[发明专利]发声装置

说明书

一种发声装置，包括至少一空气脉冲产生元件。每个空气脉冲产生元件包括振膜、第一音腔与至少一开口，其中一腔体压力存在于第一音腔中。振膜被致动以改变第一音腔的腔体压力以产生多个空气脉冲，空气脉冲通过开口而传播，空气脉冲在声压位准方面产生一非零偏移，且非零偏移是相对于发声装置外的环境压力的压力值的一偏差。每个脉冲周期具有一脉冲产生时段与一脉冲隔离时段，在脉冲产生时段中的驱动信号不同于在脉冲隔离时段中的驱动信号。

技术领域

本发明涉及一种发声装置，特别是涉及一种能够产生保真度高的声音的发声装置。

背景技术

扬声器驱动(speaker driver)在扬声器产业中对于高保真声音的再现是最难挑战。在声波传播的物理学教导上，在人类可听频率范围内，通过加速传统扬声器驱动的振膜所产生的声压可表示为P∝Sm·A(公式-1)，其中Sm为振膜表面积，A为振膜的加速度。也就是说，声压P正比于振膜表面积Sm与振膜的加速度A的乘积。此外，振膜位移Dm可表示为Dm∝1/2·A·T²∝1/f²(公式-2)，其中T与f分别为声波的周期与频率。传统扬声器驱动所引起的空气运动量V_A,CV可表示为V_A,CV∝Sm·Dm。对于特定的扬声器驱动，其振膜表面积为常数，且对于一特定声压P，空气运动量V_A,CV正比于1/f²，即V_A,CV∝1/f²(公式-3)。

举例而言，在传统的电动力学扬声器驱动中，其线圈和磁铁用于产生振膜驱动力，18千赫兹(kHz)的声音是由其振膜于一定的表面积以18kHz振动所产生，而30Hz的声音也是由振膜以30Hz振动所产生。在结果上，对于一特定声压P，在此两频率(即，30Hz与18kHz)之间，由振膜所移动的净空气体积的比值是360,000。换句话说，为了在30Hz与18kHz产生相同的声压位准(sound pressure level,SPL)，扬声器驱动在30Hz所需移动的空气量为在18kHz的360,000倍。

为了覆盖人类可听频率的全部范围，即由20Hz至20kHz，高频扬声器(tweeter)、中范围驱动(mid-range driver)和低频扬声器(woofer)必须包含在传统扬声器中。此些所有附加元件将占据传统扬声器的大空间，并且还增加其生产成本。因此，传统扬声器的设计挑战之一是不可能使用单个驱动来覆盖人类可听频率的全部范围。

通过传统扬声器产生高保真度声音的另一个设计挑战是其外壳。扬声器外壳通常用于容纳所产生声音的向后辐射波，以避免在某些频率中消除向前辐射波，其中此声音频率的对应波长明显大于扬声器尺寸。扬声器外壳也可用于帮助改善或重塑低频响应。因此，通过适当选择扬声器驱动与外壳的参数，可利用组合的外壳-驱动的共振峰值来增强共振频率附近的声音输出，因此改善所得扬声器的性能。

然而，当扬声器外壳的内部空间不够大时，空气运动量对于外壳的空间的比值会上升，外壳内部的压力变动也上升，其导致振膜在其运动范围的最小峰值或最大峰值的附近会出现非线性或畸变运动。为了避免此问题，传统扬声器外壳要求含有足够大的空间。对于最高保真度的扬声器，外壳内部空间因此通常远大于扬声器驱动的实体空间。

近年来，微型扬声器有望被包含在例如智能型手机、平板、笔记型电脑、智能型手表、智能型眼镜等装置中。在任何的小型装置中，由于其主机装置的尺寸限制，扬声器的空间通常非常小。但若传统扬声器的尺寸受到限缩，由传统扬声器所产生的声音的品质/保真度会因为上述问题而急剧下降。

因此，如何提供一种发声装置来克服上述传统扬声器所面临的设计挑战是本领域的一个重要目标。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种能够产生保真度高的声音的发声装置。