專利名稱：搖擺幅度減小了的揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種揚聲器，包括其膜片在受到驅(qū)動時以搖擺頻率 在搖擺模式下振動的電動換能器；以及安裝所述電動換能器的低音反 射式箱體。
本發(fā)明還涉及一種包含本發(fā)明的揚聲器的移動設(shè)備，特別是移動 電話、PDA、移動計算機、或玩具。
背景技術(shù)：
本專利上下文中的揚聲器包括安裝在箱體中的電動換能器。該電 動換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲音。箱體亦被稱作"盒體"，其作用是，防 止由換能器背面產(chǎn)生的異相聲波同由換能器正面產(chǎn)生的正相聲波混 合，從而形成干涉圖樣和相消，降低揚聲器的效率。
圖1和2示出了電動換能器1的示例。圖1示出了換能器1的頂
視圖，圖2示出了換能器l的剖視圖。換能器l包括膜片2、附在
膜片2上的線圈3、同線圈3相互作用的磁體4、以及框架5?？蚣? 利用邊緣6保持磁體4和膜片2。如果電信號施加于線圈3，線圈3 就使膜片2按速度向量7所示的那樣以活塞運動方式振動。理想情況 下，如圖3所示，膜片2的所有位置沿速度向量7—致運動。然而， 在某些情況下，膜片2可能會按箭頭8所示的方式運動，從而導(dǎo)致繞 軸9發(fā)生振動的旋轉(zhuǎn)運動。圖4示出了這種非活塞運動，后者也稱為"搖 擺模式"，如果如圖1所示的換能器1的情形那樣換能器不含支架 (spider)，將極有可能出現(xiàn)搖擺模式。
由于搖擺模式振動可能導(dǎo)致聲效率損失或使由換能器l產(chǎn)生的聲 信號發(fā)生失真，因而不希望產(chǎn)生這樣的振動。已公布的歐洲專利申請l 555 849 A2公開了 一種搖擺模式減小了的無源聲輻射器。無源輻射器， 有時亦被稱作"空紙盆音箱(drone)"，包括用于輻射聲能的膜片和懸掛。膜片具有周緣(perimeter)部分和中心部分，且中心部分薄于 周緣部分。懸掛包含包裹著膜片的外皮元件。外皮元件包括用于在物 理上將無源輻射器同箱體進行耦合的邊緣(surround),將膜片和箱體 氣密封。非邊緣、非支架懸掛元件同邊緣協(xié)同工作，以控制運動并支 持膜片的重量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種其箱體至少能夠使揚聲器換能器的 搖擺模式有所減弱的揚聲器。
本發(fā)明的上述目的是通過一種揚聲器予以實現(xiàn)的，這種揚聲器包
括其膜片在受到驅(qū)動時能夠以搖擺頻率在搖擺模式下振動的電動換 能器；以及安裝所述電動換能器的低音反射式箱體。所述低音反射式
箱體被調(diào)諧至所述搖擺頻率。低音反射式箱體(又名開孔式或開口式 箱體)是一種利用了來自換能器膜片背面的聲音的揚聲器箱。同基本 密封的封閉箱揚聲器相反，低音反射式箱體包含開口(通常稱為開孔)， 所述開口可以包含一個橫截面通常為矩形或者圓形的管道。所述開口 同箱體內(nèi)的空氣發(fā)生諧振。低音反射式箱體的諧振頻率有時被稱為
Hdmoltz頻率，該頻率取決于箱體的大小和開口的尺寸。對于傳統(tǒng)揚 聲器而言，低音反射式箱體用于將揚聲器的頻率響應(yīng)擴展至換能器在 封閉式箱體中能夠再現(xiàn)的范圍以下。因此，傳統(tǒng)低音反射式箱體被調(diào) 諧至特定的低音頻率。
然而，本發(fā)明的揚聲器的低音反射式箱體被調(diào)諧至電動換能器的 搖擺頻率。通過本發(fā)明的調(diào)諧，即使無法完全抑制以搖擺頻率擺動的 換能器膜片的擺動，也至少可以減小其擺動幅度。因此，如果將低音 反射式箱體調(diào)諧至換能器的搖擺頻率，換能器在該頻率下受到激發(fā)的 可能性就會下降，從而減小膜片的搖擺。
電動換能器可以包括一種用于提高膜片穩(wěn)定性的支架系統(tǒng)。這種 支架系統(tǒng)可以減小換能器的搖擺。特別對于低成本的應(yīng)用，采用不帶 這種支架系統(tǒng)的換能器，如背景技術(shù)中所述的換能器1。如果使用了 不帶支架的換能器，本發(fā)明的低音反射式箱體調(diào)諧將極為有用。由于本發(fā)明的揚聲器的箱體是低音反射式箱體，因此其包括通常 被稱為開孔的開口。該開口的具有任意形狀的橫截面SR和長度LR。 具體而言，橫截面Sr可以是圓形或矩形的，并且箱體具有容積vb。
可以根據(jù)下式，確定開口的長度lr，以將低音反射式箱體調(diào)諧至換能
器的搖擺頻率f;。ck。<formula>formula see original document page 6</formula>
其中c是空氣中的聲速。
