專利名稱：電聲換能器系統(tǒng)及其制造方法
電聲換能器系統(tǒng)及其制造方法
背景技術(shù)：
根據(jù)35 U.S.C.§119 (e)，本發(fā)明要求2006年3月27日遞交的標題 為"電聲換能器系統(tǒng)及其制造方法"序號為60/743,805的美國臨時申請的 優(yōu)先權(quán)，出于所有目的將其公開內(nèi)容顯式地包括在本文中。


為了更完整理解本公開，應(yīng)該參照以下詳細描述和附圖，圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的電聲換能器系統(tǒng)的框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的電聲換能器系統(tǒng)的框圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的用于電聲換能器系統(tǒng)的換能器的 截面圖4是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的用于電聲換能器系統(tǒng)的雙換能器 設(shè)備的截面圖5是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的設(shè)置在用于電聲換能器系統(tǒng)的振 膜艙(capsule)中的雙換能器設(shè)備的側(cè)視圖6是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的另一示例性電聲換能器系統(tǒng)的框
圖7是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的另一示例性電聲換能器系統(tǒng)的框
圖8是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的另一示例性電聲換能器系統(tǒng)的框
圖9是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的另一示例性電聲換能器系統(tǒng)的框
圖10是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的另一示例性電聲換能器系統(tǒng)的 框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的另一示例性電聲換能器系統(tǒng)的框 圖；而
圖12-13是用于解釋根據(jù)本發(fā)明各個實施方式的電聲換能器系統(tǒng)的 操作的圖。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖中的要素是出于簡化和清楚的目的而 圖示的。還應(yīng)該理解，盡管以特定的發(fā)生順序描述或描繪了某些動作和/ 或步驟，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，事實上并不要求針對順序的這種 特定性。還應(yīng)該理解，除非在本文中已經(jīng)闡述了特殊含義的地方，本文 中使用的術(shù)語和表述具有如這些術(shù)語和表述在其分別對應(yīng)的探究和研究 領(lǐng)域中的一般含義。
具體實施例方式
盡管本公開允許各種修改和另選形式，但是在附圖中通過舉例示出 了某些實施方式，并且這些實施方式將在這里被詳細描述。然而，應(yīng)該 理解，本公開不是要將本發(fā)明限于所描述的特定形式，相反，本發(fā)明旨 在涵蓋落入所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、 另選方案和等同方案。
圖1圖示了根據(jù)這里描述的一個或更多個實施方式的電聲換能器系 統(tǒng)10的框圖。系統(tǒng)10可以用于各種電子設(shè)備，如計算機(例如臺式、 膝上型、筆記本、手寫板、手持式計算機、個人數(shù)字助理(PDA)等等)、 通信設(shè)備(例如蜂窩電話、支持網(wǎng)絡(luò)的蜂窩電話、無繩電話、尋呼機等 等)、計算機相關(guān)外設(shè)(例如打印機、掃描儀、監(jiān)視器等等)、娛樂設(shè)備 (例如電視、無線電、立體聲、磁帶和致密盤播放器、數(shù)碼相機、攝像 機、錄像帶錄放機、MP3 (運動圖像專家組，音頻層3)播放器等等)、 收聽設(shè)備(例如助聽器、耳機、頭戴式耳機、藍牙無線頭戴式設(shè)備、插 入式耳機等等)。設(shè)備的其他例子也是可能的。在很多這些實施方式中， 系統(tǒng)IO都包括信號源12、選頻(cross-over)網(wǎng)絡(luò)14以及多個換能器 16、 18。來自信號源12的音頻信號15 (包括經(jīng)過各種方式處理的信號) 被呈遞給選頻網(wǎng)絡(luò)14的輸入端。信號源12可以是用于根據(jù)期望的應(yīng)用而生成電信號的任意常規(guī)設(shè)備?？梢源云渌纛l部件而不會偏離本
發(fā)明的范圍。選頻網(wǎng)絡(luò)14根據(jù)頻率來劃分信號15，在線路15a上供應(yīng)信 號的選定范圍或頻帶來驅(qū)動換能器16，而在線路15b上供應(yīng)其余頻帶來 驅(qū)動換能器18。選頻網(wǎng)絡(luò)14可以是無源濾波器、有源濾波器、雙放大器 電路、三放大器電路、音頻選頻裝置(cross-over)、 N路選頻裝置、模擬 選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型(釆樣)選頻裝置、連續(xù)時間型 選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、無限脈沖響應(yīng)濾波器、有限脈 沖響應(yīng)濾波器或它們的組合。其他類型的電子濾波器也是可以的，并且 可以單獨或組合來使用。應(yīng)該理解，可以包括一個或更多個選頻網(wǎng)絡(luò)。 下面將介紹更多關(guān)于選頻網(wǎng)絡(luò)的細節(jié)。
