[发明专利]具有可关闭的端口的扬声器外壳

说明书

本发明涉及一种包括扬声器单元的扬声器设备，该扬声器单元包括振膜，该振膜具有第一表面和第二表面(例如分别是振膜的前表面和后表面)，扬声器单元安装在外壳中，使得振膜的第一表面与扬声器设备的周围环境声学连通。该设备还包括内腔，该内腔形成在外壳中并且经由声学元件与扬声器设备的周围环境声学连通。在该设备中，振膜的第二表面与内腔声学连通。根据本发明，声学元件能够在由内腔中的扬声器单元生成的声能能够经由声学元件发射到周围环境的状态与基本上防止声能经由声学元件而进入周围环境的状态之间变化。本发明还涉及一种用于改进扬声器设备的声音质量尤其是在低频下的声音质量的方法。

技术领域

本发明总体涉及扬声器和扬声器外壳的领域，并且更具体地，涉及在高声压级和低声压级两者下对安装在扬声器外壳中的扬声器提供低频下的扩展的低频响应和低失真的声学输出的装置。

背景技术

安装在外壳中的扬声器的频率响应将在低于下限截止频率的低频下滚降，该下限截止频率是由扬声器的声电参数以及其中安装有扬声器的外壳的大小和类型确定的。有源扬声器(即，设置有其自己的包括功率放大器的专用放大器的扬声器)的低频响应通常被均衡化以补偿所述扬声器的声学低频滚降。另外，通过在低频引入增强，可以将低频滚降扩展到较低频率。然而，为了将声压扩展到频率的一半，扬声器驱动器的振膜偏移必须是四倍大。

只要信号的电平相对低，均衡化就不会引入问题。然而，在较高的信号电平下，所需的振膜偏移将变得大于驱动器可以处理的振膜偏移，并且因此引入了由扬声器发出的声学信号的非线性失真，并且在这种情况下，降低信号的电平以避免听得见的失真和损坏驱动器是必要的。这将对驱动器能够产生的声压级引入限制。这里和下文中，术语“驱动器”等同于“扬声器”和“扬声器驱动器”之类的术语。

为了在有限的频率区域中获得增强的低音响应，已知的是，在扬声器外壳中引入端口以减小驱动器振膜的偏移。外壳中的端口用作具有谐振频率的亥姆霍兹(Helmholtz)谐振器。在比该谐振频率低得多的频率下，由驱动器生成的空气量移位(空气容积排量)直接退出该端口。因此，端口的空气量移位与驱动器的空气量移位是相异相的。因此，产生的声压低于没有端口的情况下产生的声压，并且驱动器将不得不大范围地移动以产生声音。

在远高于谐振频率的频率下，开端口的系统将充当关闭的盒，因为端口中的空气质量太大而不能被激发。在谐振频率下，由于谐振，柜内的压力将会不断增加。这种压力不断增加将限制驱动器振膜的偏移，并且声压的主要来源将是端口。类比于弦，该弦在一端的小移动将导致该弦的中部在谐振频率下移动得更多。

接近扬声器设备——即安装在外壳(通常称为盒或柜)中的一个或多个低频扬声器——是有利的，这将在低声压级和高声压级下提供最佳可能的低频声再现，而不由此导致超过该设备中使用的一个或多个扬声器的最大可允许的振膜偏移。

发明目的

在以上背景下，本发明的一目的是提供一种扬声器设备，该扬声器设备在由扬声器设备生成的低声压级和在由扬声器设备生成的高声压级两者下均具有最佳的低频响应。

在本文中，术语“扬声器设备”是指扬声器单元(也称为扬声器驱动器或扬声器换能器，但通常简称为扬声器)与其中安装有所述扬声器单元的外壳(通常称为扬声器盒或机柜)的组合。

发明内容

根据本发明的第一方面，通过提供一种扬声器设备来获得以上目的和优点和另外的目的和优点，该扬声器设备被构造成使得其可以被改变以获得低声压级(SPL)下关闭的(封闭的)盒的优点以及高SPL下开端口的(带端口的)盒的优点。

图1示出为说明性示例，在1米的距离处在关闭的盒和开端口的盒中产生88dB的声压级(SPL)所需要的10英寸扬声器驱动器的振膜偏移。这些盒的内部容积相同。