用於增強可攜式音頻設備的頻率輸出的設備和方法

2023-09-10 09:01:55 6

專利名稱：用於增強可攜式音頻設備的頻率輸出的設備和方法
技術領域：
公開了用於對音頻設備進行聲學(acoustic)重新配置的方法和設備，並且尤其 公開了用於改變可攜式音頻設備並且尤其是移動通信設備的輸出頻率響應的方法和設備。
背景技術：
包括蜂窩式電話和可攜式音樂設備的可攜式音頻設備的製造商日益為其設備增 加功能。例如，蜂窩式電話包括諸如音樂重放系統、多媒體重放系統、攝像機、視頻流送、雙 向視頻呼叫、網際網路瀏覽之類的功能特性及其他音頻處理功能特性。雖然有趨於包括更多 功能特性以及改進當前功能特性的趨勢，不過也有趨於更小的可攜式音頻設備的趨勢。因 為設備已經變得越來越小，所以設備的揚聲器同樣也在變小。然而，揚聲器的質量至少部分 地仍然取決於尺寸。可攜式音頻設備體系結構一般包括一個或多個揚聲器，揚聲器用於從設備的表面 向外輻射聲能。所想要或要求的移動通信設備尺寸也可能限制製造商對揚聲器諧振腔尺寸 的選擇以及對所述揚聲器在所述設備外殼內的位置的選擇。揚聲器的效率在一定程度上可 以取決於它耦合到其周圍結構的方式，所述周圍結構諸如揚聲器諧振腔和/或設備外殼。 雖然小揚聲器的質量用在語音電話呼叫期間可能是足夠的，但是用戶可能發現對於音樂和 多媒體重放系統來說使用相同的揚聲器是不夠的。移動通信設備的擴音器系統的響度和低 音響應可能尤為缺乏。特別是使用所述設備來用於音樂和/或多媒體重放的用戶可能想要 改進聲音質量。


圖1描繪了可攜式音樂設備並且尤其是其外殼以及揚聲器的側面剖視圖，所述揚 聲器可以是在耳朵附近使用的低聲級換能器和/或當諸如在免提模式或高級音樂重放中 所述設備遠離耳朵時的擴音器；圖2描繪了在插接位置(docked position)中的無源聲學結構和可攜式音頻設備 的實施例的後視圖；圖3描繪了無源聲學結構的實施例的正視圖；圖4描繪了在揚聲器諧振腔附近的可攜式音頻設備外殼的機械活動板的實施例， 所述機械活動板當從其位置移動時在外殼中產生開口，揚聲器可以通過所述開口發出聲
曰；圖5描繪了在揚聲器諧振腔附近的可攜式音頻設備外殼的機械活動板的磁性耦 合致動的實施例，所述機械活動板當從其位置移動時在外殼中產生開口，揚聲器可以通過 所述開口發出聲音；圖6描繪了在插接位置中具有未延伸配置的無源聲學結構和可攜式音頻設備的 側視圖；圖7描繪了在可攜式音頻設備位於插接位置的情況下具有延伸配置的無源聲學結構；圖8描繪了無源聲學結構的可收縮延伸的剖視圖，所述延伸包括在收縮位置中的 第一外殼部分和第二外殼部分。圖9描繪了無源聲學結構的可收縮延伸的剖視圖，所述延伸包括在延伸位置中的 第一外殼部分和第二外殼部分。圖10描繪了無源聲學結構的可收縮延伸以用於改變或定製所公開的包括可攜式 音頻設備的音頻系統的頻率範圍的另一實施例；圖11圖示了包括可替換組件的另一延伸實施例，其可以提供無源聲學結構的精 調方面(aspect)，並且可以允許用戶針對他們自己的收聽愛好優化輸出或者對於給定的媒 體內容優化輸出；和圖12是以頻率赫茲(Hz)為χ軸刻度，並且以聲壓級dB(dBSPL)為y軸刻度的圖 表，其示出了所公開的無源聲學結構和可攜式音頻設備組合系統的聲學傳輸線的帶寬改 進。
具體實施例方式對於最終用戶來說，體驗可攜式音頻設備、並且尤其是具有一般小擴音器的低音 增強的移動通信設備的音樂和多媒體功能特性將會是有益的。依照這種方式，用戶可以使 用他們的移動通信設備作為音樂或多媒體重放設備，擁有立體聲/無線電質量體驗。此外， 在沒有額外擴音器並且由此沒有額外電路的情況下提供聲音質量增強將會是有益的。向便 攜式音頻設備提供插接站(docking station)將會是進一步有益的，其可以使可攜式音頻 設備處於直立位置，可用於觀看顯示屏幕同時增強設備擴音器的頻率響應。公開了無源聲學結構、被配置為與無源聲學結構一起使用的可攜式設備，以及用 於增強可攜式音頻設備的揚聲器的頻率輸出的方法，該可攜式音頻設備被配置為與所公開 的無源聲學結構一起使用。