专利名称：耳道耳塞式声响系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及耳道耳塞式声响系统，例如与小型便携式音频播放器系统一起使用，所述头戴式耳塞具有至少一个局部嵌合在耳道内的这种类型的耳塞，并具有在包括在所述耳塞内的紧凑的电路板上的噪声抑制电路。该电路能抑制传统扬声器电路中产生的噪声，并且能增强了声音品质。
背景技术：
耳道耳塞式声响系统，例如用于头戴式耳塞中，尤其是用于诸如音频播放器、手机之类的便携式音频设备中的那类，以及在某些情况下，用于安全系统头戴式耳塞和军用系统，还有可能是用于助听器中，具有紧凑的最小尺寸，原因很明显。其结果是，即使实际信号的音频品质可能是足够的，但扬声器所输送的音频声响的品质往往比可能的或可取的差得多。这部分是由于设计时扬声器本身的尺寸小所造成的限制。哪里有噪声环境或者哪里的传输差，哪里的声音品质便会差很多。人们发现，大部分的音质损失原因在于扬声器电路中所感应的噪声。如果这个感应的噪声可以得到抑制或者消除，那么扬声器声响的音质都将会高得多，并且更为清晰。该信号可以来自于像磁带、⑶或者存储器芯片之类的来源，或者可以是像手机、无线通信、或者可能的助听器的通信信号。音频信号可以是立体声声响信号。这些立体声信号被提供作为左侧和右侧信号。音频信号包括可以广泛地描述为结合了高、中、低频的音频信号。为此，通常被提供在这样的耳塞式扬声器中的电路通常是微型的，有些原始。扬声器本身还包括扬声器线圈，相信这些线圈对于电子噪声有贡献。当然常见的是，这样的头戴式耳塞包括由连接到所述音频信号源的一对电线所构成的线束，然后耳塞由单独的电线连接，每个耳朵用一根电线，这些耳塞每一个都包括扬声器。在许多情况下，实际上，耳塞至少局部嵌合在耳道内。在其它情况下，它们是以塑料或者电线制成的某种形式的弹性头戴式耳塞保持着，弹性头戴式耳塞局部围绕着头部，并且将两个耳塞保持在两个耳朵上。在现有的、发明人￥.胃库库鲁佐的美国专利^5615272和^5519781以及加拿大专利CA2192163中，揭示了包括特殊的“双绕”绕组线圈的噪声抑制电路。这些双绕线圈实际上一个之中包括两个线圈。双绕线圈基本上由一对电线构成，两股电线绕成双线圈，一个线圈的线股与另一个线圈的线股交替。这样的双绕线圈用在每个噪声抑制电路中。双绕线圈对电路中的电子噪声产生实质上的减弱。双绕线圈也有利于减弱扬声器本身所产生的电子噪声。要在具有上文描述的那类头戴式耳塞或者扬声器系统的耳道耳塞式声响系统中提供具有这种双绕线圈的极小型化的噪声抑制电路，许多其它问题出现了。在工作过程中，双绕线圈产生极大的内应力。线圈必须要被固定来抵挡这些应力。一种方法是提供一个牢固地设置在单块电路板上的双绕线圈，所述单块电路板位于所述线束内，但不在耳塞本身之中。这种方法已经取得了一些成功。然而，在这个系统中，在将电线分成两根以供应给每个耳塞之前，有必要在来自于音频设备本身的主电线内设置噪声抑制电路和双绕线圈。这意味着必须要对整个头戴式耳塞和线束重新设计，导致大量额外的开支。这有可能导致一定程度的顾客电阻。每个耳塞都包括通常所说的空心体，包含微型扬声器和扬声器的线束连接。现在认为可取的是提供一种具有两个单独的小型化噪声抑制电路的耳道耳塞式声响系统，其中每个小型化噪声抑制电路实际上嵌合在各耳塞的空心内部，每个连接至引入的线束连接和扬声器本身之间，并回到接地。为了实现这种极度的小型化，优选的是将噪声抑制电路构造在所述最小可行的电路板上，以嵌合在现有的耳塞壳内。每块电路板必须是设计好和规定好的，以嵌合在耳塞的壳体之内，所述壳体应当优选的是至少局部嵌合在用户的耳道内。承载这样一个复杂的电路并且嵌合在这样一个有限空间内的电路板根本不存在。
发明内容
