分布式模式扬声器的制作方法
本公开涉及一种用于安装在结构内部的分布式模式扬声器及其制造方法。
背景技术：
通常需要将一些占用房间内空间的设备按照在房间内的墙壁或例如天花板之类的其它表面上，以与这些表面齐平或基本上不突出表面。分布式模式扬声器(有时称为平板扬声器)特别适合这种应用，因为它们可以安装在建筑物的表面，例如墙壁、地板或天花板的表面上限定的开口中。这种分布式模式扬声器包括具有前表面的平面面板，所述前表面被布置成与例如墙壁的表面基本齐平。以这种方式安装的分布式模式扬声器的一个普遍诉求是可以使扬声器不可见。一旦将这种分布式模式扬声器安装在表面的开口中，则可以通过将所述表面与扬声器的边界混合使得其通常不明显，扬声器的平面面板构成所述表面的一部分(或所述表面限定了其中的开口)，从而可以使得扬声器不可见。例如，可以在至少平板扬声器的前表面的边界上涂覆薄灰泥涂层，以使得难以(甚至不可能)从视觉上识别平板扬声器在墙壁上的位置甚至存在。
分布式模式扬声器通常包括共振面板，所述共振面板具有前表面和与前表面相对的后表面，所述前表面在使用中从分布式模式扬声器朝向外。激励器通常通过耦接器安装到共振面板的后表面，以引起共振面板振动，利用该振动使共振面板产生声音。这样，激励器和耦接器的放置不会干扰共振面板的前表面和将要安装分布式模式扬声器的表面的混合。平板扬声器的激励器和其它部件可通过安装在安装盒或类似装置内来保护。
在平板扬声器安装在结构(如墙壁)内时，结构内可能会具有结构特征或其它组件。因此，可用于安装平板扬声器的空间可能会受到限制。典型地，平板扬声器的低频音频性能可能会受到平板扬声器的共振面板的大小方面的任何限制的不利影响。
正是在这种情况下设计了本公开。
技术实现要素：
根据本公开的第一个方面，提供了一种用于安装在结构内的分布式模式扬声器，该分布式模式扬声器包括：平面面板，其具有当安装在结构内时朝向外的前侧以及与该前侧相对的后侧；激励器，其耦接到该平面面板的后侧并被配置成使该平面面板振动以产生声音；以及支撑框架，其使得该平面面板的后侧围绕该平面面板的后侧的外围固定地安装到该支撑框架，使得当安装到该结构内时，该平面面板的外围被配置成相对于该结构固定地安装，其中该平面面板的后侧限定有至少一个凹槽，该至少一个凹槽限定了该平面面板的、相对于该平面面板远离该至少一个凹槽的区域的减薄区域。
凹槽限定了面板的减薄区域，使得凹槽相对于面板远离凹槽的区域具有伸入面板的后侧的深度。通过在平面面板中提供一个或多个凹槽，发明人发现，与具有相同尺寸的常规平板扬声器相比，本公开该的扬声器能够再现更精确地复制输入音频信号的声音。具体地，本公开的扬声器能够改善高达并基本上包括10khz的再现音频的音质，特别是对于低频至中频声音，如下：在用于安装在结构中的常规平板扬声器中，面板的外围在使用中相对于其安装在其中的结构固定地安装，使得由于激励器的低频激励而导致该平面面板偏离其平衡位置的移位受到该平面面板相对于该结构的固定安装的抵制，这会影响平板扬声器的低频音频性能。已经发现这种现象的一个原因是平面面板的相对刚性。仍然需要相对刚性的平面面板以获得精确的高频音频再现。换言之，具有减小的弹性面积的面板通常会降低再现音频的质量，因为面板无法最佳移位以再现相应的音频，因此无法有效地产生中低频振动。发明人已经发现，本公开的扬声器的平面面板中的凹槽提供了对从平衡状态移位所需的弹性具有较小抵抗力的减薄区域；事实上，可以理解的是，与面板相对较厚的区域相比，该面板的任何减薄区域有助于面板的更大弹性。这样，面板可以从其平衡位置充分移位，以便通过有效地将面板从其平衡位置移位而产生声波，尤其是低频至中频声波，而无需增加面板的面积。当然，应当理解，虽然本公开描述了由凹槽提供的减薄区域，但是可以通过具有与至少一个凹槽相同位置和配置的局部区域的基本上任何平面面板来实现基本相似的效果，这增加了平面面板的局部弹性，而不会使该区域内的面板变薄。
该平面面板可以围绕该平面面板的后侧的外围固定地安装到该支撑框架上。当在将该平板扬声器安装到结构内的过程中将该支撑框架安装到该结构中时，应理解该平面面板将相对于该结构固定地安装。
该平面面板可以包括多个层。该平面面板的多个层可以包括形成该平面面板的前侧的第一层、形成该平面面板的后侧的第二层以及介于该第一层和该第二层之间的一个或多个中间层。该至少一个凹槽可具有延伸穿过该第二层的深度。该至少一个凹槽可具有延伸到该一个或多个中间层的深度。
换言之，该一个或多个中间层可以为平面面板提供具有由该第一层和该第二层所提供的边界的芯层。该第一层和该第二层可以由表层例如纸质表层提供。该一个或多个中间层可由一个或多个预浸层形成。该预浸层将被理解为设置在树脂中的织造或非织造纤维层。该树脂可以是半固化的。典型地，该预浸层可在制造该平面面板期间在施加热和/或压力下完全固化。该平面面板中的任何凹槽可以在制造中在该平面面板固化之前、之中或之后形成。
