CN113645550A - 扬声器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种扬声器，其包括壳体组件、振动板、驱动组件、第一调节单元及第二调节单元。壳体组件具有容置空间以及出声口通道，容置空间连通于出声口通道。振动板设置于容置空间中。驱动组件设置于容置空间中，并被配置以驱动振动板振动。第一调节单元设置于出声口通道中，第一调节单元由声学超材料组成。第二调节单元设置于振动板的一侧，第二调节单元由声学超材料组成。本申请的扬声器通过设置于出声口通道的第一调节单元以及振动板一侧的第二调节单元改善频响曲线。更具体地，第一调节单元及第二调节单元分别由声学超材料组成，因此可以在不占用过多空间的情况下有效地改善频响曲线。如此一来，本申请实现了一种具有优异频响曲线的扬声器。
Description
技术领域
本申请涉及扬声器的技术领域，尤其涉及一种具有声学超材料的扬声器。
背景技术
扬声器是一种将电子信号转换成声音的装置。具体来说，扬声器由壳体、磁铁、线圈及振膜所组成。当电流通过线圈时，线圈产生磁场。接着，由线圈产生的磁场会与磁铁带有的磁场交互作用，进而使线圈靠近或远离磁铁。最后，线圈在靠近或远离磁铁的过程中会带动振膜一同振动，从而发出声音。所发出的声音通过壳体的共鸣便能够提供给使用者听取。
对于侧出音设计的微型扬声器来说，振膜与壳体所构成的共鸣区域(亦称为“前腔”)会出现一个尖锐的声学峰值与谷值，且高频感度会急剧擦减。如此一来，使用者在听取出现偏差的音频后会感受到极度的不舒适，从而大幅度地降低使用者体验。
为了解决上述问题，一般都是通过在扬声器中设置额外的声学腔体或是另一片振膜来改善声学曲线。然而，额外的声学腔体会挤压扬声器中的其他组件，从而导致低频感度的下降。另一方面，两片振膜的结构对于产品的精细度要求极高，些微的公差均会导致声学曲线的大幅度偏差。因此，如何在不牺牲扬声器的音质且不提高生产难度的情况下改善使用者体验，便成为本领域亟待解决的课题。
发明内容
本申请提供一种扬声器，以解决现有技术的扬声器在特定频率下的频响曲线会出现尖锐的声学峰值与谷值的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
提供一种扬声器，其包括壳体组件、振动板、驱动组件、第一调节单元及第二调节单元。壳体组件具有容置空间以及出声口通道，容置空间连通于出声口通道。振动板设置于容置空间中。驱动组件设置于容置空间中，并被配置以驱动振动板振动。第一调节单元设置于出声口通道中，第一调节单元由声学超材料组成。第二调节单元设置于振动板的一侧，第二调节单元由声学超材料组成。
在一些实施例中，第一调节单元被配置以调节扬声器在频率范围为6～10kHz的频响曲线，第二调节单元被配置以调节扬声器在频率范围为2～5kHz的频响曲线。
在一些实施例中，容置空间被振动板划分为第一容置空间以及第二容置空间，第二调节单元位于第一容置空间中，驱动组件位于第二容置空间中，出声口通道具有出声口，出声口通道远离出声口的一端连通第一容置空间。
在一些实施例中，第一调节单元包括第一主体及第二主体。第一主体具有第一侧板及多个第一隔板，多个第一隔板间隔地设置于第一侧板上。第二主体相对地设置于第一主体的一侧，其中第二主体具有第二侧板及多个第二隔板，第二侧板设置于多个第一隔板的远离第一侧板的一侧，多个第二隔板间隔地设置于第二侧板上，多个第二隔板与多个第一隔板交错设置并且互相平行。
在一些实施例中，第一调节单元包括第一调节入口和第一调节出口，第一调节入口和第一调节出口分别位于相邻的第一隔板和第二隔板之间，第一调节入口靠近第一容置空间，第二调节出口靠近出声口。
在一些实施例中，多个第一隔板中的每一个位于多个第二隔板中的相邻两个之间。
在一些实施例中，容置空间被振动板划分为第一容置空间以及第二容置空间，驱动组件位于第二容置空间中，壳体组件还具有侧空间，侧空间连通第一容置空间，第一容置空间位于侧空间和出声口通道之间，第二调节单元位于侧空间中。
在一些实施例中，第二调节单元包括第三主体及第四主体。第三主体具有第三侧板及多个第三隔板，多个第三隔板间隔地设置于第三侧板上。第四主体相对地设置于第四主体的一侧，其中第四主体具有第四侧板及多个第四隔板，第四侧板设置于多个第三隔板的远离第三侧板的一侧，多个第四隔板间隔地设置于第四侧板上，多个第三隔板与多个第四隔板交错设置并且互相平行。
