CN107925812A - 具有恒定的宽波束宽度的阵列扬声器 - Google Patents

Abstract

一种阵列扬声器（11）具有至少一个安装在喇叭（37）上的高频驱动器（39）和至少一对低频驱动器（41），所述至少一对低频驱动器（41）被配置在所述喇叭的后面并且与所述喇叭紧密间隔，以在所述驱动器和所述喇叭之间形成低频侧腔（71），由所述低频驱动器产生的声能可从所述低频侧腔传播。位于喇叭的上方和下方的低频出口通道（77）与所述低频侧腔（71）连通。所述喇叭和所述低频驱动器以及所述低频侧腔和所述低频出口通道的配置使得所有驱动器的声学输出在非阵列平面中以基本上恒定的宽波束宽度同轴地从所述扬声器辐射。可以加入信号处理以增强高于分频的临界频率范围内的波束宽度控制。

Description

具有恒定的宽波束宽度的阵列扬声器

技术领域

本发明大体涉及阵列扬声器***，更具体地涉及阵列扬声器***在非阵列面中的波束宽度的控制。

背景技术

扬声器的波束宽度确定其覆盖范围。被设计成产生宽波束宽度的常规扬声器的问题是波束宽度在扬声器的整个工作频率范围内不稳定或不恒定，特别是分频频率和低于分频频率的中至低频率。扬声器在其整个工作频率范围内具有恒定的波束宽度，就能够如可预见那样以明确定义的滚降点(roll-off points)均匀地覆盖观众，超出滚降点的能量最小。整个扬声器的覆盖区域的声音都是一样的；在覆盖区的边缘附近的声音与扬声器前面的声音一样清晰饱满。在波束宽度之外，即在扬声器的覆盖模式之外，只有极小的声能激发混响声场或引致室内反射的相消干涉。而在室外场地和节庆活动中，邻近舞台或附近住宅区的“溢出”会减小。

在紧凑型多路扬声器***中，难以从多个换能器获得恒定的宽波束宽度。现有的尝试在箱体尺寸、失真、波瓣(lobing)、模式过窄、和/或相位问题之间做出折衷。这些尝试包括：

·将锥盘驱动器和波导(喇叭)彼此相邻放置，这样会出现分频频率的离轴变窄和波瓣；

·同轴地安装多个换能器/喇叭--导致波束宽度不一致；不得不在换能器/波导设计上作出妥协；

·将喇叭做成非常窄，迫使锥盘驱动器彼此靠得更近-这会损害高频驱动器负载和/或波束宽度的一致性；

·在后置驱动器的喇叭形壁上切割开口-这会损害低频输出或高频驱动器负载和/或覆盖模式；以及

·使用由全部驱动器驱动的单个大喇叭-但要获得相当的低频扩展和/或效率，这需要更大的外壳。

发明内容

本发明的阵列扬声器***避免了这些折衷考虑。本发明提供了一种即使在相对低的分频频率也具有宽带模式控制以及有足够的压缩驱动器加载的阵列扬声器***。为了实现这目的，喇叭口的尺寸必须相当大，但是由此产生的低驱动器遮蔽问题却基本上被消除。其它设计中固有的问题(离轴波瓣、波束宽度不一致和压缩驱动器加载不足)也基本上被消除。

在分频区域中(在那里总声学输出来自喇叭和锥盘)，由于在这些频率的由低频出口通道提供的换能器的几乎相同的声学中心，维持了标称水平波束宽度。穿过分频区域的换能器的总相位响应在扬声器的标称覆盖角度内的任何角度下也没有变化。这导致在空间上一致的脉冲响应，从而得到听觉上在整个聆听区域都一样的扬声器。

本发明通过将箱体宽度最小化但不减小低频换能器的直径，因此不会降低低频效率和最大输出，这对阵列扬声器，特别是线性阵列元件，更为有利。市场需要更小、更轻、更强大的音响***，但整体箱体尺寸通常与低频输出是有联系的。现可由一相当狭窄的箱体保持低频表现，大大改善了观众的视线，而不会降低表现。

本发明的阵列扬声器包括箱体，所述箱体的顶部、底部和侧壁形成外壳。所述箱体还具有前部，所述前部具有前开口和穿过所述前开口的中心轴线。喇叭安装结构设置在所述外壳的中心轴线上并位于所述前开口的后面，用于高频变换器的喇叭被安装在所述外壳内的所述喇叭安装结构上。

