用于通信设备的麦克风耦合器的制作方法

专利名称：用于通信设备的麦克风耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于语音通信设备的麦克风耦合器，具体地涉及一种提供从设备外部到位于设备内的麦克风的空气通路的耦合器。
背景技术：
在语音通信设备中，必须设置麦克风和扬声器以允许用户与另一个人使用的另一个兼容设备来发送和接收音频信号。
在典型电话中，设置了听筒，其为曲线形且具有以适当的空间关系而定位的两个传感器，例如麦克风和扬声器。同时，便携式通信设备，例如蜂窝电话，具有越来越小的形状因素。在蜂窝电话中定位传感器是一项困难的任务，因为传感器的可能位置具有空间限制，而且在特定受限空间内，例如麦克风的传感器的位置必须与电话中其他设备产生的信号干扰充分隔离。
因此需要一种能够解决现有技术中的这些难题的方案。

发明内容
在第一方面，提供了一种通信设备。该设备包括印刷电路板(PCB)，具有用于麦克风的电路；麦克风；以及RF屏蔽罩，定形用于安装在麦克风上，在PCB附近。在该设备中，该屏蔽罩被固定附着在PCB上，位于麦克风上方，并且该屏蔽罩偏向于麦克风以保持麦克风位于合适的位置。
该设备还可以包括盖体，其被定形用于封装PCB和RF屏蔽罩，其中该盖体对RF屏蔽罩提供压力以压在麦克风上使其位于PCB上的合适位置。
在该设备中，该盖体还可以包括由一组壁面限定的内部空腔，其中该空腔被定形用于容纳该屏蔽罩。
在该设备中，所述一组壁面可以排列有金属化材料。
该设备还可以包括RF垫圈，定形用于接触屏蔽罩的底部边缘和PCB。该垫圈可被置于PCB和屏蔽罩之间，并且可被电气地导通。可以设置PCB中的电连接接触RF垫圈，以实现RF屏蔽罩的接地路径，其中RF屏蔽罩经过垫圈到达接地路径。
该设备还可以包括麦克风套，安装用于盖住麦克风和RF垫圈之一。
该设备还可以包括直接位于盖体下面限定的空间内的赫尔姆霍茨(Helmholtz)空腔。
在第二方面，提供了一种通信设备。该设备包括盖体；印刷电路板；印刷电路板上的麦克风；至少部分地位于盖体内的天线；RF屏蔽罩，定形用于安装在麦克风上，在PCB附近。在该设备中，该盖体被定形用于封装PCB和RF屏蔽罩，并且在RF屏蔽罩上提供压力以将RF屏蔽罩和麦克风固定附着到PCB。
在该设备中，盖体还可以包括由一组壁面定义的内部空腔，其中该空腔被定形用于容纳该屏蔽罩。
在该设备中，所述一组壁面可以排列有金属化材料。
该设备还可以包括RF垫圈，定形用于接触屏蔽罩的底部边缘和PCB。该垫圈可被置于PCB和屏蔽罩之间，并且可被电气地导通。可以设置PCB中的电连接接触RF垫圈，以实现RF屏蔽罩的接地路径，其中RF屏蔽罩经过垫圈到达接地路径。
该设备还可以包括麦克风套，安装用于盖住麦克风和RF垫圈之一。
在其他方面，提供了上面各方面的集合或子集的各种组合。


从下面特定实施例的描述和仅作为示例图示了本发明原理的附图中，本发明的上述和其他方面将变得显而易见。在附图中，相同的元件标以相同的参考数字(并且其中独立的元件具有唯一的字母后缀)图1是结合有本发明各种实施例的通信设备的方框图；图2是图1中通信设备的内部组件的方框图，包括麦克风和麦克风耦合器；图3是与图1中的设备相关的第一实施例的麦克风耦合器及其外围组件的外观的上透视分解图；图4是图2中设备的第一实施方式的麦克风耦合器及其外围组件的外观的下截面透视分解图；图5是图2中实施方式的麦克风及其外围组件的横截面侧视图；图6是与图1中设备相关的第二实施例的麦克风及其外围组件的横截面侧视图；以及图7是与图1中设备相关的第三实施例的麦克风及其外围组件的横截面侧视图。
具体实施例方式
本专利文件公开的一部分包括受版权保护的材料。版权所有者对以任何专利文件或专利公开形式的复制没有异意，例如出现在专利和商标局的专利文件或记录中，但无论怎样都保留所有版权。
