电声波导系统以及操作声音波导管的方法转让专利
申请号 : CN01145310.9
文献号 : CN1387386B
文献日 : 2010-05-05
发明人 : J·理查德·艾尔沃德
申请人 : 伯斯有限公司
摘要 :
一种声音波导系统，具有声音辐射源和与声音辐射相反的源。声音波导管具有开口端和内里部分。具有第一辐射表面和第二辐射表面的第一励音器被布置并构造，使得第一辐射表面将声波辐射到自由空气中，而第二辐射表面将声波辐射到声音波导管中，从而声波在开口端辐射。声音波导管中与声波相反的源与辐射到声音波导管内的声波的预定频谱分量相反，以减小来自声音波导管的预定频谱分量的声音辐射。
权利要求 :
1.一种电声波导系统，包括：
具有开口端和内里部分的声音波导管；
连接到所述声音波导管的具有第一辐射表面和第二辐射表面的第一励音器，它被构造并布置，使得所述第一辐射表面将声波辐射到自由空气中，而所述第二辐射表面将声波辐射到所述声音波导管中以使声波在所述开口端辐射进入自由空气中；以及所述声音波导管内的反声波源，用于使被辐射到所述声音波导管内的所述声波的相应于谷值频率的预定频谱分量相反，以与来自所述声音波导管的所述预定频谱分量的声音辐射相反，由此在所述谷值频率处的零信号被减少。
2.如权利要求1所述的电声波导系统，其特征在于，所述预定频谱分量包括反相频率。
3.如权利要求1所述的电声波导系统，其特征在于，所述反声波源包括所述声音波导管内侧的反射表面，该反射表面被定位，使得从所述反射表面反射的声波与由所述第二辐射表面直接辐射到所述声音波导管内的声波相反。
4.如权利要求1所述的电声波导系统，其特征在于，所述反声波源包括第二励音器，其连接到所述声音波导管，被布置并构造以将声波辐射到所述声音波导管内。
5.如权利要求1所述的电声波导系统，其特征在于，还包括：声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
6.一种电声波导系统，包括：
具有开口端和终端的声音波导管，该声音波导管还具有一等效长度；
励音器，具有：第一辐射表面，被构造并布置成将声波辐射到自由空气中；和第二辐射表面，用于将声波辐射到所述波导管内，将声波在所述开口端辐射进入自由空气中；以及反声波源，其定位在所述声音波导管内，使得在谷值频率下在所述开口端为声音零信号，由此由第一辐射表面辐射到自由空气中的声波不会与在所述谷值频率处来自波导管的辐射相反。
7.如权利要求6所述的电声波导系统，所述声音波导管具有基本恒定的横截面，其特征在于，所述励音器定位在距所述波导管的所述终端0.25L的距离处，其中L是所述波导管的等效长度。
8.如权利要求7所述的电声波导系统，其特征在于，所述终端为在所述谷值频率下是声音反射的表面。
9.如权利要求6所述的电声波导系统，其特征在于，所述励音器是第二励音器，
所述声音波导管具有连接所述开口端和所述终端的壁；
所述第二励音器放置在所述声音波导管的所述壁内；
所述的电声波导系统还包括第一励音器，其定位于所述声音波导管的所述终端内。
10.如权利要求6所述的电声波导系统，其特征在于，所述励音器是第二励音器，
所述声音波导管具有连接所述开口端和所述终端的壁；
所述第二励音器放置在所述声音波导管的所述壁内；
所述的电声波导系统还包括第一励音器，其放置在所述声音波导管的所述壁内，从而所述第一励音器的第一辐射表面向所述声音波导管内辐射，而所述第一励音器的第二辐射表面向自由空气中辐射.
