電聲通信裝置的製作方法
2023-05-28 15:30:11 3
專利名稱：電聲通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及諸如行動電話，與用戶耳朵接合的電話聽筒及頭戴式耳機之類的電聲通信裝置。
尤其在行動電話領域中，要求研製重量越來越輕，體積越來越小的通信裝置。這對電子及電聲元件的設計者和製造商提出了極高的要求，這裡電子及電聲元件包括麥克風及聲發生器或者接收器轉換器。現在也可得到尺寸比以前更小的這些轉換器。
這裡使用的電聲接收器轉換器具有用於以頻率在可聽範圍內的聲音的形式，產生聲信號的振動膜。通常轉換器被布置成緊貼著電話機外殼的內側，那裡存在呈小孔形式的聲學連接，其形狀被仔細地修整，以便產生與用戶耳朵接合的正確聲阻抗及頻率特性。振動膜移動並從其正面發出聲音，為了使轉換器令人滿意地工作，必須在振動膜的背面存在一定大小的空氣體積，因為否則振動膜將被阻擋，不能移動。振動膜背面存在的空氣體積太小，將降低轉換器的靈敏性，並導致具有呈缺口形式的不適宜進程的頻率特性曲線。於是，迄今為止，行動電話和電話聽筒必須在外殼中具有這樣的空間，並且到現在為止，該空間的大小一直是對於行動電話和電話聽筒設計者和製造商的一個限制。
利用按照，例如IEC 318,IEC 711或相應標準標準化的耳朵模擬器測試行動電話和電話聽筒，以了解它們的音質，所有測試都以用戶使電話或聽筒貼著用戶耳朵的使用情形為基礎。為了確保可再現的測量，這些標準提供了關於耳朵模擬器的機械結構及其聲學功能的指南，以便儘可能最佳地模擬人耳，制定了如何進行測試，包括如何使電話與耳朵模擬器接合，尤其是電話相對於耳朵模擬器的精確位置及方向。對於給定電話機，並在這些標準的基礎上，這意味著能夠在標準化測試中，確定電話與耳朵模擬器的接合面，根據標準，該接合面將相應地與用戶耳朵接合。下面，詞句「與用戶耳朵接合的接合面」於是將被用作通信裝置與標準化耳朵模擬器的接合的同義詞，因為根據上述內容，這些接合面是相同的。這種標準化的耳朵模擬器可以4157型，4185型及4195型從Brüel Kjr購得。接合面通過為直徑25毫米的圓形區域，耳朵模擬器具有直徑25毫米的環形接合面。在耳朵模擬器的環形接合面的內部，存在對應於人體外耳體積的空氣體積。該空間是耳朵模擬器到麥克風的聲音入口，藉助麥克風，可顯示出來自於電話機的聲音。耳朵模擬器的聲音入口中的空氣體積的大小將影響通信裝置的接收器轉換器的聲負載。相對於周圍環境的任何洩漏會導致該體積顯著增大，從而導致聲負載顯著改變。聲負載的變化會導致測量結果不能正確地符號需要測量的通信裝置的聲學性能。為了獲得正確並且可再現的測量結果，該測量結果為通信裝置的特徵，於是，根據上述標準，通信裝置必須與耳朵模擬器的環形接合面呈密封聯接的關係。
使用中，通信裝置與用戶耳朵的接合的緊密程度存在相當大的變化，這導致相對於周圍環境的或多或少的聲洩漏。這種變化影響接收器轉換器的聲負載，取決於通信裝置相對於聲負載阻抗的靈敏性，聲負載的變化又會改變通信裝置的聲性能。用戶以通信裝置音質的變化的形式察覺到這種變化。這是不希望的。
因此，需要一種能夠容許洩漏的通信裝置，即儘可能最大程度地與通信裝置和用戶耳朵及和耳朵模擬器的接合中的洩漏無關地，為用戶提供察覺的聲音質量，以及關於耳朵模擬器的測量結果的通信裝置。
行動電話越來越小，在現有技術的情況下，不易於生產能夠容許洩漏的具有很小的內部空氣體積的電話，因為洩漏耐受性要求轉換器可以接觸轉換器後面的某些空氣體積，一般為幾立方釐米。很大的內部空氣體積是不合乎需要的，因為這將增大通信裝置的尺寸，並且作為較大的空氣體積的替換物，可建立從較小的內部空氣體積到電話機外的環境空氣的聲音開口。從而，轉換器會經過較小的內部空氣體積，接觸無限大的空氣體積，可獲得能夠容許洩漏的功能。具有較小內部空間的這種結構將形成由這些聲音開口及較小的內部空氣體積的聲容組成的聲諧振迴路。這種諧振迴路將使電話機的頻率響應具有相當深並且相當尖銳的切口，遺憾的是，該切口位於有用的音頻範圍的中部，並將由開口的幾何形狀及內部空氣體積所決定。
