專利名稱：便攜式通信裝置的電聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電聲通信單元和便攜式通信裝置，用于在提示和通話方式中產(chǎn)生所需的頻率特性。
相關(guān)技術(shù)說明便攜式通信單元，例如移動電話類型的便攜式通信單元，應(yīng)能夠產(chǎn)生兩種類型的聲信號，即提示工作方式中的提示型(高電平)信號和通話工作方式中的通話型信號(低電平)，通話型信號通常是便攜式通信裝置的用戶與其通話的那人的話音。為了產(chǎn)生這兩種不同電平的聲輸出信號，傳統(tǒng)上使用兩個不同的換能器。但是，由于與多音振鈴信號有關(guān)的提示信號的重發(fā)需求增長，而且由于小尺寸移動電話的重要性增長，已出現(xiàn)僅含有一個換能器的便攜式通信單元。
為了產(chǎn)生兩種電平的聲信號，同一換能器用兩種不同的電信號電平來激勵。而且，在通話方式下，用戶通常將移動電話拿在耳朵旁，而在提示方式下，移動電話通常不是拿在某人的耳朵旁，而是放置在某處，于是移動電話可將聲信號發(fā)送到自由空間。換能器在通話方式和在提示方式所面臨情況的這種差異意味著在各個系統(tǒng)的阻抗表示中，移動電話經(jīng)歷兩種不同的阻抗。
授予Anderson的國際專利申請WO98/24214，WO0133904和WO00/21330，以及授予Backman的歐洲專利申請，都試圖減小這種阻抗差異，其方法是在含有各換能器的外殼中引入各種開口，以實現(xiàn)所謂的”泄漏容許”系統(tǒng)，即容許在用戶耳朵和拿在用戶耳朵邊的通信裝置表面之間的空氣泄漏。這些專利提出了將換能器連接到各個換能器周圍的空氣的各種途徑。
但不論是換能器在提示方式被驅(qū)動或是在通話方式被使用，所述類型的途徑都會產(chǎn)生失真。這是由于阻抗失配，而且為減少用戶對通信裝置性能影響的這種途徑不足以在便攜式通信裝置的提示方式和通話方式中實現(xiàn)基本上無失真的性能。
所以需要提供一種電聲通信單元，它能夠在提示方式和通話方式產(chǎn)生聲信號，具有所需頻率性能且基本上沒有失真。
發(fā)明概述因此本發(fā)明針對解決以下問題提供一種電聲通信單元，它能提供所需頻率性能，基本上沒有失真，而不管所述單元在提示方式和通話方式中所經(jīng)歷的阻抗差異如何。
采用以下方法來實現(xiàn)的所述問題的解決方案主動地利用將電聲通信單元靠近用戶耳朵所引起的聲端口阻抗的變化。
本發(fā)明的第一目的是提供一種電聲通信單元，它主動利用將電聲通信單元靠近用戶耳朵所引起的聲端口阻抗的變化。
按照本發(fā)明的第一方面，所述目的是通過一種電聲通信單元實現(xiàn)的，所述電聲通信單元包括外殼，它具有限定一定容積的內(nèi)部和外部的壁；聲驅(qū)動器，用于產(chǎn)生聲信號，所述聲驅(qū)動器安裝在壁上；以及聲端口，它具有長度和截面積，所述端口穿過壁并且將外殼的內(nèi)部和外殼的外部連接起來，其中與聲驅(qū)動器有關(guān)地確定容積、長度、和截面積的尺寸，使得當(dāng)通信單元的聲端口的外部末端與用戶耳朵接合時電聲通信單元實現(xiàn)所需的頻率特性。
本發(fā)明的第二方面針對包括第一方面的特征的電聲通信單元，其中由所述壁形成的外殼是緊密密封的。
本發(fā)明的第三方面針對包括第一方面的特征的電聲通信單元，其中聲驅(qū)動器具有相對于所述壁的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，并且聲驅(qū)動器的內(nèi)側(cè)將聲信號驅(qū)動到外殼的內(nèi)部。
本發(fā)明的第四方面針對包括第三方面的特征的電聲通信單元，其中聲端口使用被驅(qū)動到外殼內(nèi)部的聲信號。
本發(fā)明的第五方面針對包括第三方面的特征的電聲通信單元，其中引導(dǎo)由驅(qū)動器外側(cè)產(chǎn)生的聲信號以便將其消散而不被用戶利用。
本發(fā)明的第六方面針對包括第一方面的特征的電聲通信單元，其中所述容積大約在0.5立方厘米和10立方厘米(cm3)之間，聲端口的長度大約在0.5厘米和20厘米(cm)之間，而所述截面積大約在1平方毫米和120平方毫米(mm2)之間。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種便攜式通信裝置，它主動利用因?qū)⒃摫銛y式通信裝置靠近耳朵而引起的聲端口阻抗的變化。
