TW490988B - Loudspeaker - Google Patents

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五、發明說明（1 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 敘述 本發明與揚聲為有關且更特別地與内含共振面板聲學發 射器之揚聲器有關。 在一些應用裹’取好於邊薄圍場（encl〇sure )内鑲嵌揚聲 特別疋用在镶歆於輪上之擴散;j：吴式揚聲器。若揚聲器有 一開背，則鄰近之牆會失控地影響聲音輸出，因為由一揚 聲器之位置至另一個揚聲器的環境不是固定不變。淺薄圍 场之提供能減輕該問題。 然而，淺薄圍場有一些缺點。特是是當強力耦合發生於 面板與圍場之間。淺薄圍場内之空氣有如一個彈簧，且面 板可在一頻率下於彈簧上振盪，有如一個前後移動之堅固 體’通常在聲音領域内不方便。該共振在揚聲器使用時之 輸出端會提昇不均勻的頻率響應。該響應會提昇頻率響應 内之大的可聽峰值。 對於低品質應用，電氣電路能恰當地使峰值相等。然 而，這種應用不適用於高品質產品，例如，氣溫會依不同 的聲音特性影響該電氣電路。 阻尼是減少這種搞合模式峰值之另一方法。亦較適於低 品質應用。此外，阻尼會增加峰值的寬度，所以系統的聲 響在加上阻尼比不加阻尼還差。 若古典的活塞式揚聲器能嵌入淺薄空腔則有益處。於圍 場内鑲嵌這種揚聲器是滿標準的，因為若這種揚聲器之後 沒有圍場’來自揚聲器背部之聲響輸出為來自前部聲響輸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-----*--- -4- A7 Γ-^---- 五、發明說明（） 出之反相位而容易於低頻時相消。 _ 然而，在這種活塞式揚聲器裏，整個主體模式共振幾乎 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 〜疋位於揚聲器響應之低頻末端。在這種情況下，因共振 所增加之聲響輸出可補償低頻時之聲響下降，並延伸揚聲 W之低^響應。這表示晋箱不可太淺薄，且揚聲器之後需 要大的聲音。爲了使音箱淺薄且在音頻内將阻礙均勻頻率 響應之共振由所用之低頻移至較高頻率，將與傳統所敎的 不同。 根據本發明，提供一揚聲器，包含一用於發射音響之面 板構件’一用於激發該面板構件以發射音響之勵磁器，一 U於與面板構件共同定義淺薄空腔之面板部件之後的音 相於連結模式頻率下產生一面板部件及空腔之連結共 振模式’於轉合模式頻率下選擇性地減少空腔内之音壓具 有一導管耦合至該空腔的特徵。 該導管可作爲壓力舒緩工具以吸收所選擇頻率下之壓 波雖然5忍爲間单地將聲學吸收器加諸空腔仍可工作，只 用個吸收器會在廣頻領域增加吸收力。足用於共振控制 之聲里阻尼會因欠缺選擇性吸收力而衰減聲學功率使之低 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於或高於共振。並且，淺薄音箱之深度不足用於吸收器之 大厚度。 所謂的淺薄空腔意指一於面板後停止音量功能，然而有 限的厚度則提升如聲學領域内耦合整體模式之效應。一般 而言，該空腔必須在這種效應變得嚴重之前小於最小之平 板平面規模之一半，最好小於最小規模之四分之一或1〇% -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复） 490988 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3 ) 以内。空腔愈小則揚聲器愈薄，這是一般所希望的。 即使聲音可於耦合模式頻率下予以選擇性地吸收，仍不 必將吸收力調至一特定的頻率。例如，該整體模式共振可 相當地廣且該吸收力亦有助於適切地寬廣。 在具體實施例裏，所提之解決方案於可選擇的方法中有 許多優點。第一，導管的成本可由提供原始工具以形成空 腔之成本所吸收。該方法亦相容於溫度變化，因為這些變 化會平行影響導管與空腔内之空氣。 該耦合模式可為整體模式，因為該模式於淺薄空腔内與 需要衰減之模式内通常為主流模式。 導管之一端可對空腔呈開口。另一端則呈閉口。導管内 可提供切槽以調整空腔之特性。 導管可調為一四分之一波長之導管至一隸合模式頻率 10%内之頻率。雖然於所需頻率下導管長度之起始點為音 波之四分之一波長，確實長度由終端修正與該導管是否為 彎的來決定。這種修正於本技藝中為習知。因此，”四分之 一波長導管π意指經適當調協之導管而非確實具有該波長之 導管。如上所述，該連結模式吸收力相當廣地佈於頻率範 圍上，所以，該長度不需確切為耦合模式頻率波長之四分 之一 〇 比上述1 0 %幅度更精確之諧調乃更可取；因此，該導管 之頻率最好能調至耦合模式頻率之5 %範圍内。 雖然無法得到完全的聲學阻抗，四分之一波長將實際阻 抗轉為虛擬，反之亦然。因此，四分之一波長導管可在長 -6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂： .# 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 490988 A7

