低失真低噪音話筒的製作方法
2023-10-09 23:14:04
專利名稱：低失真低噪音話筒的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低失真低噪音話筒，特別是涉及一種具有多個拾音器的低失真低噪音話筒。
目前，現有的拾音話筒雖然有多種形式，性能也不同，但是各種話筒對聲源發出的聲音信號和環境噪音信號同樣接收而沒有選擇性，只是通過減低話筒的接收靈敏度加裝定向接收話筒罩的辦法來減低環境噪音。由於實際環境噪音和音源發出的聲音的信噪比相差不大，所以往往造成環境噪音幹擾音源發出的聲音。為此採取了，諸如錄音要在錄音室中進行，計算機的進行語音識別的語音輸入則只能在特設的語音室中進行。因此，在日常生活中，迫切需要一種低失真低噪音話筒。
現有的可以消除環境噪音的話筒，是將兩個拾音器背靠背安置，聲波通過兩個方向發表進入兩個拾音器，利用所接收到的聲音信號相位相反，採用加法器電路將這兩路共模信號互相抵消而獲得低環境噪音。但是，實際上兩個拾音器接收同一音源的聲信號的相位差並不是剛好相差180度或者相差0度，因而，可能造成聲信號失真。本發明人的CN92112907.6號發明專利已公開了一種低失真低噪音話筒，在同一話筒罩中安置的兩個拾音器，採用減法器將所接收的聲音信號相減而達到降低環境噪音，由於也是通過各自的聲音輸入口接收聲音，同樣存在著聲信號失真，不能達到理想信噪比的問題。
本發明就是為了解決上述問題而作出了發明，因此，本發明的目的是提供一種低失真低噪音話筒。本發明的話筒由於具有多個拾音器並只設置有一個音源進入口，不僅實現了低失真低環境噪音，而且還可以實現定距接收，定向定距接收及定位接收的功能。
為了實現上述目的，根據本發明的低失真低噪音話筒，具備有一個話筒外殼，設置於上述話筒外殼內的多個拾音器，以及用於消除噪音的共模信號抑制電路，其特徵是，上述外殼的朝向一個方向的部位具有聲波通過孔，並在外殼內設有多個以規定距離配置的上述拾音器，與上述各拾音器相應設置延遲電路，從而根據上述各拾音器接收同一音源信號得到的聲信號，輸出低噪音信號。
由於聲源發出的聲音，只能從一個方向進入話筒，兩個拾音器接收到的聲音信號通過延遲電路，使兩路信號相位差為180度或者為0度，因而從兩個拾音器接收到的聲音信號中提取的差模信號的失真很低，從而可達到話筒的低失真低環境噪音。並且可以實現定距接收，定向定距接收及定位接收的低失真低噪音話筒。
圖1是分別表示本發明的實施例1的低噪音話筒的剖面圖和側視圖；圖2是分別表示本發明的實施例2的境噪音話筒的剖面圖和側視圖；圖3是表示本發明的實施例3的低噪音話筒的剖面圖4是表示本發明的實施例4的低噪音話筒的剖面圖；圖5是表示本發明的實施例5的低噪音話筒的剖面圖；圖6是表示本發明的實施例6的低噪音話筒的剖面圖；圖7是表示本發明的實施例7的低噪音話筒的剖面圖；圖8是表示本發明的實施例8的低噪音話筒的剖面圖；圖9是表示本發明的實施例9的低噪音話筒的剖面圖；圖10是說明本發明的話筒中使用的一種延時電路圖；圖11是說明本發明的話筒中使用的另一種延時電路圖；圖12是說明本發明的話筒中使用的又一種延時電路圖；圖13是說明本發明的話筒中使用的再一種延時電路圖；圖14是說明本發明的話筒中使用的還有一種延時電路圖；圖15是說明本發明的話筒中使用的一種延時電路圖；圖16是說明本發明的話筒中使用的另一種延時電路圖；圖17是說明本發明的話筒中使用的又一種延時電路圖；圖18是表示二階壓控電壓源單端正反饋低通恆定延時濾波器電路圖；圖19是表示二階壓控電壓源單端正反饋帶通恆定延時濾波器電路圖；圖20是表示二階壓控電壓源單端正反饋高通恆定延時濾波器電路圖；圖21是表示前饋雙二次型全通濾波器電路圖；圖22是表示有源反饋放大器全通濾波器；圖23是表示開關電容濾波器全通濾波器電路圖；圖24是表示均衡器濾波器電路電路圖；圖25是表示莫邱茲均衡器濾波器電路電路圖；圖26是表示具有均衡器電路的二階低通恆定延時濾波器電路電路圖；圖27是表示鬥鏈延遲電路和電荷耦合器件的延時電路電路圖；圖28是表示的數字延時電路電路圖。
圖29是表示一種聲音數據採集處理輸出裝置；圖30是聲音數據採集處理輸出裝置採用ADSP2111數字處理器的原理框圖；圖31是接收最近的音源發出的低噪音聲音的處理流程圖；圖32是接收最近的音源發出的超低噪音聲音的處理流程圖；圖33是接收一定距離的音源發出的聲音的處理流程圖；圖34又一種是接收一定距離的音源發出的聲音的處理流程圖；圖35是表示使用本發明的低噪音話筒進行定位接收的處理流程圖。
圖36a和36b是表示使用本發明的低噪音話筒的定位接收話筒的結構圖；下面，參照各附圖，對本發明的實施例進行詳細描述。圖1示出了本發明的實施例1的低失真低噪音話筒的剖面圖。由圖1可見，本發明的低失真低噪音話筒，具備筒體1、前蓋2、後蓋3、拾音器套管4、第1拾音器5a、第2拾音器5b、第3拾音器5c、固定防震墊圈8、後防震墊9和引出線10。本話筒的外殼由筒體1、前蓋2和後蓋3組裝而成。外殼的大小由筒體1的直徑和長度決定。外殼是圓筒形的，也可以採用其他形狀的外殼。只在外殼的朝向一個方向的部位上設有聲通孔，外殼的前蓋2可設有一個或者多個聲通孔(12)，以便聲波只能從一個方向傳播到筒體1內安裝的拾音器中。本話筒的外殼內。沿筒體1軸線方向設置有拾音器套管4。該拾音器套管4可以是一種兩端或者一端開口的金屬、塑料等材料製造的圓形或者其它形狀的套管，內部串列式配置多個拾音器，舉例說，設有第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c。拾音器套管4的後蓋3一側，設有固定防震墊圈8套到拾音器套管4外面，同時在拾音器套管4與後蓋3之間設有防震墊9。套管的後端通過防震墊圈固定於外殼內。固定防震墊圈8和防震墊9一方面起到把拾音器套管4固定於筒體1內，並防止拾音器套管內的各個拾音器在使用過程中受到的撞擊震動的作用，另一方面，還具有防止聲音從後蓋3部傳播到其內部所設的拾音器的作用。該固定防震墊圈8和防震墊9由彈性材料構成也可以由其它材料構成，如非彈性材料、固定拾音器套管使用的固定材料等等。如果不需要進行拾音器防震處理或者拾音器防震效果好，以及外殼除了有聲通孔的部位外，在聲通孔範圍以外的部分隔音效果好，也可以不使用防震墊圈、防震墊和防震支架。只要從聲通孔12到達各拾音器的聲音接收端的途中有聲波通道，就可以根據需要將拾音器通過粘合或各種固定機構固定在外殼內所需要固定的部位上。
本拾音器套管4內設有的三個拾音器之間，設置有通過聲音的窗口，這裡，在第1拾音器5a與第2拾音器5b和第2拾音器5b與第3拾音器5c之間分別設有窗口6a和6b，以使從一個方向傳入的聲波能夠分別傳送到各個拾音器裡。並且，如圖所示，第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c的聲音接收端面都朝著同一個方向，在這裡，都對著聲音傳播的方向。此外，分別連接於拾音器5a、5b和5c的引線10穿過後蓋3輸出信號，以便對輸出的信號進行消除噪音處理。本拾音器套管4內也可以設有的二個拾音器或者更多的拾音器。
另外，在必要時，可在前蓋2的前面加裝定向罩11，用以加強接收聲音的定向性和消除周圍環境噪音的效果。外殼的前蓋2具有一個或者多個聲通孔12，如圖1b所示，該聲通孔12可以沿徑向分布。當然，也可以採用網罩形式。為了更好地防止聲音從背面傳入拾音器中，拾音器的背面可設置隔音墊圈13a、13b。並且，安裝在本發明的話筒的拾音器套管4中的多個拾音器到達聲通孔的距離不能相同，它們之間的距離，與話筒到音源的距離、需要接收的音源發出的聲音與環境噪音的聲音的信號比、拾音器的類型等有關。一般地說，使用時音源到話筒的距離越近，則兩個拾音器之間所需的距離可以越小；需要接收的音源發出的聲音與環境噪音的聲音的信號比越大，則兩個拾音器之間的距離也可以越小；拾音器接收聲音的靈敏度高些，則拾音器之間的距離可以靠得近些；進而，如共模信號抑制電路的本底噪音小，則兩拾音器之間的距離也可近點。不言而喻，為了把話筒的尺寸做得小些，應當在保證性能的前提下，使拾音器間的距離儘可能地小。舉例說，設若本發明的話筒與音源的距離小於5cm，則兩個拾音器之間的距離大約在4～20mm範圍即可。還有，拾音器之間的距離越近，則共模信號就越大、進而差模信號也越低，相應的環境噪音也低。與此相反，環境噪音也大，就是說，降低環境噪音的作用減小。通過比較每個拾音器接收的聲波信號和兩個拾音器之間接收的聲波差模信號大小比例，可求出音源與話筒之間的距離，從而可實現定距離接收。
話筒中要儘量使用接收靈敏度高、噪音低的拾音器，因為接收靈敏度低、噪音高的拾音器將使信噪比增加。在同一個本發明的話筒中使用同一種類型的兩個或者兩個以上的拾音器中的各項性能要比較接近一致。