作为本发明原理的特定实施例的示例图示，提供下面的描述以及此处描述的实施例。这些例子被提供用于解释而不是限制本发明的这些原理。在下面的描述中，相同的部分在整个说明书和附图中都被标以相同的参考数字。
图1示例性地图示了手持移动通信设备10及其组件，包括盖体12、输入设备(例如键盘14A或指轮14B)和输出设备(显示器16)，输出设备优选是液晶显示器(LCD)，尽管可选地可以使用其它类型的输出设备。典型地，盖体12是铸模的聚碳酸酯结构，并可通过已知的塑料形成技术而形成。为便于设备10的组装，盖体12典型地包括以合适的排列组合在一起以封装内部设备并形成设备10的外部壳体的两个或更多部分(piece)。例如，盖体12可以包括上盖体(12A)和下盖体(12B)。实际上，对于设备10，盖体12可被垂直拉长，或可以呈现为其它尺寸和形状(包括翻盖式结构)。由于设备10是通信设备，所以其具有扬声器110和麦克风112作为受设备10中的电子电路和软件所连接和控制的组件，以提供与设备10所接收到的通信的最终听觉通信接口，所接收到的通信可以是例如电话呼叫。
参考图2，示出了设备10的操作元件。设备10中的中央数据处理元件是微处理器18，其被示出为连接在键盘14A、指轮14B、显示器16和一系列其它内部设备之间。为了描述，术语小键盘和键盘均涉及外部机械暴露的键元件和潜在的开关和启动元件(例如，弹性体、凸帽和接触区域)。微处理器18响应于用户通过键盘14A上的键或指轮14B进行的动作，控制显示器16的操作以及设备10的整体操作。可用于微处理器18的示例性的微处理器包括Data 950(商标)系列微处理器和6200系列微处理器，二者均可从英特尔(Intel)公司获得。
除了微处理器18，还示意性地示出了设备10的其它内部设备。这些设备包括通信子系统100、短程通信子系统102、一组辅助I/O设备106、串行端口108、扬声器110和麦克风112。设备10的存储器被设置在闪存116和随机存取存储器(RAM)118中。内部设备被封装在盖体12中，并典型地被安装在印数电路板(PCB)上、附着在盖体的内部，或者通过一些方式悬挂在壳体12中。射频(RF)屏蔽罩120为麦克风112提供保护腔以隔绝外来的RF信号。
设备10优选地是具有语音和数据通信能力的双向射频(RF)通信设备。此外，设备10优选地具有经由因特网与其他计算机系统通信的能力。
由微处理器18执行的操作系统软件优选地被存储在计算机可读媒质中，例如闪存116，但是也可被存储在其它类型的存储器设备中，例如只读存储器(ROM)或类似存储元件。此外，可将系统软件、专用设备应用程序或其一部分暂时地加载到例如RAM 118的易失性存储器中。也可将移动设备接收的通信信号存储在RAM 118中。
除了其操作系统功能外，微处理器18能够在设备10上执行软件应用程序。可在制造期间将例如语音通信模块130A和数据通信模块130B的一组控制基础设备操作的软件应用程序安装在设备10上或其后下载。也可以在制造期间将信元映射模块130C安装在设备10上。同样，可在制造期间将图示为例如可以是个人信息管理(PIM)应用程序的其它软件模块130N的其它软件模块安装在设备10中或在其后下载到设备10中。PIM应用程序优选地能够组织和管理数据项，例如电子邮件消息、日历事件、语音邮件消息、预约以及任务项。PIM应用程序还优选地能够经由无线网络140发送和接收数据项。
