声学喇叭布置制造技术

本发明专利技术公开了一种声学喇叭布置，其包括声学喇叭、可操作来驱动所述声学喇叭的第一声音驱动器以及进一步可操作来驱动所述声学喇叭的第二声音驱动器。所述声学喇叭布置还包括接口区域，在所述接口区域处来自所述第二声音驱动器的声音传递到所述声学喇叭中以与来自所述第一声音驱动器的声音组合，其中所述接口区域被适配成减小所述声学喇叭的作为频率的函数的波束角量度的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声学喇叭布置优先权文件本申请要求题为“ACOUSTICHORNARRANGEMENT”并于2011年6月22日提交的澳大利亚临时专利申请号2011902439的优先权。此申请的全部内容通过引用并入本文中。通过引用的并入在本申请中引用了以下出版物并且其全部内容通过引用并入本文中：Murphy,D.J.、Morgans,R.的“ModellingAcousticHornswithFEA”，音频工程协会(AES)第128次会议，英国伦敦，论文号8076，(2010年5月)；以及1980年5月6日提交的题为“LoudspeakerHorn”的美国专利号4,308,932。
本专利技术涉及用于声音再现的声学喇叭。具体来说，本专利技术涉及一种具有一个以上声音驱动器输入的声学喇叭布置。背景在音频工程中非常困难的是生产在20Hz至20,000Hz的全音频频率范围(分别相当于17m至17mm的波长)内操作的单一声音驱动器。对于低频率声音来说，所述声音驱动器本身必须是物理上较大的，以生成具有所要求的振幅的低频率声压。随着声音频率增加，由于所述声音驱动器的尺寸变得与所正在生成的声音的辐射波长相当并且比其更大，所述声音驱动器将倾向于表现出愈发不规则的辐射图案。因此，需要较小的声音驱动器来在这些较高音频频率下辐射出较为均匀的声音图案。因而，为了实现全音频带宽上的操作，通常使用多个声音驱动器，其中较大的换能器用于较低频率范围并且逐渐变小的声音驱动器用于高频率范围。通常做法是将这些声音驱动器以垂直阵列进行布置，其中较高频率的驱动器位于所述阵列的顶部。然后使用频率相依性电子网络(通常被称为“交叉网络”)将频带引导到用于此特定频带的适当声音驱动器。对于声音驱动器和声音再现系统来说，通常重要的设计目标是在音频频率范围内保持所生成的声场的方向特性。这通常是在与扬声器系统的设计轴相交的垂直平面和水平平面中(即，测量频率响应所在的轴上点处)进行评估。声场的方向特性的一个常见量度被称为“波束角”。这个量被定义为在给定频率下比轴上声压水平(SPL)低6dB的离轴点之间的角度。设计目标则是在声音再现系统的音频频率范围内保持所述波束角大致恒定。因此，波束角相对于频率的曲线图通常被包括作为关于声音再现系统的数据的一部分，作为所述系统的方向特性的指示。在多个声音驱动器的情况下，进一步的设计目标是确保声音驱动器的输出之间存在均匀的SPL以在整个频率范围内产生均匀的响应。因此，对于涉及相关交叉频率下的两个声音驱动器的声音再现系统来说，所述两个声音驱动器的输出被调整以相等地进行辐射。现在参照图1，示出有两个相同垂直布置的相等强度的声音驱动器100、110的理想化情况，所述声音驱动器充当对应于这种布置的声音辐射的全向源。虽然由于距声音驱动器100、110的路径长度(例如，120)相等，因此可以将轴上频率响应进行调整来从一个声音驱动器到下一个声音驱动器产生均匀声音输出，但随着离轴路径长度差值变成二分之一波长(例如，130)的倍数而导致出现消除，垂直极性响应受骤降和空值影响。在图2A中描绘了这种影响，图2A示出用于图1中所示的布置的极图200和在路径差值是二分之一波长处的离轴角所在的所生成的声场中的空值。所述影响也出现在其中差值将是1.5倍波长、2.5倍波长等的更高频率下。图2B示出在1510Hz的交叉频率下两个堆叠喇叭的声学测定极图210，其中离轴空值由于所述喇叭的有限大小而模糊，但主中心波瓣的波束角小于此频率下的两个喇叭中的任一个。由于在所述交叉频率下所述喇叭的中心相距两个波长，因此在这个实例中看到另外的离轴空值。方向特性将随波长的函数变化的这种垂直离轴消除有损于实现在声音再现系统的频率范围内均匀的垂直波束角的设计目标。现在参照图3A和图3B，示出有如本领域中已知的典型的声学喇叭300的侧图和顶图。声学喇叭300是这样的结构，即其利用连续向外张开的刚性壁330来提供用于源于位于喇叭喉入口320处的声音驱动器310并朝向喇叭口出口340辐射的声学能量的扩张通道。声学喇叭300的喇叭喉区段321远离喇叭喉入口320延伸到横向截面形状通常是矩形的给声区段322中。给声区段322具有扩张的横向区域，所述横向区域由从彼此向外分叉的第一对分叉壁331和大致平行并接合到第一对分叉壁331的第二对平行壁332形成。因此，声学喇叭300的配置同时限定了所述声学喇叭的如分别在图3A和图3B中所描绘的V箭头和H箭头所示的垂直方向和水平方向。