МИКРОФОНЫ
MICROPHONES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в целом, относится к области акустических устройств и, в частности, к микрофонам.
Уровень техники
Технологии фильтрации и разделения частот широко используются при обработке сигналов. В качестве основы для распознавания речи, шумоподавления, улучшения сигнала и других технологий обработки сигналов, технологии фильтрации и разделения частот широко используются в электроакустике, связи, кодировании изображений, эхоподавлении, радиолокационном распознавании целей и других областях. Традиционная технология фильтрации или разделения частот является технологией, использующей аппаратные средства или программные средства. На технологию, использующую аппаратные средства для фильтрации или разделения сигналов в большой степени влияют характеристики электронных элементов и аппаратные средства относительно сложны. Технология, использующая программные алгоритмы для фильтрации сигналов или разделения частот, является в вычислительном отношении сложной, времязатратной и требует больших вычислительных ресурсов. Кроме того, на традиционную технологию фильтрации сигналов или разделения частот может влиять частота выборки, что, вероятно, должно создавать проблемы, такие как искажение сигнала, добавление шумов и т.д.
Поэтому необходимо обеспечить более эффективное устройство разделения частот сигнала и способ упрощения конструкции акустического устройства и улучшения коэффициента качества (значения добротности Q) и чувствительности акустического устройства.
Раскрытие сущности изобретения
Один из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагает микрофон. Микрофон содержит по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь и акустическую конструкцию. По меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь выполнен с возможностью преобразования звукового сигнала в электрический сигнал. Акустическая конструкция может содержать направляющий звуковой канал и акустическую полость, причем акустическая полость акустически связана с указанным по меньшей мере одним акустоэлектрическим преобразователем и акустически связана с внешней средой микрофона через направляющий звуковой канал. Акустическая конструкция имеет первую резонансную частоту, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь имеет вторую резонансную частоту и абсолютное значение разности между первой резонансной частотой и второй резонансной частотой составляет не менее 100 Гц.
В некоторых вариантах осуществления чувствительность отклика микрофона на первой резонансной частоте больше, чем чувствительность отклика по меньшей мере одного акустоэлектрического преобразователя на первой резонансной частоте.
В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота зависит от одного или более конструктивных параметров акустической конструкции и один или более конструктивные параметры акустической конструкции содержат по меньшей мере один из таких параметров, как форма направляющего звукового канала, размер направляющего звукового канала, размер акустической полости, акустическое сопротивление направляющего звукового канала или акустической полости или шероховатость внутренней поверхности боковой стенки, формирующей направляющий звуковой канал.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь и акустическая полость расположены в корпусе и корпус содержит первую боковую стенку для формирования акустической полости.
В некоторых вариантах осуществления первый конец направляющего звукового канала расположен на первой боковой стенке, а второй конец направляющего звукового канала находится на удалении от первой боковой стенки и расположен снаружи корпуса.
В некоторых вариантах осуществления первый конец направляющего звукового канала расположен на первой боковой стенке, а второй конец направляющего звукового канала находится на удалении от первой боковой стенки и проходит в акустическую полость.
В некоторых вариантах осуществления первый конец направляющего звукового канала находится на удалении от первой боковой стенки и расположен снаружи корпуса, а второй конец направляющего звукового канала проходит в акустическую полость.
В некоторых вариантах осуществления боковая стенка направляющего звукового канала образует угол наклона с центральной осью направляющего звукового канала и значение угла наклона находится в пределах от 0° до 20°.
В некоторых вариантах осуществления в направляющем звуковом канале или акустической полости находится компонент с акустическим сопротивлением и компонент с акустическим сопротивлением выполнен с возможностью регулирования ширины полосы частот акустической конструкции.
В некоторых вариантах осуществления значение акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением находится в пределах от 1 Па‧с/м до 100 Па‧с/м.
В некоторых вариантах осуществления толщина компонента с акустическим сопротивлением находится в пределах от 20 мкм до 300 мкм, размер апертуры компонента с акустическим сопротивлением находится в пределах от 20 мкм до 300 мкм и/или пористость компонента с акустическим сопротивлением находится в пределах от 30% до 50%.
В некоторых вариантах осуществления компонент с акустическим сопротивлением расположен в одном или нескольких местах, в том числе: на наружной поверхности боковой стенки, формирующей направляющий звуковой канал и удаленной от первой боковой стенки, внутри направляющего звукового канала, на внутренней поверхности первой боковой стенки, внутри акустической полости, на внутренней поверхности второй боковой стенки, формирующей отверстие по меньшей мере одного акустоэлектрического преобразователя, на наружной поверхности второй боковой стенки, внутри отверстия по меньшей мере одного акустоэлектрического преобразователя.
В некоторых вариантах осуществления размер апертуры направляющего звукового канала не превышает двойной длины направляющего звукового канала.
В некоторых вариантах осуществления размер апертуры направляющего звукового канала находится в пределах от 0,1 мм до 10 мм и длина направляющего звукового канала находится в пределах от 1 мм до 8 мм.
В некоторых вариантах осуществления шероховатость внутренней поверхности боковой стенки, формирующей направляющий звуковой канал, не превышает 0,8.
В некоторых вариантах осуществления внутренний диаметр акустической полости не меньше толщины акустической полости.
В некоторых вариантах осуществления внутренний диаметр акустической полости находится в пределах от 1 мм до 20 мм и толщина акустической полости находится в пределах от 1 мм до 20 мм.
В некоторых вариантах осуществления микрофон дополнительно содержит вторую акустическую конструкцию. Вторая акустическая конструкция содержит второй направляющий звуковой канал и вторую акустическую полость. Вторая акустическая полость акустически связана с внешней средой микрофона через второй направляющий звуковой канал. Вторая акустическая конструкция имеет третью резонансную частоту, отличающуюся от первой резонансной частоты.
В некоторых вариантах осуществления, когда третья резонансная частота выше, чем первая резонансная частота, разность между чувствительностью отклика микрофона на третьей резонансной частоте и чувствительностью отклика по меньшей мере одного акустоэлектрического преобразователя на третьей резонансной частоте больше, чем разность между чувствительностью отклика микрофона на первой резонансной частоте и чувствительностью отклика по меньшей мере одного акустоэлектрического преобразователя на первой резонансной частоте.
В некоторых вариантах осуществления вторая акустическая полость акустически связана с акустической полостью через направляющий звуковой канал.
В некоторых вариантах осуществления микрофон содержит третью акустическую конструкцию. Третья акустическая конструкция содержит третий направляющий звуковой канал, четвертый направляющий звуковой канал и третью акустическую полость. Акустическая полость акустически связана с третьей акустической полостью через третий направляющий звуковой канал. Вторая акустическая полость акустически связана с внешней средой микрофона через второй направляющий звуковой канал и акустически связана с третьей акустической полостью через четвертый направляющий звуковой канал. Третья акустическая полость акустически связана по меньшей мере с одним акустоэлектрическим преобразователем. Третья акустическая конструкция имеет четвертую резонансную частоту, отличающуюся от третьей резонансной частоты и от первой резонансной частоты.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь содержит второй акустоэлектрический преобразователь, причем вторая акустическая полость акустически связана со вторым акустоэлектрическим преобразователем.
В некоторых вариантах осуществления микрофон содержит электретный микрофон или кремниевый микрофон.
В некоторых вариантах осуществления микрофон содержит по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь, первую акустическую конструкцию и вторую акустическую конструкцию. По меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь выполнен с возможностью преобразования звукового сигнала в электрический сигнал. Первая акустическая конструкция содержит первый направляющий звуковой канал и первую акустическую полость, вторая акустическая конструкция содержит второй направляющий звуковой канал и вторую акустическую полость. Первый направляющий звуковой канал акустически связан с внешней средой микрофона, а первая акустическая полость связана со второй акустической полостью через второй направляющий звуковой канал. Вторая акустическая полость акустически связана по меньшей мере с одним акустоэлектрическим преобразователем. Первая акустическая конструкция имеет первую резонансную частоту, вторая акустическая конструкция имеет вторую резонансную частоту и первая резонансная частота и вторая резонансная частота отличаются.
В некоторых вариантах осуществления, первая резонансная частота или вторая резонансная частота находятся в диапазоне 100 Гц - 15000 Гц.
В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота связана с одним или более конструктивными параметрами первой акустической конструкции и вторая резонансная частота связана с одним или более конструктивными параметрами второй акустической конструкции.
Дополнительные признаки будут частично установлены в последующем описании, и станут очевидны для специалистов в данной области техники после изучения последующего содержания и чертежей или могут стать понятны на основе фактического производства или действия. Признаки настоящего изобретения могут быть реализованы и получены на практике или путем использования различных подходов способов, инструментов и сочетаний, изложенных в последующих подробных описаниях вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение дополнительно описано на основе примерных вариантов осуществления. Эти примерные варианты осуществления описываются подробно со ссылкой на чертежи. Эти варианты осуществления не ограничивают примерные варианты осуществления, в которых схожие ссылочные позиции представляют схожие конструкции на различных видах чертежей, и в которых:
Фиг. 1 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2A - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2B - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 - график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 6 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 7 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 8 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 9 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 10 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 11 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 12 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 13 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 14 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 15 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 16 – график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым варианты осуществлениям настоящего изобретения;
Фиг. 17 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 18 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 19 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 20 - примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 21 - график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 22 - график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Для иллюстрации технических решений, связанных с вариантами осуществления настоящего изобретения, ниже представляется краткое пояснение чертежей, упоминаемых в описании вариантов осуществления. Очевидно, что чертежи, описанные далее, являются только некоторыми примерами или вариантами осуществления настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники без дальнейших творческих усилий могут применять настоящее изобретение к другим подобным сценариям в соответствии с этими чертежами. Следует понимать, что примерные варианты осуществления представлены просто для лучшего понимания и применения настоящего изобретения специалистами в данной области техники и не предназначены ограничивать объем защиты настоящего изобретения. Если из контекста явно не следует иное или контекст указывает иное, одна и та же ссылочная позиция на чертежах относится к одной и той же конструкции или операции.
Следует понимать, что термины “система”, “устройство”, “блок” и/или “модуль”, “компонент”, “элемент”, используемые здесь, являются средством для различения различных компонентов, элементов, частей, секций или сборочных узлов разных уровней в порядке возрастания. Однако термины могут заменяться другими выражениями, если они достигают той же самой цели.
Различные термины используются для описания пространственных и функциональных взаимосвязей между элементами (например, между компонентами), в том числе, включая "соединение", "присоединение", "сопряжение" и "подключение". Если взаимосвязь не описана явно как "напрямую", когда настоящее раскрытие описывает взаимосвязь между первым и вторым элементом и при которой взаимосвязь содержит непосредственную связь между первым и вторым элементами без других промежуточных элементов, то существует косвенная взаимосвязь (пространственная или функциональная) между первым и вторым элементом через один или более промежуточных элементов. Напротив, когда элемент упоминается как соединяемый, присоединяемый, сопрягаемый или подключаемый к другим элементам напрямую, никаких промежуточных элементов не существует. Кроме того, пространственные и функциональные взаимосвязи между элементами могут быть реализованы различными способами. Например, механическое соединение между двумя элементами может содержать сварное соединение, шпоночное соединение, штифтовое соединение, соединение посадкой с натягом и т.п. или любое их сочетание. Другие слова, используемые для описания взаимосвязей между элементами, должны интерпретироваться подобным образом (например, "между", "соседний" по сравнению с "напрямую соседствующий" и т.д.).
Следует понимать, что термины “первый”, “второй”, “третий” и т.д., как они используются здесь, могут применяться для описания различных элементов. Они используются только для отличия одного элемента от другого и не предназначены для ограничения элементов. Например, первый элемент можно также назвать вторым элементом и, точно также, второй элемент можно также назвать первым элементом.
Как используется в раскрытии и в приложенной формуле изобретения, формы единственного числа включают в себя формы множественного числа, если содержание ясно не указывает иное. В целом, термины "содержать", "содержит" и/или "содержащий", "включать в себя", "включает" и/или "включающий" просто подсказывают о включении этапов и элементов, которые были ясно идентифицированы, и эти этапы и элементы не являются эксклюзивным списком. Способы или устройства могут также содержать другие этапы или элементы. Термин "на основе" означает "основанный, по меньшей мере, частично на". Термин "один из вариантов осуществления" означает "по меньшей мере один вариант осуществления"; термин "другой вариант осуществления" означает "по меньшей мере один дополнительный вариант осуществления". Соответствующие определения других терминов будут даны ниже в описании. Здесь далее, без потери общности, описание "микрофона" будет использовано при описании технологии, связанной с фильтрацией/разделением частот в настоящем раскрытии. Это описание является только формой рассматриваемой заявки для специалистов в данной области техники, "микрофон" может также быть заменен другими подобными словами, такими как "гидрофон", "преобразователь", "оптоакустический модулятор" или" устройство акустоэлектрического преобразователя" и т.д. Специалисты в данной области техники после понимания основного принципа устройства микрофона могут производить различные модификации и изменения в форме и деталях в конкретном способе и этапах реализации микрофона, не отступая от этого принципа. Однако такие коррекции и изменения продолжают оставаться в рамках объема защиты настоящего изобретения.
Настоящее изобретение представляет микрофон. Микрофон может содержать по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь и акустическую конструкцию. По меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь может использоваться для преобразования звукового сигнала в электрический сигнал. Акустическая конструкция включает в себя направляющий звуковой канал и акустическую полость. Акустическая полость акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем и акустически связана с внешней средой микрофона через направляющий звуковой канал. Направляющий звуковой канал и акустическая полость акустической конструкции могут формировать фильтр с функцией регулирования частотных составляющих звука. Схема использует конструктивные характеристики самой акустической конструкции, чтобы фильтровать звуковой сигнал и/или выполнять операцию разделения частот звукового сигнала на субдиапазоны, которая не требует многочисленных сложных схем для достижения фильтрации, снижая, таким образом, трудности проектирования схем. Фильтрующие свойства акустической конструкции определяются физическими свойствами ее конструкции и процесс фильтрации происходит в режиме реального времени.