本發(fā)明的揚聲器可專門用于移動設(shè)備(如移動電話、PDA、移動 計算機、或玩具)。
根據(jù)本發(fā)明還可以通過另一種揚聲器實現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述揚
聲器包括其膜片在受到驅(qū)動時以自由空間中的諧振頻率振動的電動
換能器；以及安裝所述電動換能器的低音反射式箱體。所述低音反射
式箱體被調(diào)諧至相當(dāng)于所述自由空間諧振頻率fres的1.5倍的頻率。不 帶支架定心系統(tǒng)的電動換能器(如背景技術(shù)中所描述的換能器O的 搖擺頻率通常大致相當(dāng)于換能器的自由空間諧振頻率的1.5倍。對于 其膜片是由內(nèi)阻尼相對較低的材料制作而成的電動換能器而言，尤其 如此。這種換能器專門用于低成本應(yīng)用或諸如移動電話、移動計算機、
PDA或玩具等移動設(shè)備。因此，如果低音反射式箱體被調(diào)諧至自由空
間諧振頻率f^的1.5倍，相應(yīng)的低音反射式揚聲器極有可能被調(diào)諧至
所用電動換能器的搖擺頻率。
本發(fā)明的這種箱體的開口參數(shù)可根據(jù)下式予以確定-<formula>formula see original document page 6</formula>


下面將參考附圖所示的實施例以非限制性示例對本發(fā)明予以更詳 細的說明。如上所述，圖1至4示出了電動換能器的搖擺模式； 圖5的曲線示出了電動換能器的膜片振幅與頻率間的關(guān)系； 圖6和7是包含電動換能器和低音反射式箱體的揚聲器； 圖8的曲線示出了圖7的換能器頻率和低音反射式箱體端口處的 聲壓級與頻率間的關(guān)系。
圖9示出了包含圖7揚聲器的移動電話。
具體實施例方式
圖1至4已在背景部分進行了討論。
圖5是一條曲線10，示出了不帶支架定心系統(tǒng)的位于自由空間中 (即換能器未連接至箱體的情況下)的典型電動換能器的膜片幅度與 頻率間的關(guān)系。對于該典型實施例，所述換能器是圖l至4的換能器 1。曲線10示出了位于750 Hz的第一峰值11和位于大約1 kHz位置 的第二峰值12。第一峰值11與位于大約750 Hz位置的換能器1的自
由空間諧振頻率f^相對應(yīng)，第二峰值12與換能器l的搖擺頻率fr。ck
相對應(yīng)。對于該典型實施例，搖擺頻率f,k約為1000kHz。因此，所 述換能器l的搖擺頻率約為換能器1的自由空間諧振頻率的1.5倍。 對于具有內(nèi)阻尼(inner damping)相對較低的膜片的電動換能器而言， 這種情形十分常見。舉例而言，這樣的換能器可用于諸如移動電話、 PDA、膝上型電腦或玩具等移動設(shè)備。
圖6示出了本發(fā)明的揚聲器13的第一典型實施例，包括箱體14 以及典型實施例的圖1至4的換能器1。箱體14是具有開口15的低 音反射式箱體，其容積為V^。開口 15的橫截面為SR,t，其長度與箱 體14的壁厚d相對應(yīng)。
換能器1具有如圖5所示的大約1 kHz的搖擺頻率froek。將揚聲 器13的箱體14調(diào)諧至該搖擺頻率froek，即，并選擇箱體14的容積 VBJ、橫截面SR，i、壁厚，使得由換能器1和箱體14構(gòu)成的系統(tǒng)在搖 擺頻率f;。。k處發(fā)生諧振。對于該典型實施例，開口 15的橫截面Sju 為矩形，并對其加以選擇，使其滿足下式<formula>formula see original document page 8</formula>
其中c是空氣中的聲速。
可選地，將箱體14調(diào)諧至相當(dāng)于換能器l的自由空間諧振頻率
fres的1.5倍的頻率。然后，選擇開口 15的橫截面S^，使其對于該典 型實施例滿足下式
= 9——^~^ = 9 - (750他)2 , "
圖7示出了本發(fā)明的揚聲器16的第二典型實施例，包括換能器1 與低音反射式箱體17。箱體17的容積為VB,2，并包括反射端口 18。 端口18長度為L，橫截面為Sj^。對于該典型實施例，橫截面Sj^是 圓形的。
端口 18的長度L的大小使得由換能器1和箱體16構(gòu)成的系統(tǒng)在 搖擺頻率f;。dc處發(fā)生諧振。對于該典型實施例而言，選擇端口 18的長 度L的大小，使其滿足下式
二-
可選地，將箱體17調(diào)諧至相當(dāng)于換能器l的自由空間諧振頻率
fres的1.5倍的頻率。然后，選擇端口 18的長度L，使其對于該典型實 施例滿足下式
^ 一 汐凡2
圖8示出了曲線19和曲線20，曲線19表示換能器1的膜片2 的聲壓級Lpi與歸一化頻率C0n的關(guān)系，曲線20表示端口 18處的聲壓
級與歸一化頻率O)n的關(guān)系。對頻率軸進行歸一化，使頻率ODn-l與換
