CN103841477A - 一种采用被动振膜单元的声学结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用被动振膜单元的声学结构，包括：扬声器单元、被动振膜单元，辐射管；所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的音盆的后方；所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管暴露在空气中的一端位于所述扬声器单元的音盆***，与所述扬声器单元的朝向一致；所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点，从而做到了全音域近似点音源的发声效果，减少了扬声器单元的音盆发声和被动振膜单元的发声的相位差，在声音的定位方面大大得到了加强。本发明还提供了使用上述结构设计的紧凑型音频辐射模块和音箱。

Description

一种采用被动振膜单元的声学结构

技术领域

本发明涉及一种声学结构设计，尤其涉及一种采用被动振膜单元的声学结构。

背景技术

扬声器单元在受到电磁驱动而发生振动时，低频的声波因为波长比扬声器的尺寸大，导致扬声器前面和后面的低频声波相互抵消，故而需要将扬声器后面的低频声波隔离（密闭）或倒相出来。常用的倒相方式为倒相管或被动振膜单元。对于使用被动振膜单元的结构，因为被动振膜单元往往是放在扬声器单元或箱体的一侧，接收到扬声器单元的振动后被动起振，继而发出声波。这种结构的缺点在于，被动振膜单元与扬声器单元发出的声波随着听音位置的不同而有着不同的合成效果（有相位差），造成失真、延时及声场的定位不准。

另外，考虑到音频振动的特点，其频率和波长就对音箱内外声学设计带来了特殊的要求，例如外部尺寸、内部声学构造、材质等等。所以，音箱***的设计往往具有独特的门槛，不能仅仅考虑其外观效果而已。若从其外观、结构等出发点进行考量，则往往不能兼顾音箱***的声学性能。因此，针对某种性能优异的电磁扬声器，其音箱设计也往往受限，不能够快速适应多种不同的应用环境中的外观要求。

由于无线技术的发展，无线播放（蓝牙和AIR PLAY）成为当今主流的播放方式，传统音箱与播放器之间的复杂连接线不再存在。所以如果能把音箱和家居用品更好地结合在一起，而不是使音箱独立地存在于家庭中，既减少了音箱占用的面积，也使得整个家居看起来更加简洁明快。这就需要有一种音频辐射模块，作为一个标准件，可以很容易地和家居里带密封腔的物体进行结合，比如灯具、家具等等，衍生出非常丰富的应用。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种采用被动振膜单元的声学结构，能够使被动振膜单元和扬声器发声处于近似同一个发声点，从而减少了被动振膜单元和扬声器单元的发声相位差。

本发明所要解决的次要技术问题是提供一种采用上述声学结构设计的音频模块和音箱。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种采用被动振膜单元的声学结构，包括：

扬声器单元；

被动振膜单元，所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的后方；

其特征在于，所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管与辐射口连通，并与所述扬声器单元的朝向一致；所述辐射口暴露在空气中且位于所述扬声器单元的音盆***；所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点。

作为优选，所述被动振膜单元与所述扬声器单元同轴放置。

作为优选，所述被动振膜单元为至少一个。

作为优选，所述被动振膜单元的尺寸相同或不相同。

作为优选，所述辐射管沿轴向延伸连通至所述辐射口；该辐射管的横截面在所述音盆开口表面的投影将该音盆开口包围。

作为优选，所述辐射管横截面为首尾不相连的“C”字形。

作为优选，所述弹性圈的方向相同。

作为优选，所述辐射管自末端至与所述辐射口连接端具有横截面积逐渐扩大的结构。

一种使用上述的采用被动振膜单元的声学结构所制作的紧凑型音频辐射模块，包括：

环形外壳；

扬声器单元，所述扬声器单元安装于所述环形外壳内，且所述扬声器单元的音盆与所述环形外壳连接并暴露在空气环境中；

所述环形外壳与所述扬声器单元的音盆连接的一面上具有辐射口；

所述辐射口位于所述扬声器单元音盆表面的***；

被动振膜单元，所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的后方，与所述扬声器单元同轴放置；所述被动振膜单元与所述外壳之间由弹性圈连接；

其特征在于，所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管的一端与所述辐射口相连并且与所述扬声器单元朝向一致;所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点。

