CN117979213A - 一种扬声器 - Google Patents

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CN117979213A CN202211311114.9A CN202211311114A CN117979213A CN 117979213 A CN117979213 A CN 117979213A CN 202211311114 A CN202211311114 A CN 202211311114A CN 117979213 A CN117979213 A CN 117979213A
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sound
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周文兵
张磊
齐心
廖风云
王庆依
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Shenzhen Voxtech Co Ltd
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Abstract

本说明书实施例提供一种扬声器。该扬声器包括振膜、壳体以及腔体结构。所述振膜可以振动以产生气导声波。所述壳体可以形成用于容纳所述振膜的容置腔。所述振膜可以分隔所述容置腔以形成前腔和后腔。所述壳体上设置有与所述前腔连通的出声孔,至少部分所述气导声波经所述出声孔向所述扬声器外部传输。所述壳体上设置有腔体结构,所述腔体结构与所述前腔和所述后腔中的至少一个腔体连通。所述腔体结构用于吸收所述气导声波中目标频率的声波。

Description

一种扬声器
技术领域
本说明书涉及声学装置领域,特别涉及一种壳体上设置有腔体结构的扬声器。
背景技术
随着电子设备的不断发展,声学输出装置(例如,耳机)已经成为人们日常生活中不可或缺的社交、娱乐工具,人们对于声学输出装置的要求也越来越高。但是,现有的声学输出装置仍然存在许多问题,例如,结构复杂、音质不佳等。因此,期望提供一种结构简单且具有较高的声学性能的声学输出装置,以满足用户的需求。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种高性能的扬声器,包括:振膜,所述振膜振动以产生气导声波;以及壳体,所述壳体形成用于容纳所述振膜的容置腔,所述振膜分隔所述容置腔以形成前腔和后腔,所述壳体上设置有与所述前腔连通的出声孔,至少部分所述气导声波经所述出声孔向所述扬声器外部传输,其中,所述壳体上设置有腔体结构,所述腔体结构与所述前腔和所述后腔中的至少一个腔体连通,所述腔体结构用于吸收所述气导声波中目标频率的声波。
在一些实施例中,所述前腔通过导声通道与所述出声孔连通,所述腔体结构与所述导声通道通过所述前腔连通。
在一些实施例中,所述壳体包括前腔板、后腔板以及侧板,所述腔体结构包括连通孔和吸声腔体,所述连通孔的等效直径不小于0.1mm,以使腔体结构达到吸声效果。
在一些实施例中,参数θ的取值范围为1000(1/m2)-40000(1/m2),其中:其中,S为所述连通孔的横向面积,l为所述连通孔的长度,V为所述吸声腔体的体积。
在一些实施例中,所述壳体包括前腔板、后腔板以及侧板,所述腔体结构包括连通孔和吸声腔体,所述腔体结构设置在所述后腔板中,所述后腔板包括构成所述腔体结构的腔前壁、腔侧壁和背板,其中,所述腔前壁、所述腔侧壁和/或所述背板包括阻尼网。通过在腔体结构的各部位设置阻尼网,可以对腔体结构的目标频率进行微调。此外,阻尼网还可以减小扬声器的品质因数(即,Q值),从而减小腔体结构产生的低谷的深度,使扬声器的频响曲线更为平坦。
在一些实施例中,所述连通孔位于所述振膜沿着其振动方向的投影内,以此来影响振膜不同部分的局部空气,从而改变振膜的状态,进而使得振膜的振动更符合扬声器的使用需求。
在一些实施例中,所述振膜包括折环部和固定端,所述连通孔正对所述振膜的所述折环部。通过设置连通孔正对折环部,可以使腔体结构影响折环部附近的局部空气,从而更易影响振膜的振动状态,进而便于对扬声器的声学性能进行调节。
在一些实施例中,所述扬声器还包括驱动单元,所述驱动单元基于电信号产生振动并带动所述振膜振动,其中,所述驱动单元设置于所述后腔,所述驱动单元与所述后腔板配合将所述后腔分割成第一后腔和第二后腔,其中,所述第二后腔由所述驱动单元和所述后腔板构成。