所述喇叭具有限定喇叭口端的前周边部分、喉端、从所述喉端延伸到所述喇叭口端的喇叭形侧壁、以及在所述侧壁之间延伸的顶壁和底壁；所述喇叭还具有从所述喇叭的所述喉端延伸穿过所述喇叭的喇叭口端的轴线，所述轴线限定传播轴线。所述喇叭的前周边部分包括侧周边边缘、顶周边边缘和底周边边缘。

所述喇叭安装在外壳内的喇叭安装结构上，使得所述喇叭的传播轴线基本上与外壳的中心轴线成一直线，并且使得所述喇叭的喇叭口端位于外壳的前开口处。所述喇叭的喇叭口端小于外壳的前开口，从而在所述外壳的所述前开口邻近所述喇叭口端处形成侧腔开口，并且在所述外壳的前部位于所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘的上方和下方处分别形成顶间隙和底间隙。高频换能器安装在所述喇叭的喉端。

多个低频换能器安装结构被定位在所述外壳内并位于所述前开口的后面所述喇叭安装结构的相对侧上。至少一个面向前的低频换能器被安装在所述多个低频换能器安装结构中的每一个上，低频换能器定位在所述外壳内所述喇叭的相对侧上，其中所述低频换能器定位成相对于所述喇叭的传播轴线成预定的面向前的角度。每个面向前的低频换能器面向所述喇叭的喇叭形侧壁和所述箱体的前部的所述侧腔开口之一。

在所述面向前的低频换能器与所述喇叭的喇叭形侧壁之间形成有包含一定体积的空气的低频侧腔，所述低频侧腔通过邻近于所述喇叭的喇叭口端的所述壳体的前开口处的所述侧腔开口与大气连通。在所述喇叭的顶壁上方和在所述喇叭的底壁下方形成有多个低频出口通道，所述多个低频出口通道具有至少以下特征：

·它们的体积能包含一定体积的空气；

·它们从所述喇叭的支撑结构周围延伸到所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘上方和下方的所述外壳的前部处的间隙；

·它们与所述低频换能器侧腔连通；以及

·它们通过所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘之上方和下方的顶间隙和底间隙与大气连通。

在本发明的另一方面，扬声器还包括用于高频换能器和低频换能器的修正电路装置，所述修正电路装置包括分频电路。该修正电路可以是模拟电路或者由数字信号处理(DSP)技术执行，用于补偿高于分频频率范围的受影响频率范围内的波束宽度失真效应。从所述喇叭在所述受影响的频率范围内传播的剩余声能引起所述补偿的波束宽度失真效应，所述剩余声能由在所述喇叭与所述低频换能器之间形成的低频侧通道捕获并由所述低频侧通道反射。

根据以下说明书和权利要求以及附图，本发明的其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的阵列扬声器的正视图；

图2是图1中沿线2-2截取的根据本发明的阵列扬声器的剖视图；

图2A是图1所示的根据本发明的阵列扬声器的俯视平面图，图中扬声器箱体的顶部被移除；

图3是图1中沿线3-3截取的根据本发明的阵列扬声器的另一个剖视图；

图4是根据本发明的阵列扬声器的顶视图；

图5是根据本发明的阵列扬声器的正视图；

图5A是图2中沿线5A-5A截取的根据本发明的阵列扬声器的剖视图；

图6A和图6B是用于前述附图中所示的扬声器的示例性信号处理电路的高频和低频通道的框图；

图7是根据本发明的扬声器的测量得到的水平-6dB波束宽度相对于扬声器的工作频率范围的曲线图；

图8是图1至图5所示的扬声器的锥盘驱动器的未处理的同轴频率响应的曲线图；

图9是图1至图5所示的扬声器的锥盘驱动器于大约1.4kHz时的极化响应的极图，图中示出了小旁波；以及

图10是图7所示的扬声器的测量得到的水平-6dB波束宽度相对于扬声器的工作频率范围与单独的喇叭所测量得到的波束宽度进行比较的曲线图。

具体实施方式

本文所使用的用于表示频率范围的术语“低”和“高”应当被理解为包括发生从低频转至高频的中频范围的相对术语。例如，当提及“低频”换能器(在本文中有时被称为“驱动器”)时，应当理解的是，换能器将以低于分频频率的频率以及以向上延伸到分频频率范围内的频率工作。同样地，当提及“高频”换能器时，应当理解的是，换能器将以向下延伸到分频频率范围内的频率以及高于分频频率的频率工作。而且，将换能器定性为“高”或“低”并不排除换能器可产生在其正常工作频率范围之外的一些声能的可能性，如以下将结合本文所述的扬声器的低频换能器进行描述。

