接收器声学低通滤波器的制造方法
【专利摘要】一种接收器设备包括第一接收器部分和声学滤波器网络。该第一接收器部分具有外壳，并且被配置为将至少一个电信号转换成具有第一频率范围的第一声能。该声学滤波器网络与第一接收器部分相通，并且被配置为接收第一声能。该声学滤波器网络包括至少一个声音通道以及与至少一个声音通道相通的至少一个腔体。该至少一个声音通道包括主分支和第一侧分支，并且至少一个腔体包括第一腔体。第一侧分支与主分支和第一腔体相通，并且，该主分支被配置为接收第一声能。
【专利说明】接收器声学低通滤波器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2011年8月22日提交的题为“Receiver Acoustic Low PassFilter”的美国临时申请第61/525，914号的权益，其内容整体上通过引用合并于此。
【技术领域】
[0003]本申请涉及声学装置，并且更具体地，涉及它们的构造和输出特性。
【背景技术】
[0004]这些年来，已经使用了各种类型的麦克风和接收器。在这些装置中，不同的电子组件都共同安置于外壳或集合内。例如，接收器通常包括线圈、线轴、叠层及其他组件，并且这些组件都安置于接收器外壳内。其他类型的声学装置可以包括其他类型的组件。可以使用成对的接收器设计，一个接收器用于在“高音”声音范围中提供输出，并且另一个用于在“低音”声音范围中提供输出。
[0005]各种双向(two-way)接收器用于耳机中，并且这些使用单个电容器来实现高频驱动器(即，高音)响应，并且不对低频驱动器(即，低音)响应进行滤波。有时，低音的自然的低通形状有效地防止它与高音接收器的响应交叠。然而，该性能限制了交越频率成为高频的，其通常在2kHz和3kHz之间。这在许多系统中引起了不希望的结果。
[0006]解决这种问题上述的尝试改变了接收器的马达/振动膜的质量和/或硬度。然而，增加系统的质量会具有不良的副作用。例如，大的质量会造成不均衡的声学响应，并且在掉下时会使得该单元易于受损。不均衡的响应对听众造成了欠佳的声音品质。
[0007]也可将电低通滤波器增加到该系统中。可使用电感器创建低通滤波器。然而，这种尝试的解决方案的一个问题是，如果使用电感器，则它们必须是大的-在某些情形中，大于接收器本身。由于电感器如此大，所以对许多应用的实际使用来说，所产生的装置也是大的或者笨重的。可以通过将长的薄壁管增加到接收器的输出端，或者通过在接收器出口中使用一个或多个非常小的开口来创建声学低通滤波器。这种滤波器会降低高频，但是仍会在3kHz至5kHz范围中得到不希望的共振。在振动膜和接收器出口之间困住的空气量构成了柔量(compliance)，其与接收器的活动件的质量相互作用，从而形成了共振。
[0008]因为这些缺点，前述方法未能充分地解决上述问题，并且增加了用户对于前述这些方法的不满。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更彻底的理解本公开，将参照以下的详细说明和附图，其中:
[0010]图1是根据本发明的各种实施例的双向接收器的框图；
[0011]图2A和2B是示出根据本发明的各种实施例的具有声学低通滤波器的接收器的立体图；
[0012]图3A和3B是示出使用根据本发明的各种实施例的方法减小或消除共振频率的图；
[0013]图4A和4B是示出根据本发明的各种实施例的接收器和声学低通滤波器的立体图；
[0014]图5是示出根据本发明的各种实施例的接收器和声学低通滤波器的立体图。
[0015]本领域技术人员应当意识到，为了简明和清楚图示了图中的元素。应当进一步意识到，可以按照事件的特定次序描述或者描绘某些动作和/或步骤，同时本领域技术人员应当理解实际上并不需要一定按照这种顺序。还应当理解的是，除非本文另外阐述具体含义，否则本文使用的术语和措辞具有与其在查询和研究的相应各自领域中一致的普通含义。
【具体实施方式】
[0016]提供耦接到、并入或者使用低通声学滤波器的接收器，并且实际上降低这些接收器产生的或与这些接收器相关的共振峰值。更具体地，减少或者基本上消除了存在于接收器的输出端处的共振问题(例如，由接收器的部分产生的共振所引起)。本文提供的方法易于实现，可以采用尺寸上小的结构来实现，并且显著地减小或消除了上述的共振担忧，从而向听众提供改进的收听体验。
[0017]在许多这些实施例中，接收器设备包括第一接收器部分和声学滤波器网络。第一接收器部分具有外壳，并且被配置为将至少一个电信号转换为具有第一频率范围的第一声能。声学滤波器网络与第一接收器部分相通，并且被配置为接收第一声能。声学滤波器网络包括至少一个声音通道以及与至少一个声音通道相通的至少一个腔体。在某些方面中，至少一个声音通道包括主分支和第一侧分支，并且至少一个腔体包括第一腔体。第一侧分支与主分支和第一腔体相通，并且该主分支被配置为接收第一声能。
[0018]在某些方面中，至少一个声音通道包括至少一个管(tube)。在其他方面中，至少一个声音通道包括布置在至少一个板中的至少一个凹槽。在某些示例中，该至少一个板被布置在接收器外壳的表面上(例如，顶面)。在其他方面中，该至少一个声音通道包括至少一个导管(pipe)。在某些示例中，该至少一个导管被布置在接收器外壳的表面上(例如，顶面)。