该平面面板的深度可以从该平面面板的后侧延伸到前侧，远离该至少一个凹槽。该至少一个凹槽的深度可以小于该平面面板的深度的三分之二。该至少一个凹槽的深度可以小于该平面面板的深度的一半。
该至少一个凹槽的宽度可以限定在该至少一个凹槽的第一边缘和该至少一个凹槽的第二边缘之间。该第二边缘可以与第一边缘隔开。该至少一个凹槽的宽度可以大于1mm。该至少一个凹槽的宽度可以大于2mm。该至少一个凹槽的宽度可以小于10mm。该至少一个凹槽的宽度可以小于5mm。
该至少一个凹槽可以是至少一个细长凹槽，其凹槽长度大于至少一个细长凹槽的宽度。该细长凹槽可被布置成基本上平行于该平面面板的长度延伸。该平面面板的长度可以大于该平面面板的宽度。该至少一个凹槽的凹槽长度可以大于该平面面板的长度的50％。该至少一个凹槽的凹槽长度可以小于该平面面板的长度的90％。然而，该凹槽的方向不受限制；该至少一个凹槽的长度可以基本上垂直于该平面面板的长度方向延伸。换言之，该凹槽可以在由该平面面板的最短轴限定的方向上延伸。在一些示例中，该至少一个凹槽可以是多个凹槽，在多个不同方向上延伸。
通过以这种方式提供细长凹槽，凹槽可通过使该平面面板基本上沿其长边弯曲来促进该平面面板的移位，从而增加该面板受到弹性的面积。然而，该至少一个凹槽的布置不限于此，并且可以替代或额外地提供与该平面面板的短边平行的凹槽。该凹槽可以基本上是直的，以便进行有效率的制造。然而，该凹槽不限于此配置，并且可以是非直的，例如弯曲的，或任何其它合适的形状。
换言之，该凹槽可以具有上述尺寸(即上述深度、宽度和/或长度)中的一个或多个。此外，该凹槽不限于所有凹槽具有相同尺寸，而是例如不同凹槽之间具有不同的深度、宽度和长度。通过提供具有此类尺寸(即具有上述深度、宽度和/或长度)的凹槽，该凹槽增加了面板的弹性，同时保持了面板和涂敷于其上的任何表层的结构完整性。尤其是，这种凹槽尺寸降低了面板的减薄区域变得过于脆弱和断裂的风险，从而保持了面板的结构完整性。此外，当该扬声器安装在诸如墙之类的结构内并且表层进行了涂敷以使该扬声器“不可见”时，该表层(通常为石膏或类似物)在过度移位时容易开裂。因此，通过提供该凹槽尺寸，还可以通过减少该面板的移位对涂敷的表层的影响来在使用中保持表层的结构完整性。
该至少一个凹槽可由至少一个壁来限定。该至少一个凹槽可由至少两个侧壁来限定。该至少两个侧壁可以基本上笔直地朝向底座延伸。该至少两个侧壁可以基本上平行地朝向该底座延伸。该至少两个侧壁可以倾斜地朝向该底座延伸。该至少两个侧壁可以基本上向内倾斜，使得该至少两个侧壁在该平面面板的后侧的区域比该至少两个侧壁在该平面面板内的区域朝向该底座更远离。限定该至少一个凹槽的横截面的该至少一个凹槽的这种配置可以允许有效地制造该至少一个凹槽。然而，该凹槽不限于上述形状。该至少两个侧壁可结合在一起形成弯曲或尖状的底座。这样，该凹槽的横截面可以基本上是u形或v形。与朝着壁平行相比，这种倾斜的壁可以通过提供与该面板的后表面成钝角的凹槽壁来提供增加该面板的弹性的优点。
该平面面板的后侧可以包括至少一个凹槽区域和非凹槽区域。该至少一个凹槽可以限定在该至少一个凹槽区域内。该非凹槽区域可以基本上没有凹槽。换言之，在至少一个凹槽区域之外的平面面板中可以没有凹槽。换言之，该平面面板中的所有的凹槽包含在该至少一个凹槽区域内。该至少一个凹槽区域可以包括第一凹槽区域和第二凹槽区域。该第二凹槽区域可与该第一凹槽区域隔开。该非凹槽区域可以介于该第一凹槽区域和该第二凹槽区域之间。换言之，该第一凹槽区域、该非凹槽区域和该第二凹槽区域彼此相邻布置。该非凹槽区域可提供该面板的中心区域，该凹槽设置在该中心区域之外且朝向该面板的边缘。
通过将该面板划分为至少一个凹槽区域和非凹槽区域的布置，可以进一步改进该分布式模式扬声器的音频性能。特别地，通过以这种方式提供朝向该面板的边缘的凹槽区域，进一步提高了面板的弹性。如上所述，面板的外围在使用中固定地安装在结构上。在传统扬声器中，这使得面板靠近其外围的区域由于靠近固定安装的外围而抵制该面板的弯曲。相比之下，提供朝向该面板的边缘的凹槽区域可局部降低该面板的刚性，从而增加局部区域的弹性。因此，该面板的非凹槽区域能够响应于发送到激励器的给定低频音频输入信号而产生更大的移位。因此，该面板能够在更大程度上振动，尤其是在低频到中频，从而改进了该分布式模式扬声器的音频性能。此外，通过提供介于该凹槽区域之间的非凹槽区域以便基本上在中心布置，在最大程度从其平衡状态移位的区域中保持了面板的结构完整性，这是因为这里的面板比凹槽更厚，面板相对较坚固，因此不容易折断或断裂。
该第一凹槽区域可以包括多个第一凹槽，该第二凹槽区域可以包括多个第二凹槽。通过以这种方式在该第一凹槽区域和该第二凹槽区域中提供多个凹槽，该第一凹槽区域和该第二凹槽区域有助于将该面板从其平衡状态移位，同时保持该面板的结构完整性。该第一凹槽区域中的多个第一凹槽中的第一凹槽的数目可以等于(例如精确等于)该第二凹槽区域中的多个第二凹槽中的第二凹槽的数目。
