CN214544761U - 音箱 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种音箱，音箱包括音源，第一音频处理电路，第一扬声器电路以及第二扬声器电路。音源用于输出音频信号；音频信号包括第一频段信号以及第二频段信号，第一频段信号对应的频率高于第二频段信号对应的频率；第一音频处理电路接收音源输出的音频信号，第一音频处理电路用于滤除音频信号中的第一频段信号；第一扬声器电路接收音源输出的音频信号，以播放音频信号对应的音频；第二扬声器电路接收第一音频处理电路输出的已滤除第一频段信号的音频信号，以播放滤除第一频段信号后的音频信号对应的音频。本实用新型提供了一种音箱能提高频率较低的第二频段信号对应的声波的声压。

Description

音箱

技术领域

本实用新型涉及音箱技术领域，具体的，涉及一种音箱。

背景技术

音箱是将音频电能转换成相应的声能，并将声能辐射到大气空间去的一种设备，它是音响系统极其重要的组成部分，担负着把电信号转变成声信号供人的耳朵直接聆听的任务。

然而小尺寸音箱产品受自身尺寸限制，通常具有低频声压低的通病。若需提高低频声压，则需配备大尺寸的低频扬声器，但受产品整体尺寸限制难以实现。

因此，如何提高小尺寸音箱的低频性能一直是本领域人员致力解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种音箱，旨在增强音箱的低频性能。

在一些实施例中，提供了一种音箱，包括：音源，用于输出音频信号；音频信号包括第一频段信号以及第二频段信号，第一频段信号对应的频率高于第二频段信号对应的频率；第一音频处理电路，第一音频处理电路接收音源输出的音频信号，第一音频处理电路用于滤除音频信号中的第一频段信号；第一扬声器电路，第一扬声器电路接收音源输出的音频信号，以播放音频信号对应的音频；第二扬声器电路，第二扬声器电路接收第一音频处理电路输出的已滤除第一频段信号的音频信号，以播放滤除第一频段信号后的音频信号对应的音频。由此，所有的扬声器电路均播放频率较低的第二频段信号对应的音频，仅第一扬声器电路播放频率较高的第一频段信号对应的音频，能够增强音频中低频声波的声压，且能够减少高频声波之间的干扰。

在一些实施例中，音箱具有第一数量的第一扬声器电路以及第二数量的第二扬声器电路，第二数量大于第一数量，从而使播放频率较低的第二频段信号对应的音频的扬声器电路数量远大于直接播放音频信号对应的音频的扬声器电路的数量，从而能够使低频声压大大增强。

在一些实施例中，第一音频处理电路还包括了低频增强电路，从而使第二扬声器电路播放增强后的频率较低的第二频段信号对应的音频，增强低频性能。

在一些实施例中，音箱还具有第二音频处理电路，第二音频处理电路连接于音源以及第一扬声器电路之间，使得第一扬声器电路播放增强后第一频段信号，并保留第二频段信号，从而提高音箱的高频性能，并不影响低频声压。

在一些实施例中，第一音频处理电路包含低通滤波电路，从而通过低通滤波电路滤除频率较高的第一频段信号，从而使第二扬声器电路不播放第一频段信号对应的音频，防止频率较高的声波信号之间的互相干扰。

在一些实施例中，音源具有至少两路输出，从而便于对音频信号进行处理。具体的，音源的第一路输出连接第一扬声器电路，音源的第二路输出连接低通滤波电路。

在一些实施例中，为了提高模块化，音箱具有音频处理芯片；第一音频处理电路集成于音频处理芯片中；音频处理芯片具有第一路输出端和第二路输出端，其中第一路输出连接第一扬声器电路，第二路输出连接第二扬声器电路。

在一些实施例中，第一扬声器电路的数量为一个；一个第一扬声器电路包含一个扬声器，从而只通过一个扬声器播放含有频率较高的第一频段信号对应音频，防止出现多个扬声器播放高频声波而出现的局部叠加或部分抵消，导致的高频解析力较差的缺陷。