描述了一种阵列扬声器，所述阵列扬声器由安装到波导(喇叭)的至少一个高频变换器(诸如压缩驱动器)和被配置成紧密间隔的至少一对低频变换器(驱动器)组成，使得所有换能器的声学输出在非阵列面中以基本上恒定的宽波束宽度从扬声器同轴地辐射。在下文所述的所示实施例中，扬声器被阵列在垂直平面中，在该处波束宽度控制发生在水平平面中。然而，应当理解的是，本发明也可使用可水平地阵列的扬声器来实现，在这种情况下，恒定的波束宽度控制将发生在垂直平面中。

现参照附图，图1示出了阵列扬声器11的前部，该扬声器11被看作具有矩形轮廓，矩形轮廓的顶边缘13和底边缘15限定了扬声器的短尺寸，或者以图中所示的定向，限定了扬声器的垂直尺寸或高度。端边缘17、19依次限定了扬声器的长度，或者如图所示，限定了扬声器的水平尺寸。短的尺寸，不管是垂直的还是水平的，将限定一平面，扬声器可被阵列在所述平面中。扬声器的前部被透声的格栅网屏21覆盖，格栅网屏21沿扬声器的长度延伸，以及在垂直方向上，优选地沿整个高度延伸，以致于格栅网屏21包覆扬声器的顶边缘13和底边缘15。于扬声器的顶部和底部提供包覆式格栅网屏将允许来自扬声器的前部的声音从通常不会传出声音的区域传播。

图2、图2A、图3、图4、图5、图5A和图5B显示了所述格栅网屏后面的扬声器的内部部件。扬声器箱体23具有顶壁25、底壁27和侧壁29，它们一起形成用于容纳这些内部部件的外壳31。所述箱体的前部33是敝开的以提供前开口35，该前开口可基本上沿所述箱体的整个长度和高度延伸。所述箱体的中心轴线C穿过该前开口并提供一轴线，下文所述的喇叭和低频变换器围在该轴线的周围设置。安装到箱体侧壁29的侧框架20提供用于提起扬声器的手柄和多个可展开连杆22，所述可展开连杆用于在垂直方向上将一个扬声器盒以所期望的八字角倾斜连接到另一个扬声器盒，以建立扬声器阵列。

扬声器的内部部件包括喇叭37、高频变换器(适当地是压缩驱动器39)、以及一对低频变换器(适当地是匹配的一对低频锥盘驱动器41)。所述喇叭和变换器部件彼此以特定的固定空间关系在所述外壳内受支撑，以达到本发明的性能好处。支撑结构包括喇叭安装结构和低频换能器安装结构，所述喇叭安装结构设置在所述外壳的前开口的后面的所述外壳的中心轴线C上，所述低频换能器安装结构位于所述外壳内，于所述外壳的前开口的后面的所述喇叭安装结构的相对侧上。在所示的实施例中，所述喇叭安装结构和锥盘驱动器安装结构被设置成单个适当地金属铸造的板框42，板框42具有平行于扬声器箱体的前开口的平的中心壁43和朝箱体的前开口向前倾斜的板侧壁45。中心壁43被定大小并且设有合适的开口(未示出)以用作喇叭安装结构；喇叭可以安装在该中心壁上，使得喇叭的传播轴线P与扬声器箱体的中心轴线C成一直线。倾斜的板侧壁用作锥盘驱动器安装结构；通过将锥盘驱动器安装到该倾斜的侧壁上，所述锥盘驱动器定位在所述箱体外壳内所述喇叭的相对侧上，其中所述锥盘驱动器定位成相对于所述喇叭的传播轴线成预定的面向前的角度。锥盘驱动器相对于喇叭的定位连同喇叭相对于箱体的前开口和垂直尺寸的定大小相结合以允许达到所期望的波束宽度控制。

