一种音箱以及音箱系统的制作方法

本发明涉及声学技术领域，具体而言，涉及一种音箱以及音箱系统。

背景技术：

随着消费类电子产品，如电视、音响、笔记本电脑、平板电脑、手机等产品体积的减小，安装在这些电子产品上的音箱设备的体积也越来越小。现有的音箱设备一般为一个密闭的箱体，扬声器设置在箱体的侧壁上。而在体积非常小的箱体中，扬声器的震动，使得箱体内的声压剧烈增加，限制了扬声器背部的振膜在低频率的震动幅度，导致了音箱低音共振频率远远大于扬声器单体的低音共振频率，最终造成低频下潜不足，导致音箱的低音效果不理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种音箱以及音箱系统，能够在更小体积的箱体中，使用相同的扬声器，实现更低的低频下潜，使得音箱的低音效果更好。

第一方面，本发明实施例提供了一种音箱，包括：箱体以及声音通道；

所述箱体上开设有扬声器安装孔；

所述声音通道一端封闭，另一端与所述箱体的内部相通；

所述声音通道的长度l满足：

其中，n为大于等于零的整数；λ为声波在目标频率下对应的波长；l为调整量，且

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：

所述声音通道的长度小于等于声波在目标频率下对应的波长的四分之一。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：

还包括扬声器；所述扬声器安装在所述扬声器安装孔中；

所述声音通道的截面面积小于所述扬声器等效震膜的面积。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：扬声器震膜的等效震膜面积s1和声音通道的截面面积s2之比k满足：

1≤k。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：还包括：短声音通道；

所述短声音通道的一端封闭，另一端与所述箱体的内部相通；且所述短声音通道的长度小于所述声音通道的长度，且所述短声音通道的长度l0满足：

其中，λ0为音波在第二目标频率下对应的波长；n0为大于等于零的整数；l0为第二调整量，且

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述声音通道与所述短声音通道的长度比大于1。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中：所述声音通道和/或所述短声音通道均为弯折通道。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：所述声音通道和/或所述短声音通道的侧壁上还设置有加强筋。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中：还包括：倒相管；

所述倒相管安装在箱体内部，且与箱体外部相通。

第二方面，本发明实施例还提供一种音箱系统，包括：如上所述权利要求1-9任意一项所述的音箱，以及承载体；

所述音箱设置在所述承载体上。

本发明实施例所提供的音箱以及音箱系统，包括了箱体，在箱体上开设有扬声器安装孔，扬声器可以安装在该扬声器安装孔中，同时，还设置了一个声音通道，声音通道的一端封闭，另一端与箱体的内部相通，扬声器的背部震膜震动，声波从扬声器背部震膜发出之后，在声音通道内传递，并从声音通道被封闭的一端反射而回，与扬声器背部震膜所发出的声波反相位抵消，使得声压无法再限制震膜在低频率的震动幅度，从而使得音箱能够实现耕地的低频下潜，使得音箱的低音效果更好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种音箱的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的另一种音箱的结构示意图；

图示说明：

箱体100、声音通道200、扬声器安装孔300、扬声器400、加强筋500、短声音通道600、阻尼组件700、倒相管800。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的扬声器声学结构主要为一个密闭的箱体(即音箱)，在箱体的侧壁开孔，将扬声器安装在该开孔中。目前随着电子设备的体积越来越小，需要的音箱的体积也就越来越小。是音箱的体积越小，会导致扬声器的低音共振频率f0剧烈升高，最终造成低频下潜不足。

为了使得音箱具备更低的低音下潜，可以有如下几种方式：1、通过使得扬声器的弹性系统松软，从而降低扬声器的低音共振频率；但是这会造成扬声器不良率升高，低频功率下降，失真增大，同时扬声器等效体积vas增加，实际使用时低音下潜效果不理想；2、通过增加扬声器整栋系统质量，从而降低扬声器的低音共振频率；但是这会造成扬声器灵敏度spl的下降，且增加的质量还会破坏扬声器的瞬态响应；3、采用倒相式箱体，即在箱体侧壁安装与外界相通的倒相管；倒相式箱体的本质是一个扬声器驱动的赫姆霍兹共鸣箱，和密闭箱一样需要足够的音箱体积。音箱利用赫姆霍兹共鸣原理设计有一个假设，箱体的体积远大于导向管的体积。当箱体体积很小时，不满足上述假设，已有倒相式箱体的设计公式不再适用。事实上，当箱体体积很小时，不论怎么调整倒相管，低音都很难有明显改善，同时倒相管还容易产生风噪声。但是不论哪种方式，当采用的箱体体积非常小时，都会存在低频下潜不足的问题。

