專利名稱：用于在便攜式設(shè)備中使用的裝置的制作方法
用于在便攜式設(shè)備中使用的裝置本發(fā)明涉及ー種裝置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及但不限于ー種在便攜式設(shè)備中使用的裝置。許多便攜式設(shè)備(例如，移動電話)包含多個聲換能器(transducer)，例如麥克風(fēng)、耳機(jī)和揚(yáng)聲器。此類換能器是移動電話音頻/聲學(xué)設(shè)計中的重要組件。一般而言，每個聲換能器與一個或多個聲道或聲腔關(guān)聯(lián)。眾所周知，諸如移動電話或蜂窩手機(jī)之類的電信設(shè)備或其他便攜式設(shè)備(例如，游戲設(shè)備或音樂播放器)包括一個或多個揚(yáng)聲器模塊以及適當(dāng)?shù)陌l(fā)聲系統(tǒng)，所述發(fā)聲系統(tǒng)包括適當(dāng)設(shè)計的軟件算法、電路和機(jī)械布置，它們用于至少再現(xiàn)下行鏈路或收到的音頻信號或再現(xiàn)任何其他音頻信號。近幾年來，已開始針對音頻信號使用揚(yáng)聲器系統(tǒng)來進(jìn)一步輔助包括音樂、鈴聲和調(diào)頻無線廣播的各種用例。揚(yáng)聲器系統(tǒng)的性能和品質(zhì)涉及各種模塊(包括 揚(yáng)聲器模塊)、機(jī)械布置、信號處理算法和/或應(yīng)用、電路。內(nèi)置揚(yáng)聲器模塊集成在設(shè)備外殼內(nèi)并且可以使用各種集成技木。近幾年，便攜式設(shè)備的機(jī)械尺寸一般在減小。這種尺寸的減小對于諸如揚(yáng)聲器模塊之類的換能器集成具有重要作用，并促使設(shè)計者實施節(jié)省空間的技木。對于揚(yáng)聲器模塊而言，一般對設(shè)備應(yīng)用“傳統(tǒng)設(shè)計”近幾年已成為通用規(guī)則?！皞鹘y(tǒng)設(shè)計”包括其中需要至少ー個聲音出ロ(部分地或基本上對用戶可見)的公知技木。所述聲音出口將聲波從設(shè)備輻射到外界。所述聲音出口的形成使用ー個或多個開ロ，而且通過諸如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、柵格結(jié)構(gòu)之類的布置進(jìn)行配置。“傳統(tǒng)設(shè)計”可以包括一個或多個前腔以及另外的ー個或多個后腔。后腔一般為密封腔但也可以是設(shè)備的內(nèi)部室(volume)。前后聲腔旨在在聲學(xué)上彼此基本隔離以實現(xiàn)最佳和可控的聲學(xué)設(shè)計。在一些設(shè)計中，可選地布置ー個或多個第三腔，在所述第三腔處使前后聲波在聲學(xué)上耦合。所述第三腔則與聲音出ロ相連以將聲波輻射到外界。所述聲音出口的位置是變化的,但是它們一般位于邊帶(side band)上或位于設(shè)備背部。在某些設(shè)備中，所述出口可能位于設(shè)備的前表面。這些聲音出口的物理位置對于聲學(xué)設(shè)計而言具有非常重要的作用，但是這種布置受其他因素的影響，例如產(chǎn)品形狀、エ業(yè)和機(jī)械設(shè)計、生產(chǎn)和加工以及諸如外部音頻連接器(例如，耳機(jī)插孔、USB連接器、存儲卡插槽、充電連接器)之類的其他接ロ的位置。將理解，這些聲音出口位置的設(shè)計并不獨立設(shè)計，而是應(yīng)考慮其他布置。在ー種備選實例實現(xiàn)中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)可以包括低音反射元件，其中所述低音反射元件將揚(yáng)聲器模塊的后腔與設(shè)備外部相連。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，這種布置可以在機(jī)械上更具挑戰(zhàn)性。在ー些其他實例中，低音反射端ロ將后腔連接到第三腔，其中所述第三腔還可通過可控方式接收揚(yáng)聲器模塊的前端聲波。所述第三腔然后與出ロ相連，其中所述出ロ將所述第三腔連接到設(shè)備外部。將理解，所有這些或類似的布置都可能需要具有挑戰(zhàn)性的機(jī)械布置。還可能折衷聲學(xué)設(shè)計的機(jī)械布置，因為很難設(shè)計諸如低音反射元件的物理尺寸之類的最佳系統(tǒng)參數(shù)。盡管使用低音反射元件在聲學(xué)上是ー個優(yōu)選解決方案，但是此元件并不那么受歡迎，因為揚(yáng)聲器模塊會占用設(shè)備的更多空間，此外可能需要復(fù)雜的機(jī)械布置，并且零件或孔的生產(chǎn)和加工也很困難。整體系統(tǒng)的機(jī)械布置應(yīng)被仔細(xì)設(shè)計，其中包括那些從聲音出ロ輻射聲音以形成所需頻率響應(yīng)的組件。類似的揚(yáng)聲器模塊的機(jī)械布置可能需要專門設(shè)計的聲音出口布置。此外，類似的布置可能需要增加尺寸來產(chǎn)生目標(biāo)頻率響應(yīng)。將理解，為了獲得所需的聲學(xué)性能，需要針對揚(yáng)聲器模塊做出大量工作和考慮。在所有揚(yáng)聲器模塊機(jī)械布置中，防塵和防水極為重要。因此，通常在適當(dāng)位置設(shè)計保護(hù)網(wǎng)或其他多孔材料以保證音頻再現(xiàn)質(zhì)量并通過防止微粒通過聲音出口進(jìn)入揚(yáng)聲器模塊來保持良好的可靠性。但是，便攜式設(shè)備的殼體(例如，提供音頻連接器、充電器連接和卡槽的殼體)上還有其他孔，灰塵、其他微粒和水可通過這些孔進(jìn)入設(shè)備的內(nèi)部室。如果內(nèi)部聲學(xué)布置不提供基本的密封，這些灰塵、其他細(xì)小的微粒和水便可容易進(jìn)入揚(yáng)聲器模塊并可能損壞組件。具體地說，當(dāng)振膜前后移動時，動態(tài)移動線圈組件在各個方向上輻射聲波。換能器的構(gòu)造通常在換能器的每側(cè)具有允許氣流自由流動的開放開ロ。移動線圈換能器的永磁體可能吸引金屬顆粒，后者可容易地在便攜式設(shè)備中移動并到達(dá)音圈和振膜。這些金屬顆?？梢栽谘b置工作時損壞敏感組件和/或降低這些組件的性能。