在一些实施例中，第二调节单元包括第二调节口和第三调节口，第二调节口和第三调节口分别位于相邻的第三隔板和第四隔板之间，第二调节口和第三调节口皆朝向第一容置空间。
在一些实施例中，多个第三隔板中的每一个位于多个第四隔板中的相邻两个之间。
本申请的扬声器通过设置于出声口通道的第一调节单元以及振动板一侧的第二调节单元改善频响曲线。更具体地，第一调节单元及第二调节单元分别由声学超材料组成，因此可以在不占用过多空间的情况下有效地改善频响曲线。除此之外，声学超材料的设置不会牺牲扬声器的音质，也不会提升扬声器的生产难度。如此一来，本申请实现了一种具有优异频响曲线的扬声器。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请一实施例的扬声器的示意图；
图2是本申请一实施例的扬声器的分解图；
图3是本申请一实施例的扬声器的另一分解图；
图4是本申请一实施例的壳体组件、第一调节单元及第二调节单元的示意图；
图5是本申请一实施例的频响曲线的测试结果；
图6是本申请一实施例的第一调节单元的立体图；
图7是本申请一实施例的第一调节单元的上视图；
图8是本申请一实施例的第二调节单元的立体图；以及
图9是本申请一实施例的第二调节单元的侧视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1至图4，其是本申请一实施例的扬声器的示意图、分解图、另一分解图及壳体组件、第一调节单元及第二调节单元的示意图。如图所示，扬声器1包括壳体组件10、振动板11、驱动组件12、第一调节单元13及第二调节单元14。壳体组件10具有容置空间100以及出声口通道101，容置空间100连通于出声口通道101。振动板11设置于容置空间100中。驱动组件12设置于容置空间100中，并被配置以驱动振动板11振动。第一调节单元13设置于出声口通道101中，第一调节单元13由声学超材料组成。第二调节单元14设置于振动板11的一侧，第二调节单元14由声学超材料组成。
声学超材料是人工制造的一种复合结构。在结构的尺寸远小于声波波长的情况下，声学超材料具有很多自然材料所不具备的特殊性质。亦即，声学超材料是通过调整尺寸来改变其在声学上的物理特性，从而不受限于材料本质的物理特性(例如，使某个空间的折射指数大于1)。具体地，声学超材料是由具有特定形状的固体材料所构成，其余的部分则是填满空气。请一并参阅图6及图7，其分别是本申请一实施例的第一调节单元的立体图及上视图。以图7所示为例，声学超材料的固体材料具有厚度w、单元长度Ux及单元宽度Uy，且固体材料之间具有间隔宽度d。进一步地，声学超材料还具有能与周遭产生响应(例如，实际上发生局域共振的空间尺寸)的空间长度Px及空间宽度Py，且空间长度Px及空间宽度Py分别大于或等于单元长度Ux及单元宽度Uy。进一步地，声学超材料的设计需要符合下列公式：
d＝1.7w，Ux＝9w+8d＝22.6w，
r＝Px/Py，
Uy＝Ux/r，
neff*k0*l＝π/2，
k0＝2*π*freq0/c0。
其中，neff是折射率指数(例如，空气的折射率指数nair为1)，l是Px*Py，c0是声音在空气中的传播速率(343m/s)。如此一来，在设计声学超材料时，便可以根据所欲取得的物理性质(例如，特定的折射率指数)去计算出声学超材料的尺寸。
基于上述原理，本申请通过设置有第一调节单元13及第二调节单元14，以实现改善响频曲线的功效。从扬声器1的结构来看，壳体组件10的容置空间100可以被振动板11划分为第一容置空间100a(或者，可以称为前腔)以及第二容置空间(或者，可以称为后腔)。其中，第二调节单元14位于第一容置空间100a中，驱动组件12位于第二容置空间中。另外，出声口通道101具有出声口1010，出声口通道101远离出声口1010的一端连通第一容置空间100a，且第一调节单元13位于出声口通道101邻近于出声口1010的一端上。亦即，本申请通过将驱动组件12、振动板11、第一调节单元13及第二调节单元14之间的相对位置设置成如上所述，实现了优异的频响曲线。
