專利名稱：多模式音箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電聲放音設備，具體地說，是一種可以轉換放音風格的多模式音箱。
在現有技術背景下，最常用的音箱為例相式音箱和封閉式音箱，較少見的還有空紙盆式倒相音箱和等壓驅動(亦稱帕斯卡驅動)音箱等。這些音箱各有特色，其中倒相箱以較多的優點而成為當今音箱形式的主流。但由于這些音箱的工作狀態和放音風格一經定型便不易改動，更不能隨時轉換；而音樂欣賞作為一種主觀性較強的活動，不同類型的音樂所適用的放音風格不同，不同的人所喜愛的放音風格也不同；所以按照不同的音樂和不同的人選擇合適的放音風格隨意轉換是一種客觀需求，而現有的各類音箱都難以滿足這種要求。根據專利查新和科技文獻檢索的結果，尚未發現能實現多模式自由轉換的音箱設計方案。
本實用新型的目的，就是提供一種能夠轉換工作狀態以改變音箱的放音模式，實現多種放音風格的轉變的多模式音箱，從而滿足不同類音樂重放和不同愛好選擇的要求。
本實用新型的基本結構參見圖1，音箱箱體內部由隔板G隔開，形成a、b兩室，a室一面安裝揚聲器A向外輻射聲音，隔板G上安裝另一揚聲器B,b室上有聲導管D向外輻射聲音。
實驗證明，低頻特性是影響音箱放音風格的重要因素，而低頻特性又與音箱的阻尼狀態緊密相關。因此，通過改變揚聲器B的工作狀態，即可改變音箱的阻尼特性，從而形成類比對應如下列四類的多種模式(1)B接低頻信號--等壓驅動/普通倒相箱(2)B開路(自由振動)--空紙盆音箱/書架箱(3)B并聯電阻(阻尼振動)--書架箱/閉箱(4)B短路(強阻尼振動)--閉箱上述書架箱系指低頻下限較高的小型音箱。為了實現這四類模式的轉換，需要由控制電路來執行。控制電路的基本原理見圖2，由多擲開關K控制揚聲器B的工作狀態。多擲開關亦可由數只雙擲開關或繼電器代替，或由繼電器配合相應的遙控電路執行控制，只要功能相同即可。控制電路可以安裝于音箱箱體內，亦可將其引出箱體，形成單獨的控制器，置于便于操作之處。較好的方案是將控制器置于功放內部，將開關K的旋扭安裝在功放面板上；更好的方案是利用功放遙控電路來遙控控制器的動作，當然這需要對遙控器和執行電路作功能擴展。如果使用電子分頻功放，則控制B所接功放即可。實踐證明(3)(4)模式間差別不大，因此可將二者合并為其中一種模式，這樣可以簡化控制電路。
a、b兩室的形狀是任意的，只要有利于安裝揚聲器，有利于聲學性能的改善，有利于外形美觀，任何合理的形狀均可采用。為了防止駐波的形成，并使箱體具有良好的強度，最好不用全矩形截面柱體，而宜采用不規則形狀截面結構。為此隔板G可以由兩塊或多塊拼接，圖3給出了幾種較為合理的結構形狀。
對于吸音材料的填充，與普通音箱的原則類似，且側重于實驗試聽，不再詳述。
由于要作等壓驅動用，揚聲器A、B應該是參數一致的，但并不排除采用不同揚聲器的可能。只要電聲性能符合要求，試驗采用不同規格、不同參數的揚聲器調至良好工作狀態都是可以的。例如可以使揚聲器B尺寸小于A，使其可以從A的安裝孔進入箱體內，這樣就可以避免使用可拆式箱體結構。在采用相同的揚聲器A、B時，為了保證揚聲器B可以隨時拆換，應采用可拆式結構，圖4給出了幾種較為合理的可拆結構；如果在揚聲器A安裝孔上開足夠大的缺口使B能夠側向進入，則不需可拆式結構，見圖5所示。
揚聲器A、B的主要作用是重放低音，在此基礎上增加高、中音揚聲器，即可形成兩路至多路組合系統(A、B視為一路)。只要符合布局要求，或是出于聲學原則，高中音揚器可以安裝在ab兩室的任何位置。當然，如果采用全頻帶或同軸式揚聲器A，則無需另加高中音了。
由分頻網絡饋給揚聲器A、B的信號可以是相同的，也可以是不同的，例如可使揚聲器B的高端截止頻率更低些；即使是饋給寬頻帶的信號，由于箱體的聲學濾波作用，揚聲器B通過聲導管D輻射出的聲音也集中在諧振頻率附近頻段，高于諧振振頻率的聲波以極快的速率(18～24dB/oct)被衰減。但無論如何，分頻網絡與揚聲器負載之間應該是阻抗匹配的，否則不會有良好的聲壓--頻率特性，為此，有必要使分頻網絡與音箱各模式下揚聲器的工作狀態相配合。最簡單的辦法即給揚聲器A、B各接一個分頻電路，互不干擾；而較為節省的辦法則可以使用一個分頻電路，在(1)模式時A、B串聯或并聯，在(2)～(4)模式時以一電阻切換接入代替B，使負載阻抗恒定(但這樣會浪費功率，降低靈敏度)；另一種方案是在控制B的工作狀態的同時改變分頻電路的元件值使阻抗匹配，但這樣又會使控制電路復雜化。當然，采用電子分頻功放，各供一路，取消分頻電路，也不失為一種選擇。
