CN1764324B - 便携设备的音响系统 - Google Patents

Abstract

一种音响系统，包含具有换能器的壳体。响应于被具有一频率范围的音频信号驱动，该换能器在壳体中产生震动。托架组件通过隔震体以机械方式将便携设备耦合于壳体。一部分震动被耦合进入托架组件中。隔震体减少耦合震动的幅度，从而当便携设备被耦合于托架组件时，在一部分所述频率范围内，便携设备的运行不会被中断。

Description

便携设备的音响系统

技术领域

本发明涉及一种便携设备的音响系统(audio system)。

背景技术

在过去几年中，用来聆听高品质音频的便携电子设备已经变得越来越小，越来越轻。一般使用耳机来听音频，但是某些便携电子设备可能包含小的内置扬声器。许多便携电子设备还包含输出端口，用来通过软电缆将该便携电子设备连接到立体声系统或者连接到外部扬声器。

发明内容

在一方面，本发明有关于包含壳体(enclosure)的音响系统。换能器装在该壳体上，并且该换能器响应于由具有一频率范围的音频信号驱动而在该壳体内产生震动。该音响系统还包含托架组合(cradle assembly)，该托架组合以机械方式通过隔震体(isolator)将便携设备耦合于该壳体。一部分震动被耦合进入托架组合。隔震体减少了耦合震动的幅度，从而当将便携设备耦合于托架组合时，在一部分所述频率范围内，该便携设备的运行不会被中断。

所述便携设备的运行可以包含：音频回放、从存储器存取数据、从盘驱动器存取数据、将数据记录到存储器、将数据记录到盘驱动器、给电池充电、或者便携设备的任何其他功能。所述便携设备可以包含(例如)：MP3设备、迷你盘设备、密致盘(CD)设备、个人数字助理(PDA)、掌上计算机、蜂窝式电话、数字相机、或者传呼机。也可以使用其他类型的便携设备。所述便携设备可以包含盘驱动器。所述便携设备可以包含便携音频播放器。

所述壳体可以包含：声学端口、声学波导、无源辐射器、隔声器、和/或声阻尼材料。所述壳体还可以包含一个或多个支脚。

所述音响系统还包含：遥控接收器；以及遥控发射器，其通过无线通信链路与所述遥控接收器进行通信。所述遥控发射器还可以包含映射到便携设备上的控制按钮的控制按钮。

所述隔震体可以为：弹性体元件、弹簧、泡沫元件、软木元件、减震器、吸震器、液压系统、衬垫、垫圈、套管、或者隔离和/或抑制震动的任何其他设备。

所述托架组件可以包含将便携设备连接到换能器的接头。可以通过放大器进行连接。所述托架组件还可以包含被塑造来接受便携设备的机架的插件。所述托架组件还可以包含弹性体元件，用来将便携设备的机架与托架组件相隔离。所述托架组件还可以包含一个或多个支脚。

所述音频信号的一部分频率范围可以为大约10Hz与800Hz之间或者大约1200Hz与20kHz之间。

所述音响系统还可以包含处理器。该处理器可以包含增益单元和/或陷波滤波器，用来修改音频信号中预定频率的增益。该陷波滤波器可以被调谐至音频信号中、相应于会中断便携设备运行的壳体震动的一个或多个预定频率。该处理器可以耦合于接口模块，该接口模块修改来自便携设备的信号，并且将修改后的信号发送给处理器。当便携设备被耦合于该音响系统时，所述处理器还可以按照预定增量增加音频信号的增益。所述处理器可以将便携设备的均衡参数预先设置为预定的设置。

在另一方面，本发明有关于一种从音响系统发送音频的方法。该方法包含：利用便携设备生成具有一频率范围的音频信号。该便携设备通过隔震体以机械方式耦合于音响系统的壳体。该方法还包含：将音频信号发送给安装在壳体上的换能器。该换能器响应于被音频信号驱动而在壳体中产生震动。一部分震动被耦合进入便携设备中。所述隔震体减少耦合震动的幅度，从而当便携设备被耦合于托架组件时，在一部分所述频率范围内，便携设备的运行不会被中断。

所述便携设备可以包含盘驱动器，并且所述隔震体可以基本上防止所述盘驱动器的运行被壳体中的震动中断。

所述方法还可以包含：修改由便携设备生成的音频信号，并且将修改后的信号发送给所述换能器。所述方法还可以包含：修改音频信号中一个或多个预定频率的增益。所述方法还可以包含：利用遥控发射器控制使携设备的功能。

在另一方面，本发明有关于一种制造用于便携设备的音响系统的方法。该方法包含：将换能器安装在音响系统中的壳体上。该换能器响应于被具有一频率范围的音频信号驱动而在壳体中产生震动。该方法还包含：通过隔震体以机械方式将托架组件安装在所述壳体上，使得一部分震动被耦合进入托架组件中。所述隔震体减少耦合震动的幅度，从而当便携设备被耦合于托架组件时，在一部分所述频率范围内，便携设备的运行不会被中断。

所述方法还可以包含：向所述壳体添加声学端口、声学波导、无源辐射器、隔声器、和/或声阻尼设备。所述方法还可以包含：将接收器安装在所述壳体上。该接收器可以控制便携设备的功能。所述方法还可以包含：在托架组件中形成插件，以支撑便携设备。所述方法还可以包含：处理来自便携设备的音频信号。

在另一方面，本发明有关于一种在音响系统中用来最小化震动对于便携设备的影响的方法。该方法包含：将换能器安装在音响系统中的壳体上。该方法还包含：向换能器发送具有一频率范围的音频信号，以从换能器生成声能。一部分声能产生壳体中的震动。该方法还包含：通过隔震体以机械方式将托架组件安装在壳体上，使得一部分震动被耦合进入托架组件中。所述隔震体减少耦合震动的幅度，从而当便携设备被耦合于托架组件时，在一部分所述频率范围内，便携设备的运行不会被中断。