盡管保護(hù)網(wǎng)或其他多孔材料可以提供進(jìn)ー步的防護(hù)，但是這種保護(hù)網(wǎng)或適當(dāng)保護(hù)的使用不一定能消除或阻止灰塵、水或其他金屬顆粒進(jìn)入揚(yáng)聲器模塊。在某些實例設(shè)計中，可以針對聲音出ロ設(shè)計網(wǎng)狀材料，此外基本上密封所有內(nèi)腔。然而，諸如作為連接器(例如，音頻連接器、USB連接器、充電器連接器、存儲卡插槽)的一部分提供或集成設(shè)計的其他接ロ或孔不能為設(shè)備的內(nèi)部室提供對塵土、其他微粒和水的防護(hù)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供ー種裝置，所述裝置被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理，以及被配置為為所述裝置所在的另ー裝置提供物理接ロ。所述物理接ロ可以是以下項中的至少ー個USB連接器；音頻連接器和/或耳機(jī)插孔；存儲卡插槽；充電器連接器；以及被配置為提供物理接口和聲信號的連接器。所述換能器可以將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并且可以為以下項中的至少ー個移動線圈揚(yáng)聲器；靜電(或駐極體)揚(yáng)聲器；壓電揚(yáng)聲器；陶瓷揚(yáng)聲器以及任何其他適當(dāng)設(shè)計的揚(yáng)聲器。 所述裝置可以被配置為聲輻射器并且從所述換能器向外部輻射所述聲信號。所述換能器可以將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號并且可以是以下項中的至少ー個全向麥克風(fēng)；定向麥克風(fēng)；以及任何其他適當(dāng)設(shè)計的麥克風(fēng)模塊。所述裝置可以被配置為其中將所述聲信號收集到所述換能器的聲收集器或發(fā)射器。所述裝置可以包括至少ー個管道，其中所述聲信號可以被配置為沿所述管道傳播。所述管道可以進(jìn)一歩包括可以被配置為防止微粒到達(dá)所述換能器的至少ー個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所述至少一個管道可以與空氣室(air volume)相連，并且其中所述空氣室可以基本上是密封的。所述空氣室可以在聲學(xué)上耦合到所述換能器。所述至少一個管道可以耦合到所述換能器。所述至少ー個管道可以包括吸聲結(jié)構(gòu)或材料。所述裝置還可以包括所述換能器。
所述裝置可以被配置為在聲學(xué)上調(diào)諧所述換能器的頻率響應(yīng)。所述裝置的頻率響應(yīng)可以被配置為獲得所述裝置的聲學(xué)效果，其中所述聲學(xué)效果可以由所述裝置的空氣管道的參數(shù)限定。所述裝置的所述物理接ロ可以被配置為將電信號傳輸?shù)剿鲅b置所在的所述另一裝置和/或從所述裝置所在的所述另ー裝置傳輸電信號。所述裝置可以由所述另ー裝置支撐，所述另ー裝置包括被配置為包含所述裝置和所述換能器的外殼，其中所述換能器可以通過所述裝置在聲學(xué)上耦合到所述外殼的外部。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供ー種方法，包括提供ー種被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理的裝置；以及為所述裝置所在的另ー裝置提供物理接ロ。提供所述裝置的方法可以包括提供以下項中的至少ー個USB連接器；音頻連接器和/或耳機(jī)插孔；存儲卡插槽；充電器連接器以及被配置為提供物理接口和聲信號的連接器。提供被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理的所述裝置可以包括將所述裝置配置為從所述換能器向外部輻射所述聲信號的聲輻射器。提供被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理的所述裝置可以包括將所述裝置配置為將所述聲信號收集到所述換能器的聲收集器。為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在通過實例的方式參考附圖，這些附圖是圖I示意性地示出采用本發(fā)明的實施例的電子設(shè)備裝置；圖2以進(jìn)ー步細(xì)節(jié)示意性地示出圖I所示的電子設(shè)備；圖3是圖I所示的具有各種實施例的裝置的示意圖并且有助于理解本發(fā)明；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電聲模型的示意圖，所述電聲模型示出用于形成發(fā)聲系統(tǒng)的元件；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的基于圖4中提供的實施例的頻率響應(yīng)曲線圖。下面進(jìn)ー步詳細(xì)地描述了用于提供換能器集成的適當(dāng)裝置和可能機(jī)構(gòu)，例如，針對配置揚(yáng)聲器模塊免提操作提供的換能器集成或用于手機(jī)操作的耳機(jī)模塊或同時提供免提和手機(jī)操作的多功能設(shè)備或通過下行鏈路音頻或記錄系統(tǒng)配置的麥克風(fēng)模塊。在此方面，首先參考

