与所述开口部之间延伸的成型表面。所述成型表面可以是限定所述波导内的空腔的内表面。所述成型表面可包括(例如)截头圆锥形表面或相对于彼此布置而形成所述空腔的多个壁。所述波导可包括对应于所述多个入口的多个喉部。每个喉部可在对应的入口与喉部开口之间延伸。每个喉部可从所述入口延伸到所述喉部开口，以将所述成型表面联接到入口。每个喉部可被配置为由一个或多个壁限定的管状构件。在一个实例中，横交于所述波导的纵向轴线的每个喉部的横截面积可沿所述波导的所述纵向轴线扩展。例如，所述喉部的所述横截面积可呈指数地扩展。在其他实例中，每个喉部的所述横截面积可保持基本上恒定、缩小或它们的任何组合。本文术语“喇叭”和“波导”可互换使用，并且被限定为包括具有多个入口和开口部的任何形式的机构或设备，所述机构或设备可放置在邻近扬声器箱的位置处，以便影响或修改由所述扬声器产生的可听声波的至少一部分的指向性或方式。

在一个实例中，双径向波导可至少部分地限定扬声器发射的声波在多个平面(即，多个设计平面)中的覆盖角度。所述双径向波导可包括彼此相对定位的第一对壁和彼此相对定位的第二对壁。所述第一对壁可以是彼此的镜像。所述第二对壁可以是彼此的镜像。所述第一对壁和所述第二对壁可相对于彼此布置，以形成成型表面和双径向喇叭的空腔。所述波导可包括至少一个积分器，其在两个相邻入口之间设置在所述空腔中。每个积分器可在所述第一对壁之间横向延伸，并且可从靠近喉部开口的位置朝向所述第二轴向端部纵向延伸。每个积分器可朝向开口部逐渐变细以形成在所述第一对壁之间延伸的尖锐边缘。相对于彼此成角度的一对积分器表面可在尖锐边缘处接合以形成积分器。

在另一个实例中，椭圆形波导可限定扬声器在一个平面(即，设计平面)中的覆盖方式。所述椭圆形波导可包括具有大致截头圆锥形形状的成型表面。横向于所述波导的纵向轴线截取的所述成型表面的横截面可具有椭圆形形状。所述椭圆形波导可能没有喉部。换句话讲，可省略喉部，并且所述成型表面的所述第一轴向端部可定位在所述波导的所述入口处。

附图说明

图1是根据本公开的一个或多个实施方案的扬声器的透视图；

图2是图1的扬声器的前视图；

图3是沿着剖面线3-3截取的图1的扬声器的剖视图；

图4是沿着图2的剖面线4-4截取的图1的扬声器的剖视图；并且

图5是图1的扬声器的分解图。

具体实施方式

按照需要，本文公开了本发明的详细实施方案；然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是可体现为各种形式和替代形式的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

图1至图5示出具有一体波导102的扬声器100的一个实例，所述一体波导102可在三个或更多个平面中限定扬声器的覆盖角度。扬声器可以是双向扬声器，其具有沿着第一平面对准的多个高频(HF)换能器104和设置在扬声器箱108内的至少一个较低频率换能器106。波导102可在扬声器开口110处安装到扬声器箱108。较低频率换能器106可以是中频(MF)换能器或低频(LF)换能器。

波导102可包括定位在波导102的第一轴向端部114处的多个入口112。在图1至图5所示的实例中，波导102可包括三个入口112。入口112可具有任何几何形状，包括例如圆形、椭圆形、矩形等。在图1至5中所示的实例中，入口112可具有圆形形状。入口112可定位在垂直于波导102的纵向轴线116的入口平面上。纵向轴线116可以是垂直于入口平面并且与波导中心处的入口平面(例如，在具有奇数个入口的波导的中间入口的中心)相交的线。每个入口112可被配置为接收HF换能器104。与多个HF换能器104类似，每个入口可沿着平行于纵向轴线116的第一平面对准。

波导102可包括设置在波导的与入口112相反的第二轴向端部120处的开口部118。开口部118可具有任何几何形状。开口部118可以是平面的或非平面的。例如，开口部118可设置在基本上平行于入口平面的平面上。可替代地，开口部118可以是弯曲的。在图1至图5中所示的实例中，开口部118可具有矩形形状。在其他实例中，入口112和开口部118可具有任何其他形状。波导102可包括在入口112与开口部118之间延伸的成型表面122。成型表面122限定波导102内的空腔124。成型表面122可包括例如截头圆锥形表面或相对于彼此布置而形成空腔的多个壁。