所述便携设备的运行可以包含：音频回放、从存储器存取数据、从盘驱动器存取数据、将数据记录到存储器、将数据记录到盘驱动器、给电池充电、和/或便携设备的任何其他功能。

该方法还包含：将接收器安装在所述壳体上。该接收器接收控制便携设备功能的信号。所述壳体还可以包含：声学端口、声学波导、无源辐射器、隔声器、和/或声阻尼设备。该方法还包含：在托架组件中形成插件，以支撑便携设备。该方法还包含：将放大器耦合于所述换能器。该放大器放大所述音频信号。所述音频信号也可由处理器处理。

附图说明

通过结合附图参照以下描述可以更好地理解本发明的以上以其他优点，在这些附图中，相同的标号表示相同的元件与特征。这些附图不一定成比例，其重点在于显示本发明的原理。

图1为根据本发明的音响系统的分解透视图；

图2图示了图1的音响系统中震动传播路径的方框图；

图3图示了图1音响系统的示意图；

图4图示了图1音响系统中的电气系统的方框图；

图5图示了作为施加到安装在普通扬声器壳体内的换能器的信号的频率的函数的、连接到系泊站(docking station)的便携设备运行中断的图；

图6图示了作为施加到安装在本发明音响系统内的换能器的信号的频率的函数的、连接到音响系统的便携设备运行中断的图；

图7图示了根据本发明另一实施例的音响系统中震动传播路径的方框图；

图8图示了根据本发明另一实施例的音响系统的示意图；

图9图示了根据本发明另一实施例的音响系统中震动传播路径的方框图；

图10图示了根据本发明另一实施例的音响系统的示意图。

具体实施方式

诸如便携音频设备等便携电子设备一般包含用来存储数据的内置存储设备。该存储设备可以是内置存储器芯片、可移除存储卡、或者硬盘驱动器(HDD)、或者其他旋转式介质存储设备，例如CD或DVD驱动器。基于硬盘驱动器的便携设备具有优势，因为可以在其上存储大量的数据。

然而，与其它存储设备相比，硬盘驱动器对于冲击与震动更敏感。即使相对较小的冲击或震动也能通过使硬盘驱动器的读取头离开包含数据的盘片，从而中断硬盘驱动器的运行。足够强烈的冲击可能使读取头碰撞盘片，并且可能损坏驱动器。

这就使某些制造商将存储器缓冲器集成到其便携设备中，以在硬盘驱动器运行中断的情况下，向用户提供不中断的音频数据流。一些存储器缓冲器能够存储几分钟的音频数据。硬盘驱动器将音频数据载入存储器缓冲器。当便携设备经受暂时中断硬盘驱动器运行的冲击或震动时，该存储器缓冲器继续向便携设备提供不中断的音频数据。一旦冲击或震动停止，硬盘驱动器就向存储器缓冲器补充音频数据。如果震动反复发生的速率过大、并且硬盘驱动器保持在中断状态，则存储器缓冲器最终会排空所缓冲的音频数据，并且用户会体验到音频数据流的中断。在另一更加常见的情况下，当存储器缓冲器请求更多的音频数据时，硬盘驱动器可能处于中断状态。因为硬盘驱动器不能提供更多的音频数据，所以用户会体验到来自便携设备的音频数据流的中断。本领域技术人员应该理解：以下描述通常适用于任何具有诸如旋转式介质驱动器等存储设备的便携设备，而不只是基于硬盘驱动器的便携设备。

图1为根据本发明的音响系统100的分解透视图。音响系统100包含壳体102、托架104、以及托架104的机架106。系泊站100还包含第一108与第二电声换能器110。在一个实施例中，壳体102为带端口壳体，具有调谐到希望频率的端口111。壳体102还可能包含其他端口、声波导结构、无源声辐射器、隔音器、声阻尼材料、和/或任何其他可以提高音响系统100的声学性能的特征。

放大器112安装在壳体102上。放大器112包含吸热器113或者其他冷却机制，用来散发来自放大器112的热能。在一个实施例中，放大器112为两声道放大器。放大器112也可以为单声道放大器或者多个单声道放大器。放大器112以电气方式连接到换能器108、110，并且用来放大由便携设备116提供的音频信号。便携设备116可以包含例如MP3设备、迷你盘设备、密致盘(CD)设备、个人数字助理(PDA)、掌上计算机、蜂窝式电话、数字相机、或者传呼机。

壳体102还包含覆盖并保护换能器108、110的屏蔽(未示出)或者网屏。可以用织物、泡沫、塑料、或者金属材料制造屏蔽。屏蔽可以是可去除的、或者可以是永久安装在壳体102上的。

托架104可以包含插件，其被塑造为接受便携设备116的机架。根据特定的便携设备，该插件可以具有不同的形状与大小。托架104还包含接头114，其以机械方式通过电路板117耦合于托架104的机架106。用螺钉或其他安装硬件将电路板117安装在托架104的机架106上。在一个实施例中，托架104、接头114、以及电路板117被集成到具有机架106的托架组件105中。托架组件105的机架106通过一个或多个隔震体118以机械方式耦合于音响系统100的壳体102。隔震体118可以包含例如弹性体元件、弹簧、泡沫元件、软木元件、减震器、吸震器、液压系统、衬垫、垫圈、或者套管。接头114用来与便携设备116的接头115匹配。在一个实施例中，可以形成托架组件105的接头114与托架104通过隔震体118以机械方式耦合于音响系统100的壳体102，使得接头114与托架104在震动方面基本与壳体102相隔离。

托架组件105的机架106还包含一个或多个支脚120，当将音响系统100置于诸如桌子或架子等表面上时，这些支脚被放置用来支撑包含接头114的托架104。所使用的支脚120的数目、类型、以及位置取决于系统的属性，例如在该结构中存在的机械能谱、该结构的设计、该结构中元件的材料特性等等。

音响系统100的壳体102还包含多个支脚124，当将音响系统100置于一表面上时，这些支脚被放置用来支撑音响系统100。例如，支脚124可以在壳体102底侧上对称设置。音响系统100的参数，例如其大小与重量，用来确定支撑音响系统100的支脚124的数目以及位置。