喇叭的喇叭口出口340具有矩形配置并且由具有从所述给声区段322的端部向外分叉的壁的钟形区段323形成，所述钟形区段由第一对分叉壁333和第二对分叉壁334组成，第二对分叉壁334沿边缘与钟形区段323的第一对分叉壁333接合以形成整体单元。钟形区段323的分叉壁333、334可以在紧邻所述喇叭口的横向平面处向外张开额外的量以提供对声学能量的辐射的改进的控制。应理解，在一些实施方式中，给声区段322可以相当短并且取决于所述喇叭的所要求的特性，喇叭口出口340可以成方形。给声区段322的第一对分叉壁331之间和钟形区段323的第二对分叉壁334之间的分叉角通常决定了声学能量的扩散角。声学喇叭300的进一步细化被称为恒定方向性(CD)喇叭，其中喇叭几何形状被优化以具有预定覆盖面积，所述预定覆盖面积通常通过水平平面中的覆盖角度乘以垂直平面中的覆盖角度(例如，90°乘以40°或60°乘以40°)进行定义。现在参照图4A，示出有在假设声音频率为4000Hz的情况下由类似于图3A和图3B中所描绘的类型的具有中心线480的恒定方向性声学喇叭400的实例产生的模拟声场450的侧视图的形象化描绘。声学喇叭400包括喇叭喉421和喇叭口440，在喇叭喉421处定位有所述声音驱动器(未示出)。声学喇叭400的模拟声场450表示喇叭400内的声能的声学相位的图，其中较暗的区域410指示正相位区域并且较亮的区域415表示负相位区域。此描述中采用了声学相位，因为其提供了对传播穿过所述声学喇叭的声音的波阵面更清晰的划界。已插入白线430来指示声场450的球形波阵面。图4B示出在4000Hz的标称频率下获得的极图，并且图4C示出在500Hz至8kHz的主要可听范围内的垂直波束角和水平波束角，从而指示出标准声学喇叭的基线性能。试图解决上文所提到的标准声音驱动器阵列的问题的一个尝试是将声音驱动器以同心或共线布置进行布置。问题然后转移到设计用于允许声音从空间中的同一点或从声音辐射的共线的密集间隔的声源进行辐射的方法。已经开发出允许对共线的密集间隔的声源应用不同的时间延迟以使得所生成的声场能够实际上来自同一点的数字信号处理技术。一种这样的布置涉及将较小的声学喇叭安装在较大的声学喇叭的喇叭口中并且图3C中示出一种这样的布置。在这种布置中，较小喇叭391阻塞较大喇叭392的喇叭口，并且实际上将较大喇叭392变成了声学能量的环形辐射体。考虑垂直平面中的横截面，较小喇叭391阻碍来自较大喇叭392的中心的声音辐射，从而实际上产生类似于图1中所示的两个源，即上源和下源。这则再次导致离轴角处的路径长度差值并且如图2A中所示，随着离轴路径长度差值变成波长的二分之一的倍数并且出现消除，垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.22 AU 20119024391.一种声学喇叭布置，其包括：声学喇叭，所述声学喇叭包括喉入口和喇叭口出口，并且进一步包括从喉入口延伸到喇叭口出口的向外张开的壁区域；第一声音驱动器，其可操作来驱动所述声学喇叭，所述第一声音驱动器位于声学喇叭的喉入口处；第二声音驱动器，其进一步可操作来驱动所述声学喇叭；以及接口区域，其位于所述声学喇叭的壁区域中，在所述接口区域处来自所述第二声音驱动器的声音传递到所述声学喇叭中以与来自所述第一声音驱动器的声音组合，其中所述接口区域包括至少一个孔口，所述至少一个孔口大体上在从所述声学喇叭传播声音的方向上为延长的，并且其中所述至少一个延长的孔口被定位成大致最小化所述至少一个延长的孔口的位于所述声学喇叭的中心线上的面积比例，以减小所述声学喇叭的作为频率的函数的波束角量度的变化。2.如权利要求1所述的声学喇叭布置，其中来自所述第一声音驱动器的所述声音是在第一频率范围内生成，并且来自所述第二声音驱动器的所述声音是在第二频率范围内生成。3.如权利要求1所述的声学喇叭布置，其中所述声学喇叭布置具有恒定方向性特性。4.如权利要求1所述的声学喇叭布置，其中所述声学喇叭布置的配置限定了所述声学喇叭的垂直方向和水平方向，并且其中所述接口区域被适配成减小所述声学喇叭的作为频率的函数的垂直波束角的变化。5.如权利要求4所述的声学喇叭布置，其中所述至少一个延长的孔口被定向成沿着来自所述第一声音驱动器的所述声音的流线。6.如权利要求4或5所述的声学喇叭布置，其中所述至少一个延长的孔口具有矩形狭缝配置。7.如权利要求4或5所述的声学喇叭布置，其中所述至少一个延长的孔口具有锥形或楔形狭缝配置。8.如权利要求7所述的声学喇叭布置，其中所述锥形或楔形狭缝配置的宽度被保持为所述声学喇叭的尺寸特性的大致恒定比值。9.如权利要求8所述的声学喇叭布置，其中所述尺寸特性是所述声学喇叭的周长。10.如权利要求8所述的声学喇叭布置，其中所述尺寸特性是所述声学喇叭...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·约翰·墨菲，
申请(专利权)人：克里克斯扬声器私人有限公司，
类型：
国别省市：