波导102可包括多个喉部126，其中每个喉部在对应的入口112与成型表面122之间延伸，以将成型表面122和入口122彼此联接。每个喉部126可包括与入口相对的喉部开口128。在图1至图5所示的实例中，成型表面122可从喉部开口128纵向延伸到定位在开口部118附近的第二轴向端部120。在一个实例中，每个喉部126与成型表面122之间的过渡可以是平滑的和/或连续的。在其他实例中，每个喉部126与成型表面122之间的过渡可以是不连续的和/或突变的(例如，阶梯式过渡)。喉部126可被配置为填充喉部开口128与入口112之间的间隙。以这种方式，成型表面122的几何形状(例如，大小和/或形状)可独立于入口112的几何形状，并且喉部126的几何形状可取决于成型表面122的几何形状和/或入口112的几何形状。

每个喉部126可包括限定在入口112与成型表面122之间延伸的管段130。在一个实例中，喉部126的壁130可基本上垂直于入口平面。在其他实例中，喉部的壁130可以相对于入口平面的任何角度定位，使得在管段内纵向延伸的通道可具有锥形横截面。每个喉部的纵向轴线可与波导102的纵向轴线116平行。在图1至图5所示的实例中，中心喉部的纵向轴线可与波导102的纵向轴线116一致。每个喉部126的深度可限定为入口112与成型表面122的喉部开口128之间的纵向距离。

波导102可包括共同限定成型表面122的多个壁。例如，波导102可包括四个壁，如图1至图5所示。波导102可包括彼此相对定位的第一对壁132和彼此相对定位的第二对壁134。第一对壁132可以是彼此的镜像。除此之外或可替代地，第二对壁134可以是彼此的镜像。在其他实例中，波导102可包括共同形成成型表面122的任何数量的壁(例如，三个、五个或更多个)。第一对壁132和第二对壁134可相对于彼此布置，以形成波导102的成型表面122。为此，每个壁132可在接合部136处接合到相邻的壁134。接合部136可在波导102的入口112与开口部118之间纵向延伸。例如，每个接合部136可从喉部开口128纵向延伸到开口部118。壁132和134可形成为一体结构或单独形成并彼此接合以形成成型表面122。壁132和134可朝外扩口，如图1至图5所示。在其他实例中，壁可直线延伸(例如，平面的)、向内弯曲、或者具有任何其他期望的配置。

波导102可包括至少一个积分器138，其在两个相邻入口112之间设置在空腔124中。在图1至图5所示的实例中，波导102可包括两个积分器138。每个积分器138可在第一对壁132之间横向延伸，并且可从喉部开口128附近的位置朝向第二轴向端部120纵向延伸。每个积分器138可朝向开口部118逐渐变细以形成在第一对壁132之间延伸的尖锐边缘140。尖锐边缘140可以是线性的。相对于彼此成角度的一对积分器表面142可在尖锐边缘140处接合以形成积分器138。积分器表面142可以是相对平坦的。每个积分器表面142可具有梯形形状，其中近侧底部144小于远侧底部146。积分器表面142可在它们相应的远侧底部146处相交以形成尖锐边缘140。图5示出了沿着剖面线5-5(即，平行于通过每个入口112的中心的波导的纵向轴线116)截取的扬声器100的剖面图。扬声器100的剖面图将每个积分器138示出为具有三角形横截面，其中最宽部分最靠近相邻的喉部126。如图5所示，每个积分器138在开口部118的方向上逐渐变细，其中积分器表面142在尖锐边缘140处接合。

积分器138可以是金属或塑料。每个积分器表面142可包括实心部分148和穿孔部分150。实心部分148可邻近第一对壁132设置。因此，实心部分148可以是V形形状的，如图1至图5所示。穿孔部分150可设置在剩余空间中。在图1至图5所示的实例中，每个积分器表面142的穿孔部分150可以是三角形形状的，其中底部沿着积分器138的尖锐边缘140的中心定位。因此，穿孔部分150可邻近尖锐边缘140的至少一部分设置。在另一个实例中，实心部分148和穿孔部分150可由在第一对壁132之间延伸的直线分割，以形成两个梯形区域，其中穿孔部分最接近开口部118。在一个实例中，实心部分148的面积可大于穿孔部分150的面积。在另一个实例中，实心部分148的面积可小于穿孔部分150的面积。每个积分器138可以是附接到波导102的成型表面122的单独部件。因此，波导102的成型表面122可包括沿着第一对壁132的对应狭槽152，所述对应狭槽152被成形用于接收积分器138。可替代地，每个积分器138可一体形成在波导102中。狭槽152为较低频率换能器106提供进入波导102的入口。