圖2是表示本發明的實施例2的低失真低噪音話筒的剖面圖和側視圖。
由圖2可見，本發明的低失真低噪音話筒，具備筒體1、前蓋2、後蓋3、拾音器支座15與16、第1拾音器5a、第2拾音器5b、第3拾音器5c、固定防震墊圈8、防震墊9和引出線10。本實施例2的話筒結構，除了分別用拾音器支座15、16代替拾音器套管4來支撐第1拾音器5a和第2拾音器5b以外，都與實施例1相同。本話筒的外殼由筒體1、前蓋2和後蓋3組裝而成。外殼的大小由筒體1的直徑和長度決定。外殼是圓筒形的，也可以採用其他形狀的外殼。外殼的前蓋2可設有一個或者多個聲通孔12，以便聲波只能從一個方向傳播到筒體1內安裝的拾音器中。本話筒內串列式配置多個拾音器，例如第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c。在前蓋2一側適當位置安裝固定環14，接著依次安裝拾音器支座15a、位置調整墊圈17、固定凸槽18a、拾音器支座15b、固定凸槽18b和固定防震墊圈8，再分別在上述的拾音器支座15a內安裝第1拾音器5a，在拾音器支座15b內安裝第2拾音器5b以及在固定防震墊圈8內安裝第3拾音器5c。還有，在第3拾音器5c的背面在固定防震墊圈8與後蓋3之間安裝防震墊9。固定防震墊圈8和防震墊9一方面起到把第3拾音器5c固定於筒體1內，並防止拾音器在使用過程中受到的撞擊震動的作用，另一方面，還具有防止聲音從後蓋3部傳播到其內部所設的拾音器的作用。並且，如圖2a所示，第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c的聲音接收端面都朝著同一個方向，即，對著聲音傳播的方向。此外，分別連接於拾音器5a、5b和5c的引線10穿過後蓋3輸出信號，以便對輸出的信號進行消除噪音處理。本話筒內也可以設有的二個拾音器或者更多的拾音器。
接著，說明有關拾音器支座的結構。該拾音器支座15、16，如圖2b所示，具有外防震環墊19、內防震環墊20、支座外環21、支座內環22和支撐塊23。外防震環墊19裝配於筒體1內壁上。拾音器的殼體則裝配於內防震環墊20內。在外防震環墊19與內防震環墊20之間設有由一個或者多個支撐塊23，連接支撐著支座外環21與支座內環22。該支座外環21與支座內環22之間的空間，由支撐塊23分隔成一個或者多個傳送聲波的聲波通道24。因而，通過前蓋2聲通孔12傳送進來的聲波到達第1拾音器5a後，可支撐塊23，連接支撐著支座外環21與支座內環22。該支座外環21與支座內環22之間的空間，由支撐塊23分隔成一個或者多個傳送聲波的聲波通道24。因而，通過前蓋2聲通孔12傳送進來的聲波到達第1拾音器5a後，可穿過聲波通道24a傳送到第2拾音器5b，再穿過聲波通道24b傳到第3拾音器5c。拾音器支座的幾個部分根據使用需要可以有多種不同組合，但是每種不同的組合中必須有中間支撐塊23和聲波通道24，支撐塊23由彈性材料或者其它材料製成，如非彈性材料、固定拾音器使用的固定材料等等。如果不需要進行拾音器防震處理或者拾音器防震效果好，以及外殼除了有聲通孔的部位，在聲通孔範圍以外的部分隔音效果好，也可以不使用防震墊圈、防震墊和防震支架。只要從聲通孔到達各拾音器的聲音接收端的途中有聲波通道，就可以根據需要將拾音器通過粘合或各種固定機構固定在外殼內所需要固定的部位上。
本實施例2與實施例1同樣，在必要時，可在前蓋2的前面加裝定向罩11，用以加強接收聲音的定向性和消除周圍環境噪音的效果。外殼的前蓋2具有一個或者多個聲通孔12，如圖2b所示，該聲通孔12可以沿徑向分布。當然，也可以採用網罩形式。為了更好地防止聲音從背面傳入拾音器中，拾音器的背面可設置隔音墊圈13a、13b。
本實施例2中各個拾音器間的距離、音源及環境噪音的關係與實施例1同樣，因此，其說明從略。
圖3示出了本發明的實施例3的低失真低噪音話筒的剖面圖。由圖3可見，與圖1a比較其不同處在於增加了拾音器支座15a，並在第1拾音器5a處該拾音器支座15a與拾音器套管4相固定，具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管。取消了第3拾音器5c，就是，在該拾套管4內只設置第1拾音器5a和第2拾音器5b；並且，第1拾音器5a和第2拾音器5b的聲音接收端面都朝著聲源傳播方向，在聲音接收端面附近的拾音器套管4管壁上分別各開設若干聲音進入孔。
圖4示出了本發明的實施例4的低失真低噪音話筒的剖面圖。由圖4可見，與圖1a比較其不同處在於增加了拾音器支座15a，並在第1拾音器5a處該拾音器支座15a與拾音器套管4相固定，具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管。取消了第3拾音器5c，就是，在該拾套管4內只設置第1拾音器5a和第2拾音器5b；並且，第1拾音器5a聲音接收端面朝著聲源方向，而第2拾音器5b的聲音接收端面朝著聲源傳播方向，並在聲音接收端面附近的拾音器套管4管壁上開設若干聲音進入孔。簡單地說，與圖3示出的實施例3的不同處在於第1拾音器5a與第2拾音器5b的聲音接收端面朝向相反的方向。
圖5示出了本發明的實施例5的低失真低噪音話筒的剖面圖。由圖5可見，與圖1a比較其不同處在於增加了拾音器支座15a，並在第1拾音器5a處該拾音器支座15a與拾音器套管4相固定，具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管。取消了第3拾音器5c，就是，在該拾套管4內只設置第1拾音器5a和第2拾音器5b；並且，第1拾音器5a聲音接收端面朝著聲源傳播方向，而第2拾音器5b的聲音接收端面朝著聲源方向，就是，第1拾音器5a與第2拾音器5b的聲音接收端面相對置，並在拾音器套管4管壁上開設若干聲音進入孔，這個聲音進入孔應該在第1拾音器聲音接收端面處的，如果在其它部位則一以後的延時時間應該等於聲波從聲音進入孔分別傳送到兩個拾音器的時間差。簡單地說，與圖3示出的實施例3的不同處在於第1拾音器5a與第2拾音器5b的聲音接收端面朝向相反的方向。
圖6～9示出了本發明的實施例6～9的低噪音話筒的剖面圖。上述的實施例1～5與本實施例6～9的主要不同點，是前者多個拾音器為串列式一前一後安置，而後者兩個拾音器為左右並列一前一後配置。並且，話筒的降低環境噪音的工作原理是相同的。本發明的實施例6的低噪音話筒的剖面圖，如圖6所示該話筒的筒體1內安裝有拾音器套管4。拾音器套管4內前後並列地安裝兩個拾音器，即，第1拾音器5a和第1拾音器5b。筒體1的封閉的一端具有引線10，另一端，具有前蓋2，其上設置作為共同聲音進入孔的聲通孔12。另外，在必要時，可在前蓋2的前面加裝定向罩11，用以加強接收聲音的定向性和消除周圍環境噪音的效果。聲通孔12的位置是只在外殼朝向一個方向的部位，可以在兩個並列的拾音器中軸線延長線與話筒罩前蓋的交點的連接線和這個連接線的延長線上，及與這個連接線相垂直的線段的位置上，或在其它需要的位置上，可以是一個或者多個孔。並列的第1拾音器5a和第2拾音器5b的聲音接收端朝向聲源方向，即，朝向前蓋2方向。
前蓋2的聲通孔12設置在筒體1的前蓋2的上。因為這個聲音進入孔位於前蓋2上，第1和第2拾音器5a和5b又是前後並列放置的，因此這個聲波進入孔相當於開在拾音器的一側，當拾音器的直徑比較大時聲波進入聲通孔後，從拾音器的一側到達另一側需要一段時間，這樣就容易產生話筒接收的聲波信號失真，為了解決這個問題，可以在話筒罩前蓋的聲通孔12的內壁上製作一個圓形、方形或者其他形狀的聲波傳輸管16，聲波傳輸管前設置開口7。該管16在大致中間部位的開口，和在話筒外殼聲通孔12緊密相連不能透過聲波，另外，通向各個拾音器的開口的分管16a和分管16b之間具有合適的角度，使得聲波可以通過聲波進入聲波傳輸管16先分別到達各拾音器聲音接收端的中部前方然後向四周傳播。當然如果話筒的直徑比較小，聲波進入聲通孔後從話筒的一側到達另一側需要的時間可以忽略不計時，也可以不用這個聲波傳輸管16。如果並列多個話筒也可以設置多個聲波傳輸管分管。當前蓋2的聲通孔12設置在筒體1的前蓋2的靠近第1拾音器5a一側拾音器的部位時，可以相應減小第1和第2拾音器5a和5b之間前後並列放置的距離，直到兩個拾音器並排放置。當前蓋2的聲通孔12設置在筒體1的前蓋2的靠近第2拾音器5b一側拾音器的部位時，可以相應增加第1和第2拾音器5a和5b之間前後並列放置的距離。