在一些实施例中，第一调节单元13被配置以调节扬声器1在频率范围为6～10kHz的频响曲线，且第二调节单元14被配置以调节扬声器1在频率范围为2～5kHz的频响曲线。在本文中的“调节”可以是两种情况，一是降低所述频率范围的频响，二是提升所述频率范围的频响。值得一提的是，上述的频率范围仅是示例，本申请的第一调节单元13及第二调节单元14亦可以通过改变尺寸(例如，上文中所述的厚度w、单元长度Ux及单元宽度Uy等)，以将频率范围延展。
请参阅图5，其是本申请一实施例的频响曲线的测试结果。其中，实线为设置有第一调节单元13及第二调节单元14的频响曲线，虚线为未设置有第一调节单元13及第二调节单元14的频响曲线。如图所示，在频率范围为2～5kHz的位置处，现有技术的扬声器会有尖锐的峰值。另外，在频率范围为6～10kHz的位置处，现有技术的扬声器的频率响应发生骤降，亦即有一个频响的低谷。进一步地，在设置具有特定尺寸的声学超材料之后，扬声器的频响曲线被大幅度地优化，从而展现平滑的曲线。也就是说，本申请的扬声器通过设置调节单元而实现了优异的音质。为了使本申请更加浅显易懂及清楚，在下文中将详细地描述本申请的各种实施态样以及零部件的细节。
如图2及图4所示，在一些实施例中，第一调节单元13可以通过射出成型工艺直接形成在出声口通道101中。然而，本申请不限于此。在其他的实施例中，第一调节单元13也可以通过压铸、锻造或是3D列印等方式形成，并通过粘着剂设置于出声口通道101中。
在一些实施例中，第一调节单元13的固体材料可以包括金属，例如：铝。在一些实施例中，第一调节单元13的固体材料可以包括塑料，例如：聚碳酸酯。然而，本申请不限于此。本领域的技术人员所认知的合适材料皆可以应用于本申请中。
如图6及图7所示，在一些实施例中，第一调节单元13可以包括第一主体130及第二主体131。第一主体130具有第一侧板1300及多个第一隔板1301，多个第一隔板1301间隔地设置于第一侧板1300上。第二主体131相对地设置于第一主体130的一侧，其中第二主体131具有第二侧板1310及多个第二隔板1311，第二侧板1310设置于多个第一隔板1301的远离第一侧板1300的一侧，多个第二隔板1311间隔地设置于第二侧板1310上，多个第二隔板1311与多个第一隔板1301交错设置并且互相平行。
在一些实施例中，多个第一隔板1301中的每一个位于多个第二隔板1311中的相邻两个之间。亦即，第一调节单元13的最外侧的两个隔板均为第二隔板1311。举例来说，多个第一隔板1301的数量为四个，多个第二隔板1311的数量为五个。然而，本申请不限于此。在其他实施例中，多个第一隔板1301的数量可为二个、三个、五个或是更多个，多个第二隔板1311的数量可为三个、四个、六个或是更多个，其只要能够符合多个第二隔板1311的数量多于多个第一隔板1301的数量一个即可。
值得一提的是，本申请不限于上述的配置，其可以根据实际情况而定。举例来说，在其他实施例中，多个第一隔板1301的数量可以相同于多个第二隔板1311的数量。亦即，第一调节单元13由两个对称的第一主体130及第二主体131组成，且第一调节单元13最外侧的两个隔板分别为第一隔板1301及第二隔板1311。
如图4所示，在一些实施例中，第一侧板1300及第二侧板1310沿着水平面横放于出声口通道101，且位于最外侧的两个第二隔板1311朝向出声口通道101的开口方向。亦即，在图7中所观察到的第一调节单元13的声学超材料是朝向环绕出声口通道101的左右侧壁。值得一提的是，上述的设置方法仅是示例，本申请不限于此。在其他实施例中，在图7中所观察到的第一调节单元13的声学超材料也可以朝向出声口通道101的开口方向。
在一些实施例中，第一调节单元13包括第一调节入口132和第一调节出口133，第一调节入口132和第一调节出口133分别位于相邻的第一隔板1301和第二隔板1311之间，第一调节入口132靠近第一容置空间100a，第一调节出口133靠近出声口1010。亦即，由振动板11所发出的声音可由第一调节入口132进入到第一调节单元13中，并在受到干涉后由第一调节出口133离开第一调节单元13。