每个积分器138在两个HF换能器104之间提供分区，其以这种方式利用声学穿透和声学实心材料，从而允许MF能量或LF能量在HF元件之间进入波导102。与HF换能器104相邻的实心部分148可在引入穿孔部分150之前形成HF波前。否则，波导102可立即降压并且不会充当喇叭。一旦实心部分148形成HF波前，就将不会发生降压。每个积分器138的穿孔部分中的穿孔将声音结合在一起。积分器138提供声音过滤。HF换能器104将每个积分器138视作喇叭壁，而较低频率换能器106射入穿孔部分150。

波导102可包括覆盖较低频率换能器106的第一对壁132中的每一个中的声学开口154。每个声学开口154可在积分器138之间朝向壁132的中部设置。声学开口154可被成形用于最佳适配几何形状并且避免极端的宽高比。在图1至图5所示的实例中，声学开口154可以是大致矩形的，并且具体地可以是正方形形状的。每个声学开口154使波导102与相应的较低频率换能器106配合。每个壁132的背部表面156可被配置为接收较低频率换能器106，诸如LF换能器或MF换能器。每个较低频率换能器106可使用本领域的普通技术人员已知的任何装置安装到壁132的背部表面156。每个较低频率换能器106可包括辐射面158，其由音圈(未示出)激励以移动和创建声波。每个声学开口154可覆盖对应的较低频率换能器106的辐射面158的一部分。相位塞159可设置在每个辐射面158与波导102之间，以最小化较低频率换能器106处的腔室谐振。

在图1至图5所示的实例中，每个声学开口154可从较低频率换能器106的纵向轴线偏移。在另一个实例中，每个声学开口154可与较低频率换能器106的纵向轴线对准(或同轴)。每个声学开口154可提供通道，通过所述通道辐射由波导102后面的辐射面158生成的低/中频能量。在一些情况下，声学开口154可将其自身呈现为声音过滤器。每个声学开口154可由穿孔盖160覆盖。穿孔盖160可以是金属、塑料等。穿孔盖160可以是声学上穿透的。

波导102可在波导的背部表面156与扬声器箱108之间的空间中创建压缩室162。压缩室162的大小和几何形状可确定较低频率换能器106的声压水平和频率响应特性。

波导102可包括围绕扬声器开口110的周边166的边164，其用于将波导安装到扬声器箱108。边164可设置在与开口部118大致相同的平面上。开口部118可由边164包围。在图1至图5所示的实例中，边164可沿着开口部118的平面延伸超过第一对壁132，以在扬声器开口110中限定一对端口168，在波导102的每一侧上有一个端口。如图所示，端口168可以是矩形的。端口168可允许空气从压缩室162流出扬声器100，以改善低频响应。声学上穿透的栅格(未示出)可附接到扬声器箱108的前部，从而覆盖波导102和端口168。

本公开的扬声器100和波导102创建源线阵列，其中在波导的源端处(最靠近入口112)具有不同换能器的交错的几何形状，以提供缩合的高密度设计。所述组合在波导102的开口部118处创建统一的波前，并且换能器104和106可容易地被配置为具有精确的时间对准，这对于统一的波前是必需的。两个换能器组(即，HF换能器104和较低频率换能器106)都从一体波导获得加载和指向性控制。每个积分器138在两个HF换能器104之间提供分区，其以这种方式利用声学穿透和声学实心材料，从而允许MF能量或LF能量在HF元件之间进入波导102。而且，驱动器的几何形状可使得多个扬声器的阵列对所有换能器且在整个分音过程中保持一致。此外，本公开的设计允许与波导形成不同的指向性角度。

虽然上文描述了示例性实施方案，但并不意图使这些实施方案描述本发明的所有可能的形式。实际上，本说明书中所使用的措词是描述性而非限制性的措词，并且应当理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，可组合各种实现实施方案的特征以形成本发明的其他实施方案。

