专利名称：一种抑制风噪声的麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式通讯设备麦克风端的噪声抑制方法，尤其是一种能够有效
抑制由气流吹到麦克风端及产品壳体而产生的风噪声的方法。
背景技术：
对于需要在户外使用的通讯设备，风成噪声对麦克风的影B向，就成为传声质量好
坏的首要限制因素，也成为一个很重要的设计考虑。风成噪声对麦克风端的影响，主要分为
两种，一种是风本身产生的包含了旋涡及波动的气流紊乱，其功率谱由低频部分主导；另一
种是风与麦克风相作用而产生的紊乱，这部分的功率谱由较高的频率部分主导。风成噪声
的功率谱分布还与风速有关，风速越大，功率谱的主导部分也会相应向高频移动。 风噪声的另一个特点是相关性很差，而语音则是具有很强相关性的信号。 对于通讯产品麦克风端的风成噪抑制，目前主要的技术路线有四种，一种是采用
算法降噪，也即数字信号处理，属于主动降噪；一种是采用声学方法，包括选用声学参数合
理配置的声学结构及声学材料，以及与此相适应的麦克风单元，属于被动降噪；一种是运用
骨传导原理等进行风噪抑制；第四种就是综合运用前三种的一种或几种。 采用声学手段进行风噪抑制，具有不消耗电能，对高低风速均具有较稳定的降噪
效果等特点。 由于单指向性麦克风具有较好的指向性及信噪比，就在一些便携式通讯设备，尤 其是无线耳机中得到了应用。但风噪声的相关性差的特点，使得单指向性麦克风对风噪声 很敏感；而全指向性麦克风天然的具有对风噪声的相对于指向性麦克风的不敏感性，因此 多用于经常在户外环境下使用的便携式通讯设备中。 随着便携式通讯设备的流行，如手机、话务耳机，蓝牙耳机，风成噪声更成为一个 严重的问题。这是因为此类产品与风接触面积相对来说很大，使用时靠近手、臂、头，这些人 体界面与风相作用，会产生额外的气流紊乱。 而且，由于此类产品的体积小型化趋势，如若满足风噪声抑制的目的，麦克风产品 通常所使用的风罩的体积就太大而不能应用。因此，通常的便携式通讯设备很少提供风噪 抑制的功能。
目前，有几种针对便携式通讯设备麦克风端风噪声抑制的技术，如专利
US4625827， US2006034476A1， W02004112424A1， W02005067653A2等所提供的技术方案。但
这些技术方案的实施要么需要较大空间，难以真正应用于便携式通讯设备中；要么运用的
声结构使得麦克风灵敏度大大降低，信噪比较差，要么实际降噪效果并不明显。 因此，客观上就需要一种小体积、耗能少、高信噪比、对风噪声具有抑制作用的方
案，能够应用于便携式通讯设备麦克风端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制风噪声的麦克风，针对便携式通讯设备(如无线
3耳机)提供一种小体积风罩结构，以实现耗能少、高信噪比、对风噪声具有抑制作用的麦克 风端。 为实现上述目的，本发明提供的抑制风噪声的麦克风，包括有前盖板和后盖板，其 中 前盖板或后盖板为声学多孔材料； 前盖板和后盖板之间有一腔壁，使前盖板与腔壁之间或后盖板与腔壁之间形成一 空腔状的声通道； 该腔壁上附著有弹性材料； 麦克风置于前声通道或后声通道内的一端，且麦克风的入声孔朝向声通道的空 腔； 麦克风包有由橡胶套围成的壳体，橡胶壳体具有开口以露出麦克风的入声孔。 由本发明的实施，确实可以实现耗能少、高信噪比、对风噪声具有抑制作用的目 的。