音响系统100还可以包含音频信号处理器126，例如数字信号处理器(DSP)。音频信号处理器126能够对由便携设备116生成的音频信号进行信号处理。例如，便携设备116可以执行任何已知的声音处理算法，其可以包含：声音均衡、数字混合(digital crossover)、低音、高音、音量、环绕声、杜比(Dolby)pro-logic^TM、AC-3以及MPEG解码、或者其他信号处理功能。此处将参照图4更详细地描述DSP 126的其他功能。安装支架128通过四个螺钉130将DSP126固定于托架104的底侧。在某些实施例中，安装支架128可以通过粘接、压配(press-fit)、或者任何其他安装系统固定DSP126。DSP一般安装在PCB上。根据系统如何配置，PCB可以是包含接头的同一PCB，或者其可以是不同的PCB。

图2显示图1的音响系统100中机械震动传播路径150的方框图。音响系统100中会影响到便携设备116的震动可以被分离为三个不同的路径。在一个实施例中，根据本发明的方法可以在将震动传播到便携设备116中之前隔离大部分震动。在另一方面，任何基本未被隔离的震动可以在其影响便携设备116运行之前被抑制或衰减。由此，在震动可以影响便携设备116运行之前，由隔震体或阻震器中断/或衰减震动路径。本领域技术人员应该理解：可以根据特定音响系统的需要，改变震动路径中隔震体或阻震器的数目与位置。

第一震动路径152由换能器108、110以声波形式的声输出生成。第一路径152一般对便携设备116运行影响较小。由此，一般不将便携设备116与换能器108、110的声输出相隔离。本领域技术人员应该理解：可以使用各种技术来最小化换能器108、110声输出对便携设备116运行的影响，例如修改换能器108、110的声辐射图(acoustic radiation pattern)，使得与向外至收听位置的辐射相比，向便携设备辐射相对较少的声能。

第二震动路径154由壳体102中换能器108、110的机械运动生成。第二震动路径154可以对便携设备116运行有较大影响，此处将更详细地描述。壳体102也可能经受从壳体102之内生成的、来自内部声学震动路径156的震动。内部声学震动路径156由壳体102内换能器108、110的声输出建立。在壳体内生成的压力变化对壳体壁施力，然后这将导致壳体结构中的震动。

壳体102通过支脚124以机械方式耦合于表面158。支脚124被设计来在从壳体102发出的震动传播进入表面158之前将其衰减。支脚124还在从表面158发出的震动传播进入壳体102之前将其衰减。

在一个实施例中，第二震动路径154由一个或多个隔震体118中断。隔震体118置于壳体102和托架104的机架106之间。隔震体118被设计来防止壳体102的震动耦合进入托架104的机架106。隔震体118将机架106与壳体102相隔离，并且在震动可以影响便携设备116运行之前衰减震动。

机架106还包含支脚120。支脚120被设计来衰减从表面158，例如从壳体102通过支脚124，或者从耦合于表面158的外部源160发出的震动，。

接头114(例如)通过焊接连接刚性安装于电路板117。利用安装硬件，例如螺钉，将电路板117刚性安装于机架106。在一个实施例中，可以通过隔震体(未示出)将电路板117安装于机架106，以将接头114与从壳体102发出以及从表面158发出的震动进一步隔离开。便携设备116以机械方式以及电气方式耦合于接头114。在一个实施例中，通过隔震体以机械方式将接头114与电路板117隔离。

便携设备116还以机械方式耦合于托架104。当便携设备116置于接头114之上时，托架104提供对便携设备116的物理支撑。托架104可以包含可压缩弹性体，当便携设备116置于托架104之中时，该可压缩弹性体压缩。可压缩弹性体可以在托架中的震动传播进入便携设备116的外壳之前隔离和/或减少托架中的震动。在一个实施例中，托架104、电路板117、以及接头114(即托架组件)集成到机架106中。还可以利用一个或多个隔震体将托架104以机械方式与机架106相隔离。

图3图示了图1音响系统100的示意图。音响系统100包含壳体102与托架104。托架104的机架106通过隔震体118以机械方式耦合于壳体102。在其他实施例中，可以通过刚性的(rigid)、阻力的(resistive)、弹性的(elastic)、或柔性的(compliant)耦合，将托架104的机架106耦合于壳体102。壳体102被塑造为包含电声换能器108、110。一般将电声换能器108、110刚性安装于壳体102。在一个实施例中，壳体102为带端口壳体。可以将带端口壳体调谐于希望的谐振频率。壳体102可以包含任意数目的声学端口、无源辐射器、声波导结构、隔音器、以及声阻尼材料。

在一个实施例中，利用螺钉或其他安装硬件，将换能器108、110安装在壳体102的开口中。可以在每个换能器108、110的框架或框篮与其相应的壳体102开口之间放置垫圈或者其他密封设备。

托架104包含接头114，接头114被塑造为连接到便携设备116。托架104与接头114一起形成托架组件。此处将参照图4更详细地描述技术规格，包括接头114的插脚引线。接头114以机械方式耦合于托架104的机架106。在一个实施例中，接头114被耦合于中间结构，例如电路板117，然后，该中间结构被耦合于机架106。另外，接头114可以机械方式直接耦合于托架104。托架104一般围绕接头114。接头114可以与托架104集成，或者铸模在托架104中，并且托架组件可以通过隔震体118耦合于壳体102。

托架104与接头114可以与其他托架与接头互换，以允许音响系统100使用各种便携设备。电路板117也可以与具有不同接口电路或者不同接头的电路板互换。例如，基于硬盘驱动器的音频播放器可以具有与蜂窝式电话或个人数字助理(PDA)不同的接口接头，并且要求不同的托架。在这些情况下，根据设备的类型与品牌，可以使用不同的托架104和/或不同的接头114，以及可能的接口电子元件。托架104的形状与大小一般是可变的，以容纳各种便携设备116。在一个实施例中(未示出)，托架104被设计来改变其形状与大小，以容纳各种便携设备。

系泊站100包含隔震体118，其在震动方面将接头114以及托架104与壳体102隔离开。“在震动方面隔离”指从壳体102发出的大部分震动或摆动在传播到托架104与壳体102并最终到便携设备116之前基本被隔震体118中断或者过滤。隔震体118实际上将机械过滤器置于机械能的传播路径中(从来源至设备)。隔震体118可以是弹簧，或者可以是弹力与质量的组合(combinations of springs and masses)。也可以融入机械式阻力过滤器元件(即阻尼元件)。过滤器元件可以是分离的元件，或者可以将阻尼融入诸如弹簧等元件。也可以融入弹性体元件，并且将其模拟为机械弹力与机械阻力的组合。

