定向傳聲器及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了定向傳聲器及其操作方法。其中，該定向傳聲器包括：第一信號發(fā)生器，產(chǎn)生與來自定向傳聲器的前音孔的前聲音對應(yīng)的第一聲音信號。第二信號發(fā)生器，產(chǎn)生與來自定向傳聲器的后音孔的后聲音對應(yīng)的第二聲音信號。相位延遲控制器，延遲來自后音孔的后聲音的相位，以及信號處理器，合成第一聲音信號和第二聲音信號。
【專利說明】定向傳聲器及其操作方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年5月29日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第 10-2013-0060934號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及定向傳聲器（directional microphone)及其操作方法，更具體地，涉 及具有改進(jìn)的定向性的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEM S )傳聲器及其操作方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，為了使用MEMS傳聲器實現(xiàn)定向性，已經(jīng)使用了兩個MEMS傳聲器和 數(shù)字信號處理器（DSP)。
[0005] S卩，已使用數(shù)字信號處理器將來自兩個MEMS傳聲器的信號反相，或者已經(jīng)使用數(shù) 字信號處理器實現(xiàn)來自兩個MEMS傳聲器的信號的群時延。
[0006] 上述方式需要兩個MEMS傳聲器和數(shù)字信號處理器，因此，由于數(shù)字信號處理器而 增加了成本和功耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個方面提供了用于識別車輛中的電話語音和話音的定向MEMS傳聲器 及其操作方法。
[0008] 本發(fā)明的另一個方面提供了能夠在沒有單獨的數(shù)字信號處理器的情況下使用單 個MEMS傳聲器來實現(xiàn)定向性的定向傳聲器及其操作方法。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種定向傳聲器，包括：第一信號發(fā)生器，產(chǎn)生對應(yīng)于來 自定向傳聲器的前音孔的前聲音（front sound)的第一聲音信號。第二信號發(fā)生器產(chǎn)生對 應(yīng)于來自定向傳聲器的后音孔的后聲音的第二聲音信號。相位延遲控制器延遲由第二信號 發(fā)生器產(chǎn)生的第二聲音信號的相位。信號處理器合成第一聲音信號和經(jīng)相位延遲的第二聲 音信號。第一聲音信號和第二聲音信號可反相。
[0010] 相位延遲控制器可基于前音孔與后音孔之間的距離來延遲由第二信號發(fā)生器產(chǎn) 生的第二聲音信號的相位。
[0011] 相位延遲控制器延遲第二聲音信號的相位直至第一信號發(fā)生器產(chǎn)生第一聲音信 號。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種定向傳聲器，包括：板，具有形成在其上的前音孔 和后音孔。具有開口的殼在開口處與板連接，以在其中形成空間。第一 MEMS裸片和第二 MEMS裸片布置在殼空間內(nèi)的板上并將來自相應(yīng)孔的聲源轉(zhuǎn)換成電信號。隔音墻的頂部接合 到殼并且隔音墻的底部接合至殼，以將第一 MEMS裸片與第二MEMS裸片分開。濾波器布置 在殼的空間中，濾波器的底部面向后音孔并且濾波器兩側(cè)的部分接合在板上，以延遲來自 后音孔的后聲音的相位。布置在板上的特定用途集成電路(ASIC)半導(dǎo)體芯片電連接至第 一 MEMS裸片和第二MEMS裸片，并且合成分別各個由第一 MEMS裸片和第二MEMS裸片產(chǎn)生 的兩個電子信號。
[0013] 第一 MEMS裸片和第二MEMS裸片可以彼此隔開預(yù)定距離。
[0014] 第一 MEMS裸片的底部可面向前音孔。來自前音孔的前聲音可到達(dá)第一 MEMS裸片 的底部，而通過濾波器的后聲音可到達(dá)第二MEMS裸片的頂部。
[0015] 濾波器可由金屬網(wǎng)或者纖維網(wǎng)制成。濾波器可根據(jù)網(wǎng)的孔隙度延遲后聲音的相 位。
[0016] 前音孔和后音孔可垂直地穿透板。
[0017] 前音孔可垂直地穿透板，以及后音孔可穿過具有水平彎曲形狀的板。后音孔的彎 曲路徑長度可基于前音孔與后音孔之間的距離而調(diào)整。
[0018] 在本發(fā)明的一個方面中，一種定向傳聲器的操作方法，包括：產(chǎn)生對應(yīng)于來自定向 傳聲器的后音孔的后聲音的第二聲音信號，延遲第二聲音信號的相位，響應(yīng)于來自定向傳 聲器的前音孔的前聲音產(chǎn)生具有與第二聲音信號的反相的第一聲音信號，合成第一聲音信 號和經(jīng)相位延遲的第二聲音信號以輸出輸出信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點將更加的 顯而易見。
