具有低频扩展滤波器的音频装置的制作方法

具有低频扩展滤波器的音频装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年11月18日提交的美国临时专利申请序列号63/115,532的优先权，在此出于所有目的将其全文以引入的方式并入。


背景技术：

3.诸如扬声器电话、便携式扬声器(例如，智能扬声器和/或蓝牙扬声器)的便携式音频装置通常具有小的形状因数。这些装置的小尺寸可能存在多种挑战。
4.例如，在小型音频装置的扬声器中产生足够的低音响应是一个设计挑战，因为缺少在装置内和扬声器后面提供大的后部空腔的空间。虽然有时使用端口(后部空腔中的适当开口)或无源辐射器来克服这一点，但是因为端口会引入不适用于所有使用情况的失真，所以这些端口并不总是理想的。例如，声学回声消除(aec)需要特别考虑端口或无源辐射器，因为它们可能引入非线性；其效应可能在幅度和相位上与声源(扬声器)相对不相关，从而降低了aec消除回声的有效性。另一方面，aec对于许多使用情况是理想的，例如对于扬声器电话。


技术实现要素：

5.以下概述呈现了某些特征的简化概述。该概述并非详尽的概述，并且不旨在标识关键或重要元素。
6.例如，根据一些方面，可以提供一种包括低频扩展滤波器的装置。该滤波器可以增加(并且因此有效地扩展)装置中的扬声器的低音响应，而不必占用装置中的很大空间。通常，为了提供大量的低音响应，使用大的后部空腔、端口和/或无源辐射器。然而，如前所述，端口和无源辐射不总是与装置的使用情况兼容，并且在小形状因数装置中大的后部空腔是不可行的。因此，提供了一种低频扩展滤波器，其可以增加低音频率响应而不需要大的后部空腔并且不需要端口和/或无源辐射。实际上，低频扩展滤波器可与较小的后部空腔一起使用，同时基本上模拟大得多(且不太可行)的后部空腔的声学效应。低频扩展滤波器可以包括多个管，这些管可以沿着曲折路径缠绕(并且可以类似于迷宫式设计)，其中选择这些管以与特定的预定低频信道谐振。例如，这些管可以在对应频率信道的中心的四分之一波长处谐振(例如，具有近似等于四分之一波长的长度，或者出于这里讨论的原因，甚至稍微小于四分之一波长)。
7.根据其他方面，可以提供一种音频设备，其包括形成内部空间的外壳、连接到外壳并被配置成发出声音的扬声器，以及设置在内部空间内的低频滤波器。低频滤波器可以被配置成对音频设备的刚度控制响应域内的多个频带进行滤波。低频滤波器可以包括多个声学通路。多个声学通路中的每一个可以包括对内部空间开放的第一端和封闭的第二端。多个声学通路中的每一个可以具有对应于音频装置的刚度控制响应域内的多个频带中的不同频带的不同长度。
8.根据其他方面，可以提供一种音频设备，其包括低频滤波器，该低频滤波器被配置
成在低于特定频率(例如低于约500hz)的倍频程频率范围内进行滤波。低频滤波器可以包括多个声学通路。多个声学通路中的每一个可以包括第一端，该第一端是开放的，使得低频滤波器接收的声能的至少一部分在第一端被接收。多个声学通路中的每一个可以包括封闭的第二端。多个声学通路中的每一个可以包括不同的曲折声学通路，并且具有对应于低于特定频率的倍频程范围内的多个频带中的不同频带的不同长度。
9.根据其他方面，可以提供一种音频设备，其包括形成内部空间的外壳、连接到外壳并被配置成发出声音的扬声器，以及设置在内部空间内的低频滤波器。低频滤波器可以被配置成对低于转变点频率的多个频带进行滤波，音频设备的质量控制响应域在该转变点频率处开始。低频滤波器可以包括多个声学通路。多个声学通路中的每一个可以包括对内部空间开放的第一端和封闭的第二端。多个声学通路中的每一个可以具有对应于低于转变点频率的多个频带中的不同频带的不同长度，音频设备的质量控制响应域在该转变点频率处开始。
10.下面更详细地描述这些和其他特征以及潜在的优点。
附图说明
11.在附图中以实例而非限制的方式示出了一些特征。在附图中，类似的数字表示相似的元件。
