TWI519176B - 多腔室通孔式立體聲揚聲器 - Google Patents

Description

多腔室通孔式立體聲揚聲器

本發明係關於立體聲揚聲器，並且更特別係關於多腔室通孔式立體聲揚聲器。

一通孔式聲學隔間(一般亦被稱為低音反射式、透氣式、或相位反轉式揚聲器)係具有一開放式導管，其係包含一將該隔間之內部音箱容積流通於該隔間之一外部部分，以為產生一較強狀並且低沉的低頻。通孔式揚聲器之音箱調諧頻率(Fb)係由該隔間之內部音箱容積的硬度(Sv)16以及該通孔之聲音路徑中的氣團(Mo)14所定義。該通孔式揚聲器10係被說明在圖1B並且方程式係被顯示如下，其係等效於圖1A中所示一彈簧系統12之簡諧運動。

假如一具有與該通孔式揚聲器相同容積之外加腔室24被加入該通孔式揚聲器，並且該通孔位於兩個腔室之間的一劃分壁26內，(等效彈簧系統22係被顯示於圖2A中)則該音箱調諧頻率係將增加為單一腔室通孔式揚聲器的1.414倍。兩腔室通孔式揚聲器20之一彈簧系統22的等效簡諧運動係由下列方程式所表示：

假如一通孔34被安置於該外加腔室之前壁36內，則所造成的兩腔室通孔式揚聲器30係被顯示在圖3B中。圖3A中所示等效彈簧系統32之方程式係具有兩個調諧頻率：

雙腔式30之較低音箱調諧頻率係被將低至單一腔室通孔式揚聲器的0.577倍。該雙腔式30之較高音箱調諧頻率係為單一腔室通孔式揚聲器的1.732倍。兩個調諧頻率係藉由改變該通孔之長度(L)、通孔橫截面面積(A)、以及該腔室之容積(VB)而被調整。相關的方程式係為：，其中C係為速度或聲音。

此外，傳統的三腔室通孔式揚聲器通常係能夠提供一低於單一或兩腔室通孔式揚聲器的較低頻率響應，並且係降低空氣擾流雜音、係降低驅動器之振幅(excursion)、以及係增加驅動器之功率處理。一種典型的三腔室通孔式揚聲器40係被顯示在圖4B中，以及係由兩個驅動器14、44所組成，該等兩個驅動器14、44分別係被安裝在腔室之間的劃分壁上並且係在分離式腔室16、46中，而且共享一具有產一低頻之一通孔34的共用中央腔室24。等效彈簧系統42係被顯示在圖4A中。然而，即使是傳統的三腔室通孔式揚聲器，聲學效能仍然係受到有限低頻響應以及空氣擾流雜音的妨礙。

因此，係存有一種需要以減輕與傳統通孔式立體聲揚聲器相關聯之問題。係存有一種需要以提供一小型立體聲揚聲器來強化該聲學效能以及延伸立體聲揚聲器之低頻響應，並且以提供一種立體聲揚聲器，其內之一驅動器係具有降低的振幅以及增加的功率處理。

本發明之一觀點係提供一種多腔室通孔式揚聲器，其係包括一隔間，其中該隔間係包括一共享聲學腔室，該共享聲學腔室係具有一外部通孔以用於允許該隔間音箱外部之空氣能夠流入該共享聲學腔室；以及至少兩個額外腔室，在各個額外腔室中係包括一相對應內部通孔以用於從各個額外腔室與該共享聲學腔室形成一空氣通路，其中該各個額外腔室係包括一相對應驅動器，其係經安裝穿過該等腔室以及該隔間音箱之一壁面以用於形成通孔式揚聲器。

在一實施例中，該多腔室通孔式揚聲器係包括兩個驅動器，其係被安裝在通孔式揚聲器之一第一腔室以及一第三腔室的前壁內。在本發明之一個有利實施例中，該通孔式揚聲器中之兩個內部氣孔係連接該第一腔室以及一第二腔室，加上連接該第二腔室以及該第三腔室。一外部通孔係允許來自該第二腔室之空氣能夠接近該通孔式揚聲器外部之空氣。