換能器16、 18接收來自選頻網(wǎng)絡(luò)14的信號的選定頻率范圍或頻帶， 并且將選定范圍或帶轉(zhuǎn)換為聲能。取決于期望的應(yīng)用，換能器16、 18可 以是用于將電子音頻信號轉(zhuǎn)換為聲學信號的接收器、揚聲器、MEMS接 收器或它們的組合。另選的是，換能器16、 18可以是序號為11/382,318 的美國專利申請中公開的麥克風和接收器的聯(lián)合組件，出于所有目的通 過引用將該申請的公開內(nèi)容整體包括在本文中。在該實施方式中，換能 器16、 18可以是也被稱為低音擴聲器的低頻(LF)接收器、中頻(MF) 接收器、也被稱為高音擴聲器的高頻(HF)接收器，或它們的組合。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明另選實施方式的電聲換能器系統(tǒng)30的框圖。 系統(tǒng)30包括電耦接到選頻網(wǎng)絡(luò)14的輸出端的另外一個換能器20。類似 圖1，選頻網(wǎng)絡(luò)14供應(yīng)線路15c上的信號的選定范圍或帶以驅(qū)動換能器 20。換能器20隨后將選定的范圍或帶轉(zhuǎn)換為聲能。換能器20可以是低 音擴聲器、MF接收器或高音擴聲器。應(yīng)該理解，可以包括三個或更多個 換能器而不會偏離本發(fā)明的范圍。下面將介紹更多關(guān)于換能器的細節(jié)。
圖3圖示了事實上可以用在任何類型的電聲換能器系統(tǒng)中的換能器 50的截面圖。換能器50可以被選擇為事實上具有任何頻率響應(yīng)。例如， 換能器50可以是高音擴聲器、MF接收器、低音擴聲器、較高中頻接收 器、較低中頻接收器、較高HF接收器、較低HF接收器、較高LF接收 器、較低LF接收器等等。換能器50包括殼體52，該殼體52具有通過任何已知技術(shù)粘附在一起限定了內(nèi)腔55的頂殼體52a和底殼體52b。殼 體52內(nèi)設(shè)置有聲學組件54、馬達組件56和耦接組件58。盡管殼體52 的截面形狀為矩形，但是應(yīng)該理解，任何事實上適于任何期望應(yīng)用的殼 體形狀或配置都是可以的，包括大體正方形、矩形、圓柱形或任何其他 期望的幾何形狀和尺寸。殼體52可以由各種材料制成，例如不銹鋼、磁 性軟鋼、非導電材料、導電材料和非導電材料的交替層等?？梢允褂脫?有足夠的形成殼體的結(jié)構(gòu)屬性的其他類型的材料。通過任意已知技術(shù)在 殼體52的后部固定地附接了外部端子組件60。聲學組件54可以是單層 振膜、多層振膜等，并且可以粘附在框架62和柔性層(未示出)上。聲 學組件54將內(nèi)腔55劃分成前容積(volume) 72和后容積74。
耦接組件58可以是驅(qū)動桿、連鎖組件、多個連鎖組件等，并且可以 由導電材料制成。如圖3中所示，耦接組件的一端耦接到聲學組件54， 而耦接組件58的另一端耦接到馬達組件56，以驅(qū)動聲學組件54。馬達 組件56可以包括驅(qū)動磁體64、磁軛66、電樞68以及驅(qū)動線圈70。耦接 組件58和馬達組件56被布置在后容積74內(nèi)。盡管電樞68為U形，但 是應(yīng)該理解，事實上在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，適合于期望應(yīng)用的 任意電樞形狀或結(jié)構(gòu)都可以滿足要求，包括E形或任何其他期望的幾何 形狀和大小?？梢酝ㄟ^任何已知技術(shù)將聲音端口 76直接連接到前容積72 并且形成在殼體52上，以允許將聲能傳輸給用戶?？梢酝ㄟ^任何已知技 術(shù)將連接到聲音端口 76的可選發(fā)音管(未示出)耦接到殼體52，以將從 聲音端口 76發(fā)出的聲能導向用戶。內(nèi)部通氣孔(未示出)直接連接在前 容積72和后容積74之間，并且可以通過任何已知技術(shù)形成在聲學組件 54上。這種帶有通氣孔的聲學組件54被統(tǒng)稱為穿孔聲學組件。內(nèi)部通氣 孔促成了前容積72與后容積74之間的氣流通道，以將可偏離聲學組件 54之間的靜態(tài)壓力差基本維持為零。因此，內(nèi)部通氣孔可以用于未直接 與外部環(huán)境相連的內(nèi)腔55或后容積74中的壓力均衡。還可以設(shè)置外部 通氣孔78以將后容積74直接連接到外部或周圍環(huán)境?？梢酝ㄟ^任何已 知技術(shù)將外部通氣孔78形成在底部殼體52b上。應(yīng)該理解，在不偏離本 發(fā)明范圍的情況下，可以包括從外部或周圍環(huán)境和后容積74連接的多于一個的外部通氣孔。例如，外部通氣孔78可以由多個小孔組成。優(yōu)選的
是，這多個小孔具有聲阻，該聲阻被選擇為與單孔聲學通氣孔基本等同。 關(guān)于內(nèi)部通氣孔和外部通氣孔的更多細節(jié)如下。可以設(shè)置可選的阻尼構(gòu)
件(未示出)來覆蓋外部通氣孔78。該阻尼構(gòu)件可以修改聲學特性并進 一步防止碎屑阻塞通氣孔78。該阻尼構(gòu)件可以由疏水材料制成或被制成 為疏水的材料制成。其他類型的材料也是可能的。