EP 364935描述了一種具有接收器轉換器的電話聽筒，振動膜的正面通過聽筒中的聲音開口與用戶的耳朵聲學相連，此外，振動膜的正面與聽筒中的內腔聲學相連。
DE 2815051和US 4239945描述了各種頭戴式耳機，在振動膜的正面及其背面之間建立聲學連接，所述連接包括用戶外耳中的空間。
WO 98/24214描述了一種行動電話，在用於與用戶耳朵接合的電話接合面的內側，存在與振動膜的正面的聲學連接，以及與振動膜的背面的聲學連接，從而電話能夠容許洩漏。相對於用於接合用戶耳朵的接合面，偏心布置接收器轉換器。
在外殼中，在振動膜後面，上面提及的所有結構都具有相當大的空氣體積。
就本發明的通信裝置來說，建立了從振動膜到外殼外部的四個聲學連接，兩個連接開始于振動膜的正向，兩個連接開始于振動膜的背面，振動膜的正向和背面都經過相應的聲學連接與位於用於接合用戶耳朵的接合面內側的區域，及位於該接合面外側的區域相連，即與用戶耳朵以及環境空氣相連。在轉換器作為發生器的情況下，這四個聲學連接構成聲平衡橋中的四個支路。
通過在轉換器的振動膜的正向和通信裝置外的空氣之間引入第四聲學連接，可確保利用較小的內部空氣體積構成容許洩漏的通信裝置，因為聲諧振迴路的影響被極大地消除了。原理在於藉助與振動膜正面的聲學連接，與用戶耳朵接合方面的洩漏將導致頻率響應中的一個切口，而藉助與振動膜背面的聲學連接，與用戶耳朵接合方面的洩漏將導致頻率響應中同一頻率下的相應峰值。這種補償基本上與洩漏的大小無關。
這樣，建立了聲平衡橋。在頻率方面，由於與電話機外部的空氣的聲學連接中的容許限度的緣故，頻率響應曲線中的切口將因電話機而不同，但是聲平衡橋的效果在於洩漏變化將導致聲平衡橋的兩個支路的改變，這裡正是包括在聲平衡橋的這兩個支路中的同一聲諧振迴路受到洩漏的影響，從而頻率和振幅兩方面的變化都被均衡，聲平衡橋仍處於平衡。
振動膜的正面及背面均與用戶耳朵及周圍的空氣聲學連接的這種構造特別有利，因為藉此能夠把電話機中，轉換器的振動膜後的內部空氣體積降低到實際上對電話機的尺寸不再重要的大小。微小的空氣體積不可避免地導致相當尖銳的諧振，同時伴隨較窄頻率範圍內相當大的振幅變化，但是，根據上述說明，頻率和振幅兩方面的變化均被均衡。
使用中，存在通信裝置與用戶耳朵的接合的緊密程度的變化。對於單個用戶來說，這些變化將因時間而異，同樣，對於不同的用戶來說，也存在相當大的變化。藉助本發明，這些變化只能對頻率特性產生很小的影響，因為振動膜的正面及背面與這種可變化的緊密程度相連，從而這種可變化的緊密程度被包括在聲平衡橋的兩個支路中。
這樣，藉助本發明，能夠構造能夠容許洩漏，並且具有相當小的內部空氣體積的通信裝置。
行動電話和電話聽筒常常具有由沿著它們的邊緣裝配的兩個殼體組成的外殼。這種組合件或多或少是緊密的，在任何情況下，使組合件完全密封將非常困難並且成本很高。根據本發明，對於這種組合件來說，可提供轉換器振動膜的背面與周圍空氣之間的聲學連接，甚至可以呈組合件殼體之一的邊緣中的切口的形式的間斷點的形式，形成這種聲學連接。在間斷點外的殼體之間，組合件中的洩漏，如果有的話，構成該聲學連接的一部分，藉助本發明，可在很大程度上補償洩漏方面的變化。
下面將參考
本發明的一個優選實施例，其中圖1表示了根據本發明的通信裝置的橫截面，圖2表示了圖1的聲學結構的簡化等效圖，
圖3示意地表示了根據本發明的通信裝置中相對較大的接收器轉換器的位置，圖4示意地表示了根據本發明的通信裝置中相對較小的接收器轉換器的位置。
