CN110958547B - 具有多种操作模式和低音增强的扬声器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式扬声器,所述便携式扬声器被配置为输出声音信号,所述扬声器包括:‑壳体,‑声音产生单元,所述声音产生单元被配置为当所述扬声器以独立操作模式使用时输出具有独立频率特征的所述声音信号‑端口,所述端口包括通向所述壳体外部的空间的开口,从而允许当所述扬声器正以所述扬声器通过所述端口连接到设置在车辆中的管的连接操作模式进行操作时,空气循环通过所述开口,其中在所述连接操作模式中,所述扬声器被配置为使用所述声音产生单元、所述端口和所述管来输出具有连接频率特征的所述声音信号,其中与所述独立频率特征相比,所述连接频率特征包括增强的低音输出。
Description
技术领域
本公开涉及一种便携式扬声器,所述便携式扬声器被配置为输出声音信号到车辆对接模块和到包括所述便携式扬声器和所述车辆对接模块的***。
背景技术
从物理角度来看,具有小膜和低深度的扬声器无法产生播放低频声音信号所需的音量变化。换句话说,可以说,小型扬声器无法提供足够的低音。
此外,已知被动式喇叭(passive radiator)在扬声器中用以增加所述扬声器的低频响应或低音分量。被动式喇叭通常仅包括膜、悬架和框架。当被动式喇叭移动时,所述被动式喇叭像普通扬声器一样生成声音频率。然而,在车辆环境中,几乎不能使用被动式喇叭,因为在车辆中发生的移动可能导致被动式喇叭的不期望移动。
此外,尤其与将音乐信号存储在小型装置中的可能性有关,便携式扬声器在过去几年中变得流行,其中使用蓝牙技术将便携式扬声器耦合到声音信号源。由于便携式扬声器的大小,所以输出低频分量的可能性受限。
因此,存在对能够使用具有增强的低音输出的便携式扬声器的需要。
发明内容
独立权利要求的特征满足了这种需要。在从属权利要求中描述了其他方面。
根据第一方面,提供了一种便携式扬声器,所述便携式扬声器被配置为输出声音信号,其中所述扬声器包括壳体、声音产生单元,所述声音产生单元被配置为当所述扬声器以独立操作模式使用时输出具有独立频率特征的所述声音信号。便携式扬声器还包括端口,所述端口包括通向所述壳体外部的空间的开口。所述端口允许当所述扬声器正以所述扬声器通过所述端口连接到设置在车辆中的第一管的连接操作模式进行操作时,空气循环通过所述开口,其中在所述连接操作模式下,所述扬声器被配置为使用所述扬声器的所述声音产生单元和所述扬声器通过所述端口连接到的设置在所述车辆中的所述第一管来输出具有连接频率特征的所述声音信号。与独立频率特征相比,连接频率特征包括增强的低音输出。
所述便携式扬声器可以在独立操作模式下使用,因为所述扬声器可以充当普通便携式扬声器以输出具有某种频率特征(即独立频率特征)的声音信号,这意味着在没有其他部件的情况下,所述扬声器可用来产生所述声音信号。所述端口允许将所述便携式扬声器连接到设置在车辆中的第一管,特别是位于车辆面板后面的第一管,使得可以使用亥姆霍兹共振以使用所述扬声器的所述声音产生单元和所述第一管来产生声音输出,以便提供低音增强的输出,这意味着这样的信号特征,在所述信号特征中信号压力水平在频率方面的范围在30Hz与100Hz之间,特别地在30Hz与60Hz之间),与独立频率特征相比更高。亥姆霍兹共振(Helmholtz resonance)背后的理论是已知的,并且可以基于空腔的体积和空气进入所述空腔所通过的端口的尺寸来确定所产生的声音信号具有哪种频率。为了以60Hz以下的范围(例如以在30Hz与60Hz之间的范围)提供频率增强,端口通常必须在大于1米的范围内。这在车辆环境中可为可能的,然而,本发明人已经发现在不干扰较高频率噪声分量的情况下使第一管和端口具有较小体积是可能的,因为位于扬声器的用户与所述扬声器之间的车辆周围部件,诸如车舱或任何车辆面板或座垫等,可以抑制不需要的较高信号分量并且仅让较低频率分量,尤其是低于60Hz的频率分量通过,而没有重大损失。
