专利名称：一种电容传声器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传声器领域，特别涉及一种电容传声器。
背景技术：
目前，扩声系统的应用越来越广泛，参见图1,为一种基本的会议扩声系 统结构示意图，传声器将声源发出的声音信号转换为电信号，经过调音台调 音后，再经过功放将信号功率放大，送入扬声器扩声。其中传声器(也称话 筒)作为扩声系统的源头，其各项具体指标能否达到最优显得尤为重要。
声音清晰，无杂音的会议系统及会场环境一直是会议及音响工程人员追 求的理想情况，这就要求进一步提高电容传声器的信噪比。提高电容传声器 信噪比的途径大致有两种， 一是降低电容传声器的噪声，二是提高电容传声 器的灵敏度，由于通过降低噪声来提高信噪比的效果非常有限，因而通常都 是通过提高电容传声器的灵敏度来提高电容传声器的信噪比。其中传声器的 灵敏度是指传声器声电转换的能力，具体为在单位的声压作用下，传声器能 产生多大的电压。
现有技术中，针对驻极体电容传声器而言， 一般在一个音头仓中并联放
入多个电容极头来提高电容传声器的灵敏度，参见图2,为两个电容极头并 联的电容传声器结构示意图，在一个音头仓外壳5中并联有两个电容极头， 具体是电容极头1的正极与电容极头2的正极连接在一起(如图2中3所示 位置)，电容极头1的负极与电容极头2的负极连接在一起(如图2中4所示 位置)，电容极头1和电容才及头2共同的正才及、及电容才及头1和电容才及头2 共同的负极分别连接到射随器，射随器再与滤波输出电路相连，多个电^^及 头并联在一个音头仓中的原理与两个电容极头并联在一个音头仓中的原理相 同，多个电容极头之间的并联连接，使得多个电容极头之间互为负载，因而 多个电容极头并联在一起后的灵敏度虽然有所提高，但其灵敏度提高的能力
3相当有限。而且该方式只适用于驻极体电容极头，而不适用于纯膜片电^f及 头，因为驻极体电容极头的场效应管是直接焊接在电容极头里面的，而纯膜 片电容极头的场效应管是在电容极头外的，而且需要有极化电压，所以不能 够直接筒单并联使用。
有鉴于此，目前并没有能够有效提高电容传声器灵敏度的技术方案。
实用新型内容
本实用新型提供一种电容传声器，以解决进一步提高电容传声器灵敏度 的问题。
一种电容传声器，包括多个用于拾音的电容极头、每个所述电容极头对
应的阻抗转换器、加法器、滤波电路和输出线路
每个所述电容极头的正极和负极经过各自的阻抗转换器分别连接到加法
器的输入端，所述加法器的输出端经滤波电路与所述输出线路相连。 每个所述电容极头分别设置在各自的音头仓外壳内。 每个所述电容极头与加法器间的连接线分别具有各自的话筒连接管。 至少两个所述电容极头与加法器间的全部或部分连接线共用一个话筒连接管。
所述电容传声器还包括放大器或射随器，连接于所述加法器的输出端与 所述滤波电^各之间。
所述电容极头为驻极体电^^及头、背极电容极头或纯膜片电容极头。
本实用新型提供的一种电容传声器，有益效果为通过改变拾音方式， 即由原有的单音头拾音改为多音头拾音，相独立的多个电容极头分别与加法
器相连,加法器使得电容传声器的整体灵敏度相当于多个独立电^^及头灵壽丈 度之和，大大提高电容传声器的灵敏度，进而可以大大提高电容传声器的信 噪比。
4为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。
图1为现有技术中一种基本的会议扩声系统结构示意图2为现有技术中两个音头并联构成的电容传声器结构示意图3为本实用新型实施例提供的一种电容传声器的结构示意图4为本实用新型实施例提供的一种电容传声器的实物图5为本实用新型实施例提供的另一种电容传声器实物图6为本实用新型实施例提供的另 一种电容传声器的结构示意图7为现有技术中单音头电容传声器的灵敏度及频率响应曲线图8为本实用新型实施例提供的电容传声器灵敏度及频率响应曲线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术 方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 实用新型保护的范围。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对 本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
