抑制磁通量調(diào)制失真型揚(yáng)聲器組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件，其包括電動(dòng)式揚(yáng)聲器以及第一補(bǔ)償濾波器、第二 補(bǔ)償濾波器。電動(dòng)式揚(yáng)聲器包括設(shè)置在磁性可滲透結(jié)構(gòu)的氣隙內(nèi)的音圈以及纏繞在磁性可 滲透結(jié)構(gòu)一部分上的補(bǔ)償線圈。該組件的第一補(bǔ)償濾波器被配置為以第一頻率響應(yīng)對(duì)輸入 到揚(yáng)聲器組件的音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生應(yīng)用到音圈的音圈補(bǔ)償信號(hào)。該組件的第二 補(bǔ)償濾波器被配置為以第二頻率響應(yīng)對(duì)輸入到揚(yáng)聲器組件的音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn) 生應(yīng)用到補(bǔ)償線圈的第二補(bǔ)償信號(hào)。第一頻率響應(yīng)和第二頻率響應(yīng)被配置為跨預(yù)定音頻頻 率范圍抑制氣隙內(nèi)由音圈電流引起的時(shí)變或AC磁通量(AC magnetic flux)，這樣，在電動(dòng) 式揚(yáng)聲器的氣隙內(nèi)的磁通量調(diào)制得以抑制。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明涉及包括補(bǔ)償線圈的電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件，該補(bǔ)償線圈抑制或消除電動(dòng)式揚(yáng) 聲器的氣隙內(nèi)的磁通量調(diào)制。可將電動(dòng)式揚(yáng)聲器音質(zhì)特征化的因素之一是生成非失真聲音 的能力。眾所周知，重放聲音中的失真?zhèn)污E的來源是由于揚(yáng)聲器裝置的非線性。例如，這些 非線性可能是力因數(shù)的偏移依賴性、隔膜的依附性或者音圈電感等等。在這些非線性中，氣 隙內(nèi)的磁通量調(diào)制表現(xiàn)為失真的主要來源之一。減少這一影響的最常見現(xiàn)有技術(shù)是在揚(yáng)聲 器的鐵結(jié)構(gòu)上安裝一些高導(dǎo)電材料圈[1]。這些導(dǎo)電圈表現(xiàn)為與音圈耦合的變壓器且能夠 產(chǎn)生試圖抵抗氣隙內(nèi)的AC通量(AC-f lux)的磁通量，其中，音圈放置在氣隙內(nèi)，因而減少通 量調(diào)制。
[0003] GB 2235350公開了音圈設(shè)置在磁路的氣隙內(nèi)的電動(dòng)式揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器包括固定補(bǔ) 償線圈，該固定補(bǔ)償線圈纏繞在磁路的中心磁柱周圍且位于氣隙的外側(cè)。補(bǔ)償線圈試圖生 成磁通量以抵抗音圈生成的磁通量，這樣，補(bǔ)償線圈和音圈生成的凈AC通量為零或大致為 零。補(bǔ)償線圈與音圈電串聯(lián)連接，但相位相反。
[0004] 本發(fā)明包括一種主動(dòng)方法，其借助于主動(dòng)控制的附加線圈或補(bǔ)償線圈來抑制或優(yōu) 選地完全消除這種類型的磁通量失真。除了上述提到GB 2235350專利文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)[2]和
[3]公開了使用附加線圈來抑制電動(dòng)式揚(yáng)聲器內(nèi)的磁通量調(diào)制。在參考文獻(xiàn)[2]和[3]中，將 補(bǔ)償線圈放置在揚(yáng)聲器的氣隙內(nèi)，這對(duì)于普通氣隙的小體積以及期望在氣隙內(nèi)生成高磁通 密度方面處于種種原因是不切實(shí)際的。另一方面，GB 2235350公開的補(bǔ)償線圈不能跨越任 何重要的音頻頻率范圍有效消除磁通量調(diào)制，這是因?yàn)榭筛鼡Q的音圈的阻抗與固定補(bǔ)償線 圈的阻抗的不匹配，可更換的音圈固有地包括動(dòng)態(tài)阻抗部件。
[0005] 提供一種更通用的揚(yáng)聲器組件和允許靈活選擇補(bǔ)償線圈的放置和跨預(yù)定音頻頻 率范圍準(zhǔn)確抑制磁通量調(diào)制的通量調(diào)制抑制方法具有重大意義和價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的第一方面涉及包括電動(dòng)式揚(yáng)聲器的電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件。電動(dòng)式揚(yáng)聲器包 括：