此外,提供了一种车辆对接模块,所述车辆对接模块包括设置在车辆中的连接端口,其中所述连接端口被配置为在便携式扬声器的连接操作模式下连接所述扬声器的声波。车辆对接模块还包括第一管,所述第一管连接至所述连接端口并且设置在设置于所述车辆内部的内侧面板后面,所述第一管被配置为在所述连接操作模式下使由所述便携式扬声器发出的声波在所述第一管内部传递。此外,定位元件相对于所述连接端口设置和布置,使得当所述扬声器连接到所述连接端口时仅允许所述扬声器的单一取向。此外,支撑结构设置有支撑壁,所述支撑壁被配置为将所述扬声器相对于所述连接端口保持在固定位置处。所述支撑壁被配置为使得所述扬声器在连接操作模式下相对于所述连接端口保持在固定位置处,基本上不受任何车辆运动影响。
车辆对接模块允许将便携式扬声器正确地连接到车辆,并且由此正确地连接到设置在所述车辆中的第一管,使得当所述便携式扬声器位于所述车辆对接模块中时可以使用亥姆霍兹共振。
此外,提供了一种***,所述***包括扬声器和车辆对接模块。
应当理解,在不脱离本申请的范围的情况下,以上提及的特征和以下将要说明的特征不仅可以以所示的相应组合使用,而且还可以以其他组合或单独使用。除非另外明确指出,否则在其他实施方式中,上述方面和下述实施方案的特征可以彼此组合。
在审查以下详细描述和附图后,其他特征和优点将变得对本领域技术人员显而易见。旨在将所有此类附加特征和优点包括在本说明书内,在本发明的范围内,并由所附权利要求书保护。
附图说明
当结合附图阅读下面的详细描述时,本申请的前述附加特征和效应将变得显而易见,在附图中,相同的附图标记指代相同的元件。
图1示出了便携式扬声器的示意性剖视图,所述便携式扬声器包括端口和闭合元件,所述扬声器可使用所述端口连接到车辆空腔,所述闭合元件被配置为打开和闭合所述端口。
图2示出了图1的扬声器的另一示意图,其中闭合元件处于敞开状态下。
图3示出了***的示意性剖视图,其中图1和图2的便携式扬声器连接到车辆对接模块。
图4示出了处于闭合状态下的扬声器的端口的详细视图。
图5示出了示意图,其中所述端口当连接到车辆对接模块时处于敞开状态下。
图6示出了***的示意性透视图,其中扬声器连接到车辆对接模块。
图7示出了设置在车辆对接模块和扬声器中的连接元件的俯视图和侧视图。
图8示出了使用管将来自扬声器的声波连接到车辆的另一可能性的示意图。
图9示出了使用如图8所示的管将扬声器耦合到车辆的示意性实施方案。
图10示出了独立操作模式下和连接操作模式下便携式扬声器的频率特征。
具体实施方式
在下文中,将参考附图来详细描述本发明的实施方案。应当理解的是,以下实施方案的描述不应被视为限制意义的。本发明的范围不旨在被下文描述的实施方案或被附图限制,所述实施方案和附图仅为说明性的。
附图应被认为是示意性表示,并且附图中示出的元件不必按比例示出。而是各种元件被表示为使得它们的功能和一般用途对于本领域技术人员而言变得显而易见。在附图中示出并且在下文中描述的功能块、装置、物理或功能单元的各部件之间的任何连接或耦合也可以通过间接连接或耦合来实现。可以通过有线或无线连接来建立各部件之间的耦合。功能块可以以硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
图1是便携式扬声器100的示意图,所述便携式扬声器100可以在独立操作模式下作为普通扬声器进行操作。扬声器100可以包括手提把手110、振膜120和磁体模块130。此外,可以设置低音通风口150,扬声器的空气可以通过所述低音通风口150循环。就上述部件而言,这些部件是本领域中已知的扬声器部件,因此由于扬声器的正常功能是本领域技术人员已知的而不再进一步详细说明。扬声器具有壳体105,所述壳体105就扬声器的下部部分而言是密封盒。
扬声器另外包括端口160和阀170,所述阀170被配置为打开和闭合所述端口。在图1所示的实施方案中,端口被示出为处于闭合状态下,在所述闭合状态下作为闭合元件操作的阀170将扬声器的下部部分密封。端口160提供通向所述壳体105外部的空间的开口。