本發明一實施例之一觀點係致使一通孔式揚聲器能夠以兩個驅動器進行操作，該兩個驅動器係經由兩個獨立式立體聲訊號而被電氣連接。

各種其它特性以及優勢隨後係將出現在發明說明中。在該發明說明中，所參考係從作為該發明說明之一部份的後附圖式進行敘述，並且其中係經由圖式說明來顯示特定實施例以用於實行本發明。該些實施例係將足夠詳細地進行敘述以使熟習本項技術人士能夠實行本發明，並且要被了解的是：多個其他實施例係可被利用以及結構性改變係可進行而沒有悖離本發明之範疇。因此，下文中詳細地發明說明係不採取任何限制性意義，並且本發明之範疇最好係由附加申請專利範圍所定義。

茲揭示一種用於增強一多腔室通孔式立體聲揚聲器之聲學低音效能的設備以及方法。圖5中所示本發明之一實施例係顯示一三腔室110、120、130通孔式立體聲揚聲器100的一俯視示意圖。該通孔式立體聲揚聲器100係包括一隔間音箱102以用於殼罩該等三個腔室110、120、130，其係由壁面以及劃分壁104、106所形成來定義該等腔室。該通孔式立體聲揚聲器100係具有兩個分別被安置在其中第一腔室110以及第三腔室130之一前壁114、134的揚聲器或驅動器112、132(爾後被稱為「驅動器」)。該通孔式立體聲揚聲器100係亦包括三個通孔116、126、136，係被安置於第二腔室120之一前壁124內；一劃分壁104，其係介於該第一腔室110與該第二腔室120；以及一劃分壁106，其係介於該第二腔室120與該第三腔室130。

該隔間音箱102之內部係由該等劃分壁104、106分割成為三個腔室110、120、130。該等劃分壁104、106係具有形成通路116以及136。該等通路116以及136係亦可被稱為通孔116以及136。於該第一腔室110內之空氣係可自該第一腔室110通過該通孔116而流通至該第二腔室120。相似地，於該第二腔室120內之空氣係可自該第二腔室120通過該通孔116而流通至該第一腔室110。於該第三腔室130內之空氣係可自該第三腔室130通過該通孔136而流通至該第二腔室120。相似地，於該第二腔室120內之空氣係可自該第二腔室120通過該通孔136而流通至該第三腔室130。於此組態內，該等通孔116以及136係面對該隔間音箱102之內部腔室110、120、130，其中該等通孔116以及136係亦被稱為一「內部」通孔。

該隔間音箱102以及該第二腔室120之前壁124係具有形成一通路或通孔126之部份。於該第二腔室120內之空氣係可自該第二腔室120通過該通孔126而流通至位於該隔間音箱102外部的空氣。相似地，位於該隔間音箱102外部的空氣係可通過該通孔126而流通至該第二腔室120。於此組態中，因為該通孔126面對該隔間音箱102外部，所以該通孔126某些時候係被稱為一「外部」通孔。因為該第二腔室120中之空氣以及通過該開口126之空氣並未直接地受到該等驅動器112、132的震動，所以空氣擾流雜音係被限制。將要被理解的是：該(外部)通孔126係可被組態在該第二腔室120以及該隔間音箱102之任何數目的外壁上。例如：該通孔126係可被形成在背牆或後壁128上、或是該第二腔室120之頂壁或底壁上，或者是前壁124上。可能係存有一單一外部通孔或複數個外部通孔。假如存有複數個外部通孔，要是一單一外部通孔之一橫截面面積相同於該複數個外部通孔之橫截面面積的一總和，則如一單一外部通孔組態之一相似音頻響應係被獲得。有利的是，將該(外部)通孔126緊密地定位至該等驅動器112、132中任一者附近的壁面係可引起一直接以及響亮低音的產生。