揚聲器A、B的連接極性，應該使二者在饋入相同的信號時，對a室施加相反的作用，即推挽工作，從而形成等壓驅動。為此需根據B的不同安裝方向來改變其連接極性。
除低頻特性影響放音風格外，不同類高中音揚聲器亦有不同的特色，例如絲膜與金屬膜高音之間存在明顯差異。因此，在音箱上安裝兩套以上高中音揚聲器進行轉換，亦是可行方案之一，只需增加轉換開關機構和電路，措施并不復雜。
本實用新型的優點是明顯的。首先，由于實現了多種放音風格自如轉換的要求，使得各類音樂都能得到最合適的重放，也使不同的人滿足了各自的愛好要求，從而成為一種“全能式”音箱。其次，在作(1)模式等壓驅動工作時，低頻下限擴展到很低，而所需箱體體積并不大，這樣在作為家庭影院主音箱使用時，并不需所謂的“超低音音箱”；而且由于兩只揚聲器推挽工作，低音靈敏度高，在家居環境較小音量放音時也有足夠的低頻量感。另外，與現有形式中常見的兩只低音揚聲器并排安裝，并(串)聯工作以提高低頻性能的技術相比，本實用新型所需箱體體積小一半左右，這對于高性能音箱的小型化設計無疑是極其有利的。
圖1為本實用新型的基本結構，為側面透視簡化圖；圖2為控制電路原理圖，順時針方向轉換K的位置即可完成(1)～(4)模式的轉換；圖3為幾種合理的a、b室形狀及隔板結構示意圖(側面透視)；圖4為可拆式結構示意圖；圖5為揚聲器A安裝孔開缺口使B從缺口進入示意圖；
圖6為實施方案結構簡圖；圖7為實施方案的分頻網絡及控制電路。
本實用新型的一個較好的實施方案如圖6所示，采用二路分頻系統，A、B參數一致，隔板G由兩塊拼接成L形，使a、b兩室均為不規則形狀，A安裝孔上帶有缺口使B能側向進入，分頻網絡及控制電路如圖7所示，分頻電路元件值根據揚聲器在分頻點的阻抗值計算確定。a室體積根據閉箱計算公式確定，b室體積根據等壓驅動音箱計算公式確定。參考計算方法如下已知參數揚聲器諧振頻率fo，品質因數Qo，振動半徑a，振動質量mo，等效容積Vas，聲導管直徑D。
設定參數Qoc取0.5～1，最佳0.7；Qcab取0.5～0.7，最佳0.5。
求a室體積Va,b室體積Vb，聲導管長度L。
α=(Qoc/Qo)2-1S=π(D/2)2Va=(355a4)/(αfo2mo)Vb=Vas/(2.2999(Qcab/Qo)2-1)L=(30000S)/(Vbfo2)-(0.825√S)
權利要求1.一種多模式音箱，其特征是音箱箱體內部由隔板(G)隔開，形成兩室(a、b)，一室(a)上安裝揚聲器(A)向外輻射聲音，另一室(b)上有聲導管(D)，兩室間隔板(G)上安裝另一揚聲器(B)。
2.根據權利要求1所述的多模式音箱，其特征是揚聲器(B)的工作狀態由控制電路控制，形成接低頻信號、開路、并聯電阻、短路多種狀態。
3.根據權利要求2所述的多模式音箱，其特征是控制電路由功能相同的遙控執行電路擔任。
4.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是將揚聲器(B)并聯電阻和短路二種狀態取消一種，使控制電路簡化。
5.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是兩室(a、b)的截面形狀是不規則的。
6.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是隔板(G)由多塊拼接而成。
7.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是箱體的某一部分是可拆開的，以便于拆換揚聲器(B)。
8.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是揚聲器(A)的安裝孔上有缺口，使揚聲器(B)可以側向進入箱體內部。
9.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是在音箱上安裝高中音揚聲器，形成多路組合系統。
10.根據權利要求1、2或3所述的多模式音箱，其特征是高中音揚聲器多于一套，使高中音亦可轉換風格。
專利摘要一種多模式音箱,屬電聲放音設備。箱體內部由隔板(G)隔開,形成兩室(a、b),a室上安裝揚聲器(A),b室上有聲導管(D),隔板上安裝揚聲器(B),通過改變揚聲器(B)的工作狀態,即接信號、開路、并聯電阻、短路多種狀態,從而改變音箱阻尼特性,形成多種放音風格,滿足不同類音樂重放和不同愛好選擇的要求。
文檔編號H04R1/20GK2332136SQ9722473
公開日1999年8月4日 申請日期1997年8月21日 優先權日1997年8月21日
發明者楊明海 申請人:楊明海