拾音器套管4的固定端的外面套有固定防震墊圈8固定於外殼內。該固定防震墊圈8作為不需要聲波通過的最末端的一個拾音器的隔音和防震之用。在第1和第2拾音器背面可設置防震隔音墊片9a和9b。固定防震墊圈8可以和防震墊片9a和9b結合使成一體。必要時設置拾音器支座15可讓聲波到達話筒套管內安裝於最後部的拾音器聲音接收端的位置，將拾音器或者拾音器套管固定於外殼內。具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。同樣，如果不需要進行拾音器防震處理或者拾音器防震效果好以及外殼除了有聲通孔的部位，在聲通孔範圍以外的部分隔音效果好，也可以不使用防震墊圈、防震墊和防震支架。只要從聲音通過孔到達各拾音器的聲音接收端的途中有聲波通道，就可以根據需要將拾音器套管或拾音器通過粘合或各種固定機構固定在外殼內所需要固定的部位上。
第1拾音器聲音接收端和第2拾音器聲音接收端都朝向拾音器套管前蓋2，音源發出的聲波從話筒罩11的前蓋孔12進入拾音器前空腔，或者通過聲波傳輸管16，聲波傳輸管連接口，通向各個拾音器的分管16a和分管16b。上述空腔可以通過話筒罩隔斷分割成每個拾音器單獨使用的空腔。
本發明的實施例7的低噪音話筒的剖面圖，如圖7所示。與圖6的主要不同點在於，本實施例的並列的第1拾音器5a和第2拾音器5b的聲音接收端朝向與上述實施例6相反，朝向聲音傳播方向，即，朝向後蓋3方向，因此在第1拾音器5a和第2拾音器5b的接收端前隔開一定空間處的套管4管壁上設聲波進入孔6a和6b，以便可使聲波到達拾音器的接收端。拾音器套管4的固定端的在第1和第2拾音器5a和5b的接收端，外面也套有固定防震墊圈8和防震墊9，同時拾音器背面還設置防震墊9c和9d，將拾音器固定於套管4內。拾音器套管4外設有可讓聲波到達安裝於套管內的拾音器聲音接收端的拾音器支座15。具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。
本發明的實施例8的低噪音話筒的剖面圖，如圖8所示。與圖6的主要不同點在於，本實施例的並列的第1拾音器5a聲音接收端朝向朝向聲源方向，即，朝向前蓋2方向，而第2拾音器5b朝向聲音傳播方向，即，朝向後蓋3方向，因此在第1拾音器5a接收端的套管4端面上相應地設有聲音進入口和第2拾音器5b的接收端前隔開一定空間處的套管4管壁上設聲波進入孔6b，以便可使聲波到達拾音器的接收端。拾音器套管4的固定端的在第1和第2拾音器5a和5b的接收端，外面也套有固定防震墊圈8和防震墊69，同時第2拾音器5b的背面還設置防震墊9d，將拾音器固定於套管4內。拾音器套管4外設有可讓聲波到達安裝於套管內的拾音器聲音接收端的拾音器支座15。具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。
本發明的實施例9的低失真低噪音話筒的剖面圖，如圖9所示。與圖8的主要不同點在於，本實施例的並列的第1拾音器5a聲音接收端朝向朝向聲音傳播方向，即，朝向後蓋3方向，而第2拾音器5b朝向聲源方向，即，朝向前蓋2方向，因此第1拾音器5a和第2拾音器5b的接收端前隔開一定空間處的套管4管壁上設聲波進入孔6a和6b，以便可使聲波到達拾音器的接收端。拾音器套管64的固定端的在第1和第2拾音器5a和5b的接收端，外面也套有固定防震墊圈8和防震墊9，同時第1拾音器5a的背面還設置防震隔音墊9c，將拾音器固定於套管4內。拾音器套管4外設有可讓聲波到達安裝於套管內的拾音器聲音接收端的拾音器支座15。具體實施時可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。
上面，已經說明了本發明話筒中的結構，特別是說明了多個拾音器的配置方式，下面，對其不同配置方向的優點做簡單說明。
1)兩個拾音器聲音接收端都朝向拾音器前蓋的方向，這樣安置的好處是，兩個拾音器聲音接收端之間的距離只有一個話筒的高度多一點，距離比較近，利於提高信號和環境噪音的信噪比。並且，經過延遲電路延遲後，兩個拾音器所接收的聲波信號的相位差正好相差0度，經過下述的共模抑制電路的減法器電路後，兩路相減就可以減去共模信號，但是共模抑制比依賴於差分放大器的共模抑制比，只有選用共模抑制比較高的差分放大器才可以得到高的信號和環境噪音的比例。
根據本發明的話筒只有在朝向一個方向的部位的外殼上，即，只有一個方向有聲波進入孔，使外殼內多個拾音器接收從同一個聲波進入孔進入的聲波，這樣加入延遲電路，經過共模抑制電路後，才能使聲音波形低失真或不失真。
當在外殼內，或者拾音器套管內前後串列地或者前後並列地安裝多個拾音器時，拾音器的聲音接收端在話筒內的朝向，可以在360度的範圍內改變。但是因為聲波傳輸速度遠遠低於電波傳輸速度，同時因為為了取得最大的共模抑制比，兩個拾音器接收的聲波信號的相位差最好相差180度或者是相差0度，這樣在以後進行的聲波電信號延遲時，延遲時間可以比較短，因此為了達到兩個拾音器接收的聲波信號的相位差最好相差180度或者是相差0度，以便進行共模信號抑制，提取差模信號，兩個拾音器聲音接收端之間的朝向最好是相對或者相反的朝向。否則要利用信號延遲和移相電路和進行延時和移相使之正好相差0度或者180度。此時，上面所述的拾音器採用2)前拾音器聲音接收端朝向拾音器罩前蓋的方向，後拾音器聲音接收端朝向拾音器罩後蓋的方向，這樣按置經過延遲電路延遲後，兩個拾音器接收的聲波信號的相位差正好相差180度，再經過共模抑制電路的加法器電路後兩路相減就可以減去共模信號，共模抑制比不依賴於差分放大器的共模抑制比，不用選用共模抑制比很高的差分放大器才就可以得到高的信號和環境噪音的比例。
3)前拾音器聲音接收端朝向拾音器罩後蓋的方向，後拾音器聲音接收端朝向拾音器罩前蓋的方向，接收的聲波信號失真比較小、聲源發出聲音信號和環境噪音信號之比較高。
在本發明的話筒內，可以使用兩個或者兩個以上的拾音器，當使用兩個以上的拾音器的時候，第2個和第3個拾音器之間的放置關係，雖然關係到第1和第2拾音器之間的放置關係，但是也可以不相同，例如，第1和第2拾音器聲音接收端朝向拾音器前蓋的方向，第2和第3拾音器聲音接收端也朝向拾音器後蓋的方向。又例如，第1和第2拾音器為串列地放置，第2和第3拾音器既串列地放置，也可以並列地放置等。因此可以有多種不同的組合方式。此外，隨著兩個拾音器朝向的改變固定防震墊圈、聲波通過管、聲波通過管支座、拾音器套管等也要作相應的改變，在後級電路及電路的延遲時間也要隨拾音器聲音接收端朝向不同的組合而改變。
本發明參考下列參考書和書中的參考文獻「現代機構手冊(上冊下冊)」(孟憲源主編機械工業出版社1994年6月第一版)、「機構參考手冊」(C.H柯熱夫尼柯夫著孟憲源譯機械工業出版社1981第一版)、「機械設計實用構思圖冊」(藤森洋三著賀相譯機械工業出版社1990第一版)等書，根據需要可以採用書中和書中參考文獻中所述的各種機械原理和機械結構及算法。具體的機械原理和機械結構及算法可以根據具體應用目的而改變。
下面，結合圖10～27，說明本發明的話筒中使用的延時電路。
在當第2拾音器不是在與第1拾音器成0度或者180度的位置時，在延時時間一定的條件下，可以通過通過調節相位調節電路進行調節輸入語音信號的相位差，使之正好相差為0度或者180度，或者。當相位差為0度時共模抑制電路可以採用減法器電路(差分放大電路)，當相位差為180度時共模抑制電路可以採用加法器電路。
延遲電路的延遲時間應該等於使兩個拾音器聲音接收端有效接收聲音信號的聲波在兩個拾音器之間的傳輸的時間。
因為加入的延遲電路的增益(放大)係數可以是大於、等於或者小於1，如果是等於1，對於兩路話筒電路的放大係數沒有影響，如果是小於1，就等於插入了一個損耗，如果大於1，就等於加大了這一級的放大係數，這時可以通過分別調節兩路前級放大的放大係數，或者增加一級放大或者衰減電路來進行補償。
各種有共模信號抑制功能的電路均可以採用，包括各種差動放大器電路、各種減法器電路、加法器電路，將兩路信號經過相位轉變使兩路信號的相位相差180度或者0度然後進入加法器電路相加或者減法器電路相減，使兩路信號互相抵消來抑制掉共模信號等等電路。其中差動放大器電路共模信號抑制功能最強。抑制掉共模信號，保留下來的只是兩路話筒所接收的聲音信號的差模信號。由於兩個拾音器在話筒中有一定的距離差距，話筒和音源的距離很接近，和環境噪音的音源距離比較遠，因此兩個拾音器接收的聲音信號強弱根據音源的距離差距的比例差別很大，話筒中兩個拾音器和周圍環境噪音的音源的距離很遠距離比例差別很小，因為兩個拾音器之間的距離和周圍環境噪音信號的音源的距離相比差別很小，因此兩個拾音器接收的聲音信號的強弱比例差別很小，而且發出環境噪音信號的音源發出的聲音和話筒的距離越遠比例差異越小，經過使用共模信號電路抑制掉共模信號取出的差模信號也就越低。而話筒和音源的距離越近，兩個拾音器接收的聲音信號的強弱比例差別越大，經過使用共模信號電路抑制掉共模信號取出的差模信號也就越高。這個共模信號抑制電路可以採用1、電話機電路中常用的利用平衡電橋電路使兩路信號進行相互抵消；2、使兩路信號相位相差180度然後利用加法器電路進行相位抵消；3、利用減法器電路將同相位的兩路信號互相相減如用差動放大器電路等。