喇叭具有由侧周边边缘49、顶周边边缘51和底周边边缘53形成的前周边部分47。该前周边部分限定喇叭的喇叭口端55，所述喇叭的喇叭口端55被定位在扬声器的敞开的前部。喇叭还具有细长的喉端57和钟形部分59，钟形部分59的一部分由从喇叭的喉端延伸到喇叭的喇叭口端的喇叭形侧壁61形成。喇叭的顶壁63和底壁65在这些喇叭形侧壁之间延伸并完成钟形部分。可以通过诸如美国专利第6,668,969号所揭示的歧管(图2A中的元件66)于喇叭的喉端57处将压缩驱动器39与喇叭的背部连接，以便向喇叭的喉端提供一系列虚拟声功率源。压缩驱动器的背部以及锥盘驱动器41的背部可以由内部冷却风扇67冷却，内部冷却风扇67在所述外壳内循环空气。

如从扬声器的前部所看到的，喇叭的前周边部分被定大小，使得所述前周边部分的每个周边边缘49、51、53均小于所述外壳的前开口35。于喇叭的侧面，即喇叭口55的侧周边边缘49的外侧，喇叭的前周边部分与扬声器的前端边缘17之间的间隙足以允许外壳的内部通过外壳的前部中的侧端口开口69与大气连通，并且允许低频侧腔7内的一定体积的空气与大气连通，所述低频侧腔7位于面向前的和倾斜的锥盘驱动器41(及其支撑结构)与喇叭的喇叭形侧壁61之间。这些低频侧腔(“LF侧腔”)通过侧腔开口73与大气连通，侧腔开口73位于喇叭与端口开口之间的端口开口69的内部。在喇叭的顶部和底部，喇叭的前周边部分的大小被设置成使得在喇叭的前周边部分的顶周边边缘51和底周边边缘53与扬声器的顶边缘和底边缘之间存在空气出口间隙75。这些间隙和间隙后面的空气体积在所期望的波束宽度控制中起着关键作用。

顶间隙和底间隙75后面的空气体积由喇叭37的顶壁63和底壁65与扬声器箱体23的顶壁25和底壁27之间的空间形成。这些空间与锥盘驱动器41前面的LF侧腔71连通，并且作为位于喇叭的上方和下方、用于由锥盘驱动器产生的低频声音的低频(LF)出口通道77。

扬声器的各种部件可以具有以下示例性规格：

扬声器箱体前内部宽度(CW)–567毫米

扬声器箱体前内部高度(CH)–257毫米

喇叭口的外宽度(HW)–322毫米

喇叭口的外高度(HH)–229毫米

喇叭深度(HD)–159毫米

低频换能器(41)–9英寸(228毫米)长偏移锥盘驱动器

高频换能器(39)–3英寸(76毫米)压缩驱动器

为了进一步描述LF侧腔71和LF出口通道77如何在非阵列方向上影响波束宽度，可以看到的是，低频锥盘驱动器安装在中心地安装的喇叭37的后面和喇叭37两侧中的任一侧上，低频锥盘驱动器的辐射表面79大部分被喇叭的大喇叭形侧壁61遮盖。在常规的配置中，喇叭的侧壁形成坚固挡板，所述坚固挡板引导围绕喇叭的侧面的每个单独的锥盘的输出。这产生了由喇叭的宽度分开的两个不同的低频源。如果喇叭足够宽，锥盘驱动器在低于喇叭的分频频率的频率将显示出明显的模式变窄或者离轴波瓣。在中等覆盖范围的扬声器中，这种模式变窄可能是有益的。但是，如果想要宽覆盖范围，这种模式变窄可能会产生问题，并且可导致水平覆盖面中出现不规则的频率和相位响应。

在本文描述的扬声器中，多个锥盘驱动器的声学输出的一部分被结合并且被引导穿过喇叭的上方和下方的LF出口通道77。把来自这些中心通道的声学输出与从喇叭的侧面传出的声学输出结合起来产生连续的低-中频源，所述连续的低-中频源在扬声器的低-中频范围的大部分中都能保持标称波束宽度角。由于锥盘驱动器输出的大部分被引导在喇叭的侧面周围，所以分开的低频源的好处得以保留。甚至缺点也得以消除，由于从中心区域辐射的锥盘驱动器输出的其余部分通常被喇叭阻挡。这可在不损害喇叭的大小和形状或者喇叭壁的完整性的情况下达到。

