用于優化壓縮驅動器中的調相插塞性能的孔型和定向的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及壓縮驅動器和用在其中的調相插塞。
【背景技術】
[0002]在換能器中，一種形式的能量被轉換為一種不同形式的能量。電聲換能器特別將電信號轉換為可被聽者感知為可聽聲音的聲波。一些這種電聲換能器包括喇叭驅動器，所述喇叭驅動器產生由振膜生成的聲壓波一例如具有附接的喇叭的壓縮驅動器。通常，壓縮驅動器的隔膜經由調相插塞聲耦合至喇叭。隔膜和調相插塞由被稱作壓縮腔的薄層空氣分開。調相插塞執行數種功能。調相插塞的聲入口的總面積比鄰近隔膜的面積小得多。這個面積逐漸增大且匹配附接至壓縮驅動器的出口的波導或喇叭的喉部面積。調相插塞入口面積比隔膜面積小的事實增大負載阻抗以提供振膜的輸出阻抗和喇叭或波導之前的調相插塞的輸入阻抗的匹配。匹配的阻抗提供壓縮驅動器的最大效率。第二，調相插塞的聲通道提供從壓縮腔的不同部分至調相插塞的出口延伸的相等路徑長度，出口耦合至喇叭的入口(例如，喉部)。這阻止傳播穿過調相插塞中的個別聲通道的聲波的相位差異且相應地阻止導致高頻聲壓響應的嚴重不規則的組合效應的發生。調相插塞的第三種功能是抑制可能在壓縮驅動器中發生的高頻駐波。
[0003]在喇叭驅動器中，通過調相插塞的聲通道將聲波引導至喇叭。通道的總橫截面積朝向調相插塞的出口逐漸增大，最終匹配喇叭入口(例如，喉部)的面積。通常，被構造用在具有圓頂隔膜的壓縮驅動器中的調相插塞包括一組同心圓槽，聲波從壓縮腔行進穿過所述同心圓槽至喇叭入口。槽入口的總面積決定調相插塞-喇叭組合的聲輸入阻抗。可在振膜的輸出聲阻抗等于調相插塞-喇叭組合的負載聲阻抗時，實現壓縮驅動器的最大效率。調相插塞中槽的位置和構造可幫助抑制壓縮腔中的高頻空氣共振且相應地減輕高頻(其中壓縮腔的徑向尺寸大于聲信號的波長)下頻率響應的不規則。此外，將調相插塞和隔膜分開的壓縮腔的高度(例如，厚度)影響高頻信號的電平，因為圍封在壓縮腔中的空氣體積的特征在于充當低通濾波器的聲順。當壓縮腔的體積增大時，高頻聲信號的衰減也增大。壓縮驅動器的高度是高頻信號的電平與隔膜和調相插塞的碰撞風險之間的平衡。此外，較小的壓縮腔體積(與隔膜的體積排量相比)與較高的非線性空氣壓縮失真相關，因為壓縮腔體積的變動與壓縮腔中聲壓水平之間的關系本質上是非線性的。
【發明內容】
[0004]公開涉及電聲換能器的調相插塞的實施方案。在一些實施方案中，調相插塞包括入口側、及出口側和具有迂回周邊且在其間形成孔的多個部分，多個部分和孔配置為沿著中心軸且從入口側延伸至出口側。
[0005]在額外或替代實施方案中，電聲換能器包括波導、具有隔膜的驅動器和定位在波導與隔膜中間的調相插塞。調相插塞包括:入口側，其面向隔膜且具有與隔膜輪廓一致的表面；出口側，其面向波導；和多個部分，其具有彎曲周邊且在其間形成槽，多個部分和槽配置為同心地沿著中心軸且從入口側延伸至出口側，多個部分在出口側上沿著垂直于中心軸的虛擬平面大體上平齊。
[0006]在一些實施方案中，喇叭驅動器包括喇叭、具有隔膜的驅動器和夾置于喇叭與隔膜之間的調相插塞。調相插塞包括:入口側，其面向隔膜且具有與隔膜輪廓一致的表面；出口側，其面向波導；和多個部分，其具有曲折周邊且在其間形成槽，多個部分和槽配置為同心地沿著中心軸且從入口側延伸至出口側，多個部分在出口側上沿著垂直于中心軸的虛擬平面大體上平齊，其中曲折周邊是大致向斜形和大致正弦形中的一個。
