專利名稱：聲學換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里描述的實施方案涉及聲學換能器(acoustic transducer)。
背景技術(shù)：
許多聲學換能器或者驅(qū)動器使用運動線圈動態(tài)驅(qū)動器來生成聲波。在大多數(shù)換能 器設(shè)計中，磁體用氣隙提供了磁通量路徑。該運動線圈與該氣隙中的磁通量作用，以移動該 驅(qū)動器。最初，電磁體被用來創(chuàng)建確定的(fixed)磁通量路徑。這些基于電磁體的驅(qū)動器 遭受很高的能量消耗和損耗。更近期，聲學驅(qū)動器已經(jīng)由永久磁體制成。盡管永久磁體不 消耗能量，但它們的磁能積(BH product)有限、可能笨重、且依賴于磁性材料，它們也可能 昂貴。與此相反，基于電磁體的驅(qū)動器不會遭受同樣的磁能積限制。需要更有效率的基于電磁體的聲學換能器，其既具備電磁體的優(yōu)點，又減小了電 磁體的某些缺點的影響。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明提供了一種操作聲學換能器的方法。該方法包括接收輸入音 頻信號；在固定線圈(stationary coil)中生成時變的固定線圈信號，其中該固定線圈信 號對應(yīng)于該輸入音頻信號，并且其中該固定線圈在磁通量路徑中感生(induce)磁通量；在 運動線圈(moving coil)中生成時變的運動線圈信號，其中該運動線圈被布置在該磁通 量路徑中；該運動線圈信號既對應(yīng)于該固定線圈信號又對應(yīng)于該輸入音頻信號；且該運動 線圈被聯(lián)結(jié)至運動隔膜(movingdiaphragm)，該運動隔膜響應(yīng)于該運動線圈信號和該固定 線圈信號而運動。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種操作聲學換能器的方法，該方法包括接收輸入 音頻信號；在一個或多個固定線圈之每一個中生成時變的固定線圈信號，其中每一個固定 線圈信號都對應(yīng)于該輸入音頻信號，并且其中每一個固定線圈都在對應(yīng)的磁通量路徑中感 生磁通量；在一個或多個運動線圈之每一個中生成時變的運動線圈信號，其中每一個運 動線圈都被布置在至少一個磁通量路徑中；每一個運動線圈信號都對應(yīng)于一個或多個固定 線圈信號和該輸入音頻信號；且該運動線圈被聯(lián)結(jié)至運動隔膜，該運動隔膜響應(yīng)于該運動 線圈信號和該固定線圈信號而運動。本發(fā)明的另一個方面提供了一種聲學換能器，包括用來接收輸入音頻信號的音 頻輸入終端；一個或多個用來感生磁通量路徑的固定線圈；一個或多個被聯(lián)結(jié)至運動隔膜 的運動線圈，其中該運動線圈被至少部分地布置在該磁通量路徑中；控制系統(tǒng)，其被連接至 該輸入終端，并且被適配為，在至少一個固定線圈中產(chǎn)生時變的固定線圈信號，并在每一個運動線圈中產(chǎn)生成時變的運動線圈信號，并且其中所有的固定線圈信號和運動線圈信號都 取決于該輸入音頻信號，并且其中，該隔膜的、響應(yīng)于該固定線圈信號和該運動線圈信號的 運動也對應(yīng)于該輸入音頻信號。本發(fā)明的另一個方面提供了一種聲學換能器，包括用來接收輸入音頻信號的音 頻輸入終端；驅(qū)動器，其具有運動隔膜；具有氣隙的磁性材料；用來在該磁性材料和該氣 隙中感生磁通量的固定線圈；被聯(lián)結(jié)至該運動隔膜的運動線圈，其中該運動線圈被至少部 分地布置在該氣隙中；和控制系統(tǒng)，其用來在該固定線圈中產(chǎn)生時變的固定線圈信號，其 中該固定線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信號；且在該運動線圈中產(chǎn)生時變的運動線圈信號， 其中該運動線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信號和該固定線圈信號。根據(jù)每一個方面中的各種實施方案提供了附加的元件和特征。在一些實施方案中，該固定線圈信號可以對應(yīng)于該音頻輸入信號的平方根而被生 成。在一些實施方案中，該運動線圈信號也可以對應(yīng)于該音頻輸入信號的平方根。在一些實施方案中，該運動線圈信號是響應(yīng)于該輸入音頻信號和該固定線圈信號 而生成的。在一些實施方案中，該固定線圈信號可以是單向信號，使得在該磁通量路徑中被 生成的磁通量以單一方向流動，而該運動線圈信號是雙向的。在其他實施方案中，該運動線 圈信號是單向的，而該固定線圈信號是雙向的。在一些實施方案中，該固定線圈信號保持在最小信號電平以上，以保證最小水平 的磁通量流動在一個或多個磁通量路徑中。在一些實施方案中，僅當該運動線圈信號超過 了閾值時才保持該最小水平。在一些實施方案中，該固定線圈信號對應(yīng)于該輸入音頻信號的已整流版本 (rectified version)。一些實施方案包括反磁線圈(bucking coil)，其與該運動線圈串聯(lián)，并以與該運 動線圈的極性相反的極性纏繞。在一些實施方案中，該反磁線圈被安裝至該聲學換能器的 固定構(gòu)件。在一些實施方案中，該固定線圈信號是在一個或多個選定的信號電平生成的。在一些實施方案中，該固定線圈信號被基于該磁性材料的特性而補償。在一些實 施方案中，該特性是該磁性材料的飽和特性。在一些實施方案中，該特性是該磁性材料的剩 磁(remanentmagnetization) 0在一些實施方案中，該運動線圈信號被基于該磁性材料的特性而調(diào)節(jié)。在一些實 施方案中，該聲學換能器包括驅(qū)動器。該驅(qū)動器的特性被感測(sense)，并且該運動線圈信 號響應(yīng)于所感測到的特性而被調(diào)節(jié)。下面對各種方面和實施方案的附加特征進行描述。


現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明的幾個實施方案進行詳細描述，其中圖1 3示出了根據(jù)本發(fā)明的聲學換能器的一個實施方案；圖4、圖6 13和圖15 16示出了根據(jù)本發(fā)明的聲學換能器的其他實施方案；圖5示出了圖4所示的實施方案中的一些信號；且
圖14示出了圖14所示的實施方案中的一些磁特性。為了示出下述實施方案的各種方面，附圖的各種特征并非按比例畫出。在這些附 圖中，對應(yīng)的元件通常被用相似或者對應(yīng)的參考數(shù)字標識。
