CN204482016U - 微音响 - Google Patents

Abstract

一种全新的音响理念“微音响”(Micro-acoustics)定位于传统音箱与耳机之间，包括扬声器系统与电子系统。扬声器系统采用“耳外开放式声场”设计，扬声器正面加载一“声聚能管”(采用反号筒或蜗壳式、多重套管式、“回”字形折叠结构)；扬声器背面与一声腔耦合，声腔壳壁背面或侧面具有至少一个导声孔(100μm≤Φ≤300μm，n≤4个)。电子系统包括Flash DSC、DAC、功率放大器、蓝牙模块与Wi-Fi网络通讯模块等。一种具有绿色健康性的“可穿戴式音响”，独创“听觉装饰”理念——作为新媒体个人音响系统，符合未来音响发展趋势。

Description

微音响

技术领域

本实用新型涉及一种音响——具体说是一种介于传统音箱与耳机之间的新型音响系统。

背景技术

音响一般包括音箱型与耳机型——音箱为“远声场”或“近声场”聆听，耳机为“超近声场”聆听。音响与耳朵距离小，则声辐射效率高(声波衰减小)，频响范围大/失真小，故耳机比音箱音质更好，而功率可以更小——但容易导致对于听觉系统健康的损害。

微型音响是近年来随着“新媒体”移动终端(智能手机/平板电脑等)发展逐渐兴起的——虽然并不Hi-Fi，却以其小巧/时尚的外观，便捷/灵活的功能深受消费者喜爱，其优势不在于音质/而在于体积——但是相对于耳机，微型音响便携性差；频响范围小，失真大。

随着智能手机等新媒体的飞速发展——耳机作为“移动式个人音响系统”，以其免提性/轻量级/便携性等优势，更适于之——作为主流“新媒体音响”，耳机更应该注重“健康性”。

一般耳机往往只注重Hi-Fi性(声学)/稳定性(力学)/卫生性(如耳塞式)/安全性——一些耳机符合人体工程学原理，但只是注重舒适性，而并未将健康性放在首位——耳机聆听属于“超近声场”，故耳机设计应更注重健康性。

“紧箍咒效应”(the Hoop Effect)——头部/耳部等经络丰富，传统耳机(如头戴式/入耳式等)易导致头部/耳部等经络气血闭塞，如同“紧箍咒”，不符合中医学原理(经络闭塞则百病丛生)，同时也不符合生理/心理声学原理——“紧箍咒效应”会导致听觉疲劳以及一系列生/心理综合症状，破坏前庭神经系统功能。毕竟，听音乐是一件轻松的事情——耳机不应是“枷锁”，传统耳机会使人产生一种压迫感(耳朵主要为软骨/软组织，相对于头部更容易产生经络气血闭塞)。应该从深层次发掘健康性——而不仅仅在于防止高分贝声压级导致的听觉疲劳/听力下降。

“听诊器效应”(the Stethophone Effect)——封闭式耳机外耳道密闭，“空气弹簧”劲度Sa↑→声压Pa↑→声阻抗Za↑→声导纳Ya↑(与鼓膜的声阻抗更匹配)，故其效率高/失真小——耳机振膜通过外耳道空气柱与鼓膜形成“耦合振动”(类似于听诊器)。

“鱼与熊掌不可兼得”——一般耳机为了获得高效率/低失真以及良好的低频响应，都采用封闭式结构——但对于鼓膜的刺激大，易导致听觉疲劳/听力损害。封闭式耳机虽然不会干扰他人，却对使用者的健康/安全等产生了危害——不但易导致听觉疲劳，还会使人对外来警示声无动于衷，而导致意外危险事故。

智能手机等“新媒体”的发展拓宽了耳机概念的外延——从“公共场所的个人音响”到“全天候的个人音响”——不仅要考虑私密性，更要考虑健康性/安全性等。由于新媒体的全天候特性(往往24小时与使用者形影不离)，与其配合的个人音响不仅仅在公共场所使用，更多情况下不必考虑私密性(不会干扰他人)——故可以采用开放式结构。一般耳机设计往往拘泥于私密性/Hi-Fi性，因而限制了其应用范围。

传统封闭式耳机为“耳内封闭式声场”(the Closed mode Sound field inside ear)——声场主要集中于耳朵内部(外耳道)；前腔开放式耳机则为“耳内开放式声场”(the Open mode Sound field inside ear)。