11.如权利要求6所述的电声波导系统，其特征在于，还包括：声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
12.如权利要求6所述的电声波导系统，其特征在于，所述声音波导管具有一等效中点；
所述励音器是第二励音器，
所述电声波导系统还包括将所述第二励音器和所述声音波导管声耦合的声容；
所述第二励音器定位在等效中点处，
所述的电声波导系统还包括第一励音器，其放置在所述声音波导管的所述终端处。
13.一种电声波导系统，包括：
具有大致恒定横截面的声音波导管；以及
位于所述声音波导管内的第一励音器和第二励音器，所述第一励音器和第二励音器大致间隔0.5L，其中，L为波导管的等效长度。
14.一种用于操纵具有开口端和终端以及连接所述开口端和所述终端的壁的声音波导管的方法，其中，所述声音波导管具有连接到其上的第一励音器，第一励音器具有第一辐射表面和第二辐射表面，所述第一辐射表面用于将声波辐射到自由空气中，而所述第二辐射表面用于将声波辐射到所述声音波导管中以使声波在所述开口端辐射进入自由空气中；
所述方法包括：
至少通过激励所述第一励音器，将声音能量辐射到所述声音波导管内；以及在谷值频率下使声音辐射明显相反，使得由第一辐射表面辐射到自由空气中的声波不会与在所述谷值频率处来自波导管的辐射相反。
15.如权利要求14所述的用于操纵声音波导管的方法，其特征在于，所述使声音辐射相反包括在所述声音波导管内提供反声音辐射。
16.如权利要求15所述的用于操纵声音波导管的方法，其特征在于，所述提供反声音辐射包括反射所述被辐射的声音能量远离所述声音波导管内侧的声音反射表面，使得所述被反射的声音能量与辐射到所述波导管内的声音能量相反。
17.如权利要求15所述的用于操纵声音波导管的方法，其特征在于，所述提供反声音辐射包括通过第二励音器将所述反声音能量辐射到所述声音波导管内。
18.如权利要求14所述的用于操纵声音波导管的方法，其特征在于，还包括：使用一声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种电声波导变换系统。
背景技术
对于背景技术，参照此处参考引用的名为“波导电声变换”的美国专利第4,628,528号，和正在审查的于1998年9月3日提交的专利申请第09/146,622号，以及可商业提供的玻色波(Bose Wave)收音机、波(Wave)收音机/CD以及声波(Acoustic Wave)音乐系统。
发明内容
本发明的一个重要方面是提供改进的电声波导变换。
本发明提供一种电声波导系统，包括：
具有开口端和内里部分的声音波导管；
连接到所述声音波导管的具有第一辐射表面和第二辐射表面的第一励音器，它被构造并布置，使得所述第一辐射表面将声波辐射到自由空气中，而所述第二辐射表面将声波辐射到所述声音波导管中以使声波在所述开口端辐射进入自由空气中，来自所述开口端的辐射与来自第一辐射表面的辐射在谷值频率处通常是相反的；以及
所述声音波导管内的反声波源，用于使被辐射到所述声音波导管内的所述声波的相应于所述谷值频率的预定频谱分量相反，以与来自所述声音波导管的所述预定频谱分量的声音辐射相反，使得来自所述开口端和来自第一辐射表面而进入自由空气的组合的辐射在所述谷值频率处没有可感知的减少。其中，可还包括一声音口，此声音口将所述内部与自由空气连接。
优选，所述预定频谱分量包括反相频率。
优选，所述反声波源包括所述声音波导管内侧的反射表面，该反射表面被定位，使得从所述反射表面反射的声波与由所述第二辐射表面直接辐射到所述声音波导管内的声波相反。
优选，所述反声波源包括第二励音器，其被布置并构造以将声波辐射到所述声音波导管内。其中，还可包括一声音口，该声音口将所述内里部分与自由空气连接。其中，所述声音波导管可具有封闭端，而所述声音口定位于所述第一励音器和所述声音波导管的所述封闭端之间。
优选，还包括：声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
本发明还提供一种电声波导系统，包括：
具有开口端和封闭端的声音波导管，该声音波导管还具有一等效长度；
第一励音器，具有：第一辐射表面，被构造并布置成将声波辐射到自由空气中；和第二辐射表面，用于将声波辐射到所述波导管内，将声波在所述开口端辐射进入自由空气中，来自所述开口端的辐射与来自第一辐射表面的辐射在谷值频率处通常是相反的，
反声波源，定位在所述声音波导管内，使得在所述谷值频率下在所述开口端为声音零信号，使得来自第一辐射表面和来自所述开口端而进入自由空气的组合的辐射在所述谷值频率处没有可感知的减少。
优选，所述声音波导管具有基本恒定的横截面，所述励音器定位在距所述波导管的所述封闭端大致0.25L的距离处，其中L是所述波导管的等效长度。
优选，所述封闭端为在所述谷值频率下是声音反射的表面。
优选，所述声音波导管具有连接所述开口端和所述封闭端的壁；所述第一励音器放置在所述声音波导管的所述壁内。
优选，第二励音器定位于所述声音波导管的所述封闭端内。
优选，第二励音器放置在所述声音波导管的所述壁内，从而，所述第二励音器的所述第一辐射表面向所述声音波导管内辐射，而所述第二励音器的所述第二辐射表面向自由空气中辐射。
优选，还包括：声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述第一励音器和所述声音波导管互相耦合。
优选，所述声音低通滤波器包括所述励音器和所述声音波导管之间的声容抗。
优选，所述声音波导管具有一等效中点；所述电声波导系统还包括将所述第一励音器和所述声音波导管声耦合的声容抗。
优选，所述第一励音器大致定位在所述等效中点处。
优选，所述声音波导管具有基本恒定的横截面；其中的所述第一励音器定位在距所述封闭端约0.25L距离处，其中L是所述声音波导管的等效长度，并且第二励音器定位在距所述封闭端约0.75L处；以及声容抗在所述第二励音器和所述波导管之间。
本发明还提供一种电声波导系统，包括：具有大致恒定横截面的声音波导管；以及位于所述声音波导管内的第一励音器和第二励音器，所述第一励音器和第二励音器大致间隔0.5L，其中，L为波导管的等效长度。
优选，所述第一励音器位于距所述封闭端约0.25L的位置处，而所述第二励音器位于距所述封闭端约0.75L的位置处，其中，L为波导管的等效长度。
本发明提供一种用于操纵具有开口端和封闭端以及连接所述开口端和所述封闭端的壁的声音波导管的方法，
其中，所述声音波导管具有连接到其上的第一励音器，第一励音器具有第一辐射表面和第二辐射表面，所述第一辐射表面用于将声波辐射到自由空气中，而所述第二辐射表面用于将声波辐射到所述声音波导管中以使声波在所述开口端辐射进入自由空气中，使得来自所述开口端的辐射与来自第一辐射表面的辐射在谷值频率处通常是相反的；
所述方法包括：
至少通过激励所述第一励音器，将声音能量辐射到所述声音波导管内；以及
在所述谷值频率下使声音辐射明显相反。
优选，所述使声音辐射相反包括在所述声音波导管内提供反声音辐射。
优选，所述提供反声音辐射包括反射所述被辐射的声音能量远离所述声音波导管内侧的声音反射表面，使得所述被反射的声音能量与辐射到所述波导管内的声音能量相反.