五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 度爲四分之一波長之頻率下作爲用於聲音之有效聲學吸收、 器。 導官不需爲直的。輕微的彎曲會稍微影響導管且大彎度 會增加聲堆（acoustic mass)，使之低調諧。如眾所知，這 種效應可藉由恰當調整導管長度予以抵消。 導管可視需要而置於主空腔之内側或外側。 實驗顯示當吸音材質加諸導管時會有較大的改良。該吸 音材質可爲聲學光纖及/或泡沫塑料。 在另一種排置裏，該導管可隸接至空腔且由一膜狀物與 該空腔分離，致使該導管有效地形成一輔助空腔。該導管 及膜狀物之隸接系統可予以排列致使以接近镇接模式/整 體模式之頻率共振於空腔内。該空腔可置於不同於主空腔 之平面。再來，導管内之吸收材質是有用的。該膜狀物本 身可藉由提供膜狀物内之阻尼，及/或提供膜狀物之阻尼 懸浮體而吸收。 另外’導管可爲連接空腔與周遭的洞孔（aperture )。鐘於 一接近四分之一波長之導管，長度決定導管之調譜，在此 排置中，導管之寬度與面積提供一些調諧。這是因爲面積 對谷通較低頻率而言可能太小，而在較高頻率下，面積貝小 有低音發射效應。 在具體實施例中，可於面板邊際週圍提供一細長片（strip) 以支撑音箱上的面板，其中於邊際部份省略該細長片致使 面板，音箱及細長片定義該導管；在此狀況中，導管可隔 離空腔而開口於空氣中。這種排置比提供隔離導管之解決 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ·裝

490988 A7 B7 五、發明說明（ 方案更簡單。在這種方法裏，面板可自由地鑲嵌，亦即不 再夾於邊際上。 在具植實施例表’導管可爲面板前方或音箱内之洞孔。 洞孔最好在面板或音箱後之中央區。導管則比四分之一聲 波平板具較小之頻率選擇性，但足用於一些應用。 實用上，一些如上述之導管可用來減少耦合模式時之音 壓。 亦可能提供一些導管以吸收具一些頻率之聲音。 現在要説明一使用一些導管之特別可用方法。在本方法 中，提供一些調諧至不同頻率之四分之一聲波導管以聲學 地耦合空腔。這改變了空腔内之共振模式，尤其是可選擇 這些導管以減少空腔之基本頻率並增加頻率内耦合共振模 式之密度。 該面板可爲散佈於不同頻率之不同共振模式所操作之散 佈式模式面板。這增加了模式的數目使得镇合圍場系統可 2改艮具這種Μ選擇性頻率㈣之散佈式模式揚聲器 特性。 可沿^腔之-側面提供四分之—聲波導管，在這種情 況下，i腔的那一面可視爲聲音吸收器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即使本發明之所有型式咨奋 術言可用#“ 共振弯波揚聲器，本技 Μ可用於移除不想要的共振或耦合 板内的共振。這可用於4 ^ m m 斤』於I埏淺薄骨箱活塞 現在將參考附圖單純地藉由範例來說明太/ , 體實施例，其中 -月本發明〈特足具 本紙張尺度賴帽S家標準(2f 濟?修號正專頁：1月) 6 圖1為本發明第一具體實施例之概要圖示， 圖2本發明第二具體實施例之概要圖示， 圖3為圖2置有導管與不置有導管之實驗杜果， 圖4為本發明具有膜狀物之第三具體實施;列， 圖5與圖6為本發明具有切槽之第四具體實施例， 圖7 土圖9為當切槽長度隨著圖5排 應為的細節，以及 _置而讀計#之聲學響 圖1〇為本發明具一些不同長度導管的第五具體實施例。 11面板 13變換器 15淺薄音箱 17淺薄空腔 19 導管 21吸音材質；阻尼 23膜狀物 29彈性細長片 31框邊 33 切槽 在圖1裏，使用WO97/09842之學說產生一散佈模式面 板。該面板有一較佳之散佈模式長寬比，即i ·· 882或i : 0.707。_一變換器13鑲嵌於面板後方一較佳之變換器位置。 一淺薄音箱15與面板11共同定義一淺薄空腔17。於空腔末 端提供一導管19。該導管為空腔17内之空氣與面板11支撐 9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂 線 50 490988