【附圖說明】
[0007]參考附圖，可通過閱讀非限制性實施方案的下列描述更好地理解本公開，其中下文:
[0008]圖1是根據本公開的一個或多個實施方案的喇叭驅動器的截面圖；
[0009]圖2A至圖2E示出根據本公開的一個或多個實施方案的調相插塞的各種視圖。
[0010]圖3A至圖3G示出根據本公開的一個或多個實施方案的另一個調相插塞的各種視圖。
[0011]圖4A至圖4F示出根據本公開的一個或多個實施方案的另一個調相插塞的各種視圖。
[0012]圖5A至圖5C示出根據本公開的一個或多個實施方案的另一個調相插塞的各種視圖。
[0013]圖6A至圖6B示出根據本公開的一個或多個實施方案的另一個調相插塞的各種視圖。
[0014]圖7至圖9不出根據本公開的一個或多個實施方案的各種調相插塞的仰視圖。
【具體實施方式】
[0015]如上所述，電聲換能器將電信號轉換為可被聽者感知為可聽聲音的聲波。壓縮驅動器是一種類型的電聲換能器，其通過振膜產生聲波，所述聲波朝向波導(諸如)喇叭的喉部傳播穿過調相插塞的聲通道。尤其，由圓頂或環形隔膜產生的聲波在壓縮腔中徑向傳播且進入聲通道，大致軸向傳播。由于調相插塞的入口的總面積比隔膜的面積小得多，所以從隔膜至喇叭的聲能轉移可被最大化，其接著將所產生的聲壓波的振幅最大化。典型調相插塞的聲通道或孔提供大體上相同的路徑，聲波可沿著所述路徑傳播以產生相干波前。
[0016]但是，在這種構造中，各種問題可能在壓縮腔，在隔膜與調相插塞的入口側之間的空氣區域中產生。在此，例如，高頻衰減、由于過度空氣壓縮造成的非線性失真以及在壓縮腔的徑向尺寸大于聲波的波長的頻率下的共振可能產生。
[0017]為了減輕這些負效應，可利用具有環形、空心孔的調相插塞。環形孔可相對于彼此同心定位。在其它方法中，可使用具有徑向孔的調相插塞。但是，在任一種情況下，消波和不均勻頻率響應可能部分由于孔的設置和幾何形狀未考慮隔膜中的多個高頻機械共振而產生。
[0018]因此，公開涉及被構造來減輕這些負效應的調相插塞的實施方案。在一些實施方案中，調相插塞包括入口側及出口側和具有迂回周邊且在其間形成槽的多個部分，多個部分和槽配置為沿著中心軸且從入口側延伸至出口側。
[0019]圖1是根據本公開的一個或多個實施方案的喇叭驅動器100的截面圖。喇叭驅動器100包括壓縮驅動器101，所述壓縮驅動器101是被構造來產生可被聽者感知為可聽聲音的聲壓波的電聲換能器。喇叭驅動器100可被構造來重現各種頻率，包括低頻范圍(例如，20至200Hz)、中頻范圍(例如，200至5000Hz)和/或高頻范圍(例如，2至20kHz)中的頻率，并且可用在各種環境中，包括諸如房間的靜態環境或諸如車輛的移動環境。但是，中頻和/或高頻范圍中的聲音重現可能顯著增大喇叭驅動器的尺寸。
[0020]喇叭驅動器100包括后外殼102，所述后外殼102至少部分圍封驅動器104，所述驅動器104可被操作來引致聲波的生成。在一些實施中，外殼102可在驅動器104的后側106上將下文描述的隔膜的后表面聲隔離且阻止驅動器被其它換能器(例如，低頻低音揚聲器)調制。