低频侧腔的体积被适当地调节，以在低频率使效率最大化，同时保持可用响应直到分频频率。体积过大会导致在低于分频频率时出现锥盘驱动器响应的过早滚降。体积太小会牺牲效率。

LF侧腔71和LF出口通道77的相对体积是重要的。LF侧腔的体积理想地应占在锥盘与箱体的前部之间的箱体的总空气体积的大约75％，不包括由喇叭占据的体积，换句话说是LF侧腔和LF出口通道的总体积。因此，LF出口通道的体积理想地占该总空气体积的大约25％。位于喇叭的上方和下方的空气出口间隙75的LF出口通道的通道口面积优选地是所述锥盘驱动器的辐射表面79的总表面积的至少大约25％。从位于喇叭的前部的出口间隙75至位于安装板框42的中心壁43的通道的背部测量得到的LF出口通道的深度优选地将不超过分频频率的波长的大约30％。锥盘驱动器的中心间距优选地将不超过分频频率的波长的大约50％。锥盘驱动器相对于外壳的前部的平面的优选角度是大约是33度。

据估计，上述的数值可有大致上高达+/-20％的变化，对所期望的波束宽度控制没有不可接受的损失。以下的大约范围是可预期的：

·LF侧腔的空气体积–占总空气体积的大约80％低至总空气量的大约70％，LF出口通道的空气体积的相应范围占总空气体积的大约20％至大约30％；

·位于空气出口间隙的LF出口通道的出口面积–是锥盘驱动器的辐射表面的总表面积的大约20％至大约30％之间；

·LF出口通道的深度–不大于分频频率的波长的大约35％；

·锥盘驱动器的中心间距–不大于分频频率的波长的大约60％；以及

·锥盘驱动器相对于外壳的前部的平面的角度–在大约27度至大约39度之间。

超大型喇叭口的尺寸在低至最低可能的频率(分频)为两个平面提供模式控制。在目前的实施例中，喇叭的宽度做成非常大，以便在低至分频时可保持标称水平波束宽度。为了垂直模式控制还使喇叭的高度最大化，同时仍然允许有用于小LF出口通道在喇叭的上方和下方终止的空间。喇叭设计建立了一整体的辐射模式，其在大部分高频范围内都能保持标称波束宽度角。

LF出口通道77的第二种好处涉及扬声器的物理尺寸。为了将超大型锥盘安装在相对狭窄的外壳内，必须以“蛤壳式”配置将锥盘倾斜地放回箱体内。这在一些频率会增加输出而在其它频率时减小输出。当将大喇叭放在蛤壳式锥盘前面，在波长接近喇叭的最大尺寸的1/4至1/2的频率时喇叭有可能进一步减小输出。所述LF出口通道通过为在该等频率的一些锥盘的输出提供第二路径来缓解这个问题，否则那些频率的电平会明显降低。

本发明的另一个方面对在高于分频的频率范围(有时在本文称为“受影响的频率范围”)内的水平方向控制提供进一步改进，所述频率范围通常处于1-2kHz的临界范围内。位于喇叭37的各一侧上的LF侧腔71可引起波束宽度失真效应，尤其是以高于分频(例如在大约1.4kHz)置中的波束宽度明显变窄。由于在喇叭口出现的衍射以及LF侧腔的大小和形状，由以大约1.4kHz置中的喇叭产生的一些剩余离轴声能被LF侧腔捕获并且被反射回来。这种反射能量的延迟到达会导致喇叭的离轴能量的相消干涉，导致在该频率的扬声器的覆盖模式的变窄。

可以在扬声器的信号处理中包括一特殊的修正电路装置(诸如图6A和图6B所示的修正电路)，通过利用附图所示的喇叭–锥盘配置中锥盘驱动器的特定声学特性来解决该问题。尽管附图所示的锥盘驱动器配置自然地使大部分高于分频(例如，在625Hz)的锥盘驱动器的声学输出滚降，小量高于分频的锥盘驱动器的声能仍然离轴传出。图8和图9说明了这种现象。图8示出了附图所示的扬声器11的喇叭-锥盘配置中锥盘驱动器41(单独的且没有附加的信号处理)的频率响应。可以看出的是，锥盘驱动器的频率响应在以字母X表示的分频频率区域中滚降，但然后在1-2kHz之间，即恰好在由LF侧腔71捕获和反射的剩余喇叭声能的频率范围内出现波峰。图9是一极图，图中示出了在大约1.4kHz的锥盘驱动器产生的同轴(0度)能量，以及在该频率存在离轴旁波，该频率即在被发现有由LF侧腔反射的喇叭能量的地方的频率。由锥盘驱动器产生的离轴声能可有利地用于抵消从LF侧腔反射的剩余喇叭声能的覆盖模式变窄效应，但只针对可在某种程度上维持在所期望的频率范围内的由锥盘驱动器产生的声能。