[L5 )38號專利申請案 書修正頁（91年1月） A7 B7 五、發明説明（63 ) 内之任何彈性所構成之彈簧上之面板1 1之耦合整體模式之 四分之一波長。於導管19内提供吸音材質2 1。 參考圖2，為260公釐乘210公釐之空腔17後部所圖示之 第二具體實施例。面板1 1形成空腔之上表面且變換器示於 1 3之位置。所提供之四根導管1 9分別在空腔的四個側面。 每根導管長為120公釐；因此，四根導管皆調諧出相同的共 振，此處為整體模式共振。 圖3表示結果。原始頻率響應以虛線與點線表示且響應有 導管有虛線。 該結果表示約740赫茲處有因導管而導致共振規模之嚴重 衰減。4 dB的衰減對聲學而言是很嚴重的。若配合阻尼， -9a 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐） 專利申請案 辦·1々5。肩明書修正頁m年1月） 一 _ 分 共振衰減則得以進一步改良。 除了提供膜狀物2 3以劃分導管丨9與空腔i 7之外，圖4表 示與圖1具體實施例類似的排列。調整導管1 9使其共振於 整體模式頻率。該|管19可位於與主空腔不同的平面。阻 尼21乃提供於導管内；該阻尼可為聲學光纖或傳統上用於 聲學阻尼之泡泳塑料。 該膜狀物有一選用於配合膜狀物彈性支撐的密度，使其 振動於一共振頻率以決定導管所選擇的共振頻率。該彈性 支撐可提供於導管内並包含泡沫塑料，空腔内之空氣或兩 者的結合。 > 圖5及圖6表示本發明之第四具體實施例。面板u藉由環 繞面板邊際之彈性細長片29支撐於音箱15上。該面板支撐 於音箱上離框邊3丨五公釐處。音箱15與面板丨丨沿著面板^ 圍以2公釐的間隔相互隔離。細長片23沿著面板之一側有 長度疋義切槽33的間隔。該切槽的功用為導管但不同於一 根四分之一波長之導管一這些導管在整體模式頻率下特別 用作釋放音壓之通氣口。 阻尼21乃提供於空腔内，固定於面板1]t。 已經由有限成份分析法實行計算以表示改變切槽長度之 效應並且將這些結果表示於圖7至圖9。每張圖皆與一不同 的切槽長度有關，如同以公釐為單位而示於圖例者。長度 為144.4^公釐之切槽提供一特別平滑的響應。如同所看到 的，760赫茲附近的強峰可使用不同長度之切槽予以消除。 此外’可微調切槽的長度以提供一期望的聲學響應與 490988 A7