通过通信子系统100，并且也可能通过短程通信子系统102，来执行包括数据和语音通信的通信功能。通信子系统100包括接收机150、发射机152和图示为接收天线154和发射天线156(它们通常被结合为一个单独的天线)的一个或多个天线。此外，通信子系统100还包括处理模块，例如数字信号处理器(DSP)158和本地振荡器(LO)160。通信子系统100的特定设计和实施方式取决于设备10将要在其中操作的通信网络。例如，设备10的通信子系统100可以被设计为操作在Mobitex(商标)、DataTAC(商标)或通用分组无线业务(GPRS)移动数据通信网络中，并还被设计为操作在多种语音通信网络的任何之一中，例如高级移动电话业务(AMPS)、时分多址(TDMA)、码分多址CDMA、个人通信业务(PCS)和全球移动通信系统(GSM)等中。其它类型的数据和语音网络，无论是独立的或集成的，都可与设备10一同使用。还应当意识到，通过子系统100发送和接收的一些信号会给设备10中的其它组件(例如麦克风112)带来干扰信号。
网络访问需求根据与设备10通信的通信系统的类型而不同。例如，在Mobitex(商标)和DataTAC(商标)网络中，移动设备使用与每个设备相关联的唯一个人识别码(PIN)来在网络上注册。然而在GPRS网络中，网络访问与设备的订户或用户相关联。因此GPRS设备需要用户身份模块(通常称作用户标识模块(SIM)卡)以在GPRS网络上操作。
当完成了所需的网络注册或启动过程时，设备10可以在通信网络140上发送和接收通信信号。通过接收天线154从通信网络接收140的信号被路由到接收机150，接收机150提供信号放大、下变频、滤波和信道选择等，并且还可提供模拟到数字的转换。对接收信号的模/数转换允许DSP 158执行更复杂的通信功能，例如信号解调和解码。按照类似的方式，由DSP 158处理(例如，调制和编码)要发送到网络140的信号，然后提供给发射机152进行数字到模拟的转换、上变频、滤波、放大以及经由发射天线156发射到通信网络140(或多个网络)。
除了处理通信信号外，DSP 158还提供对接收机150和发射机152的控制。例如，可以通过在DSP 158中实施的自动增益控制算法来自适应性地控制施加到接收机150和发射机152中的通信信号上的增益。
在数据通信模式中，由通信子系统100处理例如文本消息或下载网页的接收信号并输出到微处理器18。然后接收信号被微处理器18进一步处理并输出到显示器16，或可选地输出到一些其它辅助I/O设备106。设备用户还可以使用键盘(小键盘)14A、指轮14B和/或一些其它辅助I/O设备106，比如触摸板、摇杆开关或一些其它类型的输入设备，来编撰数据项。然后经由通信子系统100在通信网络140上发射编撰的数据项。
在语音通信模式中，除了接收信号被输出到扬声器110，而接收的音频信号被提供给麦克风112以进一步转换为电信号并由设备10进一步处理之外，设备10的全部操作实质上与数据通信模式相类似。麦克风112优选地是驻极体电容器麦克风(ECM)，但是可使用可安装到PCB 104(图3中所示)的任何类型麦克风，包括基于硅的换能器。
短程通信子系统102使得设备10和不一定为类似设备的其它近距离系统或设备之间能够通信。例如，短程通信子系统可包括红外线设备和相关的电路及组件或者Bluetooth(商标)通信模块，以提供与具有类似使能(similarly-enabled)系统和设备的通信。
给移动手持通信设备的全部电子器件供电的是电源170。优选地，电源170包括一个或多个电池。还优选地，电源170是单独的电池组，特别是可充电电池组。电源开关172为设备10提供独立的开/关切换。
图3、4和5提供了与设备10的盖体12和内部设备的方面有关的进一步细节。为了图示，使用图4所示的相对于PCB 104的方向标记来提供对前面、后面、左侧、右侧以及上端和下端的参考。在此，PCB的前面是具有安装在其上的显示器16的面向前面一侧。应当意识到，术语“上”可互换地使用于设备10的“前”面和“上”端，类似地，术语“下”可互换地使用于设备10的“后”面和“下”端。相对位置将在上下文中对这些术语的使用中变得清晰。这些参考仅是出于方便而提供相对位置参考，而并不意味着限制，除非另有注释。