В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция может "усиливать" звук на своей соответствующей резонансной частоте. Резонансная частота акустической конструкции может регулироваться путем изменения одного или нескольких конструктивных параметров акустической конструкции. Один или более конструктивных параметров акустической конструкции могут включать форму направляющего звукового канала, размер направляющего звукового канала, размер акустической полости, акустическое сопротивление направляющего звукового канала или акустической полости, шероховатость внутренней поверхности боковой стенки направляющего звукового канала, толщину звукопоглощающего материала в направляющем звуковом канале и т.п. или сочетание перечисленного.
В некоторых вариантах осуществления, располагая множество акустических конструкций с различными резонансными частотами параллельно, последовательно или в их сочетании, частотные составляющие, соответствующие различным резонансным частотам в звуковом сигнале, могут соответственно фильтроваться так, чтобы можно было реализовывать разделение частот звукового сигнала на субдиапазоны. В этом случае частотная характеристика микрофона может рассматриваться как частотная характеристика с высоким отношением сигнал-шум, сформированная посредством объединения частотных характеристик различных акустических конструкций, причем соответствующий график частотной характеристики может становиться более плоским (например, график 2210 частотной характеристики, показанный на фиг. 22). С одной стороны, микрофон, представляемый вариантами осуществления настоящего изобретения, может выполнять операцию разделения частот на субдиапазоны для широкополосного сигнала за счет его собственной конструкции, не используя аппаратные схемы (например, схемы фильтрации) или алгоритмы программного обеспечения, что позволяет избежать таких проблем, как сложное проектирование аппаратной схемы, большие вычислительные ресурсы, занимаемые алгоритмами программного обеспечения, искажение сигнала и добавление шумов, уменьшая, таким образом, сложность и стоимость изготовления микрофона. С другой стороны, микрофон, представляемый вариантами осуществления настоящего изобретения, может обладать более плоской частотной характеристикой с высоким отношением сигнал-шум, улучшая, таким образом, качество сигнала микрофона. Кроме того, путем расположения в микрофонной системе различных акустических конструкций, действующих в различных частотных диапазонах, могут быть добавлены резонансные пики, которые улучшают чувствительность микрофона вблизи резонансных пиков, повышая, таким образом, чувствительность микрофона во всей широкой полосе частот.
На фиг. 1 представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, микрофон 100 может содержать акустическую конструкцию 110, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 120, устройство 130 выборки и сигнальный процессор 140,
В некоторых вариантах осуществления микрофон 100 может включать в себя любое устройство обработки звукового сигнала (например, микрофон, гидрофон, оптоакустический модулятор и т.д. или другие устройства акустоэлектрического преобразователя), которое преобразует звуковой сигнал в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления, в соответствии с принципом преобразования, микрофон 100 может включать в себя микрофон с подвижной катушкой, ленточный микрофон, конденсаторный микрофон, пьезоэлектрический микрофон, электретный микрофон, электромагнитный микрофон, угольный микрофон и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления, в соответствии со способом сбора звука, микрофон 100 может включать в себя микрофон с костной проводимостью, микрофон с воздушной проводимостью и т.п. или их сочетание. В некоторых вариантах осуществления, в соответствии с производственным процессом, микрофон 100 может включать в себя электретный микрофон, кремниевый микрофон, и т.п. В некоторых вариантах осуществления микрофон 100 может устанавливаться в устройство с функцией звукового датчика, такое как мобильное устройство (например, сотовый телефон, диктофон и т.д.), планшет, портативный компьютер, устройство, установленное в транспортном средстве, устройство мониторинга, медицинское устройство, спортивный инвентарь, игрушка, носимое устройство (например, наушник, шлем, очки, ожерелье и т.д.) и т.д.
Акустическая конструкция 110 может передавать внешний звуковой сигнал по меньшей мере одному акустоэлектрическому преобразователю 120. Когда звуковой сигнал проходит через акустическую конструкцию 110, акустическая конструкция 110 может выполнять для звукового сигнала некоторые регулировки (например, фильтрация, изменение полосы частот звукового сигнала, усиление звукового сигнала с определенной частотой и т.д.). В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 110 может содержать направляющий звуковой канал и акустическую полость. Акустическая полость акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 120 для передачи акустоэлектрическому преобразователю 120 звукового сигнала, отрегулированного акустической структурой 110. Акустическая полость может быть акустически связана с внешней средой микрофона 100 через направляющий звуковой канал для приема звукового сигнала. Звуковой сигнал может поступать от любого источника звука, способного создавать звуковой сигнал. Источник звука может быть живым организмом (например, пользователем микрофона 100), неживым предметом (например, проигрывателем компакт-дисков, телевизором, стереосистемой и т.д.) и т.п. или их сочетанием. В некоторых вариантах осуществления звуковой сигнал может содержать окружающий звук.
В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 110 имеет первую резонансную частоту, которая указывает, что частотная составляющая звукового сигнала на первой резонансной частоте может резонировать, увеличивая, таким образом, громкость частотной составляющей, передаваемой акустоэлектрическому преобразователю 120. Поэтому расположение акустической конструкции 110 может заставить частотную характеристику микрофона 100 формировать резонансный пик на первой резонансной частоте, так чтобы чувствительность микрофона 100 могла быть улучшена в некоторой полосе частот, содержащей первую резонансную частоту. Дополнительное описание в отношении влияния акустической конструкции 110 на частотную характеристику микрофона 100 см. на фиг. 2A-22 и в их описаниях.
В некоторых вариантах осуществления количество акустических конструкций 110 в микрофоне 100 может устанавливаться в соответствии с фактическими требованиями. Например, микрофон 100 может содержать множество (например, 2, 3, 5, 6-24, и т.д.) акустических конструкций 110. В некоторых вариантах осуществления множество акустических структур 110 в микрофоне 100 могут иметь различные частотные характеристики. Например, множество акустических структур 110 в микрофоне 100 могут иметь различные резонансные частоты или ширину полосы частот. Ширина полосы частот может относиться к частотному диапазону между точками, отличающимися на 3 дБ на графике частотной характеристики. В некоторых вариантах осуществления после обработки множеством акустических конструкций 110 звуковой сигнал может иметь частоту, разделенную для формирования множества субдиапазонных звуковых сигналов (например, субдиапазонный звуковой сигнал 1111, субдиапазонный звуковой сигнал 1112..., субдиапазонный звуковой сигнал 111n), имеющих различные частотные диапазоны. Субдиапазонный звуковой сигнал относится к сигналу, ширина частотной полосы которого меньше, чем ширина частотной полосы исходного звукового сигнала. Полоса частот субдиапазонного звукового сигнала может находиться в полосе частот звукового сигнала. Например, диапазон полосы частот звукового сигнала может составлять 100 Гц - 20000 Гц и акустическая конструкция 110 может предназначаться для фильтрации звукового сигнала, чтобы сформировать субдиапазонный звуковой сигнал, диапазон полосы частот которого может составлять 100 Гц - 200 Гц. В качестве другого примера, для деления частоты звукового сигнала могут обеспечиваться одиннадцать акустических структур 110, чтобы формировать одиннадцать субдиапазонных звуковых сигналов, полосы частот которых могут составлять 500 Гц - 700 Гц, 700 Гц - 1000 Гц, 1000 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1700 Гц, 1700 Гц - 2200 Гц, 2200 Гц - 3000 Гц, 3000 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4700 Гц, 4700 Гц - 5700 Гц, 5700 Гц - 7000 Гц и 7000 Гц - 12000 Гц, соответственно. В качестве дополнительного примера, для деления частот звукового сигнала могут быть обеспечены шестнадцать акустических структур 110 для формирования шестнадцати субдиапазонных звуковых сигналов, полосы частот которых могут составлять 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1500 Гц, 1500 Гц - 1750 Гц, 1750 Гц - 1900 Гц, 1900 Гц - 2350 Гц, 2350 Гц - 2700 Гц, 2700 Гц - 3200 Гц, 3200 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4500 Гц, 4500 Гц - 5500 Гц, 5500 Гц - 6600 Гц и 6600 Гц - 8000 Гц, соответственно. В качестве еще одного дополнительного примера, для деления частот звукового сигнала могут быть обеспечены двадцать шесть акустических структур 110 для формирования двадцати шести субдиапазонных звуковых сигналов, полосы частот которых могут составлять 20 Гц - 120 Гц, 120 Гц - 210 Гц, 210 Гц - 320 Гц, 320 Гц - 410 Гц, 410 Гц - 500 Гц, 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц, 1300 Гц - 1500 Гц, 1500 Гц - 1750 Гц, 1750 Гц - 1900 Гц, 1900 Гц - 2350 Гц, 2350 Гц - 2700 Гц, 2700 Гц - 3200 Гц, 3200 Гц - 3800 Гц, 3800 Гц - 4500 Гц, 4500 Гц - 5500 Гц, 5500 Гц - 6600 Гц, 6600 Гц - 7900 Гц, 7900 Гц - 9600 Гц, 9600 Гц - 12100 Гц и 12100 Гц - 16000 Гц, соответственно. Используя акустическую конструкцию для фильтрации и разделения частот, звуковой сигнал может фильтроваться и/или разделяться по частотам в режиме реального времени, уменьшая, таким образом, шум, вводимый в последующий процесс аппаратной обработки звукового сигнала, и предотвращая искажение сигнала.
В некоторых вариантах осуществления несколько акустических структур 110 в микрофоне 100 могут быть расположены параллельно, последовательно или как их сочетание. Для получения дополнительной информации по размещению нескольких акустических структур, см. фиг. 17-20 и их описания.
Акустическая конструкция 110 может соединяться с акустоэлектрическим преобразователем 120. Акустоэлектрический преобразователь 120 может быть выполнен с возможностью передачи звукового сигнала, отрегулированного акустической структурой 110, акустоэлектрическому преобразователю 120 для преобразования в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления акустоэлектрический преобразователь 120 может содержать емкостной акустоэлектрический преобразователь, пьезоэлектрический акустоэлектрический преобразователь и т.п. или их сочетание. В некоторых вариантах осуществления колебания звукового сигнала (например, колебания воздуха, вибрация твердого тела, колебания жидкости, магнитоиндуцированные колебания, электроиндуцированные колебания и т.д.) могут вызвать изменение одного или нескольких параметров акустоэлектрического преобразователя 120 (например, емкость, электрический заряд, ускорение, интенсивность света, частотная характеристика, и т.д. или их сочетание). Измененные параметры могут обнаруживаться электрическими способами и может создаваться электрический сигнал, соответствующий колебаниям. Например, пьезоэлектрический акустоэлектрический преобразователь может быть элементом, который преобразует измеренное изменение неэлектрического сигнала (например, давления, смещения и т.д.) в изменение напряжения. Например, пьезоэлектрический акустоэлектрический преобразователь может содержать консольную балку (или диафрагму). Консольная балка может деформироваться под действием принятого звукового сигнала и обратный пьезоэлектрический эффект, вызванный деформированной консольной балкой, может формировать электрический сигнал. Как другой пример, емкостной акустоэлектрический преобразователь может быть элементом, преобразующим измеренное изменение неэлектрического сигнала (например, смещение, давление, интенсивность света, ускорение и т.д.) в изменение емкости. Например, емкостной акустоэлектрический преобразователь может содержать первую консольную балку и вторую консольную балку. Первая консольная балка и вторая консольная балка при вибрации могут деформироваться в различной степени, так чтобы расстояние между первой консольной балкой и второй консольной балкой изменялось. Первая консольная балка и вторая консольная балка могут преобразовывать изменение расстояния между ними в изменение емкости, чтобы реализовывать преобразование сигнала колебаний в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления различные акустоэлектрические преобразователи 120 могут иметь одинаковые или разные частотные характеристики. Например, акустоэлектрические преобразователи 120 с различными частотными характеристиками могут обнаруживать один и тот же звуковой сигнал, и различные акустоэлектрические преобразователи 120 могут формировать субдиапазонные электрические сигналы с различными резонансными частотами.
В некоторых вариантах осуществления количество акустоэлектрических преобразователей 120 может быть одним или более. Например, акустоэлектрические преобразователи 120 могут содержать акустоэлектрический преобразователь 121, акустоэлектрический преобразователь 122..., акустоэлектрический преобразователь 12n. В некоторых вариантах осуществления один или более акустоэлектрических преобразователей из акустоэлектрических преобразователей 120 могут осуществлять связь с акустической конструкцией 110 множеством способов. Например, несколько акустических конструкций 110 в микрофоне 100 могут присоединяться к одному и тому же акустоэлектрическому преобразователю 120. Как другой пример, каждая акустическая конструкция из множества акустических конструкций 110 может соединяться с одним акустоэлектрическим преобразователем 120,
В некоторых вариантах осуществления один или более акустоэлектрических преобразователей 120 могут использоваться для преобразования звукового сигнала, передаваемого акустической конструкцией 110, в электрический сигнал. Например, акустоэлектрический преобразователь 120 может преобразовывать звуковой сигнал, отфильтрованный акустической конструкцией 110, в соответствующий электрический сигнал. Как другой пример, несколько акустоэлектрических преобразователей из акустоэлектрических преобразователей 120 могут соответственно преобразовать субдиапазонные звуковые сигналы, полученные разделением частот несколькими акустическими конструкциями 110, в несколько соответствующих субдиапазонных электрических сигналов. Просто для примера, акустоэлектрический преобразователь 120 может преобразовывать субдиапазонный звуковой сигнал 1111, субдиапазонный звуковой сигнал 1112..., и субдиапазонный звуковой сигнал 111n в субдиапазонный электрический сигнал 1211, субдиапазонный электрический сигнал 1212 ..., и субдиапазонный электрический сигнал 121n.
