專利名稱：自動增(半)音的喇叭口的制作方法
自動增(半)音的喇叭口發(fā)明背景 發(fā)明領域本發(fā)明涉及在較寬的頻率范圍內(nèi)提高聲壓水平的自動增(半)音的低音反射端 口。該端口以端口能振動的方式懸掛在揚聲器機箱壁的孔中從而減少在低頻響應方面比較 先進的端口里面的空氣擾動。
背景技術：
使用各種不同的配置已經(jīng)研發(fā)了有能力產(chǎn)生大的功率輸出的揚聲器系統(tǒng)。當大的 輸出功率將用小機箱實現(xiàn)的時候，來自小喇叭圓錐體后面的輻射往往成為失真的來源；因 此使用吸收材料減少這種效應。然而，吸收材料改變揚聲器系統(tǒng)的頻率響應，通常過度地衰 減低頻響應。已經(jīng)有人推薦改善小揚聲器系統(tǒng)的低頻響應和效率的技術。結(jié)果，敞開式揚聲器 系統(tǒng)已經(jīng)變成流行的。實現(xiàn)敞開式揚聲器系統(tǒng)的兩種常見技術是涵道式端口和無源輻射 器。在一種技術(例如，khott描述的技術)中，低音反射喇叭箱被描繪成用涵道式端口 減少低頻失真。這些先前系統(tǒng)的端口聲學上以低頻負荷揚聲器圓錐體并減少失真。端口 的輸出能在低音功率和延伸部分之間的權衡中接近圓錐體的輸出。低音反射端口的效應以 Helmholtz共振器原理為基礎，該原理本身是已知的，再生的聲音頻率取決于機箱的體積、 端口的長度和截面以及聲音的速度。小的揚聲器機箱需要截面比較小的端口。機箱中空氣 的聲學質(zhì)量以Helmholtz頻率或端口調(diào)諧頻率振動。然而，為了 Helmholtz頻率下或其附 近在小機箱中獲得與大機箱相同的聲壓，單位時間通過端口的空氣流量相同是必需的。結(jié) 果，端口的空氣流速小機箱的比較高。已經(jīng)觀察到在Helmholtz頻率或其附近在高聲級下， 截面恒定不變的低音反射端口由于空氣的擾動經(jīng)歷聲音失真。端口輸出在這些聲級下與喇 叭分離并且誘發(fā)噪音和聲學損失，尤其是對于小的端口截面。往往簡單地增大端口截面就 能解決這些問題，但是可能產(chǎn)生其它問題，例如，大機箱不方便和中音輸出過多。代替截面 較大的端口，擴張式端口能用來減少端口非線性取得一些成功。因此，擴張式端口在適度的 機箱中減少端口截面、減少端口擾動和改善低頻性能。這些復雜的端口和實施方案可能在 高聲壓水平下仍然存在減少端口輸出的缺點。增加端口輸出與喇叭耦合的方法減少先前指 出的不想要的風琴管諧振。調(diào)諧隔音板能用來在倒相障板揚聲器機箱里面改正一些缺點。這些隔音板包括多 個簧片，這些簧片充當內(nèi)部調(diào)諧端口控制揚聲器柜體里面的空氣諧振。結(jié)果往往是比現(xiàn)有 技術的倒相障板機箱平滑且深的低頻響應。無源輻射器也已經(jīng)在流體不能透過的機箱中用來改善揚聲器系統(tǒng)的低頻響應和 產(chǎn)生與倒相障板揚聲器類似的低頻響應。無源輻射器高水平地消除噪音，但是缺乏倒相障 板系統(tǒng)的效率。小機箱很少適應無源輻射器，無源輻射器需要比有源低音輻射器大的截面。 業(yè)已表明，增加容納在揚聲器機箱里面的空氣的聲學質(zhì)量能產(chǎn)生介于揚聲器端口或無源輻射器之間的低音特性。聲學透鏡利用多個無源輻射器而且有時放大低音輸出。但是，早先 的方法需要非常復雜精密的構(gòu)造方法。通常，喇叭機箱的內(nèi)部略微受到抑制，因為任何類型 的低音負荷都無法以完美的效率把移動喇叭圓錐體的反射波轉(zhuǎn)變成有用的聲學輸出。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述內(nèi)容，本發(fā)明的目標是提供一種緊湊的以較小的低頻揚聲器裝置提供 與裝有較大的低頻揚聲器裝置的較大的箱子類似的低頻響應的揚聲器系統(tǒng)。更具體地說， 本發(fā)明的目標是提供改善揚聲器系統(tǒng)的低頻響應和輸出的低音反射端口。