PCB 104提供有基板，用于在其上面和下面安装和支持内部器件，并提供一些通过在塑料和铜的层中蚀刻而限定的器件的电子电路。这样，可以更密集地在其上组装器件，以减小PCB 104的尺寸。典型地通过螺丝，PCB 104可以牢固地安装在盖体12内。PCB 104通常是塑料(或FR4)和铜的层的平坦层状结构。麦克风112通常被示出为长方形盒体，其上具有孔122以使得周围的听觉信号通过该孔被接收和处理并被其内部组件转换为电信号。典型地，存在麦克风112的至少两个电触点，它们通常位于其盒体的下面。相应的接触点位于PCB 104上，以分别地接触触点，并使能够被设备10中的其它元件使用的电子电路完备。在其他实施例中，麦克风112可被实施为圆柱体的盒体。
特定物理和操作的限制会影响PCB 104上的设备的位置和它们在特定一侧上的放置。例如，设备10的传统工业外部设计在其上表面具有小键盘，因此需要将与小键盘相关的电子组件放置在PCB 104的上面。同样，麦克风112对于来自天线154和/或156的干扰信号是敏感的。因此，优选地放置麦克风112尽可能远离天线154和156。在一种设计布局中，至少天线154和156之一被放置在设备10下部的PCB 104的下部上。为了有助于使麦克风112与来自这种天线154和/或156的干扰隔离，麦克风112被放置为距离这种天线尽可能的远；然而，设计和空间的限制可能迫使麦克风112的放置比期望的更靠近于(至少针对RF干扰的原因)这种天线。
为了进一步有助于屏蔽麦克风112，设置射频(RF)屏蔽罩120以用于盖住PCB 104上的麦克风112。屏蔽罩120可以提供电磁屏蔽以使麦克风112与电磁干扰隔离。这种干扰来源于由天线154或156接收和产生的信号。屏蔽罩120具有孔(aperture)204，以允许音频信号进入开口126而最终进入屏蔽罩120，并被提供给麦克风112。孔204的尺寸和形状可以被设计为符合听觉和屏蔽的需要。特别地，尺寸必须足够小以提供有效的RF屏蔽，又必须足够大以允许听觉信号进入到其内部而到达麦克风112。在一个实施例中，孔204是圆形的，并具有近似1至2mm的直径。当麦克风112被安装在PCB 104上时，屏蔽罩120优选地由金属制造，并定形用于完全盖住麦克风112，除了孔204。在该实施例中，其具有近似0.2mm的厚度，虽然也可以使用其它厚度。屏蔽罩120为长方形，但是可以使用任何能够盖住麦克风112的适合形状。为了放置的容忍度和更可靠的电接触，在屏蔽罩120的底部边缘，可以设置侧向伸展的凸缘来创建更大的垫圈区域。麦克风套206被设置为屏蔽罩120和麦克风112之间的隔离物。其由像橡胶之类的可压缩的非导体制成，并通常是薄遮盖物，定形用于足够盖住麦克风112的主体以禁止或阻止麦克风112和屏蔽罩120之间的接触。套206不必覆盖麦克风112和屏蔽罩120之间的所有接触点。套206还为麦克风112提供声学密封和震动隔离。套206在其上表面还具有孔208，孔208与孔204和122大致对齐，因此允许任何周围的声音信号经过套206并到达麦克风112。各种孔可被定以形状和尺寸，以提供远离麦克风本身的外部端口的放置，以进一步增强关于天线位置和所带来的RF干扰的麦克风放置，为环境声音提供通路(clearpath)以到达麦克风112。这还对盖体12中的外部孔洞126的位置和尺寸提供了灵活性。
在实施例中，麦克风112可以被焊接或固定到PCB 104。在其他实施例中，可以通过使用套206、罩120和盖体12A的元件的摩擦力将麦克风112固定在PCB 104上的位置上。在PCB 104上，RF垫圈210被设置在其表面上，并围绕着在PCB 104上麦克风112的支脚位置。其在支脚周围定义了周界，与由屏蔽罩120的底部边缘所限定的边界对齐。这样，当处于适当的位置时，屏蔽罩120被放置在垫圈210的上面。为了提供RF密封，垫圈210优选地是导电的，因此，其可由像GS 8000这样的导电材料制成。PCB 104在垫圈210的周界下面具有至少一个暴露的接触片，以提供垫圈210和屏蔽罩120与PCB 104中的电路的电连接。该电路可简单地是与PCB 104中的内部接地面的连接，以有助于RF屏蔽。