具體實施例方式首先參考圖1，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的一個聲學換能器100。換 能器100具有一個輸入終端102、一個控制塊104和一個驅(qū)動器106。圖1以截面圖示出了 驅(qū)動器106，并以框圖示出了換能器100其余部分?？刂茐K104包括一個固定線圈信號生成塊108和一個運動線圈信號生成塊110。 每一個固定線圈信號生成塊和運動線圈信號生成塊都被聯(lián)結(jié)到輸入終端102。在運作中，輸 入音頻信號\在輸入終端102被接收，并且被傳輸至固定線圈信號生成塊108和運動線圈 信號生成塊110。固定線圈信號生成塊108響應(yīng)于輸入信號Vi而在節(jié)點126生成一個固定 線圈信號Is。相似的，運動線圈信號生成塊110響應(yīng)于輸入信號Vi而在節(jié)點128生成一個 運動線圈信號Im。驅(qū)動器106包括磁性材料112、隔膜114、運動線圈架(former) 116、固定線圈118 和運動線圈120。驅(qū)動器106也包括一個可選的隔膜支撐物或支架(spider) 122以及一個 圍繞物(surround) 123。磁性材料112大體上是螺旋管形的(toroidal)，并且具有一個螺旋管形的腔134。 固定線圈118被放置在腔134內(nèi)。在各種實施方案中，磁性材料112可以由一個或多個部分 形成，這可以允許固定線圈118被更容易地插入或者形成在腔134內(nèi)。磁性材料112響應(yīng)于 該固定線圈信號而被磁化，從而在該磁性材料中產(chǎn)生磁通量。磁性材料在其磁路(magnetic circuit) 138中具有一個螺旋管形的氣隙136，并且磁通量流動穿過氣隙136及其附近。磁性材料112可由任何在磁場存在下能夠被磁化的材料形成。在各種實施方案 中，磁性材料112可由兩種或者更多種這樣的材料形成。在一些實施方案中，該磁性材料可 由疊層(lamination)形成。在一些實施方案中，該疊層可以被放射狀地組裝并可以是楔形 的，使得該復合磁性材料被形成為在疊層之間無間隙。運動線圈120被安裝于運動線圈架116。運動線圈120被聯(lián)結(jié)至運動線圈信號生 成塊110，并且接收運動線圈信號Im。隔膜114被安裝至運動線圈架114，使得隔膜114與 運動線圈120及運動線圈架116 —起運動。運動線圈120和運動線圈架116響應(yīng)于運動線 圈信號Im和氣隙136中的磁通量而在該氣隙內(nèi)運動。聲學換能器的、隨著運動線圈架而運 動的構(gòu)件可以被稱為運動構(gòu)件(moving component)。當運動線圈架運動時固定的構(gòu)件可以 被稱為固定構(gòu)件(stationarycomponent)。該聲學換能器的固定構(gòu)件包括磁性材料112和 固定線圈118。在各種實施方案中，該聲學換能器可以被適配為給防塵罩132和磁性材料112之 間的空間(air space)通風。例如，一個孔(aperture)可形成在該磁性材料中，或者多個孔 可形成在該運動線圈架中，以允許給該空間通風，由此減少或防止氣壓影響該隔膜的運動?？刂茐K104響應(yīng)于輸入信號Vi而生成固定線圈信號和運動線圈信號，使得隔膜 114生成對應(yīng)于輸入信號Vi的音頻波140。該固定線圈信號和該運動線圈信號既對應(yīng)于該輸入信號又彼此對應(yīng)。這兩個信號都是時變信號，因為在該聲學換能器的運作中這兩個信號的幅度(magnitude)都不定在單 一幅度。固定線圈信號Is的變化在磁性材料112和氣隙136中產(chǎn)生不同水平的磁通量。運 動線圈信號Im的變化導致隔膜114的運動，產(chǎn)生對應(yīng)于輸入音頻信號Vi的聲音。在該實施 方案中，固定線圈信號生成塊和運動線圈信號生成塊彼此聯(lián)結(jié)。固定線圈信號Is——或者 該固定線圈信號的一個版本——被提供給運動線圈信號生成塊110。運動線圈信號生成塊 110被適配為部分地響應(yīng)于固定線圈信號Is以及輸入信號Vi而生成運動線圈信號Im。在其他實施方案中，可響應(yīng)于該運動線圈信號和該輸入信號而生成該固定線圈信 號。在一些其他實施方案中，該運動線圈信號生成塊和該固定線圈生成塊可以不彼此聯(lián) 結(jié)，但是這兩個塊之一或二者可以被適配為對另一個塊生成的線圈信號進行估計或建模 (model)，然后響應(yīng)于所建模的線圈信號和該輸入信號而生成其自己的線圈信號。接下來參考圖3，該圖更加詳細地示出了控制模塊104。固定線圈信號塊108包括一個絕對值塊142、一個固定線圈處理塊144和一個固定 線圈電流調(diào)整器(current regulator) 146。絕對值塊142接收輸入信號Vi并且提供一個 已整流輸入信號143。固定線圈處理塊144響應(yīng)于已整流輸入信號143而生成一個固定線 圈控制信號150。在不同的實施方案中，處理塊144可以具有各種元件，并且可以以各種方 式運作。固定線圈處理塊144的一些實施例在下面被描述。電流調(diào)整器146響應(yīng)于固定線 圈控制信號150而生成作為電流信號的固定線圈信號Is。運動線圈信號塊110包括一個除法器154和一個運動線圈電流調(diào)整器156。除法 器154將輸入信號Vi除以固定線圈控制信號150，以生成一個運動線圈控制信號152。電 流調(diào)整器156響應(yīng)于該固定線圈控制信號而生成作為電流信號的固定線圈信號Im。在一些實施方案中，除法器154可將輸入信號Vi的一個版本除以固定線圈信號 152的一個版本，以生成該運動線圈控制信號。例如，一個放大器或其他處理塊可以被聯(lián)結(jié) 在輸入終端102和運動線圈信號塊110之間，并且可以處理輸入音頻信號Vi,以提供該輸入 音頻信號的一個已修整版本(modified version)。該輸入音頻信號的原始版本以及該輸入 音頻信號的任何這樣的已修整版本可以被稱為該輸入音頻信號的一個版本。相似的，一個 元件可以被聯(lián)結(jié)至該固定線圈信號塊，以提供該固定線圈控制信號的一個已修整版本。原 始的固定線圈控制信號或者該固定線圈控制信號的任何這樣的已修整版本可以被稱為該 固定線圈控制信號的一個版本。在一些實施方案中，一個可選的縮放器(scaler)可以被插在輸入終端102和除法 器154之間。在這樣的實施方案中，該縮放器將提供該輸入信號的一個經(jīng)縮放版本(scaled version)。除法器154將經(jīng)縮放的輸入信號158除以固定線圈控制信號150，以生成一個運 動線圈控制信號。返回本實施方案，固定線圈信號Is和運動線圈信號Im被作為電流信號生成。隔 膜114根據(jù)運動線圈信號和固定線圈信號而改變位置(與運動線圈120的運動有確定的關(guān) 系)。在任何時間點，氣隙136中的磁通量將大體上與該固定線圈信號成比例(假設(shè)該固定 線圈信號幅度的變化不是很快)。假設(shè)該固定線圈信號恒定，則該隔膜114將與該運動線圈 的變化成比例地運動，并將產(chǎn)生一個具體的音頻輸出。如果固定線圈信號13是時變的，那么 運動線圈信號Im也必須被修整，以適應(yīng)氣隙136中磁通量的變化，以產(chǎn)生相同的音頻輸出。在其他實施方案中，電流調(diào)整器146和156可被電壓調(diào)整器代替，該電壓調(diào)整器響應(yīng)于固定線圈控制信號和運動線圈控制信號而提供作為電壓信號的固定線圈信號和運動 線圈信號。在這樣的實施方案中，固定線圈電壓信號和運動線圈電壓信號將被得出，以在線 圈中生成適當?shù)碾娏?。在根?jù)本發(fā)明的聲學換能器的各種實施方案中，固定線圈塊和運動線圈塊可以被 適配為根據(jù)該換能器的期望性能和運作來以各種方式運作。如圖3中所示，運動線圈信號Im可以被如下地計算Im=y⑴
S每一個固定線圈和運動線圈都具有電阻，其導致固定線圈信號和運動線圈信號的 損耗。在一些實施方案中，可以期望減少線圈中的總損耗。在這種情況下，每個線圈中的損 耗應(yīng)大致等于I2sRs = I2mRm(2)式中RS是固定線圈的電阻；且Rm是運動線圈的電阻。結(jié)合公式⑴和⑵允許計算固定線圈信號