“阻尼”指衰减机械能。阻尼意味着散发能力(在这种情况下为机械能)。一般地，该散发为热能形式。由于阻尼或过滤可能会衰减传播的震动。过滤实际上改变结构的机械阻抗。由此，位于来源与一部分结构之间的机械过滤器可以大大防止机械能从来源传送到由机械过滤器将其与来源相分离的一部分结构。

一般选择机械过滤器的角频率(corner frequency)(假定机械低通过滤器拓扑结构)为实际允许的尽可能低的频率，使得其低于其中预期会存在震动能力的频率范围。如果需要可以使用较高级的过滤器。然而，较高级的过滤器一般较昂贵，并且较高级系统围绕截止频率的表现一般更不容易控制。

隔震体118可以是弹簧、弹性体元件、泡沫元件、软木元件、减震器、吸震器、液压系统、衬垫、垫圈、套管、或者适当隔离与衰减震动或摆动的其他设备。在图3中将隔震体118显示为平行配置的减音器172与弹簧174的组合。也可以将隔震体118描述为串性配置(未示出)的减音器与弹簧的组合。在图3所示的实施例中，隔震体118置于壳体102与机架106之间。然而，本领域技术人员应该理解：在不脱离本发明的前提下，可以将隔震体118置于其他位置。例如，可以将一个或多个隔震体118置于电路板117与机架106之间。

在某些实施例中，隔震体118为由橡胶、弹性体、或者硅材料制成的垫圈。隔震体118可以由聚氨脂化合物制成，其在宽广的温度范围上显示了良好的阻尼特性与稳定的材料特性。例如，隔震体118可以由来自Aearo公司的分部的E-A-R特殊合成物的、称为VersaDampTM的产品制成。便携设备116的质量与大小，以及在将便携设备116连接到接头114中遇到的剪切与压缩负荷，影响所使用的隔震体118的数目、位置、以及类型。

音响系统100的壳体102也可以包含一个或多个支脚124，当将音响系统100置于表面158上时，这些支脚被放置来支撑音响系统100。例如，表面158可以为桌子或架子的顶部表面。支脚124可以由橡胶、弹性体、或者硅材料制成。在一个实施例中，支脚124由可以从3MTM公司得到的橡胶化合物制成。支脚124以机械方式耦合于音响系统100的壳体102，并且被放置为使得能够隔离从壳体102传播至表面158的震动。支脚124还减轻了任何从壳体102至表面158的震动。在一个实施例中，支脚124基本类似于隔震体118。也可以将其描述为机械过滤器。支脚124以与隔震体118功能类似的方式发挥作用。

以机械方式耦合于接头114的托架104的机架106也可以包含一个或多个支脚120，当音响系统100置于表面158上时，支脚120用来支持托架104。支脚120被设计来支持托架104、接头114、以及便携设备116的组合，从而将机架106耦合于壳体102的隔震体118保持在基本上为所希望的压缩状态。在一个实施例中(未示出)，托架104的机架106不包含支脚120，并且隔震体118支撑托架104、接头114、以及便携设备116的组合。支脚120可以由橡胶、弹性体、或者硅材料制成。在一个实施例中，支脚120由可以从3MTM公司得到的橡胶化合物制成。

支脚120可以在从壳体102发出、并且穿过表面158的震动传播到托架104的机架106、并最终进入便携设备116之前将其衰减。支脚120形成机械过滤器(一般为低通过滤器)，其过滤掉可能从壳体102传播到表面158、或者从表面158通过托架104并进入便携设备116的机械能。在这个实施例中，支脚124与120可以联合操作，以隔离或衰减可能从壳体102通过表面158传播到托架104的震动能量。在一个实施例中，支脚120还可以大大衰减从与表面158接触的外部来源160(图2)发出的震动。

泊系站100如下操作。便携设备116被置于托架104中，并且固定于(seated onto)接头114之上。启动便携设备116，并且选择音频轨道。可以使用遥控单元(未示出)来选择音频轨道和/或控制音量。遥控单元可以控制各种功能，包括例如声音平衡与立体声平衡。接头114接收相应于选定音频轨道的音频数据。该音频数据由泊系站100中的处理器(未示出)处理。例如，该处理器可以包含：放大器，用来放大音频数据；和/或音频信号处理器，用来进行诸如声音平衡等声音处理。音频信号处理器可以为例如进行模数转换的数字信号处理器(DSP)。音频数据驱动安装在壳体102中的换能器108、110。

换能器108、110通过震动与激荡围绕它们的空气来产生声音，由此生成声能。当换能器108、110产生声音时，其运动产生空中能量以及机械能力。声能与机械能的组合可以引起壳体102的震动。该震动的幅度与频率依赖于驱动换能器108、110的音频信号、以及音响系统100的结构设计和用来形成音响系统100的材料的材料特性。不同的便携设备可能对不同的震动频率灵敏度不同。

通过托架104的机架106将接头114耦合于壳体102的隔震体118可以基本将接头114以及托架104从由换能器108、110产生的壳体102中的震动隔离开。应该注意：有两条可以影响便携设备116的主要震动路径。第一条路径为通过接头114至便携设备116。第二条路径为通过托架104至便携设备116。通过这两条路径传播的某些震动直接从壳体102耦合于隔震体118、并且进入机架106。壳体102中的其它震动通过表面158传播进入机架106。这些震动基本由以机械方式耦合于壳体102的支脚124衰减。未被支脚124完全衰减的任何震动可能传播通过表面158，并且在其能够作用于接头114或托架104之前可能由支脚120衰减。支脚120也可以衰减从外部来源发出的表面158的震动，例如与表面158接触的来源。

不管机械能的传播路径为何，置于托架104中、并且连接到接头114的便携设备116基本与震动隔离。例如，包含硬盘驱动器的便携设备116可能对于外部震动敏感。震动可能中断硬盘驱动器的运行。所述运行包含音频回放、从存储器存取数据、从盘驱动器存取数据、将数据记录到存储器、将数据记录到盘驱动器、为便携设备中的电池充电、或者便携设备116的任意其他功能。包含隔震体118的音响系统100可以在从壳体102或者外部来源发出的震动影响便携设备116运行之前隔离并衰减这些震动.