“耳外开放式声场”(the Open mode Sound field outside ear)——声场扩展到耳朵外部空间，具有显著的“双耳效应”/“耳廓效应”，无“头中效应”，声场更宽阔自然。“耳外开放式声场”设计不同于传统开放式耳机，音响位于头部周围/耳朵附近，但不与耳朵接触，与耳朵距离更大(一般在15-300mm)——听觉刺激小，不易导致听觉疲劳，具有“健康性”。一般颈挂式/肩挂式耳机只是采用颈挂式/肩挂式装置固定耳机，实际上还是耳塞式结构。由于与耳朵距离远，相对于传统耳机——“耳外开放式声场”耳机声辐射效率降低(声波衰减大)，频响范围/低频响应降低，灵敏度(声压)小，失真较大——故不得不增加功率，以保证其音质与聆听效果。一般制造商出于音质考虑，很少采用这种设计。

相对于音箱——耳机线度小，全开放式耳机前/后腔都可透声，中低频声波更容易发生“声短路”——故一般耳机并不采用全开放式，而是采用半开放式。“声短路”不但导致效率下降，也会影响音质与音色(如结像力/解析度/层次感等方面)。

由于声短路问题，一般扬声器系统包括耳机都采用封闭式结构(相当于无限大障板)——虽然避免了声短路，但却无法利用扬声器背面的辐射声能，电声转换效率低。“偶极辐射型”扬声器一般只用于中高频扬声器系统，而无法用于全频带与低频扬声器系统。

无源辐射器——实质上是“二阶低通声学滤波器”(－12dB/oct，180°)，具有倒相作用。无源辐射器质量Mm相当于声质量Ma，与音箱内部声顺Ca及其力顺Cm构成“亥姆霍兹共鸣器”。以PR取代倒相管，可以避免倒相管的湍流问题；充分利用扬声器背面的辐射声能，且可避免声短路，效率更高。由于一般无源辐射器质量大于倒相管空气柱声质量——无源辐射器音箱的fop(fop＝1/2π√MaCa)比倒相箱的fop低(Ca相同)，而无源辐射器比倒相管体积小，增加Ma可以减小Ca(fop一定)，则可以减小声腔体积V——故无源辐射器更适于微型音响与耳机，无源辐射器可用于开放式耳机以改善低频响应。

一般低频系统无论是倒相箱还是无源辐射器音箱，都只有一个共鸣频率fop——虽然可以改善低频响应，利用扬声器背面的辐射声能，但声辐射效率提升的带宽很窄——仅限于共鸣频率fop附近。

耳机很少采用无源辐射器设计——封闭式耳机(耳罩式/耳塞式)本身低频响应好，一般无需再改善——相对于音箱，耳机无论采用无源辐射器还是倒相管都更困难。AKG采用无源辐射器改善耳机的低频响应——如US4158753“Headphone of circumaural design”/US4005278“Headphone”所披露的。AKG半开放式耳机K240SEXTETT主振膜周围有6个从动振膜(无源辐射器)。由于低频无源辐射器结构过于复杂，且制造成本高昂——AKG后来的产品如K241都取消了从动振膜，而只采用声学摩擦阻尼器设计。

Wearable“可穿戴设备”已成为未来科技发展的新浪潮——如Google Project Glass/Apple Iwatch等，但是由于体积等因素的限制，音频是其“短板”，或者根本无音频功能。

从某种意义上，耳机就是最早的“Wearable设备”之一，但耳机不是健康音响——因此有必要开发出一种具有健康性的可穿戴式音响。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种“绿色健康音响”解决方案——解决传统耳机对于使用者健康的损害问题，避免其“紧箍咒效应”与“听诊器效应”；解决“耳外开放声场式”耳机效率低/音质与低频响应差等问题；解决偶极辐射型扬声器的声短路问题。

本实用新型的技术方案——包括扬声器系统与电子系统，两者采用分体式或一体化结构；所述扬声器系统采用“耳外开放式声场”设计，音响出声口轴心与耳屏顶端的距离为60-300mm；扬声器正面加载一“声聚能管”，所述“声聚能管”采用反号筒或蜗壳式、多重套管式与“回”字形折叠结构中任一种类型；扬声器背面与一声腔耦合，声腔壳壁具有至少一个导声孔，所述导声孔为通孔，位于声腔壳背面或侧面，孔径Φ满足下述要求：100μm≤Φ≤300μm，导声孔数量n≤4个；所述电子系统包括DAC、功率放大器、锂电池以及壳体。参照图1。

“微音响”(Micro-acoustics)——一种全新的音响理念，定位于传统音箱与耳机之间，比微型音响(Mini Acoustics)更小——可以作为“新媒体个人音响系统”，符合未来音响发展趋势。