该至少一个凹槽可以包括至少两个彼此间隔预定间隔距离的凹槽。该预定间隔距离可以大于1mm。该预定间隔距离可以大于2mm。该预定间隔距离可以小于10mm。该预定间隔距离可以小于5mm。该预定间隔距离可以基本上等于该至少一个凹槽的宽度。通过提供具有这种间隔距离的多个凹槽，这些凹槽可以共同促进将该面板从其平衡状态移位，同时保持该面板的结构完整性以及安装该扬声器的表面的结构完整性。这是因为多个凹槽的布置确保了平面面板的前表面的任意两个相邻部分的角度的变化减小，前表面的角度的总变化分散在所有凹槽中。换言之，如果该凹槽的尺寸和/或间距如上文所述，发明人发现石膏开裂的风险降低了，这是因为施加在面板上的石膏上的应力被分散在面板上的多个离散区域，而不是只集中在一个区域上，这降低了面板变形使得该面板和/或任何覆盖的石膏失效(变形到不可恢复的水平)的风险。
该至少一个凹槽可包括围绕该平面面板的中心轴线对称分布的多个凹槽。通过提供具有减薄区域和加厚区域的对称轮廓的面板，当在使用中安装时，该面板的重量可以均匀分布。这样，与重量不对称分布的面板相比，该扬声器能够更牢固地支撑在其所安装的结构中。此外，由于该平面面板的对称形式，该分布式模式扬声器的音频性能可以更容易地模仿。这是因为面板不太容易产生“摇摆”效应，当面板不平衡时会产生这种效应。尤其是，这种摇摆效应会导致该面板的角部不均匀移位，进而导致激励器弯曲，从而使其组成部分相互摩擦。例如，激励器的驱动器的音圈可能与激励器的金属部件摩擦，这可能导致音频失真，尤其是在高放大率下。相比之下，通过提供具有上述对称的凹槽轮廓的面板，有助于该面板响应于输入到该激励器的音频信号基本上对称地移位。例如，如果力施加在该面板的基本中心区域，那么该面板在每个相对角部的移位基本上相似，甚至相同。然而，本领域技术人员将理解，本公开的至少一些技术效果仍然可以通过非对称凹槽实现。
该至少一个凹槽可以远离该平面面板的后侧的外围布置。这样，该平面面板的外围可用于将该扬声器固定地安装到表面上。此外，在该平面面板的前侧包括围绕该平面面板的前侧的外围的凹陷区域的示例中，该至少一个凹槽可以远离该凹陷区域布置在由该凹陷区域所界定的区域中。应该理解的是，该凹陷区域的使用允许该平面面板的前表面围绕该外围凹陷，这有利于石膏表层涂敷到该平面面板的边界上以及安装该平面面板的结构的前表面上。
在一些示例中，该至少一个凹槽可以包括第一凹槽，其在该面板上沿第一方向延伸，然后在该面板上沿与第一方向基本相反的第二方向向后弯曲。这样，单个凹槽可以以与多个间隔凹槽相似的方式起作用。在一些示例中，这可以被视为提供多个凹槽，至少因为横穿该平面面板的后侧的抽象线(其基本上横穿第一凹槽的一部分)将穿过该第一凹槽的数个不同的间隔部分。
根据本公开的另一方面，提供了一种制造用于安装在结构内的分布式模式扬声器的方法。该方法包括：提供平面面板，其具有安装在结构内时朝向外的前侧以及与该前侧相对的后侧。当制造该分布式模式扬声器时，将该平面面板围绕该平面面板的后侧的外围固定安装到支撑框架上。该方法还包括在该平面面板的后侧形成至少一个凹槽，该至少一个凹槽限定了该平面面板的、相对于该平面面板远离该至少一个凹槽的区域的减薄区域；以及将激励器耦接到该平面面板的后侧。该激励器被配置成使该平面面板振动以产生声音。
因此，提供了一种形成本文所公开的分布式模式扬声器的方法。应理解，该平面面板可以在形成该至少一个凹槽之前或之后固定地安装到该支撑框架上。类似地，该激励器可以在形成该至少一个凹槽之前或之后耦接到该平面面板的后侧。在一些示例中，该至少一个凹槽可以在制造该平面面板的过程中形成，例如在冲压操作中。
形成该至少一个凹槽可以包括使用凹槽形成工具。该凹槽形成工具可以包括锯。该凹槽形成工具可以包括布线工具，例如钻。因此，该凹槽可以有效地穿过该面板的后侧。
形成该至少一个凹槽可以包括切入该平面面板的后侧的至少一部分。
形成该至少一个凹槽可包括撕裂该平面面板的后侧的至少一部分。撕裂可以在切割之外进行，这对于降低形成凹槽所需的精确度特别有利。因此，可以减少制造过程中所需的时间和资源的量。撕裂特别适用于由多个层形成的平面面板，包括第一层和第二层，分别提供该平面面板的前侧和后侧，其中第一层和第二层分别由纸张形成，其中第二层的纸张被撕裂形成凹槽的一部分。
附图说明
下面将参考附图进一步描述本公开的实施例，其中：
图1是根据本公开的实施例的扬声器的示意性后视图；
图2是根据本公开的实施例的扬声器的面板的第二凹槽区域的透视横截面视图；
图3是根据本公开的实施例的扬声器与没有凹槽的扬声器相比的音频性能的曲线图；
图4是根据本公开的另一实施例的扬声器的示意性后视图；
图5是根据本公开的另一实施例的扬声器的支撑框架的后透视图；以及
图6是根据本公开的第三实施例的扬声器的制造方法的流程图。
具体实施方式