在盖体12A的内部，壁面124从盖体12A的内顶面在内部垂直地下降，以限定内腔214，该内腔被定形用于提供围绕RF屏蔽罩120的一部分(或全部)的滑合座，并有助于对齐麦克风112上的罩120。在当前实施例中，存在四个壁面124，位于矩形麦克风112的每一面上。在其他实施例中，可设置其他尺寸和数量的壁面的配置(例如两个或三个壁面)。尽管在显示的实施例中它们被连接，但是它们并不是必须连接的。在其他实施例中，可以设置从内顶面下降的转弯段。在腔214的上表面的盖体12A的孔126允许听得见的信号从设备10的外部环境进入到其内部和麦克风112。应当意识到，可以在盖体12A和/或PCB 104中设置其他物理上类似壁面的结构，以使屏蔽罩120对准麦克风112。为了有助于屏蔽麦克风112不受不期望的RF信号干扰，可以利用金属化材料涂覆腔体的暴露表面。
为了装配相关的组件，麦克风112被放置在其最终位置，其连接与PCB104上的相应垫对齐。如前面提到的，通常不将麦克风112焊接到PCB 104上。将套206安装在麦克风112上。然后将屏蔽罩120安装在套206上。在被插到PCB 104上之前，可以将屏蔽罩120、套206和麦克风112整体或部分地装配在一起。当盖体12A与盖体12B被安装到PCB 104上的位置时，内腔214接触屏蔽罩120的上表面。限定PCB 104、盖体12A和12B、屏蔽罩120、套206、垫圈210和麦克风112的大小和形状，使得盖体12A在内部压在屏蔽罩120上，屏蔽罩120压着套206，套206对麦克风112提供内部压力，从而提供内部摩擦力将麦克风112固定在PCB 104上相对其接触垫的期望位置。例如螺丝128的固定装置提供紧密的绑定机制，以保持盖体12A和12B锁定在一起，使其内部元件适当地安全地处于位置上。可选地，可以在盖体12A、12B和PCB 104之间设置一组可啮合的插销(latch and hook)，以提供部件的搭扣配合设置。尽管未示出，天线154和156通常位于PCB 102的一端。
如图5中所示，垫圈210的横向宽度足够宽以支持屏蔽罩120的底部边缘，包括其底部凸缘。放置壁面124，以相对紧密地固定在屏蔽罩120上，并延伸以与罩120的暴露的底部凸缘的上表面邻接。应当意识到，在其他实施例中，元件间的物理接口可以具有不同的形状和邻接。当装配了所有元件后，所有的孔126、204和208都几乎对齐，以便使听得到的信号从设备10的外部进入到麦克风112。
参考图6，示出了另一个实施例，其中，附加的垫圈130(2)被设置在RF屏蔽罩120(2)的上部和内腔214的内表面之间。垫圈130(2)的支脚被定形以相对于其它元件的孔具有针对孔132的更大的开放区域。因此，孔132的形状和尺寸可以改变，以由孔132的横向边缘、盖体12A(2)的内部盖的下部以及屏蔽罩120(2)的上部所界定的空间提供不同的赫尔姆霍兹(Helmholtz)谐振器。谐振的一个应用是给通过孔132接收的高频信号提供预加重(pre-emphasis)。为了计算，可以将一个或两个其它的孔考虑为谐振器的一部分。为了有助于使元件固定在适当的位置，垫圈130的上部和下部可具有涂在其上的粘合剂，以有助于将其粘贴于它的邻接部件上。垫圈210(2)被定形用于对准屏蔽罩120(2)的正下方。壁面124(2)没有完全延伸到内部，因此它们与PCB 104或RF垫圈210(2)邻接。在其他实施例中，对于不同元件也可以定义其它形状。