图4图示了图1音响系统100中的电气系统的方框图200。音响系统100包含便携设备接口202。便携设备接口202包含图1的接头114。接头114匹配便携设备116的接头115(图1)。每个独特的便携设备可能具有不同的接头115。音响系统100的接头114可以替换为被设计来匹配该独特便携设备的接头的另一接头。接头114包含多个管脚(未示出)。每个管脚用来将各种信号从便携设备116传送到音响系统100，反之亦然。根据音响系统100所使用的便携设备116的类型，接头114中管脚的数目与布局会发生变化。

便携设备接口202的输出通过总线206耦合于可选接口模块204的输入。总线206可以为双向总线。在一个实施例中，不包含可选接口模块204，并且便携设备接口202通过总线206直接耦合于处理器208。便携设备116生成通过总线206传送的输出信号。例如，该输出信号可以包含左右声道音频信号、串行协议信号、电源与地线信号、以及控制信号。便携设备116可以传送任何数目的控制和/或数据信号。在一个实施例中，数据信号为模拟信号。

处理器208可以通过总线206向便携设备116传送命令。该命令包含平衡、音量、均衡、音频轨道选择、快进、回卷、暂停、播放、跳过音频轨道、混洗音频轨道、定制播放列表、播放随机音频轨道、和/或便携设备116可以识别的任何命令。处理器208还可以向便携设备116传送电源与地线信号，以提供电源和/或对便携设备116中的电池充电。

可选接口模块204可以为硬件/软件接口，其接受来自各种便携设备的接口信号，并且修改这些信号以与系泊站100中的处理器208兼容。接口模块204可以为双向的。例如，接口模块204可以修改命令，以与处理器208兼容，并且还可以接收来自处理器208的输出命令，并且修改该输出命令以与便携设备116兼容。另外，系统处理器208中可以包含接口功能，由此绕过了对于独立模块的需求。

对于信号的修改可以包含例如将信号从模拟转换为数字信号，或者重新路由个别信号。可选接口模块204可以建立任何类型的便携设备与处理器208之间的接口，使得处理器208接收并理解来自特定便携设备的输入信号与命令。接口模块204可以包含处理器、开关、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、和/或任何其他所需组件。

遥控发射器210通过通信链路214耦合于遥控接收器212。遥控发射器210可以为射频(RF)发射器、红外线(IF)发射器、或者硬连线发射器。根据系泊站100的需要，通信链路214可以为无线或有线通信链路。遥控发射器210可以映射便携设备116的功能，使得遥控发射器210上的控制开关相应于便携设备116上的类似控制开关。例如，如果便携设备116上的控制开关相应于“向前跃进”功能，则可以对遥控发射器210编程以映射“向前跃进”控制按钮。

遥控接收器212通过通信链路216耦合于处理器208。通过通信链路214，从遥控发射器210发射命令到遥控接收器212。处理器208通过通信链路216从遥控接收器212接收命令。该命令可以包含调整音量、均衡、轨道选择、或可以控制便携设备116和/或音响系统100的功能的任意其他命令。

在不包含可选接口模块202的实施例中，处理器208修改或处理命令，使其被便携设备116理解。然后，通过总线206将经过处理的命令发送到便携设备接口202。便携设备116连接到便携设备接口202中的接头114。当收到来自处理器208的命令时，便携设备116执行该命令，并且向处理器208发送信号。例如，如果来自处理器的命令有关于选择新的音频轨道，则便携设备116改变向处理器208发送的音频轨道。

处理器208可以通过改变均衡或者对音频信号进行其他信号处理来修改从便携设备116接收的音频信号。例如，处理器208可以对音频信号应用动态范围压缩算法。处理器208还可以执行其他功能，例如感应便携设备116连接到接头114，以及响应于所连接的便携设备116，激活音响系统100。处理器208还可以在不使用音响系统100时将它置于休眠模式以节省电能。

在一个实施例中，处理器208包含增益单元，其修改音频信号中一个或多个频率的增益。例如，处理器208可以确定音频信号中的哪些预定频率对壳体102中的震动有贡献，该震动对于所连接的便携设备116具有最大的不利影响。在一个实施例中，对影响便携设备的震动有贡献的已知频率被预先确定，并且存储在查找表中，并且处理器208响应于这些已知频率来调整增益单元。例如，处理器208可以减少音频信号特定频率的增益，由此减少来自换能器108、110的、这些频率的最大输出。

在一个实施例中，处理器208可以包含陷波滤波器，用来最小化音频信号特定频率的输出。也可以使用其他形式的信号处理来减少特定频率的增益，该特定频率对不利地影响便携设备116的震动有贡献。在转让给本申请的受让人的、名称为“Mechanical Resonance Reducing”的美国专利6067362中，更详细低描述了用来减少机械震动影响的其他增益单元与陷波滤波器方案。此处融入美国专利6067362全文作为参考。以上所引专利中使用的陷波滤波器方案与以上描述的实施例不同。以上所引专利中使用的陷波滤波器用来形成依赖于频率的限幅器。即，该陷波滤波器确定每个频率上可以使用的最大允许电平。然而，只要没有频率分量在该电平之上，在信号路径中就不存在过滤。由陷波滤波器进行的过滤依赖于信号电平。

处理器208通过通信链路220向放大器218发送音频信号。放大器218放大该音频信号。在一个实施例中，处理器208可以逐步增加音频信号的增益，从而用户可以在音频信号达到希望的放大电平之前适应该音频信号。例如，当将正在播放音频数据的便携设备116连接到音响系统100时，可能发生该斜坡动作。处理器208确定便携设备116连接到了音响系统，并且缓慢增加放大器218的增益。处理器208可以按照不同的增量调整放大器218的增益。可以使用能够放大音频信号的任何放大器。例如，放大器218可以为A、A/B、C、D、G、或H类放大器，或者任何其他已知放大器。在另一实施例中，处理器208通过对信号进行倍增而直接改变数字音频信号的增益。