优选，所述提供反声音辐射包括通过第二励音器将所述反声音能量辐射到所述声音波导管内。
优选，还包括：使用一声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
根据本发明，电声波导变换系统包括具有开口端和内里部分的声音波导管。该波导管内的第一电声变换器具有面对自由空气的第一辐射表面和面对声音波导管内部的第二辐射表面，从而声波可以通过开口端辐射。在声音波导管内具有一频谱衰减器，以衰减来自声音波导管的预定频谱分量的声音辐射。
在本发明的另一方面，电声激励器定位在声音波导管内，以便在零频率下为零信号。
在本发明的另一方面中，具有多个电声变换器。第一电声激励器放置在声音波导管的壁上。该变换器放置在波导管内，一般间隔二分之一等效声音波导管波长。
在本发明的另一方面中，具有一个声音低通滤波器，该声音低通滤波器将电声变换器与声音波导管耦合。
在本发明的再一方面中，一种用于操纵具有开口端和封闭端以及连接开口端和封闭端的壁的声音波导管的方法包括将声音能量辐射到声音波导管内，并在波长等于声音波导管的等效波长的频率下明显衰减声音辐射。
本发明提供一种电声波导系统，包括：
具有开口端和内里部分的声音波导管；
连接到所述声音波导管的具有第一辐射表面和第二辐射表面的第一励音器，它被构造并布置，使得所述第一辐射表面将声波辐射到自由空气中，而所述第二辐射表面将声波辐射到所述声音波导管中以使声波在所述开口端辐射进入自由空气中，来自所述开口端的辐射与来自第一辐射表面的辐射在谷值频率处通常是相反的；以及
所述声音波导管内的反声波源，用于使被辐射到所述声音波导管内的所述声波的相应于所述谷值频率的预定频谱分量相反，以与来自所述声音波导管的所述预定频谱分量的声音辐射相反，使得来自所述开口端和来自第一辐射表面而进入自由空气的组合的辐射在所述谷值频率处没有可感知的减少。其中，可还包括一声音口，此声音口将所述内部与自由空气连接。
优选，所述预定频谱分量包括反相频率。
优选，所述反声波源包括所述声音波导管内侧的反射表面，该反射表面被定位，使得从所述反射表面反射的声波与由所述第二辐射表面直接辐射到所述声音波导管内的声波相反。
优选，所述反声波源包括第二励音器，其被布置并构造以将声波辐射到所述声音波导管内。其中，还可包括一声音口，该声音口将所述内里部分与自由空气连接。其中，所述声音波导管可具有封闭端，而所述声音口定位于所述第一励音器和所述声音波导管的所述封闭端之间。
优选，还包括：声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
本发明还提供一种电声波导系统，包括：
具有开口端和封闭端的声音波导管，该声音波导管还具有一等效长度；
第一励音器，具有：第一辐射表面，被构造并布置成将声波辐射到自由空气中；和第二辐射表面，用于将声波辐射到所述波导管内，将声波在所述开口端辐射进入自由空气中，来自所述开口端的辐射与来自第一辐射表面的辐射在谷值频率处通常是相反的，
反声波源，定位在所述声音波导管内，使得在所述谷值频率下在所述开口端为声音零信号，使得来自第一辐射表面和来自所述开口端而进入自由空气的组合的辐射在所述谷值频率处没有可感知的减少。
优选，所述声音波导管具有基本恒定的横截面，所述励音器定位在距所述波导管的所述封闭端大致0.25L的距离处，其中L是所述波导管的等效长度。
优选，所述封闭端为在所述谷值频率下是声音反射的表面。
优选，所述声音波导管具有连接所述开口端和所述封闭端的壁；所述第一励音器放置在所述声音波导管的所述壁内。
优选，第二励音器定位于所述声音波导管的所述封闭端内。
优选，第二励音器放置在所述声音波导管的所述壁内，从而，所述第二励音器的所述第一辐射表面向所述声音波导管内辐射，而所述第二励音器的所述第二辐射表面向自由空气中辐射。
优选，还包括：声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述第一励音器和所述声音波导管互相耦合。
优选，所述声音低通滤波器包括所述励音器和所述声音波导管之间的声容抗。
优选，所述声音波导管具有一等效中点；所述电声波导系统还包括将所述第一励音器和所述声音波导管声耦合的声容抗。
优选，所述第一励音器大致定位在所述等效中点处。