圖10是說明本發明的話筒中使用的一種延時電路圖。該延時電路由延時電路和減法器電路(差分放大器)構成。一路由一個拾音器M1的一個輸出端接到隔直流電容C2，電容C2的輸出端接到延遲電路ID2的輸入端，延遲電路ID2的輸出端接到隔直流電容C4，電容C4的另一端接到電阻R2，電阻R2的另一端接到共模信號抑制電路U1的負(-)端並接電阻R3到地。另一路，由另一個拾音器M2的一個輸出端接到隔直流電容C1，電容C1的輸出端接到延遲電路ID1的輸入端，延遲電路ID1的輸出端接到隔直流電容C3，電容C3的另一端接到電阻R1，電阻R1的另一端接到共模信號抑制電路U1的正(+)輸入端。反饋電阻R4一端接U1的正(+)輸入端，另一端接到U1的輸出端。共模信號抑制電路U1的輸出端接到隔直流電容C5而輸出音頻信號。電源VCC通過恆流源H1和H2分別向第1和第2拾音器M1和M2供電。恆流源H1和H2也可以採用電阻等器件。
當在一個殼體內設置多個拾音器，其聲音接收端都朝向拾音器前蓋方向或者後蓋方向時，本發明的話筒中的拾音器與音源距離不同，而性能大致相同的拾音器M1與拾音器M2採集的聲音信號，分別經過隔直流電容C1與C2，進入延遲電路ID1和/或ID2，加入延遲電路是因為這上述兩個拾音器是一前一後的放置的，其聲音接收端之間有一定的距離，即，與音源有距離差，聲音從一個拾音器的聲音接收端傳到另一個拾音器的聲音接收端需要一定的時間，因而兩個拾音器不能同步接收到聲音信號，造成不能通過共模信號抑制電路將兩個拾音器接收的聲音電信號進行正確的共模信號抑制，而產生聲音信號波形失真。若兩個拾音器接收的同一音源同一時刻發出的聲音信號，經過延遲電路ID1進行延遲，延遲的時間等於使兩個拾音器聲音接收端有效接收聲音信號的聲波在兩個拾音器之間的傳輸的時間，則兩個拾音器接收的同一音源同一時刻發出的聲音信號，拾音器M1接收的聲音電信號經過延遲電路ID1進行延遲後，可以與拾音器M2接收的聲音電信號同步到達共模信號抑制電路(減法器電路、差分放大器等電路)U1的正(+)、負(-)兩個輸入端，並通過共模信號抑制電路將兩個拾音器接收的聲音信號進行正確的共模信號抑制，取出差模信號。如果使兩個拾音器接收的音源發出的聲音信號，分別經過延遲電路ID1和ID2進行延遲，那麼延遲的時間差應該等於使兩個拾音器聲音接收端有效接收聲音信號的聲波在兩個拾音器之間的傳輸的時間。從兩個拾音器的接收到的信號起，到共模信號抑制電路U1的正(+)、負(-)兩個輸入端時兩路信號放大量應該相同，這樣話筒接收的信號分別經過兩路放大延遲電路延遲後，到達共模信號抑制電路的輸入端時兩路信號的相位差是0度，通過共模信號抑制電路將兩個拾音器接收的聲音信號進行共模信號抑制，得到聲音信號的差模信號，不會產生聲音信號波形失真。
延時電路可以採用各種類型的相頻響應和伏頻響應有較大平坦度的電路，即延遲時間和放大係數在整個通頻帶的各個頻率點上儘量一致，變化範圍很小的濾波器，延時電路所使用的濾波器，下面將作為例子作出詳細說明1.各種合適的有源濾波器或者無源濾波器的或者無源濾波器和有源濾波器的混合濾波器的延時電路或者各種合適的鬥鏈式延遲(BBD)或者電荷藕荷器件(CCD)和單獨的數位訊號延時電路等等非延時濾波電路的各種種類各種類型的延時電路。
2.各種種類各種類型的模擬信號延時電路，或者各種合適的數位訊號延時電路。有源濾波器或者無源濾波器的或者無源濾波器和有源濾波器的混合濾波器的延時電路可以是一階或者多階的低通濾波器、全通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器等等。低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器根據濾波電路的計算方法和使用的器件不同可以有貝賽爾濾波器、高斯—契比雪夫過渡濾波器、布德華茲—湯姆遜過渡型濾波器、開關電容濾波器、一階及多階低通恆定延時濾波器、帶通恆定延時濾波器、高通恆定延時濾波器、全通濾波器、有源反饋放大器全通濾波器、開關電容濾波器全通濾波器、均衡器濾波器電路、莫邱茲均衡器濾波器電路、具有均衡器電路的低通恆定延時濾波器電路、全通和恆定延時濾波器、有源反饋放大器的全通濾波器、戴利揚尼斯型，毛希塔茲型全通和恆定延時濾波器、開關電容恆定延時濾波器(如MAX281)等。
經過延時電路延時後的聲音信號，同步經過隔直流電容C3和C4，進入由放大器U1和電阻R1、R2、R4、R5組成的差分放大器電路的兩個電路的輸入端，抑制共模信號提取出差模信號，並使該差模信號經由隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理。
本實施例中差分放大器電路是一種減法器電路，但可以採用其他類型的差動放大器，例如，同相串聯差動放大器、同相併聯差動放大器等，也可以採用其它的由電晶體或者由運算放大器或者由數字電路組成的減法器電路。
有多個拾音器的性能應儘量一致，多個拾音器加上其前級放大加上延時電路後的到達共模抑制電路的輸入級前的放大係數應該大致相同。如果拾音器M1的放大加上延時電路後的放大係數，大於拾音器M2的放大加上延時電路的放大係數，則等於兩個拾音器之間的距離增大了。相反，如果拾音器M1的放大加上延時電路後的放大係數，小於拾音器M2的放大加上延時電路的放大係數，則等於兩個拾音器的距離減小了。所以由同一音源發出的聲音信號，經過拾音器M1的放大加上延時電路後的放大電信號，應該儘量等於拾音器M2的放大加上延時電路的放大電信號。
圖11說明本發明的話筒中使用的另一種延時電路圖。該延時電路由延時電路和加法器電路構成。一路由拾音器M3的一個輸出端接到隔直流電容C2，電容C2的輸出端接到延遲電路ID2的輸入端，延遲電路ID2的輸出端接到隔直流電容C4，電容C4的另一端接到電阻R6。另一路，由拾音器M4的一個輸出端接到隔直流電容C1，電容C1的輸出端接到延遲電路ID1的輸入端，延遲電路ID1的輸出端接到隔直流電容C3，電容C3的另一端接到電阻R5。電阻R5、R6、R7和共模信號抑制電路U2的正(+)端連接，共模信號抑制電路U2的負(-)端接電阻R8到地。電阻R7的另一端接到共模信號抑制電路U2的輸出端。共模信號抑制電路U2的輸出端連接隔直流電容C5輸出音頻信號。反饋電阻R7一端接U2的正(+)輸入端，另一端接到U2的輸出端。共模信號抑制電路U2的輸出端接到隔直流電容C5而輸出音頻信號。電源VCC通過恆流源H1和H2分別向拾音器M3和M4供電。
上述的由延時電路和加法器電路構成延時電路適用於拾音器的聲音接收端相背或者相向的串列或者並列放置的話筒。兩個拾音器M3和M4接收的同一音源同一時刻發出的聲音信號，同時經過延時電路延時後，經隔直流電容C3和C4進入由放大器U2和電阻R5、R6、R7和R8組成的加法器電路的輸入端，抑制共模信號提取出差模信號。所得到的差模信號經過電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理。
本實施例中加法器電路可以採用由電晶體或者由運算放大器或者由數字電路組成的正相加法器，或反相加法器。本加法器電路也可以用於其它需要加法器電路進行共模信號抑制的話筒電路中。
圖12是說明本發明的話筒中使用的又一種延時電路圖。該延時電路由延時電路、移相電路和減法器電路(差分放大器)構成。圖12與圖10的延時電路相比較，只是在隔直流電容C3與電阻R1之間接入新添加的移相電路以及把U2的輸入端予以顛倒。對於相同部分不再進行說明，而只就移相電路做出說明。該移相電路由放大器U4和電阻R12、R13及R14構成。電阻R12和負反饋電阻R13的一端接到U4的負(-)端，反饋電阻R13的另一端與U4的輸出端及隔直流電容C7連接，電容C7的另一端輸出信號。放大器U4的正(+)輸入端經電阻R14接地。本延時電路適用於拾音器接收端相背或者相向的串列或者並列放置的話筒。兩個拾音器接收的同一音源同一時刻發出的聲音信號，經過延時電路延時後，其中一路信號經過移相電路，將聲音電信號相位移相180度，即，使原來兩個拾音器接收的經過延時電路相差180度的聲音電信號經過移相後，到達共模信號抑制電路的輸入端時其相差變成為0度，再經由隔直流電容C3和C4進入由放大器U1和電阻R1、R2、R3、R4組成的差分放大器電路的兩個輸入端，進行抑制共模信號提取出差模信號。該差模信號經過隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理。
