專利名稱：帶有小的后體積腔的聲變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通信終端設(shè)備的放音聲變換器。
在一種通信終端設(shè)備中，放音聲變換器用于接聽、揚聲接聽/免提和用于發(fā)送信號功能。
已知的用于解決這個任務(wù)的方案分別使用了專門的變換器耳機、振鈴器和免提揚聲器(標(biāo)準(zhǔn)方案)。此外還已知解決這個任務(wù)使用了常規(guī)的通信變換器，該變換器同時滿足多個功能的要求。
當(dāng)今被極大微型化的通信終端設(shè)備只是有條件地可以應(yīng)用上述兩種已知的解決方案。
通信終端設(shè)備(特別對于無線電話和移動電話)微型化的前提是減少組件數(shù)量并且微型化每個單個組件。如果還考慮到制造成本的話，減少組件數(shù)量更重要一些。因此，振鈴器和耳機(在每個通信終端設(shè)備中都需要的功能)、免提以及娛樂功能的揚聲接聽(例如收音機，MP3播放器)的組合是一個重要的體積標(biāo)準(zhǔn)和成本標(biāo)準(zhǔn)，因而使用更多專門的變換器是不經(jīng)濟(jì)的。
為了滿足所有的要求，將所提及的功能組合在一個已知技術(shù)的聲變換器中要求一個相對大的、封閉的后體積(Rueckvolume)。被封閉的后體積可以理解為在變換器后面的體積，對該體積的充氣通過動態(tài)的膜片運動進(jìn)行縮小和膨脹，在此，空氣沒有從殼體中泄漏出來或者與在膜片前的空氣運動協(xié)調(diào)一致。如果變換器-后體積由一個在通信終端設(shè)備殼體內(nèi)的空氣腔形成，那么，一個大的封閉后體積沒有或者只是有限制地實現(xiàn)了。首先，由于多個裝置所需的殼體開口(插套、電池蓋板)和沒有采取復(fù)雜的附加措施的普通殼體技術(shù)通常實現(xiàn)不了充分的氣密性能。此外，已有的非密封性能由于組裝技術(shù)的機械公差幾乎對于每個通信終端設(shè)備都是不同的。最后，通信終端設(shè)備的微型化致使組件之間保留的空氣腔極大地減小了。因此，常規(guī)的通信變換器所需的大的、氣密的后體積不能適應(yīng)現(xiàn)代通信終端設(shè)備的組裝技術(shù)。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是只用一個聲變換器實現(xiàn)多功能(耳機、振鈴器、免提揚聲器)。在此，在這樣的殼體形式中實現(xiàn)集成，這些殼體形式只有小的、未密封的或者就密封方面沒有限定的、位于變換器后面的體積可使用。
按照本發(fā)明，本任務(wù)借助于一種聲變換器來解決，該聲變換器的特征在于，其機械的變換器結(jié)構(gòu)具有一個與變換器成比例的、小的和封閉的后體積腔(Rückvolumcnkammer)，該后體積腔是聲變換器的功能的重要組件，其中選擇膜片質(zhì)量和后體積之間的比例關(guān)系使之實現(xiàn)一個期望的傳輸頻帶的預(yù)定下限，并且其中膜片夾緊的剛度較低，使得該剛度明顯小于關(guān)閉的后體積的剛度。
常規(guī)的已知變換器沒有考慮設(shè)計和協(xié)調(diào)目的-組裝-后體積。在將變換器耦合到通信終端設(shè)備的殼體內(nèi)存在的空氣體積時，聲學(xué)特性被極大地改變了，特別是傳輸頻帶的下限頻率被提高了。此外，由普通殼體技術(shù)導(dǎo)致的不穩(wěn)定的后體積的密封性能產(chǎn)生不期望的頻率特性變化。
所需的穩(wěn)定頻率特性在按照本發(fā)明的變換器中通過一個固定配屬于變換器的后體積腔產(chǎn)生。在類似的結(jié)構(gòu)技術(shù)中，其中包含的空氣體積小于在通信終端設(shè)備中已有的空氣腔體積之和。在使用常規(guī)的變換器技術(shù)時，由此致使的傳輸頻帶的下限頻率在一個不可接受的范圍內(nèi)升高。
與此相反，按照本發(fā)明的變換器已經(jīng)設(shè)計其結(jié)構(gòu)尺寸用于穩(wěn)定耦合的、小的后體積。一個合適的調(diào)諧的前提是非常規(guī)地提高膜片質(zhì)量，以及極大地減小膜片夾緊的剛度(參見第4頁，第24行)。最終，在已知技術(shù)中引起不期望的安裝效果的后體積的空氣-剛度成為按照本發(fā)明變換器中質(zhì)量彈性系統(tǒng)的主要組成部分。在常規(guī)的變換器中起主要作用的膜片夾緊剛度在按照本發(fā)明的變換器中被小的起主要作用的變換器-后體積的空氣-剛度替代了。