12.图1是包括扬声器、麦克风和低频扩展滤波器的示例装置的侧视图。
13.图2是图1的装置的俯视图。
14.图3至图7是示例低频扩展滤波器的俯视图。
15.图8是包括扬声器、麦克风和低频扩展滤波器的另一示例装置的侧视图。
16.图9是示出滤波后的音频装置(其包括低频扩展滤波器)和可比较的未滤波装置(其不包括低频扩展滤波器)的模拟内部阻抗与频率关系的实例的曲线图。
17.图10是示出滤波后的音频装置(其包括低频扩展滤波器)和可比较的未滤波装置(其不包括低频扩展滤波器)的声压级与频率关系的实例的曲线图。
18.图11是示出刚度控制域和质量控制域两者中的示例扬声器位移响应的曲线图。
19.图12是示出叠加了示例滤波倍频程的示例扬声器位移响应的曲线图。
20.图13是示出计算装置的示例配置的框图，该计算装置可用于实施本文所述的任何装置的至少一部分，诸如控制器106。
具体实施方式
21.形成本文一部分的附图示出了本公开的实例。应理解，附图中所示和/或本文中所论述的实例是非排他性的，且存在可如何实践本公开的其他实例。
22.图1是示例装置100的侧视图，并且图2是装置100的俯视图。所示的装置100包括扬声器驱动器103和麦克风107，尽管装置100可以包括多个驱动器和/或多个麦克风，并且替代地可以根本不包括麦克风。装置100还可以包括外壳101(其也可以是装置100的主体)，其将驱动器103和麦克风107保持在固定位置，并且其可以部分地或完全地包围与驱动器103和麦克风107电连接的控制器106。外壳101还可以部分地或完全地包围这里将被称为低频扩展滤波器104并且将在下面进一步详细描述的结构。
23.控制器106可以控制装置100的操作，包括驱动器103和/或麦克风107的操作。例如，控制器106可以接收由麦克风107响应于(并表示)由麦克风107检测到的声音而产生的电信号，并且以任何期望的方式处理那些接收到的电信号，诸如通过将表示检测到的声音的数据存储在存储器中，或者将表示检测到的声音的通信发送到装置100外部的位置。控制器106还可以包括用于生成表示驱动器103发出的声音的信号的电路。例如，控制器106可以从装置100外部的位置接收电信号，并基于那些信号使驱动器103发出声音。装置100外部的这种通信可以经由一个或多个电线(诸如usb连接)和/或经由诸如wi-fi或蜂窝通信的无线连接来进行。在后一种情况下，控制器106可以包括无线通信模块，例如wi-fi通信模块、蜂窝网络通信模块和/或蓝牙通信模块。控制器106可以实施为例如执行存储的指令的计算装置，和/或可以执行或不执行存储的指令的硬连线电路。
24.虽然可以引导驱动器103以便主要将声音从装置101向外引导(例如，在图1中的大致向上的方向上)，但是驱动器103还可以至少在向后的方向上将声音发射到由外壳101限定的后部封闭空腔102中。没有后部空腔的驱动器(例如，自由空气驱动器)通常低效地辐射声音，因为驱动器在向前和向后方向上均匀辐射，在远场中总和为零。驱动器后面的外壳通常设定辐射条件，并且由外壳包围的后部空腔的尺寸影响驱动器后面的空气刚度。为了优化驱动器的向前辐射，然后封闭空腔102可适于收集和容纳从驱动器103的面向内部(向后)部分辐射到外壳101中的向后声音。通过捕获向后辐射的声音，封闭空腔102理想地具有适当地将系统所经受的向后空气刚度和阻尼设定在临界点的几何形状，使得声音主要仅(或至少大部分)从驱动器的暴露的(前)表面辐射。然而，如上所述，可能难以将具有所需几何形状(例如，大小和/或形状)的空腔装配到便携式音频装置中。
25.实施后部空腔的一种方式是在其中包括共振管，这些共振管迫使来自驱动器后部的声音经由壳体内的特定声学路径行进。在一些情况下，后部空腔可以完全密封(没有声学上明显的开口)。在其他情况下，后部空腔可以具有一个或多个开口，称为端口。在另外的情况下，后部空腔可以具有无源辐射器，该无源辐射器响应于声能而弯曲，从而以期望的方式随时间动态地改变后部空腔的声响应。