根据本发明的另一个改进方面，使用了更渐进的滤波器代替传统的过度高阶电子低通来使高于分频的锥盘驱动器输出完全滚降，所述更渐进的滤波器允许与喇叭有合适的声学分频以及在1-2kHz的临界频率范围内的离轴锥盘驱动器能量的利用。使用全通滤波器来操纵该离轴锥盘能量的相位，以致于通过相消干涉，该全通滤波器基本上抵消了所述LF侧腔所捕获的延迟的离轴喇叭能量，否则这些能量会被释放，导致水平平面中的波束宽度过窄。

现参照图6A和图6B描述一示例性修正电路。如图所示的修正电路被看作包括图6A所示的低通道100和图6B所示的高通道102。两个通道都包含分配扬声器的高频换能器和低频换能器(图1至图5所示的压缩驱动器39和锥盘驱动器41)之间的音频输入信号所需的分频电路的元件。分频功能由附图所示的修正电路的几个元件提供，这些元件包括分别在电路的低通道和高通道内的一阶低通滤波器L1和一阶高通滤波器H2，与参数和斜度均衡器(L3和H3)和其它电路滤波器，诸如用于频带减小的带通滤波器(L7)以及二阶椭圆低通和高通滤波器(L8和H7)一起作用。由所述低通道内的椭圆滤波器(L8)产生的阻带纹波可有利地在阻带中在所期望的频率范围内提供声能的波峰。总体而言，该滤波器方案提供了所期望的锥盘驱动器的相对地逐渐滚降，以允许锥盘驱动器在1-2kHz范围内产生足够的声能，以抵消由LF侧腔41捕获的剩余声能。

进一步参照图6A和图6B，高通滤波器(L2)和低通滤波器(H8)在音频频带之外提供滚降，而偏移控制块(L6和H6)为低频换能器和高频换能器提供保护。可由椭圆滤波器(L8和H7)提供在1.4kHz的波束宽度修正，并且由增益/限幅器运算放大器(L5和H5)进行增益结构化和动态电平控制。通过相位修正块(L4和H4)进行相位修正以实现平的相位响应，相位修正块可由有限冲激响应(FIR)滤波器或一系列无限冲激响应(IIR)全通滤波器执行。

对于允许通过相消干涉抵消在LF侧腔41内捕获的来自喇叭的剩余声能所需的移相，在附图所示的修正电路中，这种移相由块L9在低频通道内实现。该块L9可通过在受影响的频率区域(在这情况下，在1.5kHz)内置中的全通滤波器执行。合适的是这是一具有Q为4.0的二阶全通滤波器。

应当该理解的是，上述及图6A和图6B所示的修正电路可用模拟电路或数字信号处理来执行。图6A和图6B所示的滤波器参数是用于本文描述的示例性扬声器的示例性参数，所述参数包括上述的尺寸。设计用于具有其它部件尺寸和特性的根据本发明的扬声器的修正电路以符合本文所述的准则将在本领域的普通技术人员的能力范围内。

关于以上述及图6A和图6B所示的设有修正电路的波束宽度控制的改进，具有第三倍频程频率平滑的水平-6dB波束宽度为110度+/-20度，从300Hz至18kHz。图7所示的曲线图示出了这些测量结果。图10所示的曲线图示出了在图7所示的曲线图上增加了虚线，该虚线示出了单独的喇叭所测量得到的波束宽度。在该图中可看到上述的单独的喇叭在1.4kHz的覆盖模式的变窄。

尽管上述说明书和附图已经相当详细地描述了本发明的一个实施例，应当理解的是，除非明确地指出，否则本发明并不打算限于这样的细节。根据本发明公开的内容，本文未明确地揭示的其它实施例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。

Claims (18)