Акустоэлектрический преобразователь 120 может передавать сформированный сгенерированный субдиапазонный электрический сигнал (или электрический сигнал) устройству 130 выборки. В некоторых вариантах осуществления один или более субдиапазонных электрических сигналов могут отдельно передаваться через различные параллельные линии носителей. В некоторых вариантах осуществления множество субдиапазонных электрических сигналов могут также выводиться в определенном формате через общий канал передачи согласно правилам конкретного протокола. В некоторых вариантах осуществления правило конкретного протокола может содержать, но не ограничиваясь только этим, одно или более из следующего: прямая передача, амплитудная модуляция, частотная модуляция и т.п. В некоторых вариантах осуществления канал передачи может представлять собой одну или более из следующих сред, но не ограничиваясь только этим: коаксиальный кабель, связной кабель, гибкий кабель, спиральный кабель, кабель в неметаллической оплетке, кабель в металлической оплетке, многожильный кабель, витая пара, ленточный кабель, экранированный кабель, кабель связи, кабель с двойным скручиванием, параллельный двужильный провод, витая пара, оптоволокно, инфракрасное излучение, электромагнитная волна, акустическая волна и т.д. В некоторых вариантах осуществления определенный формат может быть, но не ограничиваясь только этим, одним или более из числа CD, WAVE, AIFF, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MIDI, WMA, RealAudio, VQF, AMR, APE, FLAC, AAC и т.д. В некоторых вариантах осуществления протокол передачи может быть, но не ограничиваясь только этим, одним или более из числа AES3, EBU, АДАТ, I2S, TDM, MIDI, CobraNet, Ethernet AVB, Dante, ITU-T G.728, ITU-T G.711, ITU-T G.722, ITU-T G.722.1, ITU-T G.722.1 Приложение C, AAC-LD и т.д.
Устройство 130 выборки может осуществлять связь с акустоэлектрическим преобразователем 120 и выполнено с возможностью приема одного или более субдиапазонных электрических сигналов, сформированных акустоэлектрическим преобразователем 120, и выбора одного или более субдиапазонных электрических сигналов для формирования соответствующих цифровых сигналов.
В некоторых вариантах осуществления устройство 130 выборки может содержать одно или более устройств выборки (например, устройство 131 выборки, устройство 132 выборки, …, и устройство 13n выборки). Каждое устройство 130 выборки может дискретизировать каждый субдиапазонный электрический сигнал. Например, устройство 131 выборки может дискретизировать субдиапазонный электрический сигнал 1211 для формирования цифрового сигнала 1311. Как другой пример, устройство 132 выборки может дискретизировать субдиапазонный электрический сигнал 1212 для формирования цифрового сигнала 1312. Как другой пример, устройство 13n выборки может дискретизировать субдиапазонный электрический сигнал 121n для формирования цифрового сигнала 131n.
В некоторых вариантах осуществления устройство(-а) 130 выборки может дискретизировать субдиапазонные электрические сигналы, используя технологию выборки в полосе пропускания. Например, частота выборки устройства 130 может быть определена в соответствии с шириной полосы частот (по уровню 3 дБ) субдиапазонного электрического сигнала. В некоторых вариантах осуществления устройство(-а) 130 выборки может дискретизировать субдиапазонные электрические сигналы с частотой выборки, не меньшей удвоенной наибольшей частоты субдиапазонного электрического сигнала. В некоторых вариантах осуществления устройство(-а) 130 выборки может дискретизировать субдиапазонные электрические сигналы с частотой выборки, которая не меньше удвоенной наибольшей частоты субдиапазонного электрического сигнала и не больше четырехкратной наибольшей частоты субдиапазонного электрического сигнала. По сравнению с традиционными технологиями выборки (например, технологией выборки в полосе частот, технологией выборки с низкочастотной фильтрацией и т.д.), используя способ выборки в полосе пропускания устройство 130 выборки может использовать для выборки относительно более низкую частоту дискретизации, снижая, тем самым, трудности и стоимость процесса выборки.
В некоторых вариантах осуществления частота дискретизации устройства 130 выборки может влиять на частоту среза выборки устройства 130 выборки. В некоторых вариантах осуществления, чем выше частота выборки, тем выше частота среза и тем больше диапазон полосы частот возможной выборки. Когда сигнальный процессор 140 обрабатывает цифровой сигнал, сформированный устройством 130 выборки, при одном и том же количестве точек преобразования Фурье, чем выше частота выборки, тем ниже соответствующая разрешающая способность по частоте. Поэтому для субдиапазонных электрических сигналов, расположенных в различных частотных диапазонах, устройство 130 выборки может использовать для дискретизации различные частоты выборки. Например, для субдиапазонного электрического сигнала, расположенного в диапазоне низких частот (например, субдиапазонного электрического сигнала, частота которого ниже первого порога по частоте), устройство 130 выборки может использовать более низкую частоту выборки, делая, таким образом, частоту среза выборки относительно низкой. Как другой пример, для субдиапазонного электрического сигнала, расположенного в диапазоне средних и высоких частот, (например, субдиапазонный электрический сигнал, частота которого выше второго порога по частоте и ниже третьего порога по частоте), устройство 130 выборки может использовать более высокую частоту выборки, тем самым, делая частоту среза выборки относительно высокой. Как дополнительный пример, частота среза выборки устройства 130 выборки может быть на 0 Гц - 500 Гц выше, чем частота в точке полосы пропускания по уровню 3 дБ для субдиапазонной резонансной частоты.
Устройство 130 выборки может передать сформированный один или более цифровых сигналов сигнальному процессору 140. Передача одного или более цифровых сигналов может осуществляться раздельно по параллельным линиям различных носителей. В некоторых вариантах осуществления один или более цифровых сигналов могут также совместно использовать канал передачи и передаваться в определенном формате, соответствующем правилу конкретного протокола. Дополнительные описания передачи цифровых сигналов могут относиться к передаче субдиапазонных электрических сигналов.
Сигнальный процессор 140 может принимать и обрабатывать данные, принятые от других компонентов микрофона 100. Например, сигнальный процессор 140 может обрабатывать цифровые сигналы, передаваемые от устройства 130 выборки. В некоторых вариантах осуществления сигнальный процессор 140 может индивидуально обрабатывать каждый субдиапазонный электрический сигнал, передаваемый от устройства 130 выборки, для формирования соответствующего цифрового сигнала. Например, для различных субдиапазонных электрических сигналов (например, для субдиапазонных электрических сигналов, обработанных различными акустическими конструкциями, акустоэлектрическими преобразователями и т.д.), которые могут иметь различные фазы, соответствующие частоты и т.д., сигнальный процессор 140 может обрабатывать каждый субдиапазонный электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления сигнальный процессор 140 может принимать несколько субдиапазонных электрических сигналов от устройства 130 выборки и обрабатывать (например, объединять) несколько субдиапазонных электрических сигналов, чтобы сформировать широкополосный сигнал микрофона 100.
В некоторых вариантах осуществления сигнальный процессор 140 может дополнительно содержать одно или более таких устройств как эквалайзер, контроллер динамического диапазона, фазовый процессор и т.п. В некоторых вариантах осуществления эквалайзер может быть выполнен с возможностью усиления и/или ослабления цифрового сигнала с выхода устройства 130 выборки в соответствии с определенной полосой частот (например, полосой частот, соответствующей цифровому сигналу). Усиление цифрового сигнала относится к увеличению коэффициента усиления сигнала; ослабление цифрового сигнала относится к уменьшению коэффициента усиления сигнала. В некоторых вариантах осуществления контроллер динамического диапазона может быть выполнен с возможностью сжатия и/или усиления цифрового сигнала. Сжатие и/или усиление субдиапазонного электрического сигнала относятся к уменьшению и/или увеличению отношения между входным сигналом и выходным сигналом микрофона 100. В некоторых вариантах осуществления фазовый процессор может быть выполнен с возможностью регулирования фазы цифрового сигнала. В некоторых вариантах осуществления сигнальный процессор 140 может быть расположен в микрофоне 100. Например, сигнальный процессор 140 может находиться в акустической полости, сформированной независимо от конструкции корпуса микрофона 100. В некоторых вариантах осуществления сигнальный процессор 140 может также быть расположен в других электронных устройствах, таких как гарнитура, мобильное устройство, планшет, ноутбук и т.п. или любом их сочетании. В некоторых вариантах осуществления мобильное устройство может содержать, но не ограничиваясь только этим, сотовый телефон, домашнее смарт-устройство, мобильное смарт-устройство и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления домашнее смарт-устройство может содержать устройство управления смарт-устройством, смарт-устройство мониторинга, смарт-телевизор, смарт-камеру и т.п. или любое их сочетание. В некоторых вариантах осуществления мобильное смарт-устройство может содержать смартфон, персонального цифрового секретаря (PDA), игровое устройство, устройство навигации, устройство POS и т.п. или любое их сочетание.
Приведенное выше описание микрофона 100 предназначено только для иллюстративных целей и не должно служить для ограничения объема настоящего изобретения. На основе принципов настоящего изобретения специалисты в данной области техники могут вносить в него многочисленные изменения и модификации. Например, устройство 130 выборки и сигнальный процессор 140 могут быть интегрированы в один компонент (например, специализированную прикладную интегральную схему (application specific integrated circuit, ASIC). Однако, такие изменения и модификации не отступают от объема настоящего изобретения.
На фиг. 2A представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2A, микрофон 200 может содержать корпус 210, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 220 и акустическую конструкцию 230.
Корпус 210 может быть выполнен с возможностью размещения в нем одного или более компонентов микрофона 200 (например, по меньшей мере одного акустоэлектрического преобразователя 220, по меньшей мере, участка акустической конструкции 230 и т.д.). В некоторых вариантах осуществления корпус 210 может быть конструкцией правильной формы, такой как прямоугольный параллелепипед, цилиндр, призма, усеченный конус, или другими конструкциями неправильной формы. В некоторых вариантах осуществления корпус 210 имеет полую конструкцию и может образовывать одну или более акустических полостей, например, акустическую полость 231 и акустическую полость 240. В акустической полости 240 могут размещаться акустоэлектрический преобразователь 220 и специализированная прикладная интегральная схема 250. В акустической полости 231 может размещаться, по меньшей мере, участок акустической конструкции 230. В некоторых вариантах осуществления корпус 210 может содержать только одну акустическую полость. Например, на фиг. 2B представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Корпус 210 микрофона 205 может формировать акустическую полость 240. Один или более компонентов микрофона 205, например, акустоэлектрический преобразователь 220, специализированная прикладная интегральная схема 250 и, по меньшей мере, участок акустической конструкции 230 (например, акустическая полость 231), могут располагаться в акустической полости 231. В таких случаях акустическая полость 240, сформированная корпусом 210, может накрываться акустической полостью 231 акустической конструкции 230. Акустическая конструкция 230 может быть непосредственно акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 220. Непосредственная акустическая связь между акустической структурой 230 и акустоэлектрическим преобразователем 220 может пониматься следующим образом: акустоэлектрический преобразователь 220 может содержать "переднюю полость" и "заднюю полость" и звуковой сигнал в "передней полости" или в "задней полости" может вызывать изменение одного или более параметров акустоэлектрического преобразователя 220. В микрофоне 200, показанном на фиг. 2A, звуковой сигнал проходит через акустическую конструкцию 230 (например, через направляющий звуковой канал 232 и акустическую полость 231) и затем проходит через отверстие 221 акустоэлектрического преобразователя 220 к “задней полости” акустоэлектрического преобразователя 220, вызывая изменение одного или более параметров акустоэлектрического преобразователя 220. В микрофоне 205, показанном на фиг. 2B, акустическая полость 240, сформированная корпусом 210, накладывается на акустическую полость 231 акустической конструкции 230 и можно считать, что “передняя полость” акустоэлектрического преобразователя 220 накладывается на акустическую полость 231 акустической конструкции, звуковой сигнал после прохождения через акустическую конструкцию 230 непосредственно вызывает изменение одного или более параметров акустоэлектрического преобразователя 220. Для удобства описания акустическая полость 231 и акустическая полость 240 не накладываются (как показано на фиг. 2A) и по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 220, который располагается в акустической полости 240, может быть взят в качестве примера в настоящем раскрытии. Описания могут быть такими же или подобными случаю, в котором акустическая полость 231 и акустическая полость 240 совпадают.
В некоторых вариантах осуществления материал корпуса 210 может содержать один или более, но не ограничиваясь только этим, металлы, металлические сплавы, полимеры (например, сополимер стирола бутадиена акрилонитрила, поливинилхлорид, поликарбонат, полипропилен и т.д.) и т.п.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 220 может использоваться для преобразования звукового сигнала в электрический сигнал. По меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 220 может содержать одно или более отверстий 221. Акустическая конструкция 230 может осуществлять связь по меньшей мере с одним акустоэлектрическим преобразователем 220 через одно или более отверстий 221 акустоэлектрического преобразователя 220 и передавать звуковой сигнал, отрегулированный акустической структурой 230, на акустоэлектрический преобразователь 220. Например, после того, как внешний звуковой сигнал, принятый микрофоном 200, отрегулирован (например, отфильтрован, разделен на субдиапазоны, усилен и т.д.) акустической структурой 230, звуковой сигнал может быть введен в полость (если имеется) акустоэлектрического преобразователя 220 через отверстие 221. Акустоэлектрический преобразователь 220 может воспринимать звуковой сигнал и преобразовывать его в электрический сигнал.
В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 230 может содержать акустическую полость 231 и направляющий звуковой канал 232. Акустическая конструкция 230 может осуществлять связь микрофона 200 с внешней средой через направляющий звуковой канал 232. В некоторых вариантах осуществления корпус 210 может содержать множество боковых стенок для формирования пространства внутри корпуса. Направляющий звуковой канал 232 может быть расположен на первой боковой стенке 211 корпуса 210 для формирования акустической полости 231. А именно, первый конец направляющего звукового канала 232 (например, конец, ближний к акустической полости 231) может быть расположен на первой боковой стенке 211 корпуса 210, а второй конец направляющего звукового канала 232 (например, конец, более удаленный от акустической полости 231) может быть удален от первой боковой стенки 211 и расположен снаружи корпуса 210. Внешний звуковой сигнал может входить в направляющий звуковой канал 232 со второго конца направляющего звукового канала 232 и передаваться в акустическую полость 231 из первого конца направляющего звукового канала 232. В некоторых вариантах осуществления направляющий звуковой канал 232 акустической конструкции 230 может также быть расположена в других подходящих местах. Дополнительные описания мест установки направляющего звукового канала см. на фиг. 5-9 и в их описаниях.
В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 230 может иметь первую резонансную частоту, то есть составляющую с первой резонансной частотой в звуковом сигнале, которая может резонировать в акустической структуре 230. В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота связана с конструктивными параметрами акустической конструкции 230. Конструктивные параметры акустической конструкции 230 могут включать в себя форму направляющего звукового канала 232, размер направляющего звукового канала 232, размер акустической полости 231, акустическое сопротивление направляющего звукового канала 232 или акустической полости 231, шероховатость внутренней поверхности боковой стенки направляющего звукового канала 232, толщину звукопоглощающего материала (например, волокнистого материала, пенопласта и т.д.) в направляющем звуковом канале, жесткость внутренней стенки акустической полости и т.п. или их сочетание. В некоторых вариантах осуществления путем установки конструктивных параметров акустической конструкции 230, звуковой сигнал, отрегулированный акустической конструкцией 230, может иметь резонансный пик на первой резонансной частоте после преобразования в электрический сигнал.