[0007] 磁路，其包括在內(nèi)設(shè)置有氣隙的磁性可滲透結(jié)構(gòu)以及磁通量生成器，磁通量生成 器被配置為通過磁性可滲透結(jié)構(gòu)和氣隙產(chǎn)生恒定或DC磁通量(DC magnetic flux)，
[0008] 可移動(dòng)隔膜組件，其包括設(shè)置在氣隙內(nèi)的音圈以及纏繞在磁性可滲透結(jié)構(gòu)的一部 分上以根據(jù)補(bǔ)償信號(hào)在氣隙內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)償磁通量的補(bǔ)償線圈;且電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件還包括：
[0009] 第一補(bǔ)償濾波器，其被配置為以第一頻率響應(yīng)過濾輸入到揚(yáng)聲器組件的音頻輸入 信號(hào)以生成應(yīng)用到音圈的音圈補(bǔ)償信號(hào)，
[0010] 第二補(bǔ)償濾波器，其被配置為以第二頻率響應(yīng)過濾輸入到揚(yáng)聲器組件的音頻輸入 信號(hào)以生成應(yīng)用到補(bǔ)償線圈的第二補(bǔ)償信號(hào)，
[0011] 其中第一頻率響應(yīng)和第二頻率響應(yīng)被配置為跨預(yù)定音頻頻率范圍抑制氣隙內(nèi)由 于音圈電流引起的時(shí)變或AC磁通量，使得在電動(dòng)式揚(yáng)聲器的氣隙內(nèi)的磁通量調(diào)制得以抑 制。
[0012] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解到，該電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件可包括具有不同阻抗、尺 寸和額定功率的寬范圍電動(dòng)式揚(yáng)聲器，從高保真音響設(shè)備或公共廣播應(yīng)用設(shè)備用的大型低 音揚(yáng)聲器到手提計(jì)算或通信裝置(比如移動(dòng)電話和筆記本電腦)用的迷你寬帶揚(yáng)聲器。
[0013] 應(yīng)用第一補(bǔ)償濾波器和第二補(bǔ)償濾波器來調(diào)整音圈和補(bǔ)償線圈的各自補(bǔ)償信號(hào) 的頻率響應(yīng)，這使得能跨較廣的音頻頻率范圍（比如從20Hz到20kHz的范圍或從100Hz到 10kHz的范圍）提供準(zhǔn)確的通量調(diào)制抑制。通過合理選擇第一頻率響應(yīng)和第二頻率響應(yīng)，例 如，基于參照下面附圖詳細(xì)描述的某些校準(zhǔn)度量，可有效地抑制氣隙內(nèi)由音圈電流引起的 AC磁通量從而用于補(bǔ)償線圈和音圈的寬位置范圍和電學(xué)特性。
[0014] 在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，可移動(dòng)隔膜組件包括隔膜，隔膜通過有彈性的邊緣 懸架可附接在電動(dòng)式揚(yáng)聲器的框架上。在可替換的實(shí)施方式中，隔膜可直接附接在電動(dòng)式 揚(yáng)聲器的框架上，使得隔膜材料形成懸架。音圈和補(bǔ)償線圈的各自繞組數(shù)量和各自DC電阻 數(shù)量將根據(jù)揚(yáng)聲器的特定類型而變化。在許多有用的實(shí)施方式中，音圈的DC電阻介于1 Q和 100 Q之間，比如2 Q和32 Q之間，而補(bǔ)償線圈的DC電阻介于0.5 Q和50 Q之間，比如1 Q和25 Q之間。如上述所示的電阻范圍，在一些實(shí)施方式中，音圈的DC電阻可能與補(bǔ)償線圈的DC電 阻相同，而在其他的實(shí)施方式中，音圈的DC電阻可能與補(bǔ)償線圈的DC電阻不同。例如，根據(jù) 第一和第二補(bǔ)償濾波器的第一和第二頻率響應(yīng)的特性，音圈和補(bǔ)償線圈的繞組數(shù)量可能分 別相同或不同。
[0015] 補(bǔ)償線圈原則上可設(shè)置在磁性可滲透結(jié)構(gòu)的任何位置，但是，當(dāng)然，補(bǔ)償線圈的尺 寸規(guī)定的各種機(jī)械約束可使得某些位置比其他位置更為實(shí)用。在一種實(shí)施方式中，補(bǔ)償線 圈纏繞在磁性可滲透結(jié)構(gòu)的中心磁柱周圍，這是因?yàn)樵谄胀ǖ膿P(yáng)聲器設(shè)計(jì)中，后者經(jīng)常很 容易用于放置補(bǔ)償線圈。