[0020] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的配置的示圖。
[0021] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的定向傳聲器的配置的示圖。
[0022] 圖3是示出由本發(fā)明所采用的濾波器的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0023] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的配置的框圖。
[0024] 圖5是示出圖4中的傳聲器的操作的電路圖。
[0025] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的操作流程的流程圖。

【具體實施方式】
[0026] 在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施方式。
[0027] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的配置的示圖。參考圖1，定向傳 聲器包括：印刷電路板（PCB) 3、殼1、第一 MEMS裸片10、第二MEMS裸片20、隔音墻5、濾波 器30以及特定用途集成電路（ASIC)半導(dǎo)體芯片40。
[0028] 這里，板3包括：前音孔H1和后音孔H2,其中，來自前方的聲音通過前音孔H1，來 自后方的聲音通過后音孔H2。前音孔H1和后音孔H2垂直地穿透板3。
[0029] 殼1具有開口側(cè)并且在開口側(cè)與板3連接，以在其中形成空間。例如，利用其中的 凹槽，殼1在開口側(cè)與板3連接，從而在凹槽中形成空間。
[0030] 第一 MEMS裸片10和第二MEMS裸片20將接收的聲源轉(zhuǎn)換成電信號。裸片在殼1 的空間內(nèi)的板3上以預(yù)定距離彼此隔開。
[0031] 第一 MEMS裸片10面向前音孔H1并將通過前音孔H1進(jìn)入的前聲音轉(zhuǎn)換成第一聲 音信號。第二EMS裸片20將通過后音孔H2進(jìn)入并通過濾波器30的后聲音轉(zhuǎn)換成第二聲 音信號。通過前音孔H1進(jìn)入的前聲音到達(dá)第一 MEMS裸片10的底部，通過后音孔H2進(jìn)入 并通過濾波器30的后聲音到達(dá)第二MEMS20的頂部。
[0032] 由于前聲音和后聲音中的每一個分別以相反的方向到達(dá)第一 MEMS裸片10和第二 MEMS裸片20,第一 MEMS裸片10產(chǎn)生的第一聲音信號與第二MEMS裸片20產(chǎn)生的第二聲音 信號反相。
[0033] 為了防止通過第一 MEMS裸片10進(jìn)入的前聲音與通過第二MEMS裸片20進(jìn)入的后 聲音之間以及由第一 MEMS裸片10產(chǎn)生的第一聲音信號與第二MEMS裸片20產(chǎn)生的第二聲 音信號之間的干擾，在第一 MEMS裸片10與第二MEMS裸片20之間布置隔音墻5。隔音墻5 的頂部接合至殼1，底部接合至板3,從而將第一 MEMS裸片10與第二MEMS裸片20隔開。
[0034] 濾波器30面向后音孔H2并且濾波器30的每個末端接合至板3。通過后音孔H2 進(jìn)入的后聲音通過濾波器30以便由濾波器30將后聲音中的噪聲去除。
[0035] 此外，當(dāng)后聲音在前聲音到達(dá)前音孔H1之前到達(dá)后音孔H2時，濾波器30延遲后 聲音的相位。濾波器30延遲后聲音的相位直至前聲音通過前音孔H1進(jìn)入。例如，濾波器 30基于前音孔H1與后音孔H2之間的距離延遲后聲音的相位。將參考圖3描述濾波器30 的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0036] 半導(dǎo)體芯片ASIC40布置在板3上并且電連接至第一 MEMS裸片10和第二MEMS裸 片20以向其提供電力。半導(dǎo)體芯片將分別由第一 MEMS裸片10和第二MEMS裸片20產(chǎn)生的 第一聲音信號和第二聲音信號這兩個電信號進(jìn)行合成。對應(yīng)于后聲音的第二聲音信號與第 一聲音信號反相。在合成第一聲音信號和第二聲音信號時從輸出信號去除第二聲音信號。
[0037] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的定向傳聲器的配置的示圖。除了后音 孔H2的形狀以外，圖2與圖1相同。因此，將省略相同元件的描述。
[0038] 圖1中的后音孔H2垂直地穿透板3。參考圖2,相反地，僅前音孔H1垂直地穿透 板3,而后音孔H2以水平彎曲形狀通過板3。
[0039] 可通過基于前音孔H1和后音孔H2之間的距離調(diào)整后音孔H2的彎曲路徑長度來 延遲后聲音的相位。
[0040] 圖3是示出本發(fā)明所采用的濾波器的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖3所示，濾波器可具有 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(例如，金屬網(wǎng)或者纖維網(wǎng)等)，以延遲后聲音。