26.如果几何条件设计得很好(例如，扩口入口和/或阻尼空腔)，封闭管四分之一波长谐振器(具有开放近端/源端和封闭远端的管)可以为特定频率产生最小化的(例如，零)阻抗条件，以及在该频率周围的小带中产生降低的阻抗。在重叠或几乎重叠的频带中使用一系列的这些四分之一波长谐振器可以产生接近于在特定频率区域中的驱动器的自由空气行为的密封条件。由于在由各个谐振器指定的特定频率处有效去除封闭(例如，密封)空腔的空气刚度，这具有扩展低频的有效辐射的潜在益处。可以将谐振器调谐到低于第一级驱动器/壳体系统的特性后频率的一系列频率，以便潜在地提高系统的低频辐射效率。这还可以有效地降低给定驱动器的给定频率响应所需的必需空腔体积。
27.为了实施多个这种谐振器，低频扩展滤波器104可以包括多个管，来自驱动器103的声音可以通过这些管。每个管的至少一部分(在本文中也称为通道)可以沿着曲折路径，以便减小保持管所需的体积。一个这样的管在图1中作为实例表示为元件109。来自驱动器103的声音可以穿过封闭空腔102，向下进入低频扩展滤波器104的中心空腔105，并进入其一个或多个管中。如将更详细地描述的，这些管可以被配置成放大(例如，产生附加共振)从驱动器103辐射的某些低频声音，由此有效地扩展驱动器103的低音响应。低频扩展滤波器
104可允许装置100具有较小的封闭空腔102。这是因为当声音进入管中并在管内反射时，其中的声音可能以与在大得多的传统封闭空腔中相同的方式共振。
28.图2示出了具有主体的低频扩展滤波器104，当从顶部观察时，该主体的形状可以是大致圆形(例如，盘状)。然而，这仅仅是一个实例；低频扩展滤波器104可以替代地具有任何其他形状的主体，例如矩形、椭圆形、立方体形或任何其他几何或非几何二维或三维形状。此外，当从侧面观察时，低频扩展滤波器104可以具有或可以不具有基本上平坦的轮廓。例如，图1示出了具有外圆周部分108的低频扩展滤波器104，该外圆周部分向上弯曲一个角度以遵循外壳101的外底部的轮廓。这种弯曲能力可以允许低频扩展滤波器104更容易地装配到任意形状的外壳101中，并且可以用于减少对外壳101的形状和/或尺寸的限制。通常，低频扩展滤波器105的形状可以被设计成以允许外壳101具有期望的尺寸和形状的方式装配到外壳101中，例如允许外壳101是便携式(例如手持)音频装置的一部分。低频扩展滤波器105内的管可以按需要布线成装配在低频扩展滤波器105的主体形状内。此外，管的数量和长度以及它们的横截面积可以基于要滤波的期望的对应频带的数量、它们的中心频率和其他设计因素来设计。因此，低频扩展滤波器105可以具有总体形状，该总体形状具有通常独立于在其中布线的管的几何形状，并且可以被设计成装配在外壳101内，只要低频扩展滤波器105的主体具有足够的尺寸以容纳管即可。
29.图3示出了低频扩展滤波器104的更详细的顶视图。从图中可以明显看出，低频扩展滤波器104可以布置为以中心空腔105为中心的多个圆周壁302。此外，可以有多个在中心空腔105与低频扩展滤波器104的外圆周(或其他外边界)之间延伸的径向延伸(或以其他方式向外延伸)壁301。壁一起可以形成多个区段，例如标记为a、b、c、d、e、f、g、h的区段，每个区段通常成形为饼状切片(盘的角度区段)，但不必限于饼状“切片”的范围。在所示实例中，区段a通常是位于径向壁301ha与301ab之间的区段，区段b通常是位于径向壁301ab与301bc之间的区段，区段c通常是位于径向壁301bc与301cd之间的区段，区段d通常是位于径向壁301cd与301de之间的区段，区段e通常是位于径向壁301de与301ef之间的区段，区段f通常是位于径向壁301ef与301fg之间的区段，区段g通常是位于径向壁301fg与301gh之间的区段，并且区段h通常是位于径向壁301gh与301ha之间的区段。