Геометрическая форма направляющего звукового канала 232 может быть правильной и/или неправильной, такой как прямоугольный параллелепипед, цилиндр и многоугольная призма. В некоторых вариантах осуществления направляющий звуковой канал 232 может быть окружен одной или более боковыми стенками. Форма боковой стенки 233 направляющего звукового канала 232 может быть конструкцией правильной геометрической формы, такой как прямоугольный параллелепипед и цилиндр, и/или конструкцией неправильной геометрической формы. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 2A, длина боковой стенки 233 направляющего звукового канала 232 (например, на фиг. 2A сумма длины боковой стенки 233 вдоль направления оси X и размера апертуры направляющего звукового канала 232) может совпадать с длиной корпуса 210 в направлении оси X. В некоторых вариантах осуществления длина боковой стенки 233 направляющего звукового канала 232 может отличаться от длины корпуса 210. Например, на фиг. 3 представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3, первый конец направляющего звукового канала 232 расположен на первой боковой стенке 211 корпуса 210, а второй конец направляющего звукового канала 232 находится на удалении от первой боковой стенки 211 и расположен снаружи корпуса 210. Длина боковой стенки 233 отверстия направляющего звукового канала 232 вдоль направления оси X меньше, чем длина корпуса 210 вдоль направления оси X.
Конструктивные параметры, такие как размер апертуры и длина направляющего звукового канала 232, и такие конструктивные параметры, как внутренний диаметр, длина и толщина акустической полости 231, могут устанавливаться по мере необходимости (например, целевая резонансная частота, целевая ширина полосы частот и т.д.). Длина направляющего звукового канала относится к общей длине направляющего звукового канала 232 вдоль направления центральной оси направляющего звукового канала (например, направления оси Y на фиг. 2A). В некоторых вариантах осуществления длина направляющего звукового канала 232 может быть эквивалентной длиной направляющего звукового канала, то есть длиной направляющего звукового канала в направлении центральной оси плюс произведение размера апертуры направляющего звукового канала и поправочного коэффициента длины. Как показано на фиг. 2A, длина акустической полости 231 относится к размеру акустической полости 231 вдоль направления оси X. Толщина акустической полости 231 относится к размеру акустической полости 231 вдоль направления оси Y. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры направляющего звукового канала 232 может быть не более удвоенной длины направляющего звукового канала 232. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры направляющего звукового канала 232 может быть не более полуторной длины направляющего звукового канала 232. Например, если поперечное сечение (например, поперечное сечение, которое перпендикулярно направлению центральной оси направляющего звукового канала (например, сечение, параллельное плоскости XZ)) направляющего звукового канала 232 является круглым, размер апертуры направляющего звукового канала 232 может быть между 0,5 мм и 10 мм и длина направляющего звукового канала 232 может быть в пределах от 1 мм до 8 мм. Как другой пример, если поперечное сечение направляющего звукового канала 232 является круглым, размер апертуры направляющего звукового канала 232 может быть в пределах от 1 мм до 4 мм и длина направляющего звукового канала 232 может составить 1 мм - 10 мм. В некоторых вариантах осуществления внутренний диаметр акустической полости 231 может быть не меньше толщины акустической полости 231. В некоторых вариантах осуществления внутренний диаметр акустической полости 231 может быть не меньше 0,8 от толщины акустической полости 231. Например, если поперечное сечение акустической полости 231, перпендикулярное к ее направлению длины (например, поперечное сечение акустической полости 231, параллельной плоскости YZ), является круглым, внутренний диаметр акустической полости 231 может быть в пределах от 1 мм до 20 мм и толщина акустической полости 231 может быть в пределах от 1 мм до 20 мм. В некоторых вариантах осуществления, если поперечное сечение акустической полости 231 является круглым, внутренний диаметр акустической полости 231 может быть в пределах от 1 мм до 15 мм, а толщина акустической полости 231 может быть в пределах от 1 мм до 10 мм.
Следует заметить, что форма поперечного сечения акустической полости 231 и/или направляющего звукового канала 232 не ограничивается вышеупомянутым кругом и может также иметь другую форму, такую как прямоугольник, эллипс, пятиугольник и т.п. В некоторых вариантах осуществления, когда форма поперечного сечения акустической полости 231 и/или направляющего звукового канала 232 является любой из других форм (некруглой), внутренний диаметр акустической полости 231 и/или размер апертуры (или толщина, длина и т.д.) направляющего звукового канала 232 могут быть эквивалентны эквивалентному внутреннему диаметру или эквивалентному размеру апертуры. Принимая в качестве примера эквивалентный внутренний диаметр, эквивалентный внутренний диаметр акустической полости 231 с любой другой формой поперечного сечения может быть представлен внутренним диаметром акустической полости и/или направляющего звукового канала, имеющим круглую форму поперечного сечения, равным ее величине. Например, если поперечное сечение акустической полости 231 является квадратным, эквивалентный внутренний диаметр акустической полости 231 может быть в пределах 1 мм - 6 мм и толщина акустической полости 231 может быть в пределах от 1 мм до 4 мм. В качестве другого примера, если поперечное сечение акустической полости 231 является квадратным, эквивалентный внутренний диаметр акустической полости 231 может быть в пределах 1 мм - 5 мм и толщина акустической полости 231 может быть в пределах от 1 мм до 3 мм.
В некоторых вариантах осуществления боковая стенка 233 направляющего звукового канала 232 может быть изготовлена из одного или нескольких материалов. Материалы боковой стенки 233 могут содержать, но не ограничиваясь только этим, один или более из полупроводниковых материалов, металлических материалов, металлических сплавов, органических материалов и т.п. В некоторых вариантах осуществления полупроводниковые материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, карбид кремния и т.п. В некоторых вариантах осуществления металлические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медь, алюминий, хром, титан, золото и т.п. В некоторых вариантах осуществления металлические сплавы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, медно-алюминиевый сплав, медно-золотой сплав, титановый сплав, алюминиевый сплав, и т.п. В некоторых вариантах осуществления органические материалы могут содержать, но не ограничиваясь только этим, полиимид (polyimide, PI), перилен, полидиметилсилоксан (polydimethylsiloxane, PDMS), силикон, силикагель и т.п.
Предшествующее описание микрофона 200 предназначено только для иллюстративных целей и не предназначено для ограничения объема настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники на основе принципов настоящего изобретения могут делаться многочисленные изменения и модификации. Однако, такие изменения и модификации не отступают от объема настоящего изобретения.
На фиг. 4 представлена график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 4, график 410 частотной характеристики является частотной характеристикой акустоэлектрического преобразователя (например, акустоэлектрического преобразователя 220), а график 420 частотной характеристики является частотной характеристикой акустической конструкции (например, акустической конструкции 230). Когда частотная характеристика 410 имеет резонансный пик на частоте f0, частота f0 может упоминаться как резонансная частота (также называемая второй резонансной частотой) акустоэлектрического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота акустоэлектрического преобразователя связана со структурными параметрами акустоэлектрического преобразователя. Структурные параметры акустоэлектрического преобразователя (например, акустоэлектрического преобразователя 220) могут содержать материал, размер, массу, тип (например, пьезоэлектрический тип, емкостной тип и т.д.), способ расположения и т.д. акустоэлектрического преобразователя. На частоте f1 частотной характеристики 420 акустическая конструкция резонирует с принимаемым звуковым сигналом, так чтобы сигнал в полосе частот, содержащей частоту f1, усиливался, и резонансная частота f0 может упоминаться как резонансная частота акустической конструкции (также называемая первой резонансной частотой). Резонансная частота акустической конструкции может быть представлена выражением (1):
(1)
0
где f - резонансная частота акустической конструкции, с - скорость звука в воздухе, S - площадь поперечного сечения направляющего звукового канала, l - длина направляющего звукового канала, и V - объем акустической полости.
В соответствии с выражением (1), резонансная частота акустической конструкции связана с площадью поперечного сечения направляющего звукового канала в акустической конструкции, длиной направляющего звукового канала и объемом акустической полости. А именно резонансная частота акустической конструкции пропорционально связана с площадью поперечного сечения направляющего звукового канала и обратно пропорционально связана с длиной направляющего звукового канала и/или объемом акустической полости. Резонансная частота акустической конструкции может регулироваться путем установки для акустической конструкции конструктивных параметров, таких как, форма направляющего звукового канала, размер направляющего звукового канала, объем акустической полости и т.п. или их сочетание. Например, при условии, что длина направляющего звукового канала и объем акустической полости остаются неизменными, площадь поперечного сечения направляющего звукового канала может быть уменьшена посредством уменьшения размера апертуры направляющего звукового канала, понижая, таким образом, резонансную частоту акустической конструкции. В качестве другого примера, при условии, что площадь поперечного сечения направляющего звукового канала и длина направляющего звукового канала остаются неизменными, резонансная частота акустической конструкции может быть повышена путем уменьшения объема акустической полости. Как дополнительный пример, при условии, что площадь поперечного сечения и длина направляющего звукового канала остаются неизменными, резонансная частота акустической конструкции может понижаться при увеличении объема акустической полости.
В некоторых вариантах осуществления для улучшения отклика микрофона на звуковой сигнал в диапазоне нижних частот конструктивные параметры акустической конструкции могут быть установлены таким образом, чтобы первая резонансная частота f1 была ниже, чем вторая резонансная частота f0. В некоторых вариантах осуществления для сохранения частотной характеристики микрофона плоской в большем частотном диапазоне конструктивные параметры акустической конструкции могут быть установлены таким образом, чтобы разность между первой резонансной частотой f1 и второй резонансной частотой f0 была не меньше порога частоты. Порог по частоте может быть определен в соответствии с фактическими требованиями, например, порог по частоте может быть установлен на 5 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1000 Гц и так далее. В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота f1 может быть выше, чем вторая резонансная частота f0 или равняться второй резонансной частоте f0, так чтобы чувствительность частотной характеристики микрофона могла быть улучшена в различных частотных диапазонах.
В некоторых вариантах осуществления после того, как звуковой сигнал скорректирован с помощью акустической конструкции, звуковой сигнал в определенной полосе частот, содержащей первую резонансную частоту f1, усиливается, так что чувствительность отклика микрофона на первой частоте f1 больше, чем чувствительность отклика акустоэлектрического преобразователя на первой частоте, вследствие чего увеличивается чувствительность и значение Q микрофона вблизи первой резонансной частоты (например, увеличение чувствительности микрофона на частоте f1 может быть представлено как ΔV1 на фиг. 4). В некоторых вариантах осуществления путем размещения акустической конструкции в микрофоне чувствительность микрофона в различных частотных диапазонах может быть повышена на 5 дБВ - 40 дБВ по сравнению с чувствительностью акустоэлектрического преобразователя. В некоторых вариантах осуществления путем расположения акустической конструкции в микрофоне чувствительность микрофона в различных полосах частот может быть улучшена на 10 дБВ -20 дБВ. В некоторых вариантах осуществления приращение чувствительности микрофона может варьироваться в различных частотных диапазонах. Например, чем выше частота, тем больше приращение чувствительности микрофона в соответствующей полосе частот. В некоторых вариантах осуществления приращение чувствительности микрофона может быть представлено изменением кругизны чувствительности в частотном диапазоне. В некоторых вариантах осуществления изменение крутизны чувствительности микрофона в различных частотных диапазонах может быть в пределах от 0,0005 дБВ/Гц до 0,005 дБВ/Гц. В некоторых вариантах осуществления изменение крутизны чувствительности микрофона в различных частотных диапазонах может быть в пределах от 0,001 дБВ/Гц до 0,003 дБВ/Гц. В некоторых вариантах осуществления изменение крутизны чувствительности микрофона в различных частотных диапазонах может быть в пределах от 0,002 дБВ/Гц до 0,004 дБВ/Гц.
В некоторых вариантах осуществления ширина полосы частотной характеристики акустической конструкции с первой резонансной частотой может быть представлена выражением (2):
(2)
где Δf – ширина полосы частотной характеристики акустической конструкции, f – резонансная частота акустической конструкции, Ra’ - общее акустическое сопротивление направляющего звукового канала (включая акустическое сопротивление и сопротивление излучению направляющего звукового канала), Ма’ - общее звуковое качество направляющего звукового канала (включая звуковое качество направляющего звукового канала и качество излучаемого звука), и wr - резонансная круговая частота акустической конструкции.
В соответствии с выражением (2), если определена резонансная частота акустической конструкции, ширина полосы акустической конструкции может регулироваться путем регулирования акустического сопротивления направляющего звукового канала. В некоторых вариантах осуществления компонент с акустическим сопротивлением может быть расположен в микрофоне и значение акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением может регулироваться путем регулирования размера апертуры, толщины, пористости и т.д. компонента с акустическим сопротивлением, регулируя, таким образом, ширину полосы акустической конструкции. Для получения дополнительной информации о компоненте с акустическим сопротивлением обратитесь к фиг. 10-16 и их описаниям.
В некоторых вариантах осуществления акустическое сопротивление направляющего звукового канала может быть отрегулировано посредством регулирования шероховатости внутренней поверхности боковой стенки направляющего звукового канала, тем самым регулируя ширину полосы частот частотной характеристики акустической конструкции. В некоторых вариантах осуществления шероховатость внутренней поверхности боковой стенки направляющего звукового канала может быть меньше или равна 0,8. В некоторых вариантах осуществления шероховатость внутренней поверхности боковой стенки направляющего звукового канала может быть меньше или равна 0,4. Принимая ширину полосы частотной характеристики микрофона по уровню - 3 дБ в качестве примера, регулируя конструктивные параметры акустической конструкции, ширина полосы частотной характеристики микрофона по уровню -3 дБ может составлять 100 Гц - 1500 Гц. В некоторых вариантах осуществления, регулируя шероховатость внутренних поверхностей боковых стенок направляющего звукового канала, соответствующих различным акустическим конструкциям, приращение ширины полосы частот по уровню -3 дБ микрофонов на различных резонансных частотах может отличаться. Например, при регулировании шероховатости внутренних поверхностей боковых стенок направляющих звуковых каналов, соответствующих различным акустическим конструкциям, чем выше резонансная частота акустической конструкции, тем больше приращение ширины полосы микрофона по уровню -3 дБ на ее соответствующей резонансной частоте. В некоторых вариантах осуществления увеличение пропускной способности на 3 дБ микрофона при различных резонансных частотах может быть представлено изменением крутизны ширины полосы. В некоторых вариантах осуществления диапазон изменения крутизны ширины полосы микрофона по уровню -3 дБ в диапазоне частот может быть 0,01 Гц/Гц - 0,1 Гц/Гц. В некоторых вариантах осуществления диапазон изменения крутизны ширины полосы микрофона по уровню -3 дБ в диапазоне частот может быть 0,05 Гц/Гц - 0,1 Гц/Гц. В некоторых вариантах осуществления диапазон изменения крутизны ширины полосы микрофона по уровню -3 дБ в диапазоне частот может быть 0,02 Гц/Гц - 0,06 Гц/Гц.