圖1，其中示出系統(tǒng)實例的圖示，該實例包括公知的揚(yáng)聲器模塊和其他物理孔的解決方案，所述其他物理孔包括由連接器(即，為設(shè)備設(shè)計的音頻連接器)使用并提供外部接ロ的孔。圖1、2和3中所示的裝置為采取移動電話形式的用戶設(shè)備。但是應(yīng)該理解，應(yīng)用的實施例可以通過任何設(shè)備實現(xiàn)，所述設(shè)備包含可以是揚(yáng)聲器模塊或麥克風(fēng)的換能器以及由音頻連接器之類的連接器使用的其他物理孔。圖I是根據(jù)某些實施例的適合于作為移動電話10操作的裝置的平面圖。在其他實施例中，移動電話10可以是諸如音樂播放器或無線通信系統(tǒng)之類的電子設(shè)備。移動電話10在某些實施例中可以包括外殼100，其中容納ー些內(nèi)部組件。所述外殼可以包括顯示區(qū)域102，用戶可通過此顯示區(qū)域看到顯示面板。所述外殼在某些實施例中包括音孔(sound aperture) 104。在這些實施例中，音孔104還可以包括用于音孔104的単獨邊框，或者在某些其他實施例中，可以形成為外殼100或顯示區(qū)域102的一部分。當(dāng)音孔104放置在用戶耳邊時，用戶便可聽到耳機(jī)模塊(未示出)產(chǎn)生的聲音。移動電話10還可以包括音量控制按鈕108，用戶可通過此按鈕控制揚(yáng)聲器模塊的輸出音量。移動電話10包括至少ー個聲音出口 114,此聲音出口可用于福射揚(yáng)聲器模塊(未不出)產(chǎn)生的聲波。所述揚(yáng)聲器模塊可用于免提操作，例如音樂播放、鈴聲、免提語音和/或視頻呼叫。聲音出口 114將揚(yáng)聲器模塊的聲輸出I禹合到移動電話10的外部。在某些實施例中，聲音出口 114可以包括可以采取各種形式、形狀或材料的適當(dāng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或柵格，它們可根據(jù)揚(yáng)聲器模塊114的頻率響應(yīng)進(jìn)行設(shè)計。聲音出口 114可以構(gòu)造為ー排単獨的小開ロ或可以是單個剖面區(qū)域。聲音出口 114可以是矩形或圓柱形或者可以是任何其他適當(dāng)?shù)男螤睢｛溈孙L(fēng)模塊(未示出)的至少ー個麥克風(fēng)出口 112可以適當(dāng)?shù)匚挥谝苿与娫?0中以捕獲至少ー個麥克風(fēng)發(fā)出的聲波并將該聲波作為表示音頻或語音信號的電信號輸出，然后可以對所述音頻或語音信號進(jìn)行處理并將其發(fā)送到其他設(shè)備或進(jìn)行存儲以便以后播放。移動電話10可以提供允許用戶將外部裝置或設(shè)備連接到移動電話10的接ロ。例如，音頻連接器插ロ 106可以適當(dāng)?shù)匚挥谝苿与娫?0中。在某些實施例中，音頻連接器插ロ可以基本隱藏在適當(dāng)布置的門或蓋之后。音頻連接器插ロ 106可以適合與音頻連接器(未示出)連接或者可以適合與音頻或音頻/視頻(A/V)連接器連接。音頻連接器提供與音頻或A/V插頭(未示出)的可拔插連接。這些插頭提供連線終端并且用于將外圍設(shè)備連接到移動電話10。通過這種方式，移動電話10能夠輸出音頻或A/V并接收音頻或A/V輸入。此類音頻或A/V插頭通常被稱為圓形標(biāo)準(zhǔn)連接器并可以采取各種規(guī)格(其中包括至少兩個觸點)。諸如耳機(jī)之類的外部設(shè)備本身可以包括麥克風(fēng)或適當(dāng)?shù)柠溈孙L(fēng)連接或適合于作為進(jìn)ー步連線的終端的其他連接。音頻連接器和/或關(guān)聯(lián)的插頭可以是標(biāo)準(zhǔn)的2. 5毫米或3. 5毫米音頻連接器和插頭。因此，可以理解，可以形成包括適當(dāng)布置的剖面區(qū)域的音頻連接器插ロ 106。移動電話10在某些實施例中還可以包括通用串行總線(USB)接ロ插ロ 110。USB接ロ插ロ 110針對USB連接器(未示出)適當(dāng)?shù)夭贾?。移動電?0可能還需要充電操作，因此包括充電連接器116。充電連接器116可以具有各種大小、形狀及其組合，或者在某些實施例中，充電連接器116可以是可見的或被基本隱藏。在圖2中，進(jìn)ー步詳細(xì)地介紹示例性移動電話10或裝置的示意性方塊圖。移動電話10包括處理器21，所述處理器可以通過數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 32鏈接到揚(yáng)聲器模塊，其中所述揚(yáng)聲器模塊為喇叭33。所述喇叭在某些實施例中可以通過音頻連接器34連接到外部電子設(shè)備。在某些實施例中，喇叭33可以用作適合于耳機(jī)語音呼叫的耳機(jī)模塊。移動電話10還包括至少ー個麥克風(fēng)11和被配置為將來自至少ー個麥克風(fēng)的11的輸入模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號并將所述數(shù)字音頻信號提供給處理器21的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 14。在某些實施例中，移動電話11可以包括ー排麥克風(fēng)。在某些實施例中，至少ー個麥克風(fēng)11可以通過全向麥克風(fēng)實現(xiàn)。換言之，這些麥克風(fēng)可以對來自所有方向的聲音信號同等地做出響應(yīng)。在某些其他實施例中，至少ー個麥克風(fēng)包括被配置為對預(yù)定方向的聲音信號做出響應(yīng)的定向麥克風(fēng)。在某些實施例中，至少ー個麥克風(fēng)包括數(shù)字麥克風(fēng)，換言之，此麥克風(fēng)是在ー個組件塊中包括集成放大器和西格瑪-德爾塔型A/D轉(zhuǎn)換器的普通麥克風(fēng)。數(shù)字麥克風(fēng)輸入在某些實施例中還可用于諸如換能器處理反饋信號之類的其他ADC通道，或者用于諸如波束形成或噪聲抑制之類的其他增強(qiáng)。
