抑制磁通量调制失真型扬声器组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动式扬声器组件，其包括电动式扬声器以及第一补偿滤波器、第二 补偿滤波器。电动式扬声器包括设置在磁性可渗透结构的气隙内的音圈以及缠绕在磁性可 渗透结构一部分上的补偿线圈。该组件的第一补偿滤波器被配置为以第一频率响应对输入 到扬声器组件的音频输入信号进行滤波以产生应用到音圈的音圈补偿信号。该组件的第二 补偿滤波器被配置为以第二频率响应对输入到扬声器组件的音频输入信号进行滤波以产 生应用到补偿线圈的第二补偿信号。第一频率响应和第二频率响应被配置为跨预定音频频 率范围抑制气隙内由音圈电流引起的时变或AC磁通量(AC magnetic flux)，这样，在电动 式扬声器的气隙内的磁通量调制得以抑制。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及包括补偿线圈的电动式扬声器组件，该补偿线圈抑制或消除电动式扬 声器的气隙内的磁通量调制。可将电动式扬声器音质特征化的因素之一是生成非失真声音 的能力。众所周知，重放声音中的失真伪迹的来源是由于扬声器装置的非线性。例如，这些 非线性可能是力因数的偏移依赖性、隔膜的依附性或者音圈电感等等。在这些非线性中，气 隙内的磁通量调制表现为失真的主要来源之一。减少这一影响的最常见现有技术是在扬声 器的铁结构上安装一些高导电材料圈[1]。这些导电圈表现为与音圈耦合的变压器且能够 产生试图抵抗气隙内的AC通量(AC-f lux)的磁通量，其中，音圈放置在气隙内，因而减少通 量调制。
[0003] GB 2235350公开了音圈设置在磁路的气隙内的电动式扬声器。扬声器包括固定补 偿线圈，该固定补偿线圈缠绕在磁路的中心磁柱周围且位于气隙的外侧。补偿线圈试图生 成磁通量以抵抗音圈生成的磁通量，这样，补偿线圈和音圈生成的净AC通量为零或大致为 零。补偿线圈与音圈电串联连接，但相位相反。
[0004] 本发明包括一种主动方法，其借助于主动控制的附加线圈或补偿线圈来抑制或优 选地完全消除这种类型的磁通量失真。除了上述提到GB 2235350专利文献，参考文献[2]和
[3]公开了使用附加线圈来抑制电动式扬声器内的磁通量调制。在参考文献[2]和[3]中，将 补偿线圈放置在扬声器的气隙内，这对于普通气隙的小体积以及期望在气隙内生成高磁通 密度方面处于种种原因是不切实际的。另一方面，GB 2235350公开的补偿线圈不能跨越任 何重要的音频频率范围有效消除磁通量调制，这是因为可更换的音圈的阻抗与固定补偿线 圈的阻抗的不匹配，可更换的音圈固有地包括动态阻抗部件。
[0005] 提供一种更通用的扬声器组件和允许灵活选择补偿线圈的放置和跨预定音频频 率范围准确抑制磁通量调制的通量调制抑制方法具有重大意义和价值。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一方面涉及包括电动式扬声器的电动式扬声器组件。电动式扬声器包 括：
[0007] 磁路，其包括在内设置有气隙的磁性可渗透结构以及磁通量生成器，磁通量生成 器被配置为通过磁性可渗透结构和气隙产生恒定或DC磁通量(DC magnetic flux)，
[0008] 可移动隔膜组件，其包括设置在气隙内的音圈以及缠绕在磁性可渗透结构的一部 分上以根据补偿信号在气隙内产生补偿磁通量的补偿线圈;且电动式扬声器组件还包括：
[0009] 第一补偿滤波器，其被配置为以第一频率响应过滤输入到扬声器组件的音频输入 信号以生成应用到音圈的音圈补偿信号，
[0010] 第二补偿滤波器，其被配置为以第二频率响应过滤输入到扬声器组件的音频输入 信号以生成应用到补偿线圈的第二补偿信号，
[0011] 其中第一频率响应和第二频率响应被配置为跨预定音频频率范围抑制气隙内由 于音圈电流引起的时变或AC磁通量，使得在电动式扬声器的气隙内的磁通量调制得以抑 制。
[0012] 本领域的普通技术人员将理解到，该电动式扬声器组件可包括具有不同阻抗、尺 寸和额定功率的宽范围电动式扬声器，从高保真音响设备或公共广播应用设备用的大型低 音扬声器到手提计算或通信装置(比如移动电话和笔记本电脑)用的迷你宽带扬声器。