图1A是本发明在耳机前盖板开入声孔时的实施例主视图。 图IB是本发明在耳机前盖板开入声孔时的实施例A-A剖视图。 图1C是本发明在耳机前盖板开入声孔时降风噪的示意图。 图ID是本发明在耳机前盖板开入声孔时的另一实施例A-A剖视图。 图2A是本发明在耳机后盖板开入声孔时的实施例后视图。 图2B是本发明在耳机后盖板开入声孔时的实施例A-A剖视图。 图2C是本发明在耳机后盖板开入声孔时的另一实施例A-A剖视图。 图3为本发明中所使用的麦克风单体的橡胶壳体结构示意图。 图4为声学多孔材料加于前盖板实施例的示意图。 图5为声学多孔材料加于后盖板实施例的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的意图部分或全部将在以下描述中体现。 本发明提供的为一种耗能少、高信噪比，且能有效抑制风噪声的装置，主要应用于 便携式通讯设备中麦克风端，具体体现为一种风罩结构，包括具有一定尺度及间隔的多个 入声孔，入声口后贴具有一定厚度、孔径及空隙率的声学多孔材料，多孔材料和麦克风后腔 壁之间留有空腔，腔壁上附一层弹性材料，如橡胶。负责信号接收的麦克风置于风罩结构的 一段，麦克风包有由橡胶套围成的壳体，橡胶壳体应具有一定大小的开口以露出麦克风单 体的入声孔。 优选地，本发明为一种应用于蓝牙耳机中的风罩结构，所用换能器为全指向性麦 克风。在耳机一面机壳开了一系列具有一定尺度的入声孔，任意两个入声孔之间均有一定 间隔。 多入声孔设计是利用了风噪声空间上的不相关性以及语音信号的相关性。 一定间隔的两个入声孔，进入的风噪信号可认为是不相关的，相叠加是3dB的增益，而语音信号是 相关的，相叠加是6dB的增益，从而增加了信噪比。另外，多孔结构也可以使得麦克风单体 的接收出现指向性。指向性及信噪比增加的程度，与入声孔的尺寸及入声孔的间距有很大 关系。 入声孔后贴有一定厚度、孔径及空隙率等的声学多孔材料，以形成较平缓的速度 梯度层，平滑风中的紊流，从而降低风噪声。 声学多孔材料和后腔壁形成的空腔中包含一定量的相对稳定的气体，在作为语音 汇集通道的时候也起到了平稳气流的作用。 蓝牙耳机机壳内部同时具有麦克风端及受话器端，由于耳机体积小，回声就成为 一个很重要的设计考虑。后腔壁上附的弹性材料，主要起减震及减弱回声的作用。
以下通过对实施例的阐释，可更加清晰地说明本发明的意图。 本发明的下述具体实施方案一般性地涉及一种应用于蓝牙耳机麦克风端的风罩 结构，附图中组成风罩的相关结构及元件的几何尺寸由具体产品定义。 需要说明的是，本发明可以在声学多孔材料的前面增设一开设有入声孔的前盖板 或后盖板，也可以直接采用声学多孔材料作为前盖板或后盖板，为叙述上的方便，先描述在 声学多孔材料前面再设有前盖板或后盖板的实施例。
实施例1 请参阅图1A，为蓝牙耳机100中风罩结构的前侧视图，耳机壳体130的前盖板140 上开了一系列具有一定尺寸及间隔的入声孔101。 图1B为该实施方案的剖视图，腔壁105的前面(即图1B的左面)设有一前盖板 140，在前盖板104的内侧面上粘结有一层声学多孔材料102，腔壁上附一层弹性材料104， 由声学多孔材料102与弹性材料104围成一声通道103。 麦克风110位于靠近受话器120的一端，此种放置的主要考虑是能够充分利用语 音信号与风噪信号相干性的不同以提高信噪比。由于耳机的佩戴方式，决定了语音信号的 入射方向与前盖板140的夹角为锐角，也即进入声通道的语音信号速度方向朝向受话器一 端，从而语音信号可以在麦克风形成相干增强。 结合图3所示，麦克风110是套设在一橡胶套320内，该橡胶套开设有入声口 330， 麦克风的导线柱340伸出橡胶套320之外；图3为本发明中所使用的将麦克风单体套设在 橡胶壳体内的结构示意图。 前盖板的入声孔101其边缘做圆滑处理，以尽量减少风生漩涡的生成。入声孔的 尺寸及孔间距的最佳值可由实验测得(该实验方法为公知技术，本发明不作详细描述)。