在一些实施例中，第一扬声器电路以及第二扬声器电路均包含一个或多个扬声器；从而使多个扬声器形成扬声器阵列，以增强所播放的第二频段信号对应的音频的声压。

在一些实施例中，扬声器的尺寸的直径不超过80毫米，从而可通过使用小尺寸的扬声器，缩小音箱的尺寸。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本实用新型的技术方案通过设置多个扬声器电路播放频率较低的第二频段信号对应的音频，增加低频声压，通过使用第一音频处理电路滤除高频率的第一频段信号，使多个扬声器电路仅播放频率较低的音频，解决因设置了多个扬声器电路造成的频率较高的第一频段信号对应的音频过强的现象。因此，本实用新型所提供的音响具有良好的低频性能与高频解析度，且，本方案不需要使用大尺寸，大后腔的扬声器即能提高音箱的低频性能，且能够缩小音箱体积，而小体积，性能好的音箱更受欢迎，具有良好的经济效益。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1是一种音响系统100的结构示意图；

图2是一种音箱200的结构示意图；

图3是一种扬声器300的结构示意图；

图4是根据本实用新型一实施例提供的音箱的结构示意图；

图5是根据本申请一实施例的第一音频处理电路42的示意图；

图6是根据本申请另一实施例的第一音频处理电路42的示意图；

图7是根据本实用新型另一实施例提供的音箱的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。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。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实用新型中的具体含义。

音响系统是一套能够还原并播放音频信号的电气设备。

图1是一种音响系统100的结构示意图。如图1所示，音响系统100通常包括声源设备10、音频信号动态处理设备11、音频信号放大设备12以及声音还原设备13。其中，声源设备10包括而不限于DVD、CD、电脑、手机、麦克风等声源输出设备；音频信号动态处理设备11包括而不限于压缩器、限制器、效果器、调音台、音频处理器、均衡器等音频信号处理设备；音频信号放大设备12包括而不限于前级功率放大器、后级功率放大器、数字功率放大器、模拟功率放大器等设备；声音还原设备13包括而不限于全频音箱、吸顶喇叭、音柱、线阵音箱、阵列式音箱、高音喇叭、低音炮等。

具体的，声源设备10将声波信号转变为电信号，并将电信号输出至音频信号动态处理设备11进行处理，而后输出至音频信号放大设备12进行功率放大，最后通过声音还原设备13转换为声波信号重放。

需要说明的是，电信号和声波信号虽在能量形式上不同，但它们信息的本质是一致的，即，它们的幅度的相对大小以及频率是对应的。

音响系统所处理的电信号在频率上对应声波信号的20赫兹至20000赫兹的范围，因此，音响系统中所传输的电信号通常又被称为“音频信号”。

声音还原设备13是音响系统中最为重要的一个环节，担负着将电信号转换为声波信号的任务。声音还原设备13性能的好坏，直接关系着整个音响系统的性能。

声音还原设备13中最主要的部件为音箱。

图2是一种音箱200的结构示意图。如图2所示，音箱200具有箱体，箱体内可以设有音频信号接收部21，音频信号处理部22以及声音还原部23等部件。

具体的，音频信号接收部21包括而不限于蓝牙、热点等有线或无线的音频信号接收器，音频信号处理部22对音频信号接收部21的所接受的音频信号进行处理并输出至声音还原部23进行播放。

其中，声音还原部23中负责发出声音的核心部件是扬声器。音箱的箱体用于防止扬声器振膜正面和反面的声波信号形成回路，造成仅有波长很小的高频和中频声音可以传播出来，而其他的声波信号因叠加抵消而削弱。

需要说明的是，音箱的物理模型是在一块无限大的刚性障板上开一个孔安装扬声器，这样就能保证扬声器正面和反面的声音信号不会形成回路。障板是安装扬声器的板子，意为给扬声器反面的声波制造障碍，不让其传递至扬声器正面，故称“障板”。

扬声器是一种电声换能器件。音频信号通过电磁，压电或静电效应，使扬声器的振膜振动并与周围的空气产生共振而发出声音。

图3是一种扬声器300的结构示意图。如图3所示，扬声器300由磁体31，音圈32以及振膜33等几个关键部件构成。

当载有音频信号的电流通过音圈32(又称，线圈)时，音圈32中产生相应的磁场，磁场与扬声器的磁体31产生相互作用力，从而使音圈32跟随载有音频信号的电流的强弱而振动，音圈32与振膜33连接，当音圈32振动时，带动振膜33振动，振膜33与周围的空气产生共鸣，从而产生声波信号。

