图片简介:
本技术实施例提供一种扬声器，包括：支架；振动部件，固定于所述支架，振动部件用于振动发出声波；超表面结构，位于所述振动部件背离所述支架的一侧；所述超表面结构包括多个共振腔消音单元，所述共振腔消音单元呈环状结构，且多个所述共振腔消音单元依次环套；位于所述超表面结构中心位置的所述共振腔消音单元围绕形成高频声波出射管道。本技术实施例提供一种扬声器，以实现降低声波的指向性，拓宽声波的辐射方向。
技术要求
1.一种扬声器，其特征在于，包括：
支架；
振动部件，固定于所述支架上，所述振动部件用于振动发出声波；
超表面结构，位于所述振动部件背离所述支架的一侧；所述超表面结构包括多个共振腔消音单元，所述共振腔消音单元呈环状结构，且多个所述共振腔消音单元依次环套；位于所述超表面结构中心位置的所述共振腔消音单元围绕形成高频声波出射管道。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述高频声波出射管道的孔径，大于相邻两个所述共振腔消音单元之间的距
离。
3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，1＜D/d＜1.5；
其中，D为所述高频声波出射管道的孔径，d为相邻两个所述共振腔消音单元之间的距离。
4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，相邻两个所述共振腔消音单元之间具有间隙；
所述共振腔消音单元包括阵列排布的多个赫姆霍兹共振腔，多个所述赫姆霍兹共振腔通过所述间隙相连通。
5.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述振动部件发出声波的频率ω满
足：
其中，ω0为所述赫姆霍兹共振腔的共振角频率，a为所述赫姆霍兹共振腔沿所述高频声波出射管道的延伸方向上的高度，b为所述赫姆霍兹共振腔沿垂直于所述高频声波出射管道的延伸方向上的宽度，L为所述间隙沿所述高频声波出射管道的延伸方向上的高度。
6.根据权利要求5所述的扬声器，其特征在于，4700Hz≤ω≤7000Hz。
7.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述振动部件包括振动锥形面和围绕所述振动锥形面的振动部件边缘；
所述超表面结构位于所述振动锥形面的正上方，且所述超表面结构在所述振动部件上的垂直投影完全覆盖所述振动锥形面。
8.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，还包括固定件，所述超表面结构通过所述固定件固定于所述振动部件边缘。9.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，还包括固定件，所述超表面结构通过所述固定件固定于所述支架。
10.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述高频声波出射管道在所述振动部件上的垂直投影位于所述振动部件的中
心。
技术说明书一种扬声器技术领域
本技术涉及电声器件技术领域，尤其涉及一种扬声器。背景技术
扬声器是一种能够将电能转化为声能的器件，其广泛应用于手机、电脑等终端电子产品中，是最基本的发声单元。
随着人们生活水平的提高，人们对扬声器的音质要求也越来越高，而指向性是评估扬声器的一个重要性能指标，指向性是指声波辐射到空间各个方向的能力。声波处于低频时，由于扬声器相对波长来说可看作为一个点声源，声波的辐射是无指向性的。当随着频率的增加，声波波长与辐射面的线度可比较或者更小时，扬声器的不同部位所产生的辐射声波到达空间各点的相位有差异，会出现干涉而形成较明显的指向性。造成最佳听感空间位置过于狭小，影响人们的听觉享受。技术内容
本技术提供一种扬声器，以实现降低声波的指向性，拓宽声波的辐射方向。本技术实施例提供一种扬声器，包括：支架；
振动部件，固定于所述支架上，所述振动部件用于振动发出声波；
超表面结构，位于所述振动部件背离所述支架的一侧；所述超表面结构包括多个共振腔消音单元，所述共振腔消音单元呈环状结构，且多个所述共振腔消音单元依次环套；位于所述超表面结构中心位置的所述共振腔消音单元围绕形成高频声波出射管道。
可选地，所述高频声波出射管道的孔径，大于相邻两个所述共振腔消音单元之间的距离。可选地，1＜D/d＜1.5；
其中，D为所述高频声波出射管道的孔径，d为相邻两个所述共振腔消音单元之间的距离。可选地，相邻两个所述共振腔消音单元之间具有间隙；
所述共振腔消音单元包括阵列排布的多个赫姆霍兹共振腔，多个所述赫姆霍兹共振腔通过所述间隙相连通。
可选地，所述振动部件发出声波的频率ω满足：
其中，ω0为所述赫姆霍兹共振腔的共振角频率，a为所述赫姆霍兹共振腔沿所述高频声波出射管道的延伸方向上的高度，b为所述赫姆霍兹共振腔沿垂直于所述高频声波出射管道的延伸方向上的宽度，L为所述间隙沿所述高频声波出射管道的延伸方向上的高度。
可选地，4700Hz≤ω≤7000Hz。
可选地，所述振动部件包括振动锥形面和围绕所述振动锥形面的振动部件边缘；
所述超表面结构位于所述振动锥形面的正上方，且所述超表面结构在所述振动部件上的垂直投影完全覆盖所述振动锥形面。可选地，还包括固定件，所述超表面结构通过所述固定件固定于所述振动部件边缘。可选地，还包括固定件，所述超表面结构通过所述固定件固定于所述支架。