按照本發(fā)明的第七方面，所述目的是通過一種便攜式通信裝置實現(xiàn)的，所述便攜式通信裝置包括電聲通信單元，所述電聲通信單元具有外殼，它具有限定一定容積的內(nèi)部以及外部的壁；聲驅(qū)動器，用于產(chǎn)生聲信號，所述聲驅(qū)動器安裝在壁上；以及聲端口，它具有長度和截面積，所述聲端口穿過壁并將所述外殼的內(nèi)部和所述外殼的外部連接起來，其中與聲驅(qū)動器有關(guān)地確定容積、長度、和截面積的尺寸，使得當(dāng)通信單元的所述聲端口的外部末端與用戶耳朵接合時所述電聲通信單元實現(xiàn)所需的頻率特性。
本發(fā)明的第八方面針對包括第七方面的特征的便攜式通信裝置，其中所述裝置是移動電話。
本發(fā)明的第九方面針對包括第七方面的特征的便攜式通信裝置，其中由相對于外殼壁而言的驅(qū)動器外側(cè)產(chǎn)生的聲信號由所述裝置衰減。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點首先，其主要的優(yōu)點在于既可以在提示方式下又可以在通話方式下把電信號重放為聲信號，基本上沒有失真。
第二，由于上述重放僅使用一個換能器來實現(xiàn)，故節(jié)省了包含所述電聲通信單元的任何裝置中的空間。而且，由于聲端口的直徑通常小于換能器自身的直徑，且有用的聲信號由所述端口轉(zhuǎn)發(fā)，所以節(jié)省了通常由換能器面積占用的外部面積空間。
第三，由于可以使用一個換能器而不是兩個換能器，所以可以減少換能器的費用。
值得注意的是，將兩種功能組合在同一通信單元中常導(dǎo)致兩種功能都受到影響。本發(fā)明優(yōu)選實施例的奇異之處在于與單個獨立配置的情況相比，兩種方式都得到改進(jìn)。
附圖簡要說明結(jié)合附圖閱讀對本發(fā)明優(yōu)選實施例的以下說明，就可清楚地理解本發(fā)明，附圖中

圖1示出按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的電聲通信單元。
圖2示出按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的移動電話形式的便攜式通信裝置的側(cè)視圖。
圖3示出按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的移動電話形式的便攜式通信裝置的正視圖。
實施例的詳細(xì)說明本發(fā)明涉及電聲通信單元以及便攜式通信裝置，用于在提示方式和通話方式中產(chǎn)生所需的頻率特性。本發(fā)明的目的還于在解決以下問題提供具有所需頻率特性的電聲通信單元和便攜式通信裝置，不管由所述單元本身或在裝置內(nèi)所經(jīng)歷的提示方式和通話方式的阻抗差異如何。
參閱圖1，圖中示出按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的通信單元，現(xiàn)更詳細(xì)地說明所述發(fā)明。
如圖1中所示，電聲通信單元10包括由壁12形成的外殼、聲換能器14、以及聲端口16，所述聲端口將外殼的內(nèi)部連接到外殼的外部。在圖1中還示意地給出位于靠近聲端口的外部末端位置的人耳18。
電聲通信單元10的由壁12形成的外殼是密封外殼，其內(nèi)部的容積為V。但外殼上設(shè)計有兩個孔，其中聲端口16通過所述兩個孔之一穿過壁12，并且其中另一個孔由安裝在壁12上的聲換能器14覆蓋。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，由壁12形成的外殼最好是緊密密封的，即氣密密封的，以便實現(xiàn)電聲通信單元的所需頻率特性和最高靈敏度。
如圖1清楚地示出的，聲換能器14安裝在壁12上，覆蓋了所述兩個孔之一，使得由聲換能器一側(cè)產(chǎn)生的聲信號被發(fā)送到外殼的容積內(nèi)。但是，由聲換能器對側(cè)所產(chǎn)生的不發(fā)送到容積V中的聲信號沒有用，因此在本發(fā)明中不使用。
這些聲信號例如可以通過衰減裝置或通過其中設(shè)置有電聲通信單元10的通信裝置的外殼來衰減。
在圖1中，穿過壁12的聲端口16安裝在壁12的一側(cè)，所述側(cè)與換能器14的壁12的一側(cè)相對。但端口16可以安裝在壁12的任一側(cè)，只要聲端口16穿過所述壁12即可。
按照本發(fā)明，上述阻抗差異被主動考慮并代表提供既在提示方式下又在通話方式下實現(xiàn)基本上無失真性能的電聲通信單元這個問題的解決方案的關(guān)鍵。