优选，所述声音波导管具有基本恒定的横截面；其中的所述第一励音器定位在距所述封闭端约0.25L距离处，其中L是所述声音波导管的等效长度，并且第二励音器定位在距所述封闭端约0.75L处；以及声容抗在所述第二励音器和所述波导管之间。
本发明还提供一种电声波导系统，包括：具有大致恒定横截面的声音波导管；以及位于所述声音波导管内的第一励音器和第二励音器，所述第一励音器和第二励音器大致间隔0.5L，其中，L为波导管的等效长度。
优选，所述第一励音器位于距所述封闭端约0.25L的位置处，而所述第二励音器位于距所述封闭端约0.75L的位置处，其中，L为波导管的等效长度。
本发明提供一种用于操纵具有开口端和封闭端以及连接所述开口端和所述封闭端的壁的声音波导管的方法，
其中，所述声音波导管具有连接到其上的第一励音器，第一励音器具有第一辐射表面和第二辐射表面，所述第一辐射表面用于将声波辐射到自由空气中，而所述第二辐射表面用于将声波辐射到所述声音波导管中以使声波在所述开口端辐射进入自由空气中，使得来自所述开口端的辐射与来自第一辐射表面的辐射在谷值频率处通常是相反的；
所述方法包括：
至少通过激励所述第一励音器，将声音能量辐射到所述声音波导管内；以及
在所述谷值频率下使声音辐射明显相反。
优选，所述使声音辐射相反包括在所述声音波导管内提供反声音辐射。
优选，所述提供反声音辐射包括反射所述被辐射的声音能量远离所述声音波导管内侧的声音反射表面，使得所述被反射的声音能量与辐射到所述波导管内的声音能量相反.
优选，所述提供反声音辐射包括通过第二励音器将所述反声音能量辐射到所述声音波导管内。
优选，还包括：使用一声音低通滤波器，该声音低通滤波器使所述励音器和所述声音波导管互相耦合。
根据本发明，电声波导变换系统包括具有开口端和内里部分的声音波导管。该波导管内的第一电声变换器具有面对自由空气的第一辐射表面和面对声音波导管内部的第二辐射表面，从而声波可以通过开口端辐射。在声音波导管内具有一频谱衰减器，以衰减来自声音波导管的预定频谱分量的声音辐射。
在本发明的另一方面，电声激励器定位在声音波导管内，以便在零频率下为零信号。
在本发明的另一方面中，具有多个电声变换器。第一电声激励器放置在声音波导管的壁上。该变换器放置在波导管内，一般间隔二分之一等效声音波导管波长。
在本发明的另一方面中，具有一个声音低通滤波器，该声音低通滤波器将电声变换器与声音波导管耦合。
在本发明的再一方面中，一种用于操纵具有开口端和封闭端以及连接开口端和封闭端的壁的声音波导管的方法包括将声音能量辐射到声音波导管内，并在波长等于声音波导管的等效波长的频率下明显衰减声音辐射。
附图说明
本发明的其它特征、目的和优点将从参照附图的以下详细描述中变得清楚，其中：
图1是以谷值频率为特征的现有技术的电声波导变换器的示意性横截面图；
图2是根据本发明的电声波导变换系统的示意性横截面图；
图3是本发明第二实施例的示意性横截面图，图中具有沿波导管的各点处的压力或体积速度的曲线，用于示出本发明的特性；
图4是本发明第三实施例的示意性横截面图；
图5是本发明第四实施例的示意性横截面图；
图6是本发明第五实施例的普遍形式的示意性横截面图；
图7是本发明第六实施例的示意性横截面图；
图8是本发明实施例的线框图；
图9是本发明第二实施例的示意性横截面图；以及
图10是本发明另一实施例的示意性横截面图。
图1是以谷值频率为特征的现有技术的电声波导变换器的示意性横截面图；
图2是根据本发明的电声波导变换系统的示意性横截面图；
图3是本发明第二实施例的示意性横截面图，图中具有沿波导管的各点处的压力或体积速度的曲线，用于示出本发明的特性；
图4是本发明第三实施例的示意性横截面图；
图5是本发明第四实施例的示意性横截面图；
图6是本发明第五实施例的普遍形式的示意性横截面图；
图7是本发明第六实施例的示意性横截面图；
图8是本发明实施例的线框图；
图9是本发明第二实施例的示意性横截面图；以及
图10是本发明另一实施例的示意性横截面图。
具体实施方式