1^fljf (3)輸入信號Vi的絕對值被用來計算固定線圈信號Is，如圖3中所示，從而允許計算 更外面的平方根。運動線圈信號可使用公式(1)來計算。艮和Rs通常將取決于固定線圈和運動線圈的溫度。在一些實施方案中，該溫度可 被測量或被估計，并且對應(yīng)于所測得或所估得的溫度的電阻可被用來計算Is和Im。在公式(3)中使用輸入信號Vi的絕對值，導致了固定線圈信號是單向信號。在該 實施方案中，固定線圈信號總是正信號。語音線圈電流(voice coil current)是雙向信號， 并且其符號取決于輸入信號Vi的符號。在實踐中，固定線圈電流Im的有用幅度(useful magnitude)是有限的。磁性材 料112的飽和磁通量密度對應(yīng)于固定線圈信號Im的最大有用幅度。固定線圈信號Is的幅 度的任何超出此水平的增加都不會顯著增加氣隙136中的磁通量密度。固定線圈信號Is的 最大有用幅度可以被稱為Is-max。圖4示出了在固定線圈信號塊和運動線圈信號塊中運用公式(1) (3)的一個 實施方案。固定線圈信號塊408包括一個縮放器460、一個平方根塊462和一個限幅塊
(limiter block)464.縮放器460從絕對值塊442接收一個已整流輸入信號443。在該實
Rm
施方案中，縮放器460將已整流輸入信號443乘以一個約等于#的常量，以產(chǎn)生一個經(jīng)縮
KS
放的已整流輸入信號。平方根塊462取該經(jīng)縮放的已整流輸入信號的平方根，以提供一個 經(jīng)平方根縮放的已整流輸入信號(a squareroot scaled rectified input signal)。限幅 塊464接收該經(jīng)平方根縮放的已整流輸入信號，并生成一個對應(yīng)的固定線圈控制信號。當 該經(jīng)平方根縮放的已整流輸入信號小于選定的閾值V464_max時，固定線圈控制信號等于該經(jīng)平方根縮放的已整流輸入信號。其他時候，固定線圈控制信號等于閾值V464_max。在該實施 方案中，閾值V464_max對應(yīng)于固定線圈信號Is_max的最大有用幅度?？刂茐K404的運作在圖5中示出，該圖示出了輸入信號V”固定線圈信號Is和運 動線圈信號Im。輸入信號Vi是從外部信號源接收的。在時間段t51中，固定線圈信號Is與 輸入信號Vi成比例地變化。運動線圈信號基于固定線圈信號Is和輸入信號Vi而變化。在時間段t52和t53中，輸入信號的幅度足夠高，使得固定線圈信號被限幅塊464限 制在其最大有用幅度Is-max。運動線圈信號Im變得與輸入信號Vi成比例。在該實施方案中，限幅塊464被描述為限制固定線圈控制信號，使得固定線圈信 號Is被限制在其最大有用幅度Is-max。在其他實施方案中，限幅塊464可以被配置為，將固定 線圈信號Is限制在任何選定水平。例如，固定線圈信號可以被限制在一個選定水平以減少 該聲學換能器中的功率消耗，或者基于該特定實施方案中的固定線圈或磁性材料的特性。接下來參考圖6，該圖示出了固定線圈處理塊644的另一個實施方案。固定線圈處 理塊644包括一個帶有衰減網(wǎng)絡(luò)的RCD峰值保持器(RCD peak-hold with decay network), 包括二極管661、電容器663和電阻器665。該RCD網(wǎng)絡(luò)檢測已整流輸入信號643的峰值電 平。電容器663充電至該峰值電平，然后通過電阻器665放電，直到下一個峰值高于跨越電 容器663的電壓。所得到的固定線圈控制信號650對應(yīng)于該已整流輸入信號的包絡(luò)。該實 施方案可與固定線圈以及可能不能充分響應(yīng)固定線圈信號的磁性材料一起使用，以允許該 磁性材料和氣隙中的磁通量響應(yīng)于較高頻率的固定線圈信號而快速變化。接下來參考圖7，該圖示出了另一個固定線圈處理塊744。固定線圈處理塊744具 有一個確定的電壓源769，該電壓源通過二極管767聯(lián)結(jié)至限幅塊764。絕對值塊742通 過二極管761聯(lián)結(jié)至限幅塊764。二極管761和767對由絕對值塊742提供的已整流輸入 信號743和電壓源769的電壓進行二極管或運算(diode-or)，使得這兩個信號的較高幅度 (減去跨越各自二極管的電壓降)被聯(lián)結(jié)至電容器763。電容器763充電至這兩個信號中 的較高者，并且通過電阻器765放電，從而有效地作為如下的峰值檢測器來運作該峰值檢 測器的最小電平對應(yīng)于電壓源763的幅度?？缭诫娙萜?63的電壓被聯(lián)結(jié)至限幅塊764。固定線圈生成一個固定線圈控制信號，其對應(yīng)于已整流輸入信號或者電壓源 763的電壓中的較高者。這保證了固定線圈信號不降至對應(yīng)于電壓源763的電壓的最 小電平以下，由此保證了該磁性材料(圖7中未示出)總是被磁化至對應(yīng)于該最小電平 的電平。當輸入信號電平具有相對低的幅度時，可選擇該最小電平以保持最小性能效率 (performanceefficiency)0在另一個實施方案中，電容器763可被省略。在這樣一個實施方案中，固定線圈信 號Is將更精確地跟隨已整流輸入信號。接下來參考圖8，該圖示出了帶有固定線圈處理塊844的另一個實施方案的聲學 換能器800。聲學換能器800也具有一個可選的放大器801，其被聯(lián)結(jié)在輸入終端802和除 法器154之間。放大器801可以是一個確定的或可調(diào)節(jié)的放大器，并且提供輸入音頻信號 Vi——其被聯(lián)結(jié)至運動線圈信號塊810——的一個已放大版本(amplifiedversion)。放大 器801可被用來調(diào)節(jié)運動線圈信號Im的幅度。固定線圈處理塊808以預(yù)定數(shù)量的電壓電平之一向限幅塊864提供一個固定線圈 控制信號。每一個預(yù)定電壓電平對應(yīng)于已整流輸入信號843的一批(a range of)信號電平。隨著輸入信號802的幅度從較低電平向較高電平變化，固定線圈處理塊844漸次地從 較低預(yù)定電壓電平到較高預(yù)定電壓電平來切換固定線圈信號850。根據(jù)固定線圈控制信號 867的幅度，電流調(diào)整器846以不同的確定電平生成固定線圈信號Is。磁性材料(圖8中 未示出)在對應(yīng)于固定線圈信號Is之各種確定電平的各種確定電平被磁化。接下來參考圖9，該圖以框圖形式示出了另一個聲學換能器900以及驅(qū)動器906的 一些部件。運動線圈信號生成塊910包括一個補償網(wǎng)絡(luò)959、一個誤差放大器960和一個傳 感器970。傳感器970感測驅(qū)動器906的一個特性，并提供一個對應(yīng)于所感測的特性的傳感 器信號972。在該實施方案中，傳感器是一個加速度計(accelerometer)，其被安裝于運動 線圈架916。該加速度計提供一個線圈運動信號，其對應(yīng)于傳感器終端927處的運動線圈架 (和隔膜914)的運動。該線圈運動信號，或更一般地說傳感器信號972，被聯(lián)結(jié)至補償網(wǎng)絡(luò) 959，該補償網(wǎng)絡(luò)提供一個經(jīng)補償運動信號(compensated movement signal) 974。該經(jīng)補償 運動信號被聯(lián)結(jié)至誤差放大器960，該誤差放大器結(jié)合來自放大器901的放大輸入信號與 該經(jīng)補償運動信號，以提供一個運動線圈誤差信號976。除法器954將運動線圈誤差信號 976除以固定線圈控制信號950，以生成一個運動線圈控制信號952。