1.一种阵列扬声器，所述阵列扬声器包括：

箱体，所述箱体的顶部、底部和侧壁形成外壳，所述箱体还具有前部，所述前部具有前开口和穿过所述前开口的中心轴线；

喇叭安装结构，设置在所述外壳的所述中心轴线上并位于所述前开口的后面；

用于高频换能器的喇叭，所述喇叭具有限定喇叭口端的前周边部分、喉端、从所述喉端延伸到所述喇叭口端的喇叭形侧壁、以及在所述侧壁之间延伸的顶壁和底壁，所述喇叭还具有从所述喇叭的所述喉端延伸穿过所述喇叭的喇叭口端的轴线，所述轴线限定传播轴线，所述喇叭的所述前周边部分包括侧周边边缘、顶周边边缘和底周边边缘，

所述喇叭被安装在所述外壳内的所述喇叭安装结构上，使得所述喇叭的传播轴线基本上与所述外壳的所述中心轴线成一直线，并且使得所述喇叭的喇叭口端位于所述外壳的所述前开口处，所述喇叭的喇叭口端小于所述外壳的所述前开口，从而在所述外壳的所述前开口邻近所述喇叭口端处形成侧腔开口，并且在所述外壳的前部位于所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘的上方和下方处分别形成顶间隙和底间隙；

高频换能器，安装在所述喇叭的所述喉端；

多个低频换能器安装结构，位于所述外壳内并位于所述前开口的后面所述喇叭安装结构的相对侧上；

至少一个面向前的低频换能器，安装在所述多个低频换能器安装结构中的每一个上，所述低频换能器定位在所述外壳内所述喇叭的相对侧上，其中所述低频换能器定位成相对于所述喇叭的传播轴线成预定的面向前的角度，每个面向前的低频换能器面向所述喇叭的喇叭形侧壁和所述箱体的前部的所述侧腔开口之一，

其中在所述面向前的低频换能器与所述喇叭的喇叭形侧壁之间形成有包含一定体积的空气的低频侧腔，所述低频侧腔通过邻近于所述喇叭的喇叭口端的所述壳体的前开口处的所述侧腔开口与大气连通，以及

其中在所述喇叭的顶壁上方和在所述喇叭的底壁下方形成有多个低频出口通道，所述多个低频出口通道具有以下特征：

·它们的体积能包含一定体积的空气；

·它们从所述喇叭的支撑结构周围延伸到所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘上方和下方的所述外壳的前部处的间隙；

·它们与所述低频换能器侧腔连通；以及

·它们通过所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘之上方和下方的顶间隙和底间隙与大气连通。

2.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器在所述外壳内面向前的角度在大约27度至大约39度之间。

3.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器在所述外壳内面向前的角度大约是33度。

4.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频出口通道的空气体积占所述低频侧腔和低频出口通道的总空气体积的大约20％至大约30％之间。

5.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频出口通道的空气体积占所述低频侧腔和低频出口通道的总空气体积的大约25％。

6.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器是锥盘驱动器，其中每个所述锥盘驱动器具有中心。

7.根据权利要求6所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器接收分频频率和低于分频频率的音频信号，其中在所述喇叭的相对侧上的所述锥盘驱动器之间的中心间距不超过分频频率信号的波长的大约60％。

8.根据权利要求6所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器接收分频频率和低于分频频率的音频信号，其中在所述喇叭的相对侧上的所述锥盘驱动器之间的中心间距不超过分频频率信号的波长的大约50％。

9.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器接收分频频率和低于分频频率的音频信号，其中顶低频出口通道和底低频出口通道的深度不超过分频频率信号的波长的大约35％，所述深度是从所述喇叭的支撑结构周围至所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘之上方和下方的所述外壳的前部处的间隙测量得到的。

10.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器具有辐射表面，其中所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘之上方和下方的顶间隙和底间隙形成所述低频出口通道的通道口，所述通道口的面积大约是所述锥盘驱动器的辐射表面的总表面积的20％至30％之间。

11.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述喇叭安装结构和所述低频换能器安装结构被构造成单个板框，所述单个板框具有用于所述喇叭的平的中心壁和用于所述低频驱动器的倾斜的板侧壁。