现在参照附图，更具体地参照图1，示出在理解声音波导变换中有用的现有技术的电声波导变换系统。电声波导变换系统10′包括具有终端12和开口端14的声音波导管11。在波导管内终端12处安装电声激励器16。当电声激励器12辐射声波时，其将波前(front wave)辐射到围绕波导管的自由空气中，并将回波(back wave)辐射到波导管中.在此处称为“谷值频率(dip frequency)”的在四分之一波共振频率之上的某些第一频率f下，波导管的组合输出和自由空气辐射的输出具有一种相位和振幅关系，从而，波导系统的组合输出具有一“谷值”或局部最小值，在此称作“声音谷值”。如果波导具有恒定的横截面，谷值频率大致为对应于波长等于波导管等效波长(包括端部效应(end effect))的波的频率。如果波导管不具有恒定的横截面，则谷值频率可以由数学计算、计算机模拟或经验确定。在恒定横截面波导管中，当声波具有f的倍频，如2f、3f、4f、5f(从而波长L＝2倍波长、3倍波长、4倍波长、5倍波长等)时，发生类似的谷值。在具有变横截面的波导管中，类似的声音谷值发生在频率f和频率f的倍数下，但该倍数可能不是f的整数倍，且“谷值”可能具有与频率f下的谷值不相同的斜度、宽度或深度。一般地，在频率f下的谷值最明显。
现在参照图2，示出根据本发明的电声波导系统10。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。如此处使用的“声音波导管”与美国专利第4,628,528号中或玻色波收音机/CD中公开的管或低损耗声音传输线路类似。终端12由声音反射表面限定。在波导管11的壁22内安装声音能量源，在这种情况下，该声音能量源为一励音器16。励音器16具有一个面对自由空气的励音器辐射表面(在这种情况下是背侧18)，以及面向声音波导管11内的励音器另一侧(在这种情况下为前侧20)。励音器16安装在一点，使得波导管内的反射声波与波导管内来自励音器的非反射声波异相，因此，非反射和反射辐射彼此相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射被显著减小。由于来自声音波导管11的辐射显著减小，因此由励音器16的背侧18辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管11的辐射相反，且在波长等于L的谷值频率f(并且在频率f的偶数倍)下的零信号被极大减小。在大致恒定横截面波导管中，如果励音器16放置在距波导管终端120.25L的点处，反射声波与谷值频率下来自励音器的非反射辐射异相，其中L是包括端部效应的波导管的等效长度。
参照图3，示出根据本发明的第二波导系统，以及沿波导管长度的各点处的压力曲线。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。声音能量源被声耦合到波导管，在图3的实施方式中，包括两个励音器16a和16b。第一励音器16a安装在终端12上，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对波导管11内。第二励音器16b安装在波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对声音波导管11内。第二励音器16b安装在波导管的声音中点(如下定义)处。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源(信号源和连接装置未示出)。
当第一励音器16a辐射波长等于L的声波时，在波导管内由励音器16a的辐射导致的压力和体积速度随曲线62变动，其中压力(或体积速度)同相或大致等于励音器16a前侧20a处和波导管11开口端14处的振幅64、66.在励音器前侧20a和开口端14之间的点68处，压力或体积速度等于点64、66处的压力和体积速度，并与后者异相.点68将被称作波导管的等效中点或声音中点.第二励音器16b同相地连接到与第一励音器16a相同的信号源上.当第一励音器16a辐射波长等于L的声波时，第二励音器16b也辐射波长等于L的声波，由励音器16b形成的压力或体积速度随曲线68变化，与曲线62反相.来自两个励音器的压力或体积速度波因而彼此相反，并且来自声音波导管11的辐射明显减小.由于来自声音波导管11的辐射明显减小，所以由第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管的辐射相反.