30.如下面将进一步解释的，这些区段中的每一个可以对应于一个特定的管，每个管可以对应于一个特定的谐振频带。这是因为每个区段可以利用调谐到谐振频带之一的不同管长度。在所示的实例中，有八个对应的谐振频带(每个对应于八个管中的不同的一个)。然而，低频扩展滤波器104可以被配置成具有任意数量的区段，并且因此具有任意数量的对应谐振频带。为了将管调谐到特定频带，管(可以仅在一端开口)可以具有大约为频带的中心频率波长的四分之一的长度。然而，如下面将进一步描述的，通过设计管以利用管壁粘滞损耗特性，每个管的长度可以小于波长的四分之一。这种较短的管长度可以允许低频扩展滤波器104比其他情况下更小，和/或可以允许其中的管被调谐到比使用相同管长度的其他情况下更低的频率，而无需设计适当的管壁吸收。
31.从图3中还可以看出，中心空腔105横向地通向多个开口，例如开口302。在所示的实例中，有四个这样的较小的横向开口，然而根据需要可以有任何数量的横向开口。每个横向开口可以通向一个、两个或更多个管109。在所示的实例中，每个横向开口通向两个不同的管，使得每对管共用来自中心空腔105的横向开口。来自驱动器103的声音可进入中心空
腔105，并且然后进入横向开口，如中心空腔105中的四个箭头所示。替代地，在该八频带实例中可以有八个分离的非协同定位的横向开口，每个区段一个。
32.对于每个区段，对应的管可以来回缠绕(例如，沿着曲折路径)以大体上装配(虽然不一定完全)在饼状切片区段中的一个区段内。例如，图4示出了对应于区段a的管401中的一个管，强调了该管以使其更容易与低频扩展滤波器104的其他管和区段区分开。注意，管401不一定完全保持在表示为区段a的区段内，并且根据需要从该饼形区域成角度地向外延伸以容纳管401的期望长度(超出径向壁301ab)。
33.图5示出了对应于区段b的管501的另一实例，再次强调该管以使得更容易将该管与低频扩展滤波器104的其他管和区段区分开。在该实例中，管501保持在径向壁301ab与301bc之间限定的饼形区段内。
34.图6示出了对应于区段c的管601的另一实例，再次强调该管以使得更容易将该管与低频扩展滤波器104的其他管和区段区分开。在该实例中，管601还保持在径向壁301bc与301cd之间限定的饼形区段内。
35.图7示出了对应于区段d的管701的另一实例，再次强调该管以使得更容易将该管与低频扩展滤波器104的其他管和区段区分开。在该实例中，管701通常保持在径向壁301cd与301de之间限定的饼形区段内，并且还部分地延伸超过径向壁301cd。
36.在图4至图7中强调的这些管401、501、601和701中的每一个具有对应于不同频带的不同长度。对应于截面e-h的剩余四个管也是如此。为了确定管的长度，初始计算可以涉及在自由空气中占用频率波长的四分之一。其等式为：长度＝c/(4f)，其中c是例如在20摄氏度下大约343米/秒，并且其中f是频带的中心频率(以赫兹为单位)。然而，该计算可能不考虑可能影响理想管长度的某些因素。例如，管可以各自具有一定的横截面积，该横截面积相对于它们的长度足够小，使得管的内壁表面的粘滞损失可能是显著的。如果横截面积相对于管的长度足够小，则最佳谐振所需的管的长度可以比波长的四分之一小一点。
37.在一个示例实施例中，其中低频扩展滤波器104的管具有由四个垂直的5mm壁组成的矩形横截面形状(因此导致每管25平方毫米的横截面积)，并且考虑到粘滞损失，针对以下频率如所示地计算管长度：
38.表1-示例频率和对应管长度
39.[0040][0041]
在低频扩展滤波器104的区域内装配总共约3.56m长(在本实例中)的八个通道的逻辑学包括迭代设计过程。例如，产生图3所示的特定低频扩展滤波器104(其具有圆形布局并且使用5mm
×