如图2所示，在一些实施例中，第二调节单元14可以通过射出成型工艺直接形成在振动板11的一侧。然而，本申请不限于此。在其他的实施例中，第二调节单元14也可以通过压铸、锻造或是3D列印等方式形成，并通过粘着剂设置于振动板11的一侧。
在一些实施例中，壳体组件10还可具有侧空间100b，侧空间100b连通第一容置空间100a，第一容置空间100a位于所述侧空间100b和出声口通道101之间。在这种情况下，第二调节单元14可以不设置在第一容置空间100a中，而是位于侧空间100b中。亦即，壳体组件10可以对应于第二调节单元14而设计有专用的容置区域，以更佳地容置第二调节单元14。与前文所述的设置方式相比，本实施例提供了一种设置位置些微偏移但具有同样功效的实施态样。值得一提的是，在一些情况下，侧空间100b也可以被视为第一容置空间100a的一部分(因彼此连通)。因此，此处的实施态样仅是从不同的方面来解释本申请，而非用于限制本申请。
在一些实施例中，第二调节单元14的固体材料可以包括金属，例如：铝。在一些实施例中，第二调节单元14的固体材料可以包括塑料，例如：聚碳酸酯。然而，本申请不限于此。本领域的技术人员所认知的适合材料皆可以应用于本申请中。
请参阅图8及图9，其分别是本申请一实施例的第二调节单元的立体图及侧视图。如图所示，在一些实施例中，第二调节单元14包括第三主体140及第四主体141。第三主体140具有第三侧板1400及多个第三隔板1401，多个第三隔板1401间隔地设置于第三侧板1400上。第四主体141相对地设置于第三主体140的一侧，其中第四主体141具有第四侧板1410及多个第四隔板1411，第四侧板1410设置于多个第三隔板1401的远离第三侧板1400的一侧，多个第四隔板1411间隔地设置于第四侧板1410上，多个第三隔板1401与多个第四隔板1411交错设置并且互相平行。
在一些实施例中，多个第三隔板1401中的每一个位于多个第四隔板1411中的相邻两个之间。类似于第一调节单元13的配置，第二调节单元14的最外侧的两个隔板均为第四隔板1411。在一些实施例中，多个第三隔板1401的数量为三个，多个第四隔板1411的数量为四个。然而，本申请不限于此。在其他实施例中，多个第三隔板1401的数量可为二个、四个、五个或是更多个，多个第四隔板1411的数量可为三个、五个、六个或是更多个，其只要能够符合多个第四隔板1411的数量多于多个第三隔板1401的数量一个即可。然而，本申请不限于上述配置，其可以根据实际情况而定。详细地叙述可以参考第一调节单元13，于此不再赘述。
如图2及图4所示，在一些实施例中，第三侧板1400及第四侧板1410垂直地竖立于振动板11的一侧，且第三侧板1400及第四侧板1410朝向容置空间100。另外，多个第三隔板1401及多个第四隔板1411垂直地竖立于振动板11的一侧，且朝向出声口通道101的开口方向。亦即，在图8中所观察到的第二调节单元14的声学超材料是朝向扬声器1的顶盖103(如图2所示)。
在一些实施例中，第二调节单元14包括第二调节口142和第三调节口143，第二调节口142和第三调节口143分别位于相邻的第三隔板1401和第四隔板1411之间，第二调节口142和第三调节口143皆朝向第一容置空间100a。亦即，由振动板11所发出的声音可由第二调节口142进入到第二调节单元14中，并在受到干涉后由第三调节口143离开第二调节单元14。或者，由振动板11所发出的声音可由第三调节口143进入到第二调节单元14中，并在受到干涉后由第二调节口142离开第二调节单元14。
如图3所示，在一些实施例中，驱动组件12可以包括线圈120、上极片121、磁铁122及下极片123。线圈120设置于振动板11上。上极片121设置于线圈120上。磁铁122设置于上极片121上。下极片123设置于磁铁122上。其中，线圈120被配置以接收电流并形成磁场。形成的磁场与上极片121、磁铁122及下极片123互相作用，从而使线圈120带动位于其上的振动板11振动。
在一些实施例中，壳体组件10可以包括壳体102及顶盖103。壳体102中具有容置空间100。顶盖103设置于壳体102上，并遮盖壳体102的容置空间100及位于容置空间100中的组件。