如果波导管在波导管11的横截面面积上具有极小的变化或没有变化，如图3所示，波导管的等效中点一般靠近波导管的几何中点。在波导管不具有均匀一致横截面积的波导系统中，波导管的等效中点可能不在波导管的几何中点处，如下面在图7的讨论中所描述的那样。对于波导管不具有均匀一致的横截面的波导管，等效中点可以由数学计算、计算机模拟、或由经验确定。
参照图4，示出根据本发明的第三波导系统。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。终端12由声音反射表面限定。在波导管11的壁22内在波导管的终端12和等效中点之间的位置上安装第一励音器16a，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对声音波导管11内。另外，第二励音器16b安装在波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对声音波导管11内。第二励音器16b安装在第一励音器16a和波导管开口端14之间的位置处，并且同相地电连接到与第一励音器16a相同的音频信号源上。设定第二励音器16b的安装点，使得在励音器16a和16b辐射等于波导管11等效长度的波长的声波时，第二励音器16b的辐射与来自第一励音器16a的辐射相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自声音波导管11的辐射显著减小，所以由第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管的辐射相反。
如果波导管具有相对均匀一致的横截面，则第一励音器16a和第二励音器16b之间的距离约为0.5L，其中L为波导管的等效长度。对于具有非均匀一致横截面的波导管，第二励音器16b和第一励音器16a之间的距离可以由数学计算、计算机模拟或由经验确定。
参照图5，示出根据本发明的第四波导系统。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。终端12由安装在末端的第一励音器16a限定，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一个辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对声音波导管11内。另外，第二励音器16b安装到波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)由某一点处的声容(Acoustic Volume)24耦合到声音波导管11中，使得在第一和第二励音器16a和16b辐射波长等于波导管11等效长度L的声波时，来自第二励音器16b的声音辐射和来自第一励音器16a的声音辐射彼此相反。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源(信号源和连接装置未示出)。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自声音波导管11的辐射被显著减小，所以由励音器的第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不与来自波导管的辐射相反。声容24用作声音低通滤波器，从而，从第二励音器16b到声音波导管11内的声音辐射在更高频率下被显著衰减。图5的实施例抑制了较高频率下的输出峰值。
通过将励音器16a或16b之一由诸如图5的声容24的声容耦合，图5的实施例的原理可以在图4的实施例中加以实现。
现在参照图6，示出本发明另一实施例，其结合了图3和5的实施例的原理。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，该波导管具有终端12和开口端14。终端12由安装在末端的第一励音器16a限定，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)由声容24a声音耦合到声音波导管11的终端12。另外，第二励音器16b安装到波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为背侧18b)由波导管等效中点处的声容24b声耦合到声音波导管11上。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源(信号源和连接装置未示出)。当第一和第二励音器16a和16b辐射具有等于反相频率的频率的声波时，由第二励音器16b辐射的声波和由励音器16a辐射的声波彼此相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自声音波导管11的辐射较小，所以由励音器的第一励音器16a的前侧20a和第二励音器16b的前侧20b辐射到自由空气中的声波不与来自波导管的辐射相反，且在相反频率f(以及在频率f的偶数倍)下的反相问题被极大地缓解。声容24a和24b用作声音低通滤波器，从而，到声音波导管内的声音辐射在较高频率下被显著衰减，这抑制了高频输出峰值。
通过由诸如图6的声容24a和24b的声容将励音器16a和16b耦合到波导管11上，图6实施例的原理可以在图4的实施例中得以实现。
现在参照图7，示出了本发明另一实施例。波导系统10包括声音波导管11′，其为锥形，如在美国专利申请第09/146,662号中所公开的以及在玻色波收音机/CD中实施的那样。终端12由声音反射表面限定。在波导管11的壁22内安装第一励音器16a，其安装在终端12和波导管等效中点之间的位置处。第一励音器16a也可以安装在终端12内。第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对声音波导管11内。另外，第二励音器16b安装到波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对声音波导管11内。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源上(信号源和连接装置未示出)。第二励音器16b隔开一距离，从而，当第一和第二励音器16a和16b将频率等于谷值频率的声波辐射到波导管11内时，它们彼此相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自波导管11的辐射显著减小，所以由励音器的第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管的辐射相反。
在锥形波导管中，或其它具有非均匀一致横截面的波导管中，等效中点(如图3讨论中所定义的)可能与波导管的几何中点不同。对于具有非均匀一致横截面的波导管，等效中点可以由数学计算、计算机模拟、或由经验确定。