圖4圖示了雙換能器80的截面圖。雙換能器80包括第一換能器16 和第二換能器18?？梢酝ㄟ^任何已知技術(shù)將換能器16、 18可選地以串行 或并行方式安裝在一起。選頻網(wǎng)絡(luò)14電耦接到換能器16、 18的外部端 子組件60a、 60b的至少一個上。與圖3中的換能器50類似，換能器16、 18可以分別包括殼體52、 53、聲學組件54a、 54b、馬達組件56a、 56b 以及耦接組件58a、 58b。聲學組件54a、 54b、馬達組件56a、 56b以及耦 接組件58a、 58b被設(shè)置在殼體52、 53的內(nèi)腔55a、 55b中。聲學組件54a、 54b將內(nèi)腔55a、 55b劃分成前容積72a、 72b和后容積74a、 74b。聲學組 件54a、 54b上可以形成至少一個內(nèi)部通氣孔(未示出)。可以通過任何 已知技術(shù)形成內(nèi)部通氣孔。這種帶有通氣孔的聲學組件(如組件54a、54b) 被統(tǒng)稱為穿孔聲學組件。內(nèi)部通氣孔促成了前容積72a、72b與后容積74a、 74b之間的氣流通道，以將可偏離聲學組件54a、 54b之間的靜態(tài)壓力差 基本維持為零。因此，內(nèi)部通氣孔可以在未直接與外部環(huán)境相連的內(nèi)腔 55a、 55b或后容積74a、 74b內(nèi)提供壓力均衡?？梢栽诘谝粨Q能器16或 第二換能器18上形成至少一個外部通氣孔78，以將后容積74a、 74b之 一連接到外部或周圍環(huán)境。應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下， 可以包括多于一個的外部通氣孔。例如，外部通氣孔78可以由多個小孔 組成，并且這樣的多個小孔可以具有與單孔等同的聲阻?？梢栽O(shè)置可選 的阻尼構(gòu)件(未示出)來覆蓋外部通氣孔78。該阻尼構(gòu)件可以修改聲學 特性并進一步防止碎屑阻塞通氣孔78。該阻尼構(gòu)件可以由疏水材料或被 制成為疏水的材料來制成。其他類型的材料也是可能的。
換能器16、 18、 20中使用的聲學濾波器結(jié)構(gòu)(例如內(nèi)部通氣孔、外 部通氣孔、阻尼構(gòu)件或它們的組合)可以優(yōu)化取決于期望應(yīng)用的性能。例如，帶有尺寸大于0.003英寸的外部通氣孔(也被稱為全通氣孔(foil vent))的低音擴聲器在低頻處獲得額外的3dB低音，而峰共振低于沒有 外部通氣孔的低音擴聲器。帶有尺寸小于或等于0.0003英寸的外部通氣 孔(也被稱為有阻力通氣孔(resistive vent))的低音擴聲器獲得了從1kHz 到60Hz的上升低音響應(yīng)，而有阻力通氣孔的低音擴聲器的第一共振頻率 保持與無通氣孔低音擴聲器相同。另一方面，帶有有阻力通氣孔的高音 擴聲器使高頻響應(yīng)變平坦，而將共振頻率維持為與無通氣孔高音擴聲器 相同。帶有未穿孔聲學組件的低音擴聲器獲得了從lKHz到低至10Hz的 上升低音響應(yīng)，而帶有穿孔聲學組件的低音擴聲器在低于60Hz的頻率處 滾降(roll off)。
通過任何已知技術(shù)將可選發(fā)音管(未示出)直接連接到前容積72a、 72b并形成在殼體52、 53上，以允許聲能通過聲音端口 76a、 76b傳輸?shù)?用戶。應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以提供多于一個的 發(fā)音管。例如，如圖所示，聲音端口 76a與第一發(fā)音管連通，而聲音端 口 76b與第二發(fā)音管連通。
選頻網(wǎng)絡(luò)14可以是基板14a,并且至少包括一個安裝在基板14a上 的分離部件14b。然后，基板14a可以電耦接到換能器16、 18的外部端 子組件60a、 60b的一個上?；?4a可以是印刷電路板(PCB)、柔性電 路、陶瓷基板、薄膜多芯片模塊基板或者類似的基板材料。此外，基板 14a可以是用于一個或更多個嵌入式電子組件的剛性或柔性支承。也可以 使用其他類型的材料?；?4a被示出為具有至少一個層。然而，根據(jù) 期望的應(yīng)用，基板可以利用多個層。在示出的實施方式中，基板14a是 其上有印刷布線軌跡(未示出)的PCB。部件14b可以是電容器、電感 器、電阻器或它們的組合。也可以使用其他部件類型。選頻網(wǎng)絡(luò)14使系 統(tǒng)80能夠在從約lKHz到6KHz的選頻頻率上增大換能器的頻率輸出。
圖5圖示了設(shè)置在可選振膜艙92中的雙換能器80的側(cè)視圖。振膜 艙92的截面一般可以是矩形，包括用于保留至少一個換能器16或18的 內(nèi)部93和用于允許聲能通過聲音端口 (未示出)傳輸?shù)接脩舻拈_口94。 應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以改變振膜艙92的大小來容納多于兩個的換能器。振膜艙92可以由高磁滲透性材料制成，以衰減
換能器16、 18所產(chǎn)生的不期望的電信號或噪聲。振膜艙92還可以形成 對于電磁干擾(EMI)的屏蔽體。如果換能器16、 18之一作為低頻(LF) 接收器來工作并且這種LF接收器被容納在振膜艙92中，則振膜艙92可 以被用作LF接收器的額外通氣孔容積而不存在聲音泄漏的風險。例如， 振膜艙92可以由從以下材料構(gòu)成的組中選出的材料或任何類似材料形 成可以在交易標號為Carpenter HYMU 80的交易中從Carpenter技術(shù)公 司買到的鎳-鐵-鉬合金、從Carpenter技術(shù)公司買到的Hipemom、從 Allegheny Ludlurn公司買到的鐵鎳鉬合金。其他類型的材料也是可能的。 振膜艙92被示出為具有至少一個層。然而，根據(jù)期望的應(yīng)用，振膜艙92 可以利用多個層。
