CN206117997U - 新型声频定向扬声器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型声频定向扬声器，包括壳体、固定在所述壳体内部的电路板及安装在所述壳体上的低频动圈扬声器单元和两个超声换能器阵列，所述电路板包括音频信号控制器、第一高通滤波器、第二高通滤波器及低通滤波器，当所述音频信号控制器处于第一状态时，所述音频信号控制器将信号发送给所述第一高通滤波器和所述低通滤波器，最终通过对应的换能器辐射出去，当所述音频信号控制器处于第二状态时，所述音频信号控制器将信号发送给所述第二高通滤波器进行过滤，并最终通过所述超声换能器阵列辐射出去。本实用新型中的新型声频定向扬声器，通过设置的所述音频信号控制器，用户可以根据不同的使用环境来调整工作状态。

Description

新型声频定向扬声器

技术领域

本实用新型涉及扬声器技术领域，特别涉及一种新型声频定向扬声器。

背景技术

随着物联网的兴起，一方面极大地方便了人们的生活，另一方面也极大地促进了智能家居行业的发展，目前智能家居产品拥有较好的发展前景和市场预期，智能家庭影院是其中的一大发展方向。在一个智能家庭影院系统中，人们希望在欣赏音乐的同时尽可能不影响周边其它人，为解决上述问题，人们设计了声频定向扬声器，声频定向扬声器在远场能够产生指向性极强的可听声声束，在可听声声束以外的环境音量极小甚至听不到，一方面使得用户能够进行极其私密信息的交互，另一方面实现了进行音乐欣赏的同时不影响周边环境。

现有技术中，目前使用的声频定向扬声器只有单一的工作模式，使得人们只能在声频定向扬声器的限定音频区域内才能听到声音，导致声频定向扬声器提拱的音质较差，当用户在不需要考虑对周边环境的影响时，往往更追求对音质的要求，由于目前使用的声频定向扬声器只有单一的工作模式，因此无法改变工作模式来提高自身音质，从而无法满足用户要求。不仅如此，目前使用的声频定向扬声器在300Hz以下的低频段往往具有较高的失真，这使得声频定向扬声器无法取代传统的扬声器，难以满足用户在不同环境下对听音效果的不同追求。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种可根据不同使用环境来进行工作状态切换的双工作模式的新型声频定向扬声器。

一种新型声频定向扬声器，包括壳体、固定在所述壳体内部的电路板及安装在所述壳体上的低频动圈扬声器单元和两个超声换能器阵列；

所述电路板包括音频处理电路，所述音频处理电路包括音频输入端、音频 输出端、与所述音频输入端连接的音频信号控制器及分别与所述音频信号控制器连接的第一高通滤波器、第二高通滤波器及低通滤波器，所述低通滤波器与所述低频动圈扬声器单元连接，所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器分别与所述音频输出端连接，所述两个超声换能器阵列分别与所述音频输出端连接；

当所述音频信号控制器处于第一状态时，所述音频信号控制器断开与所述第二高通滤波器的连接，以使所述音频信号控制器将在所述音频输入端接收到的音频信号分别发送给所述第一高通滤波器和所述低通滤波器进行过滤，所述第一高通滤波器过滤后的音频信号最终通过所述超声换能器阵列辐射出去，所述低通滤波器过滤后的音频信号最终通过所述低频动圈扬声器单元辐射出去，当所述音频信号控制器处于第二状态时，所述音频信号控制器断开与所述第一高通滤波器和所述低通滤波器的连接，以使所述音频信号控制器将在所述音频输入端接收到的音频信号发送给所述第二高通滤波器进行过滤，并最终通过所述超声换能器阵列辐射出去。

上述新型声频定向扬声器，通过设置的所述音频控制器，使得所述新型声频定向扬声器可以实现两种工作状态，进而使得用户可以根据不同的使用环境来对两种工作状态进行切换，当用户在使用所述新型声频定向扬声器不需要考虑对周边环境影响时可以将所述音频控制器切换到第一工作状态，使得高频段和低频段的音频信号通过对应的换能器进行播放，从而使得高频段和低频段的音频信号均拥有较好的音质，满足了人们对音质的要求，当用户在使用所述新型声频定向扬声器需要考虑对周边环境影响时可以将所述音频控制器切换到第二工作状态，使得所述新型声频定向扬声器的低频段的音频信号将被过滤掉，使得用户在进行音乐欣赏的同时不影响周边环境。不仅如此，通过设置的所述低频动圈扬声器单元，解决了现有技术中声频定向扬声器在低频段具有较高失真的问题。

