KR19990070977A

KR19990070977A - Speaker device

Info

Publication number: KR19990070977A
Application number: KR1019980006172A
Authority: KR
Inventors: 안도현; 노정윤; 노정훈
Original assignee: 김충지; 엘지씨앤디 주식회사
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-15

Abstract

본 발명은 오디오 신호를 재생하는 스피커 장치에 관한 것으로, 특히 전력-음향 변환효율이 높은 초음파 증폭 앰프 및 트랜스듀서를 사용하여 고효율의 오디오 신호를 재생시킨 스피커 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a speaker device for reproducing an audio signal, and more particularly, to a speaker device for reproducing an audio signal of high efficiency using an ultrasonic amplifying amplifier and a transducer having high power-to-sound conversion efficiency.

이를 구현하기 위한 본 발명의 스피커 장치는 오디오신호 발생수단과, 초음파 반송신호를 발생하는 주파수 발진부와, 상기 오디오 입력 신호와 반송신호를 변조 처리하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단으로 부터의 출력 신호를 증폭하는 초음파 증폭 앰프수단과, 적어도 1개 이상의 초음파 트랜스듀서 수단을 통해 음성신호를 발생시키는 스피커 장치에 있어서, 상기 신호처리수단에서의 신호처리방식이 진폭변조(AM)방식 또는 주파수 변조(FM)방식을 이용한 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 스피커 장치는, 신호처리수단이 주파수 발진부로 부터의 초음파 반송신호와 함께 변조처리하는 변조부에 부가하여, 상기 반송파 신호와 고주파 신호만을 통과시키는 필터부와, 상기 필터부와 상기 주파수 발진부로 부터의 신호를 합성시키는 신호합성부로 구성된 신호처리수단과, 상기 신호처리수단으로 부터의 출력신호를 음성신호로 발생시키는 적어도 1개 이상의 초음파 트랜스듀서 수단을 추가로 구비하여 이루어진 것이 바람직하다.The speaker device of the present invention for realizing this includes an audio signal generating means, a frequency oscillator for generating an ultrasonic carrier signal, signal processing means for modulating the audio input signal and the carrier signal, and an output from the signal processing means. An ultrasonic amplifying amplifier means for amplifying a signal, and a speaker device for generating a voice signal through at least one ultrasonic transducer means, wherein the signal processing method in the signal processing means is an amplitude modulation (AM) method or a frequency modulation ( It is characterized by using the FM) method. Here, the speaker device includes a filter unit for passing only the carrier signal and a high frequency signal in addition to a modulator for signal processing means to be modulated together with the ultrasonic carrier signal from the frequency oscillator, the filter unit and the frequency oscillator. Preferably, the apparatus further comprises a signal processing means composed of a signal synthesizing unit for synthesizing a signal from and at least one ultrasonic transducer means for generating an output signal from the signal processing means as a voice signal.

Description

Speaker unit

종래의 스피커 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 신호를 발생하는 오디오신호 발생부(1)와, 상기 오디오 신호를 증폭하기 위한 앰프부(2)와, 최종 신호를 출력하는 스피커부(3)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, a conventional speaker device includes an audio signal generator 1 for generating an audio signal, an amplifier unit 2 for amplifying the audio signal, and a speaker unit 3 for outputting a final signal. It consists of).

종래의 스피커 장치에 의한 오디오 신호 재생은 오디오 신호 발생장치부(1)로부터 입력된 오디오 신호를 앰프부(2)에서 증폭하여 최종적으로 스피커부(3)로 보내게 되면, 상기 스피커부(3)의 보이스 코일과 자기 회로의 상호작용에 의해 진동판을 피스톤 운동시켜 공기의 소밀파를 형성시킴으로써 소리를 재생시켰다.In the conventional audio signal reproduction by the speaker device, when the audio signal input from the audio signal generator 1 is amplified by the amplifier unit 2 and finally sent to the speaker unit 3, the speaker unit 3 The sound is reproduced by piston movement of the diaphragm by the interaction between the voice coil and the magnetic circuit, and forming a small wave of air.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 스피커 장치에 있어서는, 앰프에서 증폭된 최종 오디오 신호를 재생시키는 스피커에 있어서, 전기-음향 에너지 변환효율이 매우 낮아서 대부분의 에너지가 보이스 코일에서 열로 소모되는 문제점이 있으며, 스피커의 구조에 기인된 재생음에 대한 디스토션 및 임피던스 공진에 의해 재생 주파수 대역이 한계를 가지는 문제점이 있었다. 또한, 구경이 다른 여러 개의 스피커 유닛트의 조합을 인클로우저에 장착시켜야 하므로 스피커 시스템의 크기가 커지고 무게가 무거워 지며, 소리의 재생에 있어서도 스피커에서 방사되는 직접음 외에 스피커가 놓인 주위의 환경에 의해 여러 가지 반사음 등의 간접음의 영향으로 재생음에 왜곡을 초래한다는 문제점이 있었다.However, in the conventional speaker device configured as described above, in the speaker for reproducing the final audio signal amplified by the amplifier, the electro-acoustic energy conversion efficiency is very low, so that most energy is consumed as heat in the voice coil. There is a problem that the reproduction frequency band has a limit due to the distortion and the impedance resonance for the reproduction sound due to the structure of. In addition, since the combination of several speaker units of different apertures must be mounted in the enclosure, the speaker system becomes larger and heavier in weight, and in addition to the direct sound radiated from the speaker, the sound environment can vary depending on the environment in which the speaker is placed. There is a problem in that distortion of reproduction sounds is caused by the influence of indirect sounds such as reflections.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 전력-음향 변환효율이 높은 초음파 증폭 앰프 및 트랜스듀서를 사용하여 고효율의 오디오 신호를 재생시킨 스피커 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a speaker device that reproduces an audio signal of high efficiency using an ultrasonic amplification amplifier and a transducer having high power-to-sound conversion efficiency.