现在参照图8，示出根据本发明的示例性电声波导系统的剖开透视图。图8的波导系统利用图6的装置，且图8装置和图6的元件利用共同的附图标记。在图8的装置中，波导管11具有大致均匀一致的12.9平方英寸的横截面面积，和25.38英寸的长度。声容24a和24b分别具有447立方英寸和441立方英寸的容积，而励音器为麻萨诸塞州的Framingham Bose公司商业提供的5.25英寸、3.8欧姆的励音器。
参照图9，示出根据本发明另一电声波导系统的横截面。在图9中，相同附图标记标识图2-8中共同的元件。波导管11具有两个锥形截面，且第一截面11a具有在剖面X-X处为36.0平方英寸，在剖面Y-Y处为22.4平方英寸，在剖面Z-Z处为28.8平方英寸，在剖面W-W处为22.0平方英寸，而在剖面V-V处为38.5平方英寸的横截面积。长度A为10.2英寸，长度B为27.8英寸，长度C为4.5英寸，长度D为25.7英寸，而长度E为10.4英寸。励音器16a和16b为麻萨诸塞州的Framingham Bose公司商业提供的6.5英寸的低音扬声器。为了调节波导系统的声音参数，可以具有可选的口26a或26b(虚线)，且在波导管11内可以具有吸音材料，如靠近波导管11的终端12处。
参照图10，示出本发明另一实施例。图10的实施例使用图8实施例的拓扑结构，但是构造并布置成一个单独的励音器16执行图6实施例中两个励音器16a和16b的功能。如果需要的话，励音器16可以由一个以上的励音器替代，后者通过一公共的声容24耦合到波导管11上。
对本领域技术人员，清楚的是，在不背离所附权利要求所确定的本发明的宗旨和范围的情况下，可对本发明作各种修改和变更。
现在参照图2，示出根据本发明的电声波导系统10。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。如此处使用的“声音波导管”与美国专利第4,628,528号中或玻色波收音机/CD中公开的管或低损耗声音传输线路类似。终端12由声音反射表面限定。在波导管11的壁22内安装声音能量源，在这种情况下，该声音能量源为一励音器16。励音器16具有一个面对自由空气的励音器辐射表面(在这种情况下是背侧18)，以及面向声音波导管11内的励音器另一侧(在这种情况下为前侧20)。励音器16安装在一点，使得波导管内的反射声波与波导管内来自励音器的非反射声波异相，因此，非反射和反射辐射彼此相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射被显著减小。由于来自声音波导管11的辐射显著减小，因此由励音器16的背侧18辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管11的辐射相反，且在波长等于L的谷值频率f(并且在频率f的偶数倍)下的零信号被极大减小。在大致恒定横截面波导管中，如果励音器16放置在距波导管终端120.25L的点处，反射声波与谷值频率下来自励音器的非反射辐射异相，其中L是包括端部效应的波导管的等效长度。
参照图3，示出根据本发明的第二波导系统，以及沿波导管长度的各点处的压力曲线。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。声音能量源被声耦合到波导管，在图3的实施方式中，包括两个励音器16a和16b。第一励音器16a安装在终端12上，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对波导管11内。第二励音器16b安装在波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对声音波导管11内。第二励音器16b安装在波导管的声音中点(如下定义)处。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源(信号源和连接装置未示出)。
当第一励音器16a辐射波长等于L的声波时，在波导管内由励音器16a的辐射导致的压力和体积速度随曲线62变动，其中压力(或体积速度)同相或大致等于励音器16a前侧20a处和波导管11开口端14处的振幅64、66.在励音器前侧20a和开口端14之间的点68处，压力或体积速度等于点64、66处的压力和体积速度，并与后者异相.点68将被称作波导管的等效中点或声音中点.第二励音器16b同相地连接到与第一励音器16a相同的信号源上.当第一励音器16a辐射波长等于L的声波时，第二励音器16b也辐射波长等于L的声波，由励音器16b形成的压力或体积速度随曲线68变化，与曲线62反相.来自两个励音器的压力或体积速度波因而彼此相反，并且来自声音波导管11的辐射明显减小.由于来自声音波导管11的辐射明显减小，所以由第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管的辐射相反.
如果波导管在波导管11的横截面面积上具有极小的变化或没有变化，如图3所示，波导管的等效中点一般靠近波导管的几何中点。在波导管不具有均匀一致横截面积的波导系统中，波导管的等效中点可能不在波导管的几何中点处，如下面在图7的讨论中所描述的那样。对于波导管不具有均匀一致的横截面的波导管，等效中点可以由数学计算、计算机模拟、或由经验确定。
参照图4，示出根据本发明的第三波导系统。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。终端12由声音反射表面限定。在波导管11的壁22内在波导管的终端12和等效中点之间的位置上安装第一励音器16a，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对声音波导管11内。另外，第二励音器16b安装在波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对声音波导管11内。第二励音器16b安装在第一励音器16a和波导管开口端14之间的位置处，并且同相地电连接到与第一励音器16a相同的音频信号源上。设定第二励音器16b的安装点，使得在励音器16a和16b辐射等于波导管11等效长度的波长的声波时，第二励音器16b的辐射与来自第一励音器16a的辐射相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自声音波导管11的辐射显著减小，所以由第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管的辐射相反。
如果波导管具有相对均匀一致的横截面，则第一励音器16a和第二励音器16b之间的距离约为0.5L，其中L为波导管的等效长度。对于具有非均匀一致横截面的波导管，第二励音器16b和第一励音器16a之间的距离可以由数学计算、计算机模拟或由经验确定。