在一些实施例中,所述腔体结构与所述第一后腔连通但不与所述第二后腔连通,或者所述腔体结构与所述第一后腔连通且与所述第二后腔连通。通过将腔体结构与第二后腔相互连通,可以增大吸声腔体的尺寸,同时增大该腔体结构对应的目标频率的可调节范围,从而提升扬声器的适应性。
在一些实施例中,所述腔体结构包括至少两个腔体结构,其中,部分腔体结构与所述第一后腔连通但不与所述第二后腔连通,其余部分腔体结构与所述第一后腔连通且与所述第二后腔连通。
附加的特征将在下面的描述中部分地阐述,并且对于本领域技术人员来说,通过查阅以下内容和附图将变得显而易见,或者可以通过实例的产生或操作来了解。本说明书的特征可以通过实践或使用以下详细实例中阐述的方法、工具和组合的各个方面来实现和获得。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的框图;
图2A是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的力学结构示意图;
图2B是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图3是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的频响曲线;
图4A是根据本说明书一些实施例所示的示例性腔体结构的立体结构示意图;
图4B是图4A中腔体结构的B-B截面示意图;
图4C是图4A中腔体结构的A-A截面示意图;
图4D是图4A中腔体结构中标记出腔体体积的示意图;
图5是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的频响曲线;
图6是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图7A-7C是图6中腔体结构的示例性C-C截面示意图;
图8是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图9是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图10是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图11是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图12是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图13是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图14A是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图14B是图14A中腔体结构的C-C截面示意图;
图15A是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图;
图15B是图15A中腔体结构的C-C截面示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书的实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本说明书应用于其他类似情景。应当理解,给出这些示例性实施例仅仅是为了使相关领域的技术人员能够更好地理解进而实现本说明书,而并非以任何方式限制本说明书的范围。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。
如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。
在本说明书的描述中,需要理解的是,术语“前”、“后”“耳挂”、“后挂”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本说明书和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本说明书的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个、三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。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在本说明书中的具体含义。