도 1 은 종래의 스피커 장치의 블록구성도1 is a block diagram of a conventional speaker device

도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도2 is a block diagram of a speaker device according to a first embodiment of the present invention;

도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도3 is a block diagram of a speaker device according to a second embodiment of the present invention;

도 4 는 본 발명의 제3 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도4 is a block diagram of a speaker device according to a third embodiment of the present invention;

도 5 는 본 발명의 제4 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도5 is a block diagram of a speaker device according to a fourth embodiment of the present invention;

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 오디오 신호 발생부 2 : 앰프부1: Audio signal generator 2: Amplifier unit

3 : 스피커부 4 : 신호 처리부3: speaker portion 4: signal processing portion

5 : 주파수 발진부 6 : 변조부5 frequency oscillator 6 modulator

7 : 초음파 증폭 앰프부 8 : 제1 초음파 트랜스듀서부7: ultrasonic amplification amplifier unit 8: first ultrasonic transducer unit

9 : 제2 초음파 트랜스듀서부 10 : 필터부9: second ultrasonic transducer part 10: filter part

11 : 합성 장치부11: synthesis unit

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스피커 장치는,In order to achieve the above object, the speaker device of the present invention,

오디오신호 발생수단과, 초음파 반송신호를 발생하는 주파수 발진부와, 상기 오디오 입력 신호와 반송신호를 변조 처리하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단으로 부터의 출력 신호를 증폭하는 초음파 증폭 앰프수단과, 적어도 1개 이상의 초음파 트랜스듀서 수단을 통해 음성신호를 발생시키는 스피커 장치에 있어서,An audio signal generating means, a frequency oscillator for generating an ultrasonic carrier signal, signal processing means for modulating the audio input signal and the carrier signal, ultrasonic amplifying amplifier means for amplifying an output signal from the signal processing means, A speaker device for generating a voice signal through at least one ultrasonic transducer means,

상기 신호처리수단에서의 신호처리방식이 진폭변조(AM)방식 또는 주파수 변조(FM)방식을 이용한 것을 특징으로 한다.The signal processing method in the signal processing means is characterized by using an amplitude modulation (AM) method or a frequency modulation (FM) method.

여기서, 상기 스피커 장치는, 신호처리수단이 주파수 발진부로 부터의 초음파 반송신호와 함께 변조처리하는 변조부에 부가하여, 상기 반송파 신호와 고주파 신호만을 통과시키는 필터부와, 상기 필터부와 상기 주파수 발진부로 부터의 신호를 합성시키는 신호합성부로 구성된 신호처리수단과,Here, the speaker device, in addition to the modulator which the signal processing means modulates together with the ultrasonic carrier signal from the frequency oscillator, the filter unit for passing only the carrier signal and the high frequency signal, the filter unit and the frequency oscillator Signal processing means comprising a signal synthesizing unit for synthesizing a signal from

상기 신호처리수단으로 부터의 출력신호를 음성신호로 발생시키는 적어도 1개 이상의 초음파 트랜스듀서 수단을 추가로 구비하여 이루어진 것이 바람직하다.It is preferable to further comprise at least one ultrasonic transducer means for generating an output signal from the signal processing means as a voice signal.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 의한 스피커 장치의 각각 다른 실시예들을 블록도로 도시한 것이다.2 to 5 show block diagrams of different embodiments of the speaker device according to the present invention.