12.根据权利要求1所述的阵列扬声器，其特征在于，所述扬声器的工作频率范围包括分频频率范围，其中所述扬声器的声学输出来自所述低频换能器和所述高频换能器，所述扬声器还包括高频和低频换能器的修正电路装置，所述修正电路装置包括分频电路，用于补偿从所述喇叭传播的剩余声能所引起的高于分频频率范围的受影响频率范围内的波束宽度失真效应，所述剩余声能由在所述喇叭与所述低频换能器之间形成的低频侧通道捕获并由所述低频侧通道反射。

13.根据权利要求12所述的阵列扬声器，其特征在于，所述修正电路装置包括滤波器，所选择的滤波器被配置成使所述低频换能器在所述分频频率范围之外逐渐滚降，以允许所述低频换能器在受影响的频率范围内产生足够的声能，以抵消由所述低频侧腔捕获的剩余声能。

14.根据权利要求13所述的阵列扬声器，其特征在于，所述修正电路装置还包括移相装置，所述移相装置在所述受影响的频率范围内对所述低频换能器的声学输出进行移相。

15.根据权利要求14所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器的声学输出的移相装置包括在受影响的频率范围内置中的二阶全通滤波器。

16.一种阵列扬声器，包括：

箱体，所述箱体的顶部、底部和侧壁形成外壳，所述箱体还具有前部，所述前部具有前开口和穿过所述前开口的中心轴线；

喇叭安装结构，设置在所述外壳的所述中心轴线上并位于所述前开口的后面；

用于高频换能器的喇叭，所述喇叭具有限定喇叭口端的前周边部分、喉端、从所述喉端延伸到所述喇叭口端的喇叭形侧壁、以及在所述侧壁之间延伸的顶壁和底壁，所述喇叭还具有从所述喇叭的所述喉端延伸穿过所述喇叭的喇叭口端的轴线，所述轴线限定由安装到所述喇叭的所述喉端的高频换能器产生的声音的传播轴线，所述喇叭的所述前周边部分包括侧周边边缘、顶周边边缘和底周边边缘，

所述喇叭被安装在所述外壳内的所述喇叭安装结构上，使得所述喇叭的传播轴线与所述外壳的所述中心轴线基本上成一直线，并且使得所述喇叭的喇叭口端位于所述外壳的所述前开口处，所述喇叭的喇叭口端小于所述外壳的所述前开口，从而在所述外壳的所述前开口邻近所述喇叭口端处形成侧腔开口，并且在所述外壳的前部位于所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘的上方和下方所述喇叭的前周边部分的处分别形成顶间隙和底间隙；

高频换能器，安装在所述喇叭的所述喉端；

多个低频换能器安装结构，位于所述外壳内并位于所述前开口的后面所述喇叭安装结构的相对侧上；

至少一个面向前的低频换能器，安装在所述多个低频换能器安装结构中的每一个上，所述低频换能器定位在所述外壳内所述喇叭的相对侧上，其中所述低频换能器定位成相对于所述喇叭的传播轴线成预定的在大约27度至大约39度之间的面向前的角度，每个面向前的低频换能器面向所述喇叭的喇叭形侧壁和所述箱体的前部的所述侧腔开口之一，

其中在所述面向前的低频换能器与所述喇叭的喇叭形侧壁之间形成有包含一定体积的空气的低频侧腔，所述低频侧腔通过邻近于所述喇叭的所述喇叭口端的所述壳体的前开口处的所述侧腔开口与大气连通，以及

其中在所述喇叭的顶壁上方和在所述喇叭的底壁下方形成有多个低频出口通道，所述多个低频出口通道具有以下特征：

·它们的体积能包含一定体积的空气；

·所述低频出口通道的空气体积占所述低频侧腔和低频出口通道的总空气体积的大约20％至大约30％之间；

·它们从所述喇叭的支撑结构周围延伸到所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘上方和下方的所述外壳的前部处的间隙；

·它们与所述低频换能器侧腔连通；以及

·它们通过所述喇叭的前周边部分的顶周边边缘和底周边边缘之上方和下方的顶间隙和底间隙与大气连通。

17.根据权利要求13所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器接收分频频率和低于分频频率的音频信号，其中在所述喇叭的相对侧上的所述锥盘驱动器之间的中心间距不超过分频频率信号的波长的大约60％。

18.根据权利要求14所述的阵列扬声器，其特征在于，所述低频换能器接收分频频率和低于分频频率的音频信号，其中在所述喇叭的相对侧上的所述锥盘驱动器之间的中心间距不超过分频频率信号的波长的大约50％。