本说明书实施例提供的扬声器可以包括振膜、壳体和腔体结构。振膜可以振动以产生气导声波。壳体可以形成用于容纳所述振膜的容置腔。所述振膜分隔所述容置腔以形成前腔和后腔。所述壳体上设置有与所述前腔连通的出声孔,至少部分所述气导声波经所述出声孔向所述扬声器外部传输。所述壳体上设置有腔体结构。所述腔体结构与所述前腔和所述后腔中的至少一个腔体连通,所述腔体结构用于吸收所述气导声波中目标频率的声波。在一些实施例中,通过设置腔体结构的一个或多个参数(例如,形状、位置、尺寸等),可以使目标频率设置在某特定频率位置处,从而使扬声器的频响曲线更为平坦,进而提高扬声器的声学性能。此外,通过设置腔体结构可以影响扬声器中振动系统的机械振动状态,从而调节扬声器的频响曲线,实现了扬声器自带结构滤波的效果。下面结合附图对本说明书实施例提供的耳机进行详细说明。
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的框图。如图1所示,扬声器100可以包括振膜110、壳体120和腔体结构130。
振膜110可以振动以产生气导声波。在一些实施例中,振膜110可以直接接收电信号,并将电信号转换为振动信号。例如,振膜110可以包括压电振膜、静电式的驱动振膜等。换句话说,振膜110同时也是驱动单元。在一些实施例中,扬声器100可以包括驱动单元(例如,图2B中的驱动单元140)。驱动单元可以接收电信号,并将电信号转换为振动信号。驱动单元可以将振动信号,例如,通过振动传递单元传递给振膜110,从而带动振膜110振动。在一些实施例中,驱动单元可以包括动圈式驱动单元、动铁式驱动单元、静电式驱动单元、压电式驱动单元等。为便于描述,本申请将以振膜与驱动单元独立设置的方式进行描述,其并不限制本申请的范围。
壳体120可以形成用于容纳扬声器100其他组件(例如,振膜110、驱动单元等)的容置腔。振膜110可以将该容置腔分隔成前腔和后腔。壳体120上可以设置有与前腔连通的出声孔。振膜110振动所产生的至少部分气导声波可以经出声孔向扬声器100外部传输。
壳体120上可以设置有腔体结构130。腔体结构130可以与壳体120的前腔和后腔中的至少一个腔体连通。腔体结构130可以用于吸收振膜110振动产生的气导声波中目标频率的声波。换句话说,腔体结构130可以具有吸声作用。更多关于腔体结构130的描述可以参见本申请其他地方(例如,图2A-图2B、图3、图4A-图4D等及其描述)。
图2A是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的力学结构示意图。图2B是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
如图2A和图2B所示,扬声器100可以包括振膜110、壳体120、腔体结构130、驱动单元140以及振动传递单元170。壳体120可以形成用于容纳扬声器100的一个或多个组件(例如,振膜110、驱动单元140等)的容置腔。振膜110可以分隔容置腔以形成前腔150和后腔160。驱动单元140可以进行能量转换,将电能(即电信号)转换为机械能(即振动信号),并将产生的机械能通过振动传递单元170传递给振膜110。振膜110在驱动单元140的带动下可以振动并推动空气产生气导声波。至少部分气导声波可以经出声孔(未示出)向扬声器100外部传输。
在一些实施例中,壳体120可以包括前腔板122、后腔板124以及侧板126。前腔板122、后腔板124以及侧板126共同围成上述容置腔。在一些实施例中,前腔板122、后腔板124和/或侧板126可以包括印刷电路板(PCB)板、塑料板、金属板等,在本申请中不做限制。
在一些实施例中,如图2B所示,驱动单元140可以设置在后腔160中。在一些实施例中,通过设置驱动单元140的布置位置,可以对后腔160进行分割或不分割。例如,对于压电扬声器,驱动单元140可以通过带孔的支架固定于扬声器壳体120(例如,后腔板124)上,从而不会对后腔160进行分割。又例如,对于电磁式扬声器,其磁路部分(即,驱动单元140)可以通过带孔的支架固定于壳体120(例如,后腔板124)上,从而不会对后腔160进行分割。再例如,如图2B所示,驱动单元140可以固定于后腔板124,并与后腔板124配合将后腔160分割成第一后腔162和第二后腔164。第一后腔162可以由至少部分壳体120和驱动单元140以及振动传递单元170围成。第二后腔164可以由驱动单元140和后腔板124围成。第二后腔164可以与扬声器100的外部连通或不连通。为便于描述,本申请将以驱动单元140能将后腔160进行分割的布置方式作为示例,其不限制本申请范围。