本實施例中移相電路不僅可以放在延時電路的後面也可以配置在延時電路電路前面。本移相電路可由電晶體運算放大器，或者數字電路組成。上述的電路移相180度，但也可以根據需要使用在360度的範圍內進行移相的移相電路。
圖13是說明本發明的話筒中使用的再一種延時電路圖。該延時電路由延時電路、移相電路和加法器電路構成。圖13與圖11的延時電路相比較，只是在隔直流電容C3與電阻R5之間接入新添加的移相電路以及把U2的輸入端予以顛倒。對於相同部分不再進行說明，而只就移相電路做出說明。該移相電路由放大器U4和電阻R12、R13及R14構成。電阻R12和負反饋電阻R13的一端接到U4的負(-)端，負反饋電阻R13的另一端與U4的輸出端及隔直流電容C7連接，電容C7的另一端輸出信號。放大器U4的正(+)輸入端經電阻R14接地。
本延時電路適用於殼體內各拾音器的聲音接收端一同朝向拾音器前蓋方向或者後蓋方向的串列或者並列放置的話筒。
兩個拾音器接收的同一音源同一時刻發出的聲音信號，經過延時電路延時後，其中一路信號經過隔直流電容C3進入由放大器U4和電阻R12、R13、R14組成的移相電路，將聲音電信號相位進行移相180度，使原來兩個拾音器接收的經過延時電路的相差為0度的聲音電信號經移相後，到達共模信號抑制電路的輸入端時相差變成了180度。該信號又經隔直流電容C7和C4進入由放大器U2和電阻R5、R6、R7、R8組成的加法器電路的輸入端，抑制共模信號提取出差模信號。該差模信號經過隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理。
本實施例中移相電路不僅可以放在延時電路的後面也可以配置在延時電路電路前面。本移相電路可由電晶體運算放大器，或者數字電路組成。上述的電路移相180度，但也可以根據需要使用在360度的範圍內進行移相的移相電路。
圖14是說明本發明的話筒中使用的一種延時電路和數字共模抑制電路分開的電路。該電路由延時電路、模/數轉換電路、中央處理器進行共模抑制運算和數/模轉換電路構成。由圖14可以看出，從拾音器M1和M2到電容C4和C3連接方式都與圖10同樣。然後，根據需要分別把採集的聲音信號輸入到預處理電路ID4和ID3，經過預處理電路處理後輸出到模/數轉換電路D1，將模擬信號轉換成數位訊號。模/數轉換電路D1將轉換後的數位訊號輸出到數位訊號處理電路D2，進行共模信號抑制運算，去除共模信號提取出差模信號。數字共模信號抑制電路D2提取出的差模信號輸出到數/模轉換電路D3，把該信號轉換為模擬信號，經過隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理，也可以由數位訊號處理電路進行進一步數字處理運算，如進行數字濾波、語音識別等。順便說說，這個數字共模信號抑制電路，例如可以由中央處理器CPU和外圍電路組成，或由數字處理器(DSP)和外圍電路組成。同樣，數位訊號處理電路，例如也可以由中央處理器和外圍電路組成，或由數字處理器和外圍電路組成，還可以由能完成這種運算的其它數字電路組成。
圖15是說明本發明的話筒中使用的一種延時電路圖。該延時電路由前級放大電路、延時電路和減法器電路(差分放大器)構成。通過圖15與圖10進行比較，可以看出此延時電路實際上是兩路都加延時電路和減法器電路，只是增加了前級放大電路以及各反饋電阻分別並聯一個電容。
拾音器M2和M1分別與隔直流電容C8和C9一端連接，電容C9和C8的另一端分別與前級放大器的正輸入端連接，進行前級信號放大。該前級放大器中的U5和U6的正(+)輸入端之間串接電阻R15和R16，而電阻R15和R16之間的結點接地；U5的負(-)輸入端與輸出端之間連接有並聯的電容C10和電阻R17，同樣U6的負(-)輸入端與輸出端之間連接有並聯的電容C11和電阻R18；以及U5和U6的負(-)輸入端之間連接有可變電阻P1。U5和U6的輸出端分別連接隔離電容C1和C2，把輸出信號送到延遲電路ID1和/或ID2，並且，其餘部分與圖12相同不再重複說明。從U1提取出差模信號後，經過隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理。
電容C10、C11、C12分別用作三個放大器電路頻率補償，也可以採用其它頻率補充電路前級放大器也可以用於其它話筒電路內，還可以配置在延遲電路的後面。
圖16是說明本發明的話筒中使用的一種延時電路圖。該延時電路由前級放大電路、延時電路和加法器電路構成。通過圖16與圖11進行比較，可以看出此延時電路實際上是兩路都加延時電路和加法器電路，只是增加了前級放大電路以及各反饋電阻分別並聯一個電容。
拾音器M4和M3分別與隔直流電容C8和C9一端連接，電容C9和C8的另一端分別與前級放大器的正輸入端連接，進行前級信號放大。該前級放大器中的U5和U6的正(+)輸入端之間串接電阻R15和R16，而電阻R15和R16之間的結點接地；U5的負(-)輸入端與輸出端之間連接有並聯的電容C10和電阻R17，同樣U6的負(-)輸入端與輸出端之間連接有並聯的電容C11和電阻R18；以及U5和U6的負(-)輸入端之間連接有可變電阻P1。U5和U6的輸出端分別連接隔離電容C1和C2，把輸出信號送到延遲電路ID1和/或ID2，並且，其餘部分與圖13相同不再重複說明。從U2提取出差模信號後，經過隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理。
電容C10、C11、C13分別用作三個放大器電路頻率補償，也可以採用其它頻率補充電路。前級放大器也可以用於其它話筒電路內，還可以配置在延遲電路的後面。
本發明可以參考下列參考書和書中的參考文獻「電子技術基礎—模擬部分」(華中工學院電子學教研室編康華光主編高等教育出版社出版1979年3月第一版)，「模擬集成電路的應用」(陳秀中主編高等教育出版社出版1988年9月第一版)，「模擬與數字電路」(彭龍商鄧亞美姚場安主編四川科學技術出版社出版984年1月第一版)，「集成運算放大器原理與應用」(李清泉黃昌寧編著科學出版社1980年2月第一版)、傳感器應用及其電路精選(張福學編著電子工業出版社出版1992年6月第一版)。根據需要可以採用書中和書中參考文獻中所述的各種原理和算法及電路原理。具體的電路和應用電路可以根據具體應用目的而改變。
圖17是說明本發明的話筒中使用的一種模/數延時電路圖。該模/數延時電路由前級放大電路、模/數轉換、進行數字延時和進行數字共模信號抑制電路構成。通過圖17與圖14進行比較，可以看出此模數延時電路實際上是取消單獨的延時電路，直接進行數字延時和數字共模抑制。
拾音器M4和M3分別與隔直流電容C8和C9一端連接，電容C9和C8的另一端分別與前級放大器的正輸入端連接，進行前級信號放大。該前級放大器中的U5和U6的正(+)輸入端之間串接電阻R15和R16，而電阻R15和R16之間的結點接地；U5的負(-)輸入端與輸出端之間連接有並聯的電容C10和電阻R17，同樣U6的負(-)輸入端與輸出端之間連接有並聯的電容C11和電阻R18；以及U5和U6的負(-)輸入端之間連接有可變電阻P1。U5和U6的輸出端分別連接隔離電容C1和C2，把輸出信號送到預處理電路ID4和ID3，經過預處理電路處理後輸出到模/數轉換電路D1，將模擬信號轉換成數位訊號。模/數轉換電路D1將轉換後的數位訊號輸出到數位訊號處理電路D2，進行數字延時和進行共模信號抑制運算，去除共模信號提取出差模信號。數字共模信號抑制電路D2提取出的差模信號輸出到數/模轉換電路D3，把該信號轉換為模擬信號，經過隔直流電容C5輸出到其它後級應用電路進行進一步處理，也可以由數位訊號處理電路進行進一步數字處理運算，如進行數字濾波、語音識別等。電容C10和C11分別用作二個前級放大器電路的頻率補償。前級放大器也可以用於其它話筒電路內。
這個數字延時和數字共模信號抑制電路，例如可以由中央處理器CPU和外圍電路組成，或由數字處理器(DSP)和外圍電路組成。同樣數位訊號處理電路，例如也可以由中央處理器和外圍電路組成，或由數字處理器和外圍電路組成，還可以由能進行這種數字延遲和數字共模抑制過程的其它各種數字電路組成。
下面，進一步舉例說明圖10-18中所單獨的使用的延遲電路。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖18所示的二階壓控電壓源(VCVS)單端正反饋低通恆定延時濾波器。該低通恆定延時濾波器構成是電阻R19、R20、電容C14、C15組成二階低通RC濾波網絡，並與運算放大器U7一起組成二階低通濾波器。該低通濾波器的放大係數可由電阻R21和R22進行調整。