如下面詳細論述，所公開的可攜式音頻設備可以與插接站相互 操作。當未插接時，可攜式音頻設備作為聲支撐(acoustic suspension)系統或者可選地 作為低音反射系統而操作，而當插接時，它可以利用插接空間量來建立聲學傳輸線系統，該 聲學傳輸線系統可以增加系統的頻率範圍。所公開的音頻設備包括音頻輸出埠，其與包括無源聲學結構的插接站相互操 作，以增強設備揚聲器系統的頻率響應。音頻設備的揚聲器由設備的外殼承載。外殼可以 包括揚聲器諧振腔並且可以被配置為定位揚聲器以便在第一特定方向上從所述揚聲器諧 振腔發射聲音，即在該方向上從所述外殼向外輻射，所述方向通常是揚聲器輻射的方向，所 述揚聲器尤其是用於免提通信的擴音器。所公開的設備進一步被配置為定位音頻揚聲器以 便在揚聲器諧振腔內在第二特定方向上發射聲音。外殼可以支撐外殼的機械活動板，所述 機械活動板在揚聲器諧振腔附近，並且尤其是在設備的後面。當外殼的機械活動板從其第 一 「關閉」位置移動到其第二 「打開」位置時，產生所述外殼中的開口，並由此產生揚聲器諧 振腔中的開口。調整外殼內開口的大小，以使得由所述開口和揚聲器諧振腔形成的亥姆霍 茲諧振器(Helmholtz resonator)不會在想要的設備的音頻頻帶上諧振。該外殼內開口的 大小還被調整為在此打開狀態中比在關閉狀態下具有小得多的聲阻。在其關閉位置，板可 以密封開口從而密封揚聲器諧振腔以便形成聲支撐系統。此外，代替於板完全密封外殼中
6的開口，可以由較小開口來產生適當的埠，其與揚聲器諧振腔結合形成亥姆霍茲諧振器， 所述亥姆霍茲共振器會在想要的系統的音頻頻帶上諧振，從而當關閉時形成較小的低音反 射系統。因此揚聲器被配置為通過外殼中的開口在第二特定方向上把聲音發射到揚聲器諧 振腔中，並且發射到所公開的無源聲學結構的傳輸線或所公開的延長的聲迷宮(acoustic labyrinth)的第一開口中。所公開的無源聲學結構包括用於限定延長聲迷宮的外殼，所述延長聲迷宮具有在 迷宮第一端附近的第一開口和在迷宮第二端附近的第二開口，所述迷宮的第二端遠離所述 迷宮的第一端。第一開口可以與在結構表面上的第二開口鄰近，但是在迷宮的相對端。所公 開的無源聲學結構適合於與可攜式音頻設備緊密配合，以使得其外殼的第一開口被配置為 接收來自揚聲器的音頻輸出，並且其外殼的第二開口被配置為把來自迷宮的音頻傳送到周 圍環境。所述迷宮形成調諧的聲學傳輸線系統，以使得結合無源聲學結構的可攜式音頻設 備具有不同於所述可攜式音頻設備自己的第一頻率響應的第二頻率響應。依照這種方式， 當音頻設備位於所公開的無源聲學結構的插接部分時，來自揚聲器的聲音在第一方向上輻 射，例如，從設備正面輻射出來，並且還在第二方向上從無源聲學結構的第二開口輻射。組 合的音頻輸出可以提供超過可攜式音頻設備自己的第一頻率響應的低音增強。依照這種方 式，用戶可以使用他們的音頻設備作為音樂或多媒體重放設備，而具有一般來說大得多的 設備才具備的豐富的、高質量體驗。提供了本公開內容以便以允許的方式解釋用於進行和使用依照本發明的各個實 施例的最佳模式。進一步提供了本公開內容以便增強對本發明原理及其優點的理解和評 價，而不是以任何方式限制本發明。雖然這裡圖示並描述了本發明的優選實施例，但顯然本 發明並不局限於此。在不脫離如所附權利要求所定義的本發明的精神和範圍的情況下，掌 握本公開益處的本領域技術人員可以進行許多修改、改變、變化、替換和等效變換。應當理解，相關術語的使用，如果存在的話，諸如第一和第二、上和下等等，僅僅用 於將一個實體或動作與另一實體或動作相區分，而不必要求或暗指在這種實體或動作之間 的任何實際的這種關係或次序。圖1描繪了例如移動通信設備的可攜式音頻設備102，並且尤其是其外殼104，以 及揚聲器106的側面剖視圖，所述揚聲器106可以是例如在私人談話時在耳朵附近使用的 低聲級換能器或接收器，和/或當在免提模式或高級(high level)音頻重放中把所述設備 102放在遠離耳朵時的擴音器。揚聲器106可以由外殼104承載，並且尤其可以位於揚聲器 諧振腔112中。