“微音响”采用“耳外开放式声场”设计——音响出声口轴心(“声聚能管”出声口所在平面与其轴线交点)与耳屏顶端(外耳道入口)的距离为60-300mm。“微音响”与一般耳机的区别在于不接触耳部——超越了传统耳机的概念，可以避免传统耳机的“紧箍咒效应”，以及高分贝声压对听力的损害。

辐射阻抗Zr包括辐射阻Rr与辐射抗Xr(Zr＝Rr+jXr)——辐射阻(Rr)表示声源向介质辐射声能量的能力；辐射抗(Xr)代表“无功声能”，储存于近场中，而不辐射出去。一般认为，辐射抗(Xr)为“质量抗”(Xm)，即“附加辐射质量”(Mr)——实际上，辐射抗还包括“弹性抗”(Xe)。“质量抗”相当于感抗(X_L)，“弹性抗”相当于容抗(X_C)。

“质量抗”(Xm)与扬声器系统振动的“排气量”(V)成正比——“排气量”(V)与体速度(u)相关——V↑→u↑→Wr↑(Wr＝u²Za)。

“空气弹簧”——声波为纵波，空气为弹性媒质，在空气中传播时，空气振动产生“容变”(压缩/膨胀)——“空气弹簧”弹性系数Km↑→辐射阻Rr↑(势能→动能)，密部(Km↑)—疏部(Rr↑)。Km↑→弹性抗Xe(容抗X_C)↑→辐射阻Rr↑，则声压Pa↑(Pa＝uRr)/辐射声功率Wr↑(Wr＝u²Rr/2)，声辐射效率σr增加——Xr(Xe/Xm)代表势能，Rr代表动能，势能可以转化为动能。

频率f↓→波数K↓→“空气弹簧”弹性系数Km↓→辐射阻Rr↓→Wr↓——故“低频比高频辐射更困难”。

号筒式扬声器(Horn loudspeakers)属于间接辐射式扬声器——“号筒”即截面积逐渐变化的声管，实质上就是通过增加辐射抗Xr(Xm/Xe)而提升声压Pa/辐射声功率Wr，故其效率高(可达25％)。封闭式耳机——虽然外耳道截面积S↓(辐射阻Rr↓)，但辐射抗Xr(Xm/Xe)↑→声压Pa↑，故其Wr/σr↑。

“微音响”通过增加辐射抗Xr增加声压Pa，从而提升辐射声功率Wr与声辐射效率σr(尤其是低频)——更适于“耳外开放式声场”聆听。

“李代桃僵”——“微音响”以“声聚能管”代替外耳道，与封闭式耳机(听诊器效应)异曲同工，同样效率高/失真小，低频响应好——但更具有健康性，可以有效解决传统耳机音质/效率与健康之间的矛盾。

“微音响”属于间接辐射式扬声器系统，采用“声聚能管”增加辐射抗Xr——“声聚能管”(Acoustic Energy Gathered Pipe)是一种具有声能聚集作用的声管，可以增加声压Pa，将势能转化为动能；也可以将动能转化为势能储存起来。“声聚能管”可以采用号筒结构——包括正号筒与反号筒。“声聚能管”还能够改善低频响应——质量抗Xm↑→附加辐射质量Mr↑→扬声器谐振频率fo↓；低频声波弹性抗Xe↑→“空气弹簧”弹性系数Km↑→辐射阻Rr↑，使“低频辐射更容易”。“声聚能管”实际上是一个“声压增益/压限器”——小信号时可以补偿声压，提升辐射声功率(节能)；信号电平提高时，则能够限制声压，降低能流密度(健康)——“声聚能管”可以双向调节声压(蓄水池效应)。

“微音响”电-力-声类比图——扬声器的振动系统质量Mm/支撑系统Cm与后腔声顺Ca/声阻Ra(Rm/Rr)构成“串联谐振”；导声孔的质量抗Xm(空气柱质量Mm′)/弹性抗Xe/声阻尼Da(Rm′)与后腔声顺Ca构成“串联共鸣”(亥姆霍兹共鸣器)——“声聚能管”的辐射阻Rr与附加辐射质量Mr/声顺Ce构成“并联共鸣”，“耳外开放式声场”结构与外耳道声顺Ca′形成“开路”。参照图2A。

微音响“声聚能管”虽然也可以构成“波导驻波共鸣器”(λ/4)——但由于声管过短，谐振频率fop过高(2000-4000Hz)，并无实际意义——故靠“波导驻波共鸣器”无法提升低频响应，但同时也减轻了“驻波共振”声染色导致的音质劣化——从这种意义上，微音响更适于采用“声聚能管”。实际上，声染色虽然不符合传统“Hi-Fi标准”，但是处理得当，就能够“化腐朽为神奇”，使声音更动听——“声聚能管”的谐波能量随谐波次数增加而逐渐减弱(类似于胆机)，可以获得醇厚/柔和/清新的音色。