該經(jīng)補償運動信號對應(yīng)于傳感器信號，但是是被補償網(wǎng)絡(luò)縮放、濾波、積分、微分， 或以其他方式適配的，以允許它與放大器輸入信號結(jié)合，以針對非期望情況對傳感器970 感測到的特性進行補償。例如，在本實施例中，傳感器是一個加速度計，傳感器信號指示隔 膜914的加速度。補償網(wǎng)絡(luò)959提供該經(jīng)補償運動信號，以指示隔膜914的運動。該隔膜的 運動與已放大輸入信號的幅度被誤差放大器960比較，并且運動線圈控制信號被基于該比 較而調(diào)節(jié)，以糾正該隔膜的運動相對于基于放大輸入信號幅度而期望的運動的不精確性。在其他實施方案中，可提供不同類型的傳感器以感測該聲學換能器的其他特性。 例如，熱傳感器可提供一個如下的信號，其對應(yīng)于固定線圈、運動線圈或者換能器另一部件 的溫度。該信號可以被用來調(diào)節(jié)固定線圈信號或者運動線圈信號，以允許處于非期望地高 的溫度的線圈冷卻。在另一個實施方案中，光學傳感器可被用來感測該隔膜的位置。在其 他實施方案中，可以使用其他類型的傳感器。在一些實施方案中，可提供兩個或更多個傳感 器以感測多個特性，并且可以響應(yīng)于這些特性中的一些或者全部而生成固定線圈信號或者 運動線圈信號。接下來參考圖16，該圖示出了聲學換能器1600的另一個實施方案，其包含反饋， 該反饋來自結(jié)合至驅(qū)動器的傳感器。在聲學換能器1600中，固定線圈信號生成塊608如上 所述地生成固定線圈信號Is。運動線圈信號生成塊610不直接從該固定線圈信號生成塊接 收任何信號。補償塊1659基于傳感器信號生成一個經(jīng)補償運動信號1674，該傳感器信號來 自聯(lián)結(jié)至驅(qū)動器1606的傳感器。運動線圈控制信號1652由誤差放大器1660生成。誤差 放大器1660放大該經(jīng)補償運動信號與放大器輸入信號1601的差，以產(chǎn)生一個控制該運動 線圈的運動線圈控制信號1652。電流調(diào)整器1656將運動線圈控制信號1652轉(zhuǎn)換成運動線 圈信號Is。在聲學換能器900中，使用除法器塊954，來自固定線圈控制信號950的前饋 (feedforward)被用來修整運動線圈控制信號952。在一些實施方案中，該除法可提高該運 動線圈控制環(huán)的穩(wěn)定性、線性，或者一些其他方面。與此相反，聲學換能器1600不使用除法 器或者任何信號，并且通過將已放大輸入信號與經(jīng)補償運動信號結(jié)合來計算運動線圈控制
1信號。接下來參考圖10，該圖示出了聲學換能器1000的另一個實施方案。聲學換能器 1000具有一個輸入終端1002、一個固定線圈信號生成塊1008、一個運動線圈信號生成塊 1010和驅(qū)動器1006。驅(qū)動器1006僅有一部分被示出。驅(qū)動器1006具有在電信號存在下 能夠被磁化的磁性材料1012。驅(qū)動器1006具有多個固定線圈1018a 1018d和一個運動 線圈1020。運動線圈1020被安裝于運動線圈架1016。運動線圈架1016被聯(lián)結(jié)至一個隔 膜，該隔膜僅部分地被示出。固定線圈信號生成塊1008具有一個固定線圈處理塊1044、多個電壓源1045、開關(guān) 1047和電流調(diào)整器1046。固定線圈處理塊1044被聯(lián)結(jié)至每一個開關(guān)1047。固定線圈處理 塊1044生成多個固定線圈控制信號，針對每個開關(guān)1047生成一個。當固定線圈控制信號為 高時，對應(yīng)的開關(guān)1047閉合，從而對應(yīng)的電壓源1045被聯(lián)結(jié)至其對應(yīng)的電流調(diào)整器1046。 該電流調(diào)整器提供一個電流信號Is，其激勵(energize)對應(yīng)的固定線圈1018，由此磁化了 大體上螺旋管形的磁性材料1012。在該實施方案中，每一個固定線圈1018a IOlSd在該磁性材料內(nèi)具有相同的匝 數(shù)(turns)，并且由相同的材料制成。固定線圈處理塊1044可激勵固定線圈1018中的一 個、二個、三個或者全部四個，由此控制在該磁性材料和氣隙1036中產(chǎn)生的磁通量的量。在 該實施方案中，固定線圈處理塊1044根據(jù)整流器(rectifier) 1042提供的已整流輸入信號 的幅度來激勵一個或多個固定線圈。例如，一系列三個的閾幅度可被選定。當已整流輸入 信號的幅度低于所有這些閾幅度時，僅一個固定線圈可以被激勵。當已整流輸入信號的幅 度高于最低的閾幅度時，兩個固定線圈被激勵。當已整流輸入信號的幅度高于兩個閾幅度 時，三個固定線圈被激勵。當已整流輸入信號的幅度超過全部三個閾幅度時，全部四個固定 線圈被激勵。每一個固定線圈控制信號都被聯(lián)結(jié)至運動線圈處理塊1056。運動線圈處理塊基于 來自縮放器1052的經(jīng)縮放的輸入信號，和固定線圈控制信號，而生成一個運動線圈控制信 號。例如，運動線圈處理塊1056可以將經(jīng)縮放的輸入信號除以固定線圈控制信號的總和。 該運動線圈控制信號被聯(lián)結(jié)至電流調(diào)整器1056，該電流調(diào)整器生成一個對應(yīng)的運動線圈信 號Im，其被聯(lián)結(jié)至運動線圈1020。運動線圈1020響應(yīng)于運動線圈信號和氣隙1036中的磁 通量而在該氣隙中運動。隔膜1014隨運動線圈1020而運動，并且產(chǎn)生聲音。在音頻換能器1000中，有四個固定線圈，每一個固定線圈由相同的材料制成，并 且具有相同的匝數(shù)。在其他實施方案中，可具有任何數(shù)量的固定線圈，這些固定線圈可由不 同的材料制成，或者可以具有不同的匝數(shù)，或者兩種情況都有。在音頻換能器1000中，這四個固定線圈中的至少一個在運作中被激勵。在該實 施方案中，固定線圈信號是單向的——它們具有在運作中不變的單一極性。一旦磁性材料 1012已經(jīng)被這些固定線圈中的一個或多個固定線圈信號磁化，則它通常將具有剩磁，直到 一個足夠大的具有相反極性的固定線圈信號被施加于它。在一些實施方案中，當已整流輸 入信號低于閾值時，固定線圈信號生成塊可被適配為切斷該固定線圈信號乃至所有的固定 線圈信號。在這樣一個實施方案中，磁性材料的剩磁可以與運動線圈信號聯(lián)合使用，以移動 隔膜114。磁性材料的剩磁可以根據(jù)固定線圈信號或施加于其的信號而改變。在一些實施 方案中，磁性材料的剩磁可以被測量或者建模，并且實際的或者估得的剩磁可被用來確定運動線圈信號。在聲學換能器1000 (圖10)、1100 (圖11)中，每一個固定線圈都被對應(yīng)的、或接通 或斷開的固定線圈信號Is所激勵或者制止(de-energize)。在其他實施方案中，固定線圈 信號Is中的一些或者全部可以作為時變信號被產(chǎn)生，從而允許氣隙中的磁通量被更精確地 控制，而不是僅僅在不同磁通量水平之間階躍。接下來參考圖11，該圖示出了聲學換能器1100的一部分——驅(qū)動器1106。驅(qū)動器 1106具有四個固定線圈1118a 1118d。聲學換能器1100具有與換能器1000相似的構(gòu)造， 盡管固定線圈信號生成塊(未示出)可被適配為有區(qū)別地驅(qū)使固定線圈1118a 1118d。這些固定線圈沒有像驅(qū)動器1006 (圖10)中那樣彼此分開纏繞，而是彼此交織。