在图2中,端口被示出为处于敞开状态下,在所述敞开状态下阀170或闭合元件定位为使得空气可以从壳体105的内部移动到所述壳体外部的空间,如箭头170所示。如将结合图3至图5讨论的,当图1和图2所示的便携式扬声器100连接到车辆对接模块时,将阀打开。
图3示出了与扬声器100连接的车辆对接模块200。所述对接模块包括连接端口210,当扬声器100连接到对接模块200时,通过所述连接端口210来打开阀170。对接模块200可以设置在车辆的后备箱中,例如在后备箱的接近车轮且在车轮上方的侧面部分中。对接模块200包括第一管230,从扬声器通过端口160和连接或调谐端口210的空气可以穿过所述第一管230。第一管230具有开口端,所述开口端通向车辆中的自由空间300。车辆中可用的空腔(用于放置端口和第一管的空间)可以位于后横梁中,在后备箱地板的下方和后面,在侧面板后面的轮弧罩上方,或者是备用轮胎舱或在后座椅下方。理论上,主表面面板350后面或座椅下方的任何可用空间都可用于所述端口和所述管。连接端口本身是扬声器的用户易接近的,使得扬声器可以连接到所述连接端口。对接模块的其他元件不一定是用户易接近的,并且定位在设置于车辆内部的至少一个车辆面板的后面。第一管230可通向设置在负责车辆外观的外侧面板与设置于车辆内部的内侧面板之间的任何自由空间300。因此,自由空间可以是整个车厢。第一管可以具有任何形状,并且可以是直线的或可以具有弯曲形状。
端口160具有特定尺寸的开口,并且第一管230也具有特定长度。
举例来说,端口可以具有圆形或椭圆形的横截面。第一管230必须具有获得没有可听噪声的正确调谐频率所必需的长度。该长度可能必须超过2m,但是如果在车辆中正确设计和定位,则该长度可小于50cm。当扬声器连接到对接模块200时,扬声器可以使用亥姆霍兹共振在连接操作模式下操作,其中由诸如端口、连接端口和管等部件产生的频率产生具有特定频率的附加声音信号分量,所述特定频率取决于所使用的几何形状。亥姆霍兹共振效应的已知公式表明,对于低音增强***,通常需要1.5m大小的端口,这在车辆环境中可为可能的,因为所述端口可以隐藏在面板后面,但是较小的端口是优选的。如上所示,端口要小得多,在比10cm低几厘米的范围内,使得***将产生另外的干扰噪声分量,如图3所示。但是,车辆的封闭部件,诸如后备箱中的部件和车舱中的其他部件,将使较高频率分量减弱到这样的程度,所述程度为当扬声器在连接模式下使用时,所述较高频率分量无法被用户听到。仅在约60Hz与约30Hz之间的低频分量几乎没有衰减地传输通过诸如座垫等等车辆部件。
对接模块包括支撑结构240,所述支撑结构240具有侧壁241和242,所述侧壁241和242将扬声器保持在对接模块上的稳定位置。对接模块还包括电源250,例如USB连接、例如USB-C连接器,以便通过使用电缆260,可以使用扬声器的USB连接器180将电力供应到所述扬声器。应当理解,连接器250还可以提供要由扬声器发出的声音信号。
图4示出了端口160和阀170的更详细视图,所述端口160和阀170处于闭合状态下,使得没有空气能够通过端口160移动到外部。在这种情况下,扬声器100可以在独立操作模式下使用。结合图5,示意性地示出了在连接操作模式下,连接端口210如何打开阀170,使得在连接操作模式下,空气可以移动进出所述端口而到达第一管230。在所示的实施方案中,可以使用阀,所述阀通过磁力、通过弹簧等被压配在所述端口上。闭合或打开端口的元件可以是纯机械元件,然而所述元件也可以电子地控制并且可以从外部控制,以便可以通过图中未示出的控制手段而不是通过连接部分210来闭合和打开端口。
图6示出了***的透视图,所述***包括扬声器100和对接模块200,所述对接模块200具有侧壁241和242,该图示出所述侧壁被配置为将扬声器100的支撑件固定在对接模块200上。侧壁被布置为使得环境(例如车辆本身)的移动或在正常驾驶情况下在车辆中发生的振动的移动不会改变扬声器相对于车辆对接模块200的位置。