正号筒(Horn)——声波辐射方向为从小口端(喉部)到大口端(口部)；

反号筒(Inverse-horn)——声波辐射方向为从大口端到小口端。

一般号筒式扬声器设计都采用正号筒——实际上，反号筒(Inverse-horn)的“声压控制性”优于正号筒的，扬声器辐射声压增加时，能够平抑声压，降低能流密度(声强I)，具有健康性。反号筒相对密闭空间/管壁反射，可以增加弹性抗Xe(声阻抗Za↑→Xe↑→辐射阻Rr↑)，则声压Pa/声辐射效率σr增加，其“增压”效果与低频响应更好——故作为优选，“声聚能管”采用反号筒结构，可以采用指数线/双曲线/“郁金香”形等形状。

“声聚能管”可以采用折叠结构——与反号筒效果相似，可以通过“弹性抗增压”作用增加弹性抗Xe，提高辐射效率；尺度减小，更适于佩戴。相同容积(质量抗Xm相同)——采用折叠结构，由于弹性抗Xe增加，总的辐射抗Xr更大；而且“λ/4”谐振频率fop也不同(声管长度不同)。

蜗壳式(立体对数螺旋线)折叠结构——大口端扩展成圆形加载扬声器，小口端为出声口(参照图3)。

多重套管式折叠结构(参照图4)——类似于传统折叠式号筒扬声器，多个同轴声管(取奇数或偶数)层层相套，并保持一定间距，相邻两层可通过连接柱支撑固定——声管一端封闭/另一端开放，截面积相同或按规律变化。

“微立方”(Micro-cube)——可以采用“回”字形螺旋折叠结构“声聚能管”，类似于阿基米德螺旋线——利用“弹性抗增压”原理增加辐射抗Xr，提升电声转换效率。参照图5/图7。

“微音响”采用“双向偶极辐射”设计——扬声器背面与一声腔耦合，声腔壳壁具有至少一个导声孔，导声孔为通孔，位于声腔壳背面或侧面，孔径Φ满足下述要求：100μm≤Φ≤300μm，导声孔数量n≤4个。

“微音响”采用独特的导声孔(Acoustic Transmissible Vent)设计——降低“声短路”的模态密度，实现偶极双向辐射。“双向偶极辐射”可以充分利用扬声器背面的辐射声能，提高效率，并且有利于改善低频响应——后腔“相对开放空间”(时间差)，可以增加声顺Ca，使扬声器fo下降；扬声器正面/背面“声短路”的模态密度降低，则低频声辐射效率增加。

导声孔的声阻抗Za(辐射阻抗Zr)包括质量抗Xm与弹性抗Xe——以弹性抗Xe为主，Xe具有电容性质(容抗X_C)，相当于“高通滤波器”(高通/低阻)；声阻尼Da主要为摩擦力阻Rm。对于低频，导声孔的作用主要表现为声阻抗Za；对于高频，导声孔的作用主要表现为声阻尼Da——f↓，Da↓/Za↑；f↑，Za↓/Da↑。频率f↓，弹性抗Xe↑；f↑→摩擦力阻Rm↑→声阻尼Da↑，吸声系数增加。

声阻尼Da/声阻抗Za都可以使声传播延时(Δt)，改变相位(ΔP)——降低“声短路”的模态密度。

当声波遇到小孔时，若小孔的线度比波长小会发生衍射——但如果考虑声阻抗Za/声阻尼Da，则声波可能无法通过孔——故孔可能会“导气”，但不一定会“导声”。

孔径Φ↓——质量抗Xm↓，但弹性抗Xe↑(体积V↓→压强P↑)，则声阻抗Za↑，反射增加，可能会发生“全反射”(低频)；声阻尼Da增加，吸声系数增加(高频)。

导声孔Φ↓/长度L↑→Za/Da↑→Δt↑→ΔP↑，则“声短路”↓，但声能损耗↑；

导声孔Φ↑/长度L↓→Za/Da↓→Δt↓→ΔP↓，则声能损耗↓，但“声短路”↑。

导声孔Φ↓/长度L↑——声阻抗Za/声阻尼Da↑，但同时后腔声阻抗Za↑(弹性抗Xe↑)→声压Pa↑→声辐射效率σr↑，“驱动力”增加(势能→动能)。

导声孔孔径Φ↑/长度L↓——声波更容易通过孔发生衍射，但后腔声阻抗Za↓(弹性抗Xe↓)→声压Pa↓→声辐射效率σr↓，“驱动力”减小。

通过调节孔径Φ/孔长度L，调整声阻抗Za/声阻尼Da——可以使声波既发生衍射，又获得适当的延时效果，改变相位，降低“声短路”。调节导声孔Φ/孔长度L，还可以获得不同的频率响应效果。前腔/后腔声辐射产生“时间差”——虽然可能会使瞬态响应下降，但同时可以使声场层次更丰富(类似于多次反射的空间效果)。