另一個目標是提 供降低低頻揚聲器裝置的半功率響應點的低音反射端口。提供在放大端口輸出的同時保持 或增加通帶的低音反射端口也是本發(fā)明的目標。本發(fā)明的其它目標和特征將在下文中被部 分地顯現(xiàn)和部份地指出。依照本發(fā)明，描述一種緊湊的揚聲器系統(tǒng)。至少一個低頻喇叭被裝在密封的機箱 里面。低音反射端口位于與通常提供統(tǒng)一的聲學負荷的低頻喇叭有關的機箱里面。低音反射端口以略微彎曲的方式安裝在機箱上，與現(xiàn)有技術的揚聲器相比提供額 外的低音增強和降低半功率響應點。頻率響應曲線表明這些改進是因為低音反射端口允許 來自低音喇叭的移動圓錐體的反射波通過端口更有效地退出機箱獲得的。這利用該反射波 提供更有用的聲學能量和放大的端口輸出。傳統(tǒng)端口的在端口響應方面定義為-3分貝點 的通帶和本發(fā)明的揚聲器系統(tǒng)可能不同，本發(fā)明的揚聲器系統(tǒng)有較寬的通帶。扼要地說，本 發(fā)明的揚聲器系統(tǒng)在相同尺寸的機箱中有比傳統(tǒng)端口大的低音延伸部分。本發(fā)明的其它特征包括提供將提供從低頻到中頻更接近線性的響應從而大幅度 減少諧振峰的揚聲器系統(tǒng)；改善低音瞬態(tài)響應；通過令壓力形成的能量花費在有用的聲音 輻射中而不是產(chǎn)生假的“箱”諧振減弱櫥柜共振輸出減少不自然的低頻賦色。功率處理也 得到改善。本發(fā)明提供有能力產(chǎn)生響應相對平坦而且通過低頻效率好的高音量輸出的揚聲 器系統(tǒng)。前面概述的本發(fā)明包括下文描述的構(gòu)造，本發(fā)明的范圍是用增補的權利要求書指 出的。


在舉例說明本發(fā)明的各種不同的可能的實施方案之一的附圖中，對應的參考符號 在不同的附圖中處處提及對應的零配件，其中圖1是依照本發(fā)明包括機箱、低頻揚聲器裝置和低音反射端口的揚聲器系統(tǒng)的剖 視圖；圖2是該揚聲器系統(tǒng)的分解透視圖；圖3是安裝在機箱的壁中的低音反射端口的放大的正視圖；圖4是沿著圖1的線4-4截取的放大剖視圖；圖5是與機箱分離的低音反射端口的分解透視圖。具體實施方法參照附圖，更具體地說用參考字符，參考數(shù)字10表示的揚聲器系統(tǒng)包括適應低頻 揚聲器裝置14的機箱12和以下描述的自動增(半)音的低音反射端口 16。
機箱12包括聲學空腔而且如圖3所示通常是作為前壁18和后壁20與側(cè)壁22以 及上壁M和下壁沈互相連接的木制櫥柜形成的。經(jīng)常用于機箱12的木材包括膠合板、顆 粒板、中密度纖維板(MDF)和層壓木板。在許多類型的可用材料當中，MDF、層板或顆粒板在 價格、可加工性和聲學特性方面目前是最好的選擇。雖然機箱12被舉例說明為矩形的或平 行管狀結(jié)構(gòu)，但是人們將理解機箱12可能有其它的形狀，例如，四面體形的、球形的或組合 形的，該形狀可能更多地用美學而不是功能規(guī)定的。機箱12也可能是用其它材料(包括金 屬、塑料，等等)制成的，只要它是不透氣的而且安裝低頻揚聲器裝置14的壁是比較硬的和 無振動的即可。前壁18有眾多容納低音、中音和高音喇叭的喇叭開口，但是為了清楚，只舉例說 明用于圖2所示的低頻揚聲器裝置14的開口觀。在此使用的術語低頻揚聲器裝置14包括 在大約200赫茲以下共鳴的喇叭，因此包括亞低音揚聲器，低音揚聲器而且在一些例證中 包括中音喇叭。喇叭(包括低頻揚聲器裝置14)可以用適當?shù)穆葆敗⒛z水或其它緊固件安 裝到前壁18的內(nèi)表面或外表面上，必要時加墊圈30。喇叭柵罩32展示在圖2和圖3中，用 于美學目的。舉例說明的柵罩32不覆蓋低音反射端口 16是一種非必選的安排。用于交越 的組件34也被描繪出來。低音反射端口 16包括一端開口對著機箱12的內(nèi)部體積而相對的一端對著收聽空 間的管狀體36。該管狀體36可能是用適當?shù)牟牧?