通過任何常規(guī)方法在振膜艙92的后部形成有至少一個透孔(例如， 92a、 92b)，以允許連接內(nèi)部布線96、 98等穿過孔92a、 92b并通過選頻 網(wǎng)絡(luò)14耦接到信號源(未示出)。選頻網(wǎng)絡(luò)14可以是基板14a，基板14a 可以固定地附接在振膜艙92的后部。連接的內(nèi)部布線96、 98將換能器 16、 18的端子組件60a、 60b電耦接到基板14a?；?4a可以在其上有 印刷布線軌跡(未示出)，所述印刷布線軌跡可以運載至少一個分離部件 14b通過所選擇的頻率并衰減來自源(未示出)的未選擇的頻率以防其到 達換能器16、 18之一。
圖6圖示了電聲換能器系統(tǒng)110的簡化框圖。系統(tǒng)110包括音頻信 號源112、選頻網(wǎng)絡(luò)114以及多個換能器116、 118。選頻網(wǎng)絡(luò)114包括至 少一個諸如電容器Cl的濾波器元件，該濾波器元件的第一端通過線路 115耦接到信號源112，而第二端通過線路115a耦接到換能器116的輸入 端。換能器118的輸入端通過線路115b耦接到線路115。換能器116是 也被稱為高音擴聲器的HF接收器，而換能器118是也被稱為低音擴聲器 的LF接收器?？梢栽趽Q能器116、 118的至少一個上形成至少一個諸如 全通氣孔或帶阻力通氣孔的聲學濾波器，以改善頻率輸出。例如，用于 高音擴聲器116的帶阻力通氣孔使它能夠獲得滿意的HF響應(yīng)，而用于低 音擴聲器118的帶阻力通氣孔使得能夠控制低頻輸出并維持第一共振頻
14率。低音擴聲器118可以設(shè)置有未穿孔聲學組件，以減小LF滾降。
應(yīng)該理解，選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成(即選頻網(wǎng)絡(luò)114中的C1)被用來在線路 115a上將HF信號傳遞到高音擴聲器116，并且還可以用來衰減低頻信號。 在本實施方式中，選頻網(wǎng)絡(luò)114被統(tǒng)稱為高通濾波器(HPF)。在不偏離 本發(fā)明范圍的情況下，可以采用其他類型的濾波器，例如電阻電容濾波 器、電阻電感濾波器等。Cl的典型值在范圍約0.01uF到范圍0.2uF內(nèi)， 從而可以選擇高音擴聲器116來優(yōu)化HF輸出。
圖7圖示了電聲換能器系統(tǒng)210的簡化框圖。系統(tǒng)210包括音頻信 號源212和多個換能器216、 218。設(shè)置了用于在線路215a上引導HF輸 入來驅(qū)動高音擴聲器216的選頻網(wǎng)絡(luò)214。選頻網(wǎng)絡(luò)214包括與換能器 216 (例如高音擴聲器)串聯(lián)的第一電容器C1和電阻器R。第二電容器 C2與電阻R器并聯(lián)?？梢栽趽Q能器216、 218的至少一個上形成至少一 個諸如全通氣孔或帶阻力通氣孔的聲學濾波器，以改善頻率輸出。例如， 用于換能器216 (例如高音擴聲器)的帶阻力通氣孔使得能夠獲得滿意的 HF響應(yīng)，而用于換能器218 (例如低音擴聲器)的帶阻力通氣孔提供了 對低頻輸出的控制并保持了第一共振頻率。換能器218可以設(shè)置有未穿 孔聲學組件，以減小LF滾降。
應(yīng)該理解，選頻網(wǎng)絡(luò)214中C1、 C2以及R的使用是為了將HF信 號傳遞到換能器216，并且還可以用來衰減低頻信號?？梢圆捎闷渌愋?的濾波器，例如電阻電容濾波器、電阻電感濾波器等。在不偏離本發(fā)明 范圍的情況下，可以包括多于一個的濾波器。
圖8圖示了電聲換能器系統(tǒng)310的簡化框圖。系統(tǒng)310包括音頻信 號源312、至少一個選頻網(wǎng)絡(luò)(兩個被圖示為314)以及多個換能器316、 318。第一選頻網(wǎng)絡(luò)314包括至少一個濾波器元件，例如充當HPF的電容 器C1。該HPF的第一端通過線路315耦接到信號源312，而第二端通過 線路315a耦接到換能器316的輸入端。第二選頻網(wǎng)絡(luò)314包括充當LPF 的電感器L。該LPF的第一端通過線路315耦接到信號源312，而第二端 通過線路315b耦接到換能器318的輸入端。在本實施方式中，換能器316 是也被稱為高音擴聲器的HF接收器，而換能器318是也被稱為低音擴聲器的LF接收器?？梢栽趽Q能器316、 318的至少一個上形成至少一個諸 如全通氣孔或帶阻力通氣孔的聲學濾波器，以改善頻率輸出。例如，用 于換能器316的帶阻力通氣孔使得能夠獲得滿意的HF響應(yīng)，而用于換能 器318的帶阻力通氣孔使得能夠控制低頻輸出并維持第一共振頻率。換 能器318可以設(shè)置有未穿孔聲學組件，以減小LF滾降。
在選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造技術(shù)中應(yīng)該理解，選頻網(wǎng)絡(luò)314中的Cl的使用是為 了在線路315a上將HF信號傳遞到換能器316，并且還可以用來衰減低 頻信號。此外，L在線路315b上將LF信號傳遞到換能器316并衰減高 頻信號。在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以采用其他類型的濾波器， 例如電阻電容濾波器、電阻電感濾波器等。
圖9圖示了電聲換能器系統(tǒng)410的簡化框圖。系統(tǒng)410包括音頻信 號源412、至少一個選頻網(wǎng)絡(luò)(兩個被圖示為414)以及多個換能器416、 418。第一選頻網(wǎng)絡(luò)414可以被提供用于在線路415a上引導HF輸入以驅(qū) 動諸如HF接收器的換能器416。第一選頻網(wǎng)絡(luò)414可以包括與換能器416 串聯(lián)的第一電容器C1和電阻器R。第二電容器C2與電阻器R并聯(lián)。第 二選頻網(wǎng)絡(luò)414可以包括電感器L。第二選頻網(wǎng)絡(luò)414充當LPF，其第一 端通過線路415耦接到信號源412，而第二端通過線路415b耦接到換能 器418的輸入端?？梢栽趽Q能器416、 418的至少一個上形成至少一個諸 如全通氣孔或帶阻力通氣孔的聲學濾波器，以改善頻率輸出。例如，用 于換能器416的帶阻力通氣孔使得能夠獲得滿意的HF響應(yīng)，而用于換能 器418的帶阻力通氣孔使得能夠控制低頻輸出并保持第一共振頻率。換 能器418可以設(shè)置有未穿孔聲學組件，以減小LF滾降。