目前，扩声系统的应用越来越广泛，其中传声器用于实现声电转换，主 要包括三个组成部分声学系统(拾音头)、机械系统(外壳)和电学系统 (电路)。
目前常用的传声器按换能原理主要有动圈传声器、电容传声器、铝带传 声器等多种类型，而其中电容传声器以其优良的性能广泛应用在会议、录音、 播音、发布会等重要场合，主要包括驻极体电容传声器、背极电容传声器和 纯膜片电容传声器等。电容传声器的声学系统主要用于完成声电转换的功能，其主要元件为由 平板电容器构成的电容极头(包括驻极体电容极头、背极电容极头和纯膜片 电容极头等)，其中平板电容器包括能随声波振动的电极和固定的电极，在物 理学上，平板电容器在忽略边沿效应的情况下，它的电容量的计算公式为
式l中C:平板电容器的电容量；
s:平板电容其两极间电介质的介电常数； S:平板电容器两电才及间的正对面积； d:平一反电容器两电极间的间距。 当s、 S、 d三个参数中任何一个发生改变时，平板电容器的电容量C就 将随之发生变化，由于声波是一种呈一定能量的振动，当声波打在平板电容 器上时，平板电容器的两极板间的间距将发生变化，布I设两极板间的间距改 变量为Ad,电容量的改变为AC,则
A" sx5* sxSCoxAd 丄、^
d d+Ad d+Ad
其中，Co为间距为d时的初始电容量，此时电容传声器电容量的改变将 随声波的变化而改变，根据库仑定律C=Q/U,可以推导出U=Q/C,其中C 为两相j反间的电容量，U为两核il间的电压值，Q为电量；可以看出两招j反 间的电压U是随两极板间电容量C的改变而发生变化的，这样就实现了声波 向电信号的转换。
电容传声器主要技术指标包括指向性、灵敏度、频率响应、最大声压 级、信噪比等，这些指标中有些是依据使用场合和应用范围的不同而有不同 的需求，如指向性、灵敏度、频率响应等，但有些指标对于不同的使用场 合和应用范围而言需求都是一样的，如信噪比要求越高越好、最大声压级 要求越大越好等。
电容传声器的信噪比为信号与噪声的比值， 一般以dB(分贝)为单位，公式见式3:
式3中，E为电容传声器的灵敏度，单位为mv/pa; En为电容传声器的 噪声电压，单位为mv， S为信号量，N为噪声量，信噪比S/N的单位为dB。
通过式3可见，提高电容传声器信噪比的途径大致有两种方法， 一是降 低电容传声器的噪声，二是提高电容传声器的灵敏度。
通过降低噪声来提高信噪比的效果非常有限，因为电容传声器的极头本 身工作比较稳定，理论上在无噪声的环境下自身产生的热噪声极低，整个电 容传声器的噪声主要来源于电路系统，除了选用噪声低的器件及合理布局电 路板，没有其他更有效的方法来降低线路的本底噪声，因此降低噪声是有限 的，因为每一个有源器件在工作中都会存在本底噪声。
因此，参见图3至图6，本实用新型实施例提供一种电容传声器，通过提 高传声器的灵敏度来提高电容传声器的信噪比。
电容传声器的灵敏度主要取决于电容极头本身灵敏度E及电路放大倍数 Av,电容传声器的输出电压Eout:ExAv,电容传声器的输出噪声E『Avx电 路本底噪声，其中Av为电容传声器的放大倍数。
提高电路放大倍数Av能够使输出电压增加，但同时输出噪声En也会同 比增大，因此提高电路放大倍数Av并不可取，而且还会使电路在高声压时 提前进入削波状态，所以一般的电容传声器电路都采用1: l的输出方式，即 i文大倍lt Av=l。
而一味的提高电容极头灵敏度会使电容极头声压级大幅下降，容易在高 声压的情况下产生削波，还有会产生吸极情况，产生爆破声，严重的会使电 容极头无法继续工作，造成电容传声器的损坏。
现有技术中，针对驻极体电容传声器而言， 一般在一个音头仓中并联放 入多个电容极头来提高电容传声器的灵敏度，多个电^^及头共用一个音头仓 腔体，则多个电容极头之间会互为负载，每个电容极头的灵敏度将不再是之前单个电容极头的自身灵敏度，而会大幅降低，因而采用这种方式提高电容 传声器灵敏度的能力相当有限；另外，多个电容极头之间在声腔结构上也会 相互影响，即前一个电容极头的后腔会变成后一个电容极头的前腔，因此会 对频率响应、指向性、失真度等指标产生很大影响，从而产生比较严重的梳 状滤波效应，频率响应及谐波失真会变得很槽糕，不能很好的还原原有音源， 甚至无法还原原有音源。
而本实用新型实施例提供的一种电容传声器，参见图3,包括两个电容
