CN1751536A - 具有两个或多个滤波器外壳的音频扬声器分频装置 - Google Patents
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Abstract
本文提供了一种分频组件，用于连接具有一个放大器和两个或多个换能器的音频系统。该分频组件包括一个高音扬声器滤波器组件和一个低音扬声器滤波器组件。该高音扬声器滤波器组件包括一个高音扬声器滤波器外壳，一个安装在高音扬声器滤波器外壳内的高音扬声器滤波器，一个输入端口，一个输出端口和一个第一机械连接器。该低音扬声器滤波器组件包括一个低音扬声器滤波器外壳，一个安装在低音扬声器滤波器外壳内的低音扬声器滤波器，一个输入端口，一个输出端口和一个第二机械连接器。高音扬声器和低音扬声器滤波器组件能够通过连接第一和第二机械连接器而对接在一起，并能够通过分离第一和第二机械连接器加以分离。
Description
技术领域
本发明涉及音频扬声器系统，更明确地讲，涉及一种具有既可分离又可对接的滤波器组件的音频扬声器分频装置(crossover)系统。
背景技术
传统的音频扬声器包括一个称作高音扬声器(tweeter)的高频换能器和一个称作低音扬声器(woofer)的低频换能器。典型地，驱动高音扬声器和低音扬声器的信号来自于一个单一的信号，例如放大器输出信号。高音扬声器驱动信号和低音扬声器驱动信号利用一个称作分频装置的电子部件从放大器的输出信号中产生。在传统的音频扬声器系统中，该分频装置包括一个高通滤波器或者高音扬声器滤波器，其过滤放大器输出信号提供高音扬声器驱动信号，和一个低通滤波器，或者低音扬声器滤波器，其过滤放大器输出信号提供低音扬声器驱动信号。
在典型的家用音频扬声器中，分频装置安装在一个具有高音扬声器和低音扬声器外壳中，例如音频扬声器盒或外壳。在其它应用中，空间限制使得单一的、相对大的外壳不理想。因此，分频装置可以被设置在与高音扬声器和低音扬声器分离的外壳内。例如，在汽车应用中，分频装置与高音扬声器和/或低音扬声器之间的空间间隔可以是数英尺。
在分频装置与高音扬声器和低音扬声器在空间上分离的应用中，分频装置利用一个外壳为滤波器电子器件提供保护，并允许分频装置安装在汽车部件上。传统分频装置的物理配置包括用于安装在单个外壳内的高音扬声器滤波器和低音扬声器滤波器的电子器件。在汽车应用中，分频装置、高音扬声器和低音扬声器的每一个都能够安装在合适的位置上，该位置通过例如特殊汽车模型的机械和电子组件的设计和位置加以确定。
图1是先前技术音频扬声器10一个实例的示意性框图，其包括放大器11、具有高音扬声器滤波器22和低音扬声器滤波器24的分频装置(crossover)12、高音扬声器13和低音扬声器14。分频装置12具有一个用于从放大器11接收音频信号的输入端口26，一个提供高音扬声器驱动信号给高音扬声器13的高音扬声器输出端口27，和一个提供低音扬声器驱动信号给低音扬声器13的低音扬声器输出端口28。可以理解，音频扬声器10相应于音频扬声器系统的一个分支。典型地，音频扬声器系统包括两个或多个分支，例如位于汽车前和后部的左和右分支。
先前技术音频扬声器通常能够提供令人满意的性能。然而，人们期望能够提供一种音频扬声器，其中一种或少数几种配置能够用在大量不同的汽车中，以及其它具有空间限制的应用中。因此，需要一种改进的分频装置配置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种分频组件，用于连接包括一个放大器和两个或多个换能器的音频系统。该分频组件包括一个第一滤波器组件，其包括一个安装在第一外壳内的第一滤波器，和一个第二滤波器组件，其包括一个安装在第二外壳内的第二滤波器。第一和第二滤波器组件可以机械对接，从而形成单一的分频单元，并能够机械分离，从而满足安装在不同的位置。第一滤波器可以包括一个高音扬声器滤波器，第一滤波器可以包括一个低音扬声器滤波器。