可知，一个扬声器所能产生的声波信号的强弱不但与振膜的振动幅度有关，还与振膜的面积有关。

然而，普通扬声器体积有限，无法容纳大面积振膜的扬声器，因此发出较长波长的低频声波的效果较差。在现有技术中，为了提升低频效果，通常使用大尺寸的扬声器，配合大后腔实现较好的低频效果。然而小尺寸音箱由于体积限制，低频效果还是不尽人意。

本实用新型的改进点在于音频信号处理部22以及声音还原部23，主要用于提升小尺寸音箱的低频效果。

图4是根据本实用新型一实施例提供的音箱的结构示意图。如图4所示，音箱包括音源41，第一音频处理电路42，第一扬声器电路43，以及多个第二扬声器电路44。其中，第一扬声器电路43包含对应的功放431和第一扬声器432，第二扬声器电路44包含对应的功放441和第二扬声器442。

具体的，音源41输出音频信号，音频信号包括第一频段信号以及第二频段信号，第一频段信号对应的频率高于第二频段信号对应的频率。如前所述，音频信号是具有声波的频率、幅度等变化信息的电信号载体。音源41可通过传输导线将音频信号传递至第一音频处理电路42，以使第一音频处理电路42滤除音频信号中的第一频段信号，并将滤除第一频段信号后其余音频信号输出至第二扬声器电路44。也即是说，第一音频处理电路42用于滤除音频信号中频率相对较高的电信号，具体的，由于人耳能够听到的声波范围为20～20000赫兹，第一频段信号可以是对应声波频率为500～20000赫兹的电信号。

在一实施例中，音源41可以具有至少两路输出，音源41的第一路输出连接第一扬声器电路43，音源41的第二路输出连接第一音频处理电路42，并通过第一音频处理电路42连接第二扬声器电路44。具体的，音源41的第一路输出可与第一扬声器电路43的功放431连接，使第一扬声器电路43的功放431驱动第一扬声器432发声，该第一扬声器432所播放的既含有全频段的音频信号对应的音频。音源41的第二路输出经第一音频处理电路42消除相对高频的第一频段信号后，输出给第二扬声器电路44对应的功放441，以驱动第二扬声器442发声，第二扬声器442所播放的仅为相对低频的音频。由此可知，第二扬声器以及第一扬声器均播放相对低频的音频，从而可使低频声压增强。并且，仅通过数量较少的第一扬声器电路43播放高频段音频，能够降低高频声波局部叠加或部分抵消出现的可能性，提高用户对高频声波的解析度。

由此，可使播放频率较低的声波信号的扬声器电路的数量远大于播放频率较高的声波信号的扬声器电路的数量；当播放低频的音频信号时，使多个扬声器电路中对应扬声器的振膜同时振动，并同时推动空气产生共振，从而能够增加所播放的低频声波的声压，相应的，通过较少的扬声器电路对应的扬声器播放相对高频的声波信号，能够减少高频声波信号之间的出现互相干扰的现象，增加用户对高频段的声波信号的解析度。

第一音频处理电路42用于滤除音频信号中的第一频段信号。具体的，第一音频处理电路42的阻带范围被配置为包括第一频段信号，从而使第一频段信号通过第一音频处理电路42后大大衰减，且使其他频段的信号通过。在本实用新型中，第一频段信号对应的频率大于第二频段信号对应的频率，也就是说，第一频段信号为相对高频的电信号。

图5是根据本申请一实施例的第一音频处理电路42的示意图。如图5所示，在该实施例中，第一音频处理电路42至少包括与电信号通路串联的电阻R1以及与电信号通路并联的电容C1。电阻R1阻值与电容器C1的容值的乘积与第一音频处理电路42的截止频率成反比，示意性的，若R1为51欧姆，C1为22微法，则截止频率为141赫兹，也就是说，第一音频处理电路42可使频率为141赫兹以上的电信号大大衰减。