为了实现这些复杂和冲突问题的解决方案，本发明包括小型扬声器系统的耳道耳塞式声响系统，其特征在于具有至少一个带扬声器的耳塞，并具有带信号输入接头和接地接头的电路板，并进一步具有扬声器输出接头和扬声器回路接头，并进一步具有包括按双股线方式缠绕的输入和回路线圈的双绕线圈单元，并具有两个输入线圈接头，两个回路线圈接头固定在所述电路板上，以牢固的方式支持所述双绕线圈，并将所述双绕线圈单元固定在所述电路板上的各线圈接头。优选地，本发明提供一种耳道耳塞式声响系统，其具有前述特征并进一步具有电路板正面和电路板背面，所述信号输入接头和接地接头设置在所述背面，所述扬声器馈电接头和所述扬声器回路接头在所述正面。本发明还提供一种带有头戴式的耳道耳塞式声响系统，该系统具有左、右耳塞，每个耳塞具有扬声器，左、右耳塞中的每一个各具有紧凑的噪声抑制电路，线束用于将便携式音频再现设备连接到像音频信号源的存储器这样的信号源上。根据进一步的实施例，本发明可适于与非听觉的音频信号一起使用。在这种情况下，将只有单个的耳塞和噪声抑制电路板，使用单个的双绕线圈单元。根据本发明的一个特别有利的特征，头戴式耳塞会包括左、右侧耳塞体，其大小是局部嵌在用户的耳道内，每个耳塞体限定空心壳，并且其中所述噪声抑制电路是包含在各耳塞空心壳之内。优选地，根据这个特征，将每个耳塞壳形成为第一和第二壳体部分，它们可彼此分开，并接入所述壳的内部，并且其中所述噪声抑制电路嵌入在所述壳的一个壳体部分之内，所述壳的另一部分紧固在所述第一壳体部分上，从而将所述噪声抑制电路封闭在所述壳内。优选地，本发明提供了一对耳塞，每个耳塞都具有限定内耳塞壳的空心体、在所述空心体内用于引线的电线输入开口、在所述空心体的一端的轴向开口、在所述开口端在所述中空体周围延伸的向内偏移的接合边缘、柔性的弹性耳塞式垫、支撑所述垫的垫支撑构件，所述垫支撑构件具有开放端、形成于所述开放端的内部周围的凹槽，用于容放所述空心体的接合边缘和容放在所述支撑主体内的麦克风，将耳塞噪声抑制电路连接到所述麦克风的连接。本发明进一步有用地包括限定以空心管的形式的延伸和形成于所述延伸上的向外延伸的边缘，用于将所述耳塞衬垫形成于其上，所述电路板是圆形和圆盘形，嵌入在所述壳体的空心内部，所述盘状电路板的中心与所述空心壳体的中心轴对齐，所述盘以平面的形式位于所述壳体的轴上。具有新颖性的各种特征作为本发明的特征在于指出更多特殊性在权利要求中，形成这篇说明书的一部分。为了更好地理解本发明，其操作上的优点和其用途所达到的特定的目标，应当参考附图和描述性问题，其中图示和描述了本发明的优选实施例。
图1是与典型的小型便携式音频播放设备一起使用的耳道耳塞式声响系统头戴式耳塞线束的示意性平面图，具有一对带扬声器的耳塞，每个耳塞具有紧凑的噪声抑制电路，以用于图解本发明；图2是图解本发明的具有噪声抑制电路的耳塞的分解透视图，示出了耳塞壳的互相隔开的两个部件，噪声抑制电路在它们之间；图3是设置在电路板上的双绕电路的透视图；图4是电路板的底部平面视图；图5是电路板的顶部平面视图；图6是一个双绕线圈单元的示意性视图，示出了第一和第二线圈，各绕组互相交替。
具体实施例如上文所解释那样，本发明提供一种带有与各种音频设备一起使用并且还用在军队、警察和其它装备中的那种头戴式耳塞线束的耳道耳塞式声响系统。这样的系统还与口授设备一起使用。一般公知的是，这种微型音频装备和头戴式耳塞线束中的声响再现品质稍差。本发明旨在通过包括处理音频信号并直接位于耳塞本身内的声响增强电路，增强这样的声响再现的品质。另外，通过重新设计扬声器本身来接收处理后的音频信号，达到进一步的清晰。因此，参照图1，这图解了头戴式耳塞线束(10)。头戴式耳塞线束通常包括单根的信号线(12)，其具有与特殊形式的音频再现系统嵌合的那类插头(14)，不管什么类型都可以使用。信号线(12)终止于接头(16)处，然后，在接头(16)内，信号线(12)分成两股信号线(18)和(18)，并分别通向左、右耳。左侧和右侧的耳塞(20)和(20)可以简单地固定在它们各信号线(18)和(18)的端部。可替换的是，在一些实施例中，可以提供弹性头夹(未示)来支撑一个或两个耳塞。例如，在一些系统中，可能一次只使用一个耳塞。这样的系统例如可以由操作电话、总机或者双向无线电设备等等之类的人应用。在通常情况下，给每个耳塞提供一个柔性的弹性耳垫(24)。耳垫(24)的形状可以被设计为使其能至少部分地嵌在耳道内，以保持耳塞的位置。可替换的是，耳垫可以大一些，以用于排除人们工作环境中的外部噪声。现在参照图2，每个耳塞可以包括第一耳塞体(30)，该第一耳塞体(30)的形状是管状的空心容器并具有由内凹的接合边缘(32)限定的开放端。小开口(34)允许信号线