移動電話10可以包括多個可用作不同用途的換能器模塊。音頻連接器34為諸如耳麥或耳機(jī)或適合于從DAC 32輸出的任何音頻換能器設(shè)備之類的外部模塊提供物理接ロ。在某些實施例中，移動電話10中可提供喇叭和音頻連接器。此外，在某些實施例中，夕卜部模塊可以通過發(fā)射器或收發(fā)器以無線的方式(例如使用諸如藍(lán)牙A2DP規(guī)范之類的低功率射頻連接)連接到移動電話10。處理器21還鏈接到收發(fā)器(TX/RX) 13、用戶接ロ(UI) 15和存儲器22。圖中示出移動電話10包括USB連接器36。USB連接器36可以是標(biāo)準(zhǔn)USB，也可以是微型或迷你USB。USB標(biāo)準(zhǔn)提供主機(jī)、設(shè)備和鏈接主機(jī)和設(shè)備的線纜的規(guī)范。除了標(biāo)準(zhǔn)USB的其他要求以外，USB主機(jī)能夠檢測與其通信的那些設(shè)備的速度。在某些實施例中，USB連接器提供與音頻或A/V USB插頭(未示出)的可插拔連接。移動電話10因此可以包括適當(dāng)集成的USB控制功能，此功能可以由處理器控制。處理器21可以被配置為執(zhí)行各種程序代碼。所執(zhí)行的程序代碼在某些實施例中 可以包括單個設(shè)置，用于產(chǎn)生到喇叭33和/或音頻連接器34的適當(dāng)音頻信號。所執(zhí)行的程序代碼23例如可以存儲在存儲器22中以便由處理器21在需要時取回。在某些實施例中，所述代碼自適應(yīng)地產(chǎn)生，適合于專門的用途。存儲器22還可以提供用于存儲數(shù)據(jù)(例如，已根據(jù)各實施例處理的實例數(shù)據(jù))的區(qū)段24。用戶接ロ 15允許用戶將命令輸入移動電話10，例如通過數(shù)字小鍵盤和/或觸摸接ロ。此外，移動電話或裝置10可以包括顯示屏。所述處理器在某些實施例中可以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)以通知用戶操作模式和/或顯示一系列可供用戶使用用戶接ロ 15從中選擇的選項。例如，用戶可以針對音頻信號選擇或縮放增益效果或均衡器設(shè)置以設(shè)置自定義播放特性，所述播放特性可根據(jù)所使用的揚(yáng)聲器模塊或外部模塊進(jìn)行修改。在某些實施例中，采取觸摸接ロ形式的用戶接ロ 15可以實現(xiàn)為采取觸摸屏用戶接ロ形式的顯示器的一部分。收發(fā)器13在某些實施例中允許與其他電子設(shè)備進(jìn)行通信(例如經(jīng)由諸如節(jié)點B或基站收發(fā)臺(BTS)之類的蜂窩或移動電話網(wǎng)關(guān)服務(wù)器和無線通信網(wǎng)絡(luò))，或與遠(yuǎn)離所述裝置的麥克風(fēng)或外部模塊進(jìn)行短距離無線通信。再次地，應(yīng)理解，可以以許多方式補(bǔ)充和改變移動電話10的結(jié)構(gòu)。圖3提供本發(fā)明的ー個實例實施例，其中移動電話10被配置為使用聲音出ロ 114和音頻連接器插ロ 106產(chǎn)生喇叭33 (未示出)的聲輸出。在一個實例實施例中，喇叭33的頻率響應(yīng)可以是通過第一聲輸出120和第二聲輸出118配置的傳遞函數(shù)的聯(lián)合函數(shù)(jointfunction)。第二聲輸出118使用音頻連接器插ロ 106提供，其中音頻連接器插ロ 106基本或整體上針對音頻連接器34而設(shè)計，音頻連接器34具有空氣管道，其可以容納諸如耳機(jī)或音頻/AV插頭之類的接口外部插頭。聲音出口 114輻射可從喇叭33的第一方向產(chǎn)生的第一聲輸出120。同時，音頻連接器插ロ 106可以輻射來自喇叭33的第二方向的第二聲輸出118。喇叭33可以采取任何適當(dāng)?shù)男问?，例如它可以包括電磁線圈和振膜布置、或靜電揚(yáng)聲器換能器或壓電換能器或任何其他適當(dāng)?shù)膿Q能器。喇叭33包括帶有表面的組件(未示出)，所述組件可以以總體垂直于該表面的方向移動，以便喇叭33使空氣朝每個方向增壓或移動。在喇叭33是移動線圈換能器或靜電(或駐極體)換能器的情況下，所述組件為振膜。對于壓電換能器，所述組件可以是壓電元件的表面。將認(rèn)識到，當(dāng)為了向移動電話10的外部輻射聲音而采用音頻連接器106吋，喇叭33的頻率響應(yīng)被顯著改進(jìn)。在某些實例實施例中，音頻連接器34可以用作低音反射元件，其中可以改進(jìn)喇叭33的低頻性能。所述低音反射元件包括位于喇叭33的后端布置與移動電話10的外部之間的通道，將理解，喇叭33的后端布置可以使用音頻連接器插ロ 106在聲學(xué)上連接到移動電話10的外部。將理解，喇叭33的后端布置使用音頻連接器34在聲學(xué)上并基本地連接到外部。音頻連接器34還充當(dāng)移動電話10與各種外部設(shè)備之間的物理接ロ。喇叭33的前端布置可以使用聲音出口 114在聲學(xué)上連接到移動電話10的外部。在某些實例實施例中，喇叭33的前端布置和后端布置可以混合在基本上密封的腔內(nèi)，其中使用聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106中的至少ー個將聲波連接到移動電話10的外部。在某些實例實施例中，僅將音頻連接器插ロ 106用作聲音出口。
圖4示出一個實例模型，其示出根據(jù)圖3所示的一個實例實施例的用于形成針對移動電話10實現(xiàn)的發(fā)聲系統(tǒng)的元件。所示模型包括第一腔200、喇叭33和第二腔210。喇叭33產(chǎn)生朝向第一腔200和第二腔210傳播的聲波。所述聲波經(jīng)由聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106朝向移動電話10的外部輻射。將理解，喇叭33的輻射特性240是通過第一聲輸出120和第二聲輸出118配置的傳遞函數(shù)的聯(lián)合函數(shù)。所示元件的聲耦合通過聲耦合路徑示出，例如將朝向喇叭33的前端產(chǎn)生的聲波在聲學(xué)上耦合到第一腔200的聲耦合路徑70。以類似的方式，聲耦合路徑71示為將朝向喇叭33的后端產(chǎn)生的聲波在聲學(xué)上耦合到第二腔210。聲耦合可以分別被理解為能量(在此為聲能)的耦合和解耦。公知的是，聲耦合通過移動電話10內(nèi)部適當(dāng)?shù)臋C(jī)械布置來實現(xiàn)。一般而言，換能器具有輻射方向(例如，專門的方向)，其中主要發(fā)射聲波并且其中所發(fā)射的聲波具有最高的平均聲壓級別。