並且，上述的低通恆定延時濾波器中的RC網絡可以選用其他類型的RC或者RCL網絡，並與運算放大器形成其它低通濾波器電路，例如，單端正反饋低通濾波器，單端負反饋低通濾波器，前饋雙二次型低通濾波器等。通過算法不同可以有貝塞爾低通濾波器，高斯近似濾波器、契比雪夫近似濾波器和高斯—契比雪夫過渡型濾波器，布德華茲—湯姆遜過渡型濾波器等。還可以採用一階或者多階的濾波器。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖19所示的二階壓控電壓源(VCVS)單端正反饋帶通恆定延時濾波器。該帶通恆定延時濾波器的構成是電阻R23、R24、R25和電容C16與C17組成二階RC帶通濾波網絡，並與運算放大器U8一起組成壓控電壓源單端正反饋二階帶通濾波器。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖20所示的二階壓控電壓源單端正反饋高通恆定延時濾波器。該高通恆定延時濾波器構成是電阻R67、R68、和電容C45與C46組成二階RC高通濾波網絡，電容C46和電阻R68的結點與運放U19的正輸入端連接，而電阻R69和R70的結點與U19的負輸入端連接。上述二階高通濾波器的放大係數由電阻R69和R70進行調整。聲音電信號從運放U19的輸出端輸出，經由隔離電容(C3)輸出到下一級電路。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖21所示的前饋雙二次型全通濾波器。該全通濾波器電路構成是電阻R27的一端與運放U9的負(-)端連接；作為反饋電阻的電阻R28與電容C19並聯後，連接與運放U9的的負(-)輸入端與輸出端之間；運放U9的負端與U11的輸出之間連接有電阻R30；運放U11的負輸入端與輸出之間連接有電容C11；電阻R33連接於運放U11的負輸入端和電阻R27之間，而電阻R34連接於運放U10的負輸入端與電阻R27之間；電阻R29連接於運放U9的輸出端與運放U10的負輸入端之間，而電阻R31連接於運放U10的輸出端與運放U11的負輸入端之間；以及電阻R32連接於運放U10的負輸入端與輸出端之間。
根據需要也可使用其他類型的全通濾波器，例如，一階、多階濾波器，無源濾波器或者有源濾波器及其組合。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖22所示的有源反饋放大器全通濾波器。該全通濾波器由有源反饋放大器構成是電阻R35和R36、電容C21以及有源反饋放大器U12，電阻R35的一端接地，其另一端接到有源反饋放大器U12的腳1與3，電容C21和R36串接有源反饋放大器全通濾波器的腳4與7，其腳2為信號輸入端。電阻R35和電容C21用於調節濾波器的有效傳遞函數，電阻R36用來在有源反饋放大器U12頻率範圍內提供純有效輸入阻抗。有源反饋放大器U12，有源反饋放大器有各種類型，例如，可使用型號AD830和LTC1193。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖23所示的開關電容濾波器全通濾波器。該全通濾波器由電阻編程開關電容通用有源濾波器構成是電阻R37和R38串接於開關電容濾波器U13的作為輸入IN端的HP和Vout端之間，電阻R37和R38串接結點接U13的LP端並經電阻R39接電源VCC；電阻R40、R41、R42和R43串接接於開關電容濾波器U13的作為輸入IN端的HP和Vout端之間，電阻R40、R41、R42和R43串接之間的各結點，依次連接於U13的BP+地和BP-端。開關電容濾波器有各種類型，例如，電阻編程開關電容通用有源濾波器，例如，可採用型號RU5621A。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖24所示的均衡器濾波器電路。該濾波器電路的構成是電阻R47的一端接電容C1，另一端接運放U14的正輸入端，反饋電阻48兩端分別接於U14的正輸入端和輸出端；電容C22、R44、R46和R45串接成環，R44和R46間的結點與U14的輸出端連接，R45和R46間的結點與U14的負輸入端連接，電阻R45與電容C23的結點和地之間並接電阻R43和電容C22。上述的電阻R43、R44、R45、R46和電容C22與C23組成RC遲延均衡補償網絡。這個電路可以加入到需要均衡遲延的衡延時電路中，如加入到低通貝塞爾濾波器電路中，也可以作為單獨電路和其它濾波器電路串聯或者並聯使用，用於均衡遲延電路頻率特性的失真。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖25所示的莫邱茲均衡器濾波器電路。莫邱茲均衡器濾波器電路的構成是電阻R53的一端接運放U15的正輸入端，反饋電阻54兩端分別接於U15的正輸入端和輸出端；電阻R49、R50、電容C25、C24串接成環路，其各個元件間的結點依次連接到電阻R53、電容C26、運放U15的負輸入端與電阻R52、電阻R51；以及電阻R51與電容C26的結點和U15的輸出端連接，電阻R52的另一端接電容C27到地。上述的電阻和電容組成RC遲延均衡補償網絡。這個電路可以加入到需要均衡遲延的衡延時電路中，也可以作為單獨電路和其它濾波器電路串聯或者並聯使用，用於均衡遲延頻率特性的失真。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖26所示的具有均衡器電路的二階低通恆定延時濾波器電路。該具有均衡器電路的二階低通恆定延時濾波器電路與圖24比較，實際上只是把串接電阻R19和R20連接於運放U14的正輸入端，在電阻R19與R20的中間結點和運放U14的輸出端之間接電容C15，以及運放U14的正輸入端與地之間接電容C14，而上述的電阻R43、R44、R45、R46和電容C22與C23組成RC遲延均衡補償網絡連接關係不變。
這樣一來，在同一個濾波器電路中，就既有二階低通濾波器又有遲延均衡濾波器，可均衡遲延頻率特性的失真。本電路還可以和其它各種類型延時濾波器一起組成多階恆定延時濾波器。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖27所示的鬥鏈延遲電路(BBD)和電荷耦合器件(CCD)的延時電路。該由鬥鏈延遲電路或電荷耦合器件組成的延時電路構成是輸入耦合電容C28接到U16的輸入端14，供電電壓Vcc通過電阻R55和電位器R59分壓後供給U16的輸入端14的偏置電壓，腳10連接到Vcc的供電電路，供電電壓Vcc通過電阻R57和R58分壓後供給U16的腳5的Vdd，從腳1輸入單相脈衝供給的U16時鐘驅動，驅動脈衝的時鐘頻率決定U16的延時時間。輸入的信號經過延時後從腳8和腳9輸出，經過平衡電位器P1後通過電阻R60旁路接地，並通過電容C29輸出。
可通過把改變驅動時鐘輸入到該延遲電路輸入端的時鐘信號頻率來改變延時的時間。鬥鏈延遲電路和電荷耦合器件延遲電路都是由CMOS構成的電荷耦合模擬移位寄存器。兩種電路只是內部電荷耦合模擬移位寄存器電路結構不同，使用方法也大致相同，但電荷耦合器件的噪音低於鬥鏈延遲電路。延時電路U16，可以使用各種類型各種型號的鬥鏈延遲電路和電荷耦合器件延遲電路，例如，可使用型號SAD512D。
並且，可在上述電容C1與C3之間，設置一種如圖28所示的數字延時電路。該數字延時電路構成是輸入耦合電容C31通過電阻R61、R62、R63、R64、C43、C34、C35和數字延遲電路U18的LPF輸入腳27和輸出腳28組成的濾波網絡，接到運算放大器U17的負極輸入端，U17的輸出端接到數字延遲電路U18的腳19進入，U18通過輸入腳25、輸出腳26輸出信號端接到U17的正相輸入端。U17的主控邏輯通過地址腳1、8、9、10、11、12、13、14和數據腳5及控制腳2、3、4、6、7控制存儲器U19的數據存入和取出。將解調成的數位訊號存入U19中，延時一定時間後取出，經過調製後從腳31輸出經過耦合電容C32輸出到下級電路。U18內部時鐘發生器通過腳22、腳23和C37、C44、R65及晶振Z1組成了時鐘振蕩電路。通過腳18、腳20、腳21控制U18內部的延時時間控制電路，以便控制延時時間的長短。不過該集成電路晶片的延時時間比較長，延遲時間有三檔12.3ms、13.4ms和24.6ms可供轉換。需要更改延時時間的設計。