[0013] 应用第一补偿滤波器和第二补偿滤波器来调整音圈和补偿线圈的各自补偿信号 的频率响应，这使得能跨较广的音频频率范围（比如从20Hz到20kHz的范围或从100Hz到 10kHz的范围）提供准确的通量调制抑制。通过合理选择第一频率响应和第二频率响应，例 如，基于参照下面附图详细描述的某些校准度量，可有效地抑制气隙内由音圈电流引起的 AC磁通量从而用于补偿线圈和音圈的宽位置范围和电学特性。
[0014] 在本发明的某些实施方式中，可移动隔膜组件包括隔膜，隔膜通过有弹性的边缘 悬架可附接在电动式扬声器的框架上。在可替换的实施方式中，隔膜可直接附接在电动式 扬声器的框架上，使得隔膜材料形成悬架。音圈和补偿线圈的各自绕组数量和各自DC电阻 数量将根据扬声器的特定类型而变化。在许多有用的实施方式中，音圈的DC电阻介于1 Q和 100 Q之间，比如2 Q和32 Q之间，而补偿线圈的DC电阻介于0.5 Q和50 Q之间，比如1 Q和25 Q之间。如上述所示的电阻范围，在一些实施方式中，音圈的DC电阻可能与补偿线圈的DC电 阻相同，而在其他的实施方式中，音圈的DC电阻可能与补偿线圈的DC电阻不同。例如，根据 第一和第二补偿滤波器的第一和第二频率响应的特性，音圈和补偿线圈的绕组数量可能分 别相同或不同。
[0015] 补偿线圈原则上可设置在磁性可渗透结构的任何位置，但是，当然，补偿线圈的尺 寸规定的各种机械约束可使得某些位置比其他位置更为实用。在一种实施方式中，补偿线 圈缠绕在磁性可渗透结构的中心磁柱周围，这是因为在普通的扬声器设计中，后者经常很 容易用于放置补偿线圈。
[0016] 正常运行中，应用到电动式扬声器组件以用于声音重放的音频输入信号可包括由 诸如收音机、CD播放机、网络播放器、MP3播放器等适当的音源提供的语音和/或音乐。音源 也可包括麦克风，麦克风响应进入的声音而生成实时麦克风信号。
[0017] 本领域的技术人员将意识到，第一补偿滤波器和第二补偿滤波器的每一个可包括 模拟滤波器或数字滤波器或两者的组合。如果第一补偿滤波器和第二补偿滤波器的每一个 包括数字滤波器，则可以从音频信号源以数字格式提供音频输入信号。数字音频输入信号 可以是直接应用到第一补偿滤波器和第二补偿滤波器的格式或需要格式转换。例如，数字 音频输入信号式音频信号可根据标准串行数据通信协议(比如nc或spi)进行格式化，或者 根据数字音频协议(比如i2s、spdif等)进行格式化。可选择地，音频输入信号可以以模拟格 式提供，并且被采样以及在在应用到第一补偿滤波器和第二数字补偿滤波器之前，可被该 组件的模拟数字转换器转换为合适的数字格式。本领域的技术人员将理解到，第一和第二 数字补偿滤波器可被实施为在软件可编程微处理器或整合或可操作地耦接到扬声器组件 上的DSP上的滤波器例程或程序。滤波器例程或程序可包括存储在微处理器或DSP的程序存 储器内的一组可执行程序指令。
[0018] 根据优选的实施方式，第一和第二补偿滤波器的第一和第二频率响应的每一个实 质上是非时变的。本实施方式简化了补偿滤波器的设计以及使复杂度最小化。可选择地，第 一补偿滤波器和第二补偿滤波器的第一频率响应和第二频率响应的每一个分别是自适应 性的或者随时间变化的，例如根据隔膜组件从静止位置或无偏移位置的瞬时位移随时间而 变化。
[0019] 根据电动式扬声器组件的优选实施方式，第一补偿滤波器的第一频率响应Tvc和第 二补偿滤波器的第二频率响应TFC被选择为各自的频率响应符合：
[0022]其中：
[0023 ] Hn:跨预定音频频率范围的音圈导纳传递函数；
[0024] H21:跨预定音频频率范围的补偿线圈的第二补偿信号和音圈的电流之间的传递函 数；
[0025] Hu,1:跨预定音频频率范围的音圈的音圈补偿信号和与音圈和补偿线圈相同的磁 通量形成的表示互感的磁化电感之间的传递函数；
[0026] 瓜,2:跨预定音频频率范围的补偿线圈的第二补偿信号和磁化电感之间的传递函 数。
[0027] 第一补偿滤波器和第二补偿滤波器的输出可直接耦合到音圈，并且如果这些滤波 器的每一个的输出阻抗适当地与音圈和补偿线圈的各自阻抗相匹配，则进行补偿。可选择 地，第一功率放大器或缓冲器可插在音圈补偿信号和音圈之间，而第二功率放大器或缓冲 器插在第二补偿滤波器的输出和补偿线圈之间。第一功率放大器或缓冲器和第二功率放大 器或缓冲器的每一个可包括具有大功率转换效率的切换放大