每 一個固定線圈由相同的材料制成，但是具有不同數(shù)目的繞組(winding)。例如，繞組1118a 可具有η匝，繞組1118b可具有2n匝，繞組1118c可具有4n匝，繞組1118d可具有8n匝。 固定線圈處理塊1144(未示出)以與聲學換能器1000中相同的方式聯(lián)結(jié)至繞組1118。固 定線圈處理塊1144被適配為接通和斷開固定線圈的不同組合。通過四個固定線圈1118a IllSd的組合，可以在磁性材料1112和氣隙1136中生成一批十六個不同水平的磁通量。在 聲學換能器1100中，運動線圈處理塊1156 (未示出)被適配為響應(yīng)于固定線圈信號Is的 組合而生成運動線圈信號。接下來參考圖12，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個聲學換能器1200。在聲學換能 器1200中，四個固定線圈1218a 1218d被纏繞在磁性材料1212中。運動線圈1220被安 裝于運動線圈架1216。運動線圈1220作為固定反磁線圈1220s在磁性材料內(nèi)延續(xù)。線圈 1220s以與線圈1220m相反的方向纏繞。通過施加至運動線圈1220m的電壓，可以在固定線 圈1218中感生一個電壓。通過將反磁線圈1220s與運動線圈1220m串聯(lián)聯(lián)結(jié)，但以相反的 極性，降低了固定線圈1218中的感生電壓(induced voltage)。在另一個實施方案中，反磁 線圈和運動線圈可以被彼此分立地纏繞，然后被串聯(lián)連接，以形成單個連續(xù)電路。與運動線圈串聯(lián)但以相反的極性纏繞的反磁線圈可被用在根據(jù)本發(fā)明的聲學換 能器的任何實施方案中。反磁線圈優(yōu)選地被安裝在驅(qū)動器中、與運動線圈分開的位置，使得 運動線圈架和隔膜的運動不會因反磁線圈的添加而明顯削弱。在聲學換能器1100中，運動線圈比氣隙1136長，結(jié)果是，隨著當運動線圈在氣隙 中運動，該運動線圈的一部分在聲學換能器1100運作中的較大部分時間里處于該氣隙內(nèi)。 磁性材料1112中的磁通量將保持主要處于該磁性材料的物理限度(physical extent)內(nèi)。 該氣隙的區(qū)域中的磁通量1176將延伸超出氣隙1136的物理限度。通過使該運動線圈延伸 超出該氣隙的長度，磁通量1176的較大部分穿過運動線圈1120。比氣隙長的運動線圈可被 稱為伸出式線圈(overhung coil)。接下來參考圖13，該圖示出了一個具有縮進式線圈(underhungcoil) 1320的驅(qū)動 器1306，該縮進式線圈短于氣隙1336。當運動線圈架1316和運動線圈1320在氣隙內(nèi)以及 超出氣隙運動時，作用于該運動線圈的磁通量的密度保持更加恒定。與此相反，當較長的運 動線圈——諸如聲學換能器1100的伸出式線圈1120 (圖11)——移動超出氣隙1136時，它 更有可能至少部分地移動進入弱磁通量范圍。上面的公式(3)代表了一種理想情況，其中磁性材料的磁能積曲線是線性的。接 下來參考圖14，該圖示出了磁性材料的典型磁化曲線。該磁化曲線繪出了該磁性材料中的磁通量密度B與固定線圈信號Is產(chǎn)生的場強H的關(guān)系。一種理想的線性關(guān)系如1402所 示。磁性材料呈現(xiàn)飽和，導致了邊緣磁通量密度增長響應(yīng)于所施加場強的漸次增大而漸次 減小。一種典型的磁性材料的磁化曲線如1404所示。如果期望在磁性材料中(或氣隙中) 有特定的磁通量密度Bd，那么在理想情況下將需求場強H”但是由于飽和，場強必須達到Hd 以生成所需求的磁通量密度Bd。接下來參考圖15，該圖示出了聲學換能器1500的一個實施方案，其中磁性材料 1512的飽和特性可被至少部分地補償。聲學換能器1500具有一個聯(lián)結(jié)在固定線圈處理 塊1544和電流調(diào)整器1546之間的補償塊1580。補償塊1580接收來自固定線圈處理塊 的固定線圈控制信號1550，并且對其進行調(diào)節(jié)，以提供一個經(jīng)補償?shù)墓潭ň€圈控制信號 (compensated stationary coil control signal)1582。在該實施方案中，固定線圈處理塊1544具有與聲學換能器(圖4)的固定線圈處 理塊444相同的結(jié)構(gòu)和運作。固定線圈處理塊1544提供了對應(yīng)于已整流輸入信號的平方 根的固定線圈控制信號1550。補償塊1580包括一個查找表，該查找表列出了針對固定線圈 控制信號1550的不同幅度的放大因子。參考圖14，固定線圈控制信號的每一個幅度都對應(yīng)
于期望磁通量密度Bd。針對固定線圈控制信號的每一個幅度的放大因子都對應(yīng)于值彳^“，
該值針對對應(yīng)的期望磁通量密度Bd。在一個使用了查找表的實施方案中，已整流輸入信號 的幅度的可能范圍可以被分割成若干更小的范圍，并且可以為每一個范圍設(shè)置一個放大因 子。在其他實施方案中，可使用公式來計算放大因子。在其他實施方案中，可使用來自驅(qū)動 器1506中傳感器的反饋來計算補償因子。再次參考圖15，通過將固定線圈控制信號1550乘以查找表中列出的放大因子，補 償塊提供了一個經(jīng)補償?shù)墓潭ň€圈控制信號1582。經(jīng)補償?shù)墓潭ň€圈控制信號1582被聯(lián)結(jié)至電流調(diào)整器1546，其提供作為電流信 號的固定線圈信號Is。固定線圈控制信號1550也被聯(lián)結(jié)至一個線圈損耗平衡塊(coilloss balancing block) 1588。本實施方案被適配為減少固定線圈和運動線圈中的總損耗。線圈損耗補償塊 1588包括一個查找表，該查找表列出了針對固定線圈控制信號的每一個幅度的損耗補償因
(ΠΓ\Χ
子。針對固定線圈控制信號1550的每一個幅度的損耗補償因子對應(yīng)于值 一1 ,該值
Iv Hi J
是補償塊1580施加的放大因子的倒數(shù)。線圈損耗平衡塊1588將固定線圈控制信號1550 乘以該損耗補償因子，以提供一個損耗經(jīng)補償?shù)墓潭ň€圈控制信號(loss compensated stationary coilcontrol signal) 0除法器1554將輸入信號(或該輸入信號的放大版本， 如果有放大器被聯(lián)結(jié)在輸入終端和除法器1554之間)除以該損耗經(jīng)補償?shù)墓潭ň€圈控制 信號，以提供一個運動線圈控制信號。該運動線圈控制信號被轉(zhuǎn)換為一個運動線圈信號Im。在其他實施方案中，可使用公式來計算損耗補償因子，通過獲得補償塊1580使用 的放大因子并且取其倒數(shù)，或者通過其他方法。參考圖14，補償塊1580運用的補償因子大于1。線圈損耗平衡塊1588運用的線 圈補償因子小于1。結(jié)果是，固定線圈信號Is和運動線圈信號Im以平衡的方式增長，以補償磁性材料的飽和。在一些實施方案中，可能不期望減少或者平衡固定線圈和運動線圈中的損耗。在
Hd
這樣的實施方案中，補償塊可運用補償因子#，且固定線圈控制信號1550可直接聯(lián)結(jié)到
tlI