发明人已经意识到，如上文背景部分所述类型的现有技术的分布式模式扬声器或平板扬声器，由于激励器接收到的音频输入和由平面面板生成的音频输出之间至少有一些低频到中频的声音没有被准确地再现，因此音频性能不佳。具体而言，发明人注意到，由于分布式模式扬声器在使用中被固定地安装在面板的外围，面板的外围区域基本上保持刚性，因此不能足够移位来振动以在相对较小尺寸的面板中产生中低频声音。这对于准确地再现具有中低频音调的音频尤其具有破坏性，因为这种再现要求面板具有能够在这些与输入音频相对应的低频处充分移位的区域。特别地，由于面板无法最佳地移位以再现相应的音频，具有较小弹性区域的面板会降低产生低频振动的效率。因此，与较大的分布式模式扬声器相比，这可能导致扬声器的音频性能更差，从而再现的声音可能不是扬声器接收到的原始信号的精确复制。
传统方法简单地通过增加扬声器面板的尺寸以在面板中产生这些低频振动，从而产生相应的声音，来解决这一问题。如果不这样做，中低频音频的质量可能会降低。因此，许多传统扬声器必须大尺寸生产，以获得高质量的音频，但这并不总是适合于安装在结构中，尤其是安装在诸如墙壁、天花板之类的家庭结构中。在一些示例中，由于需要容纳在此类结构的大空腔中，因此这会降低其所在结构的结构完整性。
因此，发明人寻求一种方法来改善这种分布式模式扬声器的音频性能。
图1示出了根据本公开的实施例的扬声器10。具体而言，图1示出了扬声器10的后视图。扬声器10是分布式模式扬声器，也称为平板扬声器，其包括面板12。面板12具有大体上平坦或平面的前侧。面板12具有与前侧相对的后侧，使得面板12的前侧和后侧基本上彼此平行布置。面板12基本上呈长方体形状，具有宽度w、长度l和深度d，其中宽度w、长度l和深度d彼此垂直地延伸，如图1和图2所示(图2将在下面详细讨论)。如图1所示，在该具体实施例中，面板12的长度l大于面板12的宽度w，但是本公开不限于此形状或方向，并且可以具有不同的形状，例如圆形或椭圆形。
面板12包括多个层，以提供多层面板。前层限定了面板12的前侧，后层限定了面板12的后侧，并且一个或多个中间层介入前层和后层之间。中间层为面板12提供具有由面板12的前层和后层限定的边界的内部或芯层。然而，本公开不限于该平面面板的这种构造形式，并且该面板可以由均匀的组合物形成，而不是分成不同的组合物层。通常，前层和后层由表层(例如纸质表层)提供。一个或多个中间层由一个或多个预浸料层形成。预浸料将被理解为嵌入树脂中的一层织造或非织造纤维，在固化时硬化。平面面板12通常是通过在热和/或压力下固化而形成的，其中一个或多个中间层的树脂浸渍到表层中以形成坚固的、轻量的平面面板，非常适合用在本文所述类型的分布式模式扬声器中。对于本领域技术人员来说，用于形成面板的层的材料的许多选择是显而易见的。此外，可以理解的是，可以使用替代结构来提供平面面板，只要形成的面板足够坚实，从而当由耦接到其上的激励器振动时会发射声音输出即可，如下文进一步描述的。
扬声器10还包括耦接到面板12的至少一个激励器24。如图1所示，激励器24设置在面板12的后侧，并且可以通过任何合适的装置，例如耦接器(未示出)耦接到面板12。激励器24是换能器，实际上，它通过施加到激励器24的输入音频信号使面板12振动以产生声音。通常，激励器24是分布式模式扬声器中常用的任何类型的电磁激励器。当由激励器24引起振动时，面板12通过共振作用以类似于小提琴或钢琴的音板的方式输出所施加的移位，使得扬声器10产生声音。激励器24和面板12的上述操作说明仅为方便读者而提供。本领域技术人员将了解分布式模式扬声器的典型操作。激励器24包括电路、输入端和输出端(未示出)。激励器24的输入端与发射装置(未示出)有线或无线通信以从其接收输入音频信号，并且激励器24的输出端机械地耦接到面板12。
该发射装置用于向激励器24发送信号，其中所述信号包括与扬声器10正在再现的音频相对应的音频数据，例如音乐等。该发射装置可以布置在扬声器10的外部，如图1所示，并且可以包括用于将信号发送到激励器24的任何合适的装置。例如，该发射装置可以包括智能电话、平板电脑、计算机和任何其它合适的便携式和/或非便携式计算装置。此外，该发射装置可以使用任何合适的发射方式将信号发送到激励器24。例如，激励器24可以包括无线通信模块，以实现与具有对应无线通信模块的适当发射装置的无线通信(例如，蓝牙
激励器24的电路被配置成处理接收到的输入信号，以产生机械输出，引起面板12振动。具体地，由激励器24的机械输出产生的振动具有与接收到的输入信号相对应的频率。本领域技术人员将理解，激励器24的电路可以具有用于处理信号的任何合适拓扑。一旦信号被处理，激励器24就输出机械输出到面板12。本领域技术人员将理解，可为面板12提供一个以上的激励器，从而每个激励器被定制以使面板以预定的频率组振动。例如，这些激励器中的一个激励器可能使面板以高频振动，而这些激励器中的另一个激励器可能使面板以低频振动。本领域技术人员将理解在整个面板的后侧何处布置激励器以获得最佳声音输出，和/或如何确定如何针对一个或多个激励器的给定放置位置调谐面板的音频响应。