由此，通过对电容的容值和电阻的阻值的调整，能够使第一音频处理电路42滤除音频信号中的第一频段信号。

在一个实施例中，音箱具有包含第一数量的第一扬声器电路以及第二数量的第二扬声器电路，第二数量大于第一数量。也就是说，第一扬声器电路的数量可以是一个或多个，第二扬声器电路的数量也可以是一个或多个，第二扬声器电路的数量配置为大于第一扬声器电路的数量，从而使第二扬声器电路能够播放经第一音频处理电路滤除高频段信号后的音频信号对应的音频，且使多个扬声器电路中较多数量的扬声器电路仅播放低频音频，从而增强低频段信号对应的低频音频的声压。

在一个实施例中，第一扬声器电路可配置为仅有一个，也就是，只通过一个扬声器电路播放高频段音频，能够完全消除高频声波局部叠加或部分抵消的现象，提高用户对高频声波的解析度。

在一些实施例中，每个扬声器电路可包含一个或多个扬声器，各个扬声器可并联或串联连接。为了增强多个扬声器所播放的第二频段信号对应的音频的声压，第一扬声器和第二扬声器可形成扬声器阵列，从而通过设定的各个扬声器的间距避免出现多个扬声器播放低频音频时，低频声波出现的局部叠加或部分抵消的现象，并且使低频性能提升。

具体的，可使多个扬声器排列成一行，或排列成弧形，以形成扬声器阵列。在播放音频时，扬声器阵列中的多个扬声器同时振动，发出柱面波，从而可减少声波前进方向上的互相干扰。进一步的，可在每一个扬声器上增加号角，以增加指向性，例如，将每个扬声器的垂直指向性控制在10度左右，从而声波信号的范围收窄，且在较大范围内也不影响单个扬声器的声压。

图6是根据本申请另一实施例的第一音频处理电路42的示意图。在该实施例中，第一音频处理电路42还包括低频增强电路，低频增强电路用于增强低频段信号。

如图6所示，在图5所示实施例的基础上，还包括功率放大器A1，放大器A1用于增加音频信号的功率，从而能够驱动扬声器播放音频。

通过电容C1，电阻R1滤除第一频段信号，将滤除后第一频段信号后的音频信号输出至放大器A1的基极，并从放大器A1的集极输出。示意性的，放大器A1可具有三级管，三级管具有集电极以及基电极，三极管的集电极电流恒为基极电流的β倍，β是三极管的电流放大系数。Rf为反馈电阻，反馈电阻Rf用于配置放大器A1的闭环动态范围，可通过改变反馈电阻Rf调整频率响应范围。

针对这一原理，将小功率的音频信号输出至基电极，则集电极的电流将等于基极电流的β倍，然后将该信号通过隔直流电容隔离出来，就得到了电流是原先β倍的大功率信号，可通过多个三极管实现对电流的多次扩大。

在另外的实施例中，放大器A1还可利用场效应管的电压控制作用将输入信号的功率转换为按照输入信号变化的电流，并将电流进行放大，从而完成对频率相对较低的音频信号的增强。

由此，可使第二扬声器电路所接收的音频信号更加稳定、清晰，从而为第二扬声器电路可靠播放提供了保证。

在一个实施例中，音箱还可以具有第二音频处理电路。第二音频处理电路连接于音源以及第一扬声器电路之间。也就是说，音源输出的音频信号经第二音频处理电路处理后，输出至第一扬声器电路。第二音频处理电路用于使频率较高的第一频段信号增强，并保留频率较低的第二频段信号。在该实施例中，第一频段信号可为500～20000赫兹的电信号，第二频段信号可为20～500赫兹的电信号。

具体的，可首先通过分频器将音频信号进行分频，从而分别输出第一频段信号以及第二频段信号，而后，将第一频段信号的信号进行功率放大后与第二频段信号进行合并，而后输出第一扬声器电路。进一步的，还可以对音频信号进行修正波形，滤除噪音等处理，从而增加音频信号的稳定性，提升噪声系数。其中，噪声系数定义为输入信噪比与输出信噪比之比。信噪比为信号功率与噪声功率之比。

在一个实施例中，第二频段信号的频率不超过500赫兹。需要说明的是，第二频段信号的临界值可设置在200-500赫兹之间的任一数值，该分界数值可根据不同的实际情况根据听感调试确定。