综上所述，本申请的扬声器通过设置于出声口通道的第一调节单元以及振动板一侧的第二调节单元改善频响曲线。更具体地，第一调节单元及第二调节单元分别由声学超材料组成，因此可以在不占用过多空间的情况下有效地改善频响曲线。除此之外，声学超材料的设置不会牺牲扬声器的音质，也不会提升扬声器的生产难度。如此一来，本申请实现了一种具有优异频响曲线的扬声器。
需要说明的是，在本文中，术语“包含”、“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护的内容。
Claims (10)
1.一种扬声器，其特征在于，包括：
壳体组件，具有容置空间以及出声口通道，所述容置空间连通于所述出声口通道；
振动板，设置于所述容置空间中；
驱动组件，设置于所述容置空间中，并被配置以驱动所述振动板振动；
第一调节单元，设置于所述出声口通道中，所述第一调节单元由声学超材料组成；以及
第二调节单元，设置于所述振动板的一侧，所述第二调节单元由声学超材料组成。
2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述第一调节单元被配置以调节所述扬声器在频率范围为6～10kHz的频响曲线，所述第二调节单元被配置以调节所述扬声器在频率范围为2～5kHz的频响曲线。
3.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述容置空间被所述振动板划分为第一容置空间以及第二容置空间，所述第二调节单元位于所述第一容置空间中，所述驱动组件位于所述第二容置空间中，所述出声口通道具有出声口，所述出声口通道远离所述出声口的一端连通所述第一容置空间。
4.如权利要求3所述的扬声器，其特征在于，所述第一调节单元包括：
第一主体，所述第一主体具有第一侧板及多个第一隔板，所述多个第一隔板间隔地设置于所述第一侧板上；以及
第二主体，相对地设置于所述第一主体的一侧，其中所述第二主体具有第二侧板及多个第二隔板，所述第二侧板设置于所述多个第一隔板的远离所述第一侧板的一侧，所述多个第二隔板间隔地设置于所述第二侧板上，所述多个第二隔板与所述多个第一隔板交错设置并且互相平行。
5.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述第一调节单元包括第一调节入口和第一调节出口，所述第一调节入口和所述第一调节出口分别位于所述多个第一隔板和所述多个第二隔板中的相邻两个之间，所述第一调节入口靠近所述第一容置空间，所述第二调节出口靠近所述出声口。
6.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述多个第一隔板中的每一个位于所述多个第二隔板中的相邻两个之间。
7.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述容置空间被所述振动板划分为第一容置空间以及第二容置空间，所述驱动组件位于所述第二容置空间中，所述壳体组件还具有侧空间，所述侧空间连通所述第一容置空间，所述第一容置空间位于所述侧空间和所述出声口通道之间，所述第二调节单元位于所述侧空间中。
8.如权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述第二调节单元包括：
第三主体，所述第三主体具有第三侧板及多个第三隔板，所述多个第三隔板间隔地设置于所述第三侧板上；以及
第四主体，相对地设置于所述第四主体的一侧，其中所述第四主体具有第四侧板及多个第四隔板，所述第四侧板设置于所述多个第三隔板的远离所述第三侧板的一侧，所述多个第四隔板间隔地设置于所述第四侧板上，所述多个第三隔板与所述多个第四隔板交错设置并且互相平行。
9.如权利要求8所述的扬声器，其特征在于，所述第二调节单元包括第二调节口和第三调节口，所述第二调节口和所述第三调节口分别位于所述多个第三隔板和所述多个第四隔板的相邻两个之间，所述第二调节口和所述第三调节口皆朝向所述第一容置空间。
10.如权利要求8所述的扬声器，其特征在于，所述多个第三隔板中的每一个位于所述多个第四隔板中的相邻两个之间。
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