CN2852583Y - 平板音响系统的设计 - Google Patents

Abstract

本实用新型是平板音响系统的设计，属于立体声系统和装置，对应放中、高音的平板扬声器设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的高通滤波器，高通滤波器的输出端分别经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分设置有阶数≥2的、截止频率为fc的低通滤波器，低通滤波器的输出端经低音功率放大器与低音扬声器连接。克服了现在音响业界大多采用平板音箱放低音的缺点，使得音响系统的音质明显改善，平板音箱体积减小，生产成本降低。此设计不仅适用于平板式扬声器，也适用于放音最低频率远高于20Hz的小型或超小型卫星箱设计。

Description

平板音响系统的设计

所属技术领域：

本实用新型涉及一种立体声系统，也涉及立体声广播和立体声装置，特别是用于双声道或两个以上声道的平板音响系统的设计。

背景技术：

液晶、等离子等平面电视机以及个人计算机的液晶显示器早已出现在市场上。然而，市场上却一直没有与平面显示器相配的平板式音箱，普通的家庭影院音箱或Hi-Fi音箱又大又厚，在外观上与平板型显示器很不协调。这样，开发一类与平板型显示器和平板型电视机外观相配，且音质又好的平板式音箱就尤有必要。

平板式音箱是指：其厚度小于或等于平板显示器厚度的音箱。平板式音箱有如下几类：

1.静电扬声器；

2.等电动(平面音圈)扬声器；

3.压电效应高分子振膜扬声器；

4.NXT扬声器；

5.普通电动式扬声器的超薄型音箱设计；

其中第1、2、3类均属于偶极辐射型扬声器，第5类属于单极辐射型，第4类既可以是偶极辐射、也可以是单极辐射。1-4类可以做成超薄型的屏风式扬声器。但是，第5类仍需要音箱，厚度不能过薄。若以音质为评价标准，静电扬声器的音质最好，等电动(平面音圈)扬声器以及压电效应高分子振膜扬声器的音质也很好，超薄型音箱的普通电动式扬声器的音质较好，NXT扬声器的音质较差。

通常，平板式音箱的低频特性(fc≤100-200Hz)都不好，低音仍需要低音音箱放音。不过，这并不算是缺点，因为现在的Hi-Fi立体声2.0或2.1放音方式的设计中，均可以用普通的电动式扬声器增强低音。而5.1声道家庭影院放音系统中，本身就配有增强低音的重低音音箱。

现在音响业界绝大多数采用的立体声2.1系统设计为：左、右通道均为全频带放大器设计，低音通道为低通滤波设计。这种设计带来的问题是：其一，低音频信号进入左、右声道后，使得卫星箱中的中、高音扬声器产生过载失真。其二，左、右的卫星箱和低音音箱都在放低音，而使得低音频过强，掩蔽了邻近的中音频，听感上中音频较弱，音色欠温暖、柔和。

现在音响业界中，5.1家庭影院放音系统的设计也大都存在着问题，很多电声工程师以为只是重低音音箱在放低音，实际上这是一种误解。现在音响小型化是大势所趋，所以卫星箱体积都比较小，只能放中、高音，但是，五声道的输入信号以及放大器却是全频带(20Hz-20KHz)的，由此造成卫星箱在低频过载。另一方面，由于卫星箱在低于fc的频段上不能有效放音，故在20Hz至卫星箱的最低放音频率fc之间的频段造成了放音空洞化，从而使得音质劣化。

发明内容：

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷和不足，进而提供一种结构简单，低音效果好，音色柔和的平板音响系统的设计。

本实用新型的目的是这样实现的：平板音响系统的设计，包括两个或两个以上放中、高音的平板扬声器以及至少一个低音扬声器，对应放中、高音的平板扬声器设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的高通滤波器，高通滤波器的输出端分别经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分设置有阶数≥2的、截止频率为fc的低通滤波器，低通滤波器的输出端经低音功率放大器与低音扬声器连接。