腔体结构130可以包括吸声腔体132和连通孔134。在一些实施例中,腔体结构130可以设置在前腔板122、后腔板124、侧板126上等。示例性地,腔体结构130可以与后腔160连通。腔体结构130可以设置在后腔板124上。通过设置腔体结构130的参数(例如,形状、位置、尺寸等)可以调整扬声器100的频响曲线。
例如,如图2A所示,扬声器100的各个部分均可等效为弹簧质量阻尼系统。具体地,振膜110和驱动单元140之间通过等效弹簧阻尼(即,弹簧(Kp)-阻尼(Rp))连接。由于前腔150及后腔160中存在空气,第一后腔162形成的空气弹簧(Ka1)-质量(Ma1)-阻尼(Ra1)系统和第二后腔164形成的弹簧(Ka2)-质量(Ma2)-阻尼(Ra2)系统可以作用于振膜110(其可以等效为弹簧(Km)-质量(Mm)-阻尼(Rm)系统)和驱动单元140(其可以等效为弹簧(Kd)-质量(Md)-阻尼(Rd)系统)上。前腔150可以等效为一个作用于振膜110的弹簧(Ka3)-质量(Ma3)-阻尼(Ra3)系统。
在未设置腔体结构130的情况下,由于第一后腔162的体积较小,第一后腔162的空气弹簧(Ka1)-质量(Ma1)-阻尼(Ra1)系统中弹簧(Ka1)的刚度比振膜110的弹簧(Km)-质量(Mm)-阻尼(Rm)系统中的弹簧(Km)的刚度以及驱动单元140的弹簧(Kd)-质量(Md)-阻尼(Rd)系统中弹簧(Kd)的刚度大。第一后腔162以附加刚度的形式作用于振膜110与驱动单元140上,可以降低振膜110与驱动单元140的振动位移,从而降低扬声器的输出。因此,可以通过设计腔体结构130,通过调节腔体结构130对应的弹簧质量阻尼系统的谐振频率,实现对扬声器的频响曲线的调节,从而提高扬声器的声学输出效果。
具体地,通过在扬声器100内部设计腔体结构130,由于空气的存在,腔体结构130可以形成一个新的空气弹簧(Kr)-质量(Mr)-阻尼(Rr)系统。该空气弹簧(Kr)-质量(Mr)-阻尼(Rr)系统可以在其谐振频率处发生谐振。进一步地,由于腔体结构130为密闭的腔体,其谐振时仅在吸声腔体132内产生较大的声压,同时该声压无法向外辐射作用于振膜110,使得通过振膜110向外辐射声压减小,使得在扬声器100的频响曲线上体现为一个低谷(如图3所示的曲线320中的低谷A),从而实现对扬声器100的频响曲线的调节。在本申请的一些实施例中,低谷所对应的频率也可以等于目标频率。
在一些实施例中,通过调节腔体结构130的一个或多个参数(例如,形状、位置、尺寸等)可以调节目标频率(例如,低谷所处位置),从在扬声器100的频响曲线上不同频率段实现低谷,从而使扬声器100满足实际需求,提升用户体验。更多关于腔体结构130的具体描述可以参见本说明书图4A-图4D及其描述,此处不再赘述。
图3是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的频响曲线。如图3所示,曲线310表示无腔体结构的扬声器的频响曲线。曲线320表示有腔体结构的扬声器(如扬声器100)的频响曲线。
从图3可知,对于无腔体结构的扬声器,其振膜的振动可以具有对应的谐振频率(对应频响曲线310的谐振峰B对应的频率)。由于振膜振动的谐振频率的存在,导致无腔体结构的扬声器的频响曲线不够平坦。通过在扬声器壳体(例如,壳体120的前腔板122或后腔板124)上设置腔体结构(例如,腔体结构130),由于腔体结构对目标频率声波的吸声作用,可以降低扬声器的频响曲线在目标频率位置处的响应。如图3所示,将腔体结构的吸声频率(即,目标频率)设置在振膜振动的谐振频率处,可以有效抑制振膜振动在该频率处产生的峰值,甚至可以使得扬声器整体的频响曲线在振膜振动的谐振频率处产生低谷。
仅作为示例,对于有腔体结构的扬声器,其振膜的振动可以具有对应的原始谐振频率(可以近似为频响曲线310的谐振峰B对应的频率)。在一些实施例中,通过设计腔体结构的参数(例如,形状、位置、尺寸等),可以使腔体结构的目标频率在振膜振动的原始谐振频率附近,从而可以将有腔体结构的扬声器在原始谐振频率处的峰值得到较大程度的降低,形成低谷,并在该低谷左右两侧出现两个峰值均小于原始谐振频率处的峰值的峰(例如,图3中峰C和峰D,其中,峰C和峰D对应的幅值均小于谐振峰B的幅值,且峰C或峰D与谐振峰B的幅值差可以大于6dB,谷A与谐振峰B的幅值差可以大于12dB),从而提高扬声器的整体灵敏度且使得扬声器频响曲线更平坦。在一些实施例中,目标频率与原始谐振频率之差可以在300Hz范围内。优选地,目标频率与原始谐振频率之差可以在200Hz范围内。更优选地,目标频率与原始谐振频率之差可以在100Hz范围内。更优选地,目标频率可以与原始谐振频率相等。