进一步地，所述新型声频定向扬声器还包括切换单元；

所述切换单元与所述音频信号控制器电性连接，用于对所述音频信号控制器的两种状态进行切换。

进一步地，所述切换单元为手动开关，所述手动开关设于所述壳体的外表面上。

进一步地，所述切换单元包括控制端及通过无线通讯的方式与所述控制端连接的接收端，所述接收端与所述音频信号控制器电性连接。

进一步地，所述壳体包括前壳体及与所述前壳体可拆卸连接的后壳体，所述电路板安装在所述前壳体的内部，所述前壳体的第一侧表面上设有第一通孔及设于所述第一通孔两侧的第二通孔，所述低频动圈扬声器单元安装在所述第一通孔上，所述两个超声换能器阵列分别安装在两个所述第二通孔上。

进一步地，所述前壳体还包括防护网罩，所述防护网罩通过插接结构安装在所述第一侧表面上，所述防护网罩上设有两个镂空结构，每个所述镂空结构均设置在正对所述超声换能器阵列的位置上。

进一步地，所述第一侧表面上至少设有一个泡沫安装孔，每个所述泡沫安装孔中均安装有泡沫，所述泡沫的厚度大于所述泡沫安装孔深度。

进一步地，两个所述超声换能器阵列的中心距为16cm-25cm之间。

进一步地，所述音频处理电路上还设有第一音频放大电路和第二音频放大电路；

所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器分别与所述第一音频放大电路的输入端连接，所述第一音频放大电路的输出端与所述音频输出端连接，所述第一音频放大电路用于将所述第一高通滤波器和所述第二高通滤波器过滤后的音频信号进行放大；

所述第二音频放大电路的输入端与所述低通滤波器连接，所述第二音频放大电路的输出端与所述低频动圈扬声器单元连接，所述第二音频放大电路用于将所述低通滤波器过滤后的音频信号进行放大。

进一步地，所述第一音频放大电路的输入端与输出端之间依次串行连接有解调器、第一D/A转换器及第一音频放大器，所述第二音频放大电路的输入端与输出端之间依次串行连接有第二D/A转换器及第二音频放大器。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中新型声频定向扬声器的立体分解图。

图2为本实用新型第一实施例中新型声频定向扬声器的立体结构图。

图3为本实用新型第一实施例中新型声频定向扬声器去除防护网罩的立体结构图。

图4为本实用新型第一实施例中音频处理电路的结构示意图。

图5为本实用新型第二实施例中切换模块的安装示意图。

图6为本实用新型第三实施例中音频处理电路的结构示意图。

主要元件符号说明

壳体	10	低频动圈扬声器单元	20
				超声换能器阵列	30	电路板	40
切换模块	50	前壳体	11
				后壳体	12	第一侧表面	111
防护网罩	112	第一通孔	1111
				第二通孔	1112	镂空结构	1121
泡沫安装孔	1113	泡沫	1114
				音频处理电路	41	音频输入端	411
音频输出端	412	音频信号控制器	413
				第一高通滤波器	414	第二高通滤波器	415
低通滤波器	416	控制端	51
				接收端	52	A/D转换器	417
第一音频放大电路	418	第二音频放大电路	419
				解调器	4181	第一D/A转换器	4182
第一音频放大器	4183	第二D/A转换器	4191
				第二音频放大器	4192

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图4，所示为本实用新型第一实施例中的新型声频定向扬声器，包括壳体10、低频动圈扬声器单元20、两个超声换能器阵列30、电路板40和切换模块50。