本实用新型对于立体声的2.0放音方式：在低音频部分，对应左、右声道分别并联有阶数≥2的、截止频率为fc的有源电子低通滤波器，有源电子低通滤波器的输出端分别经功率放大器与各自独立的低音扬声器连接。

本实用新型对于立体声的2.1放音方式：在低音频部分，对应左、右声道并联有一个输入阻抗为零的反相加法器，反相加法器的输出端经过截止频率为fc的低通滤波器以及低音功率放大器与低音扬声器连接。

本实用新型对于杜比AC-35.1的放音方式：在前左、前右、后左、后右和中置声道上均设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的有源电子高通滤波器，有源电子高通滤波器的输出端经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分，前左、前右、后左、后右和中置声道上还并联有一个输入阻抗为零的反相加法器，反相加法器的输出端经过阶数≥2、截止频率为fc的低通滤波器以及低音功率放大器与低音扬声器连接。

本实用新型所述薄型平板音箱的厚度≤100毫米。

本实用新型还可以将两个参数完全一样、且同相联接的低音扬声器在音箱中背靠背地放置。

在音响业界普遍将平板扬声器认同是平板音箱。

有关平板音响系统设计的问题：

1.平板音箱的Hi-Fi立体声系统设计：

a.可以设计成左、右声道均为全频带的放音系统，即左、右声道均为二分频设计：中、高音(≥fc)由平板音箱放音，低音仍由普通的低音音箱中的电动扬声器放音。分频方式可以是无源的，也可以是有源的(电子分频)，滤波器的阶数至少必须≥2，其交叉频率fc为平板音箱的最低放音频率。

b.也可以设计成为所谓2.1的放音方式，即左、右声道共用一个低音音箱。左、右声道具有截止频率为fc的、阶数≥2的高通滤波器，高通滤波器将平板音箱放音最低频率fc以下的信号切除，避免平板音箱在低频过载。左、右声道的信号一起加在输入阻抗为零的加法器输入端，经加法器输出后，再经过截止频率为fc的、阶数≥2的低通滤波器滤波，送入低音功放放大。低音音箱的频段同左、右卫星箱的频段在频率fc处平滑衔接，fc≤250Hz，最好fc≤120Hz。

2.平板音箱的家庭影院系统设计：

在杜比AC-3 5.1系统中，前左、前右、中置、后左、后右五个卫星箱用平板音箱，相应的五个推动功率放大器均加有截止频率为fc的、阶数≥2的高通滤波器，以将平板音箱放音最低频率fc以下的信号切除，避免平板音箱在低频过载，并和低音扬声器的放音频带在交叉频率fc处平滑衔接。

但是，在杜比AC-35.1系统中，五个声道都重放20Hz-20KHz的音频频带，这就要求每个卫星箱都是全频带的，都必须放低音。平板音箱的放音频率只能在fc以上，所以20Hz-fc这一频段的音频信号应该交给重低音声道放音。这样做应该不成问题，因为通常在20Hz-fc≤250Hz的这一频段内的音频信号对声源定位功能几乎没有影响。

五声道功放前面均加有截止频率为fc的、阶数≥2的有源电子高通滤波器。五声道的信号以及低音通道的信号一起加在输入阻抗为零的反相加法器输入端，经加法器输出后，再经过截止频率为fc的、阶数≥2的低通滤波器滤波，送入低音功率放大器放大。这样，低音音箱的频段同卫星箱的频段在fc处平滑衔接。