在一些实施例中,扬声器的频响曲线通常在中低频段相对平滑,而中高频段受扬声器振膜与驱动单元的高阶模态、以及腔体的模态影响,会形成较多的谐振峰,因此,为了使扬声器的频响曲线在中高频段更平滑,可以设计相应的腔体结构使其目标频率位于中高频段。在一些实施例中,目标频率可以在1kHz-20kHz的范围内。在一些实施例中,目标频率可以在3kHz-20kHz的范围内。在一些实施例中,目标频率可以在3kHz-10kHz的范围内。在一些实施例中,目标频率可以在3kHz-8kHz的范围内。
如图3所示,具有腔体结构的扬声器较不具有腔体结构的扬声器的频响曲线更为平坦,从而使得扬声器具有更好的声学效果。在一些实施例中,可以进一步通过调整扬声器的一个或多个部件(例如,腔体结构130)的阻尼来调节低谷的深度,使扬声器的频响曲线更为平坦,从而进一步提高扬声器的声学效果。
图4A是根据本说明书一些实施例所示的示例性腔体结构的立体结构示意图。图4B是图4A中腔体结构的B-B截面示意图。图4C是图4A中腔体结构的A-A截面示意图。图4D是图4A中腔体结构中标记出腔体体积的示意图。
在一些实施例中,如图4A所示,腔体结构130可以包括吸声腔体132和连通孔134。可以通过设计腔体结构130的尺寸(例如,吸声腔体132的尺寸、连通孔134的尺寸)、形状等,在不同频段形成吸声效果,从而在扬声器100频响曲线上的不同位置实现低谷的效果。
在一些实施例中,如图4B-图4D所示,连通孔134的等效直径为连通孔134的长度为l,连通孔134的横向面积为S,吸声腔体132的体积为V。可以通过调节参数θ的取值范围来调节腔体结构130所形成的低谷的位置(或目标频率),进而调节扬声器的声学输出。参数θ可以根据如下公式(1)进行确定:
腔体结构130对应的参数θ值越大,其对应的目标频率越大。在一些实施例中,为了使低谷位置位于1kHz-20kHz,参数θ的取值范围可以是1000(1/m2)-40000(1/m2)。在一些实施例中,为了使低谷位置位于2kHz-10kHz,参数θ的取值范围可以是2000(1/m2)-35000(1/m2)。
在一些实施例中,连通孔134的等效直径的大小会影响声阻,从而影响腔体结构130所形成的低谷。例如,/>值太小会导致声阻很大,使得腔体结构130达不到吸声的效果。在一些实施例中,为了保证腔体结构130具有吸声效果,连通孔134的等效直径可以不小于0.05mm。优选地,连通孔134的等效直径可以不小于0.1mm。
图5是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的频响曲线。如图5所示,曲线510表示无腔体结构的扬声器的频响曲线。曲线520表示有腔体结构且参数θ=2500(1/m2)的扬声器的频响曲线。曲线530表示有腔体结构且参数θ=30000(1/m2)的扬声器的频响曲线。
从图5可知,相对于无腔体结构的扬声器(对应曲线510),通过在扬声器壳体120设置腔体结构130(对应曲线520或530),可以在特定频率处形成低谷,同时在低谷的左侧和右侧形成两个峰,从而提升扬声器的灵敏度。进一步地,通过调节腔体结构的一个或多个参数,可以使低谷(或目标频率)处于不同的位置,例如,通过调节腔体结构的参数θ值,可以分别在曲线520的2.2kHz附近和曲线530的8kHz附近形成低谷。
图6是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,如图6所示,腔体结构130还可以包括导声管136。连通孔134可以通过导声管136与吸声腔体132连通。通过设置导声管136,可以使得腔体结构130的设置更灵活。例如,通过设置导声管136,可以将吸声腔体132与连通孔134间隔开,例如,吸声腔体132可以设置在后腔板124上,连通孔134可以设置在侧板126上,再通过导声管136连接吸声腔体132与连通孔134,从而实现对扬声器的频响进行调整。在一些实施例中,为了使腔体结构130达到吸声效果,导声管136的等效直径可以不小于0.05mm。优选地,导声管136的等效直径可以不小于0.1mm。
图7A-图7C是图6中腔体结构的示例性C-C截面示意图。在一些实施例中,腔体结构130所包括的吸声腔体132与连通孔134和/或导声管136的具体形状可以根据实际空间大小来设置。在一些实施例中,如图7A-图7C所示,吸声腔体132与连通孔134和/或导声管136可以是方形、圆形、椭圆形、多边形以及其他不规则图形中的一种或多种组合。