图7在左侧示出了又一示例的扬声器的部分的仰视图,所述部分确保扬声器只能以单一取向连接到对接模块200。左侧示出了端口160和引导元件190。此外,USB端口195也可以设置在扬声器的底部上。在此示例中,USB端口设置在下表面上,而在上述其他示例中,USB端口设置在扬声器100的上表面中。连接可以是任何连接:USB连接或其他连接,并且放置在任何地方。图7的右侧部分示出了如何使用连接端口210和定位元件290将扬声器连接到对接模块200,所述定位元件290与引导元件190协作。此外,可以设置USB连接250,所述USB连接250被配置为提供功率信号和/或音频信号。车辆可能有其自己的音频***,但可能没有提供如上所述的低频的超低音音箱。
图8和图9示出了另一个实施方案,其中使用扩口管来将来自扬声器的声波引导到车辆对接模块。在所示的实施方案中,使用了两个开口管190和300。所述管中的每个管在其端部(诸如端部191、192或端部301和302)具有最大直径部分。由于表面积较大,所以过渡区域中的声波速度低,并且与管的其他区段相比较低。因此,声波不受在管之间或在声波进入管的管端部191入口处的过渡区域影响。图8的右侧部分示出了使用管190a和300a的比较例。如图所示,两个管中的速度在过渡区域中也是恒定的,并且在连接所述两个管的连接部分处可能出现湍流。
图9示出了使用图8的扩口管的实施方案。在扬声器中设置了管190,并且具有最大直径的端部192起扬声器中端口的作用。因此,代替使用端口160和闭合元件170,使用扩口管190。使用扩口管190代替端口160和闭合元件170,并且声波在端部192处离开扬声器。可以设置格栅195,所述格栅195避免了不需要的物项进入扬声器。此外,部分地示出了壳体105,示出了管190在扬声器内部的位置。因此,管192的端部与扬声器的外表面基本上齐平。端部191和192可以具有相同的表面,然而也可以是一个端部具有的表面的直径比另一端部具有的表面的直径更大。
在车辆侧,第一管300也被配置为扩口管。如在图1至图7中讨论的第一实施方案中一样,端部302通向车辆中在车舱后面的自由空间。此外,示出了表面360,所述表面360是与图3所示的面板350相似的外表面或面板。另外,可以设置格栅305,所述格栅305将不需要的物项保持在管外。在连接状态下,管190的端部192直接位于另一管300的端部301上,使得表面105位于表面360上,并且在端部192与端部301之间没有设置自由空间。因此,空间198在扬声器100内部,并且空间308在车辆面板的后面。在该实施方案中,所述2个管处可能没有连接所述两个管的机械连接。扬声器与车辆对接模块之间的连接可以通过设置在***的其他部分处的其他连接元件来获得。
在该实施方案中,扬声器在独立操作模式下不是闭合的,但是由于管的形状,即使在所述扬声器的侧面中没有设置闭合空间,所述扬声器仍能够以可接受的声音质量工作。
图10示出了对闭合操作模式或连接操作模式下的扬声器的频率特征的比较。曲线图80示出了连接操作模式下的频率特征,而曲线图81示出了独立操作模式下的频率特征。如可以看出的,在低于100Hz的频率范围中,在连接操作模式下进行操作的***具有更多的低音输出,尤其是在30Hz与100Hz之间的范围中。曲线83示出了在连接操作模式下具有典型车舱负载的估计曲线,所述连接操作模式包括车舱中的所有典型元件(诸如座椅),相比之下曲线84示出了在独立操作模式下具有典型车舱负载的曲线。在约30Hz处差值为至多6DB,这在声压级方面是相当大的差异
上述概念提供了当连接到车辆时具有增强的低音的便携式扬声器。
根据以上讨论,可以得出有关扬声器和车辆对接模块的一些一般性结论。就扬声器而言,可以设置闭合元件,所述闭合元件被配置为当扬声器在独立操作模式下进行操作时,将端口设置成闭合状态,在所述闭合状态下所述壳体是密封壳体,并且所述闭合元件被配置为将开口设置成敞开状态,从而允许空气通过所述开口的所述循环。