圖1表示了行動電話的橫截面，該行動電話具有由兩個殼體，前殼體10和後殼體11組成的外殼。外殼容納印刷電路板12，由影線表示的電子元件安裝在印刷電路板12上。示意表示的接收器轉換器20藉助雙面膠粘帶13被安裝在前殼體10的內側，雙面膠粘帶13賦予聲學密封。轉換器具有示意表示的振動膜21，振動膜21具有正面22和背面23，背面23具有安裝於其上的線圈，振動膜以已知的方式在磁場中運送線圈，從而振動膜可以已知的方式把電信號轉換為聲信號。振動膜的正面22向內朝著前殼體10，振動膜的背面朝向電話機的內部。在圖1中，空間C位於殼體10之後轉換器20的周圍。
在圖1中，以虛線的形式表示了耳朵模擬器30，這裡電話被示意地表示為處於相對於耳機模擬器的標準化測試位置。據此，電話使耳朵模擬器與接合面33接合，接合面33確定在接合面33內側的區域31及在接合面33外面的區域32，從而這兩個區域相互分離。
從轉換器的振動膜的正面22到在接合面內側的區域31，存在第一聲學連接41。第一聲學連接41是從振動膜21到用戶耳朵的主要聲學連接。在振動膜的正面22與殼體10之間存在被設計成儘可能小的較小空間，以致所述較小空間與聲阻一起產生位於電話的有效頻率範圍之外的共振頻率，從而不會影響音質，而只是用作到用戶耳朵的簡短傳輸線路。
從轉換器的振動膜的背面23經過空間C到位於接合面33內側的區域31，存在第二聲學連接42。這樣，第一和第二聲學連接41和42分別使振動膜的正面22及其背面23分別與區域31相連，區域31代表到耳朵模擬器的入口及到用戶耳朵的入口。
電話具有從轉換器的振動膜的背面23，經過空間C到達位於接合面33外側的區域32的第三聲學連接43。在所示實施例中，該連接穿過電話的兩個殼體10和11之間的開口，不過也可只在其中一個殼體中，以獨立開口的形式形成該連接。
第四聲學連接44使轉換器的振動膜的正面22與位於接合面33外側的區域32相連。類似於第一連接41，第四連接44同樣被設計成使得它和振動膜的正面22與殼體10之間的微小空間一起，提供位於電話的有效頻率範圍外的共振頻率。
圖1把轉換器20表示為布置在不對稱電話機的外殼一側的較小器件，第一和第二連接一起被布置在電話機的中心。這裡所示的結構同時也適用於較大的接收器轉換器，不過在使用較小的轉換器的情況下，該結構特別有利，因為就外殼中轉換器的位置來說，可得到較大的自由度，並且如圖所示，可相對於接合面33偏移布置轉換器，甚至可相對於外殼傾斜布置轉換器。
圖2表示了上面提及的圖1中的聲學結構的簡化電學等效圖。這裡轉換器20被表示為具有內部聲阻RG的發生器，這裡內部聲阻RG被表示為純電阻。這裡，四個聲學連接41,42,43和44分別被表示為由分別串聯連接的電阻R1和電感L1，電阻R2和電感L2，電阻R3和電感L3，及電阻R4和電感L4組成。電感代表相應聲學連接中的氣團，電阻代表相應連接中的摩擦損失。在位於接合面33內側的區域31中，用戶耳朵具有相對於電話機的聲負載阻抗，在電學等效圖中，聲負載阻抗由電阻RL表示。在等效圖中，位於殼體10之後，轉換器20周圍的空間C由電容C代表。
從圖2可看出代表四個聲學連接的阻抗構成與四個支路耦接，並與作為發生器的轉換器20耦接的電橋。空間C和聲學連接42及43，尤其是它們的電感L2及L3一起構成兩個諧振電路，這兩個諧振電路從振動膜的背面23接入，並且在等效圖中與聲負載RL的相應端部相連。顯然，通過適當地確定聲學連接42和43的大小，使諧振頻率和諧振寬度基本相同，則這些諧振對於聲負載RL的影響將相互抵消。其結果是，聲輸出信號基本上與電話機中的空間C無關。這意味著，例如行動電話不再必須使聲學上有效的內部空氣體積能夠容許洩漏，從而，可以把這些通信裝置做得越來越小。
圖3示意地表示了行動電話的前殼體10的內側。這裡表示了內徑為25毫米的，用於與用戶耳朵接合的接合面33。外徑為20毫米的接收器轉換器20a相對於接合面33被偏移布置。第一和第二聲學連接41和42分別位於接合面33的中央，而第四聲學連接44被布置在接合面的外側，但是位於轉換器的邊緣的內側。