第一滤波器组件可以包括一个第一机械连接器，第二滤波器组件可以包括一个第二机械连接器。第一和第二机械连接器可以相互连接，用于机械对接第一和第二滤波器组件，并可以相互分离，用于分离第一和第二滤波器组件。第一和第二机械连接器可以包括搭扣配合(snap-fit)连接器，并可以分别是第一和第二外壳的集成部件。
根据本发明的第二方面，提供了一种分频组件，用于连接包括一个放大器和两个或多个换能器的音频系统。该分频组件包括一个高音扬声器滤波器组件和一个低音扬声器滤波器组件。该高音扬声器滤波器组件包括一个高音扬声器滤波器外壳、一个安装在高音扬声器滤波器外壳内的高音扬声器滤波器、一个输入端口、一个输出端口和一个第一机械连接器。该低音扬声器滤波器组件包括一个低音扬声器滤波器外壳、一个安装在低音扬声器滤波器外壳内的低音扬声器滤波器、一个输入端口、一个输出端口和一个第二机械连接器。高音扬声器和低音扬声器滤波器组件可以通过连接第一和第二机械连接器加以对接，并通过分离第一和第二机械连接器加以分离。
根据本发明的第三方面，提供了一种滤波器组件，用于连接包括一个放大器和一个换能器的音频系统。该滤波器组件包括一个具有机械连接器的滤波器外壳，单一的安装在滤波器外壳内的分频滤波器，和用于将分频滤波器连接到换能器的输出端口。该滤波器组件可以用机械连接器机械地对接于另一个滤波器组件。
附图说明
为了更好地理解本发明，请参考附图，其引入在本文中作为参考，其中：
图1是先前技术音频扬声器的示意性框图；
图2是根据本发明实施例的音频扬声器的示意性框图；
图3是根据本发明实施例的分频组件的透视图，显示的是对接配置；
图4是根据本发明实施例的滤波器组件的右侧透视图；和
图5是图4滤波器组件的左侧透视图。
具体实施方式
图2显示了根据本发明实施例的音频扬声器100的示意性框图。音频扬声器100包括一个高音扬声器102、一个低音扬声器104和一个分频组件(crossover assembly)110。高音扬声器102通过电缆106连接分频组件110，低音扬声器104通过电缆108连接分频组件110。
分频组件110包括一个高音扬声器滤波器组件112和一个低音扬声器滤波器组件114。高音扬声器滤波器组件112包括一个高音扬声器滤波器外壳121和一个安装在高音扬声器滤波器外壳121内的高音扬声器滤波器122。高音扬声器滤波器组件112进一步包括一个输入端口130、一个输出端口132和一个选用的馈通端口(feedthroughport)134。低音扬声器滤波器组件114包括一个低音扬声器滤波器外壳123和一个安装在低音扬声器滤波器外壳123内的低音扬声器滤波器124。低音扬声器滤波器组件114进一步包括一个输入端口140、一个输出端口142和一个选用的馈通端口(feedthrough port)144。
输入、输出和馈通端口可以是同轴的或者双股线电连接器。然而，任何合适的电连接器都可以被使用。在图2的实施例中，输入和馈通端口位于每个滤波器外壳的一端，输出端口位于每个滤波器外壳的相对一端。然而，本发明并不仅限于这些方面，输入、输出和馈通端口可以位于每个外壳的任何合适的表面上。
高音扬声器滤波器组件112进一步包括一个机械连接器150，低音扬声器滤波器组件114进一步包括一个机械连接器152。机械连接器150和152相互连接用于机械对接高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114。例如，机械连接器150可以是一个阴性连接器，机械连接器152可以是一个阳性连接器，或者相反。在图2的实施例中，高音扬声器滤波器组件112包括位于高音扬声器滤波器外壳121一侧上的阴性机械连接器150和位于高音扬声器滤波器外壳121相对侧上的阳性机械连接器154。类似地，低音扬声器滤波器组件114包括位于低音扬声器滤波器外壳123一侧上的阳性机械连接器152和位于低音扬声器滤波器外壳123相对侧上的阴性机械连接器156。这一布置给两个或多个滤波器组件的对接提供了高度的灵活性，如下所述。机械连接器150、152、154和156可以是各个滤波器外壳的集成部分，或者可以是安装在各个外壳上的单个机械连接器。