除法器1554。在其他實施方案中，補償塊1580和線圈損耗平衡塊1588可運用其他放大因子。在上面描述的各種實施方案中，使用固定線圈來磁化磁性材料。在本發(fā)明的其他 實施方案中，聲學換能器可以是混合的(hybrid)聲學換能器，其既使用永久磁體又使用一 個或多個固定線圈來磁化磁性材料。在上面描述的聲學換能器中，固定線圈被一個單向信號Is激勵，運動線圈被一個 雙向信號Im激勵。在其他實施方案中，運動線圈可被一個單向信號激勵，固定線圈可被一 個雙向信號激勵。上面描述的聲學換能器具有單個運動線圈，盡管在一些實施方案中，該運動線圈 與一個反向纏繞的固定反磁線圈相聯(lián)結(jié)。在其他實施方案中，兩個或更多個運動線圈可被 安裝于運動線圈架。分立的運動線圈信號可被聯(lián)結(jié)至這些運動線圈，從而允許它們被獨立 地控制，以及允許改變隔膜的運動范圍。再次參考圖14。如上面所描述的，在一個實施方案中，磁性材料一旦已經(jīng)被固定線 圈信號Is磁化，則它將保留一些剩磁?？紤]到磁性材料的剩磁，磁性材料中的磁通量密度 與場強的關(guān)系被示于1406。在一些實施方案中，補償塊可以被適配為基于剩磁來提供經(jīng)補 償?shù)囊颜鬏斎胄盘?。例如，如果期望磁性材料中的磁通量密度是Bd，則補償塊可向已整流
Hr
輸入信號施加一個放大因子#，來計算經(jīng)補償?shù)囊颜鬏斎胄盘枴＿@將基于磁性材料的
tlI
剩磁的幅度來減小固定線圈信號的幅度。在框圖層次描述了上述各種實施方案，并且使用了一些分體元件來示出這些實施 方案。本發(fā)明的實施方案，包括上面描述的那些，可被運用在數(shù)字信號處理設(shè)備中。在此已經(jīng)僅通過舉例描述了本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍——其僅受所 附權(quán)利要求限制——的情況下，可對這些示例性實施方案做出各種修改和變更。特別地，各 種元件——諸如聲學換能器1100的反磁線圈、各種實施方案中的縮進式和伸出式運動線 圈、聲學換能器1500的補償塊、以及各種實施方案的其他各種特征——可結(jié)合在一起，并且 在本發(fā)明的范圍內(nèi)與不同實施方案一起使用。
權(quán)利要求
一種操作聲學換能器的方法，該方法包括接收輸入音頻信號；在固定線圈中生成時變的固定線圈信號，其中該固定線圈信號對應(yīng)于該輸入音頻信號，并且其中該固定線圈在磁通量路徑中感生磁通量；在運動線圈中生成時變的運動線圈信號，其中該運動線圈被布置在該磁通量路徑中；該運動線圈信號既對應(yīng)于該固定線圈信號又對應(yīng)于該輸入音頻信號；且該運動線圈被聯(lián)結(jié)至運動隔膜，該運動隔膜響應(yīng)于該運動線圈信號和該固定線圈信號而運動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該固定線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信號的平方根。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該運動線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信號的平方根。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中生成該固定線圈信號包括生成對應(yīng)于該輸入音頻 信號的固定線圈控制信號，以及生成對應(yīng)于該固定線圈控制信號的固定線圈信號。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中生成該固定線圈信號包括生成對應(yīng)于該輸入音頻 信號的固定線圈控制信號，以及生成對應(yīng)于該固定線圈控制信號的平方根的固定線圈信 號。
6.如權(quán)利要求2 5中任一個所述的方法，其中生成該運動線圈信號包括，將該輸入信 號的一個版本除以該固定線圈控制信號的一個版本。
7.如權(quán)利要求1 6中任一個所述的方法，其中該固定線圈信號是單向的，該運動線圈 信號是雙向的。
8.如權(quán)利要求1 6中任一個所述的方法，其中該固定線圈信號是雙向的，該運動線圈 信號是單向的。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中至少一個固定線圈信號保持在最小信號電平以上。
10.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中單向信號保持在最小信號電平以上，除非該運 動線圈信號的幅度超過了閾值。
11.如權(quán)利要求1 10中任一個所述的方法，包括對該輸入音頻信號進行整流，以產(chǎn)生 已整流輸入音頻信號，并且其中該固定線圈信號對應(yīng)于該已整流輸入音頻信號。
12.如權(quán)利要求1 11中任一個所述的方法，包括提供反磁線圈，該反磁線圈與該運動 線圈串聯(lián)，并以與該選定的運動線圈的極性相反的極性纏繞。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，包括將該反磁線圈安裝至該聲學換能器的固定構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求1 13中任一個所述的方法，其中該固定線圈信號是在一個或多個選 定的信號電平生成的。
15.如權(quán)利要求1 14中任一個所述的方法，其中磁通量路徑在磁性材料中流動，并且 包括基于該磁性材料的特性來補償該固定線圈信號。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該特性是該磁性材料的飽和特性。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該特性是該磁性材料的剩磁。
18.如權(quán)利要求15 17中任一個所述的方法，其中該運動線圈信號被基于該磁性材料的特性而調(diào)節(jié)。
19.如權(quán)利要求1 18中任一個所述的方法，其中該聲學換能器包括驅(qū)動器，并且進一 步包括感測該驅(qū)動器的特性，并響應(yīng)于所感測的特性而調(diào)節(jié)該運動線圈信號。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該所感測的特性是該驅(qū)動器的運動構(gòu)件的加速度。
21.一種操作聲學換能器的方法，該方法包括 接收輸入音頻信號；在一個或多個固定線圈之每一個中生成時變的固定線圈信號，其中每一個固定線圈信 號都對應(yīng)于該輸入音頻信號，并且其中每一個固定線圈都在對應(yīng)的磁通量路徑中感生磁通 量；在一個或多個運動線圈之每一個中生成時變的運動線圈信號，其中 每一個運動線圈都被布置在至少一個磁通量路徑中；每一個運動線圈信號都對應(yīng)于一個或多個固定線圈信號和該輸入音頻信號；且 該運動線圈被聯(lián)結(jié)至運動隔膜，該運動隔膜響應(yīng)于該運動線圈信號和該固定線圈信號 而運動。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中至少一個固定線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信號的 平方根。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中至少一個運動線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信號的 平方根。