处理器208还可以调整便携设备116的均衡。例如，当便携设备116连接到音响系统100时，处理器208可以向便携设备116发出命令，以将其信号处理参数(例如与音调控制相关的参数、均衡设置、动态均衡、或者其他信号处理功能)重新置为预定设置，例如标称设置。这可以防止便携设备116向音频信号添加显著的非希望均衡(或者其他处理)。在其他实施例中，当便携设备116连接到音响系统100时，处理器208可以对便携设备116应用预定的参数设置。

放大器218的输出通过通信链路224耦合于泊系站100中的扬声器系统222。扬声器系统222可以包含图1的换能器108、110。扬声器系统222可以包含任意数目的或者类型的换能器，包括无源辐射器、低音扩音器、高音扩音器、压电式、静电式、喇叭类型、或者平面磁式扬声器。

放大器218的输出可以耦合于可选的次低音扩音器226。次低音扩音器226可以是电动次低音扩音器(powered subwoofer)。放大器218的另一输出可以耦合于可选的耳机228。音响系统100(图1)可以包含任意数目的输入/输出端口，这些端口耦合于处理器208、或者放大器218，用来连接到各种外部设备，例如立体声系统、音频/视频播放器、耳机、扬声器系统、个人电脑、蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、电视、和/或机顶盒。

可以在泊系站100上安装控制面板230。控制面板230通过通信链路232以电气方式耦合于处理器208。控制面板230可以包含控制旋钮、小键盘、触摸板、开关、液晶显示器、触摸屏、或者可以控制音响系统100与便携设备116的功能的任意其他设备。控制面板230与遥控器210可以包含相同或不同的控制部件，或者可以包含某些共同的控制功能。

存储器234也可通过通信链路236以电气方式耦合于处理器208。存储器234可以为RAM、ROM、盘驱动器、闪存、EPROM、或者任何其他适当类型的存储器。存储器234可以存储音响系统100和/或便携设备116的参数或者设置。在一个实施例中，存储器234可以缓存音频数据。存储器234还可以用来存储可以通过音响系统100播放的整个音频轨道。也可以将存储的音频轨道传送和/或或者存储到便携设备116中。

外部调谐器/CD播放器238，例如AM、FM、或者卫星调谐器、或者便携CD播放器，可通过通信链路240以电气方式耦合于处理器208。外部调谐器/CD播放器238可以用来通过音响系统100播放音频信号。也可以使用其他设备，例如迷你盘播放器、磁带播放器、或者数字音频磁带(DAT)播放器。在一个实施例(未示出)中，收音机调谐器和/或CD播放器被直接集成到音响系统100中。

在一个实施例中，音响系统100可以包含多媒体功能。在该实施例中，视频显示器242通过通信链路244耦合于处理器208。视频显示器242可以为液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、等离子显示器、阴极射线管(CRT)显示器、或者其他任何适当的显示器设备。便携设备116可以为例如数字相机、摄像机、具有数字图片功能的蜂窝式电话、便携视频播放器、或者便携DVD播放器。便携设备116可以向处理器208发送音频信号和/或视频信号。处理器208处理音频信号，放大器218放大经过处理的音频信号。处理器208还可以处理视频数据，并且将该视频信号发送给视频显示器242。视频数据处理可以包含色彩平衡控制、亮度控制、对比度控制、长宽比控制、格式转换、或者任何其他视频控制参数。具有视频功能的音响系统100可以包含环绕声功能。通过利用音响系统100内部或者外部的一个或多个换能器，可以获得该环绕声功能。

图5图示了作为施加到安装在普通扬声器壳体内的换能器108、110的信号的频率的函数的、连接到泊系站的便携设备116运行中断的图300。便携设备116以机械方式耦合于该普通扬声器壳体，而没有隔震体118(即托架/机架组件刚性连接到壳体)。由此，便携设备116在震动方面没有与扬声器壳体相隔离。在该例子中，便携设备116包含硬盘驱动器。硬盘驱动器的运行可能被具有特定频率与幅度的震动中断。图300显示作为可以在不引起连接到泊系站的基于硬盘驱动器的便携设备116所提供的音频输出中断的前提下施加到换能器108、110的频率的函数的、信号的最大电平。

在小于100Hz的频率上，在不引起便携设备所提供的信号中断的前提下，可以向换能器108、110施加最大可用信号。在大约100Hz的频率上，在盘驱动器的运行被由换能器108、110生成的震动中断之前，所施加信号的最大幅度312为最大值的大约50％。

在大约100Hz与300Hz之间的频率上，在盘驱动器的运行被由换能器108、110生成的震动中断之前，所施加信号的最大幅度314达到小于大约50％。在大约300Hz的频率上，在不引起便携设备116所提供的信号中断的前提下，可以向换能器108、110施加最大可用信号。在大约300Hz与650Hz之间的频率上，在盘驱动器的运行被由换能器108、110生成的震动中断之前，所施加信号的最大幅度318达到小于大约50％。图5图示了在一较大频率范围上，对于显著小于系统可以施加的最大信号电平的施加信号电平，盘驱动器的运行被由换能器108、110生成的震动显著中断。

图6图示了作为施加到安装在本发明音响系统100(图1)内的换能器108、110的信号的频率的函数的、连接到音响系统100的便携设备116运行中断的图320。便携设备116连接到托架104与接头114，其通过隔震体118以机械方式耦合于壳体102(即托架104的机架106与壳体102隔离)。由此，便携设备116在震动方面与壳体102相隔离。在该例子中，便携设备116包含硬盘驱动器。

在小于大约100Hz至大约800HZ的频率上，在不引起便携设备116所提供的信号中断的前提下，可以向换能器108、110施加最大可用信号。在大约800Hz与1250Hz之间的频率上，在盘驱动器的运行被中断之前，所施加信号的幅度322达到小于大约50％。在这些频率上，便携设备116的声激励是造成盘驱动器运行中断的原因，而不是从换能器108、110发出的机械震动。在大于大约1250Hz的频率上，在不引起便携设备116所提供的信号中断的前提下，可以向换能器108、110施加最大可用信号。