图8是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,如图8所示,腔体结构130可以设置在前腔板122处。腔体结构130可以通过连通孔134与前腔150连通。通过将腔体结构130设计在前腔板122中,腔体结构130不仅可以影响扬声器振动系统的振动状态,还可以直接吸收振膜110振动产生的部分气导声波,从而影响扬声器100的声学性能。在本说明书中,直接吸收可以指扬声器产生的气导声波在传输至出声孔的过程中,由于腔体结构130与前腔150连通,腔体结构130对气导声波产生的影响。相较于后腔板124,通过将腔体结构130设计在前腔板122处,其设计更加的简洁便利,同时便于后续的组装。在一些实施例中,前腔150可以通过导声通道(未示出)与出声孔连通。腔体结构130可以与导声通道通过前腔150连通。换句话说,腔体结构130通过前腔150及导声通道与出声孔连通。
图9是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,如图9所示,扬声器壳体120的前腔150可以通过导声通道180与出声孔190连通。腔体结构130还可以设置于导声通道180中,即,腔体结构130可以与前腔150通过导声通道180连通。换句话说,腔体结构130仅通过导声通道与出声孔连通。通过将腔体结构130设计在导声通道180壁中,其设计更加的简洁便利,同时便于后续的组装。例如,可以将设置有不同腔体结构的不同导声通道作为配件,除装配有腔体结构的导声通道之外的部件作为基础部件。对于同一个基础部件,可以对其装配不同的配件,从实现对扬声器的频响进行不同的调节,使扬声器可以适应不同的应用场景。
图10是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,如图10所示,驱动单元140可以与后腔板124配合使得第二后腔164与扬声器外界不连通。具体地,后腔板124可以为凹槽结构,驱动单元140可以架设在凹槽上方,从而使得驱动单元140与后腔板124围成的第二后腔164不与外界连通。
在一些实施例中,扬声器100可以包括至少两个腔体结构130。至少两个腔体结构130可以用于吸收气导声波中相同或不同频率的气导声波。换句话说,至少两个腔体结构130可以对应相同或不同的目标频率。例如,至少两个腔体结构130对应的目标频率可以分别对应振膜110与驱动单元140的高阶模态所对应的频率,从而使扬声器100在较高频段(例如,3kHz-10kHz)具有较为平坦的频响,从而提高扬声器的声学输出效果。
在一些实施例中,至少两个腔体结构130可以设置在扬声器100的不同位置。例如,至少两个腔体结构130都可以设置在后腔板124上。又例如,一个腔体结构130可以设置在后腔板124上,其余腔体结构130可以设置在前腔板122上。再例如,一个腔体结构130可以设置在导声通道壁上,一个腔体结构130可以设置在前腔板122上,其余腔体结构130可以设置在后腔板124上。
在一些实施例中,当至少两个腔体结构130都布置在后腔板124上时,若腔体结构130布置在后腔板124的局部位置,腔体结构130可以局部影响振膜110的运动状态,导致后腔160(例如,第一后腔162)中的空气刚度失衡,从而使振膜110倾斜,造成扬声器的频响曲线上出现高阶模态的谐振峰,降低扬声器的声学输出效果。因此,为了避免扬声器100出现非必要的高阶模态,至少两个腔体结构130可以以扬声器100的中心轴呈对称(或近似对称)分布(例如,吸声腔体的中心点以扬声器100的中心轴呈对称分布)。此外,通过将至少两个腔体结构130以扬声器100的中心轴呈对称分布布置,还可以使后腔板124(或前腔板122)的结构更加可靠,从而延长扬声器寿命。示例性地,如图10所示,扬声器100可以包括两个腔体结构130。两个腔体结构130可以位于扬声器100的中心轴的两侧。进一步地,两个腔体结构130可以围绕扬声器100的中心轴对称设置在后腔板124中。两个腔体结构130均只与第一后腔162连通,而不与第二后腔164连通。