五、發明說明（8 ) 品質予所製成之揚聲器。 於單·連績切槽與一 4.' , 、、且&成相同總應之切槽在效應上之 間有一些不同，但這些不同並不嚴重。 圖1 0表不/、根以2 0公釐為等級分佈於8 〇至⑽公釐之間 長度不同長度的四分之一波長導管19。這些導管提供多重 頻率聲學界限（termination)。 这些導#19《作用為製作聲學界限且佈於不可見之頻率 |巳圍。计算顯不可大幅增加耦合系統之有用共振模式數 目；這些模式在品質上有別於不用導管之模式。表i前三行 列出具有四分足一聲波導管之共振模式而最後三行則列出 不具有該導管（共振模式。可明顯地看出，具有導管比不 具有導管有較南的模式數目。

With Ducts Without 388.12 1309 2223.9 1320.3 2238.8 479.63 1420.1 2355.7 1492.5 2334.1 568.32 1512.1 2411.3 1516.6 2479.9 646.05 1679.6 2556.8 660.16 1632 2599.2 749.62 1801.4 2624.6 746.26 1980.5 2640.7 837.16 1931.6 2686.6 1992.7 2744.1 962.92 2002.1 2816.2 996.35 1141.6 2081.8 2844.9 1236.2 2190.9 2937.4 2116.4 表1 ____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 ^7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490988 A7 B7_ 9 五、發明說明（） 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再來，空腔於整體模式頻率下經由控制音壓而顯出較小 的僵固性，以至於最低的镇合模式現有位於一有利之較低 頻率。在範例裏，最低模式乃位於388赫兹而非660赫兹， 且不用改變空氣的容量或音箱的外部規模。系統之模型密 度亦增加約5 0 %而達到表列之3000赫茲範圍内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

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   >38號專利申請案 A8 專利範圍修正本（91年1月）c· _ ____ D8 六、申請專利範圍 ^ 1 · 一種揚聲器，包含 一用於發射聲音之面板部件， 一用於激發該面板部件以發射聲音之勵磁器， 一置於該面板部件後部之音箱，與該面板部件共同定 我 4薄芝腔，於一轉合模式頻率產生一該面板部件與 空腔之耦合共振模式， 其特徵在於具有一導管，聲學耦合至該空腔，用於選 擇性減少耦合模式頻率下之音壓。 2·如申請專利範圍第i項之揚聲器，其中該耦合模式為該面 板部件振盪於懸浮體上之整體模式。 3.如申請專利範圍第1項之揚聲器，其中吸音材質提供於該 導管。 4 ·如$述申請專利範圍第丨、2或3項之揚聲器，其中該導 管乃調整為一頻率介於該耦合模式頻率丨〇 %内之四分之 一波長導管。 5 ·如申請專利範圍第4項之揚聲器，其中該導管之頻率乃調 整至耦合模式頻率之5 %範圍内。 6 ·如申請專利範圍第1、2或3項之揚聲器，其中該導管乃 藉由一膜狀物耦合至並隔離於該空腔，其中該耦合系統 包含該膜狀物且該導管之頻率乃調整至空腔内耦合模式 頻率之5 %範圍内。 7 .如申請專利範圍第1、2或3項之揚聲器，其中該導管為 一提供於空腔邊緣之洞孔。 8.如申請專利範圍第7項之揚聲器，其中於該音箱上沿著面

   “申育~專利範圍 A B c D 板邊際#疋*細長片以支撐該面板，其中於部份邊際省 去茲細長片以使得該面板、音箱和細長片定義該導管。 9.如申請專利範圍第8項之揚聲器，其中該細長片具有彈 性。 10·如申請專利範圍第i、2或3項之揚聲器，其中該導管為 提供於空腔内之洞孔，位於面板部件中央或面對該面板 部件中央之音箱後方。 其中一組導管乃提供於 11·如申請專利範圍第1項之揚聲器 吸收該摘合模式頻率之聲音。 其中一組導管乃提供於 其中該面板乃散佈式模 12. 如申請專利範圍第1項之揚聲器 吸收一組頻率之聲音。 > 13. 如申凊專利範圍第1項之揚聲器 式面板。 -2