在此方面，根據(jù)圖4的實例實施例，延伸出喇叭主輻射方向的喇叭33的表面被理解為喇叭的前表面。所述主輻射方向的相反方向被理解為喇叭的后表面。在某些實例實施例中，腔配置和關(guān)聯(lián)的出口布置可能有所不同。例如，第一腔200可以接收來自喇叭33的后表面的聲波，同時第二腔210可以接收來自喇叭33的前表面的聲波。在某些實例實施例中，第一和第二腔被基本密封并且不會在聲學(xué)上直接相互影響。第一腔200和/或第二腔210充當(dāng)具有不同共振特性的聲共振器，當(dāng)所述腔與諸如聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106之類的插ロ耦合時，所述聲共振器用于在某些不同的頻段中放大聲壓級。共振放大可以在喇叭33無效的頻率范圍中使用(即，產(chǎn)生帶有低聲壓級的低頻信號)，或者在需要提升ー個或多個頻率范圍內(nèi)的聲壓級時使用。第二腔210與音頻連接器34 —起充當(dāng)用于放大低聲頻的聲共振器。音頻連接器34可以充當(dāng)?shù)鸵舴瓷湓?，其中可以進(jìn)ー步改進(jìn)喇叭33的低頻性能。除了其他因素外，協(xié)作的第二腔210和音頻連接器34的聲特性(導(dǎo)致此布置的聲行為)由第二腔210的物理體積/尺寸和音頻連接器34的設(shè)計或構(gòu)造確定。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的喇叭33同時朝向第一腔200和第ニ腔210輻射，其中第二腔210的設(shè)計方式能夠防止第二腔210到第一腔200中的聲泄露，如果發(fā)生此泄露，則會降低發(fā)射效率。在某些實施例中，每個個體聲腔可以具有較低級別的泄露。泄露級別或泄漏量允許跨喇叭33的壓カ均衡?？捎衫?3的外売上的小孔提供泄露。備選地，泄露可由喇機(jī)33所在外殼的兩部分之間或外殼與喇機(jī)33之間故意不完全密封的接縫導(dǎo)致。第二腔210的設(shè)計被構(gòu)建為增強(qiáng)低頻效率并形成允許在相應(yīng)適當(dāng)頻率范圍內(nèi)放大共振的共振器。通過設(shè)計體積比第一腔200的體積大很多的第二腔210來實現(xiàn)這些條件。進(jìn)而，第一和第二腔的體積的設(shè)計方式允許采用某些其他結(jié)構(gòu)，例如，封裝技術(shù)可以允許將活性炭適當(dāng)?shù)胤胖迷诼暻?未示出)內(nèi)部，因而最小化所需的空氣室大小。作為上述活性炭的補(bǔ)充或替代，在其他實施例中可以使用其他吸聲填料。活性炭的形式?jīng)]有限制并且可以是顆粒狀、纖維狀或粉末或這些形式的任何其他混合。此外，可以在所述聲腔內(nèi)放置由預(yù)選材料制成的具有預(yù)定尺寸(例如，直徑和長度)的一排窄管(例如，平行管或小直徑平行圓柱體或任何其他適當(dāng)設(shè)計的結(jié)構(gòu))以大量吸收從喇叭33輻射的聲波。吸聲構(gòu)件和/或材料可以具有任何形狀。吸聲材料可以包括多個碳納米管。所述多個納米管和/或其他窄管可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行布置。在某些實施例中，喇叭33的設(shè)計方式使得吸聲構(gòu)件和/或材料位于喇叭33內(nèi)適當(dāng)形成的腔中。多個吸聲構(gòu)件或諸如活性炭之類的其他材料構(gòu)成壓カ補(bǔ)償裝置，其可以包括具有不同大小和不同形狀的吸聲構(gòu)件。將理解，當(dāng)適當(dāng)設(shè)計喇叭33時，此實例構(gòu)造可以減小移動電話10內(nèi)部的聲腔或其他機(jī)械布置的大小。此外，喇叭33的設(shè)計方式允許喇叭包括音頻連接器34。在該實例實施例中，將理解，喇叭33和音頻連接器34被設(shè)計為還可以 包括吸聲布置的單個模塊。在某些實例實施例中，來自第一和第二聲腔的聲波朝向外部福射，但是在某些其他實施例中，可以在適當(dāng)位置設(shè)計保護(hù)網(wǎng)或其他多孔材料以改進(jìn)再現(xiàn)質(zhì)量方面，以便例如提供適當(dāng)?shù)穆曌枘岷屯ㄟ^防止微粒由聲音出口進(jìn)入揚(yáng)聲器模塊來保持良好的可靠性。在圖4示出的實例實施例中，在聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106之后提供過濾或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220、230。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220、230被配置為防止灰塵、水和其他類型環(huán)境狀況由聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106進(jìn)入喇叭33。因此，較之沒有此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220、230的裝置提高了產(chǎn)品可靠性。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220、230的聲學(xué)特性在某些實施例中可以根據(jù)喇叭33的頻率響應(yīng)來選擇。可以適當(dāng)?shù)囟x網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220、230的位置和特性(例如，聲學(xué)透射性、密度和軟度)。在某些實施例中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220可以被設(shè)計為位于聲音出ロ 114的前面，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230可以被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計為位于音頻連接器34的后面和/或沿著音頻連接器34排列和/或圍繞音頻連接器34排列。