机械连接器150、152、154和156允许高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114对接(docked)，或者机械连接在一起，从而形成整体的对接分频装置配置。在一些应用中，整体的、对接的配置比安装更加有利。机械连接器还允许高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114分离，从而形成分离的分频装置配置。分离的配置在高音扬声器102和低音扬声器104安装在不同位置的应用中以及难以或者不可能安装单一的较大的分频组件的应用中是有利的。因此，分频组件110具有如下的特点，其中高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114可对接(dockable)从而形成对接的分频装置配置，并可分离从而形成分离的分频装置配置，借此提供高度的通用性和灵活性。
通过在高音扬声器滤波器外壳121和低音扬声器滤波器外壳123的相对侧上提供机械连接器，能够获得进一步的通用性。这样，低音扬声器滤波器组件114可以安装在高音扬声器滤波器组件112的任意一侧上。而且，可以以对接的配置一起安装额外的滤波器组件。例如，可以利用中频滤波器组件提供具有三个或更多个滤波器组件的分频组件。三个或更多个滤波器组件可以按照对接配置、部分对接配置(其中至少两个滤波器组件对接在一起)或者分离配置加以使用。
分频组件110可以通过电缆172连接于放大器170。尽管放大器170被图解通过单个具有分支172a和172b的电缆172连接高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114，但是应当理解，放大器170可以用任何合适的电连接技术连接于高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114，包括分离的电缆。这里使用的术语“电缆”是指任何合适的电导管，包括但不仅限于，同轴电缆、双股线电缆或者分离的电导管。电缆172的分支172a和172b可以分别连接输入端口130和140。
音频扬声器100相应于音频扬声器系统的一个分支。典型地，音频扬声器系统包括两个或多个分支。因此，在大多数应用中，使用一个附加的音频扬声器(未显示)，包括一个分频组件、一个高音扬声器和一个低音扬声器。尽管本文参考汽车应用讨论本发明的特征和实施例，但是本发明并不仅限于汽车应用，本发明的原理可以用在任何要安装音频扬声器的应用中。
高音扬声器外壳121可以是任何适当的用于安装和操作高音扬声器滤波器的外壳。高音扬声器滤波器122可以用任何合适的技术安装在高音扬声器滤波器外壳121中。安装技术可以允许移除高音扬声器滤波器122而不损坏高音扬声器滤波器122或高音扬声器滤波器外壳121。例如，高音扬声器滤波器122可以被配置作为安装在高音扬声器滤波器外壳121内的支座绝缘体(standoff)上的印刷电路板。
高音扬声器滤波器外壳121可以用任何合适的材料制成，优选的材料足以耐受在特殊的应用中，例如汽车中，可能发生的震动和摆动，但同时足以允许安装在非平面的表面上。高音扬声器滤波器外壳121可以具有凸缘(flange)、螺孔和/或其它便于安装的元件。在一些实施例中，高音扬声器滤波器122可以热耦合于高音扬声器滤波器外壳121从而提供散热。用于制造高音扬声器滤波器外壳121的适当材料的一个实例是铝。
高音扬声器滤波器122从放大器170通过电缆172和输入端口130接收放大器输出信号，并通过输出端口132和电缆106提供经过滤波的输出信号给高音扬声器102。高音扬声器滤波器122可以是任何目前已知的或将来开发出来的高音扬声器滤波器。正如在技术上已知的，高音扬声器滤波器122被配置成通过音频带的高频部分。