5mm的管)的迭代设计过程可以包括将直径约105mm的代表性圆分割成八个段，每个段占据相同的角宽度(在该实例中，每个段具有22.5度的角宽度)。该圆可进一步细分为十六个5mm宽的圆周通道(每个通道围绕该圆在距其中心不同距离处延伸)。这些通道然后可以选择性地开放以形成沿着曲折路径的通道，例如以模仿例如传统希腊迷宫的蛇形方式。最后，顶表面可以放置在通道上以形成管。所得到的管可以是空的(例如，自然地充满环境空气而没有其他物质)，以允许声能不被管以不期望的方式吸收。在这点上，低频扩展滤波器104的目的可以是在特定设计的频率下，特别是在低音区域中，提高效率(并且降低内部声阻抗)，而不是在那些频率下吸收能量。
[0042]
可以使用诸如nx的设计和制造软件来开发低频扩展滤波器104的几何形状，并且然后将其导入诸如comsol的物理建模软件中，以使用声学模块和本征频率解算器来确定空气共振频率。设计的物理实施方案可以使用例如具有诸如塑料或其他材料的常规3d打印材料的3d打印机来执行。在调谐各个通道的长度之后，可以形成最终的几何形状。使用该过程，发明人针对上述和图3所示的特定示例几何形状计算的本征频率如下：
[0043]
130.14694986593182+12.109782043560736i hz
[0044]
144.06801486379595+12.254009097819758i hz
[0045]
171.3592263830207+13.023017255005177i hz
[0046]
188.29581560770052+13.411817789644426i hz
[0047]
210.76477769185323+13.117674703946287i hz
[0048]
229.00717584342897+12.795806806436937i hz
[0049]
229.3793865576183+13.272769199959392i hz
[0050]
263.23715375734133+13.193887679345387i hz
[0051]
用于给定实施方案的管长度将最终取决于管的横截面积、制造管的材料以及期望的频带。有趣的是，管长度可以用更小的管横截面积缩短(从而潜在地允许低频扩展滤波器104甚至更小和/或使得更容易对管路径进行布局)，尽管这种关系仅适用于这一点，即横截面积由于管的声阻抗增加而变得太小而无法有效地接收声能。此外，在低频扩展滤波器104具有不同形状或尺寸的情况下，管的布局在实施方案与实施方案之间可能看起来不同。
[0052]
发明人还模拟了包括低频扩展滤波器104以及可比较的非滤波壳体的最终壳体，并且然后与两个壳体的内部阻抗测量相比较。这种阻抗测量示出了在特定频率下相应的壳体的电阻或空气刚度。图9的曲线图中示出了两个阻抗的比较，其示出了利用相同驱动器的滤波(即，包括低频扩展滤波器104)空腔和未滤波(即，不包括低频扩展滤波器104)空腔的阻抗与频率关系。如图9所示，滤波空腔的阻抗远低于未滤波空腔的阻抗，特别是对于上述八个频带的频率范围。这应该对应于在该频率范围内增加的灵敏度。因此，低频扩展滤波器104可以充当一种低通彩虹滤波器，其中它通过降低这些频带中的空气刚度来降低多个所定义的低频频带中的每一个的阻抗，从而导致对应驱动器在这些频带中的声输出增加。权
衡在于，与未滤波阻抗相比，该实例中的滤波阻抗对于较高频率(例如，从约330hz开始)增加，并且然后在更高频率(例如，高于450hz)再次统一。在具有相同驱动器的两个单独壳体的频率响应中也可以看到这种行为，这在图10的曲线图中针对该特定实施方案示出，该曲线图绘制了壳体的滤波版本和未滤波版本的声压级(db spl)与频率(hz)关系。
[0053]
上述实例使用范围从大约140hz到大约280hz的八个低频带。然而，低频扩展滤波器104可以替代地被调谐用于其他低频带范围内的其他数量的低频带。例如，低频扩展滤波器104可以被调谐到范围从100hz到500hz的频带，或者用于其中的任何子范围。给定数量的频带在其上扩展的总频率范围越宽，则频带可以彼此重叠越少(如果有的话)，从而导致在低频范围内更不均匀的频率响应。然而，这可以通过增加频带的数量(并且同样增加低频扩展滤波器104中对应的管/区段的数量，即低频扩展滤波器104被调谐到的频带的数量)来抵消。