(18)进入。第二耳塞体部分包括耳垫撑体(36)，其通常是杯状，并具有由内凹的接合背脊(38)所限定的开放端。接合背脊(38)与接合边缘(32)互相配合，形成闭合的壳。典型情况是，通过用某种形式的粘接剂、胶水、或者塑胶溶剂之类将它们接合在一起。耳垫撑体(36)具有管状的延伸部(40)，限定空心的圆柱形内部并且终止在向外延伸的管道(42)内。垫构件(24)卡接在管道(42)的端部上，并被保持在适当的位置。如所解释那样，软垫构件可以是较大的、柔软的垫或者可以是较小形式形状的垫，设计来嵌入耳道的外端中。管道(42)是空心的，使得声音能够从扬声器传输到用户。在每个壳体(30)内设置有小型化的信号处理电路板(50)。电路板(50)(如图3、4和5所示)包括一个双绕线圈单元(52)，该双绕线圈单元
(52)具有馈电线圈和回路线圈，在图6中，用“S”和“R”表示。在上面提到的美国专利中，线圈是按双股线方式缠绕在一起。双绕线圈单元(52)限定了与电路板(50)正交的中心轴。馈电线圈(S)具有输入馈电接头(54)和输出馈电接头(56)。输入接头(54)连接至进线信号线(18)的一侧。输出接头(56)连接至扬声器(58)的一侧。回路线圈(R)具有输入回路接头(60)和输出回路接头(62)。输入回路接头(60)连接至扬声器(58)的另一端上。回路线圈的输出回路接头(62)连接至信号线(18)的接地导体。通过这种方式，来自于信号源并经由信号线(18)的信号先经过馈电线圈(S)，然后经过扬声器(58)，再从扬声器(58)经过回路线圈(R)返回到信号线(18)的接地导体。信号经过馈电线圈、扬声器和回路线圈的效果是使得现有电路中可能会产生的不想要的噪声信号基本上得到抑制，用户听到的音质得到极大的改善。电路板(50)厚度约为0.125英寸，宽度约为0.3英寸，大致上是圆盘形状。研究发现这些尺寸适合形成馈电线圈(S)和回路线圈(R)的耳塞体(30)内部的受限空间。电路板定义正面和背面。正面朝向扬声器，背面朝向信号线(18)，圆盘中心与壳的中心轴对齐。圆盘在与所述壳的轴线正交的平面内。在图6中示出位于电路板(50)的正面上的双绕线圈单元(70)。双绕线圈单元(70)具有两根电线(72)和(74)。线圈单元中的双绕绕组电线的效果是产生馈电线圈(S)和回路线圈(R)。两个线圈的绕组并排缠绕。从信号线(18)来的输入信号被连接至馈电线圈的输入馈电端。馈电线圈的输出(56)连接至扬声器(58)的输入。扬声器的回路连接至回路线圈一端处的输入(60)。回路线圈的输出端(62)连接至电路板(50)上的接地端。可以看至IJ，从信号线(18)提供给输入端的信号先经过馈电线圈，然后经过扬声器，再返回经过回路线圈，传到接地端。由于尺寸的限制，在耳塞和耳道式扬声器中获得全方位的不失真音频性能是有挑战性的。大多数被做成具有较高的语音线圈阻抗，这种做法可以掩盖失真。但是，经过语音线圈的阻抗，大多数音频信息会丢失。为了克服这个问题，利用低阻抗语音线圈，结果是可以获得较高程度的准确性。双绕线圈连接至输入源和扬声器之间，并在扬声器和接地之间。连接方法是使得双绕线圈的两段中的磁场具有相同的极性，从而消除感抗并防止电流上升期间双绕线圈周围产生磁场。在电流下降的时候，因为双绕线圈中的衰减时间彼此相反，使得电路可以关闭。这会导致所有的场衰减，在双绕线圈和语音线圈中没有电流流动。使用这个方法，可以实现与最高品质的家庭声响系统相媲美的低阻抗语音线圈和好的品质部分。这对音质产生重大的改进。与其它系统相比，听到的低频声音要清晰得多。本发明还适用于单个耳塞和扬声器，它有许多应用。 前述仅是此处通过示例的方式给出的本发明的优选实施例的描述。本发明不应看作是受所描述的任何具体特征的限制，而是涵盖在所附的权利要求范围内的所有这样的变形。