声学多孔材料102可为各种材质的纤维物质，如毛毡、无纺布等，也可为各种材质 的具有一定目数的密织网，如金属网、尼龙网，也可为具有一定孔径及空隙率的多孔熔结 材料，如熔塑材料、泡沫铝等；声学多孔材料102应具有一定厚度，优选地此厚度应不小于 lmm。当声学多孔材料102为密织网时，目数应不小于24X 110/英寸，若单层网厚度不够，可 为多层网，网间以方便的方式进行固定；当声学多孔材料102为多孔熔结材料时，可为不均 匀孔径通孔材料或均匀孔径通孔材料，空隙率在65% 75%之间，孔径在0. Olmm 0. 2mm 之间。 优选地，声学多孔材料102为具有一定厚度的由不同密度材料复合而成的声学材料，如由金属网、毛毡、熔塑三种材料通过粘合而成的复合材料。 弹性材料104具有一定厚度，主要起减震及回声消减的作用。 声通道103是由声学多孔材料102与弹性材料104所围成的较狭窄的声通道，由
于声学多孔材料102的作用，声通道103内围了一层相对静止的空气层。当有风吹来时，声
通道103中的压强要大于外界大气压，对信号中携带的风噪声能够起到一定的平滑和阻挡
作用。特别地，声通道103中也可以充满密度较小的材料，如玻璃棉等。 本实施例中，麦克风110安装位于靠近受话器120结构一端，此种放置的主要考虑
是能够充分利用语音信号与风噪信号相干性的不同以提高信噪比。由于耳机的佩戴方式，
决定了语音信号的入射方向与前盖板140的夹角为锐角，也即进入声通道的语音信号速度
方向朝向受话器一端，从而语音信号可以在麦克风形成相干增强。 降风噪示意图如图1C所示。风噪声与以一定角度入射的语音信号20—起入射到 耳机前盖板140上，入射信号经过多个入声孔101进入声学多孔材料102，由于声学多孔材 料102的平滑作用，风噪声10的能量得到了消减，而语音信号20则几乎不消减的进入声通 道103，经过声通道103的稳流作用，风噪声得到进一步的衰减，经过衰减的不相关的风噪 声与几乎没有衰减过的语音信号入射到麦克风单体里，从而最终得到了较高的信噪比。
诸如蓝牙耳机一类的小体积通讯设备中回声问题比较突出，特别是麦克风单体 110与受话器端120靠的比较近的时候。基于此种考虑，本发明可以将麦克风结构110移至 远离受话器120的一端，如图1D所示。
实施例2 由于耳机前盖板受风影响较后盖板大，为取得较好的风噪抑制效果，可将入声孔 开在后盖板上。 图2A是本发明在耳机后盖板开入声孔时的实施例后视图。腔壁205的后面(即
图2B的右面)的后盖板250内侧面上粘结有一层声学多孔材料202，腔壁205上附一层弹
性材料204 ;由声学多孔材料202与弹性材料204所围成一较狭窄的声通道203。 由于后盖板还包括受话器220端的结构及耳挂，且后盖板250靠人体较近，因此用
来开入声孔的空间较前盖板少。 图2B是本发明在耳机后盖板开入声孔时的实施例剖视图。 图2C是本发明在耳机后盖板开入声孔时将麦克风及其橡胶套210移至远离受话 器220的一端的剖视图。 由于风向相对于耳机机体是随机的，某些风向下，入声孔边缘与风相互作用，有可
