外部出口式扬声器机箱 【技术领域】
本发明涉及一种扩音器(此后被称为“扬声器”)机箱(enclosure)。更具体地，本发明涉及一种出口式(ported)扬声器机箱和扩展扬声器的低频响应的方法。
背景技术
扬声器机箱将由扬声器所产生的声音的声音保真度极大地增强到超过由没有扬声器机箱的裸露扬声器驱动器所产生的声音保真度之上。
在十九世纪，Hermann von Helmholtz，德国物理学家谐波学工程先驱，发现了已知为亥姆霍兹谐振器的一种类型的共鸣器。亥姆霍兹谐振器是一种类型的共鸣器，由通过短通道或管(pipe)与大气相连的闭合容积的空气构成。封闭空气的自然弹性与管道中的气团作用，引起了调谐后地谐振音调，被称为管的基调。
在十九世纪三十年代，Jensen公司开始将被称为“低音反射扬声器(bass reflex speaker)”的产品投入市场。该低音反射扬声器是一种在扬声器驱动器下方包含开口的扬声器机箱。今天，低音反射开口的设计更一般地被称为“开孔式(vent)”开口出口(opening port)。
两个音频领域最受尊敬的科学家，A.N.Thiele和Richard Small，对于低音反射扬声器的分析投入了大量的研究。Thiele和Small发现即使没有安装到盒中的扬声器驱动器，开孔式机箱也充当谐振盒。Thiele和Small断定将开口添加到盒中创建了一种在理论上类似于亥姆霍兹谐振器的谐振器。Thiele和Small的研究还引起了用于测试声音驱动器盒扬声器机箱的音频工业标准的创建。通称为Thiele或Small参数的规范经常被用于表现扬声器驱动器和扬声器系统的特征。
到了十九世纪50年代，已经对低音反射扬声器进行了修改，并且实现为扬声器机箱设计的通用方法是实现导管(duct)或出口(port)，典型地，是安装到扬声器驱动器下方的开口上的内部管道(tube)。导管或管道的目的是消除在扬声器机箱内正在产生的谐振频率并将该信息向外引导到收听者。声学工程师发现实现内部导管或管道创建了一种超越由低音反射扬声器所使用的开孔式方法的更“低沉”(boomy)的响应。
大量变化的音乐风格依赖于对乐器的相当调和的选择。例如，这些乐器可以包括弦乐器、管乐器和打击乐器。诸如踢鼓(kick drum)等打击乐器产生了低频信息。钹和高帽(hi-hat)产生了高频信息。这样的打击乐器已经成为现代音乐中所听到和使用的标准使用乐器。
已经在寻求对由扬声器驱动器和通过扬声器机箱所产生的音频保真度的改进。有利地，将音频扬声器产品设计用于提供全范围的音频响应。这样的全范围扬声器系统应该产生可听到的响应，包括低频、中频和高频信息。
另外，扬声器机箱系统并不局限于剧院和音频再现环境。在过去的50年中，社会在计算机和经济上已经得到快速发展。剧院、音频和计算机市场共享了创建创新方案来提高再现的声音的质量并由此使消费者购买产品的共同目标。成功的公司持续努力地以有竞争力的价格来制造高科技的创新设计。对于音频工程师，典型地，这意味着以更低成本来设计改进的音频方案。
产生成本节约的解决方案的需求引起了电子组件数量的减小。当设计可接受的高保真度和全范围的音频解决方案时，成本限制进一步使音频工程师所面对的困难变得更复杂。
这些挑战使回顾声学历史的声学音频工程师搜索用于创建已发现理论的变体并将这些变体实现为成功音频设计的方法。
【发明内容】
公开了一种外部出口式扬声器机箱和用于扩展扬声器驱动器的低频响应的方法。所述外部出口式扬声器机箱包括具有出口或开口的主机箱。所述主机箱可以连续地从第一尺寸变化到出口或开口的尺寸。可选地，导管或管道可以从主机箱开始延伸并延伸到外部。所述导管或管道可以从第一尺寸过渡到出口或开口的尺寸。对出口、主机箱的尺寸和从主机箱到出口的过渡(transition)进行配置，以便加强安装到机箱上的扬声器的低频响应。圆柱形主机箱可以逐渐或连续地过渡到出口。圆柱形主机箱可以包括封闭的第一端和开口出口端。扬声器可以安装到主机箱的圆柱面上。可选地，可以与圆柱体的轴并行地安装扬声器。