揚聲器包括兩面，第一面108可以從設備102的外殼104的表面輻射出聲 能，揚聲器的第二面110可以輻射到外殼中，並且尤其是輻射到揚聲器諧振腔112中。外殼 104的音頻埠 114鄰近於揚聲器106的第一面108，並且開口 116可以鄰近於揚聲器106 的第二面110。諸如移動通信設備或可攜式音樂播放器之類的可攜式音頻設備102可以被實現 為蜂窩電話(也稱作行動電話)。移動通信設備表示已經被開發用於各種通信網絡內的各 種設備。這種手持式通信設備例如包括蜂窩電話、消息設備、個人數字助理(PDA)、筆記本 或膝上型計算機、移動數據終端、專用遊戲設備、視頻遊戲設備等。這些可攜式設備中的任 何一個可以被稱作移動站或用戶設備。這裡，無線通信技術例如可以包括語音通信、傳送數 字數據的能力、SMS消息發送、網際網路訪問、多媒體內容訪問和/或經由網際網路協議的語音(VoIP)。如所提及，揚聲器106包括兩面，第一面108和第二面110。揚聲器的第一面108可 以從表面輻射出聲能，該表面例如是在音頻埠 114處設備102的外殼104的前表面118。 揚聲器的第二面110可以輻射到外殼104中，並且尤其輻射到揚聲器諧振腔112中，由此例 如相應地從所述外殼104的背面120輻射，尤其是當打開開口 116時。所描述的可攜式音 頻設備102包括用於在設備背面的開口 116的蓋子(如下所述)。當位於所公開的無源聲 學結構中或上面時，所述蓋子可以被移除。結合所公開的無源聲學結構從開口 116輻射的 聲音可以比包括單個音頻埠 114的設備提供設備102的頻率響應的更多可調諧性。應當 理解，兩個或多個音頻埠在此論述的範圍內。還應當理解，音頻埠 114和開口 116可以 均位於設備102的單個表面上。圖2描繪了在插接位置中無源聲學結構230和可攜式音頻設備202的實施例的後 視圖。可攜式音頻設備202的開口 216位於接近結構230的第一開口 232處，該第一開口 232鄰近於迷宮或傳輸線240的第一端234。迷宮240的外殼236適合於與可攜式音頻設 備202緊密配合，以使得第一開口 232被配置為從至少一個音頻揚聲器106 (參見圖1)接 收音頻。第二開口 238被配置為從迷宮240向周圍環境傳送音頻。另外，無源聲學結構可 以包含第三開口 233，用於如果音頻埠 214定向在可攜式音頻設備202上則允許從可攜式 音頻設備202的音頻埠 214進行輻射，以使得如果結構230不包含第三開口 233則結構 230將會覆蓋音頻埠 214。如先前所論述的，所公開的無源聲學結構230包括用於限定延長的聲迷宮或傳輸 線240的外殼236，其具有在迷宮的第一端234附近的第一開口 232和在迷宮240的遠離 該第一開口 232的第二端242附近的第二開口 238。應當理解，第一開口 232可以與在結 構230的表面上的第二開口 238鄰接，但是位於迷宮的相對端，並且在這種意義上講，兩個 開口彼此遠離，就像迷宮的兩端。所公開的無源聲學結構230適合於與可攜式音頻設備202 緊密配合，以使得第一開口 232被配置為從揚聲器106 (參見圖1)接收音頻，並且第二開口 238被配置為把來自迷宮240的音頻傳送到周圍環境。迷宮240形成調諧的聲學傳輸線系 統，以使得結合無源聲學結構230的可攜式音頻設備202具有不同於所述可攜式音頻設備 202自己的第一頻率響應的第二頻率響應。依照這種方式，當可攜式音頻設備202位於插接 結構230上時，來自揚聲器的聲音在第一方向上輻射，例如，從設備202的音頻埠 214輻 射出來，並且還在第二方向上從設備202的開口 216輻射出來，並且最終從結構230的第二 開口 238輻射。組合的音頻輸出可以提供超過可攜式音頻設備202自己的第一頻率響應的 低音增強。依照這種方式，用戶可以使用他們的可攜式音頻設備202作為音樂或多媒體重 放設備，具有一般來說大得多的設備才會具備的豐富的、高質量體驗。當沒有以無源聲學結構230的插接站244插接可攜式音頻設備102時，諸如便攜 式音頻設備102的諧振腔112 (參見圖1)之類的擴音器箱可以是密封的箱形設計。當覆蓋 背部開口 216時，聲音基本上只從揚聲器的正面從音頻埠 214發射出來。當設置在插接 站244中時，打開背部開口 216，並由此來自換能器106的聲音可以從音頻設備202的開口 216發出。當耦合到結構230的第一開口 232時，揚聲器106的聲音沿迷宮240的長度傳 播並且通過結構230的第二開口 238。來自揚聲器106正面和背面的聲壓可以是低頻同相 的，其可以產生頻率響應的低音增強。