В некоторых вариантах осуществления коэффициент усиления (также называемый усилением) акустической конструкции для звукового давления звукового сигнала может быть выражен следующим образом (3):
(3)
где Ар - коэффициент усиления звукового давления, l0 - длина направляющего звукового канала, s - площадь поперечного сечения направляющего звукового канала и V - объем акустической полости.
Согласно выражению (3), коэффициент усиления звукового давления акустической конструкции для звукового сигнала связан с длиной направляющего звукового канала, площадью поперечного сечения направляющего звукового канала и объемом акустической полости. А именно, коэффициент усиления звукового давления акустической конструкции для звукового сигнала пропорционально коррелируется с длиной направляющего звукового канала и объемом акустической полости и обратно пропорционально коррелируется с площадью поперечного сечения направляющего звукового канала.
В соответствии с выражением (1), выражение (3) может также быть преобразовано в выражение (4):
(4)
0
где АР - коэффициент усиления звукового давления, f - резонансная частота акустической конструкции, с - скорость звука в воздухе, l - длина направляющего звукового канала и R - радиус акустической полости.
Из выражения (4) видно, что в ситуации, когда другие условия (например, длина направляющего звукового канала, радиус акустической полости и т.д.) определены, коэффициент AP усиления звукового давления акустической конструкции для звукового сигнала связан с резонансной частотой f акустической конструкции. А именно, коэффициент AP усиления звукового давления обратно пропорционально коррелируется с резонансной частотой f акустической конструкции, и чем ниже резонансная частота f, тем больше коэффициент AP усиления звукового давления, и наоборот. То есть акустическая конструкция имеет больший коэффициент усиления для звукового сигнала при более низкой резонансной частоте (например, на резонансной частоте в полосе средних и низких частот). Устанавливая конструктивные параметры акустической конструкции, можно регулировать резонансную частоту, ширину полосы частот, коэффициент усиления конкретной частотной составляющей в звуковом сигнале, приращение чувствительности, значение Q и т.д. микрофона. Конструктивные параметры акустической конструкции могут содержать форму направляющего звукового канала, размер направляющего звукового канала, размер акустической полости, акустическое сопротивление направляющего звукового канала или акустической полости, шероховатость внутренней поверхности боковой стенки направляющего звукового канала, толщину звукопоглощающего материала в направляющем звуковом канале и т.д. или их сочетание.
На фиг. 5 представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, микрофон 500 может содержать корпус 510, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 520 и акустическую конструкцию 530. Один или более компонентов микрофона 500, показанного на фиг. 5, могут быть такими же или подобными одному или нескольким компонентам микрофона 200. Например, корпус 510, акустоэлектрический преобразователь 520, отверстие 521 акустоэлектрического преобразователя 520, акустическая полость 540, специализированная прикладная интегральная схема 550 и т.д. микрофона 500 могут быть такими же или подобными корпусу 210, акустоэлектрическому преобразователю 220, отверстию 221 акустоэлектрического преобразователя 220, акустической полости 240, специализированной прикладной интегральной схеме 250 и т.д. микрофона 200, показанного на фиг. 3. Акустическая конструкция 530 микрофона 500 отличается от акустической конструкции 230 микрофона 200 формой и/или расположением направляющего звукового канала 532 в акустической конструкции 530 микрофона 500.
Как показано на фиг. 5, акустическая конструкция 530 может содержать акустическую полость 531 и направляющий звуковой канал 532. Акустическая полость 531 может быть акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 520 через отверстие 521 акустоэлектрического преобразователя 520. Акустическая полость 531 может быть акустически связана с внешней средой микрофона 500 через направляющий звуковой канал 532. Первый конец направляющего звукового канала 532 расположен на первой боковой стенке 511 корпуса 510, а второй конец направляющего звукового канала 532 расположен в акустической полости 531. Боковая стенка 533 направляющего звукового канала 532 проходит от первой боковой стенки 511 во внутреннюю часть акустической полости 531. Внешний звуковой сигнал вводится внутрь направляющего звукового канала 532 с первого конца направляющего звукового канала 532 и передается в акустическую полость 531 из второго конца направляющего звукового канала 532. Располагая второй конец направляющего звукового канала 532 так, чтобы он проходил в акустическую полость 531, длина направляющего звукового канала 532 и объем акустической полости 531 могут быть дополнительно увеличены без увеличения размера микрофона 500. Согласно выражению (1), увеличивая длину направляющего звукового канала 532 и объем акустической полости 531, можно понизить резонансную частоту акустической конструкции 530, так чтобы частотная характеристика микрофона 500 имела резонансный пик на более низкой резонансной частоте.
В некоторых вариантах осуществления резонансная частота акустической конструкции 530 может дополнительно регулироваться с помощью длины, формы и т.д. направляющего звукового канала 532. Просто для примера, на фиг. 6 схематично показан примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 6, направляющий звуковой канал 532 является изогнутым под прямым углом, первый конец направляющего звукового канала 532 расположен на первой боковой стенке 511 корпуса 510, второй конец направляющего звукового канала 532 расположен в акустической полости 531, боковая стенка 533 направляющего звукового канала 532 проходит от первой боковой стенки 511 внутрь акустической полости 531. Располагая направляющий звуковой канал 532 в изогнутом виде, можно увеличить длину направляющего звукового канала 532, в то же время незначительно уменьшая размер акустической полости 531, таким образом резонансная частота акустической конструкции 530 может быть понижена, а чувствительность и значение Q отклика микрофона 500 при более низкой частоте могут быть повышены. В некоторых вариантах осуществления конструкция направляющего звукового канала 532 не ограничивается вышеупомянутой линейной конфигурацией (например, как показано на фиг. 5), изогнутой под прямым углом (например, как показано на фиг. 6), и может также иметь другой вид, такой как дугообразная изогнутая конфигурация, разработанная для снижения акустического сопротивления. В некоторых вариантах осуществления для регулирования акустического сопротивления может регулироваться угол изгиба между двумя сегментами направляющего звукового канала. Например, угол изгиба между центральными линиями двух сегментов может быть в пределах от 60° до 150°. Как другой пример, угол изгиба между центральными линиями этих двух сегментов может быть в пределах от 60° до 90°. Как дополнительный пример, угол изгиба между центральными линиями этих двух сегментов может быть в пределах от 90° до 120°. Как еще один дополнительный пример, угол изгиба между центральными линиями этих двух сегментов может быть в диапазоне от 120° до 150°.
В некоторых вариантах осуществления первый конец направляющего звукового канала 532 может находиться вдали от первой боковой стенки 511 и расположен снаружи корпуса 510, второй конец направляющего звукового канала 532 может быть расположен внутри акустической полости 531 и боковая стенка 533 направляющего звукового канала 532 может проходить от первой боковой стенки 511 корпуса внутрь акустической полости 531. Просто для примера, на фиг. 7 представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 7, направляющий звуковой канал 532 микрофона 500 проходит через первую боковую стенку 511 корпуса 510. Первый конец направляющего звукового канала 532 удален от первой боковой стенки 511, проходит наружу корпуса 510 и расположен снаружи корпуса 510. Второй конец направляющего звукового канала 532 также удален от первой боковой стенки 511, проходит внутрь акустической полости 531 и второй конец направляющего звукового канала 532 расположен в акустической полости 531. Внешний звуковой сигнал может входить в направляющий звуковой канал 532 на первом конце направляющего звукового канала 532 и передаваться в акустическую полость 531 из второго конца направляющего звукового канала 532.
На фиг. 8 схематично представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 8, микрофон 800 может содержать корпус 810, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 820 и акустическую конструкцию 830. Один или более компонентов микрофона 800, показанного на фиг. 8, могут быть такими же или подобными одному или более компонентам микрофона 500. Например, корпус 810, акустоэлектрический преобразователь 820, отверстие 821 акустоэлектрического преобразователя 820, акустическая полость 840, специализированная прикладная интегральная схема 850 и т.д. микрофона 800 могут быть такими же или подобными корпусу 510, акустоэлектрическому преобразователю 520, отверстию 521 акустоэлектрического преобразователя 520, акустической полости 540, специализированной прикладной интегральной схеме 550 и т.д. микрофона 500, показанного на фиг. 5. Отличие микрофона 800 от микрофона 500 заключается в форме и/или местоположении направляющего звукового канала 832 акустической конструкции 830.
Как показано на фиг. 8, акустическая конструкция 830 может содержать акустическую полость 831 и направляющий звуковой канал 832. Направляющий звуковой канал 832 может содержать одну или более боковых стенок, таких как боковая стенка 833 и боковая стенка 834, для формирования направляющего звукового канала 832. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка 833 и боковая стенка 834 могут быть единой частью или различными частями одной и той же боковой стенки направляющего звукового канала 832. Например, боковая стенка 833 и боковая стенка 834 могут быть сформированы интегрально. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка 833 и боковая стенка 834 могут быть независимыми элементами. В некоторых вариантах осуществления одна или более боковых стенок направляющего звукового канала 832 могут образовывать определенный угол наклона с центральной осью 835 направляющего звукового канала 832. Принимая в качестве примера для описания боковую стенку 833, боковая стенка 833 направляющего звукового канала 832 и центральная ось 835 направляющего звукового канала 832 могут образовывать угол α наклона. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 8, предполагается, что направление, в котором центральная ось направляющего звукового канала 832 указывает на акустическую полость 831, является положительным направлением. Если размер апертуры направляющего звукового канала 832 сжимается внутрь вдоль положительного направления центральной оси 835, то есть, если боковая стенка 833 и/или боковая стенка 834 направляющего звукового канала 832 проходят в направлении центральной оси 835 вдоль положительного направления центральной оси 835 направляющего звукового канала 832, значение угла α наклона может быть любым значением между 0° и 90°. Например, значение угла α наклона может быть любым значением между 0° и 30°. Как другой пример, значение угла α наклона может быть любым значением между 30° и 45°. Как дополнительный пример, значение угла α наклона может быть любым значением между 45° и 60°. Как еще один дополнительный пример, значение угла α наклона может быть любым значением между 60° и 90°.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 9, если размер апертуры направляющего звукового канала 832, который проходит наружу вдоль положительного направления центральной оси 835, то есть если боковая стенка 833 и/или боковая стенка 834 звуковой направляющей трубки 832 проходит вдоль положительного направления центральной оси 835 направляющего звукового канала 832 в направлении от центральной оси 835, значение угла β наклона, образованного боковой стенкой направляющего звукового канала 832 (например, боковой стенки 833 и/или боковой стенки 834 направляющего звукового канала) и центральной осью 835 направляющего звукового канала, может быть любым значением между 0° и 90°. Например, значение угла β наклона может быть любым значением между 0° и 10°. Как другой пример, значение угла β наклона может быть любым значением между 10° и 20°. Как еще один пример, значение угла β наклона может быть любым значением между 0° и 30°. Как еще один другой пример, значение угла β наклона может быть любым значением между 30° и 45°. Как дополнительный пример, значение угла β наклона может быть любым значением между 45° и 60°. Как еще один дополнительный пример, значение угла β наклона может быть любым значением между 60° и 90°.
Устанавливая определенный угол наклона между боковой стенкой направляющего звукового канала 832 и центральной осью направляющего звукового канала 832, положение резонансной частоты микрофона 800 можно регулировать при условии, что длина направляющего звукового канала 832 и внешний диаметр первого конца направляющего звукового канала 832 (например, на первой боковой стенке 811 корпуса 810 или конца, удаленного от первой боковой стенки 811 и расположенного за пределами микрофона 800) остаются неизменными. Например, если размер апертуры направляющего звукового канала 832 уменьшается внутрь вдоль положительного направления центральной оси 835, размер сечения второго конца (например, конец, проходящий в акустическую полость 831) направляющего звукового канала 832 может уменьшаться без изменения длины направляющего звукового канала 832 и размер апертуры первого конца направляющего звукового канала 832, таким образом, понижает резонансную частоту акустической конструкции 830. Как другой пример, если размер апертуры направляющего звукового канала 832 увеличивается при прохождении наружу вдоль положительного направления центральной оси 835, размер поперечного сечения второго конца направляющего звукового канала 832 может увеличиваться без изменения длины направляющего звукового канала 832 и размера апертуры первого конца направляющего звукового канала 832, таким образом, повышается резонансная частота акустической конструкции 830.
В некоторых вариантах осуществления, если поперечное сечение акустической полости 831 (например, поперечное сечение, параллельное плоскости XZ) является круглым, размер апертуры первого конца направляющего звукового канала 832 может быть не более чем в 1,5 раза больше длины направляющего звукового канала 832. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры первого конца направляющего звукового канала 832 может быть в пределах от 0,1 мм до 3 мм, а длина направляющего звукового канала 832 может быть в пределах от 1 мм до 4 мм. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры первого конца направляющего звукового канала 832 может быть в пределах от 0,1 мм до 2 мм и длина направляющего звукового канала 832 может быть в пределах от 1 мм до 3 мм.