如上面指出的，高音扬声器滤波器组件112可以包括馈通端口134。如图2所示，输入端口130和馈通端口134可以电连接在高音扬声器滤波器外壳121内。因此，馈通端口134提供未滤波的放大器输出信号。例如，馈通端口134可以用于在高音扬声器滤波器组件112与低音扬声器滤波器组件114之间提供菊花链连接(daisy chainconnection)。在该实例中，电缆174，如图2中虚线所示，连接在高音扬声器滤波器组件112的馈通端口134和低音扬声器滤波器组件114的输入端口140之间。但滤波器组件的输入端被菊花链连接时，可以取消电缆172的分支172a或者分支172b。选择地，电缆174可以连接低音扬声器滤波器组件114的馈通端口144。在其它实例中，两个或多个高音扬声器滤波器组件可以用馈通端口134菊花链连接在一起。菊花链连接有利于简化配线，特别是在两个或多个滤波器组件相对紧密地布置在一起的应用中。
低音扬声器滤波器组件114可以和高音扬声器滤波器组件112类似地构建，只是在低音扬声器滤波器外壳123内安装低音扬声器滤波器124。如在技术上已知的，低音扬声器滤波器124被配置成通过音频带的低频部分。低音扬声器滤波器124从放大器170通过电缆172和输入端口140接收放大器输出信号，并通过输出端口142和电缆108提供经过滤波的输出信号给低音扬声器104。高音扬声器滤波器外壳121和低音扬声器滤波器外壳123的尺寸和形状可以相同也可以不同。
在图2中，高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114被并排显示。然而，本发明的方案能够用分离的分频装置配置将高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114安装在任何合适的位置。在其它应用中，高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114可以在对接分频装置配置中依次安装，彼此附接在一起。如上所述，高音扬声器滤波器组件112包括机械连接器150和154，低音扬声器滤波器组件112包括机械连接器152和156，从而便于分频组件的可分离和可对接特征。
机械连接器150、152、154和156可以是任何适当的机械连接器，用于将高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114附接在一起。在一些实施例中，机械连接器可以提供一种刚性机械连接，从而在装载和安装期间，高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114可以作为单个单元进行处理。基本配置包括每个高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114上的单个机械连接器，并且机械连接器可相互啮合。可以为高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114添加附加的机械连接器，以便增加附接的通用性。在一些实施例中，除了机械连接之外，机械连接器可以包括电接触，用于电连接高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114。
高音扬声器滤波器组件112可以包括通风孔180和181，用于冷却高音扬声器滤波器122。通风孔180和181可以位于高音扬声器滤波器外壳121的相对侧上，从而允许通过空气。低音扬声器滤波器外壳123可以具有通风孔182和183，用于冷却低音扬声器滤波器124。通风孔182和183可以位于低音扬声器滤波器外壳123的相对侧上，从而允许通过空气。考虑到滤波器外壳的机械限制和预期安装，可以采用任何合适的通风孔位置。
根据图3-5所示的本发明实施例实现分频组件110。图2-5中类似的元件具有相同的指代数字。图3是对接配置中分频组件的透视图。图4是高音扬声器滤波器组件112的右侧透视图和图5是高音扬声器滤波器组件112的左侧透视图。