扬声器10还包括设置在面板12的后侧的多个凹槽30。每个凹槽30限定了面板12的、相对于面板12远离凹槽30的区域的减薄部分。换句话说，凹槽30在面板12的后侧16中提供了凹陷，其深度延伸到面板12中。图2是面板的后侧16的详细横截面透视图，详细说明了凹槽30。具体地，图2将凹槽30显示为面板12的后侧16中的切除区域。凹槽30也可以被称为面板12的后侧16中的通道或狭槽。
通过在平面面板上提供凹槽，与相同尺寸的传统扬声器相比，该扬声器可以再现更精确地复制输入音频信号的声音。具体地，本公开的扬声器可以提高高达并基本上包括10khz的再现音频的音质，特别是对于低频到中频声音，尤其是在大约20到500hz的范围内。在用于安装在结构中以使得基本上不可见的传统分布式模式扬声器中，面板的外围在使用中相对于其所安装在其中的结构固定地安装，使得仅远离固定区域的面板的相对较小区域可以具有足够的弹性以基本上从它的平衡位置移位。然而，具有如此小的弹性区域的面板通常会降低再现的音频的质量，因为面板不能最佳地移位以再现相应的音频，因此无法有效地产生中低频振动。相比之下，本公开的扬声器的平面面板中的凹槽提供对从平衡状态的移位的抵抗力更小的减薄区域；实际上，可以理解的是，与面板的较厚区域相比，面板的任何减薄区域都有助于面板更大的弹性。这样，面板可以从其平衡位置充分移位，以便通过有效地将面板从其平衡位置移位而产生声波，尤其是低频和中频声波，而无需增加面板的面积。因此，本领域技术人员将理解，本公开不限于具有多个凹槽。实际上，与没有任何凹槽的面板相比，仅在面板的后侧提供一个凹槽也将提高音频再现的准确性。
在本公开的第一个实施例中，面板12的后侧16分为凹槽区域和非凹槽区域，其中凹槽区域限定了提供凹槽30的面板区域，而非凹槽区域限定了基本上没有凹槽30的面板区域。更具体地，如图1所示，面板12的后侧16包括第一凹槽区域32、第二凹槽区域34和介于第一凹槽区域32和第二凹槽区域34之间的非凹槽区域36，这几个区域彼此平行布置。这样，面板的后侧包括没有凹槽的基本中心区域，凹槽30基本上位于中心非凹槽区域36之外、朝向面板12的边缘。如图1所示，多个凹槽30设置在第一凹槽区域32和第二凹槽区域34中并均匀地分布。在该实施例中，第一凹槽区域32包括大约5个凹槽30，第二凹槽区域34包括大约5个凹槽30。这样，凹槽30基本上关于平面面板12的中心长轴对称分布，从而为面板12提供相对薄和相对厚区域的对称轮廓。因此，当在使用中安装时，面板的重量可以均匀地分布，从而相比于具有不对称分布的重量的面板，扬声器10可以更牢固地支撑在其所安装的结构中。
通过将面板12划分为凹槽区域和非凹槽区域的这种布置，进一步提高了再现的音频质量。特别地，通过以这种方式提供朝向面板的边缘的凹槽区域32、34，进一步提高了面板的弹性。然而，如图2所示，在朝向面板12的边缘布置时，凹槽30和相应的凹槽区域32、34远离面板12的后侧16的外围布置。如上所述，面板12的外围或外部边界在使用中固定地安装在结构上，例如通过粘合或机械地附着在其上。在传统的扬声器中，这使得面板靠近其外围的区域也由于靠近固定安装的外围而变得刚性。相比之下，提供朝向面板边缘的凹槽区域降低了面板的刚性，从而增加了弹性。因此，面板可以振动，特别是低频到中频，以精确地再现音频。此外，通过将非凹槽区域36介入在凹槽区域之间以便基本上中心布置，在可能最大程度偏离其平衡状态的区域中保持了面板的结构完整性，因为在该区域中面板由于相对较厚而相对更坚固，因此不容易折断或断裂。
此外，由于平面面板的对称形式，分布式模式扬声器的音频性能可以更容易地模仿。这是因为面板不太容易产生“摇摆”效应，当面板不平衡时会产生这种效应。特别地，这种摇摆效应会导致面板的角部不均匀移位，进而导致激励器弯曲，从而使其组成部件相互摩擦。例如，激励器的驱动器的音圈可能与激励器的金属部件摩擦，这可能导致音频失真，尤其是在高放大率下。相比之下，为面板提供上述对称的凹槽轮廓有助于面板对称地移位。例如，如果力施加在面板的基本中心区域，则面板在每个相对角部的位移量基本相同。然而，本领域技术人员将理解，本公开的至少一些技术效果仍然可以通过非对称凹槽实现。
在本公开的该实施例中，凹槽30被限定为具有预定尺寸，这在图1和图2中特别示出来。如图2所示，本公开的第一实施例的凹槽30具有延伸到面板12的中间层22的深度，其约为面板12的深度d的一半。这里，面板12的深度d限定在面板12的后侧16和前侧之间。凹槽30还具有与面板12的宽度w方向上的深度基本正交延伸的宽度，并且预先确定为大约3mm。凹槽30还具有在面板12的长度l方向上延伸的长度，其预先确定为面板12的长度l的大约70％到80％，如图1所示。这样，凹槽30基本上是细长且狭窄的，并且被布置成与面板12的长边平行，即，布置在面板12的长轴上。在本实施例中，面板的长度l约为300毫米，面板的宽度w约为200毫米，面板的深度d约为5毫米。