На фиг. 10 схематично представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 10, микрофон 1000 может содержать корпус 1010, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 1020 и акустическую конструкцию 1030. Один или более компонентов микрофона 1000, показанного на фиг. 10, могут быть такими же или подобными одному или нескольким компонентам микрофона 200, показанного на фиг. 2A. Например, корпус 1010, акустоэлектрический преобразователь 1020, отверстие 1021 акустоэлектрического преобразователя 1020, акустическая полость 1040, специализированная прикладная интегральная схема 1050 и т.д. микрофона 1000 могут быть такими же или подобными корпусу 210, акустоэлектрическому преобразователю 220, отверстию 221 акустоэлектрического преобразователя 220, акустической конструкции 230, акустической полости 240 и т.д. микрофона 200, показанного на фиг. 3.
В некоторых вариантах осуществления, различие между микрофоном 1000 и микрофоном 200 состоит в том, что микрофон 1000 может дополнительно содержать компонент 1060 с акустическим сопротивлением. В соответствии с выражением (2), компонент 1060 с акустическим сопротивлением может использоваться для регулирования ширины полосы частот акустической конструкции 1030. В некоторых вариантах осуществления компонент 1060 с акустическим сопротивлением может содержать компонент с акустическим сопротивлением в виде мембраны, компонент с акустическим сопротивлением в виде сетки, компонент с акустическим сопротивлением в виде пластины и т.п. или их сочетание. В некоторых вариантах компонент 1060 с акустическим сопротивлением может содержать однослойный демпфирующий компонент, многослойный демпфирующий компонент и т.д. или другие демпфирующие компоненты. Многослойный демпфирующий компонент может содержать одиночный многослойный демпфирующий компонент или демпфирующий компонент, состоящий из множества однослойных демпфирующих компонентов.
В некоторых вариантах осуществления компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть расположен на наружной поверхности боковой стенки 1033, формирующей направляющий звуковой канал 1032 на удалении от первой боковой стенки 1011 корпуса, внутри направляющего звукового канала 1032, на внутренней поверхности первой боковой стенки 1011, на наружной поверхности первой боковой стенки 1011, в акустической полости 1031, на внутренней поверхности второй боковой стенки 1051 для отверстия 1021 акустоэлектрического преобразователя 1020, на наружной поверхности второй боковой стенки 1051, в отверстии 1021 акустоэлектрического преобразователя 1020 и т.п. или в их сочетании.
Как показано на фиг. 10, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть расположен в виде однослойного демпфирующего компонента на наружной поверхности боковой стенки 1033, формирующей направляющий звуковой канал 1032, на удалении от первой боковой стенки 1011. Материал, размер, толщина и т.д. компонента 1060 с акустическим сопротивлением могут быть установлены в соответствии с фактическими требованиями. Например, длина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси X может быть равна сумме длин направляющего звукового канала 1032 и боковой стенки 1033 направляющего звукового канала 1032. Как другой пример, длина компонента с акустическим сопротивлением 1060 вдоль направления оси X может быть равна или больше размера апертуры направляющего звукового канала 1032. Как еще один пример, ширина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси Z может быть равна или больше ширины боковой стенки 1033 направляющего звукового канала 1032.
Как показано на фиг. 11, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть расположен на внутренней поверхности первой боковой стенки 1011 в форме однослойного демпфирующего компонента. В некоторых вариантах осуществления компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть присоединен к одной или более боковым стенкам корпуса 1010 (например, к боковой стенке 1011, боковой стенке 1012, боковой стенке 1013 и т.д. корпуса 1010). Материал, размер, толщина и т.д. компонента 1060 с акустическим сопротивлением могут быть установлены в соответствии с фактическими требованиями. Например, длина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси X может быть меньше или равна длине боковой стенки 1011 корпуса 1010 вдоль направления оси X. Как другой пример, ширина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси Z может быть меньше или равна ширине боковой стенки 1011 корпуса 1010 вдоль направления оси Z. Как еще один пример, размер компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть больше, равен или меньше, чем размер апертуры направляющего звукового канала 1032.
Как показано на фиг. 12, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть расположен в акустической полости 1031 в виде однослойного демпфирующего компонента, который может быть соединен или не соединен с боковой стенкой, образующей направляющий звуковой канал 1032. Например, оба конца компонента 1060 с акустическим сопротивлением могут быть присоединены к боковой стенке 1011 и/или к боковой стенке 1013 корпуса 1010, соответственно. Как показано на фиг. 13, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть расположен на наружной поверхности второй боковой стенки 1051, выполненной с возможностью образования отверстия 1021 акустоэлектрического преобразователя 1020, в виде однослойного демпфирующего компонента, который может быть физически соединен или не соединен со второй боковой стенкой 1051. Например, два конца компонента 1060 с акустическим сопротивлением могут быть присоединены к боковой стенке 1012 и к боковой стенке 1013 корпуса 1010, соответственно. Как другой пример, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть физически присоединен ко второй боковой стенке 1051. В некоторых вариантах осуществления размер компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть таким же или отличающимся от размера второй боковой стенки 1051. Например, длина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси X может быть больше, равна или меньше, чем сумма длины второй боковой стенки 1051 вдоль оси X и размера апертуры отверстия 1021. В некоторых вариантах осуществления размер компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть больше размера отверстия 1021 акустоэлектрического преобразователя 1020.
Как показано на фиг. 14, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть расположен в направляющем звуковом канале 1032 в виде однослойного демпфирующего компонента. Компонент 1060 с акустическим сопротивлением может полностью или частично присоединяться к боковой стенке 1033 направляющего звукового канала. В некоторых вариантах осуществления материал, размер, толщина и т.д. компонента 1060 с акустическим сопротивлением могут быть установлены в соответствии с фактическими требованиями. Например, толщина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси Y может быть больше, равна или меньше, чем длина направляющего звукового канала 1032 вдоль направления оси Y. Как другой пример, длина компонента 1060 с акустическим сопротивлением вдоль направления оси X может быть больше, равна или меньше, чем размер апертуры направляющего звукового канала 1032.
На фиг. 15 схематично представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 15, компонент 1060 с акустическим сопротивлением может быть двухслойным демпфирующим компонентом и двухслойный демпфирующий компонент может содержать первый компонент 1061 с акустическим сопротивлением 1061 и второй компонент 1062 с акустическим сопротивлением. Первый компонент 1061 с акустическим сопротивлением может быть расположен на наружной поверхности боковой стенки 1033, формирующей направляющий звуковой канал 1032 на удалении от первой боковой стенки 1011 корпуса 1010, и может быть физически присоединен или не присоединен к наружной поверхности первой боковой стенки 1011. Второй компонент 1062 с акустическим сопротивлением может быть расположен на внутренней поверхности первой боковой стенки 1011 и может физически присоединяться или не присоединяться к внутренней поверхности первой боковой стенки 1011. В некоторых вариантах осуществления положение, размер, материал и т.д. первого компонента 1061 с акустическим сопротивлением и второго компонента 1062 с акустическим сопротивлением могут быть установлены в соответствии с фактическими требованиями и могут быть одинаковыми или различающимися. Например, первый компонент 1061 с акустическим сопротивлением и/или второй компонент 1062 с акустическим сопротивлением могут быть расположены в акустической полости 1031 (например, быть физически присоединены ко второй боковой стенке 1051, первой боковой стенке 1011, боковой стенке 1012, боковой стенке 1013 и т.д.). Как другой пример, первый компонент 1061 с акустическим сопротивлением и/или второй компонент 1062 с акустическим сопротивлением могут быть расположены в отверстии 1021 акустоэлектрического преобразователя 1020. В качестве дополнительного другого примера, первый компонент 1061 с акустическим сопротивлением и/или второй компонент 1062 с акустическим сопротивлением могут быть расположены в направляющем звуковом канале 1032. В качестве еще одного дополнительного примера, первый компонент 1061 с акустическим сопротивлением и/или второй компонент 1062 с акустическим сопротивлением могут быть расположены на наружной поверхности боковой стенки 1033 направляющего звукового канала 1032.
В некоторых вариантах осуществления значение акустического сопротивления компонента 1060 с акустическим сопротивлением может изменяться посредство регулирования параметров компонента 1060 с акустическим сопротивлением. В некоторых вариантах осуществления параметры компонента 1060 с акустическим сопротивлением могут содержать, но не ограничиваясь только этим, толщину, диаметр, пористость и т.д. компонента 1060 с акустическим сопротивлением. В некоторых вариантах осуществления толщина компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть равна 20 мкм - 300 мкм. В некоторых вариантах осуществления компонент 1060 с акустическим сопротивлением может иметь толщину в пределах от 10 мкм до 400 мкм. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть равен 20 - 300 мкм. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть равен 30 - 300 мкм. В некоторых вариантах осуществления размер апертуры компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть равен 10 - 400 мкм. В некоторых вариантах осуществления пористость компонента 1060 с акустическим сопротивлением может составлять 10%-50%. В некоторых вариантах осуществления пористость компонента 1060 с акустическим сопротивлением может составлять 30%-50%. В некоторых вариантах осуществления пористость компонента 1060 с акустическим сопротивлением может составлять 20%-40%. В некоторых вариантах осуществления пористость компонента 1060 с акустическим сопротивлением может составлять 25%-45%. В некоторых вариантах осуществления значение акустического сопротивления компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть в пределах от 1 Па⋅с/м до 100 Па⋅с/м. В некоторых вариантах осуществления, посредством регулирования параметров компонента 1060 с акустическим сопротивлением (например, диаметр, толщина, пористость и т.д.), значение акустического сопротивления компонента 1060 с акустическим сопротивлением может быть установлено равным 10 Па⋅с/м - 90 Па⋅с/м, 20 Па⋅с/м - 80 Па⋅с/м, 30 Па⋅с/м - 70 Па⋅с/м, 40 Па⋅с/м - 60 Па⋅с/м, 50 Па⋅с/м.
В некоторых вариантах осуществления, посредством размещения компонента с акустическим сопротивлением в микрофоне, акустическое сопротивление акустической конструкции микрофона может быть увеличено, тем самым регулируется ширина полосы (по уровню - 3 дБ) и/или значение Q частотной характеристики микрофона. В некоторых вариантах осуществления компоненты с акустическим сопротивлением с различными значениями акустического сопротивления могут иметь различные степени влияния на значение Q частотной характеристики микрофона. На фиг. 16 представлена частотная характеристика примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 16, горизонтальная ось представляет частоту, выраженную в Гц, и вертикальная ось представляет частотную характеристику микрофона, выраженную в дБ. График 1610 представляет частотную характеристику микрофона без компонента с акустическим сопротивлением. График 1615 представляет частотную характеристику микрофона с компонентом с акустическим сопротивлением, имеющим значение акустического сопротивления 3 Па⋅с/м. График 1620 представляет микрофон с компонентом с акустическим сопротивлением, имеющим значение акустического сопротивления 20 Па⋅с/м. График 1630 представляет частотную характеристику микрофона с компонентом с акустическим сопротивлением, имеющим значение акустического сопротивления 65 Па⋅с/м. График 1640 представляет частотную характеристику микрофона с компонентом с акустическим сопротивлением, имеющим значение акустического сопротивления 160 Па⋅с/м. График 1650 представляет частотную характеристику микрофона с компонентом с акустическим сопротивлением, имеющим значение акустического сопротивления, равное 4000 Па⋅с/м. На фиг. 16 можно видеть, что по мере увеличения значения акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением, ширина полосы кривой частотной характеристики микрофона увеличивается и частотная характеристика микрофона уменьшается. Поэтому значение Q микрофона можно регулироваться, устанавливая значение акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением микрофона. В некоторых вариантах осуществления, по мере увеличения значения акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением значение Q микрофона может уменьшаться. Поэтому значение акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением может выбираться согласно фактическим требованиям для получения целевого значения Q и целевой ширины полосы частот микрофона. Например, значение акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением может быть установлено равным не более чем 20 Па⋅с/м, и соответствующая целевая ширина полосы частот (по уровню -3 дБ) составляет не менее 300 Гц. Как другой пример, значение акустического сопротивления компонента с акустическим сопротивлением может быть не более 100 Па⋅с/м и соответствующая целевая ширина полосы частот (по уровню -3 дБ) составляет не менее 1000 Гц.
На фиг. 17 схематично представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществлениям настоящего изобретения. Как показано на фиг. 17, микрофон 1700 может содержать корпус 1710, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 1720, акустическую конструкцию 1730, акустическую полость 1740 и акустическую конструкцию 1770 (также упоминается как вторая акустическая конструкция). Один или более компонентов микрофона 1700, показанного на фиг. 17, могут быть такими же или подобными одному или нескольким компонентам микрофона 200, показанного на фиг. 3. Например, корпус 1710, акустоэлектрический преобразователь 1720, акустическая конструкция 1730, акустическая полость 1740, специализированная прикладная интегральная схема 1750 и т.д. микрофона 1700 могут быть такими же или подобными корпусу 210, по меньшей мере одному акустоэлектрическому преобразователю 220, акустической конструкции 230, акустической полости 240, специализированной прикладной интегральной схеме 250 и т.д., микрофона 200, показанного на фиг. 3. Различие между микрофоном 1700 и микрофоном 200 состоит в том, что микрофон 1700 может дополнительно содержать вторую акустическую конструкцию 1770. В некоторых вариантах осуществления вторая акустическая конструкция 1770 может быть расположена последовательно с акустической конструкцией 1730. Вторая акустическая конструкция 1770 может быть расположена последовательно с акустической структурой 1730, что означает, что вторая акустическая полость 1771 второй акустической конструкции 1770 может быть акустически связана с акустической полостью 1731 акустической конструкции 1730 через направляющий звуковой канал 1732 акустической конструкции 1730. В некоторых вариантах осуществления вторая акустическая полость 1771 второй акустической конструкции 1770 акустически связана с внешней средой микрофона 1700 через второй направляющий звуковой канал 1772. В некоторых вариантах осуществления направляющий звуковой канал 1732 может быть расположен на боковой стенке 1711, формирующей акустическую полость 1731, и второй направляющий звуковой канал 1772 может быть расположен на боковой стенке 1712, формирующей вторую акустическую полость 1771.
В некоторых вариантах осуществления внешний звуковой сигнал, воспринимаемый микрофоном 1700, может сначала регулироваться (например, фильтроваться) второй акустической конструкцией 1770, затем передаваться акустической конструкции 1730 через направляющий звуковой канал 1732, и акустическая конструкция 1730 может повторно регулировать звуковой сигнал. Звуковой сигнал после вторичного регулирования дополнительно входит в акустическую полость 1740 микрофона 1700 через отверстие 1721, формируя, таким образом, электрический сигнал.