可选地，所述高频声波出射管道在所述振动部件上的垂直投影位于所述振动部件的中心。
本技术实施例提供的扬声器包括多个环状结构的共振腔消音单元和高频声波出射管道。共振腔消音单元可以通过低频的声波，且扬声器相对波长来说可看作为一个点声源，声波的辐射是无指向性的。共振腔消音单元不能通过高频声波，高频声波通过高频声波出射管道后出射到外界空气中，由于高频声波的辐射面的线径很小，经过高频声波出射管道后的高频声波可以看做振动部件的次声源，且次声源为点声源，从而实现降低声波的指向性，拓宽声波的辐射方向。附图说明
图1为本技术实施例提供的一种扬声器立体结构示意图；图2为图1中所示扬声器的俯视图；图3为图1中所示扬声器的侧视图；图4为沿图2中AA’的剖面结构示意图；图5为图4中S1区域的放大结构示意图；
图6为超表面结构的透过率随着声波频率的变化曲线示意图；图7为超表面结构的有效体积模量随着声波频率的变化曲线示意图；图8为声波频率在1000Hz下的指向性曲线数值模拟结果示意图；图9为声波频率在2240Hz下的指向性曲线数值模拟结果示意图；图10为声波频率在3000Hz下的指向性曲线数值模拟结果示意图；图11为声波频率在6000Hz下的指向性曲线数值模拟结果示意图；图12为本技术实施例提供的另一种扬声器的剖面结构示意图；图13为本技术实施例提供的另一种扬声器的剖面结构示意图。具体实施方式
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
图1为本技术实施例提供的一种扬声器立体结构示意图，图2为图1中所示扬声器的俯视图，图3为图1中所示扬声器的侧视图，图4为沿图2中AA’的剖面结构示意图，参考图1、图2、图3和图4，扬声器包括支架10、振动部件20和超表面结构30。振动部件
20固定于支架10上，振动部件20用于振动发出声波。超表面结构30位于振动部件20背离支架10的一侧。超表面结构30位于振动
部件20的声波出射方向，振动部件20发出的声波经过超表面结构30后出射到外界空气中。超表面结构30包括多个共振腔消音单元31，共振腔消音单元31呈环状结构，共振腔消音单元31例如可以呈圆形的环状结构或者方形的环状结构，本技术实施例对于共振腔消音单元31的具体环状结构的形状不做限定，具体需要根据实际产品而定。多个共振腔消音单元31依次环套，位于超表面结构30中心位置的共振腔消音单元31围绕形成高频声波出射管道32。高频声波出射管道32例如可以位于超表面结构30的几何中心。
本技术实施例提供的扬声器包括多个环状结构的共振腔消音单元和高频声波出射管道。共振腔消音单元可以通过低频的声波，且扬声器相对波长来说可看作为一个点声源，声波的辐射是无指向性的。共振腔消音单元不能通过高频声波，高频声波通过高频声波出射管道后出射到外界空气中，由于高频声波的辐射面的线径很小，经过高频声波出射管道后的高频声波可以看做振动部件的次声源，且次声源为点声源，从而实现降低声波的指向性，拓宽声波的辐射方向。
可选地，参考图1-图4，高频声波出射管道32的孔径，大于相邻两个共振腔消音单元31之间的距离。本技术实施例中，通过设置高频声波出射管道32的孔径大于相邻两个共振腔消音单元31之间的距离，保证了高频声波具有较高的透过率，以便将足够大能量的声波出射到外界空气中。
示例性地，共振腔消音单元31呈圆形的环状结构，高频声波出射管道32呈圆柱形。高频声波出射管道32的孔径为高频声波出射管道32的直径。相邻两个共振腔消音单元31之间的距离为，相邻两个共振腔消音单元31之间沿径向上距离。
可选地，参考图1-图4，1＜D/d＜1.5，其中，D为高频声波出射管道32的孔径，d为相邻两个共振腔消音单元31之间的距离。随着高频声波出射管道32孔径的减小，通过高频声波出射管道32后出射的声波越接近于点声源，声波指向性越弱，且通过高频声波出射管道32后出射的声波能量越低，高频声波的透过率越低；随着高频声波出射管道32孔径的增加，通过高频声波出射管道
32后出射的声波越接近于面声源，声波指向性越强，且通过高频声波出射管道32后出射的声波能量越高，高频声波的透过率越
高。本技术实施例中，通过设置1＜D/d＜1.5，均衡了高频声波的透过率以及声波指向性，既保证了高频声波具有较高的透过率，又实现了降低声波的指向性，拓宽声波的辐射方向。
图5为图4中S1区域的放大结构示意图，参考图4和图5，相邻两个共振腔消音单元31之间具有间隙33。共振腔消音单元31包括阵列排布的多个赫姆霍兹共振腔310，多个赫姆霍兹共振腔310通过间隙33相连通。多个赫姆霍兹共振腔310可以沿垂直于超表面结构30所在平面的方向上排列成一排。
由于赫姆霍兹共振腔310和间隙33的结构尺寸处于亚波长范围，则超表面结构30的等效体积模量Beff可表示为：
公式(1)中，ω0为赫姆霍兹共振腔的共振角频率，w为声波的频率，Γ为赫姆霍兹共振腔310的固有损失，空气体积模量B0满足：
公式(2)中，ρ0为空气密度，c0为声波在空气中的传播速度。公式(1)中，F满足：
公式(3)中，a为赫姆霍兹共振腔沿高频声波出射管道32的延伸方向上的高度，b为赫姆霍兹共振腔沿垂直于高频声波出射管道32的延伸方向上的宽度，L为间隙33沿高频声波出射管道32的延伸方向上的高度。高频声波出射管道32的延伸方向与间隙33的延伸方向一致，高频声波出射管道32的延伸方向垂直于超表面结构30所在平面。公式(1)中，赫姆霍兹共振腔的共振角频率w0满足：
公式(4)中，CHR满足：
公式(4)中，MHR满足：
扬声器的制作技术