具有上述尺寸的凹槽30由于增加了面板的弹性同时保持面板和涂敷于其上的任何表层的结构完整性而特别有利。特别地，这种凹槽尺寸降低了面板的减薄区域变得过于脆弱和断裂的风险，从而保持了面板的结构完整性。此外，当扬声器安装在诸如墙壁之类的结构内并且在其上涂敷表层以使扬声器看起来“不可见”时，表层(其通常为灰泥或类似物)在过度移位时容易开裂。因此，通过提供当前的凹槽尺寸，还可以通过减少面板的移位对涂敷的表层的影响来保持表层的结构完整性。此外，通过提供与面板12的长轴平行的细长凹槽30，这些凹槽可促进面板基本上围绕平行于其长边的轴线进行弯曲，从而增加面板在来自激励器24的给定输入力下的弯曲。
在该实施例中，相邻的凹槽30彼此间隔，间隔距离基本上等于凹槽30的宽度，即大约3mm。这在图2中特别示出，其中第二凹槽区域34中的凹槽30连续地并列布置，每个凹槽隔开一个间隔距离或间隔。这样，隔开每个凹槽30的间隔被提供为与凹槽的减薄区域相比的加厚区域，以便提供基本上呈蜂窝状或波状的横截面轮廓。这里，横截面轮廓沿着第二凹槽区域34的长轴绘制，以限定在长度l的平面中。第一凹槽区域32中的凹槽30以上述间隔类似地设置。通过提供具有这种间隔距离的多个凹槽30，这些凹槽一起有助于面板从其平衡状态移位，同时保持面板和/或面板的前表面的任何石膏覆盖物的结构完整性。这是因为多个凹槽的布置可以降低面板变形使面板和/或任何石膏出现故障从而面板和/或石膏永久变形的风险。换言之，提供具有这种间距的多个凹槽提高了面板和涂敷于其上的任何灰泥表层恢复到给定位移的平衡状态的能力，如上文所述。
然而，本公开不限于本公开的第一实施例的上述方向和尺寸。例如，本领域技术人员将认识到，该面板不包括此类中间层(例如，如果面板由均匀的组合物形成)，该凹槽仅仅延伸到面板的后侧。此外，尺寸不限于上述尺寸，且优选如下：凹槽的深度可达到并包括面板的深度的三分之二。宽度可等于或大于1mm，优选等于或大于2mm，等于或小于10mm，并且优选等于或小于5mm。凹槽的长度可以在面板的长度的50％到90％的范围内。此外，间隔距离不限于上述公开：间隔距离可以预先确定为等于或大于1mm，并且优选等于或大于2mm。预先确定的间隔距离可等于或小于10mm，优选等于或小于5mm。
此外，凹槽的方向不限于上述，代替地或额外地，凹槽可以布置成沿着面板的短轴而不是面板的长轴延伸。例如，凹槽可以被布置成与面板的短侧平行，而不是如图1和图2所示的第一实施例中与长侧平行。凹槽也不限于基本上是直的，也可以采取其它配置，如波浪形。
图3特别说明了凹槽对音频质量的好处，其显示了在第一和第二凹槽区域中的每个区域中包括五个凹槽的前面描述的扬声器(实线)相比于没有凹槽的传统扬声器(虚线)所再现的声音的音频结果。更具体地，音频结果绘制在一个图表中，该图表显示了针对上述各个扬声器的再现音频的声级(即音量)。如图3所示，没有凹槽的扬声器的音频质量包括在整个音频频谱中给定频率下的多个音量尖峰。这会导致产生的音频与原始输入信号不同，有些频率被放大得比它们应该放大得多，相反其他频率则比它们应该的更安静。相比之下，与没有凹槽的扬声器相比，面板中包括凹槽的扬声器通过减少音量波峰和波谷的数量在整个音频频谱中提供更平滑的音量轮廓来改善整体音质。因此，产生的音频更准确地代表整个频谱上的高达并包括约10khz的输入音频信号，从而提高了所得到的音频质量。如在图3中特别所示，从大约20hz到大约500hz的频谱通过更平滑的音量轮廓得到了特别的改善，从而为相应的中低频音频产生了更好的音质。此外，低频音频(100hz以下)的音量尤其增大。可以看出，在从20hz到100hz左右的低频区域中，输出声级相对于传统的分布式模式扬声器增加，这意味着本公开的分布式模式扬声器的低频音频性能在级别上更类似于在更高频率下的音频性能。
图2示出了凹槽30可能采用的横截面轮廓。凹槽30由侧壁和底座限定，它们共同形成横截面轮廓。如本文所示，每个凹槽30具有彼此平行以相对面对的两个侧壁。两个侧壁在基本上平面的底座处相交。侧壁和底座一起限定了基本上呈四边形的横截面轮廓，如方形或矩形。因为具有这种相对面对的凹槽的凹槽可以高效地形成，这在制造过程中尤其有益。
然而，本公开不限于此类凹槽，并且可以提供不同的横截面轮廓。在一些实施例中，凹槽30可以具有两个侧壁，其基本上朝着彼此倾斜并且在基本上平面的底座处相遇，以提供基本上v形的横截面轮廓。在其它实施例中，侧壁可以彼此倾斜相交以形成弯曲或尖的底座，而不是平面的底座。通过提供倾斜的侧壁，在侧壁与面板的后表面相交处限定了钝角。由于成钝角倾斜的侧壁提供了有利于弯曲的大致更平滑的后表面轮廓，这可以增加面板的弹性。
在其它实施例中，凹槽可包括弯曲以提供基本u形横截面轮廓的单个壁。然而，本公开并不限于此，并且凹槽可以通过提供两个与弯曲的底座相交的相对的平行侧壁来产生类似形状的轮廓。
如图2所示，凹槽30均具有相同的横截面轮廓，这使得制造过程更加高效，而无需不同的技术来形成凹槽。然而，本公开并不限于此，并且凹槽可以形成有不同的横截面轮廓。