“微音响”可以采用多个导声孔——导声孔总的截面积(S)相同，单孔与多孔的延时效果不同。数量n↑/孔径Φ↓→声阻尼Da/声阻抗Za↑→Δt↑(延时)/ΔP↑(相位差)→“声短路”模态密度↓。如1个Φ300μm的导声孔与2个Φ150μm的导声孔，延时效果不同——后者效果优于前者。但是并非“多多益善”，导声孔过多(开孔率↑)，声阻尼Da/声阻抗Za减小，延时效果变差；而且后腔弹性抗Xe/辐射声功率Wr减小——故综合考虑，导声孔数量n≤4个。

相位主要与时间相关，一般认为相位与空间无关(尤其频率f↓/波长λ↑)——但声辐射的指向特性可以影响“声短路”的模态——通过调整辐射方向，避免轴向声波发生“声短路”，从而减小其模态密度。

反射(f↑/λ↓)可以改变相位，降低“声短路”；衍射(f↓/λ↑)会产生延时而改变相位，即使不能改变相位——也可以改变声辐射方向，改变声波的指向特性，减小“声短路”的模态密度。导声孔衍射会将原来的平面波变为球面波——改变声辐射方向(指向特性)。

“声聚能管”具有“波导”作用，可以改变扬声器声波的指向特性；还具有延时作用，可以改变相位(障板反射/衍射)——有利于降低“声短路”。耳机后腔“半封闭”结构具有障板/“波导”作用——通过反射/衍射改变声波传播途径，从而改变扬声器背面声波的指向特性，也有利于降低“声短路”。

“微音响”双向偶极辐射，可以充分利用扬声器正/背面的辐射声能——前腔通过“声聚能管”增加辐射抗Xr提升声辐射效率σr；后腔相对封闭结构可以增加弹性抗Xe以及质量抗Xm，利用“弹性抗增压”原理提升辐射声功率Wr。

一方面增加导声孔的声阻抗Za/声阻尼Da——使声波延时/改变相位以降低“声短路”；另一方面增加后腔的弹性抗Xe/质量抗Xm，提高辐射声压(势能→动能)——使声波(尤其是低频)能够通过导声孔衍射出来，不至于发生“全反射”或者被“阻尼掉”；辐射抗Xr(Xe/Xm)增加，则不必形成“驻波共振”也能通过导声孔。

导声孔通过调节声阻尼Da/声阻抗Za使声波延时并改变其相位；“声聚能管”也具有一定的障板(反射/衍射)与“波导”作用，改变声波的指向特性——“微音响”可以有效降低“声短路”的模态密度，因而能够采用“双向偶极辐射”设计——从而突破传统偶极辐射型扬声器无法用于全频带与低频系统的瓶颈。

“微音响”采用“耳外开放式声场”设计，由于与耳朵距离较大，频响范围/低频响应与灵敏度(声压)降低——可以适当增加额定功率(RMS)，以保证其音质与聆听效果，扬声器额定功率RMS为300-1500mW。因此增设电子系统(包括DAC/功率放大器/锂电池以及壳体等)与其配合使用，电子系统与智能手机等音源设备通过MicroUSB接口信号线连接。电子系统与扬声器系统采用分体式或一体化设计。“分体式”设计可以降低扬声器系统的重量，增强其可佩戴性。电子系统袖珍小巧如同手机，可以手持或置于衣袋中。电子系统与扬声器系统通过3.5mm接口信号线连接。一体化设计则简洁时尚，便携性好。

“微音响”属于“次超近声场”——微型音响属于“近声场”，耳机属于“超近声场”——其音质介于微型音响与耳机之间(优于微型音响)。可以通过调整与耳朵的距离，调节其频率响应与声压——减小距离，则频率响应/音质改善，灵敏度(声压)提高；增加距离，虽然频率响应/灵敏度降低，但声压降低，健康性提高，“背景音乐”的感觉更为显著。

“跟着感觉走”——其实，大多数人听音乐，听的是一种感觉，而不是什么“Hi-Fi指标”。则音质便没那么重要了(如果追求Hi-Fi是以牺牲健康为代价)——故“微音响”可以定位于“背景音乐”。