該通孔式立體聲揚聲器100之組態係共享所有三個腔室110、120、130之間的一共用空氣通道。該第二腔室120之空氣通道係共享於該第一腔室110以及該第三腔室130。此組態係允許立體聲訊號之低頻串音(特別是通帶20赫茲直到500赫茲)。內部通孔118、138係連接該第一腔室110與該第二腔室120、以及該第三腔室130與該第二腔室120。該等內部通孔118、138之維度主要係取決於驅動器等級以及隔間尺寸有關的參數。該等立體聲訊號之低頻串音係取決於調諧該隔間音箱以及延長該通孔式立體聲揚聲器之低頻響應。相較於傳統之立體左聲道與立體右聲道揚聲器，此組態係亦有利地將低該等通孔的空氣擾流雜音。

該等驅動器112、132在圖5中係被配置為分別安裝在該第一腔室110之前壁114上以及在該第三腔室130之前壁134上。將要理解的是：該等驅動器112、132係可被配置在形成該等腔室110、130以及該隔間音箱102之一內部壁面的任何壁面上，諸如側壁142、146，後壁或背牆144、148，頂壁或底壁(未圖示)。例如：該等驅動器係可被配置在該第一腔室110以及該第三腔室130之相對應的側壁142、146上。該等驅動器112、132係未必需要如圖5中所示般被配置在每個腔室之相對應的相同壁面上，該等驅動器112、132係可以任何組態而被配置在每個腔室之一外部壁面上，例如：該驅動器112係被配置在該第一腔室110之前壁114上，而該驅動器132係被配置在該第三腔室130之側壁146上。

該等驅動器112、132兩者均係被配置為經由兩個獨立式立體聲源而被電氣連接。圖9A至9C係顯示本發明實施例之各種的兩驅動器連接圖150、152、154。藉此組態內，係不需要一重低音，並且電力係因為僅由該等驅動器112、132消耗而不需保存。因為驅動器振幅的降低，所以該等驅動器112、132之各別額定功率係相對應地增加。該等驅動器112、132在圖9A中係被顯示為串聯連接。圖9B係顯示以一並聯連接之驅動器112、132。圖9C係顯示該等驅動器112、132的立體聲連接。

圖6係一頻率響應曲線圖170，其係顯示該通孔式立體聲揚聲器100的增益作為一頻率函數。從曲線174以及該頻率響應曲線圖170中之資料能看出：於該通孔式立體聲揚聲器100內之隔間係被調諧至70赫茲。該曲線174所表示之情況為其中該等腔室110、120、130之容積每一個係各自等於300立方厘米，並且該等驅動器112、132之尺寸係2英寸。

圖7係一阻抗響應曲線圖180，其係顯示該通孔式立體聲揚聲器100的阻抗。係有三個以阻抗曲線181所表示的峰值183、185、187。分別係有兩個近似70赫茲以及300赫茲的音箱調諧頻率182、184。於近似70赫茲以及300赫茲處，該等驅動器112、132之振幅係處於最小，並且據此，該等驅動器112、132之功率處理係相對應地增加。

圖8係一近場頻率響應曲線圖190，其係顯示該通孔式立體聲揚聲器100在低頻串音上之驅動器以及外部通孔的增益。曲線198係表示該外部通孔126之近場頻率響應；而曲線196係表示該等驅動器112、132之近場頻率響應，其係顯示較低調諧頻率(FOL)192以及較高調諧頻率(FOH)194的點。

後續圖式係說明本發明之非限制性本質。圖10係表示本發明另一實施例的一示意圖。一種多腔室通孔式揚聲器200係從一俯視圖顯示之。該多腔室通孔式揚聲器200係包含三個腔室210、220、230，兩個驅動器212、232，一個外部通孔236，以及兩個內部通孔216、226。該等兩個驅動器212、232分別係被安裝在該多腔室通孔式揚聲器200之第一腔室210以及第三腔室230之前壁214、215處。該外部通孔236係位於一前壁224上的第二或共用腔室220處。該等兩個內部通孔216、226分別係位於該第一腔室210、第二腔室220以及該第三腔室230之間的劃分壁204處。

圖11係本發明又另一實施例的一俯視示意圖。茲提供一種通孔式揚聲器300，其係具有五個腔室310、320、330、340、350，四個驅動器312、332、342、352，一個外部通孔326，以及四個內部通孔316、336、346、356，此係在本發明之另一實施例中。此實施例係類似於先前圖10中所表示之實施例加上額外的兩個腔室：第四腔室240以及第五腔室250。