与现有技术相比，采用本专利的音响系统设计具有以下有益效果：1是经过有源电子高通滤波器滤波后，平板音箱(扬声器)中没有了20Hz-fc≤250Hz的低频信号，充分发挥了小卫星音箱适于放中、高音的优势，可以有效避免平板音箱的低频过载、放音失真以及放音空洞化的现象，也使整个音响系统中的中音频和低音频强弱搭配趋于合理，其音色柔和，音质改善。2是对平板音箱的技术要求简化，降低了对平板式音箱低频特性的要求。只需满足截止频率fc以上(200Hz-20KHz)的音频频带要求即可。这就直接导致平板音箱制造要求和生产成本的大幅降低。3是将音响系统的低音频信号即20Hz-fc这一频段的音频信号交给重低音声道放音，重低音浑厚真实，失真度小，其放音效果远远优于采用平板音箱放低音的效果。而且这一频段的音频信号对人体的声源定位功能几乎没有影响。也就是说，由于人耳对低音频部分的信号定位能力较弱，在欣赏立体声音响时人们往往难以感觉到低音发音方位的变化，虽然卫星音箱只重放中、高音频段，却仍然保留了大部分声场定位所需的信息，故不会影响音响系统的低音质量。对低音频信号的重新分频处理，克服了现在音响业界采用平板音箱放低音的缺点，使得音响系统的音质明显改善。4是此设计为平板音箱的小型化提供了有利条件。平板音箱放音的最低频率愈高，则音箱的体积愈小，反之，平板音箱放音的最低频率愈低，则音箱的体积愈大，相应声场定位信息的损失愈小。故本实用新型可按实际情况进行设计，对于体积较小，成本较低的设计可以适当提高平板音箱的最低放音频率；而对于体积较大，成本较高的设计可以适当降低平板音箱的最低放音频率。由于切除了低音频带，平板音箱放音时不会出现低频过载和放音空洞化现象，故平板音箱体积还可以减小。可以做成各种袖珍型音箱。不但小巧、便于摆放，而且大大降低了生产成本。在确保音响质量的前提下，整个音响系统的成本可明显降低。不仅适用于平板式扬声器，也适用于放音最低频率远高于20Hz的小型或超小型卫星箱设计。

附图说明

图1是本实用新型应用于2.0立体声系统的原理框图

图2是本实用新型应用于2.1立体声系统的原理框图

图3是本实用新型应用于5.1家庭影院放音系统的原理框图

图4是本实用新型低音扬声器的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

参见图1，图2，图3，本实用新型平板音响系统的设计，包括两个或两个以上放中、高音的平板扬声器以及至少一个低音扬声器，对应放中、高音的平板扬声器设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的高通滤波器，高通滤波器的输出端分别经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分设置有阶数≥2的、截止频率为fc的低通滤波器，低通滤波器的输出端经低音功率放大器与低音扬声器连接。

如图1，对于立体声的2.0放音方式：在低音频部分，对应左、右声道分别并联有阶数≥2的、截止频率为fc的有源电子低通滤波器，有源电子低通滤波器的输出端分别经功率放大器与各自独立的低音扬声器连接。放中、高音的平板音箱(扬声器)均采用阶数≥2的、截止频率为fc的有源电子高通滤波器滤波，分离出中、高音频，并各自用独立的功率放大器推动。左、右声道中的，放低音的电动式扬声器均采用阶数≥2的、截止频率为fc的有源电子低通滤波器滤波，分离出低音频，并各自用独立的功率放大器推动。

如图2，对于立体声的2.1放音方式：在低音频部分，对应左、右声道并联有一个输入阻抗为零的反相加法器，反相加法器的输出端经过截止频率为fc的低通滤波器以及低音功率放大器与低音扬声器连接。左、右声道均采用阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的电子有源高通滤波器滤波，分离出中、高音频，并各自用独立的功率放大器分别推动左、右声道的平板音箱(扬声器)。共用低音通道中，先将左、右声道信号经输入阻抗为零的反相加法器相加后，再经过截止频率为fc的低通滤波器滤波，分离出低音频，并采用独立的低音功率放大器推动共用低音扬声器。

如图3，Rf、Lf、Rr、Lr、C、Sub分别为杜比AC-3 5.1系统的前左、前右、左环绕、右环绕、中置以及重低音声道，这六个声道分别从图3中的Rf.in、Lf.in、Rr.in、Lr.in、Cin、Subin输入。然后，前左、前右、左环绕、右环绕、中置声道的信号均通过阶数≥2，截止频率为fc的高通滤波器滤掉低音频段后，再由各声道的中、高音功率放大器放大，推动各声道平板音箱(扬声器)放音。由于此时的5个声道中的信号皆滤出了低音频段，所以平板型音箱或小型音箱在放音时都不会低频过载，故卫星音箱体积可以做得很小。与之同时，前左、前右、左环绕、右环绕、中置声道的信号分别从图3中的Rf.in、Lf.in、Rr.in、Lr.in、Cin输入后，与重低音声道的输入信号一起加到反相加法器的输入端，经反相加法器相加后，再经过阶数≥2，截止频率为fc的低通滤波器滤波，剩下的低音频段信号经低音功率放大器放大，推动重低音扬声器重放低音。