【附图说明】
根据结合附图所采用的以下详细描述，本发明的特征、目的和优点将变得明显，在附图中，相同的部件由相同的参考符号来表示。
图1A-1C是外部出口式扬声器机箱的实施例的图；
图2A-2C是外部出口式扬声器机箱的另一实施例的图；
图3A-3C是外部出口式扬声器机箱的另一实施例的图；
图4是外部出口式扬声器机箱的另一实施例的侧视图；
图5是外部出口式扬声器机箱的另一实施例的侧视图；
图6A-6B是能够在扬声器机箱内使用的全范围扬声器的实施例的图。
图7A-7B是扬声器频率响应图。
【具体实施方式】
公开了一种用于扩展扬声器驱动器的低频响应的扬声器机箱的出口式或导管式配置。所述出口式扬声器机箱包括一个或多个导管或出口，用于将扬声器机箱内部的空气与该机箱外部的空气相通。所述出口或导管可以完全位于扬声器机箱的外部，从而没有导管或管道部分延伸到机箱的内部。例如，出口开口可以定位在从主机箱的尺寸过渡到出口开口的尺寸的过渡部分的末端。扬声器机箱可以大致上为圆柱形，按照该形式，过渡部分从主机箱尺寸向出口尺寸逐渐变细。扬声器可以设计用于增强选定的频率。典型地，扬声器机箱的设计可以扩展容纳在机箱中的单一驱动器的低频响应，从而可以使用单一驱动器来提供全范围的频率响应。
通过将扬声器驱动器实现到扬声器机箱中所产生的输出音频信息已经增加了响度以及扩展了低频响应。增加的音频内容(content)是由于去除了由于消除频率特别是低频的定相复杂性的扬声器机箱壁所引起的。
可以结合需要全范围频率响应的各种产品来实现扬声器机箱设计。这样的产品包括笔记本计算机、电视和使扬声器机箱的区域最小的其他应用。在一些这样的应用中，扬声器机箱可以延伸到未由传统扬声器机箱所利用的其他区域。外部导管或管道空气出口的实现允许对扬声器机箱进行扩展，并且能够在空间允许的其他区域中创建谐振器。
该扬声器机箱还可以在以下产品中实现，例如，便携式立体声系统、时钟收音机、多媒体PC桌面扬声器、环绕声和家庭剧院扬声器等。在同时创建了增强的音频解决方案的同时，收听者可看到的外部导管或管道空气出口的实现可以被看作一种现代设计。
所述外部导管扬声器机箱还可以结合利用外部扬声器的产品来使用。例如，所述外部导管机箱可以用作笔记本音频扬声器机箱、多媒体扬声器机箱、家庭扬声器机箱、户外扬声器机箱以及专业扬声器机箱。
在产生再现声音时，扬声器驱动器沿两个方向交替前后移动，非常像引擎中的活塞。在使正信息(posit ive information)和负信息(negative information)交替回转时，由扬声器驱动器来接收由音频信息构成的交替电流。正信号使扬声器驱动器向外推动空气运动。负信号使扬声器驱动器向内推动空气运动。扬声器驱动器的内外运动扰动了周围空气，并产生了在空气中可听到的波形。
扬声器驱动器包含自然谐振频率(Fo)，当驱动器被轻微扰动时，将使扬声器驱动器振动。典型地，谐振频率是扬声器能够产生的最低频率之一。
当扬声器驱动器产生了诸如正弦波的可听音调时，产生已知为基调的中间音调。另外，该驱动器可以根据该基调来产生谐波。这些谐波可以由原始基调的倍增构成。100Hz的基调能够产生多个音调或谐波，可以包括200Hz、400Hz、800Hz、1200Hz、2400Hz、4800Hz、9600Hz和19200Hz的谐波音调。这些音调通常被认为处于人耳的可听频率内。另外，可以产生子谐波或基调的分割。