上面，所述的延遲電路以二個拾音器為例，當一個一個的增加拾音器，如三個拾音器時，則延遲電路，應將第2拾音器的前級放大器輸出一分為二，每路輸出電路的放大量都和第1拾音器或者第3拾音器的前級放大器的輸出放大量一樣，將第1拾音器電路延時的時間等於第1拾音器到第2拾音器的延時時間，然後和第2拾音器輸出的一路信號共同進人共模抑制電路，提取出查模信號，再將差模信號進行延遲，延遲時間等於從第2拾音器到第3拾音器的延遲時間，將第2拾音器的另一路輸出信號進行延遲，延遲時間等於從第2拾音器到第3拾音器的延遲時間，將另一路經過延遲後的信號和第3拾音器輸出的信號共同進人共模抑制電路，提取出差模信號，再將經過延時後的第1拾音器和第2拾音器間的差模信號和第2拾音器和第3拾音器間的差模信號共同進入共模信號抑制電路，提取出差模信號。當具有四個拾音器時，可以是第1拾音器的延遲時間和第2拾音器的延遲時間相減，後再延遲，第3拾音器的延遲時間和第4拾音器的延遲時間相減，再將第1與第2延時後的信號和第3與第4的信號相減。
本發明可以參考下列參考書和書中的參考文獻「有源濾波器精確設計手冊」(D.E.JOHNSON，J.R.JOHNSON，AND H.P.MOORE New Jersey 1980李國榮譯電子工業出版社1984年3月)、「有源濾波器」(北方交通大學電信系編中國鐵道出版社1979年10月第一版)、「Hi-Fi音響器件手冊」(KTK視聽室編著四川省科學技術出版社1992年3月成都第一版。根據需要可以採用書中和書中參考文獻中所述的各種原理和算法及電路原理。具體的電路和應用電路可以根據具體應用目的而改變。
下面，結合圖29～35，舉例說明本發明的話筒中使用的數字延時電路與數字共模抑制電路的兩個實施例和程序流程圖。
圖29一種聲音數據採集處理輸出裝置在這個實施例中聲音數據採集處理輸出裝置和計算機組成本發明的數位訊號處理系統的並行處理裝置。聲音數據採集處理輸出裝置接收本發明的話筒中拾音器輸出的信號經過前置放大器進行信號放大，然後進行各種濾波等預處理，通過模/數轉換電路轉換成數位訊號輸入中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)。如果一個話筒中有兩個拾音器，將其中的一路或者兩路信號送入數據存儲器中存儲一定的時間，進行數位訊號延時，到達一定延時時間後，中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)將其取出，通過進行數位訊號共模抑制處理，而後將差模數位訊號作進一步處理，將其結果通過地址總線和數據總線與計算機進行交換、或者通過並行口或串行口輸出給其它設備、或者通過數模轉換器將聲音數位訊號轉換為模擬信號、經過濾波後進行功率放大輸出。計算機可以通過總線接口、並行口或串行口與聲音數據採集處理輸出裝置進行通信，即發出指令或接收數據，聲音數據採集處理輸出裝置因為有程序存儲器和數據存儲器、有中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)可以運行數據採集處理程序，因此也可以獨立構成一個獨立的工作系統。
如果使用多個低噪音話筒的多個拾音器接收聲音信號時，在這個聲音數據採集處理輸出裝置中，輸入前置放大電路和濾波電路模/數轉換電路就要有相應數量的電路。在這個聲音數據採集處理輸出裝置中，可根據需要採用各種類型的中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)，可以採用8比特或者8比特以上的模/數轉換器、數模轉換器，前置放大電路、濾波電路、功率放大電路。可根據需要設置計算機接口電路、並行口、串行口等。
圖30是聲音數據採集處理輸出裝置採用ADSP2111數字處理器的原理框圖。本發明的話筒中拾音器輸出的信號，輸入聲音信號採集輸出處理晶片，如AD1847，進行前置信號放大，然後進行各種濾波等預處理，通過晶片內的模/數轉換電路轉換成數位訊號，通過串行接口(也可以通過並行口等方式)輸入中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)，如ADSP2111數字處理器。如果一個話筒中有兩個拾音器，將其中的一路或者兩路信號送入數據存儲器中存儲一定的時間，進行數位訊號延時，到達一定延時時間後，中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)將其取出，通過進行數位訊號共模抑制處理，再將差模數位訊號作進一步處理，將其結果通過ADSP2111數字處理器的的主機接口(HIP)是用於和計算機之間的數據交換，或者通過並行口或串行口輸出給其它設備、或者通過AD1847晶片內的數/模轉換器將聲音數位訊號轉換為模擬信號、經過濾波後輸出。計算機可以通過總線接口或者通過並行口或串行口和聲音數據採集處理輸出裝置進行通通信，即發出指令或接收數據，聲音數據採集處理輸出裝置因為有程序存儲器和數據存儲器、有中央處理器(CPU)或者數字處理器(DSP)，可以運行數據採集處理程序，因此也可以構成一個獨立工作的系統。
模/數轉換電路(A/D)和數模轉換電路(D/A)，可採用AD1847，它具有16比特率，不過這個晶片的採樣時間和採樣速率要適當調整以適應於本發明的低噪音話筒中使用。
使用的數字延時加數字共模抑制電路是為了達到以下作用。
圖31、圖32是接收最近的音源發出的低環境噪音聲音的處理流程圖。音源發出的聲音信號聲音只能是從一端進入話筒，利用兩個拾音器接收，用數字電路進行信號延遲使先後接收的聲音信號相位差為180度或者0度，兩個拾音器接收到的聲音信號，通過數字共模抑制提取出差模信號的程序流程圖。圖31、圖32的區別是一個是送到數/模轉換器輸出，一個是輸出到計算機。
圖33是接收最近的音源發出的超低環境噪音聲音的處理流圖。利用在一個話筒中設有三個以上拾音器接收音源發出的聲音信號，先用數字延遲加數字共模抑制取出每兩個拾音器之間的差模信號，然後用數字濾波方法，分別濾出兩路差模信號中的聲音信號中的每一個聲波，然後兩路差模信號中的同一時間接收的相同波形的每一個聲波進行功率大小的比較，計算出兩者之間的大小比值，對照根據實際測定的或者計算得出的一定距離的音源發出的聲音信號兩者比值表就可以知道發出這一個聲波的音源和話筒的實際距離。這種利用在同一個話筒中的三個或者三個以上拾音器接收音源發出的聲音信號進行處理的方法，實際上是將離話筒最近的音源發出的聲音提取出來，而可將環境噪音幾乎完全消除。因為通過延遲加共模抑制取出兩個拾音器之間的差模信號，因此在這個差模信號中離話筒距離最近的音源發出的聲音信號最強，而距離比較遠的環境噪音音源發出的聲音信號就很弱了，通過濾波程序將差模信號進行濾波，即使不能將兩個音源發出的相同頻率的聲波信號區分開，因為此時環境噪音信號和主音源發出的聲音信號相比差別很大，即使主音源發出的聲音信號中疊加了環境噪音信號，對主音源發出的聲音信號影響也很低，以至完全可以忽略，這是用其它方法是無法達到的。這個流程圖也可以幾乎完全提取出在離話筒一定距離的音源發出的聲音。
圖34是接收一定距離的音源發出的聲音的處理流圖。利用在一個話筒中二個拾音器接收音源發出的聲音信號，先用延遲加共模抑制取出兩個拾音器之間的差模信號，然後用數字濾波方法，濾出兩個拾音器之中的一個拾音器接收的聲音信號和兩路差模信號中的聲音信號中的每一個聲波，然後將兩路信號中的同一時間接收的相同波形的每一個聲波進行功率大小的比較，計算出兩者之間的大小比值，對照根據實際測定的或者計算得出的一定距離的音源發出的聲音信號兩者比值表就可以知道發出這一個聲波的音源和話筒的實際距離。此時實際上可以幾乎完全提取出在離話筒一定距離的音源發出的聲音。但是如果在這個距離上有多個音源發出聲音信號時，就只能依靠話筒前面加裝的定向話筒罩，大致加以區分。圖35是定位接收音源發出的聲音的處理流圖。圖36a和36b分別是定位接收裝置的結構的側視圖和正視圖。
定位接收裝置的話筒25、27、28，從連接接頭即中點29，分別通過向外面伸出的連接臂30、32、33進行連接。從中點29向前或者向後伸出連接臂31連接話筒26，向外伸出的三個話筒連接臂30、32、33可以是等長的。若不等長，則各定位接收話筒就是處於不等邊三角形的三個頂點上。這三個話筒相互之間的距離可以根據所需要接收的音源和話筒之間的距離進行調整，但各話筒之間的距離和位置應該相對固定，如果要變化，應該同時相應改變以後進行話筒接收的聲音信號的數字處理程序的計算方法。在本定位接收裝置中可使用的本發明的上述的話筒。當使用如上述的帶有定向話筒罩的話筒時，因為橫向及垂直定位精度必須由話筒罩本身的定位精度來決定，前後距離精度可以通過中央處理器的計算來決定，而機械結構的定向話筒罩的定位精度不太高，因此此話筒的方向定位精度稍微差一些。當使用兩個這種話筒，在這兩個話筒排列方向上的定位精度可以通過中央處理器的計算來決定，而非排列方向上的定位精度要由機械結構的定向話筒罩的定位精度來決定。當使用三個呈三角形排列的這種話筒，在話筒排列方向上的定位精度可以通過中央處理器的計算來決定，前後定位精度要由機械結構的定向話筒罩的定位精度來決定。當使用四個或者四個以上的呈立體陣列結構排列的這種話筒，在三維空間上的定位精度都可以通過中央處理器的計算來決定。兩個拾音器接收音源發出的聲音信號，用延遲加數字濾波方法，分別濾出兩個拾音器接收的聲音信號中的每一個聲波，然後兩個拾音器接收的聲音信號中同一時間接收的相同波形的每一個聲波進行功率大小的比較，計算出兩者之間的大小比值，對照根據實際測定的或者計算得出的一定距離的音源發出的聲音信號兩者比值表就可以知道發出這一個聲波的音源和話筒的實際距離。此時，實際上可以幾乎完全提取出在離話筒最近距離的音源發出的聲音。再將定位接收裝置中的三個以上具有一定空間立體配置結構的話筒中每個話筒接收的波形相同的聲波進行每個話筒接收的距離差值的比較，對照根據實際測定的每個話筒相對位置，計算這個比值就可以知道發出這一個聲波的音源和話筒的具體相對位置。