对于杜比AC-3 5.1的放音方式：在前左、前右、后左、后右和中置声道上均设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的有源电子高通滤波器，有源电子高通滤波器的输出端经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分，前左、前右、后左、后右和中置声道上还并联有一个输入阻抗为零的反相加法器，反相加法器的输出端经过阶数≥2、截止频率为fc的低通滤波器以及低音功率放大器与低音扬声器连接。前左、前右、后左、后右、中置等声道均采用阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的电子有源高通滤波器滤波，分离出中、高音频，并各自用独立的功率放大器分别推动前左、前右；后左、后右；中置等声道的平板音箱(扬声器)。然后，前左、前右；后左、后右；中置等声道的信号和重低音信号一起，经输入阻抗为零的反相加法器相加后，再经过阶数≥2、截止频率为fc的低通滤波器滤波，分离出低音频，经低音功率放大器放大，推动低音扬声器。

五个卫星声道的低音频段都由重低音音箱重放，放音频带上没有损失。从而克服了市场上现有的小卫星音箱设计的家庭影院音响产品不能够重放所有5个声道的低音频段的问题；重低音音箱重放的是5个卫星声道的低音频段，所以基本上不影响人耳对声场的定位能力。在5个声道单独做放音测试时，重低音声道都会有5个声道的低音放音。这对放音音质的影响不大。

本实用新型所述薄型平板音箱的厚度≤100毫米。

参见图4，两个参数完全一样、且同相联接(串联或并联均可)的低音扬声器在音箱中背靠背地放置，音箱的这种设计，能够有效地抵消扬声器工作时的振动。音箱的底部有支脚，在音箱内部中间设置有倒相管，倒相管的管口从音箱底部伸出与外部相通，可将音箱内部的声音延后一个相位再传出。

Claims (6)

1.平板音响系统的设计，包括两个或两个以上放中、高音的平板扬声器以及至少一个低音扬声器，其特征在于：对应放中、高音的平板扬声器设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的高通滤波器，高通滤波器的输出端分别经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分设置有阶数≥2的、截止频率为fc的低通滤波器，低通滤波器的输出端经低音功率放大器与低音扬声器连接。

2.根据权利要求1所述的平板音响系统的设计，其特征在于：对于立体声的2.0放音方式：在低音频部分，对应左、右声道分别并联有阶数≥2的、截止频率为fc的有源电子低通滤波器，有源电子低通滤波器的输出端分别经功率放大器与各自独立的低音扬声器连接。

3.根据权利要求1所述的平板音响系统的设计，其特征在于：对于立体声的2.1放音方式：在低音频部分，对应左、右声道并联有一个输入阻抗为零的反相加法器，反相加法器的输出端经过截止频率为fc的低通滤波器以及低音功率放大器与低音扬声器连接。

4.根据权利要求1所述的平板音响系统的设计，其特征在于：对于杜比AC-35.1的放音方式：在前左、前右、后左、后右和中置声道上均设置有阶数≥2的、截止频率为fc≤250Hz的有源电子高通滤波器，有源电子高通滤波器的输出端经中、高音功率放大器与平板扬声器连接，在低音频部分，前左、前右、后左、后右和中置声道上还并联有一个输入阻抗为零的反相加法器，反相加法器的输出端经过阶数≥2、截止频率为fc的低通滤波器以及低音功率放大器与低音扬声器连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的平板音响系统的设计，其特征在于：薄型平板音箱的厚度≤100毫米。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的平板音响系统的设计，其特征在于：两个参数完全一样、且同相联接的低音扬声器在音箱中背靠背地放置。

Images