В некоторых вариантах осуществления конструктивные параметры второй акустической конструкции 1770 совпадают или отличаются от конструктивных параметров акустической конструкции 1730. Например, форма акустической конструкции 1770 может быть цилиндрической и форма акустической конструкции 1730 может быть цилиндрической. Как другой пример, значение акустического сопротивления акустической конструкции 1770 может быть меньше, чем значение акустического сопротивления акустической конструкции 1730. Дополнительное описание установки конструктивных параметров акустической конструкции 1730 и/или акустической конструкции 1770 см. на фиг. 2A, фиг. 3, фиг. 5-15 и в сопутствующих описаниях.
В некоторых вариантах осуществления вторая акустическая конструкция 1770 может иметь резонансную частоту (которая может также упоминаться как третья резонансная частота). Частотная составляющая звукового сигнала на третьей резонансной частоте может резонировать, так что вторая акустическая конструкция 1770 может усиливать частотную составляющую звукового сигнала вблизи третьей резонансной частоты. Акустическая конструкция 1730 может иметь первую резонансную частоту. Частотная составляющая звукового сигнала, усиленная второй акустической конструкцией 1770, может резонировать на первой резонансной частоте, так что акустическая конструкция 1730 может продолжать усиливать частотную составляющую звукового сигнала вблизи первой резонансной частоты. Полагая, что конкретная акустическая конструкция обладает хорошим эффектом усиления только для звуковой составляющей в определенном частотном диапазоне, для удобства понимания звуковой сигнал, усиленный акустической конструкцией, может рассматриваться как субдиапазонный звуковой сигнал при соответствующей резонансной частоте акустической конструкции. Например, вышеупомянутый звуковой сигнал, усиленный второй акустической конструкцией 1770, может рассматриваться как субдиапазонный звуковой сигнал при третьей резонансной частоте, и звуковой сигнал, дополнительно усиленный акустической конструкцией 1730, может формировать другой субдиапазонный звуковой сигнал при первой резонансной частоте. Усиленный звуковой сигнал передается акустоэлектрическому преобразователю 1720, формируя, таким образом, соответствующий электрический сигнал. Таким образом, акустическая конструкция 1730 и вторая акустическая конструкция 1770 могут соответственно увеличивать значение Q микрофона 1700 в полосах частот, включающих первую резонансную частоту и третью резонансную частоту, тем самым улучшая чувствительность микрофона 1700. В некоторых вариантах осуществления при различных резонансных частотах приращение чувствительности микрофона 1700 (в отношении акустического преобразователя) может быть одним и тем же или другим. Например, если третья резонансная частота выше, чем первая резонансная частота, чувствительность отклика микрофона 1700 на третьей резонансной частоте больше, чем чувствительность отклика микрофона 1700 на первой резонансной частоте. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота акустической конструкции 1770 и/или акустической конструкции 1730 могут регулироваться путем регулирования конструктивных параметров акустической конструкции 1770 и/или акустической конструкции 1730. В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота, соответствующая акустической конструкции 1730, и третья резонансная частота, соответствующая второй акустической конструкции 1770, могут быть установлены в соответствии с фактическими условиями. Например, первая резонансная частота и третья резонансная частота обе могут быть ниже, чем вторая резонансная частота, так чтобы чувствительность микрофона 1700 в полосе средних частот и низких частот могла быть повышена. Как другой пример, абсолютное значение разности между первой резонансной частотой и третьей резонансной частотой может быть меньше, чем порог по частоте (например, 100 Гц, 200 Гц, 1000 Гц, и т.д.), так чтобы чувствительность и значение Q микрофона 1700 могли быть улучшены в определенном частотном диапазоне. В качестве дополнительного примера, первая резонансная частота может быть выше, чем вторая резонансная частота, и третья резонансная частота может быть ниже, чем вторая резонансная частота, так чтобы график частотной характеристики микрофона 1700 мог быть более плоским и чувствительность микрофона 1700 в относительно широкой полосе частот могла быть улучшена.
Предшествующее описание микрофона 1700 служит только для иллюстративных целей и не предназначено ограничивать объем настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники на основе описания настоящего изобретения могут быть внесены различные изменения и модификации. В некоторых вариантах осуществления микрофон 1700 может содержать несколько (например, 3, 5, 11, 14, 64, и т.д.) акустических конструкций. В некоторых вариантах осуществления акустические конструкции в микрофоне могут соединяться последовательно, параллельно или в их сочетании. В некоторых вариантах осуществления значения первой резонансной частоты, второй резонансной частоты и третьей резонансной частоты могут регулироваться в соответствии с фактическими требованиями. Например, первая резонансная частота и/или третья резонансная частота могут быть ниже, равны или выше, чем вторая резонансная частота. Как другой пример, первая резонансная частота может быть ниже, равна или выше, чем третья резонансная частота. Эти изменения и модификации все еще остаются в рамках объема защиты настоящего изобретения.
На фиг. 18 схематично представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 18, микрофон 1800 может содержать корпус 1810, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 1820, акустическую конструкцию 1830, вторую акустическую конструкцию 1870 и третью акустическую конструкцию 1880.
В некоторых вариантах осуществления корпус 1810 может использоваться для размещения одного или нескольких компонентов микрофона 1800 (например, акустоэлектрического преобразователя 1820, акустической конструкции 1830 и, по меньшей мере, части второй акустической конструкции 1870 и/или третьей акустической конструкции 1880). Один или более компонентов в микрофоне 1800 могут быть такими же или подобными одному или нескольким компонентам микрофона 1700, показанного на фиг. 17. Например, корпус 1810, по меньшей мере один акустоэлектрический преобразователь 1820, акустическая конструкция 1830, акустическая полость 1840, специализированная прикладная интегральная схема 1850 и т.д. могут быть такими же или подобными корпусу 1710, по меньшей мере одному акустоэлектрическому преобразователю 1720, акустической конструкции 1730, акустической полости 1740 и специализированной прикладной интегральной схеме 1750, показанным на фиг. 17. Различие между микрофоном 1800 и микрофоном 1700 состоит в том, что количество акустических конструкций, содержащихся в микрофоне 1800, и способ их соединения и т.д. могут отличаться от микрофона 1700.
В некоторых вариантах осуществления корпус 1810 может быть полым внутри и может формировать одну или более акустических полостей, например, акустическую полость 1840, акустическую конструкцию 1830, вторую акустическую конструкцию 1870, третью акустическую конструкцию 1880 и т.д. В некоторых вариантах осуществления акустоэлектрический преобразователь 1820 может быть расположен в акустической полости 1840. В некоторых вариантах осуществления акустоэлектрический преобразователь 1820 может содержать отверстие 1821. Третья акустическая конструкция 1880 может быть акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 1820 через отверстие 1821. В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 1830 может содержать направляющий звуковой канал 1831 и акустическую полость 1832, вторая акустическая конструкция 1870 может содержать второй направляющий звуковой канал 1871 и вторую акустическую полость 1872, третья акустическая конструкция 1880 может содержать третий направляющий звуковой канал 1881, четвертый направляющий звуковой канал 1882 и третью акустическую полость 1883. Акустическая полость 1832 может быть акустически связана с третьей акустической полостью 1883 через третий направляющий звуковой канал 1881. Акустическая полость 1832 может быть акустически связана с внешней средой акустического микрофона 1800 через направляющий звуковой канал 1831. Вторая акустическая полость 1872 может быть акустически связана с третьей акустической полостью 1883 через четвертый направляющий звуковой канал 1882. Вторая акустическая полость 1872 может быть акустически связана с внешней средой акустического микрофона 1800 через второй направляющий звуковой канал 1871. Третья акустическая полость 1883 может быть акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 1820 через отверстие 1821 акустоэлектрического преобразователя 1820.
В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 1830 имеет первую резонансную частоту, акустоэлектрический преобразователь 1820 имеет вторую резонансную частоту, вторая акустическая конструкция 1870 имеет третью резонансную частоту и третья акустическая конструкция 1880 имеет четвертую резонансную частоту. В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота, третья резонансная частота и/или четвертая резонансная частота могут совпадать или отличаться от второй резонансной частоты. В некоторых вариантах осуществления первая резонансная частота, третья резонансная частота и/или четвертая резонансная частота могут быть одинаковыми или различающимися. Например, первая резонансная частота может быть выше, чем 10000 Гц, вторая резонансная частота может быть в пределах от 500 Гц до 700 Гц, третья резонансная частота может быть в пределах от 700 Гц до 1000 Гц и четвертая резонансная частота может быть в пределах от 1000 Гц до 1300 Гц, за счет чего чувствительность микрофона 1800 в более широкой полосе частот может быть улучшена. Как другой пример, первая резонансная частота, третья резонансная частота и четвертая резонансная частота могут быть ниже второй резонансной частоты, так чтобы частотная характеристика и чувствительность микрофона 1800 в полосах средних и низких частот могли быть улучшены. В качестве еще одного примера, одна часть таких резонансных частот, как первая резонансная частота, третья резонансная частота и четвертая резонансная частота, может быть ниже, чем вторая резонансная частота, а другая часть резонансных частот может быть выше, чем вторая резонансная частота, так чтобы чувствительность микрофона 1800 в более широкой полосе частот могла быть улучшена. Как еще один пример, первая резонансная частота, третья резонансная частота и четвертая резонансная частота могут быть расположены в определенном частотном диапазоне, так чтобы чувствительность и значение Q микрофона 1800 в этом определенном диапазоне могли быть улучшены.
При использовании микрофона 1800 для обработки звукового сигнала звуковой сигнал может поступать в акустическую полость 1832 акустической конструкции 1830 через направляющий звуковой канал 1831 и/или вводиться во вторую акустическую полость 1872 второй акустической конструкции 1870 через второй направляющий звуковой канал 1871. Акустическая конструкция 1830 может регулировать звуковой сигнал для формирования первого субдиапазонного звукового сигнала, имеющего первый резонансный пик на первой резонансной частоте. Точно также, вторая акустическая конструкция 1870 может регулировать звуковой сигнал для формирования второго субдиапазонного звукового сигнала, имеющего второй резонансный пик на третьей резонансной частоте. Первый субдиапазонный звуковой сигнал и/или второй субдиапазонный звуковой сигнал, сформированные после регулирования акустической конструкцией 1830 и/или второй акустической конструкцией 1870, могут вводиться в третью акустическую полость 1883 через третий направляющий звуковой канал 1881 и четвертый направляющий звуковой канал 1882, соответственно. Третья акустическая конструкция 1880 может продолжать регулировать первый субдиапазонный звуковой сигнал и второй субдиапазонный звуковой сигнал для формирования третьего субдиапазонного звукового сигнала, имеющего третий резонансный пик на четвертой резонансной частоте. Первый субдиапазонный звуковой сигнал, второй субдиапазонный звуковой сигнал и третий субдиапазонный звуковой сигнал, сформированные акустической конструкцией 1830, второй акустической конструкцией 1870 и третьей акустической конструкцией 1880, могут быть переданы через отверстие 1821 акустоэлектрического преобразователя 1820 к акустоэлектрическому преобразователю 1820. Акустоэлектрический преобразователь 1820 может формировать электрический сигнал, соответствующий первому субдиапазонному звуковому сигналу, второму субдиапазонному звуковому сигналу и третьему субдиапазонному звуковому сигналу.
Следует заметить, что акустические конструкции, содержащиеся в микрофоне 1800, не ограничиваются акустической конструкцией 1830, второй акустической конструкцией 1870 и третьей акустической конструкцией 1880, показанными на фиг. 18. Совокупность акустических конструкций, содержащихся в микрофоне 1800, конструктивные параметры акустических конструкций, способ соединения акустических конструкций и т.д. могут быть определены в соответствии с фактическими требованиями (например, целевая резонансная частота, целевая чувствительность, количество субдиапазонных электрических сигналов и т.д.). Просто для примера, на фиг. 19 схематично представлен примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 19, микрофон 1900 может содержать корпус 1910, акустоэлектрический преобразователь 1920, акустическую полость 1940, акустическую конструкцию 1901, акустическую конструкцию 1902, акустическую конструкцию 1903, акустическую конструкцию 1904, акустическую конструкцию 1905, акустическую конструкцию 1906 и акустическую конструкцию 1907. Акустоэлектрический преобразователь 1920 может быть расположен в акустической полости 1940. Акустоэлектрический преобразователь 1920 может содержать отверстие 1921. Акустическая конструкция 1907 может содержать акустическую полость 1973 и шесть направляющих звуковых каналов, связанных с акустической конструкцией 1901, акустической конструкцией 1902, акустической конструкцией 1903, акустической конструкцией 1904, акустической конструкцией 1905 и акустической конструкцией 1906, соответственно. Компоненты микрофона 1900 и процесс обработки звукового сигнала подобны микрофону 1800 на фиг. 18 и не здесь их описание не повторяется.