將要被理解的是：具有內部通孔以及流通至共享腔室(第二腔室)之空氣的任何額外腔室係可被定位以及配置，使得空氣通路係在該共享腔室之任何壁面中。

圖12係一通孔式揚聲器400之一俯視示意圖，其係具有n+1個腔室，n個驅動器，一個外部通孔，以及n個內部通孔，此係本發明之另一實施例。驅動器及/或內部通孔之數目n係為一自然數。

在多個實施例中，多個通孔之維度係取決於一理想調諧頻率。該理想調諧頻率係決定該等通孔之維度，並且除非該理想調諧頻率要求應該如此，不然內部通孔以及外部通孔係並未需要具有相同維度。此外，驅動器之數目在產生具有立體聲聲音之音頻時係應該如所式般為一偶數。較佳的係運用偶數個驅動器以確保將要為左聲道以及右聲道所產生之聲音品質。

在建構該通孔式揚聲器之實施例上，使用於該等隔間音箱以及劃分壁之材料係應該不會吸收或減低聲波。像是塑膠(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯乙烯)以及木材(顆粒或中密度纖維板(MDF))之材料係典型地被運用於該通孔式揚聲器上。該腔室之建構係不需要如所示般包含彼此為直角之壁面，並且係可為任何形狀。與腔室形狀設計有關之一種考量係關於正要於該腔室內所產生之駐波，而且該駐波係為不利地影響來自該揚聲器之聲音重製的一重要因素。然而，該等由駐波所引起之不利效應係可藉由於該腔室內運用聲音減低材料而被最小化。

儘管本發明多個實施例已經被敘述以及說明，然而將要被理解的是：熟席本項技術人士係關注於可進行設計以及建構細節上之許多變化與修改而沒有脫離本發明。

10．．．通孔式揚聲器

12．．．彈簧系統

14．．．氣團，驅動器

16．．．硬度，分離式腔室

20．．．兩腔室通孔式揚聲器

22,32,42．．．等效彈簧系統

24．．．外加腔室，共用中央腔室

26．．．劃分壁

30．．．兩腔室通孔式揚聲器

34．．．通孔

36．．．前壁

40．．．三腔室通孔式揚聲器

44．．．驅動器

46．．．分離式腔室

100．．．通孔式立體聲揚聲器

102．．．隔間音箱

104,106．．．劃分壁

110．．．第一腔室

112,132．．．驅動器

114,134．．．前壁

116,136．．．通孔/通路

118,138．．．(內部)氣孔

120．．．第二腔室

124．．．前壁

126．．．外部通孔

128,144,148．．．背牆或後壁

130．．．第三腔室

142,146．．．側壁

150,152,154．．．兩驅動器連接圖

170．．．頻率響應曲線圖

172．．．曲線

180．．．阻抗響應曲線圖

181．．．阻抗曲線

182,184．．．調諧頻率

183,185,187．．．峰值

190．．．近場頻率響應曲線圖

192．．．較低調諧頻率(FoL)點

194．．．較高調諧頻率(FoH)點

196,198．．．曲線

200．．．多腔室通孔式揚聲器

204．．．劃分壁

210．．．第一腔室

212,232．．．驅動器

214,215,224．．．前壁

216,226．．．內部通孔

220．．．第二/共享腔室

230．．．第三腔室

236．．．外部通孔

240．．．第四腔室

250．．．第五腔室

300．．．通孔式揚聲器

310,320,330,340,350．．．腔室

312,332,342,352．．．驅動器

316,336,346,356．．．內部通孔

326．．．外部通孔

400．．．通孔式揚聲器

為了可完整且更清楚地理解本發明說明之多個實施例而經由來自上述說明之非限制性實例搭配後附圖式，其中同樣的元件符號係指定類似或相對應的元件、區域以及部分，並且其中：

圖1A至1B係顯示一諧波運動彈簧系統(圖1A)以描述一單一腔室通孔式揚聲器(圖1B)之音箱調諧頻率(FB)的一示圖；

圖2A至2B係顯示一諧波運動彈簧系統(圖2A)以描述假如一兩腔室通孔式揚聲器(圖2B)在圖1A至1B中所示通孔式揚聲器上具有一額外揚聲器之音箱調諧頻率(FB)的一示圖；