[0054]
低频扩展滤波器104被调谐到的频带可以在频率范围内，在该频率范围内，频率范围的上端低于(并且在一些情况下，端部刚好低于和/或达到)转变点，在该转变点，系统响应由较低频率中的刚度控制响应支配，并且系统响应由相对较高频率中的质量控制响应支配。这两种类型的响应域是指驱动器的空气移动部分(例如，扬声器纸盆或其他膜)如何根据驱动频率移动。当驱动频率低于共振频率时，空气移动部分通常在驱动频率范围内自身移位大致相同的量。当频率增加一点时，位移可以逐渐增加到一点。驱动器操作的该域被称为刚度控制响应域，因为在较低频率下，驱动器的空气移动部分移动得足够慢，使得其刚度(例如，基于空气移动部分如何连接到驱动器的固定部分和/或基于空气移动部分在移位期间必须经历的任何弯曲)而不是惯性支配空气移动部分移位多远。在刚度控制响应域中，驱动器的位移响应(以及从驱动器发出的对应声能，例如，如在该域中由其频率响应所指示的)通常取决于驱动器的壳体的尺寸以及空气移动部分(例如，锥体和用于锥体的悬挂系统)的机械刚度。
[0055]
另一方面，当驱动频率高于共振频率时，随着频率增加，空气移动部分的位移通常将减小到零。驱动器操作的该域被称为质量控制响应域，因为在较高频率下，空气移动部分的惯性变得明显并且限制了它在相对较短的时间段(例如，频率的循环周期)内可以移位多远。在质量控制响应域中，驱动器的位移响应(以及从驱动器发射的对应声能，例如，如由该域中的频率响应所指示的)通常与驱动器的壳体的尺寸无关。
[0056]
在两个域之间存在相当尖锐的转变点，其中随着频率接近转变点，在刚度控制域中位移开始增加。然后，当经过转变点并且频率继续增加时，随着惯性的影响越来越大，位移开始减小。转变点可以理想地使用以下等式建模：
[0057][0058]
其中ω0是系统的无阻尼自然(共振)频率响应，s是空气移动部分的刚度，并且m是空气移动部分的质量。图11中示出了示出该行为的示例曲线图，其中两个域之间的转变点由在归一化频率ω/ω0处的垂直虚线表示，其中ω是驱动频率。
[0059]
如前所述，低频扩展滤波器104可以被调谐到的频带可以在频率范围内，在该频率范围内，频率范围的上端低于(并且在一些情况下，端部刚好低于和/或达到)刚度控制响应域与质量控制响应域之间的转变点。例如，多个频带所处的频率范围可以在结束于转变点
或刚好低于转变点的倍频程频率范围内。选择低于转变点的这样的频率范围可以减小或甚至最小化在下一个较高倍频程处的基于谐波的失真，其将在质量控制响应域中。因为在这种情况下低频扩展滤波器104将以这种方式被调谐，所以在这种情况下被调谐的低频扩展滤波器104可以预期降低或甚至最小化系统所经历的空气刚度，而不会显著地影响系统的质量控制响应(其支配下一个较高倍频程中的响应)。图12中示出了这种调谐到的倍频程的实例，标记为“滤波的倍频程”。虽然在图中没有明确地示出，但是多个调谐到的频带(以上表1中所示的那些频带)将位于滤波的倍频程或其他调谐到的频率范围内。对于表1的实例，滤波的倍频程是从140hz到280hz的倍频程。
[0060]
参考上表1中的示例管长度，其中横截面积为例如25mm(例如，5mm
×
5mm平方)，则管长度与横截面积的比率将在约12.3mm-1
(307.142857mm/25mm2)至约24.6mm-1
(614.285714mm/25mm2)的范围内。然而，可以使用其他比率，例如在10mm-1
至30mm-1
范围内的任何比率，或低于或高于该范围的比率。在对倍频程进行滤波的情况下，可预期低频扩展滤波器104的比率在从r到约2*r的范围内，其中r是较小比率(例如，12.3mm-1
)且2*r是该比率的两倍(例如，24.6mm-1
)。此外，如前所述，每个管的入口(例如，中心空腔105的圆周处的开口)可以张开到更大的横截面积，以增加进出这些管的声能传递，并减少在管的入口处出现突然的声阻抗转变。
[0061]