圖3描繪了無源聲學結構330自己的實施例的正視圖。所公開的無源聲學結構 330包括用於限定延長的聲迷宮或傳輸線340的外殼336，其具有在迷宮的第一端334附近 的第一開口 332和在迷宮的第二端342附近的第二開口 338，該迷宮的第二端342相對於 第一端332位於迷宮的相對端。可選的第三開口 333被描繪為結構330中的通孔，以允許 來自個人音頻設備102的音頻埠 114(參見圖1)的無阻輻射。如所描述，結構330限定 了凹匣(pocket)或插接站344，其被配置為容納可攜式音頻設備202 (參見圖2)，以使得 來自開口 216的可攜式音頻設備的輸出位於迷宮第一開口 332附近，並且如果存在的話，開 口 333位於音頻埠 214附近。結構330和設備202可以被配置為緊密配合。例如，插接 站344可以在第一開口 332附近為可攜式音頻設備202提供基本緊固的位置，以便在音頻 埠 216和迷宮開口 332之間提供聲密封。應當理解，無源聲學結構330的任何適當的插 接站344均在此論述的範圍內。例如，雖然圖示的實施例有益於在桌子上使用，但是在汽車 中使用不同的配置可能是更有用的。此外，，不同的配置被用作為皮套(belt holster)，可 能是更有用的。傳輸線340當然可以是增強可攜式音頻設備202的音頻輸出的頻率響應的 任何配置，包括兩個或多個傳輸線340。例如，傳輸線340可以通過無源聲學結構330蛇行 (snake)。此外，應當理解，結構330可以被配置為使用具有任何適當的一個或多個路徑的 一個或多個傳輸線340來耦合到可攜式音頻設備202的一個以上音頻揚聲器106。迷宮傳輸線或管道340的長度可以匹配系統的最低所需頻率的四分之一波長。傳 輸線的橫截面346可以足夠大以便使結構330中的粘滯損失最小化。橫截面346可以被進 一步優化以便達到無源聲學結構330的優化品質因數(Q)。第二開口 338的橫截面348可 以大於咽部(throat)的橫截面或具有優化展開比率(optimized flare ratio)的第一開 口 332的橫截面，以便達到所想要的頻率響應。可以配置結構330和/或其插接站344，以 使得開口 338可以位於遠離揚聲器106的音頻埠 114 一定距離，指向不同的方向，或者可 以在音頻埠 114附近，以便通過優化延遲效應來達到最優的系統頻率響應。圖4和5描繪了在揚聲器諧振腔112 (參見圖1)附近的設備402外殼404的機械 活動板460的實施例，所述機械活動板當從其位置移動時在外殼404中產生開口 116，通過 該開口 116揚聲器106可以輻射聲音。即，揚聲器106可以被配置為在到揚聲器諧振腔112 內的方向上，並且通過外殼404中的開口 116，從可攜式音頻設備402的表面420發射出聲 音。當把可攜式音頻設備102放在插接站344中時(參見圖3)，可以移動機械活動板460 以使得打開音頻埠 116。當可攜式音頻設備102不在插接站344中時，把機械活動板460 放回原位以使得關閉音頻埠 116。應當理解，雖然附圖描繪了揚聲器106面向可攜式音頻 設備102的前表面118，但也可以定位揚聲器106使得它面對任何適當的方向，並且可以在 可攜式音頻設備402的任何適當的位置中，並且結構330可以被配置為適應這種可攜式音 頻設備402的揚聲器106配置。可以依照任何適當的方式實現遮擋板(shutter)或機械活動板460。如所論述，便 攜式音頻設備402的機械活動板460可以被配置為在設備402處於插接站344 (參見圖3) 中的時候移動。例如，當不處於插接站344中時，可攜式音頻設備402的遮擋板或機械活動 板460由彈簧機構462保持關閉。如在圖4中所描述的，當可攜式音頻設備402被置於插 接站344中時，在結構330上的凸出的突出體可以按下所述可攜式音頻設備402上的機械 耦合部件464，該機械耦合部件464被機械耦合到用於打開開口 116 (參見圖1)的機械活