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中生成每一個固定線圈信號包括生成對應(yīng)于該輸 入音頻信號的各固定線圈控制信號，以及生成對應(yīng)于該各固定線圈控制信號的固定線圈信號。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中生成至少一個固定線圈信號包括生成對應(yīng)于該 輸入音頻信號的各固定線圈控制信號，以及生成對應(yīng)于該各固定線圈控制信號的固定線圈信號。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中生成每一個固定線圈信號包括生成對應(yīng)于該輸 入音頻信號的各固定線圈控制信號，以及生成對應(yīng)于該各固定線圈控制信號的平方根的固 定線圈信號。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中生成至少一個固定線圈信號包括生成對應(yīng)于該 輸入音頻信號的各固定線圈控制信號，以及生成對應(yīng)于該各固定線圈控制信號的平方根的 固定線圈信號。
28.如權(quán)利要求22 27中任一個所述的方法，其中生成至少一些運動線圈信號包括， 將該輸入信號的一個版本除以該固定線圈控制信號的一個版本。
29.如權(quán)利要求21 28中任一個所述的方法，其中至少一個固定線圈信號是單向的， 至少一個運動線圈信號是雙向的。
30.如權(quán)利要求21 28中任一個所述的方法，其中至少一個固定線圈信號是雙向的， 至少一個運動線圈信號是單向的。
31.如權(quán)利要求29 33中任一個所述的方法，其中至少一個固定線圈信號保持在最小 信號電平以上。
32.如權(quán)利要求29 33中任一個所述的方法，其中單向信號保持在最小電平以上，除 非雙向信號之一的幅度超過了閾值。
33.如權(quán)利要求21 32中任一個所述的方法，其中至少一個運動線圈信號是響應(yīng)于至 少一個固定線圈信號而生成的。
34.如權(quán)利要求21 33中任一個所述的方法，包括對該輸入音頻信號進行整流，以產(chǎn) 生已整流輸入音頻信號，并且其中至少一個固定線圈電流對應(yīng)于該已整流輸入音頻信號。
35.如權(quán)利要求21 33中任一個所述的方法，包括提供反磁線圈，該反磁線圈與所述 運動線圈之一串聯(lián)，并且以與這個運動線圈相反的極性纏繞。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，包括將該反磁線圈安裝至該聲學換能器的固定構(gòu)件。
37.如權(quán)利要求21 36中任一個所述的方法，其中至少一個固定線圈信號是在一個或 多個選定的信號電平生成的。
38.如權(quán)利要求21 37中任一個所述的方法，其中至少一個磁通量路徑在磁性材料中 流動，并且包括基于該磁性材料的特性來補償該固定線圈信號。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中該特性是該磁性材料的飽和特性。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中該特性是該磁性材料的剩磁。
41.如權(quán)利要求38 40中任一個所述的方法，其中該運動線圈信號被基于該磁性材料 的特性而調(diào)節(jié)。
42.如權(quán)利要求21 41中任一個所述的方法，其中該聲學換能器包括驅(qū)動器，并且進 一步包括感測該驅(qū)動器的特性，并響應(yīng)于所感測的特性來調(diào)節(jié)該運動線圈信號。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中該所感測的特性是該驅(qū)動器的運動構(gòu)件的加速度。
44.一種聲學換能器，包括用來接收輸入音頻信號的音頻輸入終端；一個或多個用來感生磁通量路徑的固定線圈；一個或多個被聯(lián)結(jié)至運動隔膜的運動線圈，其中該運動線圈被至少部分地布置在該磁 通量路徑中；控制系統(tǒng)，其被連接至該輸入終端，并且被適配為，在至少一個固定線圈中產(chǎn)生時變的 固定線圈信號，并在每一個運動線圈中產(chǎn)生成時變的運動線圈信號，并且其中所有的固定 線圈信號和運動線圈信號都取決于該輸入音頻信號，并且其中，該隔膜的、響應(yīng)于該固定線圈信號和該運動線圈信號的運動也對應(yīng)于該輸 入音頻信號。
45.如權(quán)利要求44所述的聲學換能器，進一步包括具有氣隙的磁性材料，并且其中該 磁通量路徑在該磁性材料中流動，并且穿過該氣隙。
46.如權(quán)利要求45所述的聲學換能器，其中至少一個運動線圈被布置在該氣隙中。
47.如權(quán)利要求44 46中任一個所述的聲學換能器，進一步包括反磁線圈，該反磁線 圈與至少一個選定的運動線圈串聯(lián)，并且以與該選定的運動線圈的極性相反的極性纏繞。
48.如權(quán)利要求47所述的聲學換能器，其中該反磁線圈被安裝至該聲學換能器的固定 構(gòu)件。
49.如權(quán)利要求44或47所述的聲學換能器，其中該固定線圈信號是單向的，從而導致磁通量以單一方向在該磁通量路徑中流動，并且其中該運動線圈信號是雙向的。
50.如權(quán)利要求44 49中任一個所述的聲學換能器，其中該固定線圈信號是雙向的， 并且其中該運動線圈信號是雙向的。
51.如權(quán)利要求44 50中任一個所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)包括 固定線圈信號生成塊，以生成一個或多個對應(yīng)于該輸入音頻信號的固定線圈控制信號；一個或多個固定線圈電流調(diào)整器，以生成對應(yīng)于該固定線圈控制信號的固定線圈信號；運動線圈信號塊，以生成一個或多個對應(yīng)于該輸入音頻信號的運動線圈控制信號；和 一個或多個運動線圈電流調(diào)整器，以生成對應(yīng)于該運動線圈控制信號的運動線圈信號。
52.如權(quán)利要求51所述的聲學換能器，進一步包括被聯(lián)結(jié)至該音頻輸入終端的整流 器，其用來提供對應(yīng)于該輸入音頻信號的已整流音頻信號，并且其中該固定線圈信號生成 塊被聯(lián)結(jié)至該整流器，并被適配為生成至少一個對應(yīng)于該已整流輸入信號的固定線圈信號。
53.如權(quán)利要求51所述的聲學換能器，進一步包括被聯(lián)結(jié)至該音頻輸入終端的整流 器，其用來提供對應(yīng)于該輸入音頻信號的已整流音頻信號，并且其中該固定線圈信號生成 塊被聯(lián)結(jié)至該整流器，并被適配為生成至少一個對應(yīng)于該已整流輸入信號的平方根的固定 線圈信號。
54.如權(quán)利要求53所述的聲學換能器，其中該運動線圈信號塊被適配為生成對應(yīng)于該 輸入音頻信號的平方根的運動線圈控制信號。
55.如權(quán)利要求51 53中任一個所述的聲學換能器，其中該運動線圈信號塊被聯(lián)結(jié)至 該固定線圈信號塊，并且其中該運動線圈信號塊被適配為響應(yīng)于該輸入音頻信號以及至少 一個固定線圈控制信號而生成至少一個運動線圈控制信號。