极头电容极头311和电容极头312;加法器34;滤波电路36:和输出线 路37;
两个电容极头(电容极头311和电容极头312)分别经过各自的阻抗转 换器(阻抗转换器331和阻抗转换器332)连接到加法器34的输入端，具 体的，电容极头311的正极301和负极302经各自的阻抗转换器331连接到 加法器34的输入端，电容极头312的正极和负极经阻抗转换器332连接到 加法器34的输入端，也就是说，每个电容极头配有一个阻抗转换器，阻抗 转换器将前一级电路的高阻抗转换为低阻抗，以便更好的与下一级电路相匹 酉己；
该加法器34的输出端经滤波电路36与输出线路37相连。
进一步的，每个电容极头分别设置在一个音头仓外壳内，即电容极头311
和电容极头312分别设置在两个音头仓外壳(音头仓外壳321和音头仓外壳
322)内。
可见，本实用新型实施例提供的电容传声器，通过改变拾音方式，即由 原有的单音头拾音改为多音头拾音，相独立的多个电容极头分别与加法器相
连,加法器使得电容传声器的整体灵敏度相当于多个独立电容极头灵敏度之 和，大大提高电容传声器的灵敏度,进而可以大大提高电容传声器的信噪比。 本实施例中示出的电容传声器包括两个独立的音头(参见图4中的音头 411和音头412，或图5中的音头511和音头512),其中每个音头由音头仓 外壳和设置在音头仓外壳内的电容^f及头构成，实际应用中，不限于两个独立 的音头，可以包括三个或更多个独立的音头组成，以进一步的提高电容传声 器的灵敏度，进而进一步的提高电容传声器的信噪比。
8结合参见图4,每个电容极头与加法器间的连接线可以分别具有各自的
话筒连接管，即电容极头311和电容极头312与加法器34之间的连接线可 以分别具有各自的话筒连接管421和话筒连接管422,其中话筒连接管可以 采用话筒软管，也可以采用话筒硬管，这样，可以使得多个音头分别朝向不 同的方向，即多个音头可以从多个方向进行拾音，如果采用的是话筒软管的 话，还可以手动调整拾音方向，以满足多种需求。
在实际应用中，至少两个所述电容极头与加法器间的全部或部分连接线 也可以共用一个话筒连接管，结合参见图5，电容极头311和电容极头312 与加法器34之间的连接线可以共用一个话筒连接管52，此时，多个音头可 以针对某一个位置进行拾音，更加有针对性。
电容极头的类型可以是驻极体电容极头、背极电容极头或纯膜片电容极 头，本实用新型实施例中的多个电容极头可以均采用同一种类型的电容极 头，也可以分别采用不同种类型的电容极头搭配使用，来满足多种实际需要。
可以根据采用的电容极头的类型不同，阻抗转换器放置的位置也有所不 同，比如采用的是驻极体电容极头，则阻抗转换器在驻极体电容极头里面， 当选用背极式电容极头或纯膜片电容极头时，阻抗转换器在电容极头外面， 在音头仓里面。
进一步的，参见图6，本实用新型实施例提供的电容传声器，还可以包 括射随器35,射随器35连接于加法器34的输出端与滤波电路36之间，因 为射随器35输出阻抗较小，因此，可以进一步提高电容传声器的带负载能 力，延长信号传输的距离，和抗干扰能力，实际应用中，可以采用放大器替 代射随器， 一般采用放大倍数Av为1的放大器。
实际应用中，为了进一步增加电容传声器的抗噪声、抗干扰能力，还可 以包括电子平衡器或变压平衡器，如果采用电子平衡器，则将电子平衡器串 联到加法器34的输入端与射随器35的输入端之间；如果采用变压平衡器， 则将变压平衡器连接到滤波电路后面。电子平衡器和变压平衡器属于本领域 常用的电子器件，此处对其的具体使用方式不做限制，现有的使用方式均可 应用。
本实用新型实施例提供的电容传声器，通过改变拾音方式，即由原有的
9单音头拾音改为多音头拾音，相独立的多个电容极头分别与加法器相连，加 法器使得电容传声器的整体灵敏度相当于多个独立电容极头灵敏度之和，大 大提高电容传声器的灵敏度，进而可以大大提高电容传声器的信噪比。
另外，由于每个电容;f及头都有独立的音头仓外壳，即具有独立的声学结
构，所以不会互相影响其频率响应及谐波失真度，不会产生梳状滤波效应， 能够纟艮好的还原原有音源。
再次，由于多个电容极头的前级是独立的，因此大大提高了电容传声器 的可靠性和适用性，即一旦当其中的一个电容极头由于某种原因发生故障无 法工作的话，那么不会影响另外的电容极头的工作，从而使得电容传声器可 以继续工作。