[0021]外殼102也提供穩定的、固定結構，移動和非移動的組件可附著至所述結構，諸如音圈108和磁鐵110。如所示，音圈108可定位在音圈隙中，所述音圈隙可被磁鐵110所產生的磁場滲透。流動穿過音圈108的交流電流可與音圈隙中的磁場相互作用，引致與磁感應、音圈中的電流量值和浸入音圈隙中的磁場中的音圈的長度(例如，多個音圈匝的總長度)成比例的音圈運動。當音圈108耦合至隔膜112時，所引致的音圈的運動可被賦予隔膜以生成聲波。在所描繪的實例中，磁鐵110可靜態定位在頂板113與極片-背板總成115之間，兩者定位在驅動器104的前側114上，但是在其它實施方案中，磁鐵可定位在音圈隙中。音圈108、磁鐵110、頂板113和/或極片-背板總成115可被統稱作喇叭驅動器100的電機。
[0022]各種適當材料可用于形成音圈108和磁鐵110。音圈108可由銅、鋁和/或其它電流傳導材料組成，包括其組合，例如，諸如銅包鋁。磁鐵110可為永久磁鐵，其由硬鐵磁材料組成，包括但不限于鐵氧體、釹合金、鋁鎳鈷合金或其合金。在其它實施方案中，磁鐵110可被省略，其中永久磁場由場線圈(例如，具有流動穿過其中的恒定電流的線圈)產生。在這個構造中，可提供不包括電機的壓縮驅動器。
[0023]將了解，圖1中所示的驅動器104的構造被提供作為實例且不旨在以任何方式限制。例如，其中使用兩個或更多個音圈和/或磁鐵110是附著至隔膜112的移動元件，音圈108定位在移動磁鐵(例如，取代頂板113)附近的實施方案也在本公開的范圍內。此外，隔膜112可呈現除其在圖1中所示的凹形式以外的其它幾何形狀，諸如凸幾何形狀并且可包括其它特征，諸如防塵蓋或圓頂。此外，在一些實施方案中，隔膜112可利用彎曲環形構造。
[0024]除包括壓縮驅動器101夕卜，喇叭驅動器100包括波導116，其在本實例中被示為具有擴大的橫截面積的喇叭，所述擴大的橫截面積在至少一個維度上向外擴張，但是也設想其它波導類型。波導116包括鄰近前側114的喉部孔118且允許由前側114上的隔膜112產生的聲波進入喉部，傳播穿過波導并且通過嘴部119離開波導。
[0025]喇叭驅動器100進一步包括調相插塞120，所述調相插塞120將形成在隔膜112與調相插塞之間的壓縮腔122耦合至波導116。調相插塞120被構造來通過將這些波朝向波導116引導而阻止由驅動器104產生的聲波的破壞性干擾。調相插塞120包括多個孔或槽(例如，孔123)，所述孔或槽提供聲波可行進穿過的大體上相同的路徑長度，允許大體上相干的波前到達喉部孔118。因而，孔123也可被稱作聲通道。以此方式，可產生聲音，其具有較高頻率下減小的消除和擴展的、相對平的頻率響應和有關直接輻射型揚聲器的方向性。
[0026]如上所述，壓縮腔122是夾置于隔膜112與調相插塞120之間的空心、薄空間。對于隔膜112是環形的實施方案，壓縮腔122也可呈現環形形狀。調相插塞120被構造來減輕嚴重的負效應，其可能另外在壓縮腔122中發生，諸如針對其中隔膜112包括圓頂的構造，壓縮腔中特別沿著其徑向尺寸(例如，垂直于中心軸124)的聲壓變化。如上所述，高頻衰減可能隨著壓縮腔122的高度(例如，沿著中心軸124的厚度)增大而越來越多地在壓縮腔122中發生。因而，壓縮腔122的高度可被減小至實用范圍；作為非限制性實例，對于100mm直徑的隔膜112，壓縮腔的徑向尺寸可為0.5mm。如下文所述，本文中提供的調相插塞實施方案解決這些和其它問題并且可促進伴隨更平坦、擴展的頻率響應的非線性失真。
[0027]因此，在所描繪的圖1的構造中，施加至音圈108的電信號可被轉化為隔膜112的機械振動且因此生成聲壓波。這些聲壓波隨