應(yīng)該理解，選頻網(wǎng)絡(luò)414中Cl、 C2以及R的使用是為了將HF信 號傳遞到換能器416 (即HF接收器)，并且還可以用來衰減低頻信號。 選頻網(wǎng)絡(luò)414中L的使用是為了將LF信號傳遞到換能器418 (即LF接 收器)并衰減高頻信號?？梢圆捎闷渌愋偷臑V波器，例如電阻電容濾 波器、電阻電感濾波器等。在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以包括多 于一個的濾波器。
圖10圖示了電聲換能器系統(tǒng)530的簡化框圖。系統(tǒng)510包括音頻信號源512、至少一個選頻網(wǎng)絡(luò)(兩個被圖示為514)以及多個換能器516、 518、 520。在本實施方式中，第一換能器516為高音擴聲器，第二換能 器530為中音接收器，而第三換能器518為低音擴聲器。應(yīng)該理解，在 不偏離本發(fā)明范圍的情況下，根據(jù)期望的應(yīng)用，系統(tǒng)530可以包括不同 的組合，例如兩個高音擴聲器和一個低音擴聲器、兩個高音擴聲器和一 個中音接收器、兩個中音接收器和一個低音擴聲器等。第一選頻網(wǎng)絡(luò)514 包括至少一個濾波器元件，例如充當HPF的電容器C1，其第一端通過線 路515耦接到信號源512，而第二端耦接到兩個高音擴聲器518的輸入端。 第二選頻網(wǎng)絡(luò)514包括與換能器520 (即中音接收器)串聯(lián)耦接的電容器 C2和電感器Ll，以在線路515c上引導中音輸入頻率來驅(qū)動中音接收器 520。如圖所示，C2的第一端耦接到信號源512。換能器518 (即低音擴 聲器)的輸入耦接到線路515，以通過線路115b引導低輸入頻率來驅(qū)動 換能器518。可以在換能器516、 518、 520的至少一個上形成至少一個諸 如全通氣孔或帶阻力通氣孔的聲學濾波器，以改善頻率輸出。例如，用 于換能器516的帶阻力通氣孔使得能夠獲得滿意的HF響應(yīng)，而用于換能 器518的帶阻力通氣孔使得能夠控制低頻輸出并維持第一共振頻率。換 能器518可以設(shè)置有未穿孔的聲學組件，以減小LF滾降。
應(yīng)該理解，選頻網(wǎng)絡(luò)514中Cl的使用是為了在線路515a上將HF 信號傳遞到換能器516，并且還可以用來衰減低頻信號。此外，C2和L1 通過線路515c將MF信號傳遞到換能器516并衰減高頻信號。在不偏離 本發(fā)明范圍的情況下，可以采用其他類型的濾波器，例如電阻電容濾波 器、電阻電感濾波器等。
圖11圖示了電聲換能器系統(tǒng)630的簡化框圖。系統(tǒng)610包括音頻信 號源612、至少一個選頻網(wǎng)絡(luò)(三個被圖示為614)以及多個換能器616、 618、 620。在本實施方式中，第一換能器616為高音擴聲器，第二換能 器630為中音接收器，而第三換能器618為低音擴聲器。應(yīng)該理解，在 不偏離本發(fā)明范圍的情況下，根據(jù)期望的應(yīng)用，系統(tǒng)630可以包括不同 的組合，例如兩個高音擴聲器和一個低音擴聲器、兩個高音擴聲器和一 個中音接收器、兩個中音接收器和一個低音擴聲器。第一選頻網(wǎng)絡(luò)614包括至少一個濾波器元件，例如充當HPF的電容器C1，其第一端通過線 路615耦接到信號源512，而第二端耦接到換能器616的輸入端。第二選 頻網(wǎng)絡(luò)614可以包括與中音接收器620串聯(lián)耦接的電感器Ll，以在線路 615c上引導中音輸入頻率來驅(qū)動換能器620。如圖所示，Ll的第一端耦 接到C1的第二端，而L1的第二端耦接到中音接收器620的輸入端。第 三選頻網(wǎng)絡(luò)614包括電感器L2，其第一端通過線路615耦接到源612， 而第二端通過線路615b耦接到換能器618的輸入端，以引導低輸入頻率。 可以在換能器616、 618、 620的至少一個形成上至少一個諸如全通氣孔 或帶阻力通氣孔的聲學濾波器，以改善頻率輸出。例如，用于換能器616 的帶阻力通氣孔使得能夠獲得滿意的HF響應(yīng)，而用于換能器618的帶阻 力通氣孔使得能夠控制低頻輸出并維持第一共振頻率。換能器618可以 設(shè)置有未穿孔聲學組件，以減小LF滾降。
應(yīng)該理解，選頻網(wǎng)絡(luò)614中Cl的使用是為了在線路615a上將HF 信號傳遞到換能器616，并且還可以用來衰減低頻信號。此外，Ll通過 線路615c將MF信號傳遞到換能器620并衰減高頻信號，而L2在線路 615b上將F信號傳遞到換能器618。在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可 以采用其他類型的濾波器，例如電阻電容濾波器、電阻電感濾波器等。
圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的從兩個換能器獲得的兩個測量 結(jié)果，這兩個換能器具有公共的頻率特性，例如低頻。聲壓被繪制為頻 率的函數(shù)。第一曲線75表示帶有內(nèi)部通氣孔的換能器，而第二曲線77 表示沒有內(nèi)部通氣孔的換能器。該圖表明，曲線75的低頻滾降向曲線77 的更低頻率滾降偏移(shift),例如從A1到A2或者更低，以提高較強的 低音或低頻響應(yīng)輸出。沒有內(nèi)部通氣孔的中頻或高頻換能器對低頻響應(yīng) 輸出沒有任何影響。
圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明實施方式從三個換能器獲得的三個測量結(jié) 果。聲壓被繪制為頻率的函數(shù)。為了獲得頻率的偏移并改變曲線的形狀， 使用了具有公共頻率特性的三個換能器。第一曲線B1表示帶有尺寸大于 0.003英寸的外部通氣孔的換能器的響應(yīng)。第二曲線B2表示帶有尺寸小 于或等于0.003英寸的外部通氣孔的換能器的響應(yīng)。第三曲線B3表示沒響應(yīng)。該圖清晰地表明，隨著外部通氣孔尺寸 的減小，曲線形狀發(fā)生了改變。結(jié)果，曲線B2的頻率從bl增大到b2，
同時將第一共振頻率維持為B3。
返回到圖3和4，可以修改或調(diào)整馬達組件來進一步改善所選擇的 頻率輸出性能。例如，電樞可以造得更短，長度約0.01到0.200英寸。 效果是增大了由驅(qū)動線圈和磁軛驅(qū)動的電樞的機械硬度。驅(qū)動線圈具有 相應(yīng)不同的長度來容納電樞。在一個實施方式中，驅(qū)動線圈的長度可以 為約0.01到0.200英寸。為了驅(qū)動硬度增大的電樞，驅(qū)動磁體可能需要 更大的力。這可以通過選擇磁性材料并確定尺寸(例如使用增大厚度的 材料)來實現(xiàn)。在一個實施方式中，驅(qū)動磁體的厚度可以為約0.005到 0.03英寸，以提供足夠的電磁通量密度來驅(qū)動電樞。
此處通過引用將這里引述的包括公開、專利申請以及專利的所有參 考文獻并入，就如同每個參考文獻都被單獨并且具體地表示為通過引用 而并入并且在這里被整體闡述。
這里描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括發(fā)明人己知的執(zhí)行本發(fā)明 的最佳模式。應(yīng)該理解，所例示的實施方式僅是示例性的，不應(yīng)該認為 是對本發(fā)明范圍的限制。
權(quán)利要求
1、一種電聲換能器系統(tǒng)，該電聲換能器系統(tǒng)包括高頻換能器和低頻換能器，每個換能器都包括殼體，該殼體限定了內(nèi)腔，設(shè)置在該殼體內(nèi)用于制造聲壓的聲學組件將該內(nèi)腔劃分成前容積和后容積；以及耦接到該高頻換能器的選頻網(wǎng)絡(luò)，用于引導高輸入頻率來驅(qū)動該高頻換能器；其中，每個換能器都包括形成在該殼體的壁上、在該后容積與周圍環(huán)境之間連通的聲學濾波器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該選頻網(wǎng)絡(luò)是從包 括無源濾波器、有源濾波器、雙放大器電路、三放大器電路、音頻選頻 裝置、N路選頻裝置、模擬選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型(采 樣)選頻裝置、連續(xù)時間型選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、無 限脈沖響應(yīng)濾波器、有限脈沖響應(yīng)濾波器或它們的組合的組中選出的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電聲換能器系統(tǒng)，該電聲換能器系統(tǒng)包括 耦接到該低頻換能器的第二選頻網(wǎng)絡(luò)，第二選頻為低頻選頻。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第二選頻網(wǎng)絡(luò)是從 包括無源濾波器、有源濾波器、雙放大器電路、三放大器電路、音頻選 頻裝置、N路選頻裝置、模擬選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型(釆 樣)選頻裝置、連續(xù)時間型選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、無 限脈沖響應(yīng)濾波器、有限脈沖響應(yīng)濾波器或它們的組合的組中選出的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該聲學濾波器是外 部通氣孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該聲學濾波器具有 尺寸小于或等于0.003英寸的開口。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該聲學濾波器具有 尺寸大于0.003英寸的開口。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該低頻換能器的該聲學組件是未穿孔的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電聲換能器系統(tǒng)，該高頻換能器包括較短 的電樞、較短的驅(qū)動線圈以及較厚的驅(qū)動磁體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中與該高頻換能器 和該低頻換能器并聯(lián)耦接了中頻換能器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該中頻換能器上 耦接了第三選頻網(wǎng)絡(luò)，第三選頻為中頻選頻。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第三選頻網(wǎng)絡(luò)是從包括無源濾波器、有源濾波器、雙放大器電路、三放大器電路、音頻選頻裝置、N路選頻裝置、模擬選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型 (采樣)選頻裝置、連續(xù)時間型選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、 無限脈沖響應(yīng)濾波器、有限脈沖響應(yīng)濾波器或它們的組合的組中選出的。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中設(shè)置了振膜艙來 密封該系統(tǒng)，該振膜艙包括針對電磁干擾的屏蔽體。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該振膜艙由高磁 滲透性材料制成，并且該殼體衰減了這些換能器所產(chǎn)生的電信號或噪聲。
