[發明專利]一種可調垂直指向的擴音音柱

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• 申請號: 202210427881.X
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114786087A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張祥奎
• 申請（專利權）人: 深圳市艾比歐視聽科技有限公司
• 主分類號: H04R1/20
• 分類號: H04R1/20;H04R1/26;H04R1/40
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產權代理有限責任公司 44254
• 代理人: 王新憲

本發明提供了一種可調垂直指向的擴音音柱。包括垂直排列的多個同軸式柱面波中高音音箱，音箱連接機構，和音柱指向調節機構，音箱包括在垂直截面呈梯形的箱體和安裝于箱體面板上的同軸式柱面波中高音模組，同軸式柱面波中高音模組包括具有共同軸線的中音號角，高音模組，和中音相位板，高音模組嵌入中音相位板，中音相位板置于中音號角上。本音柱由多個同軸式柱面波中高音音箱垂直排列組成，并通過連接機構和調節機構精確調控柱面波的曲率，實現垂直指向的連續可調。

技術領域

本發明涉及擴聲裝置，尤其是涉及一種可調垂直指向的擴音音柱。本音柱由多個同軸式柱面波中高音音箱垂直排列組成，并通過連接機構和調節機構精確調控柱面波的曲率，實現垂直指向的連續可調。

背景技術

傳統擴聲系統，例如現有技術，中國專利，ZL201921547041.7,披露了一種同軸揚聲器。該專利中，低音音圈設置于盆架內，使低音音圈與盆架同軸設置，并將高音揚聲器設置于低音音圈內。該發明專利技術使揚聲器在輸出低音的同時，高音同步輸出，低音音圈與高音揚聲器之間互不干涉，保證揚聲器的音質。

但是，前述現有技術僅適用于點聲源所發出的球面波應用，現代擴聲系統中線聲源和柱面波的同軸式號角還需要結合線聲源和柱面波的特性做出對應設計。

現代專業擴聲系統要求主要有：1、大聲壓級，需通過耦合疊加來實現；2、低失真，需通過優化結構設計來實現；3、均勻覆蓋，需通過良好的指向控制來實現。而要滿足上述要求，線聲源和柱面波相對于傳統的點聲源和球面波具有明顯的優勢。

理論上，點聲源為球面波，線聲源為柱面波，其傳輸特性有本質區別。如圖1所示，點聲源2所產生的波陣面為同心球面，被稱為球面波。設想在無限均勻媒質中有一球狀聲源，其表面迅速地膨脹和收縮，且表面上的各點作同相位同振幅的振動，向周圍媒質輻射的波就是球面波。這種聲波是球對稱的，即聲壓的大小僅與離球心的距離有關。任何形狀的聲源，只要它的尺寸比波長小的多得都可以看作點聲源，輻射球面波。對于球面波，在離聲源任意距離上的聲強與距離平方成反比，聲壓與距離成反比，聲壓與振動速度之間的相位差與球面波的半徑對波長的比值成反比。

如圖2所示，線聲源4產生的波陣面是同軸柱面的波，被稱為柱面波。柱面波是波陣面為同軸柱面的波。設想在無限均勻媒質里有一無限長的均勻線聲源，它所產生的波就是理想的柱面聲波。在柱面聲波中，聲壓振幅沿軸向分布是均勻的，沿徑向與距軸的距離平方根成反比。其徑向聲強與離軸的距離的一次方成反比。

由上述聲學理論分析可見，柱面波構成的線聲源，其聲學特性遠優于傳統的點球面波構成的點聲源具體表現在：1、傳輸特性---效率大一倍。2、耦合特性好，干涉引起的失真低。3、指向性控制更佳(垂直方向為強指向特性)。因此，如何實現將球面波轉換為柱面波，成為本行業研究人員的主攻方向。

現有技術，中國專利，CN201320153532.X，披露了一種擴聲用植入相位塞式高音號角。該技術通過植入呈梭形的相位塞，產生了路徑補償作用，使聲波的傳輸特性發生變化，由球面波轉換為柱面波。

現代聲學理論認為，形成了球面波轉柱面波的理論條件：1、緊密排列的獨立聲源中心距離小于其工作帶寬范圍對應頻率上限波長的一半。2、多個獨立聲源為同相波陣面，且有效輻射區域面積占總面積的80％以上。理論上，滿足上述兩個條件的任一個，即可實現由球面波向柱面波的轉換。

針對第一個條件，現有行業產品中，有多種結構的波形轉換器，其基本原理為通過波導管(聲音通道)的彎曲調整，使各通道聲路徑相同，即實現等相位特性。現有技術，中國專利，ZL200820207136.X，披露了一種擴聲用高頻指向性控制轉換器，通過設置若干個聲學路徑相等的傳輸通道，實現了球面波向柱面波的轉換，實現了柱面波的指向性控制。