[0041] 濾波器基于前音孔與后音孔之間的距離延遲后聲音的相位。在這種情況下，濾波 器根據(jù)網(wǎng)的孔隙度延遲后聲音的相位。
[0042] 濾波器不限于金屬結(jié)構(gòu)，但可由編織金屬絲或者纖維限制。
[0043] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的配置的框圖，圖5是示出圖4 中的傳聲器的操作的電路圖。參考圖4和圖5,定向傳聲器100包括：第一信號發(fā)生器110、 第二信號發(fā)生器120、相位延遲控制器130和信號處理器140。
[0044] 第一信號發(fā)生器110響應(yīng)于通過形成于定向傳聲器100的板中的前音孔進(jìn)入的前 聲音而產(chǎn)生第一聲音信號。第二信號發(fā)生器120響應(yīng)于通過形成于定向傳聲器100的板中 的后音孔進(jìn)入的后聲音而產(chǎn)生第二聲音信號。這里，第一聲音信號和第二聲音信號反相。
[0045] 當(dāng)后聲音通過后音孔進(jìn)來是在前聲音通過前音孔進(jìn)來之前時，相位延遲控制器 130延遲由第二信號發(fā)生器120產(chǎn)生的第二聲音信號的相位。在這種情況下，相位延遲控制 器130延遲第二聲音信號的相位使得第一聲音信號和第二聲音信號同時到達(dá)信號處理器 140。
[0046] 例如，相位延遲控制器130可基于前音孔與后音孔之間的距離來延遲第二聲音信 號的相位。此外，相位延遲控制器130可延遲第二聲音信號的相位直到第一信號發(fā)生器產(chǎn) 生第一聲音信號。
[0047] 信號處理器140合成第一聲音信號和第二聲音信號以輸出最終聲音信號。這里， 第一聲音信號和第二聲音信號反相。在合成第一聲音信號和第二聲音信號時，去除對應(yīng)于 后聲音的第二聲音信號。
[0048] 下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的操作流程。
[0049] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器的操作流程的流程圖。如圖6所 示，當(dāng)后聲音到達(dá)定向傳聲器的第二MEMS裸片時（S100)，定向傳聲器的第二MEMS裸片產(chǎn) 生與后聲音對應(yīng)的第二聲音信號（S110)。定向傳聲器的濾波器延遲第二聲音信號的相位 (S120)。這里，濾波器可延遲第二聲音信號的相位直到產(chǎn)生與前聲音對應(yīng)的第一聲音信號。
[0050] 然后，當(dāng)前聲音以與后聲音的方向相反的方向到達(dá)第一 MEMS裸片時（S130)，定向 傳聲器的第一 MEMS裸片產(chǎn)生與前聲音對應(yīng)的第一聲音信號（140)。由于前聲音信號以與后 信號的方向相反的方向進(jìn)來，所以第一聲音信號和第二聲音信號反相。
[0051] 布置在定向傳聲器的板上的ASIC合成第一 MEMS裸片產(chǎn)生的第一聲音信號和第二 MEMS裸片產(chǎn)生的第二聲音信號。第二聲音信號的相位由濾波器延遲（S150)，進(jìn)而去除對應(yīng) 于后聲音的第二聲音信號。隨后，半導(dǎo)體芯片輸出從中去除了第二聲音信號的最終聲音信 號（S160)。
[0052] 如上所述，通過單個MEMS傳聲器替代兩個MEMS傳聲器和數(shù)字信號處理器以實現(xiàn) 定向性，可實現(xiàn)成本降低并且使功耗最小化。
[0053] 此外，通過采用濾波器用于延遲來自定向MEMS傳聲器的信號的相位，可去除噪 聲，從而提商電話首量和聲首識別效率。
[0054] 雖然已參考附圖描述了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的定向傳聲器及其操作方法，但是 本發(fā)明既不由本說明書公開的實施方式也不由本說明書所公開的附圖限制，然而，在不偏 離本發(fā)明的范圍和精神情況下，可對本發(fā)明進(jìn)行修改。
[0055] 附圖中各個元件符號
[0056] H1 :前音孔
[0057] H2 :后音孔
[0058] 1 :殼
[0059] 2 ：PCB
[0060] 5:隔音墻
[0061] 10:第一 MEMS 裸片
[0062] 20 :第二 MEMS 裸片
[0063] 30 :濾波器
[0064] 40 :半導(dǎo)體芯片ASIC
[0065] 100 :傳聲器
[0066] 110:第一信號發(fā)生器
[0067] 120 :第二信號發(fā)生器
[0068] 130 :相位延遲控制器
【權(quán)利要求】
1. 一種定向傳聲器，包括： 第一信號發(fā)生器，產(chǎn)生與通過所述定向傳聲器的前音孔進(jìn)入的前聲音對應(yīng)的第一聲音 信號； 第二信號發(fā)生器，產(chǎn)生與通過所述定向傳聲器的后音孔進(jìn)入的后聲音對應(yīng)的第二聲音 信號； 相位延遲控制器，延遲由所述第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第二聲音信號的相位；以及 信號處理器，合成所述第一聲音信號和經(jīng)相位延遲的所述第二聲音信號， 其中，所不第二聲音信號與所述第一聲音信號反相。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其中，所述相位延遲控制器基于所述前音孔與所述 后音孔之間的距離延遲由所述第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第二聲音信號的所述相位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其中，所述相位延遲控制器延遲所述第二聲音信號 的所述相位直到所述第一信號發(fā)生器產(chǎn)生所述第一聲音信號。