如图3所示，高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114可以通过电连接器310电连接在一起。在实现图3时，电连接器310是一个刚性连接器，将高音扬声器滤波器组件112的馈通端口134连接低音扬声器滤波器组件114的输入端口140，从而高音扬声器滤波器122和低音扬声器滤波器124并联。在实现图3时，电连接310在高音扬声器滤波器组件112和低音扬声器滤波器组件114之间提供一个双股线连接。在实现图3-5时，可以利用螺丝340将丝线紧固在输入端口130上；可以利用螺丝342将丝线紧固在输出端口132上；并利用螺丝134将丝线紧固在馈通端口134上。
如图4和5所示，高音扬声器滤波器外壳121可以包括阴性搭扣配合连接器150，用于机械连接于另一个外壳，例如低音扬声器滤波器外壳123。高音扬声器滤波器外壳121可以进一步包括阳性搭扣配合连接器154，用于连接另一个滤波器外壳(图4和5未显示)。
在实现图3-5时，高音扬声器滤波器外壳121上的阳性机械连接器154包括一个具有斜面边缘的梯形突出，阴性机械连接器150包括一个具有斜面边缘的匹配梯形凹陷，其与连接器154的斜面边缘互补。连接器150进一步包括键(tab)或突出190，连接器154进一步包括互补的插槽192。低音扬声器滤波器外壳123上的连接器156和152可以具有分别和高音扬声器滤波器外壳121上的连接器150和154相同的配置。当每个滤波器外壳上的阳性机械连接器结合另一个滤波器外壳上的阴性机械连接器时，梯形突出滑入梯形凹陷中，键190咬合到插槽192中。梯形突出和梯形凹陷的斜面边缘防止滤波器外壳分离。应当理解，上述机械连接器配置只是作为例子给出，并不限制本发明。也可以使用其它的机械连接器配置。
高音扬声器滤波器外壳121可以具有安装托架(bracket)320和322，用于机械地将高音扬声器滤波器组件112附接到合适的表面上，例如汽车表面。低音扬声器滤波器外壳123可以具有安装托架330和332，用于将低音扬声器滤波器组件114附接到合适的表面上，例如汽车表面。安装托架320、322、330和332可以用于将各个滤波器组件安装在对接和分离的配置中。应当理解，在本发明的范围内也可以采用其它的安装托架配置。
如图3-5进一步显示的，通风孔180、181可以实现作为高音扬声器滤波器外壳121内的多个槽。该槽允许空气流通过高音扬声器滤波器122。低音扬声器滤波器外壳123可以具有类似的配置。
在一个实例中，高音扬声器滤波器外壳121或者低音扬声器滤波器外壳123的尺寸为，高大约1.5英寸，宽2.0英寸和长5.0英寸。对比地，先前技术分频装置外壳的宽度为大约3.0英寸。因此，根据本发明实施例的单个高音扬声器滤波器组件或低音扬声器滤波器组件在安装表面上可以具有比先前技术分频装置外壳更小的印记。因此，在空间有限的应用中，有更多的选择用于安装根据本发明的高音扬声器滤波器组件或低音扬声器滤波器组件。因此，根据本发明的高音扬声器滤波器组件和低音扬声器滤波器组件可以更便利地位于汽车内。
因此，安装选择允许高音扬声器滤波器组件安装得更靠近于高音扬声器，和/或低音扬声器滤波器组件可以安装得更靠近于低音扬声器。因此，用于将高音扬声器滤波器组件连接于高音扬声器和/或用于将低音扬声器滤波器组件连接于低音扬声器的电缆的长度可以减少。这种长度减少使得对高音扬声器驱动信号和/或低音扬声器驱动信号的电磁干扰减少，并可以减少用于实现连接的电缆的阻抗。干扰减少和阻抗降低可以提高高音扬声器和/或低音扬声器的声音特征。因此，根据本发明实施例的分频组件给设计人员提供了可以满足特殊性能目标的选择。
尽管已经说明了本发明至少一个实施例的多个方面，但是应当意识到，本领域的技术人员能够容易地进行各种改变、修饰和改进。这种改变、修饰和改进都是本公开的一部分，并位于本发明的精神和范围内。因此，前述的说明和附图只是出于举例的目的。