图6图示了与图5所示的便携设备116中断发生次数相比，便携设备116中断次数发生具有可观的改进。这是因为托架组件105(图1)通过隔震体118以机械方式将便携设备116耦合于壳体102。隔震体118减少了耦合震动的幅度，从而当便携设备116耦合于托架组件105时，在一部分信号频率范围内，便携设备的运行不会中断。在一个实施例中，所述一部分信号频率范围可以为(例如)大约10Hz与800Hz之间或者在大约1200Hz与20Hz之间。对于不同的便携设备，该一部分信号频率范围可以不同，并且依赖于特定便携设备的震动敏感性。

应该注意：图5的图300与图6的图320是利用具有类似输出特性以及相同最大输出电平能力的设备生成的。由此，对于每个设备，作为频率函数的相对输出电平是相同的。

图7图示了根据本发明另一实施例的音响系统400中震动传播路径350的方框图。在图8中显示了音响系统400的一个实施例。可以将音响系统400中能够影响便携设备116的震动分解为参照图2描述的三个不同路径。

第一震动路径152由换能器108、110声波形式的声输出生成。一般不将便携设备116与换能器108、110的声输出相隔离。第二震动路径154由壳体102中换能器108、110的机械运动生成。壳体102也可能经受从壳体102之内生成的、来自内部声学震动路径156的震动，内部声学震动路径156由壳体102内换能器108、110的声输出建立。在壳体102内的压力对壳体壁施力，从而引起该壁的机械震动。

壳体102通过支脚124以机械方式耦合于表面158。支脚124被设计来在从壳体102发出的震动传播到表面158之前将其衰减。支脚124还在从表面158发出的震动传播到壳体102之前将其衰减。

在图7所示的实施例中，托架104的机架106刚性安装于壳体102。第二震动路径154由一个或多个隔震体402中断。隔震体402置于机架106与托架104、电路板117/接头114的组合之间。应该注意：隔震体402可以直接连接到PCB117，直接连接到托架104、或者直接连接到这两者。其一般直接连接到托架104。在该实施例中，电路板117刚性安装在托架104上。隔震体402被设计来防止从壳体102发出的震动耦合进入托架104。隔震体402将托架104、电路板117/接头114与机架106及壳体102相隔离，并且在震动可以影响便携设备116运行之前衰减震动。

便携设备116以机械方式及电气方式耦合于接头114。便携设备116还以机械方式耦合于托架104。当便携设备116被置于接头114之上时，托架104提供对于便携设备116的物理支撑。

图8图示了根据本发明另一实施例的音响系统400的示意图。音响系统400包含壳体102与托架104。通过刚性元件404、406，托架104的机架106以机械方式耦合于音响系统400的壳体102。壳体102被塑造为包含电声换能器108、110。一般将电声换能器108、110刚性安装于壳体102。

在一个实施例中，利用螺钉或其他安装硬件，将换能器108、110安装在壳体102的开口中。可以在每个换能器108、110的框架或框篮与其相应的壳体102开口之间放置垫圈或者其他密封设备。

托架104包含电路板117。电路板117包含接头114，接头114被塑造为连接到便携设备116的接头115。接头114以机械方式耦合于电路板117，电路板117以机械方式耦合于托架104。通过一个或多个隔震体402，将托架104安装在机架106上。托架104一般围绕接头114。托架104与接头114可以与其他托架与接头互换，以允许音响系统400使用各种便携设备。

隔震体402将托架104及接头114与机架106及壳体102相隔离。隔震体402可以是弹簧、弹性体元件、泡沫元件、软木元件、减震器、吸震器、液压系统、衬垫、垫圈、套管、或者任何适当的机械过滤元件。

在一个实施例中，隔震体402为垫圈，由橡胶、弹性体、或者硅材料制成。隔震体402可以由聚氨脂化合物制成，其在宽广的温度范围上显示了良好的阻尼特性与问稳定的材料特性。便携设备116的质量与大小，以及在将便携设备116连接到接头114中遇到的剪切与压缩负荷决定了所使用的隔震体402的数目、位置、以及类型。来自壳体102的震动可以直接耦合进入机架106。由此，托架104与机架106之间的隔震体402应该能够在从壳体102发出的震动传播到托架104及接头114之前衰减从壳体102发出的震动。

音响系统400的壳体102也可以包含支脚124，当将音响系统400置于表面158上时，这些支脚被放置来支撑音响系统400。支脚124可以由橡胶、弹性体、或者硅材料制成。支脚124大大过滤或衰减了从壳体102发出的、可以传播进入表面158的震动。

图9图示了根据本发明另一实施例的音响系统450中震动传播路径420的方框图。在图10中显示了音响系统450的一个实施例。可以将音响系统420中能够影响便携设备116的、来自壳体102的震动基本解耦。

壳体102通过支脚124以机械方式耦合于表面158。支脚124被设计来在从壳体102发出的震动传播到表面158之前将其衰减。支脚124还在从表面158发出的震动传播到壳体102之前将其衰减。机架1.06通过支脚464以机械方式耦合于表面158。支脚464被设计来在从壳体102发出、并且通过表面158传播的震动传播到托架104的机架106之前将其衰减。

在所示实施例中，托架104的机架106通过解耦器452与壳体102相分离。由此第二震动路径154由解耦器452中断。解耦器452被设计来防止从壳体102发出的震动耦合进入托架104的机架106。解耦器452可以包含此处将更详细描述的对准机制。

图10图示了根据本发明另一实施例的音响系统450的示意图。音响系统450包含壳体102与托架104。通过解耦器452，托架104的机架106以物理方式与壳体102相分离。从机架106至壳体102的唯一的机械连接为通过一个或多个系链454。系链454实际上将托架104的机架106系于壳体102，以防止托架104完全脱离音响系统450。系链454还可以基本防止托架104相对于壳体102横向移动。在某些实施例中，系链454由弹性体、纸、塑料、金属、橡胶、织物、或者任何其他适当材料制成。例如，系链454可以为橡胶带、O型环、细绳、织带、弹簧、或者金属丝。