9動板460。結構330可以包括任何適當的部件，包括磁致動、電致動以及任何機械耦合部件 464，以移動可攜式音頻設備402的機械活動板460。例如，機械活動板460可以被配置為利 用插接站344或結構330上的部件經由直接機械觸點移動。在另一實施例中，可以經由板 460和插接站344之間的磁耦合來移動機械活動板460。電致動器例如可以是通過齒輪系 統、凸輪系統或風力/水力系統耦合的線性或旋轉馬達。圖5描繪了活動板560的磁耦合致動。第一磁鐵565由機械活動板560承載並且 第二磁鐵566由結構530承載。可以配置結構530和/或其插接站544，以使得當可攜式音 頻設備502被置於插接站544中時第二磁鐵566位於第一磁鐵565附近，從而在磁鐵之間 感生的力移動板560以便打開開口 516。應當理解，在第一磁鐵565和第二磁鐵566之間 的力可以是引力或斥力。在圖5中所描繪的實施例使用排斥力來移動板560。當音頻設備 502並不處於插接站544中時，移除板560上的磁力，並且可攜式音頻設備502的遮擋板或 機械活動板560可以通過彈簧機構562保持關閉。圖6和7圖示了傳輸線340(參見圖3)的多種延伸之一以便在不必消耗系統中 更多功率的情況下增加所公開的音頻系統的頻率範圍，所述音頻系統包括結構630和設備 602。下述圖6和7以及其他圖的實施例可以不損害換能器106的壽命(參見圖1)，因為 均衡化(equalization)可能不會把基本設備的大小增加到超出正常性能所需要的大小。 此外，所公開的結構或站630的調諧方面也允許用戶為他們自己的收聽愛好而優化輸出或 者對於給定的媒體內容優化輸出，同時還提供符合一定生產線的一定水平的娛樂用戶交互 性。此外，下述的延伸結構可以允許最初描述的設備的生產線中的一致性，如上面所詳細論 述的，並且將基本產品保持在實際比例內。據此，用戶可修改的部分或延伸可以位於無源聲 學結構630中傳輸線340 (參見圖3)的末端，以使得用戶可以動態地更改系統的頻率響應， 所述系統包括可攜式音頻設備102和無源聲學結構630的組合。圖6描繪了在插接位置中具有未延伸的延伸部件的無源聲學結構630和可攜式音 頻設備602的側視圖。如所論述，無源聲學結構630由至少兩個外殼部分組成，主外殼部 分671和延伸部件672。兩個外殼部分671和672當彼此相對移動時，改變迷宮或傳輸線 340 (參見圖3)的長度以便更改結構630的頻率響應。主外殼部分671的第二端642可以 被配置為接受至少一個無源聲學延伸部件672。在結構630的一個部分671或672上可以 包括遊標尺670以幫助用戶調諧系統。圖7在730描繪了在可攜式音頻設備702位於插接位置的情況下具有延伸配置的 圖6的無源聲學結構630。延伸部件772可以被配置為在主外殼部分771的一端742上滑 入和滑出的殼體，用於伸長或縮短傳輸線340 (參見圖3)的總長度。在所描繪的實施例中， 延伸部件772可以被併入到結構730中，或者可以由用戶添加。在主外殼部分771上可以 包括遊標尺770，其可以幫助用戶調諧包括可攜式音頻設備702的系統。應當理解，用於更 改或定製結構730的任何方式都在此論述的範圍內。圖8和9描繪了結構630(參見圖6)的延伸的另一實施例，用於在不必消耗系統 中更多功率的情況下改變或定製所公開的音頻系統的頻率範圍。延伸部件外殼可以包括第 一外殼部分874和第二外殼部分876，它們被可移動地連接並且限定了延長的聲迷宮，以使 得迷宮的長度是可調整的以便通過彼此相對移動部分874和876來更改頻率響應。圖8和 9的實施例可以包括兩個滑動部分，該兩個滑動部分包含摺疊埠設計，這允許在管道或傳輸線340(參見圖3)長度上的大幅度增加。