基于此，本申请提供的一种音箱以及音箱系统，可以使得更小的箱体具备更好的低频下潜。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种音箱进行详细介绍。

需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1所示，本发明实施例所提供的音箱具体包括：

箱体100以及声音通道200；

所述箱体100上开设有扬声器安装孔300；

所述声音通道200一端封闭，另一端与所述箱体100的内部相通；

所述声音通道的长度满足：

其中，l为声音通道的长度；n为大于等于零的整数；λ为声波在目标频率下对应的波长；l为调整量，且

在体积非常小的箱体中，扬声器上震膜的震动，使得箱体内部的声压剧烈增加；而声压的增大又反而限制了震膜在低频率的震动幅度，音箱的f0比扬声器单体的f0剧烈升高，最终造成低频的严重不足。

本发明实施例中，包括了箱体100，在箱体100上开设有扬声器安装孔300，扬声器可以安装在该扬声器安装孔300中，同时，还设置了一个声音通道200，声音通道200的一端封闭，另一端与箱体100的内部相通，扬声器的背部震膜震动，声波从扬声器背部震膜发出之后，在声音通道200内传递，并从声音通道200被封闭的一端反射而回，与扬声器背部震膜所发出的声波反相位抵消，使得声压无法再限制震膜在低频率的震动幅度，从而使得音箱能够实现耕地的低频下潜，使得音箱的低音效果更好。

理论上，如果反射而回的声波能够与扬声器背部震膜所发出的声波完全抵消，相当于将扬声器安装在体积无限大的箱体中，扬声器能够到达的低频，即为音箱能够到达的低频；但是实际上，反射而回的声波能够与扬声器背部震膜所发出的声波是无法完全抵消的，只是部分抵消，因此只能针对目标频率(即要使得音箱能够到达的低音频率)附近的低频进行改善，且这个改善的范围较小。

在具体实现的时候，箱体100的体积大小可以根据实际情况进行具体的设定，而由于该箱体主要应用于手机、平板电脑等体积较小的电子设备中，因此可以将箱体100做到尽量小，只要能够装入扬声器即可。

声波在声音通道内传递的过程中，声音通道200的一端密封，声波被扬声器压迫驱动到声音通道200的密封端之后，又反射回用于安装扬声器的箱体100中，反射声波与扬声器所发出的声波具有相位差，从而能全部或者部分够抵消扬声器内的声压，对这个目标频率，及目标频率附近的频率来说，相当于箱体体积增加了，震膜的振幅收到的约束变小，增加了震动的幅度，从而增加低频的输出。

例如，由于v＝λ×f，其中，v为声速，λ为目标频率对应的波长，f为目标频率，因此，如果声音传播的路径长度等于一个波长，相位差360度，这时箱内的声压无法抵消，扬声器振幅受到最大限制，输出声压最低；如果声音传播的路径长度等于半个波长，相位差180度，这时箱内的声压最大程度抵消，即完全抵消，扬声器振幅收到最小限制，输出声压最高；如果声音传播的长度等于1/4或3/4波长时，相位差为90度/270度，箱内声压比360度小，比180度大，输出声压也在180度和360度之间；如果声音传播的长度在半个波长的一定区间内，那么相位差应当也在180°左右的某个区间，这时箱内的声压部分抵消，扬声器振幅收到一定的限制，输出声压小于最高声压。