应当意识到，在其他实施例中，可以在尺寸和形状上修改一个或多个上述组件以符合特定操作需要。此外，可以修改组件的设置顺序。例如，参考图7，示出了进一步的实施例，其中，RF屏蔽罩120(3)被放置在套206(3)的下面。垫圈130(3)被放置在麦克风112的上表面和RF屏蔽罩120(3)的顶面之间。内腔214(3)被定义为在其区域的外周界上具有额外的隔片132，以提供在盖体12A下面的腔214(3)中的额外空间。腔214(3)通过与上述类似的方式限定了赫尔姆霍兹(Helmholtz)腔。
应当意识到，实施例的一个特征是允许将麦克风安装到PCB上并且屏蔽于RF信号的系统，并不必须将麦克风焊接到PCB上。其偏向于内部或由锁扣固定在位置上。如上所述，一种确保对PCB的屏蔽的方法是使用PCB和设备的盖体之间的摩擦力。然而，在其他实施例中，可以使用其它设备或技术以在屏蔽上给予内部摩擦或压力。例如，可以给RF屏蔽罩设置锁扣或用于锁扣的插座，以用于与PCB上相应的元件或下部盖体接合，以确保屏蔽罩处于适当位置上。同样，可以利用固定到PCB中的螺丝来牵制屏蔽罩。应当意识到，还可以使用其他不涉及焊接的固定技术。
在其他实施例中，可以将麦克风和屏蔽罩放置在设备10的PCB的背面。在此，用于设备10的背盖被提供有合适的内腔(与上面描述的一个类似)，来在屏蔽罩上和麦克风上给予一个内部的、向上的压力，以分别将屏蔽罩压在PCB上以及将麦克风保持在其位置上。可以看出，除了放置在PCB背面上的相关组件以及设置在设备10的背盖中的安装和对准特征之外，这些实施例按照与上面描述的实施例相类似的方式进行操作。
尽管参考特定实施例描述了本发明，但是在不脱离如所附权利要求概述的本发明的范围的情况下，其各种修改对本领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种通信设备，包括印刷电路板(PCB)；麦克风；和RF屏蔽罩，定形用于安装在所述麦克风上，在所述PCB附近，其中，所述屏蔽罩在内部偏向所述PCB。
2.如权利要求1所述的通信设备，还包括盖体，定形用于密封所述PCB和所述RF屏蔽罩，所述盖体向内部压在所述麦克风上以将所述麦克风固定在所述PCB上的适当位置处。
3.如权利要求2所述的通信设备，其中，所述盖体还包括内腔，由一组壁面所限定，所述腔定形于容纳所述屏蔽罩。
4.如权利要求3所述的通信设备，其中，所述一组壁面排列有金属化材料。
5.如权利要求1至4中任意之一所述的通信设备，还包括RF垫圈，定形用于接触所述RF屏蔽罩的底部边缘，所述垫圈被放置于所述PCB和所述RF屏蔽罩之间；以及所述PCB中的电连接，接触所述RF垫圈以实现所述RF屏蔽罩到所述PCB中的接地连接的接地路径。
6.如权利要求5所述的通信设备，还包括麦克风套，安装用于盖住所述麦克风和所述RF垫圈之一。
7.如权利要求1至6中任意之一所述的通信设备，还包括位于所述麦克风之上的赫尔姆霍兹腔。
8.如权利要求7所述的通信设备，其中，该赫尔姆霍兹腔由直接位于所述盖体下面的空间所限定。
9.如权利要求2或3或当从属于权利要求2或3时的权利要求4至8任意之一所述的通信设备，还包括至少部分地位于所述盖体内的天线；其中，所述麦克风位于所述印刷电路板上，并且所述盖体在所述RF屏蔽罩上提供向内的压力以将所述RF屏蔽罩和所述麦克风固定到所述PCB上。
全文摘要
本发明提供了一种通信设备，包括盖体；印刷电路板；在印刷电路板上的麦克风；至少部分地位于盖体内的天线；RF屏蔽罩，定形用于安装在麦克风上，在PCB附近。在该设备中，盖体定形用于盖住PCB和RF屏蔽罩。盖体在RF屏蔽罩上提供压力以向内压麦克风将其固定附着在PCB上。
文档编号H04B1/04GK1917382SQ200610142279
公开日2007年2月21日 申请日期2006年6月28日 优先权日2005年6月28日
发明者拉里·霍克, 乔治·曼科鲁斯, 罗伯特·菲利普斯 申请人:捷讯研究有限公司