例如，圖8和9所描述的實施例可以提供三倍 於在圖6和7中所示出的實施例的優點。同樣，可以在延伸外殼874和/或876外面增加 遊標尺以便幫助用戶調諧。圖8描繪了無源聲學結構830的可收縮延伸的剖視圖，所述延伸包括在摺疊位置 上的第一外殼部分874和第二外殼部分876。第二外殼部分876可以是從第一外殼部分874 拔出的延伸部分。圖9描繪了在圖8中所描繪的無源聲學結構930的相同可收縮延伸的剖視圖。在 延伸位置中描繪了包括第一外殼部分974和第二外殼部分976的延伸。圖10描繪了無源聲學結構630 (參見圖6)的可收縮延伸的另一實施例，用以改變 或定製所公開的包括可攜式音頻設備的音頻系統的頻率範圍。描繪了具有端1042的結構 630的部分1030。延伸的實現與可延伸桅杆式天線的實現的執行方式類似。在其延伸位置 中，延伸部分1080和1082提供了以下優點當收縮時所述延伸可以呈現緊湊大小。應當理 解，在此論述的範圍內當前的延伸實施例、其他論述的延伸實施例和任何其他實施例可以 在不必消耗系統中更多功率的情況下提供增強的頻率範圍。圖11圖示了包括可替換組件的另一延伸實施例，該可替換組件可以提供無源聲 學結構1130的精調方面並且可以允許用戶為他們自己的收聽愛好優化輸出或者對於給定 的媒體內容優化輸出，同時還提供符合一定生產線的一定水平的娛樂用戶交互性。據此，用 戶可修改的部分，例如部分1186和1187可以位於傳輸線340 (參見圖3)的一端1142，以使 得用戶可以動態地調整組合的可攜式音頻設備102 (參見圖1)和結構1130的系統頻率響 應。用戶可以具有許多這種延伸，包括部分1188、1189和1190，並且把它們同樣添加到結 構1130以用於精調。另外，諸如低音平滑器1192之類的一個或多個額外添加的電阻元件 (resistive element)可以用來平滑頻率響應。上述延伸可以具有包括有諸如氈(felt) 或屏(screen)之類的集成阻抗元件的管形，諸如開孔泡沫的用於填充管的多孔材料，和/ 或一系列小孔，該小孔可以用作預定的聲阻。結構1130和可攜式音頻設備1102系統的上 述調諧方面可以允許用戶為他們自己的收聽愛好而優化輸出和/或對於給定的媒體內容 優化輸出，同時還提供一定水平的娛樂用戶交互性。圖12是以頻率赫茲(Hz)為χ軸刻度並且以聲壓級dB(dBSPL)為y軸刻度的圖 表，其示出了對所公開的無源聲學結構230和可攜式音頻設備202的組合系統的傳輸線 240 (參見)的帶寬改進。設備202自己的第一頻率響應1296被圖示為比組合系統的第二 頻率響應1298具有較少的低頻能量。當可攜式音頻設備202位於結構230上的插接位置 中時，第二頻率響應1298可以代替設備102 (參見圖1)自己的第一頻率響應1296。為了使最終用戶體驗可攜式音頻設備並且尤其是移動通信設備的音樂和多媒體 特點，上述無源聲學結構可以為可攜式音頻設備的一般小擴音器提供低音增強。依照這種 方式，用戶可以使用他們的移動通信設備作為音樂或多媒體重放設備，具有一般來說大得 多的設備才具備的豐富的、高質量體驗。有利地是，上述無源聲學結構提供了聲音質量增 強，而沒有提供額外的擴音器並且從而沒有額外的電路。插接站配置可以有利地把可攜式 音頻設備置於直立位置，可以觀看顯示屏幕同時增強設備擴音器的頻率響應。可攜式聲音設備的外殼可以支撐機械活動板，所述機械活動板在揚聲器諧振腔附 近，並且尤其在該設備的背面。當外殼的機械移動板從其所處位置移動時，在外殼中產生開