权利要求
1.一种小型扬声器系统的耳塞式声响系统,其具有至少一个带扬声器(58)的耳塞(20，22)并且特征在于: 耳塞壳体(30，36)，其具有内部空腔； 电路板(50)，其设置于所述壳体内并且具有信号线(18)，其中:所述信号线(18)具有输入部分和接地部分； 双绕线圈单元(52)，其设置于所述电路板上并且包括馈电线圈(S)和回路线圈(R)，其中:所述馈电线圈(S)和回路线圈(R)按双股线方式缠绕； 两个馈电线圈接头(54，56)和两个回路线圈接头(60，62)，其设置于所述电路板上，用于将所述双绕线圈牢固地支撑在所述电路板上； 将所述双绕线圈单元紧固在被设置于所述电路板上的所述各个线圈接头； 所述电路板中的导体，用于将所述馈电线圈和所述回路线圈之间分别连接至所述信号线(18)的馈电部分和接地部分。
2.如权利要求1所述的耳塞式声响系统，包括: 电路板正面和电路板背面， 所述信号输入和接地接头并排设置在所述正面上， 所述信号线的信号供应部分和接地部分设置在所述背面。
3.如权利要求1所述的耳塞式声响系统，包括: 信号源(14)，其用作音频信号的来源； 头戴式耳塞(20)，其具有左、右扬声器(20，22)； 线束(12，18)，其用于连接所述信号源和所述头戴式耳塞； 紧凑的噪声抑制电路(50)，其分别设置在所述左、右扬声器中。
4.如权利要求1所述的耳塞式声响系统，包括: 左、右侧耳塞壳体(30，36)，其尺寸被设计为适于嵌合在用户的耳道内； 每个耳塞壳体具有一内部空腔；以及 其中，所述噪声抑制电路设置在每个耳塞壳体之内。
5.如权利要求1所述的耳塞式声响系统，其中: 所述耳塞壳体(30，36)形成为彼此分开的第一主体部分和第二主体部分，以接到所述壳的内部；以及 所述噪声抑制电路嵌合在一个主体部分内，并且其中另一个主体部分紧固到所述第一部分上，以包围所述噪声抑制电路。
6.如权利要求5所述的耳塞式声响系统,其中: 每个所述耳塞壳体的 截面形状是圆筒形的；以及 所述电路板(50)的形状是圆盘形的并且嵌合在其各壳体内，所述电路板(50)贯穿所述壳体内部，并且所述电路板(50 )的圆盘的中心对准所述壳体的中心轴。
7.如权利要求6所述的耳塞式声响系统，其中: 每个耳塞式壳体分成两个部件(30，36 )， 每个部件的截面形状是圆筒形的， 在一个部件上设置有接合边缘(32 )，而在另一个部件上设置有接合背脊(38 )， 所述接合边缘和所述接合背脊是互补的并且互相嵌合，以将所述两个部件嵌合在一起。
8.如权利要求1所述的耳塞式声响系统，包括: 管道(40)，其从一个部件的一端延伸； 耳垫(24)，其嵌合在所述管道上； 所述管道具有的内部空腔，用于将声音从每个扬声器传输到所述用户。
9.如权利要求5所述的耳塞式声响系统，其中: 所述电路板具有正面和背面， 所述正面朝向所述扬声器(58 )， 所述双绕线圈(52)设置在所述正面， 所述背面朝向所述信号线(18)。
全文摘要
一种小型扬声器系统的耳塞式声响系统，其具有至少一个带扬声器的耳塞并且具有限定内部空腔的耳塞壳体、在所述壳体内并且具有带输入部分和接地部分的信号线的电路板、包括按双股线方式缠绕的馈电线圈和回路线圈并设置在所述电路板上的双绕线圈单元、用于以牢固的方式将所述双绕线圈支撑在所述电路板上的在所述电路板上的两个馈电线圈接头和两个回路线圈接头。
文档编号H01F5/00GK103155589SQ201180049554
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月6日 优先权日2010年10月12日
发明者弗拉基米尔·沃尔特·库库路德扎 申请人:弗拉基米尔·沃尔特·库库路德扎