Fletcher和Munson发现人类听力对各种频率反应不同。Fletcher和Munson测量了人类听力的灵敏度，并且发现该灵敏度在人类听力的范围上是不同的。该发现引起了Fletcher和Munson曲线的创建。结果已经显示：人耳难以听到低频内容以及高频内容。大约为3KHz到4KHz的中间范围的频率是人耳所最佳听见的主要区域。为了使人耳在诸如较低频率或非常高频率等频率处听到相同灵敏度或响度，需要增加灵敏度或响度来补偿人类听力响应。
由于扬声器纸盆需要行进较远来创建更长的波形，而中频和高频需要较少的扬声器纸盆行进，因此，低频信息难以利用扬声器来重新创建。
通过测试扬声器驱动器的频率响应，可以测量扬声器驱动器的性能。已知反应由驱动器所产生的频率响应的标准测量为Q。Q是电抗性能量与电阻性能量的测量，并且计算如下：
Q＝2πfoMT/RT
其中，
fo＝以赫兹测量的系统谐振频率；
Mi＝以千克测量的总系统质量或扬声器机箱容积；
RT＝以牛顿秒每米测量的扬声器机箱的总系统衰减电阻。
包括Q的扬声器驱动器的设计将确定将能够产生低频内容。尽管裸露扬声器驱动器可能能够产生低频信息，典型地，可听低频输出将不会响亮。
在确定扬声器机箱的尺寸时考虑各种因素，所述尺寸包括扬声器驱动器的规格、以及可用区或容许容量。这些因素包括但不局限于扬声器驱动器的整个性能特性以及可用扬声器机箱容量。这样的扬声器特性可以包括QT(总扬声器Q)、FS(纸盆的扬声器自由空气谐振)、以及VAS(符合扬声器上中止(suspension)的等效容积)。
将扬声器驱动器实现到扬声器机箱中引起从扬声器驱动器的背面消除了声音信息。音频内容的扣除或消除已知为滤声器。由于其不容许特定的声音信息溢出，因此，扬声器机箱被认为是一种滤声器。已知气密的并且没有任何方法将声音信息从扬声器机箱内部向外引导的扬声器机箱是无限隔板(baffle)设计。
当将扬声器驱动器放置到还被称为无限隔板机箱的封闭扬声器机箱中时，扬声器机箱消除了由扬声器驱动器所产生的后音频内容。可以配置封闭扬声器机箱来产生平坦的频率响应。已知平坦的频率响应或线性响应为巴特沃思响应。
声波信息的滤波可以产生被认为在大多数频率中较为理想的线性响应。例外在于已经滤波并且响应也为线性的低频区内的响应。由于人类听力需要在低频信息处的增强的灵敏度或响度，因此，在低频处的线性或平坦响应具有复杂性，如由Fletcher Munson曲线所示。如先前所提到的，需要针对人耳在音量或响度上增加低频内容，以仿真低频信息是水平的或甚至具有其他频率内容。
利用一系列电容器、电阻器和其他电子器件的有源和无源均衡可以用来改变扬声器驱动器的频率响应。然而，当扬声器驱动器处于受限区时，添加这些组件产生了难度，并且可能会消耗内部扬声器容积区。
另一通用声音扬声器机箱设计基于切比雪夫曲线，可以显示对低频信息的增加。低频信息的增加提高了低频内容的灵敏度或响度，并且创建了对于Fletcher和Munson的发现较为理想的响应。
参考已知为切比雪夫滤波器的滤声器设计，已经创建了大量扬声器机箱设计，包括低音反射滤波器，其中实现了用于增加低频内容输出的内部导管或空气管道出口。
扬声器机箱的内部空腔能够使由扬声器机箱的背面所产生的声音信息谐振。然后，将由扬声器驱动器背面所产生的音频内容反射到扬声器机箱内的周围的内壁。通过反射改变了包含已经从扬声器机箱的内壁反射回的各种频率的反射音频内容的一部分，从而反射音频内容的相位现在与扬声器驱动器平行。
经过多年，已经利用基于亥姆霍兹谐振器的理论创建了大量导管和管道的设计。这些设计包括低音反射开孔式设计以及内部导管或出口设计。整个理论在于：如果将调谐的导管或出口放置在扬声器机箱内，则导管或出口将允许扬声器机箱内的声音信息溢出扬声器机箱。