本發(fā)明其它合適的結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明的物理背景由從屬權(quán)利要求以及下面對現(xiàn)有技術(shù)的說明和一個借助附圖的實施例得出。
附圖中示出

圖1是一個在現(xiàn)有技術(shù)中已知的聲變換器的一個示意橫截面圖，和圖2是一個按照本發(fā)明構(gòu)造的聲變換器的一個示意橫截面圖。
一個放音聲變換器的靈敏度(放射的聲音的聲強相對于供給電功率)主要通過膜片的體積振速決定。為了實現(xiàn)一個較高的靈敏度，盡可能大的膜片部分必須以盡可能高的幅值來運動。
常規(guī)的電動式的微型變換器(例如用于通信終端設(shè)備)將一個深拉伸的薄膜用作膜片材料，該薄膜通過其輪廓在中心區(qū)域抗彎地(例如球缺)并且在邊緣區(qū)域彈性地成形。
一個這種形式的常規(guī)變換器在圖1中示意示出。所述膜片1、2由一個抗彎的區(qū)域1和一個彈性的夾緊區(qū)域2構(gòu)成。此處，膜片夾緊理解為膜片1，2的區(qū)域2的結(jié)構(gòu)特性，其以一個彈簧功能的形式產(chǎn)生一個向著膜片起始位置的復(fù)位力。
在中心部位的抗彎區(qū)域1通過一個電磁線圈3和一個永久磁鐵動態(tài)地移動。膜片偏移的幅值隨著變大的直徑在彈性區(qū)域2內(nèi)逐漸減小。由此，在如上述具有徑向偏移量逐漸減小的膜片進(jìn)行相同的體積振速時，估算出一個有效的膜片面積。
揚聲接聽和發(fā)送信號功能所需聲壓電平規(guī)定膜片的一個最小剛度以避免諧波(無干擾的放聲)。如果期望一個傳輸頻率區(qū)域下極限較低，膜片夾緊的剛度必須較低并且因此一體式的膜片1、2為了彈性變形使用寬的條帶。由此，只有相對小的膜片部分以完整的幅值偏移，這致使膜片表面效率不高。
在給定頻率時，膜片1、2的體積振速除了有效的膜片表面外取決于運行幅值。該幅值又與夾緊的剛度成比例以及與膜片的質(zhì)量成反比例。常規(guī)的微型變換器為了實現(xiàn)更大的運行幅值因此使用盡可能輕的膜片1、2，該膜片通過輕的線圈3驅(qū)動。
只有在膜片前側(cè)上的聲音上壓力不能與同時產(chǎn)生的在膜片后側(cè)上的聲音下壓力(聲短路)消失時，聲音才能發(fā)射出去。不改變下變換器一諧振頻率的情況下，這種情況只能通過安裝到一個相對于聲波長度具有大尺寸的助聲板里來實現(xiàn)。因為這種情況對于相關(guān)的終端設(shè)備來說是不可能的，人們?yōu)榱吮苊饴暥搪繁仨殞⒆儞Q器安裝在一個閉合的殼體中。
但是，這個殼體的特性改變了變換器的聲學(xué)特性。特別是在變換器后面關(guān)閉的空氣體積作為附加的剛度施加到膜片上。為了使傳輸頻率特性的下限沒有明顯地升高，常規(guī)的微型變換器需要一個小的空氣體積剛度和一個大的后體積4。終端設(shè)備外形尺寸的作用在于，大的后體積4只是有條件的并且不能以一個為變換器保留的箱子來實現(xiàn)。事實上，在裝置中只有在任何情況下保留的空氣腔(集成天線、靠近電子部件的空間)可以使用。
如果后體積4的關(guān)閉的空氣體積分散成小的腔或者局部未密封(如有不明確之處，參見圖1中的漏氣孔5)，后果是在聲的傳輸頻率特性中產(chǎn)生不可控制的共振和振動。這種情況不僅出現(xiàn)在揚聲接聽或者在振鈴器模式中，而且在通信變換器中也出現(xiàn)在耳機模式里。
但是，電信領(lǐng)域以標(biāo)準(zhǔn)的形式制定了裝置的聲學(xué)特性，特別是詳細(xì)制定了耳機模式的聲學(xué)特性(聲強、頻率特性等等)。因為這個原因，具有上述特性的通信變換器不會用于現(xiàn)代的通信終端設(shè)備或者受到很大的限制。
接下來說明一個按照本發(fā)明的聲變換器的一個實例，其在圖2中示意示出。
聲變換器的結(jié)構(gòu)的特征在于，通過一個專門的變換器原理實現(xiàn)一種調(diào)諧(Abstimmung)，盡管后體積小但可以實現(xiàn)寬帶的放聲。