作为优选，所述紧凑型音频辐射模块还包括一电路板。

作为优选，所述电路板可以安装在所述辐射管内。

一种使用上述的紧凑型音频辐射模块所制作的音箱，包括：箱体、紧凑型音频辐射模块、封接部件；

作为优选，所述箱体为一体成型结构。

作为优选，所述封接部件的长度为所述箱体表面与所述紧凑型音频辐射模块所接触的几何周长。

作为优选，所述箱体只需要预留安放所述紧凑型音频辐射模块所需要的孔洞，无需针对声学结构设计。

作为优选，所述箱体为可充气的结构。

作为优选，所述箱体可以更换。

一种使用上述的采用被动振膜单元的声学结构所制作的音箱，其特征在于，包括：

箱体；

扬声器单元，所述扬声器单元安装于所述箱体内，且所述扬声器单元的音盆与所述箱体连接并暴露在空气环境中；

所述箱体与所述扬声器单元的音盆连接的一面上具有辐射口；

所述辐射口位于所述扬声器单元音盆表面的***；

被动振膜单元，所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的后方；所述被动振膜单元与所述箱体之间由弹性圈连接；

所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管的一端与所述辐射口相连并且与所述扬声器单元朝向一致;所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点。

本发明提供的一种采用被动振膜单元的声学结构，被动振膜单元的发声与扬声器单元的音盆的发声达到近似同一个发生点，达到了全音域近似点音源的发声效果，减少了扬声器单元的音盆发声和被动振膜单元的发声的相位差，在声音的定位方面大大得到了加强。

本发明提供的一种采用被动振膜单元的声学结构，除了具备上述的优势之外，通过使用层叠形态的被动振膜单元，使得被动振膜单元的有效面积成倍增加，能够具备良好的低音效果。同时，通过扬声器单元与被动振动单元的层叠放置，使得被动振膜单元之间接收到的扬声器单元产生的振动强度是不同的，这就使得被动振动单元在互相抵消振动矢量的同时，还可以部分抵消扬声器单元产生的振动。采用这种结构设计的紧凑型音频辐射模块在大动态时振动小，声染色小，音质保真，使得对外箱的设计要求进一步降低。同时，使用被动振膜单元制作的紧凑型音频辐射模块，其对箱体容积要求很低，不会因为更换了不同容积的箱体，造成音质有很大的区别，具有良好的适用性。

本发明提供的一种使用上述紧凑型音频辐射模块所制作的音箱，由于使用了一体成型的箱体，使得所述箱体上仅有与所述紧凑型音频辐射模块连接的部分需要密封，较之现有的音箱产品，密封周长大大减少，使得在生产和装配的过程中，对密封工艺的要求大大降低，良品率得到了很大的提升。此外，由于箱体的设计已经不需要考虑电子和声学的技术问题，各行各业的设计师都可以根据需要设计出非常合适的应用，将音箱与现有的产品有机结合在一起，衍生出多种多样的应用，在不破坏原有产品外观的同时，很好地隐藏放置了音箱。同时，由于使用了所述紧凑型音频辐射模块使用了被动振膜单元的结构，使得所述紧凑型音频辐射模块对箱体容积的要求很低，这就使得更换箱体成为了可能，买家可以根据自己的喜好DIY出非常个性的音箱。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构图；

图2是本发明实施例二的结构图；

图3是本发明实施例二的俯视图；

图4是本发明实施例三的立体示意图；

图5是本发明实施例四的示意图，其中：

（a）为结构图（b）为外观图

图6是本发明实施例四中现有音箱示意图，其中：

（a）为结构图（b）为外观图

图7为本发明实施例五中单声道音箱的示意图，其中

（a）为结构图（b）为外观图

图8为本发明实施例五中双声道音箱的示意图，其中

（a）为结构图（b）为外观图

图9为本发明实施例五中多声道音箱的示意图，

（a）为结构图（b）为外观图

图10为本发明实施例六的示意图；

图11为本发明实施例七的示意图；

图12为本发明实施例八的示意图，其中：

（a）为效果图（b）为安装结构图

图13为本发明实施例九的示意图；

图14为本发明实施例十的示意图，其中：

（a）为结构图（b）为外观图

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：

实施例一：

如图1，本实施例提供了一种音频辐射模块，它包括环形外壳1；扬声器单元10，所述扬声器单元10安装于所述环形外壳1内，且所述扬声器单元10的音盆11与所述环形外壳1连接并暴露在空气环境中；所述环形外壳1与所述扬声器单元10的音盆11连接的一面上具有辐射口24；所述辐射口24位于所述扬声器单元10的音盆11表面的***；被动振膜单元22和23，所述被动振膜单元22和23位于所述扬声器单元10的后方，与所述扬声器单元10同轴放置；所述被动振膜单元22和23与环形外壳1之间由弹性圈221和231相连。所述扬声器单元10侧面设有辐射管21，所述辐射管21的一端与所述辐射口24相连并且与所述扬声器单元10朝向一致。