所述闭合元件可以被配置为诸如使得当扬声器在独立操作模式下进行操作时将端口保持在闭合状态下。另外,所述闭合元件可以被配置为当扬声器100在连接操作模式下进行操作时将端口160保持在敞开状态下。
此外,扬声器可以包括引导元件,诸如图7中所示的引导元件190,以允许当所述扬声器在所述扬声器经由外部连接端口230连接的连接操作模式下进行操作时,所述扬声器相对于车辆对接模块200的单一取向以及因此相对于车辆中的管230的单一取向。
扬声器还可包括USB连接器,所述USB连接器被配置为从所述扬声器的外部接收用于所述扬声器的充电电力。
此外,端口可包括第二管,所述第二管被配置为将空气引导至开口,其中所述管的直径在所述开口的方向上增大。所述第二管可以是扩口管,所述扩口管具有在所述管的端部处设置的最大直径,其中所述第二管的一个端部设置在所述开口处。如结合图8和图9所讨论的,扬声器中的所述管,也称为第二管,可以用来代替闭合元件。
就车辆对接模块200而言,管230从连接端口210延伸至管的另一开口端,所述另一开口端通向内侧面板后面的自由空间。取决于所需的低音增强量,管的长度可以在0.5m与3m之间的区间内。
支撑结构的支撑壁241、242可在外部扬声器连接到车辆对接模块的方向上延伸至少5cm,优选至少10cm,以确保获得扬声器在移动环境中的稳定取向。
对接模块还可以包括USB连接器,所述USB连接器被配置为向连接操作模式下的扬声器提供充电和操作电力。
支撑壁241、242可以在连接操作模式下延伸所述扬声器的壳体的长度的至少一半,以便提供扬声器在对接模块200中的稳定的定位和取向。
在连接操作模式下,扬声器100正在使用扬声器100的端口160、连接端口210和管230输出声音信号,以引导声波。
连接端口210可被配置为使得当扬声器连接到车辆对接模块时,所述连接端口210打开所述扬声器的闭合元件。
如上所述,相较于所述独立频率特征,在所述连接频率特征中低于100Hz的频率被增强。
此外,定位元件190和引导元件290可以配合以仅允许所述扬声器相对于所述车辆或对接模块200的单一取向。
车辆对接模块中的管可被配置为使得所述第一管230从所述连接端口210延伸到所述第一管的另一开口端,所述另一开口端通向所述内侧面板后面的自由空间300,其中所述第一管230的长度在0.5m与3m之间,优选在0.5m与1m之间的长度区间中。
所述第一管的一个端部可以起所述连接端口的作用,并且所述第一管的直径在所述连接端口的方向上增大,其中所述第一管的具有最大直径的至少一部分设置在所述第一管的所述端部处。
所述管的面对另一管的端部可各自包括格栅,以避免不需要的物项进入所述管。
上述概念提供了在连接到汽车时具有增强的低音的便携式扬声器。
Claims (12)
1.一种使便携式扬声器与车辆对接的***,所述***包括:
便携式扬声器(100),所述便携式扬声器(100)被配置为输出声音信号,所述扬声器包括:
-壳体(105),
-声音产生单元(120、130),所述声音产生单元(120、130)被配置为当所述便携式扬声器以独立操作模式使用时输出具有独立频率特征的所述声音信号,
-端口(160),所述端口(160)包括通向所述壳体外部的空间的开口,从而允许当所述便携式扬声器(100)正以所述便携式扬声器(100)通过所述端口(160)连接到设置在车辆中的第一管(300)的连接操作模式进行操作时,空气循环通过所述开口,其中在所述连接操作模式下,所述便携式扬声器被配置为使用所述声音产生单元(120、130)和设置在所述车辆中的所述第一管来输出具有连接频率特征的所述声音信号,其中与所述独立频率特征相比,所述连接频率特征包括增强的低音输出,其中所述端口包括第二管(190),所述第二管被配置为将所述空气引导至所述开口,其中所述第二管的直径在所述开口的方向上增大,其中所述第二管是在所述管的端部处设置有最大直径的扩口管,其中所述第二管的一个端部设置在所述开口处;