15、 一種電聲換能器系統(tǒng)，該電聲換能器系統(tǒng)包括并聯(lián)耦接的高頻 換能器、中頻換能器和低頻換能器，該系統(tǒng)包括音頻信號源；以及耦接在該音頻信號源與其中一個換能器之間的第一選頻網(wǎng)絡(luò)，第一 選頻具有第一選擇輸入頻率響應(yīng)；其中每個換能器都包括提供擴展的高頻輸出和持續(xù)的低頻輸出的聲 學濾波器。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一選頻網(wǎng)絡(luò)耦 接到該高頻換能器，第一選頻為高頻選頻。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該音頻信號源和 該中頻換能器耦接了第二選頻網(wǎng)絡(luò)，并且該第二選頻網(wǎng)絡(luò)為中頻選頻。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一選頻網(wǎng)絡(luò)和 該中頻換能器耦接了第二選頻網(wǎng)絡(luò)，該第二選頻網(wǎng)絡(luò)為中頻選頻。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該音頻信號源和 該低頻換能器耦接了第三選頻網(wǎng)絡(luò)，第三選頻為低頻選頻。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中每個所述換能器都包括殼體，該殼體限定了內(nèi)腔，設(shè)置在該殼體內(nèi)的聲學組件將該內(nèi)腔劃分成前容積和后容積；以及形成在每個殼體的壁上、用于使該后容積與周圍環(huán)境連通的聲學濾 波器。
21、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一選頻網(wǎng)絡(luò)是 從包括無源濾波器、有源濾波器、雙放大器電路、三放大器電路、音頻 選頻裝置、N路選頻裝置、模擬選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型(釆樣)選頻裝置、連續(xù)時間型選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、 無限脈沖響應(yīng)濾波器、有限脈沖響應(yīng)濾波器或它們的組合的組中選出的。
22、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該聲學濾波器是 外部通氣孔。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該聲學濾波器具 有尺寸小于或等于0.003英寸的開口。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該聲學濾波器具 有尺寸大于0.003英寸的開口 。
25、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該低頻換能器的 該聲學組件是未穿孔的。
26、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該高頻換能器包 括較短的電樞、較短的驅(qū)動線圈以及較厚的驅(qū)動磁體。
27、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中設(shè)置了振膜艙來 密封該系統(tǒng)，該振膜艙包括對于電磁干擾的屏蔽體。
28、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該振膜艙由高磁 滲透性材料制成，并且衰減了這些換能器產(chǎn)生的不期望的電信號或噪聲。
29、 一種電聲換能器系統(tǒng)，該電聲換能器系統(tǒng)包括 第一換能器；第二換能器；以及耦接到第一換能器或第二換能器的選頻網(wǎng)絡(luò)，用于引導所選擇的信 號以分別驅(qū)動第一換能器或第二換能器；其中第一換能器或第二換能器包括帶阻力的通氣孔。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的電聲換能器，其中每個換能器都包括 限定了內(nèi)腔的殼體；設(shè)置在該殼體內(nèi)將該內(nèi)腔劃分成前容積和后容積的聲學組件；以及 所述帶阻力的通氣孔形成在該殼體的壁上，用于使該后容積與周圍 環(huán)境連通。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一換能器和第 二換能器耦接到音頻信號源。
32、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一換能器和第 二換能器是從包括高頻(HF)接收器、中頻接收器、低頻(LF)接收器、 較高HF接收器、較低HF接收器、較高中頻接收器、較低中頻接收器、 較高LF接收器、較低LF接收器或者它們的組合的組中選出的。