在其他實例實施例中，聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106可以基本上或部分地根據(jù)可以采取各種形式、形狀或材料的適當(dāng)柵格或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造。由于聲音出口 114和音頻連接器插ロ 106的尺寸分別對整體移動電話10的聲學(xué)行為以及多個聲學(xué)組件的布置具有影響，因此，優(yōu)選地將所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)放置為靠近出口或者與聲音出ロ 114和音頻連接器插ロ 106相距預(yù)定距離。在某些實例實施例中，可以不必使用第二聲腔，其中后端聲波直接與音頻連接器34耦合。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，可以在具有或沒有聲音出口 116的情況下使用此系統(tǒng)。在圖4的實例實施例中，第一腔200充當(dāng)用于放大中頻范圍和/或高頻范圍(具體而言，高于與第二腔210相關(guān)的低頻范圍)的聲共振器。第一腔200與聲音出ロ模塊35結(jié)合時，充當(dāng)用于進(jìn)行聲放大的聲共振器，其中聲音出ロ模塊35可以由移動電話10的外蓋100的材料厚度形成，并且可以通過其他構(gòu)造(例如，密封圈或模制部件増大的厚度)擴(kuò)展。聲音出ロ模塊35的剖面區(qū)域在某些實施例中形成聲音出ロ 114。第一腔200和聲音出ロ模塊35兩者的聲學(xué)特性形成最終的共振放大。協(xié)作的第一腔200和聲音出ロ模塊35的導(dǎo)致此布置聲學(xué)行為的聲學(xué)特性除了其他因素外，還由第一腔200的物理體積/尺寸和聲音出ロ模塊35的設(shè)計或構(gòu)造確定。根據(jù)圖4中的ー個實例實施例，共振放大是取決于第一腔200和聲音出ロ模塊35兩者的聲學(xué)特性及它們在第二腔210和音頻連接器34的上下文中描述的交互的協(xié)作效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，音頻連接器34可以結(jié)合第一腔200使用以形成所需的共振頻率。在某些備選實施例中，可以在沒有第一腔200的情況下使用音頻連接器34。將理解，喇叭33的前表面可以與音頻連接器30進(jìn)行聲耦合。圖5示出圖4中所示的實例實施例的頻率響應(yīng)圖。其中示出頻率響應(yīng)曲線300具有對數(shù)頻率橫坐標(biāo)和線性聲學(xué)信號功率縱坐標(biāo)。重點示出總體所示頻率范圍IOOHz到8kHz中的三個峰值頻率點。該曲線圖包括與圖4中所示的實例的ー個或多個特定組件關(guān)聯(lián)的三個峰值頻率。圖5所示的頻率響應(yīng)曲線300的第一峰值310在400Hz和500Hz之間出現(xiàn)，并且由第二腔210連同音頻連接器34的聲學(xué)特性所導(dǎo)致。第二腔210的聲學(xué)特性主要由自身體積結(jié)合音頻連接器34定義，所述音頻連接器實現(xiàn)為具有特定預(yù)定剖面區(qū)域和特定預(yù)定長度的插ロ(vent)，所述預(yù)定剖面區(qū)域和預(yù)定長度依該體積而定(或者該體積依預(yù)定剖面 區(qū)域和預(yù)定長度而定)。大約在400Hz和500Hz范圍中的第一峰值310可以看作聲信號的低頻放大。低頻聲信號在第二腔210和第一腔200兩者中被激勵，而第二腔210與音頻連接器34結(jié)合被設(shè)計為充當(dāng)?shù)皖l聲放大器。換言之，低頻分量可以由兩個腔來改變，但是第ニ腔當(dāng)與管結(jié)合時，在某些實施例中可以形成另ー共振并且此進(jìn)ー步的共振不能由第一腔形成。圖5的頻率響應(yīng)曲線300中示出的圖4所示實例的頻率響應(yīng)的第二峰值320位于喇叭33的聲學(xué)特性導(dǎo)致的900Hz范圍中。第二峰值320表示喇叭33的主要聲學(xué)共振峰值。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，備選換能器模塊可以在基本密封的聲腔中包括不同的共振頻率。頻率響應(yīng)的第三峰值330大約為3. 5kHz,由第一腔200的聲學(xué)特性結(jié)合聲音出ロ模塊35的聲學(xué)特性所導(dǎo)致。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，峰值的位置、特性和數(shù)量可以不同或者被改變。將理解，實例頻率響應(yīng)曲線300是ー個實例頻率響應(yīng)，其中頻率響應(yīng)曲線300包括至少ー個連接器(即，音頻連接器34)的聲學(xué)效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的某些實例實施例，用于在移動電話10內(nèi)進(jìn)行聲音再現(xiàn)的音頻連接器34的配置只是ー個實例系統(tǒng)，如上所述，在某些實施例中，揚(yáng)聲器模塊的聲學(xué)布置可以形成各種其他上面未明確提及的頻率響應(yīng)并且本發(fā)明不排除具有備選特性的其他頻率響應(yīng)。將理解，本發(fā)明不排除可以通過類似于音頻連接器34的方式使用其他任何連接器，可以將連接器配置為直接或間接地形成所需頻率響應(yīng)和其他組合，可以采用多個連接器的空氣管道配置聲音再現(xiàn)系統(tǒng)。音頻連接器34或任何其他連接器(無論是標(biāo)準(zhǔn)連接器還是定制連接器)的形狀、材料和位置可以根據(jù)移動電話10的要求來選擇。將理解，采用連接器的空氣管道是為了再現(xiàn)聲音，甚至捕獲聲音。