低音反射设计实现了内置到扬声器驱动器下方的正面的开孔。低音反射开孔使响度增加以及使低频内容增加。利用低音反射开孔的复杂性在于：对于哪一些频率将从开口中溢出，开孔中的开口并非特定的。低音反射解决方案的不正确设计将产生相位复杂性以及产生在各个频率上的非线性响应。
导管或出口式扬声器机箱的设计通过将导管或管道插入到扬声器机箱中，允许产生选定的音调。利用内部导管或管道的扬声器机箱可以被调谐到特定的频率带宽。典型地，导管或空气出口将被调谐到处于或低于200Hz的频率，取决于扬声器所能够产生的谐振频率。该导管或空气出口开口将被调谐到特定频率，但是还将接受选定的调谐频率附近的频率带宽(例如，基调＝100Hz，95Hz到105Hz的带宽也可以听到)。
导管或出口扬声器机箱设计的实现具有类似于切比雪夫曲线的理想响应。导管或管道出口的实现类似于也使用管道型谐振器的亥姆霍兹谐振器。
低频内容的增加随着导管或管道出口的使用而出现。由于导管或管道出口谐振器被调谐为特定频率，仅从导管或管道出口中输出调谐频率和调谐频率附近的频率带宽以及建立于该调谐频率上的谐波。
外部导管或管道空气出口扬声器机箱的理论在理论上类似于内部导管或管道出口设计。外部导管或管道增强了低频内容以及中频和高频内容，可以选择性地将其调谐到导管或管道外部出口。由于导管或管道空气出口位于扬声器机箱的外部，还存在扬声器机箱的内部容积的增加。
图1是外部出口式扬声器机箱100的实施例的图。机箱100包括安装在主机箱120的面上的扬声器110。扬声器110的正面从主机箱120面朝外部。当利用电信号来驱动扬声器时，扬声器110的正面产生具有给定相位的声音信息。扬声器110的背面面向主机箱120的内部容积。扬声器110的背面产生具有与由扬声器110的面所产生的声音信息的相位相反的相位的声音信息。
出口或导管130从主机箱100中伸出。出口130配置为允许气流通过出口130。典型地，主机箱120是密封的，除了与出口130相连的部分之外。
出口130与主机箱120的内部容积相连，并从主机箱120向外延伸。因此，空气可以通过出口130，从主机箱120的内部容积向外传递到位于主机箱120外部。设计端口130的尺寸，以使离开出口130的选择频率分量与由扬声器的正面所产生的相应频率成分同相。
出口130在与主机箱100相反的一端处终止。出口130的该端可以包括能够成形的端接器。所述端接器134可以是诸如喇叭形的、滚圆形的、圆锥形的、放射式的、椭圆形等或其他一些形状。在一些实施例中，省略了端接器134。
出口130和端接器134的内部容积有助于主机箱120的内容容积。因此，机箱100包括作为主机箱120、出口130和端接器134的内部容积的总和的内部容积。
出口130和端接器134是开放式的，从而通过出口130的气流实质上未受阻碍。即，可以在出口130的开口上设置诸如铁栅或铁栅织物等闭塞物，只要通过出口130的气流实质上是未受阻碍的。如果闭塞出口130流过未受阻碍的气流的至少一半，则该气流实质上是未受阻碍的。
出口130还可以包括延伸到主机箱120的内部容积中的过渡部分132。对于具有端接器134的情况，可以对过渡部分132进行成形。所述过渡部分132可以具有与端接器134相同的形状，如图1所示。在其他实施例中，过渡部分132可以相对于端接器134的不同形状或尺寸。在其他实施例中，省略了过渡部分132。
可以对过渡部分132进行配置，从而最远或最近地延伸到主机箱120中的一端具有实质上与主机箱120的内部尺寸相等的开口。可选地，所述过渡部分132的该端的开口可以小于主机箱120的内部尺寸。优选地，设置过渡部分132的最大开口的尺寸，以使所需频率成分耦合到出口132上。例如，所述过渡部分132可以从实质上等于主机箱120的内部尺寸的尺寸放射到出口130的尺寸。