目前单个纯膜片电容极头的灵敏度较好的可以做到-44.7dB (即 5.82mv/pa)，不能做的太高，因为当灵敏度太高的话就要减小极板间的间距， 或加大极化电压，这样，在大声压、潮湿或是灰尘多的情况下会产生吸极的 现象，参见图7,为现有技术中单音头电容传声器的灵敏度及频率响应曲线 图，该曲线图是以采用噪声相对较小的阻抗转换器，即东芝公司的2SK118R 结型场效应管，它的指标大体为Idss=0.4mA， En=0.5dB(F=lKHz, Rg=lM Q), Cis=8.2P，可见选用2SK118R结型场效应管比一般的结型管具有更低 的噪音。在无信号输入的情况下线路输出噪音测试结果为1.5pV,如果是单 音头拾音的话得到的信噪比为S/N(dB)=201gE/En=201g5.82mv/1.25pv= 201g4656=73.4dB，也就是说，73.4dB的信噪比基本上是目前单音头电容传声 器比4交高的指标了。当前，通过非常复杂的工艺和电絲4殳计，能够获得85dB 左右的〗言p乘比。
而采用本实用新型实施例提供的电容传声器，无需复杂的工艺和电路设 计，只需要通过改变拾音方式，即由原有的单音头拾音改为多音头拾音，相 独立的多个电容极头分别与加法器相连，其灵每丈度可以增加到-30.5dB (即 29.85mv/pa),在高的灵敏度下，不会影响声压级和频率响应。参见图8,为
S/N(dB)=201gE/En=201g29.85mv/l .25(iv=201g23883=87.56 dB。
通过图7与图8的比较可以明显看出，采用本实用新型实施例提供的电容传声器的灵敏度及频率响应的曲线更加平滑，整体坡度更小。
需要说明的是，在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括 那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品 或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个......"
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同 要素。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型 的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、 改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种电容传声器，其特征在于，包括多个用于拾音的电容极头、每个所述电容极头对应的阻抗转换器、加法器、滤波电路和输出线路每个所述电容极头的正极和负极经过各自的阻抗转换器分别连接到加法器的输入端，所述加法器的输出端经滤波电路与所述输出线路相连。
2、 根据权利要求l所述的电容传声器，其特征在于，每个所述电容极头 分别设置在各自的音头仓外壳内。
3、 根据权利要求1所述的电容传声器，其特征在于，每个所述电容极头 与加法器间的连接线分别具有各自的话筒连接管。
4、 根据权利要求1所述的电容传声器，其特征在于，至少两个所述电容 极头与加法器间的全部或部分连接线共用 一个话筒连接管。
5、 根据权利要求1所述的电容传声器，其特征在于，所述电容传声器还 包括放大器或射随器，连接于所述力口法器的输出端与所述滤波电路之间。
6、 根据权利要求1所述的电容传声器，其特征在于，所述电容极头为驻 极体电容极头、背极电容极头或纯膜片电容极头。
专利摘要本实用新型公开了一种电容传声器，通过改变传统拾音方式，即由原有的单音头拾音改为多音头拾音，包括多个用于拾音的电容极头、极头外壳，及专有电路部分(阻抗转换器、加法器、滤波电路和输出线路)每个所述电容极头经过各自的阻抗转换器连接至加法器的输入端，使得传声器灵敏度基本相当于多个单个电容极头灵敏度之和，从而提高传声器的整体灵敏度。进而可以大大提高电容传声器的信噪比。另外，由于每个电容极头都有独立的音头仓外壳，所以不会产生梳状滤波效应，不会影响频率响应及失真度。
文档编号H04R19/01GK201422161SQ20092015587
公开日2010年3月10日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者潘多龙, 赵小松 申请人:北京龙峰经典科技有限公司