图4示出了根据本公开的另一个实施例的扬声器10’。扬声器10’包括面板12’和激励器24’，与本公开第一实施例中的扬声器10的面板和激励器相对应。扬声器10’还包括支撑框架38，面板12’围绕面板12’的外围固定地安装到支撑框架38。支撑框架38还用于帮助将扬声器10’安装在诸如墙壁的结构中。在一些示例中，支撑框架38附加地用于支撑激励器24’。
图5示出了本公开的另一个实施例的支撑框架38的透视图，其包括基本上是平面的并且具有与面板12’大致相同的尺寸的框架部分。安装框架平行于面板12’并在其后方布置。该框架还包括从框架的后侧的外围或外部边界垂直延伸到面板12’的外围或外部边界的侧面。
通常，支撑框架通过任何合适的连接方式连接到面板12’的后侧16’，例如通过在支撑框架的邻接表面和面板的后侧之间涂敷粘合涂层来将二者粘结在一起。
连接到面板12’的支撑框架38限定了由框架和面板12’的后侧16’包围的空腔或空间。框架的空间的尺寸应能容纳激励器24’，并将激励器24’和面板12’支撑在一起。当扬声器10’包括上述支撑框架38时，面板12’的前侧14’限定了扬声器10’的前侧，安装框架的后侧限定了扬声器10’的后侧，框架的侧面限定了扬声器10’的侧面。激励器24’通常为两部分式电磁激励器24’，例如通过耦接器(未示出)将其第一部分(未单独显示)固定在支撑框架38上，将其第二部分(未单独显示)固定在面板12’上。通过根据输入到激励器24’的音频信号激励第一部分和第二部分中的一个上的电磁铁(作用于第一部分和第二部分中的另一个上的铁磁部件)，使第一部分相对于第二部分移动。
支撑框架38可由例如钢等金属或例如碳纤维等其它材料制成。
当然，本领域技术人员将理解，在使用时支撑框架不必完全如上文所述，只要支撑框架能支撑激励器24’和面板12’即可。例如，框架可以包括没有后侧的多个侧面。在一些示例中，激励器24可以借助惯性安装到面板12上，而不必安装到支撑框架上。在此类示例中，通过激励器24的运动而使得面板12振动，该激励器24由激励器本身的质量惯性地支撑。
扬声器10’可在使用中安装在结构内。更具体地，扬声器10’可以安装在安装表面中。该安装表面可以设有在建筑物的结构部件，例如墙壁、地板、天花板、空调机组等的外露表面上的开口。在本公开的示例中，安装表面上的开口由安装表面上的一个或多个切口限定，从而在安装表面上的开口足够深以容纳扬声器10’。开口通常具有相同的形状，并且略大于平面面板12’，以在面板12’安装在表面中时将其容纳在其中。可选地，通过安装表面的构造来提供开口。换言之，安装表面可以形成有限定于其中的开口，并且其尺寸被预先确定以容纳扬声器10’。在扬声器不是矩形，而是另一个多边形形状的示例中，安装表面被定制成使其尺寸基本上与扬声器匹配。这样，当扬声器10’安装在结构内，例如在墙壁的开口内时，面板12’的前侧基本上与结构的表面(如向外朝向房间的墙壁表面)相齐平，以便从房间朝向外。
在将扬声器10’安装在安装表面内之前，首先在安装表面中设置具有开口前侧的盒体(未示出)，其中将盒体的尺寸定为扬声器10’。然后，扬声器10’通过其支撑框架38安装到盒体中。在其它示例中，扬声器10’可设置在盒体中，并且已设置了扬声器10’的盒体可安装在安装表面上。
在结构为石膏墙壁的示例中，一旦扬声器10’安装在结构内以与之基本齐平或不突出，则可以有利地在其上涂敷表层(未示出)。特别地，用于装修石膏墙壁的表层也涂敷于扬声器10’的面板12’上，从而使其与与其齐平的墙壁基本相同地装修。这意味着扬声器10’可以有利地被设计成“不可见的”，因为它被容纳在结构内并且基本上不可见，使得扬声器10’与表面齐平或者基本上没有从表面突出。然而，本领域技术人员理解，涂敷表层并不总是必要的，特别是当使用其它形式的墙壁结构时，例如干壁衬里，其中干壁石膏板连接到立柱墙以形成墙壁表面。干壁板本身提供墙壁装修，因此不涂覆石膏或装修表层。
在安装到安装表面的过程中，设置在墙壁的安装表面中的支撑框架38为扬声器10’提供了更大的结构整体性，以及为激励器24’特别是激励器24’的后侧提供了保护性外壳。特别地，支撑框架38确保当面板12’被安装在安装表面内时，并且当激励器24’的操作引起面板12’振动时，面板12’的外边界相对安装表面固定。这有助于防止覆盖已安装的扬声器10’的任何石膏层破裂或变形。这样，扬声器10’可以在安装表面内保持不可见。然而，本公开不限于此。例如，可以在没有如上所述的支撑框架的情况下提供扬声器。在这样的示例中，激励器可以被惯性地安装到面板。更具体地，激励器可以被布置成利用其自身的质量/惯性而支撑在面板上，以使面板振动并产生声音。
本公开还提供一种制造扬声器的方法。图6示出了制造扬声器的方法100的步骤的流程图，现在将对其进行描述。