在实际使用中，扬声器单元10受电磁驱动而发声，其音盆11振动，音盆11的前方输出本身振动产生的辐射，而音盆11背面通过空气驱动被动振膜单元22和23发生振动。

所述被动振膜单元22和23振动所产生的声波经过辐射管21，至辐射口24输出，使被动振膜单元22和23与扬声器单元10的音盆11的发声达到近似同一个发声点，在声音还原的音场和相位两个方面均可以极大地发挥扬声器单元10本身的优势，特别是中低音频段的效果。

本实施例还具有以下的特点：

本实施例中所述被动振膜单元22和23相互平行地位于所述扬声器单元10的后方。该结构的层叠形态在整个装置的低音补偿方面具有很好的效果，因为整个模块在仅仅音盆11外径的直径范围内，使用双层形态的被动振膜单元，使总的被动振膜单元面积相当于音盆11的面积成倍出现，所以实现了“扬声器音盆＋被动振膜单元”的总面积是扬声器音盆11面积的两倍以上，有利于实现较好的低音，并且减少发声体的表面积，对音箱外观设计较为有利。特别地，可以设置被动振膜单元22与23的尺寸不相同，从而使得被动振膜单元22与23所接收到的扬声器单元10的振动强度不相等。所以被动振膜单元22与23在互相抵消彼此的振动矢量的同时，还可以部分抵消扬声器单元10所产生的振动矢量，从而使整个模块在大动态时振动小，声染色小，音质保真。同时，使用被动振膜单元制作的紧凑型音频辐射模块，其对箱体容积要求很低，不会因为更换了不同容积的箱体，造成音质有很大的区别，具有良好的适用性。

本实施例的辐射管21延伸连通至辐射口24；该辐射管21的横截面在音盆11开口表面的投影将该音盆11开口包围，此形态充分节省了辐射管21的横截面积，并对外壳1的一体化成型十分有利，进一步加强了紧凑的优势。

实施例二：

参考图2、图3，本实施例的结构与实施例1类似，不同之处在于：本实施例的辐射管21横截面为“C”形，包覆于音盆11横截面外周，有助于在扬声器单元10侧面隐藏电路板30，由此可以构成各种有源模块的方案，例如放大器、分频器等等。

本实施例的被动振膜单元与22、23与所述环形外壳1之间连接的弹性圈具有相同方向的结构，如图8所示，弹性圈221和231的方向相同；在实际情况中，弹性圈221或231，在辐射单元22或23分别上行或下行时其弹力不均等，该结构使得被动振膜单元22、23不论是扩张还是收缩，其弹力矢量均保持一致，使辐射的振幅在正负半周均有非常一致的特点，避免了辐射单元22或23正反面弹力不一致带来的失真。

实施例三：

如图4所示，本发明实施例二其外壳的立体示意图。

本实施例的结构与实施例一类似，不同的是，实施例二的辐射管21其横截面积不变，为一等口径的管路，而本实施例的辐射管21自末端至连通大气的辐射口24，具有扩张缘29，使其为逐渐扩大的形态。该形态的辐射管21具有声阻力小的特点，同时对其收集的声波具有放大的效果，进一步改善了整体模块的发声性能。

实施例四：

如图5所示，本发明实施例四的示意图。

本实施例中一种采用上述紧凑型音频辐射模块制作的音箱，包括，一体成型的箱体1，紧凑型音频辐射模块2、3。在进行音箱组装时，由于箱体是一体成型的，所以仅有箱体表面与紧凑型音频辐射模块所接触的部分需要密封，故而所需的封接部件的长度为紧凑型音频辐射模块2、3的上表面周长的和。所述紧凑型音频辐射模块2、3上表面为圆形，直径为50mm，故而所需的封接部件长度为：2x3.14x50=314mm。