4. 一種定向傳聲器，包括： 板，具有形成在所述板中的前音孔和后音孔； 殼，具有開口側(cè)并且在所述開口側(cè)與所述板連接，以限定在其中的空間； 第一微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)裸片和第二微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS)裸片，布置在所述殼 的所述空間內(nèi)的所述板上并將通過相應(yīng)的所述孔進(jìn)入的聲源轉(zhuǎn)換為電信號； 隔音墻，所述隔音墻的頂部接合至所述殼并且所述隔音墻的底部接合至所述板，以將 所述第一微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片與所述第二微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片隔開； 濾波器，布置在所述殼中的所述空間中，所述濾波器的底部面向所述后音孔并且所述 濾波器的兩側(cè)部分與所述板接合，以延遲通過所述后音孔進(jìn)入的后聲音的相位；以及 布置在所述板上的特定用途集成電路(ASIC)半導(dǎo)體芯片，所述特定用途集成電路半導(dǎo) 體芯片電連接至所述第一微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片和所述第二微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片并且將各 自分別由所述第一微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片和所述第二微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片產(chǎn)生的兩個電信 號合成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其中，所述第一微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片和所述第二微 電子機(jī)械系統(tǒng)裸片彼此隔開預(yù)定距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其中，所述第一微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片的底部面向所 述前音孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳聲器，其中，通過所述前音孔進(jìn)入的前聲音到達(dá)所述第一 微電子機(jī)械系統(tǒng)裸片的底部，通過所述濾波器的所述后聲音到達(dá)所述第二微電子機(jī)械系統(tǒng) 裸片的頂部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其中，所述濾波器由金屬網(wǎng)或纖維網(wǎng)制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳聲器，其中，所述濾波器根據(jù)所述網(wǎng)的孔隙度延遲所述后 聲音的所述相位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其中，所述前音孔和所述后音孔均垂直地穿透所述 板。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其中，所述前音孔垂直地穿透所述板，并且其中，所 述后音孔以水平彎曲形狀通過所述板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其中，所述后音孔的彎曲路徑的長度是基于所述前 音孔與所述后音孔之間的距離來調(diào)整的。
13. -種定向傳聲器的操作方法，所述方法包括： 產(chǎn)生與通過所述定向傳聲器的后音孔的后聲音對應(yīng)的第二聲音信號； 延遲所述第二聲音信號的相位； 響應(yīng)于通過所述定向傳聲器的前音孔進(jìn)入的前聲音產(chǎn)生具有與所述第二聲音信號反 相的第一聲音信號。 合成所述第一聲音信號和經(jīng)相位延遲的所述第二聲音信號以輸出輸出信號。
【文檔編號】H04R19/04GK104219611SQ201310574849
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月29日
【發(fā)明者】韓敉洙, 金永洙, 金晶珉, 金正敏, 李明珍 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 寶星電子股份有限公司