能会加剧风噪声。 实施例3 图4为声学多孔材料作为透声结构加于前盖板时的示意图，与实施例1基本相同， 只是本实施例中去掉了入声孔结构，而是直接使用厚度不小于2mm的声学多孔材料401作 为透声结构，风罩结构由声学多孔材料401、声通道402、橡胶层403和腔壁404构成。此风 罩结构构成相对简单，更容易工业实现。 声学多孔材料401为具有一定硬度及厚度的金属网或熔结材料。当声学多孔材料 401为金属密织网时，目数应不小于24X110/英寸，厚度若单层网厚度不够，可为多层网， 网间以方便的方式进行固定；当多孔材料为多孔溶结材料时，可为不均匀孔径通孔材料或均匀孔径通孔材料，空隙率在65% 75%之间，孔径在0. 01mm 0. 2mm之间。
实施例5 图5为声学材料作为透声结构加于后盖板时的示意图，与实施例2基本相同，只是 在本实施例中去掉了入声孔结构，而是直接使用厚度不小于2mm的声学多孔材料501作为 透声结构，风罩结构由声学多孔材料501、声通道502、橡胶层503和腔壁504构成。
声学多孔材料501作为透声结构具有一定硬度及厚度的金属网或熔结材料。当多 孔材料为金属密织网时，目数应不小于24X110/英寸，厚度若单层网厚度不够，可为多层 网，网间以方便的方式进行固定；当多孔材料为多孔熔结材料时，可为不均匀孔径通孔材料 或均匀孔径通孔材料，空隙率在65% 75%之间，孔径在0. 01mm 0. 2mm之间。
权利要求
一种抑制风噪声的麦克风，包括有前盖板和后盖板，其中前盖板或后盖板为声学多孔材料；前盖板和后盖板之间有一腔壁，使前盖板与腔壁之间或后盖板与腔壁之间形成一空腔状的声通道；该腔壁上附著有弹性材料；麦克风置于前声通道或后声通道内的一端，且麦克风的入声孔朝向声通道的空腔；麦克风包有由橡胶套围成的壳体，橡胶壳体具有开口以露出麦克风的入声孔。
2. 如权利要求1所述的抑制风噪声的麦克风，其中，前盖板朝外一面安装有风罩，该风 罩上设有入声孔。
3. 如权利要求1所述的抑制风噪声的麦克风，其中，后盖板朝外一面安装有风罩，该风 罩上设有入声孔。
4. 如权利要求1所述的抑制风噪声的麦克风，其中，声学多孔材料为纤维物质或密织网。
5. 如权利要求4所述的抑制风噪声的麦克风，其中，纤维物质为毛毡、无纺布或具有孔 径及空隙的多孔熔结材料。
6. 如权利要求4所述的抑制风噪声的麦克风，其中，密织网为金属网或尼龙网。
7. 如权利要求4所述的抑制风噪声的麦克风，其中，具有孔径及空隙的多孔熔结材料 为熔塑材料或泡沫铝。
8. 如权利要求1所述的抑制风噪声的麦克风，其中，该腔壁上附著的弹性材料为橡胶。
全文摘要
一咱抑制风噪声的麦克风，包括有前盖板和后盖板，其中前盖板或后盖板为声学多孔材料；前盖板和后盖板之间有一腔壁，使前盖板与腔壁之间或后盖板与腔壁之间形成一空腔状的声通道；该腔壁上附著有弹性材料；麦克风置于前声通道或后声通道内的一端，且麦克风的入声孔朝向声通道的空腔；麦克风包有由橡胶套围成的壳体，橡胶壳体具有开口以露出麦克风的入声孔。由本发明的实施，可以实现耗能少、高信噪比、对风噪声具有抑制作用的目的。
文档编号H04R1/08GK101742371SQ200810225788
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者姜朋欣, 张向东, 王俊理, 赵燕鹏, 黄莹 申请人:潍坊歌尔电子有限公司