参照图5，示出根据本发明的第四波导系统。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，其具有终端12和开口端14。终端12由安装在末端的第一励音器16a限定，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一个辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对声音波导管11内。另外，第二励音器16b安装到波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)由某一点处的声容(Acoustic Volume)24耦合到声音波导管11中，使得在第一和第二励音器16a和16b辐射波长等于波导管11等效长度L的声波时，来自第二励音器16b的声音辐射和来自第一励音器16a的声音辐射彼此相反。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源(信号源和连接装置未示出)。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自声音波导管11的辐射被显著减小，所以由励音器的第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不与来自波导管的辐射相反。声容24用作声音低通滤波器，从而，从第二励音器16b到声音波导管11内的声音辐射在更高频率下被显著衰减。图5的实施例抑制了较高频率下的输出峰值。
通过将励音器16a或16b之一由诸如图5的声容24的声容耦合，图5的实施例的原理可以在图4的实施例中加以实现。
现在参照图6，示出本发明另一实施例，其结合了图3和5的实施例的原理。波导系统10包括管状结构的声音波导管11，该波导管具有终端12和开口端14。终端12由安装在末端的第一励音器16a限定，且第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)由声容24a声音耦合到声音波导管11的终端12。另外，第二励音器16b安装到波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为背侧18b)由波导管等效中点处的声容24b声耦合到声音波导管11上。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源(信号源和连接装置未示出)。当第一和第二励音器16a和16b辐射具有等于反相频率的频率的声波时，由第二励音器16b辐射的声波和由励音器16a辐射的声波彼此相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自声音波导管11的辐射较小，所以由励音器的第一励音器16a的前侧20a和第二励音器16b的前侧20b辐射到自由空气中的声波不与来自波导管的辐射相反，且在相反频率f(以及在频率f的偶数倍)下的反相问题被极大地缓解。声容24a和24b用作声音低通滤波器，从而，到声音波导管内的声音辐射在较高频率下被显著衰减，这抑制了高频输出峰值。
通过由诸如图6的声容24a和24b的声容将励音器16a和16b耦合到波导管11上，图6实施例的原理可以在图4的实施例中得以实现。
现在参照图7，示出了本发明另一实施例。波导系统10包括声音波导管11′，其为锥形，如在美国专利申请第09/146,662号中所公开的以及在玻色波收音机/CD中实施的那样。终端12由声音反射表面限定。在波导管11的壁22内安装第一励音器16a，其安装在终端12和波导管等效中点之间的位置处。第一励音器16a也可以安装在终端12内。第一励音器16a的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18a)面对自由空气，而第一励音器16a的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20a)面对声音波导管11内。另外，第二励音器16b安装到波导管11的壁22内，且第二励音器16b的一个辐射表面(在这种情况下为背侧18b)面对自由空气，而该励音器的另一辐射表面(在这种情况下为前侧20b)面对声音波导管11内。第一和第二励音器16a和16b同相地连接到相同的信号源上(信号源和连接装置未示出)。第二励音器16b隔开一距离，从而，当第一和第二励音器16a和16b将频率等于谷值频率的声波辐射到波导管11内时，它们彼此相反。这种相反的结果是，来自声音波导管11的辐射显著减小。由于来自波导管11的辐射显著减小，所以由励音器的第一励音器16a的背侧18a和第二励音器16b的背侧18b辐射到自由空气中的声波不会与来自波导管的辐射相反。
在锥形波导管中，或其它具有非均匀一致横截面的波导管中，等效中点(如图3讨论中所定义的)可能与波导管的几何中点不同。对于具有非均匀一致横截面的波导管，等效中点可以由数学计算、计算机模拟、或由经验确定。
现在参照图8，示出根据本发明的示例性电声波导系统的剖开透视图。图8的波导系统利用图6的装置，且图8装置和图6的元件利用共同的附图标记。在图8的装置中，波导管11具有大致均匀一致的12.9平方英寸的横截面面积，和25.38英寸的长度。声容24a和24b分别具有447立方英寸和441立方英寸的容积，而励音器为麻萨诸塞州的Framingham Bose公司商业提供的5.25英寸、3.8欧姆的励音器。
参照图9，示出根据本发明另一电声波导系统的横截面。在图9中，相同附图标记标识图2-8中共同的元件。波导管11具有两个锥形截面，且第一截面11a具有在剖面X-X处为36.0平方英寸，在剖面Y-Y处为22.4平方英寸，在剖面Z-Z处为28.8平方英寸，在剖面W-W处为22.0平方英寸，而在剖面V-V处为38.5平方英寸的横截面积。长度A为10.2英寸，长度B为27.8英寸，长度C为4.5英寸，长度D为25.7英寸，而长度E为10.4英寸。励音器16a和16b为麻萨诸塞州的Framingham Bose公司商业提供的6.5英寸的低音扬声器。为了调节波导系统的声音参数，可以具有可选的口26a或26b(虚线)，且在波导管11内可以具有吸音材料，如靠近波导管11的终端12处。
参照图10，示出本发明另一实施例。图10的实施例使用图8实施例的拓扑结构，但是构造并布置成一个单独的励音器16执行图6实施例中两个励音器16a和16b的功能。如果需要的话，励音器16可以由一个以上的励音器替代，后者通过一公共的声容24耦合到波导管11上。
对本领域技术人员，清楚的是，在不背离所附权利要求所确定的本发明的宗旨和范围的情况下，可对本发明作各种修改和变更。