能器i的搖擺頻率f;。ck相對應(yīng)。由曲線19可見，換能器i的膜片2
幾乎不產(chǎn)生任何聲音。這意味著，膜片2根本不發(fā)生運動，或僅以搖
擺頻率&。dc發(fā)生微小的運動。揚聲器13、 16專門用于諸如移動電話、PDA、移動計算機、或玩 具等移動設(shè)備。圖9示出了作為移動設(shè)備一典型實施例的、包括揚聲 器13或揚聲器16的移動電話21。
最后，應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實施例是為了闡釋而不是限制本發(fā)明， 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能夠在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范 圍的前提下，設(shè)計出多種可選實施例。在權(quán)利要求中，括號中的參考 標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對于權(quán)利要求的限制。"包括"和"包含"等詞語不排 除存在權(quán)利要求或整個說明書中所列元件或步驟以外的其它元件或步 驟。對元件的單一引用不包括對該元件的多次引用，反之亦然。在枚 舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，可以將這些裝置中的若干裝置作為 同一硬件予以實現(xiàn)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中陳述特定措施這一 事實，并不表示不能有利地將這些措施結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1. 一種揚聲器，包括其膜片(2)在受到驅(qū)動時以搖擺頻率frock在搖擺模式下振動的電動換能器(1)；以及安裝所述電動換能器(1)的低音反射式箱體(14，17)；所述低音反射式箱體(14，17)被調(diào)諧至所述搖擺頻率frock。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器，其中，所述電動換能器(1)是無支架換能器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器，其中，所述低音反射式箱體(14， 17)包括端口 (15， 18)，所述端口的橫截面和長度(d， L)根據(jù)下式確定<formula>formula see original document page 2</formula>其中，c是空氣中的聲速，f,k是所述搖擺頻率，SR是所述端口 ( 15 ， 18)的所述橫截面，Vb是所述箱體(14， 17)的容積。
4. 一種揚聲器，包括其膜片(2)在受到驅(qū)動時以自由空間中的諧振頻率fres振動的電動換能器(1);以及安裝所述電動換能器(1)的低音反射式箱體(14， 17);所述低音反射式箱體(14， 17)被調(diào)諧至相當(dāng)于所述自由空間諧 振頻率L的1.5倍的頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的換能器，其中，所述電動換能器(1)是無支架換能器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚聲器，其中，所述低音反射式箱體(14，17)包括端口 (15， 18)，所述端口的橫截面和長度(d， L)根據(jù)下式確定其中，c是空氣中的聲速，fw是所述自由空間中的諧振頻率，SR 是所述端口 (15， 18)的所述橫截面，Vb是所述箱體(14， 17)的容積。
7. —種移動設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的揚 聲器(13， 16)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動設(shè)備，是移動電話(21)、 PDA、 移動計算機、或玩具中的一項。
全文摘要
一種揚聲器(13，16)，包括電動換能器(1)和安裝所述電動換能器(1)的低音反射式箱體(14，17)。所述電動換能器的膜片(2)在受到驅(qū)動時將以搖擺頻率在搖擺模式下振動，并且所述低音反射式箱體(14，17)被調(diào)諧至所述搖擺頻率。
文檔編號H04R1/28GK101444109SQ200780017697
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者克里斯蒂安·哈斯 申請人:Nxp股份有限公司