实际上，声音通道200的长度可以根据实际的需要进行具体的设定，并不一定必须是目标频率对应波长的四分之一，而是只要其长度能够使得反弹回去的声波到达箱体100内部时与扬声器背部震膜所发出的声波的出现一定的相位差即可(例如可以是180°，该相位差也可以是也可以在某个区间内，例如在160°-200°的区间内)，实现声波的部分抵消或者完全抵消即可。但是为了尽量的减小整个音箱的体积，那么就要将声音通道也做到尽量的小，因此在公式(1)中，一般的，n为0，而要实现最大程度上的声压抵消，那么调整量l也需要为0。即，

声音通道200的长度l与声波在目标频率下对应的波长λ具有以下关系：

使得声音通道200的长度等于声波在目标频率下对应的波长的四分之一。

而如果进一步的再缩小箱体以及声音通道的体积，那么还可以将l设置为小于0的值，即使得声音通道的实际长度小于声波在目标频率下对应的波长的四分之一。

另外，之所以设置l，还由于扬声器背部震膜的中心离声音通道与扬声器安装强的连接处有一定的距离，虽然这个距离很小，但是依然会对音箱造成一定的影响，因此设置了l以消除这个距离的影响。

另外，声音通道的长度在设置的时候，还应当使得f(目标频率)满足公式(3)：

f≥0.8×f0扬声器(3)

或者f与f0接近即可。

其中，f0扬声器为扬声器的共振频率。

且

其中，f为实际频率；n为大于或者等于零的整数，且n为奇数时，对应的f响应会加强，n为偶数时，对应的频率f响应会有一个极低的谷值。

其中，需要注意的是，实际频率f时值实际工作中的声波频率，特别指正玄波扫频，模拟实际的不同声波频率在本发明中的频率响应。

另外，在本发明各个实施例中，参见图1所示，还包括扬声器400；

所述扬声器400安装在所述扬声器安装孔300；

所述声音通道的截面面积小于扬声器等效震膜的面积。

在具体实现的时候，由于声音通道的一端是封闭的，因此声音在扬声器的驱动下不仅不会加速，反而会因为封闭的声音通道200，发生声波压缩的现象。将扬声器震膜的等效震膜面积s1和声音通道的截面面积s2之比为压缩比k，即，k满公式(5)：

压缩比k越大，箱体100体积越小。压缩比k太大，则声波被反射回来之后损耗过大，会造成低音改善效果差的问题；而压缩比k太小，低音改善明显，但是同时箱体100也会变大。为了在低音改善效果和箱体100体积之间取得比较均衡，本发明实施例中，压缩比k大于等于1，即声音通道的截面面积小于扬声器等效震膜的面积。

优选地，在本发明实施例中，1≤k。

需要注意的是，k越大，箱体越小，但是低音下潜的效果会变差，最有的k满足：3≤k≤6。

另外，在本发明各个实施例中，由于声波是一种纵波，其在密闭的声音通道中传播的时候，会在扬声器的压迫下被压缩，波长实际会比非密封声音通道中传播的时间要短一些，这样实际需要的声音通道长度就会更短些。最终，目标频率越低，这个压缩效应就越小，目标频率升高，压缩效应也会变大，因此可以将音箱体积做到很小。

如图2所示，本发明实施例所提供的音箱中，声音通道200的形状可以是弯折的，即声音通道的总长度满足本发明实施例中的长度要求即可，不需要将其设置为直通道，这样使得音箱在安装到设备上时更加的容易。

参见图3所示，本发明实施例所提供的音箱中，在声音通道的侧壁上还设置有加强筋500。加强筋500的设置使得音箱的侧壁具有更好的支撑力度，同时，由于有加强筋的存在，使得声音通道的支撑力度足够，因此可以将声音通道的侧壁做的比较薄，从而进一步缩减音箱的整个体积。

需要注意的是当本发明实施例中包含短声音通道时，短声音通道也可以是弯折通道；短声音通道的侧壁上也可以设置加强筋。

另外，在本发明各个实施例中，由于声音通道本身可以弯曲折叠设置，即可以将声音通道看作几个相通的子通道连接而成，部分子通道之间会公用同一通道侧壁，这使得公用的通道侧壁本身对声音通道的侧壁强度有一定的加强作用，也就相当于是加强筋，因此，在不单独设置加强筋的前提下，弯曲折叠的声音通道其侧壁本身的强度就足够，可以将声音通道的侧壁做到比较薄，在声音通道的直径不变的情况下，可以缩减声音通道的体积，从而缩减整个音箱的体积。