方法100包括第一步骤110，其中提供平面面板。面板具有前侧，其与后侧相对，并且在使用中朝向扬声器的外部，其中，面板的后侧的外围被配置成在使用中相对于结构固定地安装。平面面板可以如上所述。在一些示例中，提供平面面板的第一步骤110可以包括形成面板，如下所述。提供并堆叠具有预定组合物的多个层，以布置用来形成面板12的前侧14的前层，用来形成面板12的后侧16的后层，以及介于前层和后层之间的一个或多个中间层。然后，将多个层以预先确定的堆叠顺序彼此固定以形成本公开的第一实施例的面板12。一个或多个中间层可以是一个或多个预浸料层。多个层可以通过施加适当的热和压力，有时称为高压灭菌，通过压制和固化粘结在一起。
方法100还包括第二步骤120，其中在平面面板的后侧形成至少一个凹槽。该凹槽可以如上文所述，并且可以通过任何合适的方式形成。例如，可以使用凹槽形成工具，例如使用锯、切割工具等来形成凹槽。这样，凹槽可以有效且精确地穿过面板的后侧。然而，本公开不限于此。在本公开的一些示例中，通过撕裂面板的后侧来形成凹槽，这可以附加于或代替于使用凹槽形成工具来进行。例如，可以使用切割工具等来对面板做出初始切口，随后可以撕裂该面板以提供凹槽。这样，形成凹槽所需的精度相对较低，从而减少了制造过程中所需的资源和时间的量。凹槽可以与上文所述相同的布置形成在面板上，例如如图1和2所示。这些步骤的顺序没有特别限制，例如，可以在制造中在对平面面板进行压制和固化之前、之中或之后在平面面板中形成任何凹槽。
方法100还包括步骤130，其中将激励器耦接到面板的后侧。激励器可以如上所述。激励器和面板的这种耦接可以通过任何合适的方式来实现。例如，方法100可以进一步包括附加的步骤(未示出)，诸如提供被配置为耦接至激励器的耦接器，将耦接器耦接至激励器以及将耦接器耦接至面板的后侧，这可以以任意顺序执行。因此，该方法可用于制造如本文所述的分布式模式扬声器。
在本公开的一些示例中，该方法可以包括附加步骤，其中安装支撑框架，该支撑框架被配置为将扬声器在使用中牢固地安装到结构。特别地，该支撑框架可以包括如上所述的具有后部和侧部的框架。该支撑框架的安装可以包括将支撑框架附接到面板的外围，例如将粘合剂施加到支撑框架的外围，并且将支撑框架的外围抵靠面板的外围来将激励器封闭在框架内，如上所述。换言之，激励器被封闭在支撑框架和面板的后侧之间限定的空间内，以将激励器和面板一起支撑。在该方法的一些示例中，激励器的后部也附接到支撑框架，以便在将激励器支撑到面板上时提供进一步的结构完整性。然而，本公开不限于以此方式将激励器和面板安装在支撑框架中。例如，在本公开的示例中，激励器被惯性地安装到面板(参见上文)，激励器和面板可以被插入到容纳扬声器的墙壁的安装表面内，使得激励器通过其自身的惯性/质量被支撑在面板上。
总之，提供了一种用于安装在结构内的分布式模式扬声器(10)。分布式模式扬声器(10)包括平面面板(12)，平面面板(12)具有当安装在结构内时面向外的前侧和与前侧相对的后侧(16)。激励器(24)耦接到平面面板(12)的后侧，并且被配置为使平面面板(12)振动以产生声音。支撑框架(38)使得平面面板(12)的后侧围绕平面面板(12)的后侧的外围固定地安装到支撑框架(38)，使得当安装在结构内时平面面板(12)的外围被配置成相对于结构固定地安装。至少一个凹槽(30)被限定在平面面板(12)的后侧(16)中，并且限定了平面面板(12)的、相对于平面面板(12)的远离该至少一个凹槽(30)的区域的减薄区域。
在本说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”及其变形表示“包括但不限于”，并且它们不旨在(并且不会)排除其它组件、整数或步骤。在本说明书的整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，单数形式包括复数形式。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另外要求，否则本说明书应理解为考虑复数以及单数。
结合本公开的特定方面、实施例或示例描述的特征、整数、特性或组应理解为适用于本文描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与其不兼容。在本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或所公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了其中至少一些这样的特征的组合和/或步骤相互排斥以外。本公开不限于任何前述实施例的细节。本公开延展到本说明书中公开的特征的任何一个新颖或任何新颖的组合(包括任何所附权利要求、摘要和附图)，或延展到所公开的任何方法或过程的步骤的任何一个新颖或任何新颖的组合。
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