33、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一換能器為低 音擴聲器，該低音擴聲器包括所述帶阻力的通氣孔，以增強低頻輸出同 時維持第一共振頻率。
34、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一換能器為高 音擴聲器，而第二換能器為低音擴聲器，每個換能器都包括帶阻力的通 氣孔，以提供擴展的高頻輸出和持續(xù)的低頻輸出。
35、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第一換能器或第 二換能器包括未穿孔聲學組件。
36、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中該音頻信號源上 耦接了第三換能器。
37、 根據(jù)權(quán)利要求36所述的電聲換能器系統(tǒng)，其中第三換能器上耦 接了第二選頻網(wǎng)絡(luò)。
38、 一種制造電聲換能器系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟 提供第一換能器，該第一換能器包括由形成在殼體內(nèi)的聲學組件限定出的后容積和前容積；提供第二頻率換能器，該第二頻率換能器包括由形成在該殼體內(nèi)的聲學組件限定出的后容積和前容積；將選頻網(wǎng)絡(luò)耦接到第一換能器或第二換能器中的一個上，該選頻網(wǎng) 絡(luò)引導所選擇的輸入頻率來驅(qū)動所述一個換能器；在所述一個換能器的該殼體的壁上形成聲學濾波器；以及通過該聲學濾波器使該后容積與周圍連通。
39、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中該選頻網(wǎng)絡(luò)是從包括無源濾 波器、有源濾波器、雙放大器電路、三放大器電路、音頻選頻裝置、N 路選頻裝置、模擬選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型(采樣)選頻 裝置、連續(xù)時間型選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、無限脈沖響 應(yīng)濾波器、有限脈沖響應(yīng)濾波器或它們的組合的組中選出的。
40、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，該方法包括以下步驟在第二換 能器上耦接第二選頻網(wǎng)絡(luò)，第二選頻網(wǎng)絡(luò)引導剩余的輸入頻率來驅(qū)動第 二換能器。
41、 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中第二選頻網(wǎng)絡(luò)是從包括無源 濾波器、有源濾波器、雙放大器電路、三放大器電路、音頻選頻裝置、N 路選頻裝置、模擬選頻裝置、數(shù)字選頻裝置、離散時間型(采樣)選頻 裝置、連續(xù)時間型選頻裝置、線性濾波器、非線性濾波器、無限脈沖響 應(yīng)濾波器、有限脈沖響應(yīng)濾波器或它們的組合的組中選出的。
42、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中該聲學濾波器為外部通氣孔。
43、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中該聲學濾波器具有尺寸小于 或等于0.003英寸的開口。
44、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中該聲學濾波器具有尺寸大于 0.003英寸的開口。
45、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述一個換能器的該聲學組 件是未穿孔的。
46、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述一個換能器具有較短的 電樞、較短的驅(qū)動線圈以及較厚的驅(qū)動磁體。
47、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，該方法包括以下步驟在第一換 能器和第二換能器上耦接第三換能器。
48、 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，該方法包括以下步驟在第三換 能器上耦接第三選頻網(wǎng)絡(luò)。
49、 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，該方法包括以下步驟為第一換 能器和第二換能器設(shè)置振膜艙。
50、 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中該振膜艙由高磁滲透性材料 制成，并且衰減了這些換能器產(chǎn)生的不期望的電信號或噪聲。
全文摘要
一種換能器系統(tǒng)可以包括多個換能器。這些換能器可以安裝在一起，并且根據(jù)期望的應(yīng)用可以包括相同的換能器類型或不同的換能器類型。這些換能器可以是對齊并結(jié)合的接收器?？梢栽O(shè)置耦接電路并將其耦接到這些換能器中的一個或者兩個。
文檔編號H04R1/24GK101411211SQ200780011166
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者格溫德琳·P·馬辛吉爾, 維涅什·賈揚特, 賈尼斯·L·羅普雷斯蒂 申請人:美商樓氏電子有限公司