所述壳体10包括前壳体11及与所述前壳体11可拆卸连接的后壳体12，所述前壳体11的内部为空心结构，所述后壳体12的形状呈平板型，所述后壳体12通过螺钉连接的方式固定在所述前壳11上。所述前壳体11包括第一侧表面111及通过插接结构安装在所述第一侧表面111上的防护网罩112，所述第一侧表面111上设有第一通孔1111及设于所述第一通孔1111两侧的第二通孔1112。所述第一侧表面111的两端分别设有多个插入槽，所述防护网罩112的两端分别对应的设有多个插入部，所述防护网罩112通过将所述多个插入部插接在所述多个插入槽内的方式安装在所述第一侧表面111上，有利于所述防护网罩112的安装和拆卸。所述防护网罩112上设有两个镂空结构1121，每个所述镂空结构1121均设置在正对所述第二通孔1112的位置上。所述第一侧表面111上至少设有一个泡沫安装孔1113，每个所述泡沫安装孔1113中均安装有泡沫1114，所述泡沫1114的厚度大于所述泡沫安装孔1113的深度，通过设置的所述泡沫1114， 一方面使得所述防护网罩112安装在所述第一侧表面111上时，所述防护网罩112与所述第一侧表面111之间将存在间隙，实现了隔振的效果，另一方面使得所述防护网罩112与所述第一侧表面111之间为柔性接触，较低了噪音，同时也避免了发生共振的现象，提高了所述新型声频定向扬声器的音质。本实施例中设置了两个所述泡沫安装孔1113，所述第一通孔1111与两个所述第二通孔1112之间均设有一个所述泡沫安装孔1113，每个所述泡沫安装孔1113上均安装有所述泡沫1114。

所述低频动圈扬声器单元20通过螺钉连接的方式安装在所述第一通孔1111上，所述低频动圈扬声器单元20用于将音频电信号转化为声音信号，所述低频动圈扬声器单元20能够使低频段的声音拥有较好的音质，解决了现有技术中声频定向扬声器在低频段具有较高失真的问题。

两个所述超声换能器阵列30分别通过螺钉连接的方式安装在两个所述第二通孔1112上，使得每个所述超声换能器阵列30均正对一个所述镂空结构1121，进而使得每个所述超声换能器阵列30发出的声音可以直接通过对应的所述镂空结构1121辐射出去，通过设置的两个所述镂空结构1121，在不影响声音传播的前提下使所述新型声频定向扬声器的外观更美观。所述超声换能器阵列30用于将音频电信号转化为声音信号，所述超声换能器阵列30能够使高频段的声音拥有较好的音质。两个所述超声换能器阵列30的中心距为16cm-25cm之间，使其与人的两个耳朵之间的距离接近，从而使用户在对准音箱时能听到立体声效果。

所述电路板40通过螺钉连接的方式安装在所述前壳11的内底部位置上，所述电路板40包括音频处理电路41，所述音频处理电路41包括音频输入端411、音频输出端412、与所述音频输入端411连接的音频信号控制器413及分别与所述音频信号控制器413连接的第一高通滤波器414、第二高通滤波器415及低通滤波器416，所述低通滤波器416与所述低频动圈扬声器单元20电性连接，所述第一高通滤波器414及所述第二高通滤波器415分别与所述音频输出端412电性连接，所述两个超声换能器阵列30分别与所述音频输出端412电性连接。所述第一高通滤波器414、所述第二高通滤波器415及所述低通滤波器416均设有对应的数字开关，这样数字开关设置在所述音频信号控制器413上，并且与 所述音频信号控制器413电性连接，使得所述音频信号控制器413可以通过控制数字开关的开启和关闭来控制对应的滤波器与所述音频信号控制器413连接的开启和断开。所述音频信号控制器413包括第一状态和第二状态，第一状态为独立环境状态，独立环境状态是指用户在使用所述新型声频定向扬声器时不需要考虑对周边环境影响的状态，此时使用所述新型声频定向扬声器的环境较为独立，不需要考虑其他环境因素，第二状态为复杂环境状态，复杂环境状态是指用户在使用所述新型声频定向扬声器时需要考虑对周边环境影响的状态，此时使用所述新型声频定向扬声器的环境较为复杂，往往需要将所述新型声频定向扬声器调整到定向音频状态，使得在所述新型声频定向扬声器的可听声声束外的声音无法被听见。当所述音频信号控制器413处于第一状态时，所述音频信号控制器413断开与所述第二高通滤波器415的连接，使得所述音频信号控制器413将在所述音频输入端411接收到的音频信号分别发送给所述第一高通滤波器414和所述低通滤波器416进行过滤，音频信号通过所述第一高通滤波器414进行过滤后将只剩下高频段的音频信号，由于所述第一高通滤波器414通过所述音频输出端412与两个所述超声换能器阵列30连接，因此所述第一高通滤波器414过滤后的高频段的音频信号将最终通过两个所述超声换能器阵列30转化为声音信号后辐射出去。同理，音频信号通过所述低通滤波器416过滤后将只剩下低频段的音频信号，由于所述低通滤波器416与所述低频动圈扬声器单元20电性连接，因此所述低通滤波器416过滤后的低频段的音频信号将最终通过所述低频动圈扬声器单元20转换为声音信号后辐射出去。当所述音频信号控制器413处于第二状态时，所述音频信号控制器413将断开与所述第一高通滤波器414和所述低通滤波器416的连接，以使所述音频信号控制器413将在所述音频输入端411接收到的信号发送给所述第二高通滤波器415进行过滤，音频信号通过所述第二高通滤波器415过滤后只剩下高频段的音频信号，由于所述第二高通滤波器415通过所述音频输出端412与两个所述超声换能器阵列30连接，因此所述第二高通滤波器415过滤后的高频段的音频信号将最终通过两个所述超声换能器阵列30转化为声音信号后辐射出去。由于第二状态下的新型声频定向扬声器没有低频段的声音，因此实现定向音频状态。通常，在选取 所述第一高通滤波器414时，一般选截止频率在500Hz-1kHz范围内的，选取所述第二高通滤波器415时，一般选截止频率在300Hz-500Hz范围内的，所述低通滤波器416的截止频率与所述第一高通滤波器414的截止频率相同。