參考圖I至5描述的實施例具體涉及針對免提操作的聲音再現(xiàn)而采用的揚(yáng)聲器模塊，但是根據(jù)備選實施例，可以通過単獨采用連接器的空氣管道或與至少ー個其他常規(guī)出ロー起配置其他聲音出口，所述出ロ在外蓋100上的耳機(jī)揚(yáng)聲器模塊的音孔104附近提供聲音再現(xiàn)。將理解，此類實例設(shè)計可以用于手機(jī)操作。這還可以形成泄露寬容聲學(xué)系統(tǒng)。適當(dāng)設(shè)計的泄露寬容系統(tǒng)可以改進(jìn)耳機(jī)揚(yáng)聲器模塊的聲音質(zhì)量，因為在不相對用戶耳朵密封 耳機(jī)區(qū)域的情況下，低頻性能仍然很好并且頻率響應(yīng)變得與如何相對用戶耳朵放置耳機(jī)區(qū)域更加無關(guān)。在備選實施例中，單個揚(yáng)聲器模塊的配置方式可以使得耳機(jī)操作和免提操作通過配置至少ー個連接器的空氣管道來獲益。在其他備選實施例中，存在至少兩個揚(yáng)聲器模塊執(zhí)行立體聲播放。在這些實例實施例中，一個揚(yáng)聲器模塊可以與ー個連接器結(jié)合使用，第二揚(yáng)聲器可以與備選連接器結(jié)合使用。例如，USB接ロ插ロ 110可以由第一揚(yáng)聲器使用，音頻連接器插ロ 106可以由第二揚(yáng)聲器使用，其中第一和第二揚(yáng)聲器設(shè)計可以被配置為能夠產(chǎn)生基本類似的聲學(xué)頻率響應(yīng)，但是本發(fā)明并不排除其他組合。盡管在上述實施例中，上面圖形所示配置內(nèi)的流體為空氣，但是可以理解，可以使用其他流體執(zhí)行聲學(xué)系統(tǒng)中的聲波功能。此外，應(yīng)理解，上述實施例不應(yīng)被視為限制。閱讀本申請之后，其他變型和修改對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。本申請的公開應(yīng)被理解為包括在此明確地或隱含地公開的任何新穎特征或任何新穎特征組合或?qū)ζ涞臍w納，并且在本申請或從本申請派生的任何申請的訴訟期間，可以形成新的權(quán)利要求以涵蓋任何此類特征和/或此類特征的組合
盡管圖I至5中未明確示出，但是移動電話10可以包括被配置為驅(qū)動喇叭33的模擬和數(shù)字組件。因此，這些實施例中的移動電話10還可以包括數(shù)字信號處理(DSP)組件。相同或其他實施例中的移動電話10可以包括被配置為控制和執(zhí)行移動電話10的操作的微處理器或處理器。在某些實施例中，移動電話可以包括被配置為為移動電話10的電子組件(例如DSP組件和處理器)供電的電池。在某些實施例中，被配置為驅(qū)動喇叭33的模擬和數(shù)字組件可以與DSP組件及微處理器進(jìn)行通信。在此類實施例中，DSP和/或微處理器可以控制被配置為驅(qū)動喇叭33的模擬和數(shù)字組件以提供到喇叭33的驅(qū)動信號。在其他實施例中，DSP組件和/或微處理器可以調(diào)整饋入喇叭33的信號，例如通過提供以下項中的至少ー個均衡器功能、增益控制、動態(tài)范圍控制器、過度振膜運(yùn)動防止控制。DSP模塊和/或微處理器的操作在某些實施例中可以改進(jìn)音頻播放性能?？梢詷?gòu)想其他備選配置并且它們在本發(fā)明的范圍中。根據(jù)本發(fā)明的各實例實施例，移動電話10包括被配置為處理麥克風(fēng)11捕獲的麥克風(fēng)信號的模擬和數(shù)字組件。參考圖I至5描述的實施例包括喇叭33、音頻連接器34以及被配置為為喇叭33和音頻連接器34提供電氣接ロ的基板(未示出)。在這些實施例的一部分中，所述電氣接ロ可以通過與基板對接的柔性連接實現(xiàn)。在上述實施例的一部分中，所述基板還被配置為形成由換能器和/或連接器(例如，音頻連接器34)的ー個表面和基板的ー個表面限定的部分或基本封閉的后腔。但是，根據(jù)某些其他實施例，所述基板可以僅針對喇叭33和音頻連接器34提供電氣接ロ。在這些實施例中，喇叭33和/或音頻連接器34可以由適當(dāng)設(shè)計的外殼結(jié)構(gòu)包圍。諸如第二腔210之類的聲腔在這些實施例中可以由所述外殼結(jié)構(gòu)和喇叭33和/或音頻連接器34限定。所述外殼結(jié)構(gòu)在這些實施例中可以進(jìn)一歩包括小管道(未示出)以提供壓カ均衡。所述外殼結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一歩包括用于所述小管道的被配置為防止微粒進(jìn)入管道的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或過濾器。將理解，在此類實施例中，可以針對喇叭33和/或音頻連接器34實現(xiàn)至少可以防止灰塵和其他小顆粒的基本保護(hù)。因此，移動電話10在某些實施例中可以包括如上所述的ー個或多個換能器和一個或多個連接器。因此，在至少ー個實施例中，存在ー種裝置，所述裝置包括換能器，其包括被配置為在施加電信號時移動的排氣組件；至少ー個基本密封的腔，其包括聲學(xué)室；以及至少ー個管道，其與至少ー個連接器對接，其中所述至少一個連接器包括空氣管道并且被配置為提供到所述裝置的其他接ロ，因而所述連接器的空氣管道將所述換能器的聲波在聲學(xué)上輻射到所述裝置的外部。應(yīng)理解，術(shù)語“移動電話”或“用戶設(shè)備” g在涵蓋具有耳機(jī)或揚(yáng)聲器配置的任何適當(dāng)類型的設(shè)備，例如MP3播放器、無線電接收器和收發(fā)器以及帶有音頻功能的便攜式數(shù)據(jù)處理設(shè)備或便攜式Web瀏覽器。此外，將理解，術(shù)語“聲學(xué)通道” g在涵蓋聲音出口、通道和腔，并且此類聲音通道可以與換能器和/或連接器集成地形成，或者作為換能器和/或連接器與設(shè)備的機(jī)械集成的一部分形成。