可选地，图1中的扬声器110和在整个文档中所述的扬声器可以被称为扩音器、扬声器驱动器、驱动器、音频源、声音驱动器、声音设备、声音源等、或用于产生音频的装置。可选地，在整个描述中所述的出口可以被称为导管、通道、音频路径、声音路径、波导管(guide)等。可以将该出口配置为具有均匀横截面的导管或其横截面可以变化。另外，在某一点上，出口横截面可以是圆形的、长椭圆形的、椭圆形的、卵圆形的、泪滴形的、方形的、矩形的、多边形的、或其他一些配置。
在图1的机箱、以及其他外部出口式扬声器机箱中，扬声器机箱内的内部导管开口可以设计为接收来自扬声器驱动器的音频信息和来自扬声器机箱的内壁的反射。
可以在扬声器驱动器的背面附近、或按照能够尽可能多地接收来自扬声器机箱内壁的反射的方式，来定位导管或出口的内部开口。导管或出口的内部开口可以位于侧壁或后壁的任一个上。
由扬声器驱动器的向内运动产生的音频信息与来自扬声器机箱的周壁的反射一起进入导管或管道开口。由于导管或管道的开口和长度，将从进入导管或出口的信息中滤出特定频率。成功进入导管或出口开口的频率将通过导管或管道的中间部分、过渡区域来传播，并尝试向外行进。
可以将导管或出口部分设计为在选定频率处谐振。导管或空气出口的选定谐振频率和谐振频率处的频率带宽、以及谐振频率的谐波频率将通过导管或出口传播。调谐频率的振荡将沿着导管或管道空气出口的内壁进行谐振。
导管或管道中间部分或过渡区域将引导从扬声器机箱的内部开口中接收到的音频信息。导管或管道空气出口的尺寸可以防止特定频率到达导管或管道的外部输出。
所述开口或出口位于扬声器机箱的外部。外部导管或管道空气出口的中间部分或过渡达到外部开口或出口处的一端。
使成功通过外部导管或管道的中间部分或过渡的音频信息通过外部开口。所述音频信息输出可以包含低频信息以及从导管或管道空气出口的基调的谐波结构中得到的中频和高频内容、基调附近的频率带宽、以及相关的谐波。
可以按照向着收听者的方向对来自导管或管道空气出口的音频输出进行加强。然而，如果由导管加强的选定频率基于低频，则由于低频信息大部分是非定向的，因此方向性并不被认为是重要的。由外部管道空气出口所产生的可听谐振频率将增加整个响度以及增强所需频率。
图2是外部出口式扬声器机箱200的另一实施例。针对两个单独驱动器210a和210b来配置所述外部出口式扬声器机箱200。例如，这样的配置可以用于提供立体声声音。
扬声器机箱200包括容纳第一扬声器驱动器210a的第一主机箱220a和容纳第二扬声器驱动器210b的第二主机箱220b。例如，可以根据具有分离主机箱的分割壁222的单一机箱来制造第一和第二主机箱220a和220b。第一导管或出口230a从第一主机箱220a中延伸。类似地，第二导管和出口230b从第二主机箱220b中延伸。第一和第二出口230a和230b是管状且中空的。第一和第二出口230a和230b在末端处是开放的，并且将机箱200的外部的空气与相关主机箱220a和220b的内部相连。有利地，可以使主机箱220a和220b是气密的，除了由导管230a和230b暴露的部分之外。因此，只有从主机箱220a和220b的内部到机箱200的外部的空气路径通过各自的第一和第二出口230a和230b。
选择第一出口230a的尺寸，以使由第一扬声器驱动器210a所产生的特定频率得到由第一主机箱220a内部的第一扬声器驱动器210a所产生的音频信息的加强。由第一扬声器驱动器210a的背面所产生的音频信息的相位相对于在第一扬声器驱动器210a的正面处所产生的音频信息是不同相的。选择第一出口230a的尺寸，从而使从出口230a离开的音频信息在预定频带上与第一扬声器驱动器210a的正面所产生的音频信息同相。有利地，可以选择第一导管230a的尺寸，从而加强低音频率。