壳体102被塑造为包含一个或多个电声换能器108、110。在一个实施例中，利用螺钉或其他安装硬件，将换能器108、110安装在壳体102的开口中。

接头114以机械方式耦合于电路板117，电路板117刚性安装在托架104的机架106上。托架104一般围绕接头114。接头114可以与托架104集成，或者铸造在托架104内。托架104的形状与大小一般是可变的，以容纳各种便携设备116。

当音响系统450置于表面158上时，解耦器452被放置为以物理方式将托架104的机架106从壳体102分离开来。解耦器452可以包含对准机制456，当移动音响系统450时，该对准机制456使托架104的机架106对准壳体102。对准机制456包含具有对准部件458的顶部部分。对准机制456还包含具有匹配部件462的底部部分，该匹配部件462与顶部部分的对准部件458匹配。当将音响系统450从表面158移去时，顶部部分中的对准部件458与底部部分中的匹配部件462啮合(engage)。

音响系统450的壳体102还包含一个或多个支脚124，当将音响系统450置于表面158上时，这些支脚被放置来支撑音响系统450。通过解耦器452以物理方式与壳体102分离的机架106也可以包含一个或多个支脚464，当将音响系统450置于表面158上时，这些支脚被放置来支撑机架106。在一个实施例中，托架104之下支脚464的高度466大于壳体102之下支脚124的高度468。在该实施例中，当将音响系统450置于表面158上时，托架104的机架106基本以物理方式与壳体102相隔离。系链454基本处于放松状态，因此不会向机架106传播从壳体102发出的震动。

支脚464可以在从壳体102发出的、并且穿过表面158的所有震动能够传播到机架106、并且最终到达接头114之前大大将其衰减。如上所述，通过在震动可以到达接头114之前中断震动的传播，支脚464大大衰减震动。在一个实施例中，支脚464还可以大大衰减从与表面158接触的外部来源(未示出)发出的震动。

等同

虽然参照特定优选实施例具体显示并且描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解：在部脱离此处限定的本发明的精神与范围的前提下，可以对形式与细节进行各种修改。

Claims (23)

1.一种用于再现存储在便携设备中存储器上的声音的音响系统，其中所述便携设备具有设备接头，所述音响系统包含：

a)壳体；

b)安装在壳体上的换能器，该换能器当被音频信号驱动时在壳体中产生震动；以及

c)托架组件，其通过一个或多个隔震体以机械方式将便携设备耦合于壳体，使得仅一部分震动被耦合到便携设备，所述托架组件具有托架接头，可与设备接头连接，用来接收存储在存储器上的音频信号，

所述壳体完全地由可拆卸地支撑便携设备的托架组件支撑；以及

d)一个或多个支脚，所述一个或多个支脚被插入在壳体或托架组件与一个表面之间，其中所述系统放置于该表面上，从而仅一部分震动被耦合到该表面。

2.如权利要求1所述的音响系统，其中所述便携设备的运行至少包含以下之一：音频回放、从存储器存取数据、从盘驱动器存取数据、将数据记录到存储器、将数据记录到盘驱动器、以及给电池充电。

3.如权利要求1所述的音响系统，其中所述壳体还至少包含以下之一：声学端口、声学波导、无源辐射器、隔声器、以及声阻尼设备。

4.如权利要求1所述的音响系统，还包含：遥控接收器，用来接收控制便携设备功能的信号。

5.如权利要求4所述的音响系统，还包含：遥控发射器，用来生成所述信号。

6.如权利要求5所述的音响系统，其中所述遥控发射器通过无线通信链路与所述遥控接收器进行通信。

7.如权利要求5所述的音响系统，其中所述遥控发射器还包含映射到便携设备上的控制按钮的控制按钮。

8.如权利要求1所述的音响系统，其中所述隔震体是以下之一：弹性体元件、弹簧、泡沫元件、软木元件、减震器、吸震器、液压系统、衬垫、垫圈、以及套管。

9.如权利要求1所述的音响系统，其中所述托架组件还包含以电气方式将便携设备耦合于换能器的接头。

10.如权利要求1所述的音响系统，其中所述托架组件还包含被塑造来接受便携设备的机架的插件。

11.如权利要求1所述的音响系统，其中所述托架组件还包含弹性体元件，用来将便携设备的机架与托架组件相隔离。

12.如权利要求1所述的音响系统，其中所述隔震体降低耦合到所述便携设备中的至少一部分震动的幅度，从而当所述便携设备被连接到所述托架组件时，所述便携设备向所述音响系统提供不中断的数据流。

13.如权利要求1所述的音响系统，其中当换能器产生范围在大约1200Hz与大约20kHz之间的震动时，便携设备的运行不中断。

14.如权利要求1所述的音响系统，其中所述便携设备是以下之一：MP3设备、迷你盘设备、密致盘(CD)设备、个人数字助理(PDA)、掌上计算机、蜂窝式电话、数字相机、以及传呼机。

15.如权利要求1所述的音响系统，其中所述便携设备包含盘驱动器。

16.如权利要求1所述的音响系统，其中所述便携设备是便携音频播放器。

17.如权利要求1所述的音响系统，还包含用来处理音频信号的处理器。

18.如权利要求17所述的音响系统，其中所述处理器包含增益单元，用来修改音频信号中一个或多个预定频率的增益。

19.如权利要求17所述的音响系统，其中所述处理器包含陷波滤波器，用来修改音频信号中一个或多个预定频率的增益。

20.如权利要求17所述的音响系统，其中所述处理器包含陷波滤波器，该陷波滤波器被调谐至音频信号中、相应于会中断便携设备运行的壳体中震动的一个或多个预定频率。

21.如权利要求17所述的音响系统，还包含接口模块，用来修改来自便携设备的信号，并且将修改后的信号发送给所述处理器。

22.如权利要求17所述的音响系统，其中当便携设备被耦合于该音响系统时，所述处理器按照预定增量增加音频信号的增益。

23.如权利要求17所述的音响系统，其中所述处理器将便携设备的均衡参数预先设置为预定的设置。

Images