独创“听觉装饰”理念——“微音响”可以使音乐如同服饰(视觉)/香水(嗅觉)，成为一种装饰品，相对于服饰(静态)，更灵活多变(动态)。“音乐饰品”——通过不同的音乐内容(或“酷”/或优雅)，塑造丰富多彩的个人魅力。

“用音乐装饰你的气质”——在轻松自然的状态下欣赏音乐，人会变得更有魅力——这是其他任何饰品都难以企及的。解脱了传统耳机“紧箍咒效应”——更有益于身心健康，而且有助于激发人的创造力(增加大脑α波)。

“独乐乐，不如众乐乐”——音乐属于“乐音”，具有和谐性，与“噪音”(交通/机械等)有本质区别，故一般并不会引起他人反感，相反，很可能是“共鸣”。实际上，可“微音响”的“耳外开放式声场”在他人听来，只是一种细若游丝/若有若无的“背景音乐”。不论朋友抑或陌生人，在这种“背景音乐”的感染下，关系会更和谐融洽，工作会更有效率，生活会更有情调——音乐作为一种“右脑文化”，可以从潜意识层次调节人际关系，消除心理壁垒。

实际上，由于“微音响”的输入功率/声压级SPL相对小，并不会对环境产生过分干扰——对周围人而言，更象是隐约可闻的“背景音乐”，而不是“呼啸而过的警笛声”——故可采用“耳外开放式声场”设计，而在公共场所则可通过调整音量/角度以降低“副作用”。

“微音响”与一些肩挂式/颈挂式耳机类似(耳外开放式声场)——虽然后者早已出现，但由于未能深入发掘其绿色价值与战略意义，有效解决效率/音质与低频响应等问题——故并没有被消费者接受，成为市场主流产品。

本实用新型具有以下有益效果——

耳机的“绿色革命”——颠覆传统耳机设计理念(以机器为本)，从生理/心理声学以及中医学角度，“微音响”赋予耳机全新的“绿色健康”理念(以人为本)——可以避免传统耳机“听诊器效应”/“紧箍咒效应”导致的健康危害。

“声学功率放大器”(Acoustical Power Amplifier)——“声聚能管”可以提升辐射声功率Wr与声辐射效率σr；双向偶极辐射与无源辐射器设计可以充分利用扬声器背面的辐射声能/改善低频响应；“次超近声场”聆听可以降低输入功率(绿色节能)。

微音响“声聚能管”具有传统号筒式扬声器的声音优势——声场深度/层次增加，解析力/结像力/临场感提升，更动听(类似于胆机)。

“微音响”的健康性优于耳机——而便携性优于微型音响，可以“走到哪里带到哪里”。背景音乐般的氛围，噪声污染小(绿色环保)。

独创“听觉装饰”理念——作为一种具有健康性的“可穿戴式音响”，“用音乐装饰你的气质”，而且适于与智能手机以及智能手表等可穿戴设备配合使用。

可以拓展工业设计空间，丰富“知性美学”的感性元素——采用各种造型/色彩增强其装饰性，比微型音响外观更优雅/时尚。

“微音响”还可以脱离音源独立使用，在线欣赏“云音乐”——作为“新媒体个人音响系统”与“智能音响”(Smart Audios)，符合未来音响发展趋势。

附图说明

图1为“微音响”结构示意图(分体式)

图2为“微音响”扬声器系统电-力-声类比图(图2A/图2B)

图3为蜗壳式折叠结构“声聚能管”示意图

图4为多重套管式折叠结构“声聚能管”示意图

图5为“回”字形折叠结构“声聚能管”示意图(微立方)

图6为“微音响”扬声器系统结构示意图(无源辐射器)

图7为“微音响”低频系统示意图

图8为夹持式“微音响”结构示意图

图9为夹持式“微音响”结构示意图(图9A/图9B面板)

图10为颈挂式“微音响”结构示意图

图11为“微音响”电子系统框图

图12为Flash DSC框图

其中——

1-“声聚能管”，2-扬声器，3-导声孔，4-无源辐射器，5-扬声器系统， 

6-电子系统，7-面板，8-夹持器，9-挂件

具体实施方式

导声孔可以设置于耳机后腔壳的底部(不易落入灰尘)以及后腔壳的凹部——使用者手指触摸不到，则手上的汗液/油污等不易堵塞导声孔。采用多个导声孔的好处之一还在于——即使其中一个不慎被堵塞，“微音响”仍然能够继续工作(偶极辐射)。