还选择第二出口230b的尺寸，以加强第二扬声器驱动器210b的频带。第一和第二出口230a和230b可以具有类似或不同的尺寸。因此，当配置在扬声器机箱200内时，第一扬声器驱动器210的频率响应可能不同于第二扬声器驱动器210b的频率响应。
出口230a和230b显示为弯曲的，以使容纳出口长度所需的高度最小。实质上，所有出口长度处于相关的主机箱220a和220b的外部。出口内的空气的容积有助于扬声器机箱200内的空气的容积。
图3是外部出口式扬声器机箱300的另一实施例。所述扬声器机箱300可以包括容纳了扬声器驱动器310的主机箱320。所述主机箱320可以过渡到出口部分330。所述扬声器机箱300可以配置为安装有向外面向一侧的扬声器驱动器。可选地，可以按照扬声器驱动器310面向下方的方式来配置扬声器机箱300。当使用向下开通(down firing)扬声器配置时，所述扬声器机箱300可以包括脚或支撑322a-322b以将扬声器驱动器310提升到表面上。
如前所述，出口部分330包括开口端，由于将外部空气与扬声器机箱300内的空气相通。所述主机箱320连续并逐渐地过渡到出口部分330。所述主机箱320包括从主机箱320的尺寸缩减到出口部分330的尺寸的内部部分。有利地，可以使缩减部分提供连续过渡，没有锐角或突然的尺寸变化。还有利地，可以使过渡内的所有角度成为放射的或弯曲的，而非有角度的。
出口部分330位于扬声器驱动器310的后面的中心。在其他实施例中，出口部分330并未位于扬声器驱动器后面的中心，而是离驱动器的中心具有偏移。在其他实施例中，出口部分330的轴线不同于扬声器驱动器310的轴线。
图4仍然是外部出口式扬声器机箱400的另一实施例。该外部出口式扬声器机箱的配置具有主机箱、过渡区和出口部分，适合于结合从审美上合意的各种装饰设计结合使用。例如，所述外部出口式扬声器机箱400可以制造为像一个瓶子。在其他实施例中，可以对机箱进行成形，像一件商品，例如吉他、手提箱、火箭、小雕像等，只要该设计包括这里所描述的功能组件。
如同先前的实施例，扬声器机箱400包括过渡到出口部分430的主机箱420。所述出口部分430包括在与主机箱420的相反的开口端处的端接器434。所述端接器434可以包括在出口部分430的一端上形成的喇叭、曲线或放射半径。扬声器驱动器410安装在主机箱410中。
主机箱420实质上是圆柱状。即，主机箱420的横截面实质上是圆形的。优选地，主机箱420不必是圆柱形，而可以具有相对于平均直径减少或延长的直径的部分。所述主机箱420密封在圆柱体的一端。圆柱体的相反端保持开放，并且连续地过渡到出口部分430。因此，扬声器机箱400表示开放式瓶状。瓶子的主体可以是主机箱420，瓶子的过渡部分表示从主机箱420到出口部分430的过渡区。瓶颈形成了出口部分430。可以设想各种装饰瓶状的扬声器机箱实施例，具有对瓶子的形状或外表面的修改以表示各种不同的瓶子类型和配置。
扬声器驱动器410安装在主机箱420的圆柱面上。在一个实施例中，扬声器驱动器410安装在远离过渡出口部分430的区域的主机箱420的圆柱部分内。所述出口部分430的轴线实质上与圆柱形主机箱420的轴线是一致的。扬声器驱动器410的轴线实质上与出口开口的轴线是垂直的。扬声器驱动器410能够以大约扬声器机箱400的总高度的25％的高度安装在圆柱形主机箱420的面上。从主机箱410内部的底表面到出口开口，测量扬声器机箱400的高度。可选地，扬声器驱动器410的轴线可以安装在小于扬声器机箱400的高度的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％、75％或80％的高度处。