56.如權(quán)利要求51所述的聲學換能器，其中該固定線圈信號塊被聯(lián)結(jié)至該運動線圈信 號塊，并且其中該固定線圈信號塊被適配為響應(yīng)于該輸入音頻信號以及至少一個運動線圈 信號而生成至少一個固定線圈信號。
57.如權(quán)利要求44 50中任一個所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)包括固定線圈信 號生成塊以生成固定線圈信號，并且其中該固定線圈信號被作為數(shù)字信號而生成，并且其 中當該固定線圈信號為高時，每一個固定線圈信號在確定的電平激勵對應(yīng)的固定線圈。
58.如權(quán)利要求44 50中任一個所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)包括固定線圈信 號生成塊以生成固定線圈信號，并且其中該固定線圈信號被作為數(shù)字信號而生成，并且其 中當該固定線圈信號為高時，每一個固定線圈信號在確定的電平激勵對應(yīng)的固定線圈。
59.如權(quán)利要求44 58中任一個所述的聲學換能器，包括至少兩個固定線圈，并且其 中每一個固定線圈信號都是數(shù)字信號，該數(shù)字信號選擇性地激勵對應(yīng)的固定線圈。
60.如權(quán)利要求59所述的聲學換能器，其中每一個線圈響應(yīng)于對應(yīng)的固定線圈信號而 向該磁性材料施加一個不同的磁場。
61.如權(quán)利要求51 60中任一個所述的聲學換能器，其中該固定線圈信號塊包括補償 塊，該補償塊被適配為調(diào)節(jié)該固定線圈信號。
62.如權(quán)利要求51 60中任一個所述的聲學換能器，其中該固定線圈信號塊包括補償 塊，該補償塊被適配為基于飽和特性來調(diào)節(jié)該固定線圈信號。
63.如權(quán)利要求62所述的聲學換能器，進一步包括線圈損耗補償塊，其被適配為基于 飽和特性來調(diào)節(jié)該運動線圈信號。
64.一種聲學換能器，包括用來接收輸入音頻信號的音頻輸入終端；驅(qū)動器，其具有運動隔膜；具有氣隙的磁性材料；用來在該磁性材料和該氣隙中感生磁通量的固定線圈；被聯(lián)結(jié)至該運動隔膜的運動線圈，其中該運動線圈被至少部分地布置在該氣隙中；和控制系統(tǒng)，其用來在該固定線圈中產(chǎn)生時變的固定線圈信號，其中該固定線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信 號；且在該運動線圈中產(chǎn)生時變的運動線圈信號，其中該運動線圈信號對應(yīng)于該音頻輸入信 號和該固定線圈信號。
65.如權(quán)利要求64所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)被適配為生成對應(yīng)于該固定線 圈信號的運動線圈信號。
66.如權(quán)利要求64或65所述的聲學換能器，包括反磁線圈，該反磁線圈與該運動線圈 串聯(lián)，并且以與該運動線圈的極性相反的極性纏繞。
67.如權(quán)利要求64 66中任一個所述的聲學換能器，其中該固定線圈信號是單向的， 從而導致磁通量以單個方向流動在該磁性材料中，并且其中該運動線圈信號是雙向的。
68.如權(quán)利要求64 66中任一個所述的聲學換能器，進一步包括補償塊，該補償塊基 于該磁性材料的特性來調(diào)節(jié)該固定線圈信號。
69.如權(quán)利要求64 66中任一個所述的聲學換能器，進一步包括補償塊，該補償塊基 于該磁性材料的磁化曲線來調(diào)節(jié)該固定線圈信號。
70.如權(quán)利要求64 69中任一個所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)包括固定線圈信號生成塊，其被聯(lián)結(jié)至該音頻輸入終端，并且被適配為生成對應(yīng)于該輸入 音頻信號的固定線圈控制信號；固定線圈電流調(diào)整器，其被聯(lián)結(jié)至該固定線圈信號生成塊，以提供對應(yīng)于該固定線圈 控制信號的固定線圈信號；運動線圈信號生成塊，其被聯(lián)結(jié)至該音頻輸入終端，并且被適配為生成對應(yīng)于該輸入 音頻信號的運動線圈控制信號；和運動線圈電流調(diào)整器，其被聯(lián)結(jié)至該運動線圈信號生成塊，以提供對應(yīng)于該運動線圈 控制信號的運動線圈信號。
71.如權(quán)利要求70所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)包括整流器，該整流器被聯(lián)結(jié) 在該音頻輸入終端和該固定線圈信號生成塊之間，以提供對應(yīng)于該音頻輸入信號的已整流 音頻輸入信號，并且其中該固定線圈控制信號塊被適配為生成對應(yīng)于該已整流音頻輸入信 號的固定線圈信號。
72.如權(quán)利要求70所述的聲學換能器，其中該控制系統(tǒng)包括整流器，該整流器被聯(lián)結(jié) 在該音頻輸入終端和該固定線圈信號生成塊之間，以提供對應(yīng)于該音頻輸入信號的已整流 音頻輸入信號，并且其中該固定線圈控制信號塊被適配為生成對應(yīng)于該已整流音頻輸入信 號的平方根的固定線圈信號。
73.如權(quán)利要求72所述的聲學換能器，其中該運動線圈信號塊被適配為生成對應(yīng)于該 輸入音頻信號的平方根的運動線圈控制信號。
74.如權(quán)利要求64 73中任一個所述的聲學換能器，進一步包括補償塊，該補償塊被 適配為基于該聲學換能器的特性來調(diào)節(jié)該固定線圈控制信號。
75.如權(quán)利要求64 73中任一個所述的聲學換能器，進一步包括補償塊，該補償塊被 適配為基于該磁性材料的特性來調(diào)節(jié)該固定線圈控制信號。
76.如權(quán)利要求75所述的聲學換能器，其中該固定線圈的特性是該磁性材料的剩磁。
77.如權(quán)利要求75所述的聲學換能器，其中該固定線圈的特性是該磁性材料的磁化曲線。
78.如權(quán)利要求64 77中任一個所述的聲學換能器，進一步包括傳感器，其用來感測 該驅(qū)動器的特性，并用來提供對應(yīng)于所感測的特性的傳感器信號，并且其中該控制系統(tǒng)被 適配為響應(yīng)于該傳感器信號而產(chǎn)生該運動線圈信號。
79.如權(quán)利要求78所述的聲學換能器，其中該所感測的特性是該隔膜的加速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有固定線圈和運動線圈的聲學驅(qū)動器。時變信號被施加至該運動線圈和該固定線圈以控制隔膜的動作，這產(chǎn)生可聽聲。該時變信號對應(yīng)于輸入音頻信號，使得該聲對應(yīng)于該輸入音頻信號。所描述的實施方案中的一些包括多個運動線圈、多個固定線圈或者兩者兼有。一些實施方案包括反饋，其用于基于該聲學驅(qū)動器的特性來調(diào)節(jié)所述信號中的一個或多個。也通過各種實施方案描述了本發(fā)明的各種補償及其他特征。
文檔編號H04R9/06GK101884226SQ200880117082
公開日2010年11月10日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者A·J·梅森, J·B·弗倫奇 申請人:奧德拉國際銷售公司