通過按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例適當(dāng)設(shè)計電聲通信單元，就可對所述單元進(jìn)行調(diào)諧以實現(xiàn)聲端口輸出聲信號的所需頻率特性。
電聲通信單元的設(shè)計改進(jìn)了提示方式和通話方式的性能。提示方式的改進(jìn)使在沒有會引起失真的巨大紙盆振幅(cone excursion)的情況下高聲信號聲壓成為可能。在提示方式下，照原來樣子使用聲端口16，即，使用聲端口本身的阻抗。利用由用戶耳朵靠近聲端口引起的對靠近耳朵的通信裝置的阻抗影響而實現(xiàn)的通話方式的改進(jìn)是相對于單是通信單元的性能而言，提高了高頻(高達(dá)大約3kHz)性能水平。
而且，通話方式的改進(jìn)由改進(jìn)的低頻特性所構(gòu)成，即，低頻電平性能的提高。例如，對于所選聲換能器，聲信號強(qiáng)度降低例如3dB的低截止頻率從約750Hz降低到約300Hz。
圖2和3分別示出按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的形式為移動電話的便攜式通信裝置的側(cè)視圖和正視圖。圖2的移動電話20包括電聲通信單元，圖中示出其中的外殼24和聲端口26。還以22示出截面積A。圖3中清楚地示出移動電話30的截面積32。
按照本發(fā)明的電聲通信單元的調(diào)諧是通過使用用于倒相式音箱揚聲器系統(tǒng)的開孔音箱解決方案的方法來進(jìn)行的。
本說明書具有關(guān)于如何調(diào)諧具有反射端口的揚聲器外殼的基本正常程序，但對當(dāng)一個或多個反射端口擬用作耳機(jī)波導(dǎo)端口時如何考慮作了一些修改。
因此以下各段將更詳細(xì)地說明這種調(diào)諧。在選擇聲換能器時須考慮兩個參數(shù)。它們是聲換能器的自由場諧振頻率f0及其聲順Ca。具有過高諧振f0的換能器不會獲得所需結(jié)果。如果將聲順Ca選擇得過高，就會違反動力學(xué)，而不可能用來在波導(dǎo)端口獲得所需的結(jié)果。決定了這兩個參數(shù)之后，就可實現(xiàn)具有適當(dāng)容積Vbox的外殼。
聲換能器安裝到外殼中后就會有諧振頻率fbox，對該諧振頻率要進(jìn)行評估，這樣就可計算波導(dǎo)端口，以創(chuàng)建具有適當(dāng)?shù)闹C振頻率fH的亥姆霍茲(Helmholtz)諧振器。
亥姆霍茲諧振頻率fH需在換能器的自由場諧振頻率f0和外殼的諧振頻率fbox之間的區(qū)間內(nèi)選擇。如果這個區(qū)間非常狹窄，則外殼的容積可能太大和/或換能器具有的聲順Ca太低。
此外，必須選擇亥姆霍茲諧振器的諧振頻率fH和阻尼1/QH，使得在安裝之后換能器仍能重放低于諧振頻率fH的低頻。如果波導(dǎo)端口擬作為耳機(jī)饋線工作，則這一點是很重要的。如果聲換能器不能非常好地產(chǎn)生這些頻率，則換能器選擇不當(dāng)。
端口的截面積A和長度L之間的比例用亥姆霍茲方程確定。假定按照亥姆霍茲方程來調(diào)節(jié)截面積A，那么可以對波導(dǎo)端口的長度L進(jìn)行調(diào)節(jié)以適合所需應(yīng)用。因此這就意味著可以相對自由地選擇端口的長度。
在耳機(jī)模型的第一實例中，按照本發(fā)明，使用直徑約為15mm的聲換能器。適當(dāng)?shù)耐鈿さ娜莘e確定為約2cm3，聲端口的長度和直徑分別確定為15mm和3mm。在使用相同聲換能器以及相同容積外殼的第二實例中，聲端口的長度和直徑分別確定為約110mm和約8mm。
如上所示，將外殼容積和頻率保持固定，可以改變長度和截面積的各個數(shù)值，只要二者之間的比值保持固定。
一項有趣的觀察結(jié)果是，通過使用空氣容積為外殼容積V的2.5倍的波導(dǎo)端口，就可產(chǎn)生所需的頻率效應(yīng)。
應(yīng)強(qiáng)調(diào)，可以以多種方式改變本發(fā)明，以下的備選實施例僅是少數(shù)幾個實例。因此這些不同的實施例不是限制性實例。但本發(fā)明的范圍僅受以下權(quán)利要求書的限制。
按照本發(fā)明的另一實施例，多個聲驅(qū)動器安裝在外殼中，用于產(chǎn)生聲信號。顯然，在確定電聲通信單元的尺寸及調(diào)諧時必須考慮有多個聲換能器。
按照本發(fā)明的另一實施例，在外殼的內(nèi)部和外部之間設(shè)置多個聲端口，它們都穿過壁。這意味著，在確定電聲通信單元的尺寸及調(diào)諧時要考慮到來自這些端口外部末端的聲信號，以及要考慮來自兩種端口的聲信號。