从主机箱420到出口部分的过渡是连续的，没有锐角或阶梯部分。在特定实施例中，过渡是连续的，并且没有任何锐角。在另一实施例中，过渡发生在长度上实质上等于主机箱420的长度的部分中。在其他实施例中，过渡发生在小于扬声器机箱400的总高度的60％、50％、40％、30％、25％、20％或10％的长度中。
在一个实施例中，出口开口的横截面小于主机箱410的横截面的一半。在一个实施例中，出口开口的横截面积小于主机箱410的横截面积的10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％。另外，出口部分430的长度实质上小于扬声器机箱400的总高度。例如，出口部分的长度可以小于扬声器机箱400的总高度的50％、40％、30％、25％、20％、15％、10％或5％。然而，如果需要可以对该出口进行延长，取决于所需的调谐频率。
总机箱容量、过渡长度、驱动器位置和出口尺寸均有助于包括扬声器驱动器和扬声器机箱的系统的频率响应。扬声器机箱400的总容积包括主机箱420、过渡区和出口部分430的内部容积。例如，总容积可以是大约0.5升、0.75升、1升、1.5升、2升或其他一些机箱容积。可选地，总容积可以小于0.5升、0.75升、1升、1.5升、2升、4升、5升、10升或其他一些机箱容积。例如，可以选择扬声器机箱的尺寸，以便增强扬声器驱动器410的低频响应。
在一个实施例中，扬声器机箱的总内部容积小于0.5升。圆柱形主机箱的横截面小于6cm，大约为3cm。出口的横截面小于10cm，大约为3cm。扬声器机箱的总高度小于20cm。扬声器驱动器是具有小于4.5cm的直径的全范围扬声器驱动器。扬声器驱动器的轴线安装在距离主机箱的底部6cm处。具有所述尺寸的扬声器机箱可以加强全范围扬声器的低频响应，从而提高总频率响应。
图5是本发明的另一实施例，包括外部出口式扬声器机箱500。所述外部出口式扬声器机箱500还形成为审美上合意的瓶状。图5的扬声器机箱500类似于图4的扬声器机箱400，除了扬声器驱动器510的配置之外。
扬声器机箱500包括过渡到出口部分530的主机箱520。出口部分530与主机箱520相反的一端是开放的，并且将主机箱520外部的空气与主机箱520内部的空气相通。
扬声器驱动器510安装在主机箱520的一端处安装的隔板512上。可以将支撑或支架(mount)514定位在隔板512的下方，以使扬声器驱动器510按照向下开通进行配置操作。典型地，对支撑或支架514进行打孔，或对于由扬声器驱动器510正面所产生的声音信息是通透(transparent)的。
对扬声器驱动器510进行安装，从而使驱动器的轴线实质上与出口部分530的轴线平行。隔板512被密封到主机箱520的侧壁，并且能够形成主机箱520的一端。
主机箱520可以是圆柱状的，如同图4所示的扬声器机箱400的主机箱420。主机箱520和出口部分530之间的过渡区532是连续的，并且没有锐角或阶梯区域。
另外，如同图4所示的外部出口式扬声器机箱400的情况，图5中的外部出口式扬声器机箱500是瓶状的。瓶子的主体形成了主机箱520，并且瓶子的过渡区是扬声器机箱500的过渡区532。另外，瓶颈形成出口部分530。因此，外部出口式扬声器机箱500的外观能够适合于与类似于瓶子的装饰设计结合使用。
可以与图4中的扬声器机箱400的尺寸类似地来配置扬声器机箱500的尺寸。在一个实施例中，扬声器机箱500包括小于2升的总内部容积。圆柱形主机箱520的直径大约为9cm。扬声器驱动器的直径小于10.2cm(4英寸)。出口开口直径小于3.8cm(1.5英寸)，直径大约为5cm。出口部分530的长度小于5.1cm(2英寸)，并且长度大约为3cm。扬声器机箱的总高度小于40cm的长度。可以将具有所述尺寸的机箱中扬声器用作具有增强的低频响应的低音或亚低音(subwoofer)扬声器。