먼저, 도 2에 도시된 스피커 장치는 오디오 입력 신호를 초음파 반송신호와 함께 진폭변조(Am plitude Modulation) 처리하는 신호처리부(2)와, 그 신호를 증폭하는 초음파 증폭 앰프부(7)와, 앰프에서 출력되는 신호를 발생시키는 초음파 트랜스듀서부(8)로 구성되며, 상기 신호 처리부(4)는 주파수 발진부(5)와 변조부(6)로 구성된다.First, the speaker device illustrated in FIG. 2 includes a signal processing unit 2 for processing an amplitude input with an ultrasonic carrier signal, an ultrasonic amplifying amplifier unit 7 for amplifying the signal, and an amplifier. It consists of an ultrasonic transducer unit 8 for generating a signal output from the signal processing unit 4 is composed of a frequency oscillator 5 and a modulator (6).

상기 구성에서와 같이, 본 발명은 오디오 신호 발생부(1)로부터 입력된 신호에 대한 신호처리부(4) 및 초음파 증폭 앰프부(7)와 초음파 트랜스듀서(8)를 이용하여 오디오 신호의 재생이 이루어질 수 있도록 신호처리부(2)를 변조단으로 구성하여 트랜스듀서(8)의 공진주파수에 해당되는 반송신호와 오디오 입력신호를 변조시킨 후 앰프(7)를 통해 증폭하고, 증폭된 변조신호가 트랜스듀서(8)를 통한 출력과정에서 나타나는 공기의 비선형적인 음향현상을 이용하여 오디오 신호로 변환되게 구성하였다.As in the above configuration, the present invention uses the signal processing unit 4, the ultrasonic amplifying amplifier unit 7 and the ultrasonic transducer 8 for the signal input from the audio signal generating unit 1 to reproduce the audio signal. The signal processing unit 2 is configured as a modulation stage so that the carrier signal and the audio input signal corresponding to the resonant frequency of the transducer 8 are modulated, and then amplified through the amplifier 7, and the amplified modulated signal is The nonlinear acoustic phenomena of air appearing in the output through the producer (8) is configured to be converted into an audio signal.

상기 구성에 의한 본 발명의 스피커 장치는 오디오 신호를 발생시키기 위한 신호처리 과정에 있어서, 트랜스듀서(8)의 공진 주파수를 반송주파수로 하고, 오디오 신호를 반송 신호에 실어 변조 신호를 형성시킨 후, 앰프(7)를 통하여 변조 신호를 증폭시켜서 광대역의 초음파 트랜스듀서(8)를 통해 공기를 매우 빠르게 진동시킴으로써 나타나는 공기 매질의 비선형적인 음향 현상을 이용하여 변조되었던 오디오 신호가 재생되도록 하였다. 즉, 오디오 입력 신호를 신호 처리부(2)를 통해 변조 시켜서 광대역의 초음파 트랜스듀서에서 반송신호와 입력신호와의 합과 차, 또는 입력신호의 합과 차 신호가 각각 형성하는 컴비네이션 톤을 생성시켰다.In the speaker device of the present invention having the above configuration, in the signal processing process for generating the audio signal, the resonant frequency of the transducer 8 is used as the carrier frequency, and the audio signal is loaded on the carrier signal to form a modulated signal. The amplifier 7 amplifies the modulated signal to reproduce the modulated audio signal using the nonlinear acoustic phenomena of the air medium, which is caused by vibrating the air very quickly through the broadband ultrasonic transducer 8. That is, the audio input signal is modulated by the signal processor 2 to generate a combination tone formed by the sum and difference of the carrier signal and the input signal, or the sum and difference of the input signal in the broadband ultrasonic transducer.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도로서, 초음파 트랜스듀서부(8, 9)가 적어도 2개 이상 구비된 점이 도 2에 도시된 제1 실시예와 다르게 구현된 것으로 그 구성 및 동작은 동일하다.3 is a block diagram of a speaker device according to a second embodiment of the present invention, in which at least two ultrasonic transducers 8 and 9 are provided, which is different from the first embodiment shown in FIG. Its configuration and operation are the same.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도로서, 오디오 신호를 발생하는 오디오신호 발생부(1)와, 오디오 입력 신호를 초음파 반송신호와 함께 변조 처리하는 신호처리부(2)와, 그 신호를 증폭하는 초음파 증폭 앰프부(7)와, 앰프에서 출력되는 신호를 발생시키는 초음파 트랜스듀서부(8)로 구성되며, 상기 신호처리부(2)는 상기 트랜스듀서부(8)의 공진주파수에 해당되는 반송신호를 발생하는 주파수 발진부(5)와, 상기 오디오 입력 신호를 상기 주파수 발진부(5)로 부터의 초음파 반송신호와 함께 변조 처리하는 변조부(6)와, 고주파 신호와 반송파 신호만을 통과시키는 필터부(10)와, 상기 필터부(10)와 주파수 발진부(5)로 부터의 신호를 합성시키는 합성장치부(11)로 구성된다.4 is a block diagram of a speaker device according to a third embodiment of the present invention, which includes an audio signal generator 1 for generating an audio signal and a signal processor 2 for modulating the audio input signal together with an ultrasonic carrier signal. ), An ultrasonic amplifying amplifier unit 7 for amplifying the signal, and an ultrasonic transducer unit 8 for generating a signal output from the amplifier, and the signal processing unit 2 includes the transducer unit 8 A frequency oscillator 5 for generating a carrier signal corresponding to a resonant frequency of?, A modulator 6 for modulating the audio input signal together with an ultrasonic carrier signal from the frequency oscillator 5, a high frequency signal and And a filter unit 10 for passing only the carrier signal and a synthesizer unit 11 for synthesizing the signals from the filter unit 10 and the frequency oscillator 5.