11口。據此揚聲器被配置為通過外殼中的開口在第二特定方向上把聲音發射到揚聲器諧振腔 中，並且發射到位於所公開結構中的所公開的延長聲迷宮的第一開口中。用於打開揚聲器 諧振腔開口的許多不同的實施例可以提供一種易用系統，該易用系統包括被配置為與上述 無源聲學結構一起使用的可攜式音頻設備。可攜式音頻設備和上述無源聲學結構的組合音 頻輸出可以提供超過可攜式音頻設備自己的第一頻率響應的低音增強。依照這種方式，用 戶可以使用他們的音頻設備作為音樂或多媒體重放設備，具有一般來說大得多的設備才具 備的豐富的、高質量體驗。 本公開旨在解釋怎樣形成並使用依照本技術的各個實施例，而不是限制其真正 的、意欲覆蓋的和合理的範圍和精神。上述描述並不意在是窮舉的或限於所公開的精確形 式。按照上面的教導可以進行修改或變化。選擇並描述了實施例，以便提供對所描述的技 術的原理及其實際應用的最佳說明，並且使一個本領域普通技術人員能夠利用各個實施例 中的技術以及適合於所要的特定應用的各種改變。當依照權利要求被公平、合法且公正授 權的寬度來解釋時，所有這些改變和變化均在由所附權利要求及其所有等效方式確定的本 發明的範圍內，所述權利要求可以在本專利申請待決期間進行修改。
權利要求
一種用於與可攜式音頻設備一起使用的無源聲學結構，所述可攜式音頻設備包括至少一個音頻揚聲器並且具有第一頻率響應，所述無源聲學結構包括外殼，用於限定延長的聲迷宮；在所述迷宮第一端附近的第一開口；和在所述迷宮的遠離所述第一開口的第二端附近的第二開口；所述外殼適於與所述可攜式音頻設備緊密配合，以使得所述第一開口被配置為從所述至少一個音頻揚聲器接收音頻，並且所述第二開口被配置為把音頻從所述迷宮傳送到周圍環境；以及所述迷宮形成調諧的聲學傳輸線系統，以使得結合所述無源聲學結構的所述可攜式音頻設備具有不同於所述可攜式音頻設備自己的第一頻率響應的第二頻率響應。
2.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述第二頻率響應包括超過所述可攜式音 頻設備自己的第一頻率響應的低音增強。
3.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述第二開口被配置為接受到其的至少一 個無源聲音延伸，以更改頻率響應。
4.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述外殼包括第一外殼部分和第二外殼部分，所述第一外殼部分和第二外殼部分可移 動地連接並且限定所述延長的聲迷宮；以及所述迷宮的長度是可調整的，以便通過彼此相對移動所述部分來更改頻率響應。
5.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述聲迷宮包括管道，所述管道具有的橫 截面被配置為達到所述無源聲學結構的最優品質因數(Q)。
6.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述聲迷宮包括管道，所述管道具有的橫 截面尺寸被配置為基本上使所述無源聲學結構中的粘滯損失最小化。
7.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述結構被配置為使用一個或多個聲迷宮 而耦合到所述可攜式音頻設備中的一個以上的音頻揚聲器。
8.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述外殼限定凹匣，所述凹匣被配置為容 納所述可攜式音頻設備，以使得所述可攜式音頻設備的輸出位於迷宮開口附近。
9.如權利要求1所述的無源聲學結構，其中所述可攜式音頻設備包括夕卜殼；由所述外殼承載的至少一個音頻揚聲器；所述至少一個音頻揚聲器包括換能器，其被配置為在第一特定方向和第二特定方向上 發射聲音；在所述外殼內的揚聲器諧振腔，所述外殼被配置為定位所述至少一個音頻揚聲器以便 在第一特定方向上從所述揚聲器諧振腔並且從所述設備向外發射聲音，並且被配置為定位 所述至少一個音頻揚聲器以便在第二特定方向上在所述揚聲器諧振腔內發射聲音；所述外殼的在所述揚聲器諧振腔附近的機械活動板，當從其位置移動時所述機械活動 板在所述外殼中產生開口，所述至少一個音頻揚聲器被配置為通過所述外殼中的開口在第 二特定方向上把聲音發射到所述揚聲器諧振腔中，以及發射到所述延長的聲迷宮的第一開 口中。