[0016] 正常運(yùn)行中，應(yīng)用到電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件以用于聲音重放的音頻輸入信號(hào)可包括由 諸如收音機(jī)、CD播放機(jī)、網(wǎng)絡(luò)播放器、MP3播放器等適當(dāng)?shù)囊粼刺峁┑恼Z(yǔ)音和/或音樂。音源 也可包括麥克風(fēng)，麥克風(fēng)響應(yīng)進(jìn)入的聲音而生成實(shí)時(shí)麥克風(fēng)信號(hào)。
[0017] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，第一補(bǔ)償濾波器和第二補(bǔ)償濾波器的每一個(gè)可包括 模擬濾波器或數(shù)字濾波器或兩者的組合。如果第一補(bǔ)償濾波器和第二補(bǔ)償濾波器的每一個(gè) 包括數(shù)字濾波器，則可以從音頻信號(hào)源以數(shù)字格式提供音頻輸入信號(hào)。數(shù)字音頻輸入信號(hào) 可以是直接應(yīng)用到第一補(bǔ)償濾波器和第二補(bǔ)償濾波器的格式或需要格式轉(zhuǎn)換。例如，數(shù)字 音頻輸入信號(hào)式音頻信號(hào)可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議(比如nc或spi)進(jìn)行格式化，或者 根據(jù)數(shù)字音頻協(xié)議(比如i2s、spdif等)進(jìn)行格式化?？蛇x擇地，音頻輸入信號(hào)可以以模擬格 式提供，并且被采樣以及在在應(yīng)用到第一補(bǔ)償濾波器和第二數(shù)字補(bǔ)償濾波器之前，可被該 組件的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為合適的數(shù)字格式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，第一和第二 數(shù)字補(bǔ)償濾波器可被實(shí)施為在軟件可編程微處理器或整合或可操作地耦接到揚(yáng)聲器組件 上的DSP上的濾波器例程或程序。濾波器例程或程序可包括存儲(chǔ)在微處理器或DSP的程序存 儲(chǔ)器內(nèi)的一組可執(zhí)行程序指令。
[0018] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，第一和第二補(bǔ)償濾波器的第一和第二頻率響應(yīng)的每一個(gè)實(shí) 質(zhì)上是非時(shí)變的。本實(shí)施方式簡(jiǎn)化了補(bǔ)償濾波器的設(shè)計(jì)以及使復(fù)雜度最小化。可選擇地，第 一補(bǔ)償濾波器和第二補(bǔ)償濾波器的第一頻率響應(yīng)和第二頻率響應(yīng)的每一個(gè)分別是自適應(yīng) 性的或者隨時(shí)間變化的，例如根據(jù)隔膜組件從靜止位置或無偏移位置的瞬時(shí)位移隨時(shí)間而 變化。
[0019] 根據(jù)電動(dòng)式揚(yáng)聲器組件的優(yōu)選實(shí)施方式，第一補(bǔ)償濾波器的第一頻率響應(yīng)Tvc和第 二補(bǔ)償濾波器的第二頻率響應(yīng)TFC被選擇為各自的頻率響應(yīng)符合：
[0022]其中：
[0023 ] Hn:跨預(yù)定音頻頻率范圍的音圈導(dǎo)納傳遞函數(shù)；
[0024] H21:跨預(yù)定音頻頻率范圍的補(bǔ)償線圈的第二補(bǔ)償信號(hào)和音圈的電流之間的傳遞函 數(shù)；
[0025] Hu,1:跨預(yù)定音頻頻率范圍的音圈的音圈補(bǔ)償信號(hào)和與音圈和補(bǔ)償線圈相同的磁 通量形成的表示互感的磁化電感之間的傳遞函數(shù)；
[0026] 瓜,2:跨預(yù)定音頻頻率范圍的補(bǔ)償線圈的第二補(bǔ)償信號(hào)和磁化電感之間的傳遞函 數(shù)。
[0027] 第一補(bǔ)償濾波器和第二補(bǔ)償濾波器的輸出可直接耦合到音圈，并且如果這些濾波 器的每一個(gè)的輸出阻抗適當(dāng)?shù)嘏c音圈和補(bǔ)償線圈的各自阻抗相匹配，則進(jìn)行補(bǔ)償。可選擇 地，第一功率放大器或緩沖器可插在音圈補(bǔ)償信號(hào)和音圈之間，而第二功率放大器或緩沖 器插在第二補(bǔ)償濾波器的輸出和補(bǔ)償線圈之間。第一功率放大器或緩沖器和第二功率放大 器或緩沖器的每一個(gè)可包括具有大功率轉(zhuǎn)換效率的切換放大