参考图6，为传统音箱的示意图，对于传统相同尺寸的音箱而言，由于箱体分为后壳与前面板，扬声器单元与被动振膜单元是分立放置的，所以在密封时，需要把扬声器单元、被动振膜单元分别与前面板密封，再将前面板与后壳密封，所需的密封周长达到了2008mm。

由此可见，采用紧凑型音频辐射模块制作的音箱，大大减少了封接部件的周长，从而达到了音箱在装配过程中密封工艺的简化，提升了良品率。

实施例五：

如图7、8、9所示，本发明实施例五的示意图。

本实施例中分别采用1个、2个和4个紧凑型音频辐射模块来制作音箱。采用1个紧凑型音频辐射模块制作的音箱，为单声道音箱；采用2个紧凑型音频辐射模块制作的音箱，为立体声音箱；采用4个紧凑型音频辐射模块制作的音箱，为多声道音箱；由单声道音箱到多声道音箱，只需要改变箱体的大小和紧凑型音频辐射模块的数量，并不需要针对声学结构对箱体做出设计和改变。由此可见，通过使用通用的紧凑型音频辐射模块，使得在设计音箱箱体时，不需要考虑声学结构，对音箱的结构和箱体的设计门槛降到了最低。

实施例六：

如图10所示，本发明实施例六的示意图。

本实施例中一种采用上述紧凑型音频辐射模块制作的音箱，包括，玻璃罐箱体1，紧凑型音频辐射模块2。由于玻璃在吹制过程中除了开口面，其余部分具有良好的密封性，只需要将适合尺寸的紧凑型音频辐射模块密封在开口处，就形成了一个完好的音箱。所以，当采用紧凑型音频辐射模块来制作音箱时，对于箱体材料的选择更为多样性，设计出的音箱外观也更具个性。

实施例七：

如图11所示，本发明实施例七的示意图。

本实施例中一种采用上述紧凑型音频辐射模块制作的音箱，将紧凑型音频辐射模块1安装在灯罩3内部，所述紧凑型音频辐射模块1底部装设有LED灯2；利用灯罩1作为箱体，使得音箱与灯很好地结合在一起。由此可见，使用紧凑型音频辐射模块可以使音箱不再独立存在于家居环境中，而是可以很好地与家居摆设结合在一起，节省了空间，也可以衍生出丰富多彩的应用。

优选地，本实施例中的LED灯2也可以安装于所述紧凑型音频辐射模块1的外壳内，利用外壳与LED灯的配合，来实现多种多样的灯光效果。

实施例八：

如图12所示。本发明实施例八的示意图。

本实施例中一种采用上述紧凑型音频辐射模块制作的音箱，将紧凑型音频辐射模块2安装在电视背景墙1上，通过装修时在背景墙上预留一个空腔3与孔洞4，装修完成后只需将音频辐射模块2通过孔洞4嵌入密封安装至背景墙内，音频辐射模块2与空腔3即可形成一个音箱。

实施例九：

如图13所示，本发明实施例九的示意图。

本实施例中一种采用上述紧凑型音频辐射模块制作的音箱，将紧凑型音频辐射模块2安装在具备充气结构的箱体2上，使其成为一种可以充气或放气的音箱。由于采用了可充气的结构，音箱在使用时才需要对箱体2充气，平时可以放气以减少箱体2所占用的面积，对于大尺寸的音箱尤其具备优势。同时，紧凑型音频辐射模块2还可以与很多现有的具备充气结构的产品完美结合在一起形成多功能音箱，例如与充气枕头结合、与气垫床结合，进一步丰富了紧凑型音频辐射模块的应用范围。

实施例十：

如图14所示，本实施例提供了一种音箱，它包括一箱体1、两个扬声器单元10、以其中一个扬声器单元10的结构为例：所述扬声器单元10的后方固定了被动振膜单元22和23。所述被动振膜单元22和23在使用中受到音盆11的振动气流驱动，达成被动辐射的目的。所述被动振膜单元22和23与所述箱体1之间由弹性圈221和231相连。

辐射管21位于扬声器单元10的侧面，其一端连通一辐射口24；其中，被动振膜单元22、23位于扬声器单元10其音盆11的后方，辐射口24位于音盆11的边缘，且其朝向与音盆11的朝向一致。所述辐射管21沿轴向延伸连通至所述辐射口24；该辐射管21的横截面在所述音盆开口表面的投影将该音盆开口包围，并形成“C”字型。