10.一種可攜式音頻設備，包括夕卜殼；由所述外殼承載的揚聲器；所述揚聲器包括換能器，其被配置為在第一特定方向和第二特定方向上發射聲音；在所述外殼內的揚聲器諧振腔，所述外殼被配置為定位所述揚聲器以便在第一特定方 向上從所述揚聲器諧振腔並且從所述設備向外發射聲音，並且被配置為定位所述揚聲器以 便在第二特定方向上在所述揚聲器諧振腔內發射聲音；所述外殼的在所述揚聲器諧振腔附近的機械活動板，當從其位置移動時所述機械活動 板在所述外殼中產生開口，所述揚聲器被配置為在第二特定方向上把聲音發射到所述揚聲 器諧振腔中，以及通過所述外殼中的開口從所述設備向外發射聲音。
11.如權利要求10所述的可攜式音頻設備，其中所述機械活動板被配置為當耦合到所 述可攜式音頻設備的插接站時移動。
12.如權利要求11所述的可攜式音頻設備，其中經由與所述插接站上的部件的直接機 械接觸來移動所述機械活動板。
13.如權利要求11所述的可攜式音頻設備，其中經由所述板和所述插接站之間的磁耦 合來移動所述機械活動板。
14.如權利要求11所述的可攜式音頻設備，其中經由電子控制的致動器來移動所述機 械活動板。
15.如權利要求11所述的可攜式音頻設備，其中所述插接站包括聲迷宮，其具有在所述迷宮第一端附近的第一開口；在所述迷宮的遠離所述第一開口的一端附近的第二開口 ；以及在所述第一開口附近的用於所述可攜式音頻設備的基本緊固位置；所述插接站適於與所述可攜式音頻設備緊密配合，以使得所述第一開口被配置為依照 所述揚聲器在第二特定方向上發射聲音而從所述揚聲器接收音頻，所述可攜式音頻設備具 有第一頻率響應；以及所述迷宮形成調諧的聲學傳輸線系統，以使得結合所述插接站的所述可攜式音頻設備 具有不同於所述可攜式音頻設備自己的第一頻率響應的第二頻率響應。
16.如權利要求15所述的可攜式音頻設備，其中在輸入管附近的用於所述可攜式音頻 設備的基本緊固位置被配置為在外殼開口和迷宮開口之間提供聲密封。
17.如權利要求15所述的可攜式音頻設備，其中所述第二頻率響應包括超過所述便攜 式音頻設備自己的第一頻率響應的低音增強。
18.一種用於增強揚聲器的頻率輸出的方法，所述揚聲器位於可攜式音頻設備的外殼 的揚聲器諧振腔內，所述揚聲器和外殼具有第一頻率響應，所述方法包括使無源聲學結構與可攜式設備緊密配合，所述無源聲學結構限定延長的聲迷宮、在所 述迷宮第一端附近的第一開口、和在所述迷宮的遠離所述第一開口的第二端附近的第二開 Π ；在第一方向上引導所述揚聲器的輸出以便產生第一聲輸出；通過所述揚聲器諧振腔的縫隙在第二方向上把所述揚聲器的輸出引導到所述結構的第一開口中以便產生第二聲輸出；以及組合所述第一聲輸出和第二聲輸出以便形成組合輸出，以使得系統的組合輸出具有不 同於所述揚聲器和外殼的第一頻率響應的第二頻率響應。
19.如權利要求18所述的方法，其中使無源聲學結構與可攜式設備緊密配合包括機械 地打開所述揚聲器諧振腔的縫隙。
20.如權利要求18所述的方法，其中組合所述第一聲輸出和第二聲輸出包括組合所述第一聲輸出和第二聲輸出以便形成組合輸出，以使得系統的組合輸出具有第 二頻率響應，所述第二頻率響應包括超過所述可攜式音頻設備自己的第一頻率響應的低音 增強。
全文摘要
公開了無源聲學結構，被配置為與無源聲學結構一起使用的可攜式音頻設備，以及用於增強被配置為與所公開的無源聲學結構一起使用的可攜式設備的揚聲器的頻率輸出的方法。所公開的可攜式音頻設備可以包括在設備的揚聲器諧振腔附近的開口、用於打開或關閉所述開口的遮擋板或門，以使得所述設備與無源聲學結構的插接站相互操作，所述無源聲學結構包括迷宮或傳輸線系統，其可以增加所述系統的頻率範圍。為了使最終用戶體驗可攜式音頻設備並且尤其是移動通信設備的音樂和多媒體功能特性，上述無源聲學結構可以為可攜式音頻設備的一般小擴音器提供低音增強，而沒有額外的擴音器並且從而沒有額外的電路。
文檔編號H04R1/02GK101919262SQ200880122621
公開日2010年12月15日 申請日期2008年12月17日 優先權日2007年12月27日
發明者保羅·R·斯圖爾, 約耳·A·克拉克, 羅伯特·A·茹雷克, 羅傑·W·阿迪, 賈爾斯·戴維斯, 陳韶海 申請人:摩託羅拉公司