На фиг. 20 схематично показан примерный микрофон, соответствующий некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 20, микрофон 2000 может содержать корпус 2010, акустическую полость 2040, акустоэлектрический преобразователь 2020 и акустическую конструкцию 2030. В некоторых вариантах осуществления акустоэлектрический преобразователь 2020 может быть расположен в акустической полости 2040. В некоторых вариантах осуществления акустоэлектрический преобразователь 2020 может содержать множество акустоэлектрических преобразователей, например, акустоэлектрический преобразователь 2021, второй акустоэлектрический преобразователь 2022, третий акустоэлектрический преобразователь 2023, четвертый акустоэлектрический преобразователь 2024, пятый акустоэлектрический преобразователь 2025 и шестой акустоэлектрический преобразователь 2026. В некоторых вариантах осуществления акустическая конструкция 2030 может содержать множество акустических конструкций, например, акустическая конструкция 2031, вторая акустическая конструкция 2032, третья акустическая конструкция 2033, четвертая акустическая конструкция 2034, пятая акустическая конструкция 2035 и шестая акустическая конструкция 2036. В некоторых вариантах осуществления каждая акустическая конструкция в микрофоне 2000 соответствует одному акустоэлектрическому преобразователю. Например, акустическая конструкция 2031 акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 2021 через отверстие акустоэлектрического преобразователя 2021, вторая акустическая конструкция 2032 акустически связана со вторым акустоэлектрическим преобразователем 2022 через отверстие второго акустоэлектрического преобразователя 2022, третья акустическая конструкция 2033 акустически связана с третьим акустоэлектрическим преобразователем 2023 через отверстие третьего акустоэлектрического преобразователя 2023, четвертая акустическая конструкция 2034 акустически связана с четвертым акустоэлектрическим преобразователем 2024 через отверстие четвертого акустоэлектрического преобразователя 2024, пятая акустическая конструкция 2035 акустически связана с пятым акустоэлектрическим преобразователем 2025 через отверстие пятого акустоэлектрического преобразователя 2025 и шестая акустическая конструкция 2036 акустически связана с шестым акустоэлектрическим преобразователем 2026 через отверстие шестого акустоэлектрического преобразователя 2026. Принимая шестую акустическую конструкцию 2036 в качестве примера для иллюстрации, шестая акустическая конструкция 2036 содержит направляющий звуковой канал 2061 и акустическую полость 2062. Шестая акустическая конструкция 2036 акустически связана с внешней средой микрофона 2000 через направляющий звуковой канал 2061 для приема звукового сигнала. Акустическая полость 2062 шестой акустической конструкции 2036 акустически связана с акустоэлектрическим преобразователем 2026 через отверстие акустоэлектрического преобразователя 2026. В некоторых вариантах осуществления все акустические конструкции в микрофоне могут соответствовать одному акустическому преобразователю. Например, направляющие звуковые каналы акустической конструкции 2031, второй акустической конструкции 2032, третьей акустической конструкции 2033, четвертой акустической конструкции 2034, пятой акустической конструкции 2035 и шестой акустической конструкции 2036 могут быть акустически связаны с внешней средой микрофона 2000, соответственно, их акустические полости могут быть акустически связаны с акустическим преобразователем. Как другой пример, микрофон 2000 может содержать множество акустоэлектрических преобразователей, часть акустических конструкций из акустической конструкции 2031, второй акустической конструкции 2032, третьей акустической конструкции 2033, четвертой акустической конструкции 2034, пятой акустической конструкции 2035 и шестой акустической конструкции 2036 могут быть акустически связаны с одним акустоэлектрическим преобразователем из множества акустических преобразователей, а другая часть акустических конструкций может быть акустически связана с другими акустоэлектрическими преобразователями. Как еще один пример, микрофон 2000 может содержать множество акустоэлектрических преобразователей и акустическая полость акустической конструкции 2031 может быть акустически связана с акустической полостью второй акустической конструкции 2032 через направляющий звуковой канал второй акустической конструкции 2032. Акустическая полость второй акустической конструкции 2032 может быть акустически связана с акустической полостью третьей акустической конструкции 2033 через направляющий звуковой канал третьей акустической конструкции 2033. Четвертая акустическая конструкция 2034 может быть акустически связана с акустической полостью пятой акустической конструкции 2035 через направляющий звуковой канал пятой акустической конструкции 2035. Акустическая полость пятой акустической конструкции 2035 может быть акустически связана с акустической полостью шестой акустической конструкции 2036 через направляющий звуковой канал 2061 шестой акустической конструкции 2036. Акустическая полость третьей акустической конструкции 2033 и акустическая полость 2062 шестой акустической конструкции 2036 могут быть акустически связаны с одним и тем же или с разными акустоэлектрическими преобразователями. Все такие изменения попадают в пределы объема защиты настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления каждая из акустических конструкций 2030 может регулировать полученный звуковой сигнал для формирования субдиапазонного звукового сигнала. Сформированные субдиапазонные звуковые сигналы могут быть переданы акустоэлектрическому преобразователю, акустически связанному с каждой акустической конструкцией. Акустоэлектрические преобразователи преобразуют принятые субдиапазонные звуковые сигналы в субдиапазонные электрические сигналы. В некоторых вариантах осуществления акустические конструкции в акустической конструкции 2030 могут иметь разные резонансные частоты. В этом случае акустические конструкции в акустической конструкции 2030 могут формировать субдиапазонные звуковые сигналы с различными резонансными частотами. После преобразования акустоэлектрическими преобразователями, соответствующими акустическим конструкциям, могут быть сформированы субдиапазонные электрические сигналы с различными резонансными частотами. В некоторых вариантах осуществления количество акустических конструкций 2030 и/или акустоэлектрических преобразователей 2020 может быть установлено в соответствии с фактическими условиями. Например, количество акустических конструкций 2030 и/или акустоэлектрических преобразователей 2020 может быть установлено согласно количеству субдиапазонных звуковых сигналов и/или субдиапазонных электрических сигналов, которые должны быть сформированы. Просто для примера, когда количество субдиапазонных электрических сигналов, которые должны быть сформированы, равно 6, как показано на фиг. 20, могут быть установлены 6 акустических конструкций и микрофон 2000 может создавать 6 субдиапазонных электрических сигналов, резонансные частоты которых находятся в диапазонах 500 Гц - 700 Гц, 1000 Гц - 1300 Гц, 1700 Гц - 2200 Гц, 3000 Гц - 3800 Гц, 4700 Гц - 5700 Гц, 7000 Гц - 12000 Гц, соответственно. Как другой пример, резонансные частоты 6 субдиапазонных электрических сигналов, создаваемых микрофоном 2000, могут быть в диапазоне 500 Гц - 640 Гц, 640 Гц - 780 Гц, 780 Гц - 930 Гц, 940 Гц - 1100 Гц, 1100 Гц - 1300 Гц и 1300 Гц - 1500 Гц, соответственно. Как дополнительный пример, резонансные частоты 6 субдиапазонных электрических сигналов с выхода микрофона 2000 могут быть в диапазоне 20 Гц - 120 Гц, 120 Гц - 210 Гц, 210 Гц - 320 Гц, 320 Гц - 410 Гц, 410 Гц - 500 Гц и 500 Гц - 640 Гц, соответственно.
В некоторых вариантах осуществления, располагая одну или более акустических конструкций в микрофоне, например, акустическую конструкцию 1730 и акустическую конструкцию 1770 в микрофоне 1700, акустическую конструкцию 1830, акустическую конструкцию 1870 и акустическую конструкцию 1880 в микрофоне 1800, акустическую конструкцию 1901, акустическую конструкцию 1902, акустическую конструкцию 1903, акустическую конструкцию 1904, акустическую конструкцию 1905 и акустическую конструкцию 1906 в микрофоне 1900, резонансная частота микрофона может быть повышена, улучшая, таким образом, чувствительность микрофона в более широком частотном диапазоне. Кроме того, располагая различными способами нескольких акустических конструкций и/или акустоэлектрических преобразователей, например, когда каждая акустическая конструкция соответствует одному акустоэлектрическому преобразователю, показанному в микрофоне 2000 на фиг. 20, чувствительность микрофона 2000 в более широком частотном диапазоне может быть улучшена и субдиапазонные электрические сигналы могут быть сформированы путем деления частот звукового сигнала, снижая, таким образом, нагрузку на последующую аппаратную обработку.
На фиг. 21 представлен график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 21, горизонтальная ось представляет частоту, выраженную в Гц, а вертикальная ось представляет частотную характеристику микрофона, выраженную в дБВ. Принимая в качестве примера микрофон, содержащий 11 акустических конструкций, 11 пунктирных линий на фиг. 21 представляют 11 частотных характеристик акустических конструкций. В некоторых вариантах осуществления частотные характеристики 11 акустических конструкций могут охватывать частотный диапазон (т.е. 20 Гц - 20 кГц), слышимый человеческим ухом. Сплошная линия на фиг. 21 представляет частотную характеристику 2110 микрофона. Для простоты понимания, график 2110 частотной характеристики микрофона может рассматриваться как полученный путем слияния частотных характеристик 11 акустических конструкций. В некоторых вариантах осуществления регулирование целевой частотной характеристики микрофона может быть достигнуто регулированием частотных характеристик одной или более акустических конструкций. Например, так как основная частота человеческой речи, в основном, сконцентрирована приблизительно между 100 Гц и 300 Гц и большая часть речевой информации также сконцентрирована в полосе средних и низких частот, при условии, что результат связи после обработки субдиапазонных сигналов не ухудшается, количество высокочастотных субдиапазонных акустических сигналов может быть уменьшено (то есть уменьшено количество акустических конструкций, резонансные частоты которых находятся в высокочастотной полосе). Как другой пример, на пересечении частотных характеристик (например, двух соседних частотных характеристик) двух или более акустических конструкций, частотная характеристика микрофона, сформированная путем слияния, может иметь провалы. Провал может пониматься как перепад в частотной характеристике (например, ΔдБВ, показанный на фиг. 21) между соседними пиком и впадиной в частотной характеристике, сформированной путем слияния (например, график 2110). Образование впадин может вызвать большие колебания частотной характеристики микрофона, влияя, тем самым, на чувствительность и/или на значение Q микрофона. В некоторых вариантах осуществления резонансная частота акустической конструкции может быть понижена, регулируя конструктивные параметры акустической конструкции, например, уменьшая площадь поперечного сечения направляющего звукового канала, увеличивая длину направляющего звукового канала и увеличивая объем акустической полости. В некоторых вариантах осуществления, регулируя конструктивные параметры акустической конструкции, например, устанавливая в микрофон компонент с акустическим сопротивлением и т.д., ширина полосы частот частотной характеристики акустической конструкции может быть увеличена для сглаживания более крупных провалов в частотном диапазоне графика 2110 частотной характеристики после слияния, улучшая, таким образом, характеристики микрофона. Например, на фиг. 22 схематично представлен график частотной характеристики примерного микрофона, соответствующего некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 22, по горизонтальной оси представляется частота, выраженная в Гц, а по вертикальной оси представляется частотная характеристика микрофона, выраженная в дБВ. Каждая пунктирная линия может представлять одну из 11 кривых частотных характеристик акустических конструкций микрофона, соответственно. По сравнению с 11 акустическими конструкциями, соответствующими этим 11 пунктирным линиям на фиг. 21, 11 акустические конструкции, соответствующие этим 11 пунктирным линиям на фиг. 22, могут иметь более высокое акустическое сопротивление. Например, внутренние поверхности боковых стенок направляющих звуковых каналов 11 акустических конструкций, соответствующих этим 11 пунктирным линиям на фиг. 22, относительно грубы, звуковые направляющие трубки или акустические полости имеют компоненты с акустическим сопротивлением и звуковые направляющие трубки имеют относительно небольшие размеры и т.п. По сравнению с графиком 2110 частотной характеристики акустической конструкции, показанным на фиг. 21, график 2210 акустической конструкции, показанный на фиг. 22 (особенно график частотной характеристики на относительно высоких частотах), имеет более широкую полосу частот. Частотная характеристика микрофона, полученная слиянием частотных характеристик 11 акустических конструкций, имеет довольно небольшие провалы (например, ∆дБВ, показанное на фиг. 22) и частотная характеристика 2210, полученная слиянием, является более плоской.
После описания таким образом базовых концепций специалистам в данной области техники по прочтении этого подробного изобретения должно быть очевидно, что предшествующее подробное раскрытие предназначается для представления только в качестве примера, но не для ограничения. Различные изменения, улучшения и модификации могут иметь место и могут выполняться специалистами в данной области техники, хотя здесь это не указано в явном виде. Предполагается, что эти изменения, улучшения и модификации предполагаются настоящим изобретением и они находятся в рамках сущности и объема примерных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, в отношении терминологии, используемой для описания вариантов осуществления настоящего изобретения. Например, термины “один из вариантов осуществления”, “вариант осуществления” и/или “некоторые варианты осуществления” означают, что конкретная функция, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществлениям изобретения, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Поэтому подчеркивается и следует понимать, что две или более ссылок на “вариант осуществления”, “один из вариантов осуществления” или “альтернативный вариант осуществления” в различных частях настоящего описания не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут объединяться по мере необходимости в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения.
Дополнительно, специалисты в данной области техники должны понимать, что подходы настоящего изобретения могут быть проиллюстрированы и описаны здесь в любом из множества патентоспособных классов или контекста, содержащего любой новый и полезный процесс, машину, изготовление или состав вещества или любое новое и полезное их улучшение.
Кроме того, описанный порядок обработки элементов или последовательности или использование чисел, букв или других обозначений, не предназначаются для ограничения заявленных процессов и способов любым порядком, за исключением того, что может быть заявлено в формуле изобретения. Хотя приведенное выше раскрытие через различные примеры обсуждает то, что в настоящее время считается множеством полезных вариантов осуществления изобретения, следует понимать, что такие подробности приводятся только с этой целью и формула изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления изобретения, а, наоборот, предназначена охватывать модификации и эквивалентные построения, которые соответствуют сущности и объему раскрытых вариантов осуществления изобретения. Например, хотя реализация различных компонентов, описанных выше, может быть осуществлена в устройстве, она может также быть осуществлена как решение только на основе программного обеспечения — например, установкой на существующем сервере или на мобильном устройстве.
Аналогично, следует понимать, что в предшествующем описании вариантов осуществления настоящего изобретения различные признаки иногда группируются в единый вариант осуществления изобретения, чертеж или их описание с целью оптимизации раскрытия и помощи в понимании одного или более различных вариантов осуществления. Однако этот способ раскрытия не должен интерпретироваться как отражающий намерение, что заявленный предмет настоящего изобретения требует большего количества признаков, чем явно упомянуто в каждом пункте формулы изобретения. На деле, в заявленном предмете настоящего изобретения может содержаться меньше признаков, чем общее количество признаков одиночного раскрытого выше варианта осуществления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, числа, выражающие количества ингредиентов, свойства и т.д., используемые для описания и заявления некоторых вариантов осуществления изобретения, должны пониматься как изменяемые в некоторых случаях термином “примерно”, “приблизительно” или “по существу” и т.д. Если не указано иное, “примерно”, “приблизительно” или “по существу” может указывать на изменение в пределах ±20 % от описываемого значения. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, числовые данные, приведенные в описании и приложенной формуле изобретения, являются приближениями, которые могут варьироваться в зависимости от свойств, которые желательно получить посредством конкретного варианта осуществления. В некоторых вариантах осуществления числовые данные должны учитывать указанные значащие цифры и использовать алгоритмы, применяемые для обычных цифр. Хотя области чисел и данные, используемые для иллюстрации широкого масштаба применения некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, являются приближенными, числовые значения в конкретных примерах могут быть настолько точными, насколько это практически возможно.