所述切换模块50与所述音频信号控制器413电性连接，用于对所述音频信号控制器413的第一状态和第二状态进行切换。所述切换模块50为一手动开关，所述手动开关设于所述壳体10的外表面上，用户壳通过手动控制所述手动开关来控制所述音频信号控制器413的两种状态。

综上，本实用新型上述实施例中，通过设置的所述音频控制器413和所述切换模块50，使得所述新型声频定向扬声器可以实现两种工作状态，进而使得用户可以根据不同的使用环境来对两种工作状态进行切换，当用户在使用所述新型声频定向扬声器不需要考虑对周边环境影响时可以将所述音频控制器413切换到第一工作状态，使得高频段和低频段的音频信号通过对应的换能器进行播放，从而使得高频段和低频段的音频信号均拥有较好的音质，满足了人们对音质的要求，当用户在使用所述新型声频定向扬声器需要考虑对周边环境影响时可以将所述音频控制器413切换到第二工作状态，使得所述新型声频定向扬声器的低频段的音频信号将被过滤掉，使得用户在进行音乐欣赏的同时不影响周边环境。不仅如此，通过设置的所述低频动圈扬声器单元20，提高了所述新型声频定向扬声器低频段的音质，解决了现有技术中声频定向扬声器在低频段具有较高失真的问题。

请参阅图5，所示为本实用新型第二实施例中切换模块的安装示意图，本实施例中的新型声频定向扬声器与第一实施例中的新型声频定向扬声器大抵相同，不同之处在于本实施例中的新型声频定向扬声器在第一实施例的基础上，所述切换模块50包括控制端51及通过无线通讯的方式与所述控制端51连接的接收端52，所述接收端52与所述音频信号控制器413电性连接，所述接收端52接收用户在所述控制端51输入的控制信号并传送至所述音频信号控制器413，所述音频信号控制器413根据接收到的控制信号自动调整工作状态并进行相应控制。其中，无线通讯的方式可以为Zigbee通讯、WIFI通讯、蓝牙通讯、红外通讯和NFC通讯当中的至少一种，所述控制端51可以为电脑、手机、智 能手表和遥控器当中的至少一种。

请参阅图6，所示为本实用新型第三实施例中音频处理电路的结构示意图，本实施例中的新型声频定向扬声器与第一实施例中的新型声频定向扬声器大抵相同，不同之处在于本实施例中的新型声频定向扬声器在第一实施例的基础上，所述音频处理电路41上还设有A/D转换器417、第一音频放大电路418及第二音频放大电路419；

所述A/D转换器417连接在所述音频输入端411与所述音频信号控制器413之间，所述A/D转换器417用于将所述音频输入端411输入的音频模拟信号转化音频数字信号并传送给所述音频信号控制器413；

所述第一高通滤波器414及所述第二高通滤波器415分别与所述第一音频放大电路418的输入端电性连接，所述第一音频放大电路418的输出端与所述音频输出端412电性连接，所述第一音频放大电路418用于将所述第一高通滤波器414和所述第二高通滤波器415过滤后的音频信号进行放大，所述第一音频放大电路418的输入端与输出端之间依次串行连接有解调器4181、第一D/A转换器4182及第一音频放大器4183，所述解调器4181将所述第一高通滤波器414及所述第二高通滤波器415过滤后的高频信号解调，通过所述一D/A转换器4182还原为音频模拟信号，再通过所述第一音频放大器4183放大后发送到所述超声换能器阵列30进行播放；