“微音响”还可以采用无源辐射器改善低频响应——扬声器背面声腔为封闭式结构，具有至少一无源辐射器。声腔与无源辐射器构成“亥姆霍茨共鸣器”，其谐振频率fop≤200Hz。相对于传统耳机——“微音响”体积更大，采用无源辐射器在制造工艺上难度降低；同时声腔声顺Ca增加，有利于降低无源辐射器的谐振频率fop。

“微音响”电-力-声类比图(参照图2B)——扬声器/无源辐射器的振动系统质量Mm/支撑系统Cm与后腔声顺Ca/声阻Ra(Rm/Rr)分别构成“串联谐振”——“声聚能管”的辐射阻Rr与附加辐射质量Mr/声顺Ce构成“并联共鸣”，“耳外开放式声场”结构与外耳道声顺Ca′形成“开路”。

“微音响”可以通过增加声质量Ma/声顺Ca降低无源辐射器的谐振频率fop(fop＝1/2π√MaCa)，但扬声器背面声顺腔体为封闭式结构且体积小，增加声顺Ca有限。若开设导气孔——虽然可以增加声顺Ca，但会由于“声短路”导致低频响应下降，而且“亥姆霍茨共鸣器效应”减弱(得不偿失)。无源辐射器采用高顺性折环，异曲同工——无源辐射器可以采用“悬浮式”设计，增加无源辐射器折环的力顺Cm，相当于增加声顺Ca——类似于“气垫式”音箱(Accusive Suspension)，提升低频响应/瞬态响应。无源辐射器还可以与“声聚能管”结合，进一步提升低频效果，降低失真——如采用“回”字形折叠结构“声聚能管”的低频系统(参照图5)。

“微音响”可采用一个以上无源辐射器，fop各不相同——可以增加低频响应提升的带宽，并且避免谐振时大动态气流导致的失真——无源辐射器折环还可以改善封闭式声顺腔体的声顺Ca。参照图6。“微音响”采用两个以上无源辐射器时——无源辐射器相邻fop的频率比为2：1或3：2或4：3或5：3。当信号频率中同时包含其中两个fop时，两个无源辐射器同时共鸣——可以构成纯八度“极完全协和音程”(2：1)或纯五度“完全协和音程”(3：2)或纯四度“完全协和音程”(4：3)或大六度“不完全协和音程”(5：3)——“协和音程”可以给人一种平静/柔和/协调的感觉，使声音更和谐动听。

“微音响”扬声器可以采用全频带扬声器——如动圈式扬声器，以及弯曲波模式扬声器(BML)、静电式扬声器、压电式扬声器或平衡电枢式扬声器(动铁式)等——还可以采用多单元分频扬声器系统(如动铁式扬声器)。耳机扬声器振膜一般采用聚酯薄膜(Mylar)——由于过于“轻/薄”，难以驱动无源辐射器形成亥姆霍茨共鸣器，产生“串联共鸣”。“微音响”扬声器采用刚性好的振膜材料，如复合纸盆/平衡电枢式扬声器，改善驱动性，增强“亥姆霍茨共鸣器效应”——同时可以减少分割振动，提高音质。

“微音响”“2.1系统”——可以增加专门的低频系统加强低频响应(参照图7)，可采用“回”字形或蜗壳式折叠结构“声聚能管”。可适当增加体积/功率(RMS)，与耳朵的距离可以更大；低频声辐射的指向性好，角度不受限制。低频扬声器系统与电子系统通过3.5mm接口信号线连接。“2.1系统”有利于减轻主声道(L/R)“微音响”的重量，增强其可佩戴性。

一般而言——主声道扬声器系统适合采用导声孔设计，有利于减小体积/重量；低频系统适合采用无源辐射器，可以强化低频效果。

“微音响”支撑固定方式可以采用夹持式或颈挂式等结构——“夹持式”通过夹子等夹持器固定于服装的领子/肩部或帽子等部位(悬挂)，夹持器一端部分通过吊环与“微音响”扬声器系统结合，另一端夹在服装上。“声聚能管”可采用贝壳/铃铛/子弹壳等以及各种抽象造型。参照图8。

“音乐夹子”(Music Clips)——夹子的适用性/灵活性好，“微音响”可以通过夹子固定于头部周围/耳朵附近(如衣领/头发/帽子)——夹子侧面与扬声器系统结合，可增设面板，采用树叶/蝴蝶等造型，有一种灵动/时尚的视觉效果。参照图9。