按照本發(fā)明的又一實施例，外殼是密封的但不是緊密密封的。這對通信單元的特性至少有兩種影響。一種影響是引入有用聲信號的泄漏，而降低了電聲通信單元的效率(輸出電平)。另一種影響是系統(tǒng)的調(diào)諧更成問題，因為泄漏也影響單元的頻率特性。如果泄漏已知并受控，則此效應(yīng)可以計算，否則就不能計算。
權(quán)利要求
1.一種電聲通信單元(10)，它包括-外殼，它具有限定一定容積(V)的內(nèi)部和外部的壁(12)，-聲驅(qū)動器(14)，用于產(chǎn)生聲信號，所述聲驅(qū)動器(14)安裝在所述壁(12)上，-聲端口(16，26)，它具有長度(L)和截面積(A)，所述端口(16，26)穿過所述壁(12)并將所述外殼的內(nèi)部和所述外殼的外部連接起來，其中與所述聲驅(qū)動器(14)有關(guān)地確定所述容積(V)、長度(L)和截面積(A)的尺寸，使得當(dāng)所述通信單元(10)的所述聲端口(16，26)的外部末端(22，32)與用戶耳朵(18)接合時所述電聲通信單元(10)實現(xiàn)所需的頻率特性。
2.如權(quán)利要求1所述的電聲通信單元(10)，其中由所述壁(12)形成的外殼是緊密密封的。
3.如權(quán)利要求1所述的電聲通信單元(10)，其中所述聲驅(qū)動器(14)具有相對于所述壁(12)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，并且所述驅(qū)動器的所述內(nèi)側(cè)將聲信號驅(qū)動到所述外殼的內(nèi)部。
4.如權(quán)利要求3所述的電聲通信單元(10)，其中所述聲端口(16，26)使用被驅(qū)動到所述外殼的所述內(nèi)部的聲信號。
5.如權(quán)利要求3所述的電聲通信單元(10)，其中引導(dǎo)由所述驅(qū)動器(14)的所述外側(cè)產(chǎn)生的聲信號以便將其消散，不由所述用戶使用。
6.如權(quán)利要求1所述的電聲通信單元(10)，其中所述外殼的所述容積(V)大約在0.5立方厘米和10立方厘米(cm3)之間，所述聲端口(16，26)的長度(L)在大約0.5厘米和20厘米(cm)之間，以及所述聲端口(16，26)的所述截面積在大約1平方毫米和120平方毫米(mm2)之間。
7.一種包括電聲通信單元(10)的便攜式通信裝置(20，30)，所述電聲通信單元(10)包括-外殼，它具有定義一定容積(V)的內(nèi)部以及外部的壁(12)；-聲驅(qū)動器(14)，用于產(chǎn)生聲信號，所述聲驅(qū)動器(14)安裝到所述壁(12)上；-聲端口(16，26)，它具有長度(L)和截面積(A)，所述端口(16，26)穿過所述壁(12)并將所述外殼的內(nèi)部和所述外殼的外部連接起來。其中與所述聲驅(qū)動器(14)有關(guān)地確定所述容積(V)、長度(L)、和截面積(A)的尺寸，使得當(dāng)所述通信單元(10)的所述聲端口(16，26)的外部末端(22，32)與用戶耳朵(18)接合時所述便攜式通信裝置(20，30)實現(xiàn)所需的頻率特性。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式通信裝置(20，30)，其中所述裝置是移動電話。
9.如權(quán)利要求7或8中任何一個所述的便攜式通信裝置(20，30)，其中由所述驅(qū)動器(14)的相對于所述壁(12)的外側(cè)產(chǎn)生的聲信號被所述裝置(20，30)衰減。
全文摘要
本發(fā)明涉及電聲通信單元(10)和便攜式通信裝置(20，30)，用于在提示方式和通話方式產(chǎn)生所需的頻率特性，它包括外殼，具有限定一定容積的內(nèi)部和外部的壁(12)；聲驅(qū)動器(14)，用于產(chǎn)生聲信號，聲驅(qū)動器(14)安裝在所述壁(12)上；聲端口(16，26)，具有長度和截面積，所述端口(16，26)穿過壁(12)并將外殼的內(nèi)部和外殼的外部連接起來，其中與聲驅(qū)動器(14)有關(guān)地確定所述容積、長度和截面積的尺寸，使得當(dāng)電聲通信單元的聲端口的外部末端(22，32)與用戶耳朵(18)接合時電聲通信單元實現(xiàn)所需的頻率特性。
文檔編號H04R1/28GK1918890SQ200580004403
公開日2007年2月21日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者A·埃德格倫 申請人:索尼愛立信移動通訊股份有限公司