Claims (20)

1.一种扬声器，其包括：

扬声器箱；

多个高频换能器，其设置在所述扬声器箱内并沿着第一平面对准；

至少一个较低频率换能器，其设置在所述扬声器箱内；以及

波导，其安装到所述扬声器箱，所述波导包括：

多个入口，其定位在所述波导的第一轴向端部处，每个入口覆盖所述高频换能器中的一个；

开口部，其设置在所述波导的与所述多个入口相反的第二轴向端部处；

第一对壁，其彼此相对定位，将每个入口连接到所述开口部，每个较低频率换能器被配置为安装到所述第一对壁中的一个；以及

至少一个积分器，其设置在相邻入口之间并在所述第一对壁之间横向延伸，每个积分器朝向所述开口部逐渐变细以在所述第一平面中形成尖锐边缘。

2.如权利要求1所述的扬声器，其还包括与所述多个入口相对应的多个喉部，每个喉部在入口与喉部开口之间延伸。

3.如权利要求2所述的扬声器，其还包括在所述喉部开口与所述开口部之间延伸的成型表面，所述成型表面限定所述波导的空腔，所述成型表面由彼此相对定位的所述第一对壁和彼此相对定位的第二对壁限定。

4.如权利要求1所述的扬声器，其中所述多个HF换能器包括三个HF换能器，并且所述至少一个较低频率换能器包括两个较低频率换能器。

5.如权利要求1所述的扬声器，其中每个积分器具有一对相对于彼此成角度的积分器表面，每个积分器表面包括实心部分和穿孔部分。

6.如权利要求5所述的扬声器，其中所述实心部分可邻近所述第一对壁设置。

7.如权利要求5所述的扬声器，其中所述穿孔部分与所述尖锐边缘的至少一部分相邻。

8.如权利要求1所述的扬声器，其还包括所述第一对壁中的至少一个声学开口，所述至少一个声学开口设置在一对积分器之间并且覆盖所述至少一个较低频率换能器的辐射面的至少一部分。

9.如权利要求8所述的扬声器，其中穿孔盖设置在每个声学开口中。

10.如权利要求8所述的扬声器，其中所述至少一个声学开口是矩形形状的。

11.如权利要求1所述的扬声器，其还包括设置在每个较低频率换能器与所述波导之间的相位塞。

12.一种与扬声器一起使用的波导，所述波导包括：

多个入口，其定位在所述波导的第一轴向端部处并沿着第一平面对准，每个入口被配置为覆盖高频换能器；

开口部，其设置在所述波导的与所述多个入口相反的第二轴向端部处；

成型表面，其在所述入口与所述开口部之间延伸，限定所述波导的空腔，所述成型表面至少由彼此相对定位的第一对壁限定；

至少一个积分器，其设置在相邻入口之间的所述空腔中，并且在所述第一对壁之间横向延伸，每个积分器具有在所述第一平面中朝向所述开口部形成锥形的一对积分器表面；以及

所述第一对壁中的至少一个声学开口，其被配置为覆盖较低频率换能器的辐射面的至少一部分。

13.如权利要求12所述的波导，其中每个积分器表面包括实心部分和穿孔部分。

14.如权利要求12所述的波导，其中每个积分器是安装到所述波导的单独部件。

15.如权利要求14所述的波导，其中所述波导包括沿着所述第一对壁的至少一个狭槽，其用于接收每个积分器。

16.如权利要求12所述的波导，其中所述至少一个声学开口是矩形形状的。

17.如权利要求12所述的波导，其中所述波导包括围绕所述开口部的边，所述边用于附接到扬声器箱，所述边沿着所述开口部的平面延伸超过所述第一对壁，以限定一对端口，在所述波导的每一侧上有一个端口。

18.一种扬声器波导的积分器，其包括：

一对积分器表面，其相对于彼此成角度，每个积分器表面至少具有近侧底部和远侧底部，所述积分器表面在它们相应的远侧底部处相交；

其中每个积分器表面包括实心部分和穿孔部分。

19.如权利要求18所述的积分器，其中所述穿孔部分是三角形形状的并且与所述远侧底部的至少一部分相邻。

20.如权利要求19所述的积分器，其中每个积分器表面是梯形形状的，其中所述近侧底部小于所述远侧底部。