圖3A至3B係顯示一顯示諧波運動之彈簧系統(圖3A)以描述一兩腔室通孔式揚聲器(圖3B)之兩個調諧頻率，該兩腔室通孔式揚聲器係在圖2A至2B中所示通孔式揚聲器上具有一經安置於外加腔室之一前壁內的通孔；

圖4A至4B係顯示一顯示諧波運動之彈簧系統(圖4A)以描述一三腔室通孔式揚聲器(圖4B)；

圖5係依據本發明一實施例具有三個腔室、兩個驅動器、一個外部通孔、以及兩個內部通孔之一種通孔式立體聲揚聲器的一俯視示意圖；

圖6係一頻率響應曲線圖，其係顯示圖5中所示本發明一實施例之通孔式揚聲器的增益作為一頻率函數；

圖7係一阻抗響應曲線圖，其係顯示圖5中所示本發明一實施例之通孔式揚聲器的阻抗；

圖8係一近場頻率響應曲線圖，其係顯示圖5中所示本發明一實施例之通孔式揚聲器的驅動器以及外部通孔之增益；

圖9A至9C係顯示本發明一實施例之通孔式揚聲器中各種的兩驅動器連接圖；

圖10係具有三個腔室、兩個驅動器、一個外部通孔、以及兩個內部通孔之一種通孔式揚聲器的一俯視示意圖，該通孔式揚聲器係本發明一實施例之通孔式立體聲揚聲器的另一結構實施方式；

圖11係具有五個腔室、四個驅動器、一個外部通孔、以及四個內部通孔之一種通孔式揚聲器的一俯視示意圖，該通孔式立體聲揚聲器係本發明一實施例之一通孔式立體聲揚聲器的另一結構組態；

圖12係具有n+1個腔室、n個驅動器、一個外部通孔、以及n個內部通孔之一種通孔式立體聲揚聲器的一俯視示意圖，該通孔式立體聲揚聲器係本發明一實施例之通孔式立體聲揚聲器的另一結構實施方式。

100．．．通孔式立體聲揚聲器

102．．．隔間音箱

104,106．．．劃分壁

110．．．第一腔室

112,132．．．驅動器

114,134．．．前壁

116,136．．．通孔/通路

118,138．．．(內部)氣孔

120．．．第二腔室

124．．．前壁

126．．．外部通孔

128,144,148．．．背牆或後壁

130．．．第三腔室

142,146．．．側壁

Claims (2)

1. 一種多腔室通孔式揚聲器，其係包括：一隔間音箱，其係在一第一額外腔室和一第二額外腔室之間殼罩一聲學腔室；一第一劃分壁，其係用於劃分該第一額外腔室和該聲學腔室；一第二劃分壁，其係用於劃分該第二額外腔室和該聲學腔室；該第一額外腔室和該第二額外腔室中的每一者係包括至少一個內部通孔，以在該第一額外腔室和該第二額外腔室中的每一對應者和該聲學腔室之間形成一空氣通路，該第一額外腔室的內部通孔和該第二額外腔室中的內部通孔係分別對應於與該第一劃分壁相關聯的至少一個通路和與該第二劃分壁相關聯的至少一個通路；該第一額外腔室和該第二額外腔室中的每一者係具有一相對應的驅動器，其係經安裝穿過該第一額外腔室和該第二額外腔室及該隔間音箱之一壁面以用於形成該多腔室通孔式揚聲器，該第一劃分壁係在該第一額外腔室中的驅動器附近，該第二劃分壁係在該第二額外腔室的驅動器附近；以及該聲學腔室係具有一外部通孔，以用於允許在該隔間音箱外部之空氣流入該聲學腔室，其中該外部通孔係靠近在該等驅動器中任一者附近的該第一劃分壁和該第二劃分壁。
2. 如申請專利範圍第1項之多腔室通孔式揚聲器，其中係存有n+1個額外腔室，且其中n係一自然數。