Claims (24)
1.一种在具有放大器和两个或多个换能器的音频系统中用于连接的分频组件，包括：
第一滤波器组件，其包括安装在第一外壳内的第一滤波器；以及
第二滤波器组件，其包括安装在第二外壳内的第二滤波器，其中第一和第二滤波器组件可以机械地对接从而形成单个分频单元，并且其中第一和第二滤波器组件可以机械地分离从而便于安装在不同的位置。
2.根据权利要求1的分频组件，其中第一滤波器包括一个高音扬声器滤波器，并且其中第二滤波器包括一个低音扬声器滤波器。
3.根据权利要求1的分频组件，其中第一滤波器组件包括第一机械连接器并且其中第二滤波器组件包括第二机械连接器，其中第一和第二机械连接器可以互相啮合用于机械对接第一和第二滤波器组件，并可以相互脱离用于机械地分离第一和第二滤波器组件。
4.根据权利要求3的分频组件，其中第一和第二机械连接器包括搭扣配合连接器。
5.根据权利要求3的分频组件，其中第一和第二机械连接器分别包括第一和第二外壳的集成部件。
6.根据权利要求1的分频组件，其中第一和第二滤波器组件的每一个都包括一个输入端口和一个输出端口。
7.根据权利要求6的分频组件，其中第一和第二滤波器组件的至少一个包括一个馈通端口。
8.根据权利要求3的分频组件，其中第一和第二滤波器组件具有一个共用机械连接器配置。
9.根据权利要求7的分频组件，进一步包括一个电连接器，用于互连一个滤波器组件上的馈通端口与另一个滤波器组件上的输入端口。
10.根据权利要求1的分频组件，其中第一外壳和第二外壳具有相同的尺寸。
11.根据权利要求1的分频组件，其中第一外壳和第二外壳具有不同的尺寸。
12.一种在具有放大器和两个或多个换能器的音频系统中用于连接的分频组件，包括：
高音扬声器滤波器组件，其包括高音扬声器滤波器外壳、安装在高音扬声器滤波器外壳内的高音扬声器滤波器、输入端口、输出端口和第一机械连接器；以及
低音扬声器滤波器组件，其包括低音扬声器滤波器外壳、安装在低音扬声器滤波器外壳内的低音扬声器滤波器、输入端口、输出端口和第二机械连接器，其中高音扬声器和低音扬声器滤波器组件可以通过相互啮合第一和第二机械连接器而相互对接，并通过脱离第一和第二机械连接器相互分离。
13.根据权利要求12的分频组件，其中第一和第二机械连接器包括搭扣配合连接器。
14.根据权利要求13的分频组件，其中第一和第二机械连接器是各个外壳的集成部件，并且其中高音扬声器滤波器外壳和低音扬声器滤波器外壳是可对接的。
15.根据权利要求12的分频组件，其中滤波器组件的至少一个包括一个馈通端口，用于互连另一个滤波器组件的输入端口。
16.根据权利要求12的分频组件，其中高音扬声器滤波器组件和低音扬声器滤波器组件可以通过脱离第一和第二机械连接器而机械地分离，用于进行分开的安装。
17.一种在包括一个放大器和一个换能器的音频系统中用于连接的滤波器组件，包括：
滤波器外壳，其包括机械连接器；
单个分频滤波器，其安装在滤波器外壳中；
输入端口，用于将分频滤波器连接于放大器；以及
输出端口，用于将分频滤波器连接于换能器，其中滤波器组件能够用机械连接器机械地对接于另一个滤波器组件。
18.根据权利要求17的滤波器组件，其中机械连接器包括搭扣配合连接器。
19.根据权利要求17的滤波器组件，其中机械连接器包括滤波器外壳的集成部件。
20.根据权利要求17的滤波器组件，进一步包括一个馈通端口，用于电连接滤波器组件到另一个滤波器组件。
21.根据权利要求17的滤波器组件，其中滤波器外壳包括位于其相对侧上的第一和第二机械连接器。
22.根据权利要求17的滤波器组件，其中滤波器外壳包括一个或多个通风孔。
23.根据权利要求17的滤波器组件，其中滤波器外壳进一步包括至少一个安装凸缘。
24.根据权利要求17的滤波器组件，其中滤波器外壳进一步包括位于其相对端上的安装凸缘。
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