以上实施例仅为说明本发明原理所用，并非本发明仅有的实施方式。上述实施例并不应视为限制本发明的范围。本领域的技术人员在阅读并理解了前述详细说明的同时，可以进行修改和变化。具体的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (18)

1.一种采用被动振膜单元的声学结构，包括：

扬声器单元；

被动振膜单元，所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的后方；

其特征在于，所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管与辐射口连通，并与所述扬声器单元的朝向一致；所述辐射口暴露在空气中且位于所述扬声器单元的音盆***；所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点。

2.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述被动振膜单元与所述扬声器单元同轴放置。

3.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述被动振膜单元为至少一个。

4.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述被动振膜单元的尺寸相同或不相同。

5.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述辐射管沿轴向延伸连通至所述辐射口；该辐射管的横截面在所述音盆开口表面的投影将该音盆开口包围。

6.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述辐射管横截面为首尾不相连的“C”字形。

7.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述弹性圈的方向相同。

8.根据权利要求1所述的一种采用被动振膜单元的声学结构，其特征在于，所述辐射管自末端至与所述辐射口连接端具有横截面积逐渐扩大的结构。

9.一种使用权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的采用被动振膜单元的声学结构所制作的紧凑型音频辐射模块，包括：

环形外壳；

扬声器单元，所述扬声器单元安装于所述环形外壳内，且所述扬声器单元的音盆与所述环形外壳连接并暴露在空气环境中；

所述环形外壳与所述扬声器单元的音盆连接的一面上具有辐射口；

所述辐射口位于所述扬声器单元音盆表面的***；

被动振膜单元，所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的后方；所述被动振膜单元与所述外壳之间由弹性圈连接；

其特征在于，所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管的一端与所述辐射口相连并且与所述扬声器单元朝向一致;所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点。

10.根据权利要求9所述的一种紧凑型音频辐射模块，其特征在于，所述紧凑型音频辐射模块还包括一电路板。

11.根据权利要求10所述的一种紧凑型音频辐射模块，其特征在于，所述电路板可以安装在所述辐射管内。

12.一种使用权利要求9所述的紧凑型音频辐射模块所制作的音箱，包括：箱体、紧凑型音频辐射模块、封接部件；所述箱体上有安装所述紧凑型音频辐射模块所需的孔洞，所述封接部件安装于所述孔洞与所述紧凑型音频辐射模块之间。

13.根据权利要求12所述的一种紧凑型音频辐射模块所制作的音箱，其特征在于，所述箱体为一体成型结构。

14.根据权利要求12所述的一种紧凑型音频辐射模块所制作的音箱，其特征在于，所述封接部件的长度为所述箱体表面与所述紧凑型音频辐射模块所接触的几何周长。

15.根据权利要求12所述的一种紧凑型音频辐射模块所制作的音箱，其特征在于，所述箱体只需要预留安放所述紧凑型音频辐射模块所需要的孔洞，无需针对声学结构设计。

16.根据权利要求12所述的一种紧凑型音频辐射模块所制作的音箱,其特征在于，所述箱体为可充气的结构。

17.根据权利要求12所述的一种紧凑型音频辐射模块所制作的音箱,其特征在于，所述箱体可以更换。

18.一种使用权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的采用被动振膜单元的声学结构所制作的音箱，其特征在于，包括：

箱体；

扬声器单元，所述扬声器单元安装于所述箱体内，且所述扬声器单元的音盆与所述箱体连接并暴露在空气环境中；

所述箱体与所述扬声器单元的音盆连接的一面上具有辐射口；

所述辐射口位于所述扬声器单元音盆表面的***；

被动振膜单元，所述被动振膜单元位于所述扬声器单元的后方；所述被动振膜单元与所述箱体之间由弹性圈连接；

其特征在于，所述扬声器单元侧面设有辐射管，所述辐射管的一端与所述辐射口相连并且与所述扬声器单元朝向一致;所述被动振膜单元受到所述扬声器单元的驱动而发生振动，所述被动振膜单元振动产生的声波经过辐射管和辐射口发出，与所述扬声器单元达到近似同一个发声点。

Images