图11是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,至少两个腔体结构130中至少一个腔体结构可以与第一后腔162连通且与第二腔体164连通。通过将第二后腔164与至少一个腔体结构130的吸声腔体132连通,可以便于调节腔体结构130的吸声腔体132的尺寸,同时增大该腔体结构130对应的目标频率的可调节范围,从而提升扬声器100的适应性。此外,腔体结构130的吸声腔体132与第二后腔164直接连通,腔体结构130的等效空气弹簧质量阻尼系统相当于可以直接作用在驱动单元140上,从而可以调节驱动单元140的振动效果,从而实现扬声器自带滤波的效果。示例性地,如图11所示,靠左的腔体结构130与第一后腔162和第二后腔164均连通,靠右的腔体结构130仅与第一后腔162相连通。在一些可替代的实施例中,靠右的腔体结构130也可以与第二后腔164连通,此时,至少一个腔体结构130可以通过第二后腔164实现相互连通,进一步增大吸声腔体132的尺寸。
图12是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,如图12所示,后腔板124可以包括构成腔体结构130的腔前壁1241、腔侧壁1242和背板1243。在一些实施例中,通过设置腔体结构130的腔前壁1241、腔侧壁1242和/或背板1243的材料可以进一步调节腔体结构130的目标频率。例如,如图12所示,背板1243可以为阻尼网。又例如,如图15A所示,腔前壁1241可以为阻尼网。阻尼网具有一定的透气量,当其作为背板或腔前壁时,相当于新增一个附加吸声腔体,其可以对腔体结构130的目标频率进行微调。此外,阻尼网还可以减小扬声器的品质因数(即,Q值),从而减小腔体结构130产生的低谷的深度,使扬声器100的频响曲线更为平坦。
图13是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。
在一些实施例中,如图13所示,背板1243上可以设置有吸声材料1010。通过在背板1243上设置吸声材料1010,可对腔体结构130形成的低谷的带宽与Q值进行调节,从而使腔体结构130产生的低谷更浅,从而使扬声器100的频响曲线进一步平坦。
在一些实施例中,吸声材料1010可以包括发泡海绵(例如吸音棉)、陶瓷吸附颗粒(例如沸石类陶瓷多孔材料),碳纳米管类吸音材料等。基于这些吸声材料的结构可以吸收和耗散腔体共振驻波,从而使得扬声器的音质更好。
在一些实施例中,吸声材料1010可以包括多孔泡沫、多孔小球等。通过设置吸声材料1010可以增大吸声腔体132的虚拟体积,进而实现扬声器性能的调节。此外,由于吸声材料1010可以增大吸声腔体132的虚拟体积,因此,在扬声器相同声学输出效果的情况下,可以进一步减小扬声器的尺寸,使扬声器100适应更多的应用场景。
图14A是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。图14B是图14A中腔体结构的C-C截面示意图。
在一些实施例中,如图14A-图14B所示,连通孔134可以位于振膜110沿着其振动方向(即方向ZZ’)的投影内。换句话说,腔体结构130可以通过连通孔134影响振膜110附近的空气。因此,可以通过设置连通孔134的位置来影响振膜110不同部分的局部空气,从而改变振膜110的状态,进而使得振膜的振动更符合扬声器的使用需求。
在一些实施例中,如图14A所示,振膜110可以包括折环部112和固定端114。在一些实施例中,连通孔134可以设置在靠近振膜110的折环部112的位置处。例如,连通孔134可以正对振膜110的折环部112。通常而言,振膜110上越接近折环部112的部分其刚度越小,越接近固定端114的部分则刚度越大。因此,连通孔134的位置越靠近固定端114的边缘,其对振膜110的影响越小;连通孔134的位置越靠近折环部112中间,其对振膜110的影响越大。通过将连通孔134设置成靠近折环部112的位置处,可以使腔体结构130影响折环部112附近的局部空气,从而更易影响振膜110的振动状态,进而便于对扬声器100的声学性能进行调节。在一些实施例中,当期望腔体结构130对振膜110的振动影响较小时,连通孔134可以设置在靠近振膜110的固定端114的位置处。通过将连通孔134设置成靠近固定端114的位置处,可以使腔体结构130对折环部112附近的局部空气影响较小,从减小腔体结构130对振膜110的振动状态的影响,进而实现对扬声器100的声学性能进行微调。
在一些实施例中,如图14A-图14B所示,连通孔134在C-C截面上的投影轮廓可以位于腔体结构130在C-C截面上的投影轮廓内,且连通孔134的投影轮廓与腔体结构130的投影轮廓的不接触,从而使得腔体结构130的连通孔134可以设置得靠近振膜110的折环部112。
图15A是根据本说明书一些实施例所示的示例性扬声器的结构示意图。图15B是图15A中腔体结构的C-C截面示意图。