例如，木材、塑料、橡膠、厚紙板等等) 制成的。用于管狀體36的適當?shù)哪静陌ㄇ懊鎸τ跈C箱12提到的那些材料。聚氯乙烯之 類的塑料就成本和機械性質(zhì)而言可能是優(yōu)選的。雖然管狀體36被舉例說明為圓筒形的和 無孔的，但是人們將理解管狀體36可能有向外展開的末端或狹窄的中段以及其它形狀(例 如，星形的、卵形的等等)而且可能是有孔的。管狀體36的尺寸是為把適當?shù)牡鸵糌摵晒o低頻揚聲器裝置14而選定的。許 多軟件程序和表是在揚聲器文獻中使用低音喇叭的Thiele-Small參數(shù)可得的。機箱12也 可能是有選擇地衰減以便調(diào)整負荷。如圖所示，孔38是在前壁18中提供的，用來安裝低音反射端口 16。然而，人們將 理解低音反射端口 16可能安裝在機箱12的任何其它的壁上?？?8是按略微大一點的尺 寸制作的，以致管狀體36不與機箱12形成硬接觸。舉例來說，如圖3和圖4所示，在孔38 中在管狀體36的周圍可能提供大約1/4英寸的間距40。人們將理解這個測量結(jié)果是針對 OD為2英寸的管狀體38舉例說明的而且不是限制。管狀體36借助法蘭42懸掛在孔38中。法蘭42比孔38大而且包括以管狀體36 的內(nèi)壁注冊的孔口 44。管狀體36可能用緊固件、膠水附著到法蘭42上，或者可能被融合或 模塑成整體單元。作為替代，法蘭42可能包括管狀體36能滑進并且靠摩擦力嚙合的套筒。 法蘭42可能是用適合于管狀體36的同類材料制成的。法蘭42和管狀體36以不透氣的方式安裝到前壁18上，阻尼墊46夾在其間。阻 尼墊46可能是用阻尼材料制成的。這樣的材料包括彈性體(例如，橡膠)或塑料(例如， 一些聚氨脂)。海綿、異形聚合物(例如，蛋箱泡沫材料)、毛氈或像Dynamat (有粘接劑背 襯的嵌鉛毛氈)那樣的夾心材料可能是有用的。法蘭42、阻尼墊46和前壁18都可能為了 收容螺釘48、鉚釘、Hurricane螺母或其它適當?shù)木o固件被鉆孔。為了美觀和防止外來物體 插入，可能在低音反射端口 16上提供不過分地限制空氣流動的粗網(wǎng)(未展示)。
在使用中，當阻尼墊46遏制振動從低音反射端口 16到機箱12的傳遞的時候，管 狀體36在孔38中自由振動。結(jié)果是揚聲器系統(tǒng)10利用較小的機箱12產(chǎn)生品質(zhì)比采用現(xiàn) 有技術可能的品質(zhì)高的低音。其它的優(yōu)點包括與需要多個無源輻射器和顯著地更錯綜復 雜的精細木工的聲學透鏡相比，低音反射端口 16較小而且更有成本效益。低音反射端口 16 與用無源輻射器的基本負載相比也更有成本效益和更容易可靠地調(diào)諧。低音反射端口 16 在有小驅(qū)動器的使用向外展開的端口加載揚聲器的鋒面波的小機箱的范圍內(nèi)是優(yōu)選的，因 為那些揚聲器系統(tǒng)需要精心制作的價格昂貴的細木家具和大量的調(diào)諧。低音反射端口 16 在有向外展開的端口的小機箱范圍內(nèi)也是優(yōu)選的，因為那些機箱能忍受高輸出下的端口去 耦而且可能是不實用的，因為端口從機箱向外凸出。如同簧片加載的倒相障板設計，低音反射端口 16增寬外部端口的頻率響應并且 改善揚聲器的瞬態(tài)響應。另一方面，低音反射端口 16與需要錯綜復雜的細木工而且調(diào)諧 要求高的簧片加載的倒相障板設計相比建造費用較低。除此之外，雖然簧條加載的倒相 障板設計需要相對小的機箱而且減少在許多倒相障板設計的低音響應中發(fā)現(xiàn)的單音符 (one-note)品質(zhì)，但是簧片加載的倒相障板設計不同于低音反射端口 16無法提供充份的 低音放大。