圖4同樣示意地表示了具有和圖3中相同的，直徑為25毫米的接合面33的行動電話的前殼體10的內側。這裡，接收器轉換器20b是直徑為15毫米的小型轉換器，從而圖4對應於圖1。和圖3中同樣的方式，第二和第二聲學連接41和42分別被布置在接合面33的中央，這裡，第四聲學連接44也被布置在接合面的外側，同時位於轉換器的邊緣的外側。類似於圖1，五殼體10中的開口的連接被加工成位於殼體內側的凹槽，所述凹槽在雙面膠粘帶13的下方延伸。
權利要求
1．一種電聲通信裝置，它包括外殼，它具有確定所述外殼的內側和外側的殼壁(10,11)，具有用於產生聲信號的振動膜(21)的電聲轉換器(20)，所述振動膜(21)具有正面(22)和背面(23)，所述轉換器(20)具有中心，並被布置在殼壁(10)的內側，振動膜的正面(22)面對殼壁(10)，其中在外殼的內側和外側之間形成聲學連接(41,42,43,44)，並且相對於位於外殼外側的聲學連接，確定用於接合通信裝置和用戶耳朵(30)的接合面(33)，其中聲學連接包括振動膜的正面(22)和位於接合面(33)內側的區域(31)之間的第一聲學連接(41,L1,R1)，振動膜的背面(23)和位於接合面(33)內側的區域(31)之間的第二聲學連接(42,L2,R2)，振動膜的背面(23)和位於接合面(33)外側的區域(32)之間的第三聲學連接(43,L3,R3)，其特徵在於還有振動膜的正面(22)和位於接合面(33)外側的區域(32)之間的第四聲學連接(44,L4,R4)。
2．按照權利要求1所述的電聲通信裝置，其特徵在於第一，第二，第三及第四聲學連接構成具有四個支路的聲橋。
3．按照權利要求1-2所述的電聲通信裝置，其特徵在於第一，第二，第三及第四聲學連接具有適於獲得與用戶耳朵(30)接合的通信裝置所需的頻率特性的聲阻抗(L1,R1；L2,R2；L3,R3；L4,R4)。
4．按照權利要求3所述的電聲通信裝置，其特徵在於配置聲阻抗，以便頻率特性基本上與通信裝置與用戶耳朵(30)的接合緊密程度無關。
5．按照權利要求1-4所述的電聲通信裝置，其特徵在於轉換器的中心相對於用於接合用戶耳朵(30)的通信裝置接合面的中心，在殼壁(10)的平面中偏移。
6．按照權利要求1-5所述的電聲通信裝置，其特徵在於外殼包括沿著它們的邊緣裝配的兩個殼體(10,11)，並在這些邊緣處形成第三聲學連接(43,L3,R3)。
7．按照權利要求6所述的電聲通信裝置，其特徵在於第三聲學連接(43,L3,R3)包括殼體(10,11)之一的邊緣中的間斷點。
8．按照權利要求1-7所述的電聲通信裝置，其特徵在於通信裝置中的空間(C)構成第二聲學連接(42)的一部分，並構成第三聲學連接(43)的一部分，第二聲學連接(42)和第三聲學連接(43)被調整到基本相同的諧振頻率和諧振寬度。
全文摘要
具有位於外殼中的接收器轉換器的電聲通信裝置。該通信裝置具有分別從轉換器的振動膜的正面及背面到通信裝置的用於接合用戶耳朵的接合面的內側區域的聲學連接,以及分別從轉換器的振動膜的正面和背面到通信裝置的用於接合用戶耳朵的接合面的外側區域的聲學連接。在轉換器作為發生器的情況下,這四個聲學連接構成聲平衡橋的四個支路。這種構造特別有利,因為藉此能夠把通信裝置內,轉換器振動膜後面的內部空氣體積降低到實際上對電話機的尺寸不重要的大小。此外,通信裝置與用戶耳朵的接合緊密程度的變化將只對頻率特性產生非常有限的影響。
文檔編號H04R1/22GK1322455SQ99811771
公開日2001年11月14日 申請日期1999年10月4日 優先權日1998年10月5日
發明者莫爾藤·安德森 申請人:柯克音響有限公司