如在本申請中使用的，術(shù)語“電路”指示下列所有項(a)僅硬件電路實施方式(例如，僅模擬和/或數(shù)字電路中的實施方式)以及(b)電路和軟件(和/或固件)的組合，例如(i)處理器(多個)組合，或者(ii)協(xié) 同工作以使諸如移動電話或服務(wù)器之類的裝置執(zhí)行各種功能的處理器(多個)/軟件(包括數(shù)字信號處理器(多個))、軟件和存儲器(多個)的各部分，以及(C)電路，例如需要軟件或固件(即使所述軟件或固件在物理上不存在)才能運(yùn)行的微處理器(多個)或微處理器(多個)的一部分。此“電路”定義適用于此術(shù)語在本申請(包括任何權(quán)利要求)中的所有使用。作為進(jìn)ー步的實例，如在本申請中使用的，術(shù)語“電路”還涵蓋僅處理器(或多個處理器)或處理器的一部分及其附屬軟件和/或固件的實施方式。術(shù)語“電路”還涵蓋(例如并且如果適用)特定的權(quán)利要求要素、移動電話的基帶集成電路或應(yīng)用處理器集成電路或服務(wù)器、蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的類似集成電路。以上描述通過示例性和非限制性實例提供了本發(fā)明示例性實施例的全面詳細(xì)的描述。但是，當(dāng)結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求閱讀上述描述之后，各種修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。但是，本發(fā)明的教導(dǎo)的所有這些和類似修改仍落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理，以及被配置為為所述裝置所在的另一裝置提供物理接口。
2.如權(quán)利要求I中所述的裝置，其中所述物理接口是以下項中的至少一個 USB連接器； 音頻連接器和/或耳機(jī)插孔； 存儲卡插槽； 充電器連接器；以及 被配置為提供物理接口和聲信號的連接器。
3.如權(quán)利要求I和2中所述的裝置，其中所述換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并且是以下項中的至少一個 移動線圈揚(yáng)聲器； 靜電或駐極體揚(yáng)聲器； 壓電揚(yáng)聲器； 陶瓷揚(yáng)聲器；以及 任何其他適當(dāng)設(shè)計的揚(yáng)聲器。
4.如權(quán)利要求I至3中所述的裝置，其中所述裝置被配置為聲輻射器并且從所述換能器向外部福射所述聲信號。
5.如權(quán)利要求I至4中所述的裝置，其中所述換能器將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號并且是以下項中的至少一個 全向麥克風(fēng)； 定向麥克風(fēng)；以及 任何其他適當(dāng)設(shè)計的麥克風(fēng)模塊。
6.如權(quán)利要求I至5中所述的裝置，所述裝置被配置為其中將所述聲信號收集到所述換能器的聲收集器或發(fā)射器。
7.如權(quán)利要求I至6中所述的裝置，還包括至少一個管道，其中所述聲信號被配置為沿所述管道傳播。
8.如權(quán)利要求7中所述的裝置，其中所述管道包括被配置為防止微粒到達(dá)所述換能器的至少一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7和8中所述的裝置，其中所述至少一個管道與空氣室相連，并且其中所述空氣室基本是密封的。
10.如權(quán)利要求9中所述的裝置，其中所述空氣室在聲學(xué)上耦合到所述換能器。
11.如權(quán)利要求7和8中所述的裝置，其中所述至少一個管道耦合到所述換能器。
12.如權(quán)利要求7至11中所述的裝置，其中所述至少一個管道包括吸聲結(jié)構(gòu)或材料。
13.如權(quán)利要求I至12中所述的裝置，還包括所述換能器。
14.如權(quán)利要求I至13中所述的裝置，其中所述裝置被配置為在聲學(xué)上調(diào)諧所述換能器的頻率響應(yīng)。
15.如權(quán)利要求14中所述的裝置，其中所述裝置的頻率響應(yīng)被配置為獲得所述裝置的聲學(xué)效果，所述聲學(xué)效果由所述裝置的空氣管道的參數(shù)限定。
16.如權(quán)利要求I至15中所述的裝置，其中所述裝置的所述物理接口被配置為將電信號傳輸?shù)剿鲅b置所在的所述另一裝置和/或從所述裝置所在的所述另一裝置傳輸電信號。
17.如權(quán)利要求I至16中所述的裝置，其中所述裝置由所述另一裝置支撐，所述另一裝置包括被配置為包含所述裝置和所述換能器的外殼，其中所述換能器通過所述裝置在聲學(xué)上耦合到所述外殼的外部。
18.—種方法,包括 提供一種被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理的裝置；以及 為所述裝置所在的另一裝置提供物理接口。
19.如權(quán)利要求18中所述的方法，其中提供所述裝置包括提供以下項中的至少一個 USB連接器； 音頻連接器和/或耳機(jī)插孔； 存儲卡插槽； 充電器連接器；以及 被配置為提供物理接口和聲信號的連接器。
20.如權(quán)利要求18和19中所述的方法，其中提供被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理的所述裝置包括將所述裝置配置為從所述換能器向外部輻射所述聲信號的聲輻射器。
21.如權(quán)利要求18至20中所述的方法，其中提供被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理的所述裝置包括將所述裝置配置為將所述聲信號收集到所述換能器的聲收集器。
全文摘要
一種裝置，被配置為對換能器的聲信號進(jìn)行聲學(xué)處理，以及被配置為所述裝置所在的另一裝置提供物理接口。
文檔編號H04R1/28GK102668523SQ200980163124
公開日2012年9月12日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者K·奧茲卡恩 申請人:諾基亞公司