参见图4所示，本发明实施例所提供的音箱中，还包括短声音通道600。

所述短声音通道600的一端封闭，另一端与所述箱体100的内部相通；且所述短声音通道600的长度小于所述声音通道200的长度。

在具体实现的时候，由于本发明实施例所提供的音箱中，实际上存在频率选择特性，最终得到加强的低音频宽比较窄。为了增加频宽，增加了短声音通道600。

其中，短声音通道600的长度l0满足公式(6)：

其中，λ0为第二目标频率对应的波长；n0为大于等于零的整数；l0为第二调整量，且

需要注意的是，短声音通道的计算公式和需要满足的各种条件实际上和声音通道是类似的，短声音通道的设置，实际上是为了增加一个较高中心频率(即较之目标频率较高的第二目标频率)的窄带增强频带，其与声音通道对应的目标频率的窄带增强带起到相互补充的作用，从而能够补充频率选择性。

如上面描述，本箱体可以采用比较而言较长的声音通道和较短的短声音通道。较长的声音通道的改善更低的低音频率，短的短声音通道改善较高的低音频率。更低的频率使得声音下潜更深，较高的低音频率增加低音的力度。尤其是对较长的声音通道来说，增加声音通道的长度可以使低频下潜更深，但是声压也会降低，所以低频的下潜程度还要考虑声压的大小，不能一味降低。同样，相同长度的声音通道，压缩比越低，声压也越高一些。

参见图5所示，在本发明实施例所提供的音箱中，所述短声音通道中还设置有包括：阻尼组件700；

阻尼组件可以使得传递至短声音通道600中的声波的震动幅度逐渐下降，适当增加的阻尼组件，能够降低短声音通道的品质因素q，使得改善频段的峰值变小同时频段衰减斜率变小，改善两个长短不同的声音通道的频率衔接。其中，阻尼组件的大小可以根据实际的调整情况进行具体的调整，

由于短声音通道的长度更短，因此声波在短声音通道中传递的时候损耗要小一些，因此可以进一步的增加压缩比，例如使用比6:1还大的压缩比，从而进一步的减小音箱的整体长度。

需要注意的是，本发明实施例提到的声音通道和短声音通道，对特定的频率进行加强。但实际包含但不限于这两条。采用3条或者多条声音通道会有更细致的调整。但是这会增加音箱的体积，过多的声音通道也增加设计的难度。具体的声音通道的形状和弯曲方式并不固定，根据实际需要可以设计成很多形状。

例如图6和图7所示，分别提供了音箱中，声音通道和短声音通道的设置方式：两者均采用了一个声音通道和一个短声音通道的方案，且声音通道和短声音通道的长度比大于1。优选地，声音通道和短声音通道的长短比为推荐值3:2。尽量避免声音通道中的直角和锐角，可以增加一些倒角或者圆角等措施，帮助声波传播。

另外，因为第二目标频率(短声音通道)目的是补偿第一目标频率(长声音通道)产生的频率响应谷，所以第二频率的中心频率需要设定在第一目标频率产生的频率响应谷附近。

同时，为了第二目标频率尽量比第一目标频率的频率响应谷高一些，通过阻尼处理降低第二目标频率的品质因数。

参见图8所示，本发明实施例所提供的音箱中，还包括：倒相管800。

所述倒相管900安装在箱体内部，且与箱体外部相通。

由于发明实施例能在特定频率附近等效增加箱体体积，利用倒相管对长声音通道增强的频率更低的频率进行调谐，进一步拓宽低频响应。

本发明实施例还提供一种音箱系统，包括：如上述任意一个实施例中所述的音箱，还包括承载体；

所述音箱设置在所述承载体上。

具体地，承载体可以是需要安装音箱的设备，例如电视、音响、笔记本电脑、平板电脑、手机等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。