所述***还包括:
车辆对接模块(200),所述车辆对接模块(200)包括:
-连接端口(210),所述连接端口(210)设置在所述车辆中,所述连接端口(210)被配置为在所述便携式扬声器(100)的连接操作模式下连接所述便携式扬声器(100)的声波,
-所述第一管(300),所述第一管(300)连接至所述连接端口(210)并且设置在设置于所述车辆内部的内侧面板后面,所述第一管(300)被配置为在所述连接操作模式下使由所述便携式扬声器发出的声波在所述第一管内部传递,
-定位元件(290),所述定位元件(290)相对于所述连接端口(210)布置,使得当所述便携式扬声器(100)连接到所述连接端口(210)时仅允许所述便携式扬声器的单一取向,
-支撑结构(240),所述支撑结构(240)具有支撑壁(241、242),所述支撑壁(241、242)被配置为将所述便携式扬声器(100)相对于所述连接端口(210)保持在固定位置处,其中所述支撑壁(241、242)被配置为使得所述便携式扬声器(100)在所述连接操作模式下相对于所述连接端口(210)保持在所述固定位置,而与车辆运动无关,其中,所述车辆对接模块的所述第一管(300)联结至所述连接端口并被配置为将声波引导至自由空间,其中所述便携式扬声器的所述第二管(190)和所述车辆对接模块的所述第一管(300)都是扩口管,并且在所述2个管的具有所述最大直径的部分处连接。
2.根据权利要求1所述的***,其中所述便携式扬声器(100)还包括引导元件,所述引导元件被配置为在所述便携式扬声器(100)经由设置在所述车辆中的外部连接端口连接到所述第一管的所述连接操作模式下,仅允许所述便携式扬声器(100)在所述车辆中的单一取向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的***,其中所述便携式扬声器(100)还包括USB连接器(180),所述USB连接器(180)被配置为从所述便携式扬声器的外部接收用于所述便携式扬声器的充电电力。
4.根据权利要求1所述的***,其中所述支撑壁(241、242)在所述外部便携式扬声器(100)连接到所述车辆对接模块(200)的方向上延伸至少0.05m。
5.根据权利要求1所述的***,其中所述车辆对接模块(200)还包括电源(250),所述电源(250)被配置为向处在所述连接操作模式下的所述便携式扬声器(100)提供充电和操作电力。
6.根据权利要求1所述的***,其中所述第一管(300)从所述连接端口(210)延伸到所述第一管的另一开口端,所述另一开口端通向所述内侧面板后面的所述自由空间,其中所述第一管(300)的长度在0.5m与3m之间。
7.根据权利要求1所述的***,其中所述第一管的一个端部起所述连接端口的作用,并且所述第一管的直径在所述连接端口的方向上增大,其中所述第一管的具有最大直径的至少一部分设置在所述第一管的所述端部处。
8.根据权利要求7所述的***,其中格栅设置在所述管的起所述连接端口的作用的所述端部处。
9.根据权利要求8所述的***,其中所述支撑壁(241、242)在所述便携式扬声器(100)的所述连接操作模式下延伸所述便携式扬声器(100)的所述壳体的长度的至少一半。
10.根据权利要求9所述的***,其中在所述连接操作模式下,所述便携式扬声器(100)被配置为使用所述便携式扬声器(100)的所述端口(160)、在所述车辆中的所述连接端口(210)和所述第二管(190)来输出所述声音信号,以引导声波。
11.根据权利要求1所述的***,其中相较于所述独立频率特征,在所述连接频率特征中低于100Hz的频率被增强。
12.根据权利要求1所述的***,其中所述定位元件(290)和引导元件配合以仅允许所述便携式扬声器(100)相对于所述车辆的单一取向。
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