[发明专利]带喇叭筒和具有压缩腔的同轴扬声器系统

说明书

技术领域

本发明涉及利用又被称为电动换能器或电声换能器的扬声器进行声音再现的领域。

声音再现在于将电能（或电功率）转化为声能（或声功率）。

背景技术

电能最常见地通过放大器提供，放大器的功率特征可从对于小功率的家用音频设备的数瓦特到对于某些专业音响系统（录音室、音乐舞台、公共场所等）的数百或数千瓦特变化。

至于声能，该声能通过振膜进行辐射，振膜的移动引起周围空气的压力变化，其以声波的形式在空间中传播。

即便相对新兴，声音再现技术从20世纪20年代起以数量众多的不同设计产生，美国通用电气公司的Chester W.RICE和Edward W.KELLOG进行了初期经验，这两人的姓名组合在今天还表示最常见的电声换能器类型：“Rice-Kellog”电动扬声器。

在这类换能器中，振膜由活动音圈促动，活动音圈包括螺线管，螺线管伸入到磁场中和由（来自放大器的）电流经过。电流和磁场之间的相互作用产生以名称“洛伦兹力（force de LAPLACE）”已知的作用力，该作用力产生活动音圈的移动，活动音圈借此带动振膜，振膜的振动是声辐射源。

尽管每个个体具有固有的听觉特征，人耳被认为对介于20Hz到20000Hz（20kHz）之间的频率范围（被称为声频带）上的声音敏感。小于20Hz的声音被称为“次声”；大于20kHz的声音被称为“超声”。次声和超声可被某些动物感觉到，不过被认为是人耳感知不到的（对此问题可参考一般书籍，如Le livre des techniques du son（声音技术册），卷1，基础概念，第三版，第四章，听觉感知，191-192页）。

这是为什么在扬声器构造中通常致力于再现限定于所述声频带的信号的原因。按照惯例，将在20Hz到200Hz之间的频率范围称为“低音”；将在200Hz到2000Hz（2kHz）之间的频率范围称为“中音”；将在2000Hz到20000Hz（20kHz）之间的频率范围称为“高音”。

设计允许令人满意地再现完整声频带的单一电动扬声器的尝试曾是非常多的。但这些尝试没有获得成果。

实际上，低音频率的再现需要大尺寸的换能器，因此需要能有大振幅的大尺寸振膜。相反地，高音频的再现只有利用小尺寸的声源、因此小振膜才可以是令人满意的。此外，小振膜的行程幅度小。这些特征是相悖的，可以容易理解的是：令人满意地覆盖整个声频范围的单一换能器的构造实施起来确实是非常困难的。

这就是为什么电动扬声器通常被设计成再现可优化换能器响应的较小频率范围的原因。

利用与声谱分析仪相关联的测量麦克风测得的这类换能器的频率声响应，通常以曲线的形式表示，所述曲线示出信号声压级（以dB为单位，在通常介于60dB到110dB之间的线性刻度上）随信号频率（以Hz为单位，通常按照介于20Hz到20kHz之间的对数刻度）的变化。

即便在理论上考虑这样三种换能器：低音、中音和高音换能器，但实际上分类是更加精细的，因为换能器的响应是可交迭多个频率范围的连续函数。因此，作为示例，被设计用以再现低音的换能器会提供在中音的低音部分（中低音）中的合适的响应；相似地，高音换能器会提供在中音的高音部分（中高音）中的合适的响应，以使得通过语言使用惯例习惯于：

－用“低音换能器”来表示能够再现低音和至少中低音的换能器，

－用“中音换能器”来表示能够再现中音和低音的至少高音频部分和/或高音的至少低音频部分的换能器；

－用“高音换能器”来表示能够再现高音和至少中高音的换能器。

除尺寸差别以外，换能器的设计根据涉及的是低音或中音换能器、还是高音换能器变化。因此，即便存在许多形式的振膜，锥形形状（或伪锥形形状，根据母线的形廓）现今在低音和中音换能器中使用最广泛，而球顶振膜在高音换能器中使用最广泛。

为实现整个声频带的再现，因此习惯于组合多个换能器来实施一个声音再现系统。一种流行的解决方案在于组合三种专门的换能器：一种用于低音，一种用于中音和一种用于高音。不过，出于主要地经济的原因，常见的是限于两种换能器，即能够再现低音和至少中低音的低音换能器、和能够再现高音和至少中高音的高音换能器。换能器通常被安装在同一音箱上，最为常见地安装在同一表面（称为音箱的前表面）上。在音箱的术语中，“路”的数目等于在声频带上实施的分节的数目。实际上，音箱的路的数目对应其所包括的换能器的数目。因此，包括低音换能器和高音换能器的音箱是两路音箱。