“颈挂式”通过挂件悬挂于颈部，挂件采用塑料/化纤等材料，可设置长度调节装置——通过调整“微音响”与耳朵的距离，调节其频率响应与声压效果。参照图10。

作为“新媒体个人音响系统”——“微音响”(分体式)还可以采用“独立系统”设计，能够脱离音源单独使用。电子系统增加Flash DSC、Flash Memory、蓝牙模块、立体声FM模块、显示模块与显示屏等(参照图11)。Flash DSC包括包括CPU、DSP、存储器与嵌入式软件栈等(参照图12)。DSC(Digital Signal Controller数字信号控制器)兼具MCU微控制器与DSP数字信号处理器的优势，编程的简易性/灵活性；运算能力强，速度快，能耗低；低成本/高效率开发设计——更适于音频系统。Flash DSC具有可重新编程/新版本升级/综合成本低等优势，可以不断提高产品性能，适应市场需求变化。

存储器包括SRAM(eSRAM)与Flash ROM——片内Flash ROM，即NOR型嵌入式非易失性闪存(eFlash)，容量可达1M Byte，作为程序存储器(嵌入式软件栈)。还可增加片外Flash Memory(1G-6G)——即NAND型闪存，可以存放MP3等音频文件以及软件。“插卡”播放设计——还可增加移动存储介质(如U盘/SD卡/TF卡/MicroU盘)扩展接口及其处理模块(如USB HOST模块/SD卡读写模块与其它读卡器模块)，有利于降低成本。

嵌入式软件栈包括音频解码器、音频播放器、数字信号处理器与数字声场处理器等——音频解码器支持WAV/APE/FLAC/MP3/WMA等多种音频格式解码。与DSP数字信号处理器(硬件)不同——DSP数字信号处理器(如BBE/偶次谐波激励器等)与DSP数字声场处理器(如SRS TruSurround)为软件，用于提升音质/音效。Flash DSC采用片内Flash ROM作为嵌入式软件栈的程序存储器。

“微音响”电子系统具有蓝牙模块，可以通过无线信号传输方式与智能手机以及可穿戴设备配合使用——也可通过Micro USB接口信号线连接。

进一步地——“微音响”电子系统还可以采用括触控屏，Flash Memory搭载操作系统，如Windows CE；增加Wi-Fi网络通讯模块，支持TCP/IP协议——通过Wi-Fi“热点”或家庭无线路由器(WLAN)直接接入Internet。新媒体信息平台——作为“智能音响”(Smart Audios)，具有数据采集/处理与推送功能，利用网络丰富的音乐资源——可以在线欣赏“云音乐”。

Claims (7)

1.一种微音响，其特征在于

包括扬声器系统与电子系统，两者采用分体式或一体化结构；

所述扬声器系统采用“耳外开放式声场”设计，

音响出声口轴心与耳屏顶端的距离为60-300mm；

扬声器正面加载一“声聚能管”，

所述“声聚能管”采用反号筒或

蜗壳式、多重套管式与“回”字形折叠结构中任一种类型；

扬声器背面与一声腔耦合，声腔壳壁具有至少一个导声孔，

所述导声孔为通孔，位于声腔壳背面或侧面，

孔径Φ满足下述要求：100μm≤Φ≤300μm，导声孔数量n≤4个；

所述电子系统包括DAC、功率放大器、锂电池以及壳体。

2.根据权利要求1所述的微音响，其特征还包括

所述扬声器背面声腔为封闭式结构，具有至少一无源辐射器，

所述无源辐射器采用高顺性折环；

声腔与无源辐射器构成“亥姆霍茨共鸣器”，其谐振频率fop≤200Hz；

所述无源辐射器数量为两个以上时，谐振频率fop各不相同，

相邻fop的频率比为2：1或3：2或4：3或5：3。

3.根据权利要求1或2所述的微音响，其特征在于

采用全频带扬声器或多单元分频扬声器系统；所述扬声器采用动圈式扬声器或

弯曲波模式扬声器、静电式扬声器、压电式扬声器与平衡电枢式扬声器中任一种类型。

4.根据权利要求3所述的微音响，其特征在于

支撑定位结构采用夹持式或颈挂式。

5.根据权利要求1或4所述的微音响，其特征在于

所述电子系统还包括Flash DSC、Flash Memory、蓝牙模块与

立体声FM模块、显示模块以及显示屏；

所述Flash DSC包括CPU、DSP、存储器与嵌入式软件栈，

所述嵌入式软件栈包括音频解码器、音频播放器、数字信号处理器与数字声场处理器。

6.根据权利要求5所述的微音响，其特征在于

所述Flash Memory搭载操作系统，

所述操作系统包括Windows CE；

所述显示屏包括触控屏。

7.根据权利要求6所述的微音响，其特征在于

电子系统还包括Wi-Fi网络通讯模块，支持TCP/IP协议。