在一些实施例中,如图15A所示,腔体结构130的腔前壁1241可以为阻尼网。通过采用具有不同声阻系数的阻尼类材料可以调整腔体结构130的Q值,使扬声器的频响曲线更加的平滑,以满足不同场景下的需求。在一些实施例中,如图15A-图15B所示,连通孔134在C-C截面上的投影轮廓可以位于吸声腔体132在C-C截面上的投影轮廓内,且连通孔134的投影轮廓与吸声腔体132的投影轮廓的至少一条边缘重叠,从而使得腔体结构130的连通孔134可以设置得靠近振膜110的固定端114。
需要知道的是,在一些实施例中,本说明书中关于腔体结构在后腔板上的设置方式,同样可以适用于或者替换为将腔体结构设置在前腔板或侧板。例如,当腔体结构设置在前腔板上时,可以将吸声腔体的腔前壁或背板设置成阻尼网,或者还可以在吸声腔体中设置吸声材料。又例如,当腔体结构设置在前腔板上时,其连通孔可以设置在靠近振膜的折环部的位置。
本申说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于:(1)通过在扬声器壳体上设置腔体结构,使扬声器频响曲线上产生低谷,从而使扬声器直接发出调整频响后的声音,实现了扬声器自带结构滤波的效果;(2)通过调节腔体结构的形状、位置、尺寸等,使腔体结构对应的目标频率与振膜的原始谐振频率相同或相近,从而使扬声器的频响曲线更为平坦,进而提高扬声器的声学性能;(3)通过将腔体结构设置在前腔板和/或后腔板中,同时结合阻尼网、吸声材料等,使得扬声器频响曲线进一步平坦,进一步提升扬声器的声学性能;(4)通过将多个腔体结构设置成以扬声器的中心轴呈对称(或近似对称)分布,提高扬声器壳体的可靠性且降低扬声器的加工成本。需要说明的是,不同实施例可能产生的有益效果不同,在不同的实施例里,可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合,也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述详细披露仅仅作为示例,而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

Claims (10)

1.一种扬声器,包括:
振膜,所述振膜振动以产生气导声波;以及
壳体,所述壳体形成用于容纳所述振膜的容置腔,所述振膜分隔所述容置腔以形成前腔和后腔,所述壳体上设置有与所述前腔连通的出声孔,至少部分所述气导声波经所述出声孔向所述扬声器外部传输,其中,
所述壳体上设置有腔体结构,所述腔体结构与所述前腔和所述后腔中的至少一个腔体连通,所述腔体结构用于吸收所述气导声波中目标频率的声波。
2.根据权利要求1所述的扬声器,其中,所述前腔通过导声通道与所述出声孔连通,所述腔体结构与所述导声通道通过所述前腔连通。
3.根据权利要求1所述的扬声器,其中,所述壳体包括前腔板、后腔板以及侧板,所述腔体结构包括连通孔和吸声腔体,所述连通孔的等效直径不小于0.1mm。
4.根据权利要求3所述的扬声器,其中,参数θ的取值范围为1000(1/m2)-40000(1/m2),其中:
其中,S为所述连通孔的横向面积,l为所述连通孔的长度,V为所述吸声腔体的体积。
5.根据权利要求1所述的扬声器,其中,所述壳体包括前腔板、后腔板以及侧板,所述腔体结构包括连通孔和吸声腔体,所述腔体结构设置在所述后腔板中,所述后腔板包括构成所述腔体结构的腔前壁、腔侧壁和背板,其中,所述腔前壁、所述腔侧壁和/或所述背板包括阻尼网。
6.根据权利要求5所述的扬声器,其中,所述连通孔位于所述振膜沿着其振动方向的投影内。
7.根据权利要求5所述的扬声器,其中,所述振膜包括折环部和固定端,所述连通孔正对所述振膜的所述折环部。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的扬声器,其中,所述扬声器还包括驱动单元,所述驱动单元基于电信号产生振动并带动所述振膜振动,其中,所述驱动单元设置于所述后腔,所述驱动单元与所述后腔板配合将所述后腔分割成第一后腔和第二后腔,其中,所述第二后腔由所述驱动单元和所述后腔板构成。
9.根据权利要求8所述的扬声器,其中,所述腔体结构与所述第一后腔连通但不与所述第二后腔连通,或者所述腔体结构与所述第一后腔连通且与所述第二后腔连通。
10.根据权利要求8所述的扬声器,其中,所述腔体结构包括至少两个腔体结构,其中,部分腔体结构与所述第一后腔连通但不与所述第二后腔连通,其余部分腔体结构与所述第一后腔连通且与所述第二后腔连通。
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