在一些实施例中，为了实现音箱的小尺寸，各个扬声器的尺寸的直径不超过80毫米，扬声器包括第一扬声器和第二扬声器。

图7是根据本实用新型另一实施例提供的音箱的结构示意图。如图7所示，音箱包括音源41，音频处理芯片70，第一扬声器电路43，以及第二扬声器电路44。

在该实施例中，为了提高可嵌入性和通用性，音箱配置有音频处理芯片70，音频处理芯片70具有设定的输入端接口以及输出端接口，在该实施例中，音源41连接音频处理芯片70的输入端，音频处理芯片70的第一路输出端连接第一扬声器电路43，第二路输出端连接第二扬声器电路44，从而可实现音频处理芯片70与各个扬声器电路、音源41的灵活、便利地连接，提升音箱工作的可靠性和稳定度。

音频处理芯片70中至少集成有上述第一音频处理电路42，用于实现上述第一音频处理电路42的功能。音频处理芯片中70还可集成有如前所述的第二音频处理电路。其中，第一音频处理电路用于滤除第一频段信号。第二音频处理电路用于增强第一频段信号，并保留第二频段信号。

音频处理芯片70可具有多路输出，从而实现与多个不同的扬声器电路的灵活连接。在该实施例中，音频处理芯片70第一路输出可为经第一音频处理电路42处理后的包含第二频段信号的音频信号中的低频分量，第二路输出可为经第二音频处理电路处理后的第一频段信号增强，且保留第二频段信号的音频信号。

在另外的实施例中，进一步的，如前所述的低频增强电路也可集成于音频处理芯片70上并与音频处理芯片70的第一路输出连接，从而使第一路输出音频信号更为清晰，稳定，为音箱的低频性能提供了保证。

由此，通过音频处理芯片70上集成如前所述的低频增强电路，第一音频处理电路，第二音频处理电路，可提高音箱中电路的模块化以及可嵌入化。

该实施例中的低频增强电路，第一音频处理电路，第二音频处理电路的功能与前述实施例一致，此处不再进行赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种音箱，其特征在于，包括：

音源，用于输出音频信号；所述音频信号包括第一频段信号以及第二频段信号；所述第一频段信号对应的频率高于所述第二频段信号对应的频率；

第一音频处理电路，所述第一音频处理电路接收所述音源输出的所述音频信号，所述第一音频处理电路用于滤除所述音频信号中的所述第一频段信号；

第一扬声器电路，所述第一扬声器电路接收所述音源输出的所述音频信号，以播放所述音频信号对应的音频；

第二扬声器电路，所述第二扬声器电路接收所述第一音频处理电路输出的已滤除所述第一频段信号后的所述音频信号，以播放已滤除所述第一频段信号后的所述音频信号对应的音频。

2.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述音箱具有第一数量的所述第一扬声器电路，以及具有第二数量的所述第二扬声器电路；所述第一数量小于所述第二数量。

3.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述第一音频处理电路还包括低频增强电路，所述低频增强电路与所述第二扬声器电路连接；所述低频增强电路用于增强所述第二频段信号。

4.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述音箱还具有第二音频处理电路，所述第二音频处理电路连接于所述音源与所述第一扬声器电路之间；所述第二音频处理电路用于接收所述音频信号，且用于增强所述音频信号中的所述第一频段信号，并保留所述第二频段信号。

5.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述第一音频处理电路包含低通滤波电路，所述低通滤波电路连接于所述第二扬声器电路与所述音源之间，用于滤除所述音频信号中的所述第一频段信号。

6.根据权利要求5所述的音箱，其特征在于，所述音源具有至少两路输出；所述音源的第一路输出连接所述第一扬声器电路，所述音源的第二路输出连接所述低通滤波电路。

7.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述音箱具有音频处理芯片；所述第一音频处理电路集成于所述音频处理芯片中；所述音频处理芯片具有第一路输出端和第二路输出端，其中所述第一路输出端连接所述第一扬声器电路，所述第二路输出端连接所述第二扬声器电路。

8.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述第一扬声器电路的数量为一个；一个所述第一扬声器电路包含一个扬声器。

9.根据权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述第一扬声器电路以及所述第二扬声器电路均包含一个或多个扬声器；多个所述扬声器形成扬声器阵列，以提高播放所述第二频段信号对应的音频的声压。

10.根据权利要求9所述的音箱，其特征在于，所述扬声器的直径不超过80毫米。

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