图6A-6B是能够使用扬声器机箱的全范围扬声器的视图。图6A-6B是具有较大隔膜偏移的全范围扬声器，使用户能够具有通常无法在相同尺寸的扬声器内找到的低频响应。长扬程隔膜设计允许扬声器使低频响应所需的大容量空气运动。如果频率范围覆盖至少200Hz到2kHz的频率范围，则该扬声器可以被看作全范围扬声器。例如，根据响应曲线上的-3dB、-6dB或-10dB点，可以测量该频率响应。该扬声器600可以包括在以上所讨论的各种机箱实施例中，以便扩展扬声器600的低频响应。
特别地，图6A-6B示出了长偏移扬声器600的一个实施例。例如，这样的扬声器可以是Boost Hipster Mighty Mite系列驱动器。扬声器600可以包括安装到底座620上的隔膜610。所述底座620可以包括一个或多个通孔，例如，622，用于安装驱动器600。例如，扬声器600可以具有直径大约2cm并且小于2.5cm的隔膜610。所述隔膜610偏差可以大约为1到1.5cm。这样的扬声器600可以具有大约410Hz并小于420Hz的自由空气谐振。
类似扬声器600配置具有直径大约2cm但是小于2.5cm的隔膜610，并且大致1cm的偏移可以具有大约269Hz且小于275Hz的自由空气谐振。类似扬声器600配置可以包括直径大约3cm且小于3.5cm的隔膜。该扬声器还可以具有大约2-2.5cm的偏移，并且可以具有大约154Hz和小于160Hz的自由空气谐振。
图7A是具有大约2.5cm且小于3cm的隔膜直径的长偏移扬声器的频率响应图700，例如，图6所示的扬声器驱动器。在一瓦特和轴上0.5米距离处，对扬声器测量其频率响应。如从没有机箱的原扬声器驱动器的频率响应图700中可以看到，-6dB频率响应从大约2000Hz扩展到20kHz以上。根据平坦响应的平均值来测量-6dB频率点，排除了很可能使扬声器驱动器不完全衰减的变化。
图7B是在类似于图4所示的扬声器机箱中，诸如图6所示的扬声器的长偏移扬声器驱动器的频率响应图750。该扬声器驱动器与用于产生图7A的频率图700相同的类型。内部机箱容积大约为0.35升并小于0.4升。该机箱的高度大约为15cm且小于30cm。出口开口大致为1.75cm且小于2.5cm。另外，扬声器驱动器的轴线安装在机箱的内底板上大约6cm且小于7cm处。
如从机箱内的扬声器的频率响应图750中可以看到，低端频率响应得到极大地扩展。-6dB的频率响应从大约200Hz扩展到20kHz以上。再次地，根据平坦响应的平均值来测量频率响应，并且不考虑频率响应中的波峰和波谷。
利用该外部出口式扬声器机箱，在低于大约2kHz且大于大约200Hz的频率处的扬声器响应得到了极大地改善。例如，在300Hz处的响应幅度在没有机箱的情况下为大约60dB，而在具有外部出口式扬声器机箱的情况下大约为94dB。因此，该扬声器机箱向300Hz的频率响应提供了大约34dB的改进。
当然，扬声器驱动器和机箱的特定组合产生了图7B所示的频率响应。具有不同容积和不同形状的不同机箱设计可以产生不同的频率响应。
因此，可以看到，外部出口式扬声器机箱能够增强选定的频率。可以设计扬声器机箱来增强扬声器驱动器的低频响应。可以将扬声器机箱与小直径、长扬程的驱动器进行组合，以产生具有小尺寸而具有全范围频率响应的扬声器。
所公开的实施例的以上描述用于使本领域的技术人员能够实施或利用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员是显而易见的，并且这里所定义的上位原则可以应用于未脱离本发明的精神和范围的其他实施例。因此，本发明应理解为并未局限于这里所示的实施例，而应该符合与这里所公开的原理和新颖特征一致的最宽的范围。