本發明可以參考下列參考書和書中的參考文獻「聲納信號處理—原理與設備」(後自強李貴斌編著海洋出版社1986年12月)「數字濾波器分析與設計」(A.安東尼著程湘君譯陝西科學技術出版社1984年4月第一版)「信號、系統與信號處理上冊、下冊」(吳湘淇編著電子工業出版社1996年8月第一版)。根據需要可以採用書中和書中參考文獻中所述的各種原理和算法及電路原理。具體的電路和應用電路及算法可以根據具體應用目的而改變。
上面，已經參照各附圖，詳細描述了本發明的最佳實施例，但是，不應認為本發明僅僅限於上述的各個實施例。本領域的技術人員，通過上述各實施例的啟迪，不難對本發明的低失真低噪音話筒作出各種改進、改變或替換，因此，這些改進、改變或替換，不應認為已脫離了本發明的構思，或附屬權利要求書所限定的範圍。
權利要求
1.一種低失真低噪音話筒，具備有一個外殼，設置於上述外殼內的多個拾音器，以及用於消除噪音的共模信號抑制電路，其特徵是，上述外殼具有隻在朝向一個方向的部位具有聲通孔，並在外殼內設有多個上述拾音器，與上述各拾音器相應設置延遲電路，從而根據上述各拾音器接收同一音源信號得到的聲信號，輸出低噪音信號。
2.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器串聯固定在拾音器套管內，上述拾音器的接收端附近的上述套管壁上具有聲波進入窗口。上述拾音器套管固定於外殼內。
3.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器分別用拾音器支座串聯固定，上述支座具有聲波聲通孔。
4.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器串聯固定在外殼內。
5.根據權利要求2或3所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相同。
6.根據權利要求2或3所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相反。
7.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器並聯固定在拾音器的套管內，上述拾音器的接收端附近的上述拾音器套管壁上具有聲波進入窗口，上述拾音器套管固定於外殼內。
8.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器並聯固定於外殼內。從聲通孔到達上述拾音器的接收端中間具有聲波通道。
9.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器通過防震支座並聯固定於外殼內，上述支座具有聲波聲通道。
10.根據權利要求1到9任一項所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的外殼只在朝向一個方向的部位上具有聲通孔。
11.根據權利要求7或8到所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，所述的聲通孔的位置是在外殼朝向一個方向的部位上，在兩個並列的拾音器中軸線延長線與話筒罩前蓋的交點的連接線和這個連接線的延長線上，及與這個連接線相垂直的線段上。
12.根據權利要求7或8所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相同。
13.根據權利要求7或8所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的多個拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相反。
14.根據權利要求7或8所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的外殼的前蓋內設置有聲音通過管，其分管開口位於拾音器接收端的上方。
15.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，從聲音通過孔到達各拾音器的聲音接收端的途中有聲波通道。
16.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是由延時電路連接加法器電路構成。
17.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是由延時電路連接減法器電路構成。
18.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是由依次連接延時電路、移相電路和加法器電路構成。
19.根據權利要求1所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是由依次連接延時電路、模/數轉換電路、中央處理器進行共模抑制運算和數/模轉換電路構成。
20.根據權利要求16所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是在加法器之前設置有前級放大電路。
21.根據權利要求17所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是在減法器之前設置有前級放大電路。
22.根據權利要求16或17所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延遲電路、共模信號抑制電路是由延時電路和數字共模信號抑制電路構成。
23.根據權利要求16到22任一項所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的延時電路是低通恆定延時濾波器、帶通恆定延時濾波器、高通恆定延時濾波器、全通濾波器、有源反饋放大器全通濾波器、開關電容濾波器全通濾波器、均衡器濾波器電路、莫邱茲均衡器濾波器電路、具有均衡器電路的低通恆定延時濾波器電路、鬥鏈延遲電路(BBD)和電荷耦合器件(CCD)的延時電路、以及單獨的數字延時電路。
24.根據權利要求16到23任一項所述的低失真低噪音話筒，其特徵是，上述的濾波器延時電路是多階濾波器電路。
25.根據權利要求1或16到22任一項所述的低失真低噪音話筒，其特徵是話筒中各個拾音器輸出的信號，經過前置放大器進行信號放大，接著進行濾波預處理，通過模/數轉換電路轉換成數位訊號輸入處理器(CPU、DSP)，再將數位訊號送入數據存儲器中存儲一定的時間，進行數位訊號延時一定時間後，由處理器(CPU)取出，通過數位訊號共模抑制處理，獲得差模數位訊號。
26.一種定位接收裝置，其特徵是，具備有按空間陣列配置的多個根據權利要求1、2、3、7或8所述的話筒。
全文摘要
本發明涉及一種低噪音話筒,具備有:一個外殼,設置於上述外殼內的拾音器,以及用於消除噪音的噪音信號抑制電路,其特徵是,上述外殼具有朝向一個方向的部位具有聲波通過孔,並在外殼內設有多個以規定距離配置的上述拾音器,與上述各拾音器相應設置延遲電路,從而根據上述各拾音器接收同一音源信號得到的聲信號,輸出低噪音信號。由於聲源發出的聲音,只能從朝向一個方向進入話筒,兩個拾音器接收到的聲音信號相位差為180度或者為0度,因而從兩個拾音器接收到的聲音信號中提取的差模信號的失真很低,從而可達到話筒的低失真低環境噪音。並且可以實現定距接收,定向定距接收及定位接收的低失真低噪音話筒。
文檔編號H04R9/08GK1174485SQ97115160
公開日1998年2月25日 申請日期1997年7月25日 優先權日1997年7月25日
發明者程滋頤 申請人:程滋頤