所述第二音频放大电路419的输入端与所述低通滤波器416电性连接，所述第二音频放大电路419的输出端与所述低频动圈扬声器单元20电性连接，所述第二音频放大电路419用于将所述低通滤波器416过滤后的音频信号进行放大，所述第二音频放大电路419的输入端与输出端之间依次串行连接有第二D/A转换器4191及第二音频放大器4192，所述第二D/A转换器4191将所述低通滤波器416过滤后的音频数字信号还原为音频模拟信号，再通过所述第二音频放大器4192放大后发送到所述低频动圈扬声器单元20进行播放。

通过设置的所述第一音频放大电路418和第二音频放大电路419，使得所述新型声频定向扬声器发出的声音能够辐射的更远，扩大了所述新型声频定向扬声器的声音覆盖范围。

以上该实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种新型声频定向扬声器，其特征在于：包括壳体、固定在所述壳体内部的电路板及安装在所述壳体上的低频动圈扬声器单元和两个超声换能器阵列；

所述电路板包括音频处理电路，所述音频处理电路包括音频输入端、音频输出端、与所述音频输入端连接的音频信号控制器及分别与所述音频信号控制器连接的第一高通滤波器、第二高通滤波器及低通滤波器，所述低通滤波器与所述低频动圈扬声器单元连接，所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器分别与所述音频输出端连接，所述两个超声换能器阵列分别与所述音频输出端连接；

当所述音频信号控制器处于第一状态时，所述音频信号控制器断开与所述第二高通滤波器的连接，以使所述音频信号控制器将在所述音频输入端接收到的音频信号分别发送给所述第一高通滤波器和所述低通滤波器进行过滤，所述第一高通滤波器过滤后的音频信号最终通过所述超声换能器阵列辐射出去，所述低通滤波器过滤后的音频信号最终通过所述低频动圈扬声器单元辐射出去，当所述音频信号控制器处于第二状态时，所述音频信号控制器断开与所述第一高通滤波器和所述低通滤波器的连接，以使所述音频信号控制器将在所述音频输入端接收到的音频信号发送给所述第二高通滤波器进行过滤，并最终通过所述超声换能器阵列辐射出去。

2.根据权利要求1所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述新型声频定向扬声器还包括切换单元；

所述切换单元与所述音频信号控制器电性连接，用于对所述音频信号控制器的两种状态进行切换。

3.根据权利要求2所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述切换单元为手动开关，所述手动开关设于所述壳体的外表面上。

4.根据权利要求2所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述切换单元包括控制端及通过无线通讯的方式与所述控制端连接的接收端，所述接收端与所述音频信号控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述壳体包括前壳体及与所述前壳体可拆卸连接的后壳体，所述电路板安装在所述前壳体的内部，所述前壳体的第一侧表面上设有第一通孔及设于所述第一通孔两侧的第二通孔，所述低频动圈扬声器单元安装在所述第一通孔上，所述两个超声换能器阵列分别安装在两个所述第二通孔上。

6.根据权利要求5所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述前壳体还包括防护网罩，所述防护网罩通过插接结构安装在所述第一侧表面上，所述防护网罩上设有两个镂空结构，每个所述镂空结构均设置在正对所述超声换能器阵列的位置上。

7.根据权利要求5所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述第一侧表面上至少设有一个泡沫安装孔，每个所述泡沫安装孔中均安装有泡沫，所述泡沫的厚度大于所述泡沫安装孔深度。

8.根据权利要求1所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：两个所述超声换能器阵列的中心距为16cm-25cm之间。

9.根据权利要求1所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述音频处理电路上还设有第一音频放大电路和第二音频放大电路；

所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器分别与所述第一音频放大电路的输入端连接，所述第一音频放大电路的输出端与所述音频输出端连接，所述第一音频放大电路用于将所述第一高通滤波器和所述第二高通滤波器过滤后的音频信号进行放大；

所述第二音频放大电路的输入端与所述低通滤波器连接，所述第二音频放大电路的输出端与所述低频动圈扬声器单元连接，所述第二音频放大电路用于将所述低通滤波器过滤后的音频信号进行放大。

10.根据权利要求9所述的新型声频定向扬声器，其特征在于：所述第一音频放大电路的输入端与输出端之间依次串行连接有解调器、第一D/A转换器及第一音频放大器，所述第二音频放大电路的输入端与输出端之间依次串行连接有第二D/A转换器及第二音频放大器。