實施例在一個特定的實施例中，Vifa 8〃低音揚聲器(#MG22W009_08)被裝在外形尺寸 為22〃 (H) X 12" (W) X9. 5" (D)的機箱12上。有2〃外徑和5. 3〃長度的聚氯乙烯管狀 體36被安裝在上述的孔38中。據(jù)估計，低音反射端口 16依照在消聲室中的測量從44赫 茲減少低頻揚聲器裝置14的半功率響應點。因為低音反射端口 16將端口輸出放大(即， 自動增(半)音)，所以改進被獲得。此外，傳統(tǒng)的和自動增(半)音的端口的調(diào)諧頻率保 持不變。結(jié)果，主題低音反射端口 16的通帶(定義為端口響應的-3分貝點)比傳統(tǒng)端口 的通帶更寬。鑒于上文，人們將看到本發(fā)明的一些目標已實現(xiàn)而且其它的有利結(jié)果已獲得。因 為不脫離本發(fā)明的范圍，可以對上述的構(gòu)造做出各種不同的變化，所以在前面的描述中包 含的或在附圖中展示的全部內(nèi)容都應該被解釋為是說明性的而不應該作為限制。
權利要求
1.一種包括適應低頻喇叭裝置和低音反射端口的機箱的揚聲系統(tǒng)，所述端口是管狀體，一端開口朝向機箱的內(nèi)部體積而另一端開口朝向收聽空間，所述 的管狀體借助法蘭懸掛在機箱的孔中，以致該管狀端口與機箱沒有硬接觸而且在法蘭上是 沒有振動的，阻尼墊是在法蘭和機箱的外面之間提供的抑制振動從管狀體和法蘭向機箱的 轉(zhuǎn)移，端口的振動在較寬頻率范圍內(nèi)提供較平坦的頻率響應，借此改善低頻響應。
2.根據(jù)權利要求1的揚聲器系統(tǒng)，其中端口有適當?shù)某叽鐬榈皖l喇叭裝置供應足夠的 低音負荷。
3.權利要求2的揚聲器系統(tǒng)，其中機箱包括剛性的前壁，在該前壁中提供用于低頻喇 叭裝置的喇叭孔口和用于低音反射端口的孔。
4.根據(jù)權利要求2的揚聲器系統(tǒng)，其中管狀體附著在法蘭上。
5.根據(jù)權利要求2的揚聲器系統(tǒng)，其中管狀體和法蘭是整體成形的。
6.根據(jù)權利要求1的揚聲器系統(tǒng)，其中機箱是適當?shù)淖枘釞C箱。
7.一種包括適應低頻喇叭裝置和低音反射端口的機箱的揚聲器系統(tǒng)，所述機箱是作為木制櫥柜形成的，前后壁與側(cè)壁和上下壁互相連接形成矩形的氣密結(jié)構(gòu)，所述的低頻喇叭裝置連同至少一個其它的喇叭一起安裝在前壁的喇叭孔口中， 所述端口是管狀體，一端的開口朝向機箱的內(nèi)部體積，另一端的開口朝向收聽空間，所 述的管狀體借助法蘭懸掛在機箱前壁的孔中，以致該管狀與機箱不形成硬接觸而且不在法 蘭上振動，阻尼墊是在法蘭和機箱的外面之間提供的，以便抑制振動從管狀體和法蘭到機 箱的傳遞，端口的振動擴展低頻響應而且與現(xiàn)有技術的倒相障板揚聲器相比提供附加的低音增強。
8.根據(jù)權利要求7的揚聲器系統(tǒng)，其中管狀體和法蘭是用塑料制成的。
9.根據(jù)權利要求8的揚聲器系統(tǒng)，其中塑料是聚氯乙烯。
10.根據(jù)權利要求8的揚聲器系統(tǒng)，其中阻尼墊是彈性體。
11.根據(jù)權利要求8的揚聲器系統(tǒng)，其中阻尼墊是橡膠制成的。
12.根據(jù)權利要求8的揚聲器系統(tǒng)，其中阻尼墊是毛氈制成的。
13.根據(jù)權利要求8的揚聲器系統(tǒng)，其中管狀體附著在法蘭上。
14.根據(jù)權利要求8的大聲揚聲器系統(tǒng)，其中管狀體和法蘭是整體成形的。
全文摘要
緊湊的高音頻功率揚聲器系統(tǒng)包括提供至少一個低頻喇叭裝置和低音反射端口的機箱。低音反射端口以半彎曲的方式安裝在機箱上，以致該端口能振動與現(xiàn)有技術的揚聲器相比提供附加的低音增強。該低音反射端口增寬端口的頻率響應而且與現(xiàn)有技術的倒相障板系統(tǒng)相比較少受制于“單音符低音(one-note bass)”。
文檔編號H04R1/20GK102131137SQ201110022379
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2010年1月16日
發(fā)明者威廉·E·柯林斯 申請人:威廉·E·柯林斯