图8示出了装置100的另一实例，只是两个低频扩展滤波器104(104a和104b)被堆叠，一个在另一个之上。两个低频扩展滤波器104可以被不同地调谐，从而允许更多的调谐频率信道。例如，低频扩展滤波器104a可以被调谐到第一组频率信道，而低频扩展滤波器104b可以被调谐到不同的第二组频率信道。
[0062]
图13示出了控制器106的示例框图。控制器106可以被实施为例如执行所存储的指令的计算装置，和/或可以执行或不执行所存储的指令的硬连线电路。在所示出的实例中，控制器106可以包括或连接到以下各项中的任一项：一个或多个处理器2201、存储器2202(其可以包括诸如存储器的一个或多个计算机可读介质)、外部接口2203(其可以是或连接到诸如先前描述的通信模块)、用户接口2204、被配置成从装置101的一个或多个麦克风(诸如麦克风107、107a和/或107b)接收音频信息信号的麦克风驱动电路2206、一个或多个数字信号处理器2207和/或扬声器驱动电路2208，一个或多个数字信号处理器被配置成实施装置100的任何数字信号处理，例如aec和/或lf升压，扬声器驱动电路被配置成向装置101的一个或多个驱动器(例如扬声器103)提供音频信号，并且使一个或多个驱动器产生声音。
[0063]
一个或多个处理器2201可以被配置成执行存储在存储器2202中的指令。当由一个或多个处理器2201执行时，这些指令可以使控制器106(并且因此使装置100)执行在此描述的由控制器106和/或装置100执行的任何功能。
[0064]
电力可适当地提供给控制器106、驱动器103、麦克风107、107a和/或装置100的任何其他元件。虽然没有明确示出，但是在此描述和示出的任何示例装置100可以包括内部电池和/或外部电源连接。
[0065]
尽管一些附图示出了具有特定特征的装置100的实例，这些特征诸如特定外壳形状、一个或多个低频扩展滤波器、一个或多个扬声器驱动器、一个或多个麦克风、布线和/或控制器，而其他附图可能没有，但是它们不存在于特定附图中并不意味着暗示那些特征不存在于那些实例中。在此描述和示出的装置100的任何实例可以以任何组合或子组合包括
在此描述的这些和其他特征中的任何一个。例如，虽然在装置100的特定实例中示出了特定的外壳101形状，但是装置100的任何实例可以使用任何外壳形状。
[0066]
更一般地说，尽管以上描述了实例，但是那些实例的特征和/或步骤可以以任何期望的方式被组合、划分、省略、重新排列、修改和/或扩充。本领域技术人员将容易想到各种变更、修改和改进。尽管在此没有明确说明，这样的变更、修改和改进旨在成为本说明书的一部分，并且旨在在本公开的精神和范围内。因此，前面的描述仅仅是示例性的，而不是限制性的。

技术特征：
1.一种音频设备，包括：外壳，所述外壳形成内部空间；扬声器，所述扬声器联接到所述外壳并且被配置成发出声音；和低频滤波器，所述低频滤波器被设置在所述内部空间内并且被配置成对所述音频设备的刚度控制响应域内的多个频带进行滤波，所述低频滤波器包括多个声学通路，其中：所述多个声学通路中的每一个包括对所述内部空间开放的第一端和封闭的第二端；并且所述多个声学通路中的每一个具有对应于音频装置的所述刚度控制响应域内的所述多个频带中的不同频带的不同长度。2.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个声学通路被配置成降低所述多个频带内的空气刚度。3.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个仅填充有空气。4.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个包括管。5.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述内部空间是封闭的内部空间。6.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个的所述第一端包括扩口。7.根据权利要求1所述的低频滤波器，其中所述多个声学通路中的两个声学通路中的每一个的所述第一端共用通向所述内部空间的开口。8.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个具有在10mm-1