變換器調(diào)諧的特征在于，在將變換器集成到一個普通的后體積中時可以實現(xiàn)一個下諧振頻率，該諧振頻率位于實際爭取的傳輸頻率特性下限的下邊較遠(yuǎn)的位置上。一旦將小的封閉的后體積8用到變換器后側(cè)，即產(chǎn)生所期望的傳輸頻率特性的下限。
這可以通過使膜片5、6的懸掛非常軟以及膜片質(zhì)量非常高實現(xiàn)。
軟的膜片懸掛例如通過一個分體式的膜片來實現(xiàn)。如在娛樂性的電子設(shè)備的大的低音揚聲器中，均勻驅(qū)動的內(nèi)膜片表面5使用了一個專門的抗彎的材料(紙板，塑料)并且外卷邊6使用了特別軟的材料如橡膠或者硅樹脂。由此，彈性區(qū)域(徑向一直較小地被偏移)減小到一個窄的邊緣上并且因此將有效的膜片表面最大化。通過大的有效膜片表面主要提高了變換器的靈敏度。
此外，這種結(jié)構(gòu)使膜片質(zhì)量實現(xiàn)所所期望的提高。但是，通過提高膜片質(zhì)量又降低了部分變換器-靈敏度。此外，這與傳統(tǒng)微型變換器的不同處通過大的線圈7和磁鐵系統(tǒng)來平衡。大的線圈用于進(jìn)一步提高膜片質(zhì)量。另外一種方案，一個軟的膜片懸掛(具有更大有效膜片面積)通過多層的或者在邊緣極大被拉伸的膜片結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
在按照本發(fā)明的聲變換器中使用了一個機械的變換器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的調(diào)諧主要通過一個小的、封閉的、在變換器后側(cè)的空氣體積8的剛度來確定。
與傳統(tǒng)技術(shù)相比外形尺寸較小的后體積8可以使用一個密封的、專門配置于變換器的后體積腔。為了防止聲短路，已經(jīng)耦合的后體積必須盡可能地被密封。此外，適當(dāng)采用具有或者沒有緩沖措施(流體(Fliess)、棉花、機械收縮裝置)的、小的聲學(xué)上調(diào)諧的開口(孔、縫隙、管道，導(dǎo)管、或者類似物)不但能夠進(jìn)行靜態(tài)壓力補償(外<->內(nèi))而且附加地影響頻率特性和失真。因此出現(xiàn)了一個小的聲學(xué)模塊，其實現(xiàn)了穩(wěn)定的頻率特性，該頻率特性具有低的傳輸頻帶的下限，而沒有在裝置體積的結(jié)構(gòu)和密封性上提出要求。
因此，按照本發(fā)明的聲變換器具有以下優(yōu)點*通過使用一個通信變換器節(jié)省了費用和體積*通過使用一個與變換器成比例的小的、密封的后體積節(jié)省了體積*通過一個配屬于變換器的后體積腔，就組裝條件而言沒有尺寸要求(為了實現(xiàn)可控制的頻率特性)。
權(quán)利要求
1.用于通信終端設(shè)備的聲變換器，其特征在于一個具有一個與變換器成比例的、小的、封閉的后體積腔的機械變換器結(jié)構(gòu)，該后體積腔是聲變換器的功能的重要組件，其中選擇膜片質(zhì)量和后體積之間的比例關(guān)系從而可以實現(xiàn)一個所期望的傳輸頻帶的預(yù)定下限，并且其中膜片夾緊的剛度較低使得其明顯小于關(guān)閉的后體積剛度。
2.按權(quán)利要求1的聲變換器，其特征為，揚聲器的膜片由一個大的抗彎的內(nèi)部區(qū)域和一個包圍該內(nèi)部區(qū)域的窄的、非常軟的外部區(qū)域構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1或2的聲變換器，其特征為，后體積腔是一個獨立的、與聲變換器固定連接的模塊。
4.按權(quán)利要求1、2或3的聲變換器，其特征為，后體積腔通過聲學(xué)上合適的用于靜態(tài)壓力補償?shù)拈_口，并為了影響揚聲器的聲學(xué)特性與周圍的空氣相連。
全文摘要
聲變換器的特征在于一個具有一個與變換器成比例的、小的、封閉的后體積腔的機械變換器結(jié)構(gòu)，該后體積腔是聲變換器的功能的重要組件，其中選擇膜片質(zhì)量和后體積之間的比例關(guān)系從而可以實現(xiàn)一個所期望的傳輸頻帶的預(yù)定下限，并且其中膜片夾緊的剛度較低使得其明顯小于關(guān)閉的后體積剛度。
文檔編號H04R1/28GK1672457SQ03817973
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者H·彼得森 申請人:西門子公司