도시된 바와 같이, 본 발명의 스피커 장치는 고주파 신호와 반송파 신호만을 통과시키는 필터부(10)와 합성 장치부(11)를 부가시킴으로써, 가청음대역 전반에 걸쳐 왜곡이 없는 출력성능의 효율을 향상시켰다.As shown in the drawing, the speaker device of the present invention improves the efficiency of distortion-free output performance throughout the audible sound band by adding the filter unit 10 and the synthesizer unit 11 through which only a high frequency signal and a carrier signal pass. .

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 스피커 장치의 블록구성도로서, 초음파 트랜스듀서부(8, 9)가 적어도 2개 이상 구비된 점이 도 4에 도시된 제3 실시예와 다르게 구현된 것으로 그 구성 및 동작은 동일하다.5 is a block diagram of a speaker device according to a fourth embodiment of the present invention, in which at least two ultrasonic transducers 8 and 9 are provided, which is different from the third embodiment shown in FIG. Its configuration and operation are the same.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스피커 장치에 의하면, 오디오 기기로부터 입력되는 신호를 초음파 대역으로 변조시켜서 출력부에서 형성되는 공기의 비선형 음향효과에 의해 오디오 신호를 재생하게 되므로, 재생 오디오 신호는 초음파가 가지는 특징적인 성질인 직진성과 고효율성을 갖게 된다. 따라서 특정방향에 대한 소리전달 및 간접음에 의한 소리 왜곡의 최소화에 의해 오디오 신호를 재생하게 됨으로써, 초음파가 가지는 직진성과 고효율성을 재생 오디오 신호가 그대로 가지게 되는 효과가 있다. 또한, 종래 스피커에서 발생되는 임피던스 공진에 의한 재생대역의 한계문제를 해결하여 재생대역을 넓히고 종래의 스피커 진동판의 직선운동에 기인된 소리의 왜곡을 억제시킴으로써 보다 원음에 가까운 재생이 이루어질 수 있으며, 본 발명에서 사용된 트랜스듀서는 종래 스피커 시스템과 비교하여 인클로우저가 불필요하므로 초소형, 초경량화를 실현할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the speaker device of the present invention, since a signal input from an audio device is modulated into an ultrasonic band to reproduce an audio signal by a nonlinear acoustic effect of air formed at the output unit, the reproduced audio signal is an ultrasonic wave. Branch has characteristic properties of straightness and high efficiency. Therefore, the audio signal is reproduced by minimizing the sound distortion caused by the sound transmission and the indirect sound in a specific direction, so that the reproduction audio signal has the straightness and high efficiency of the ultrasonic wave. In addition, by solving the limitation problem of the playback band due to the impedance resonance generated in the conventional speaker, by reproducing the playback band and suppressing the distortion of the sound caused by the linear movement of the conventional speaker diaphragm, the reproduction closer to the original sound can be made. The transducer used in the present invention has the effect of realizing miniaturization and ultra-light weight since the enclosure is unnecessary as compared with the conventional speaker system.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, these modifications and changes should be seen as belonging to the following claims. something to do.

Claims

In the speaker device,

From the audio signal generating means 1, the frequency oscillator 5 for generating the ultrasonic carrier signal, the signal processing means 2 for modulating the audio input signal and the carrier signal, and the signal processing means 2 In the speaker device for generating an audio signal through the ultrasonic amplification amplifier means (7) for amplifying the output signal of the at least one ultrasonic transducer means (8),

And a signal processing method in the signal processing means (2) using an amplitude modulation (AM) method or a frequency modulation (FM) method.

The method of claim 1, wherein in the speaker device,

In addition to the modulator 6 which modulates the signal processing means 2 together with the ultrasonic carrier signal from the frequency oscillator 5, the filter unit 10 for passing only the carrier signal and the high frequency signal, and the filter Signal processing means (2) comprising a unit (10) and a signal synthesizing unit (11) for combining the signals from the frequency oscillator (5);

And at least one ultrasonic transducer means (8) for generating an output signal from said signal processing means (2) as a voice signal.