到30mm-1
范围内的长度与横截面积的比率。9.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个具有在12.3mm-1
到24.6mm-1
范围内的长度与横截面积的比率。10.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述多个频带中的至少一些频带重叠。11.一种音频设备，包括低频滤波器，所述低频滤波器被配置成在低于约500hz的频率范围内进行滤波，所述低频滤波器包括：多个声学通路，其中所述多个声学通路中的每一个包括第一端，所述第一端是开放的，使得由所述低频滤波器接收的声能的至少一部分在所述第一端处被接收，其中所述多个声学通路中的每一个包括封闭的第二端，并且其中所述多个声学通路中的至少一些声学通路包括不同的曲折声学通路，并且具有对应于所述频率范围内的多个频带中的不同频带的不同长度。12.根据权利要求11所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个仅填充有空气。13.根据权利要求11所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的两个声学通路的所述第一端共用开口。14.根据权利要求11所述的音频设备，其中所述低频滤波器包括在主体的外周边处弯曲并包括所述多个声学通路中的一个或多个的至少一部分的部分。15.根据权利要求11所述的音频设备，其中所述频率范围低于约280hz。16.一种音频设备，包括：
外壳，所述外壳形成内部空间；扬声器，所述扬声器联接到所述外壳并且被配置成发出声音；和低频滤波器，所述低频滤波器被设置在所述内部空间内并且被配置成对低于转变点频率的多个频带进行滤波，所述音频设备的质量控制响应域在所述转变点频率处开始，所述低频滤波器包括多个声学通路，其中：所述多个声学通路中的每一个包括对所述内部空间开放的第一端和封闭的第二端；并且所述多个声学通路中的每一个具有对应于低于所述转变点频率的所述多个频带中的不同频带的不同长度，所述音频设备的所述质量控制响应域在所述转变点频率处开始。17.根据权利要求16所述的音频设备，其中所述多个声学通路被配置成降低所述多个频带内的空气刚度。18.根据权利要求16所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个仅填充有空气。19.根据权利要求16所述的音频设备，其中所述内部空间是封闭的内部空间。20.根据权利要求16所述的音频设备，其中所述多个声学通路中的每一个具有在10mm-1
到30mm-1
范围内的长度与横截面积的比率。

技术总结
提供了一种滤波器，该滤波器可以增加和扩展音频装置的扬声器的低音频率响应。该滤波器可以是空间有效的。该滤波器可以是不必具有大的后部空腔并且不必具有端口和/或无源辐射的装置的一部分。低频扩展滤波器例如可以与较小的后部空腔一起使用，同时基本上模拟大得多的后部空腔的声学效应。该低频扩展滤波器可以包括多个声学通路，例如管，其可以沿着曲折路径缠绕并且可以类似于迷宫式设计。可以选择管以与特定的预定低频信道谐振。例如，这些管可以是对应频率信道的中心的大约四分之一波长，或者甚至稍短一些。者甚至稍短一些。者甚至稍短一些。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：舒尔
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2023/7/25