[0019]在另外的方面中，至少一个通道还包括第二侧分支，并且该至少一个腔体还包括第二腔体。第二分支与该主分支和第二腔体相通。
[0020]在其他示例中，该接收器设备还包括声音出口通道，该声音出口通道与声学滤波器网络相通，并且被配置为从声学滤波器网络接收经滤波的第一声能。在一个方面中，该声音出口通道是声音出口管。
[0021 ] 在这些实施例的其他实施例中，该接收器设备包括与声音出口通道相通的第二接收器部分。第二接收器部分接收电信号，并且将至少一个电信号转换为具有第二频率范围的第二声能。在某些方面中，第一接收器部分是低音扬声器，并且第二接收器是高音扬声器。
[0022]在本文描述的方法的一个具体示例中，声学陷波滤波器用于抵消接收器的正面体积共振，例如，低音接收器的正面体积共振。将侧分支增加到在低音接收器的输出端处的主分支管道(tubing)上。在一个方面中，侧分支管道具有与要抵消的共振相匹配的共振。在一个方法中，耦接到主分支管的侧分支管以小的体积或腔体终止。在一种示例性低音接收器中，使用连接到1.4mm3的腔(腔体)的20容量(gauge)的IOmm管。可以通过在接收器顶部上增加3mmX3mmX0.16mm(0.118英寸X0.118英寸X0.006英寸)的空箱(hollow)来构造这种尺寸的腔体。应当理解的是，这些尺寸仅是示例，并且可以使用其它尺寸。
[0023]现在参照图1，描述了具有低通声学滤波器的接收器设备100的一种示例。设备100包括低音部分102和高音部分104 (例如，高音扬声器)。部分102和104接收电信号，并且将电信号按照它们各自的频率范围转换成声能(对于低音是低频范围，并且对于高音是高频范围)。如本文将更详细描述的，由声学滤波器网络106更改/抑制低音部分102的声音输出。网络106和第二部分(高音)104的输出穿过公共声音出口管108到输出端110。如本文将更详细描述的，网络106可以包括管和腔体，其用作抑制由低音102的部分引起的共振频率。
[0024]接收器部分102和104可以包括诸如振动膜、磁铁、线圈、线轴、后腔体积(backvolume)等常用于接收器的元件。如上所述，接收器102中之一可以产生处于低音范围中的声音，而另一个接收器104可以产生处于高音范围中的声音。这种布置被称为“双向”接收器。还应当意识到，三向接收器也是可能的，并且本文描述的技术同样可用于这些装置。在以下的描述中将更详细地描述滤波网络106。
[0025]现在参照图2A，描述了包括声学低通滤波器的设备200的一种示例。主分支管204耦接到接收器202 (例如，图1的低音接收器102)。侧分支管206耦接到主分支管204，并且共振腔体208耦接到侧分支管206。接收器202具有输出端201，声音通过输出端201进入主分支管204。在接收器外壳内的是前腔体积(front volume)、后腔体积、振动膜以及其他组件，在此不会更详细地描述这些组件。在一种示例中，接收器是由Knowles公司制造的TEC-30033-000。接收器202接收表示声音的电能，并从输出端201输出声音。主分支管204、侧分支管206和腔体208共同构成声学低通滤波器(主分支204是低通滤波器，并且侧分支和腔体如本文描述地构成陷波滤波器)。陷波滤波器的一个效果是降低了在频带上由滤波器传送的能量。例如，该滤波器可以将2kHz和3kHz之间的频率的振幅减小5dB至IOdB0
[0026]在一种不例中，主分支管204和侧分支管206是空的真皮管(hypodermic tube)(例如，直径1mm，20容量)。腔体208是由刚性材料构造的空的腔体，并且在一种示例中是
1.5立方毫米。该刚性材料可以是具有良好的声音反射性能的金属(例如，黄铜、不锈钢)，使得不会吸收或者最小程度地吸收声音。应当意识到，其可用他构造材料构造这些组件，并且可以使用其他尺寸。
[0027]如图2A所示，声音进入主分支管204，并且穿过这个管，以按照箭头标记207所指示的方向在开口 205处离开该管。声音还进入侧分支管206，以按照箭头标记209所大体指示的方向流入腔体208。
[0028]现在参照图3A和3B，描述示出了与诸如图2A所示的接收器一起使用所描述的低通声学滤波器的效果的图。可以看出，在两个图中绘制了相对于频率的响应(以dB为单位示出)。第一曲线302和304示出了没有使用滤波器的接收器的响应。可以看出，各个曲线分别具有共振峰值303和305，其不利地影响接收器的操作。增加长的薄壁管，图3A中的曲线302变为曲线306 (与图3B中的304相同)。这具有减小大部分高频的效果，并且可以被称为低通滤波器。增加侧分支，曲线304变为曲线309，消除了在3.5kHz处的小的峰值。如本文所述的侧分支和腔体构成了陷波滤波器。可以看出，使用增加的滤波器(例如，侧分支206和腔体208)，该滤波器显著地降低或消除了输出峰值，从而改善了接收器的性能以及用户的收听体验。这些单独的图示出了说明性的曲线以及接收器的两个示例的特定值。应该意识到，本文描述的方法可以基于本文其他地方描述的因素创建具有其他值/形状的响应曲线。
[0029]不使用滤波器，空气与接收器的机械部分共振，产生了峰值305。在操作中，从腔体中反射出声音和空气，并且选择腔体208的尺寸，以便控制输出峰值305。使用频率和Q的合适的组合，可以调谐陷波滤波器以创建互补的滤波器，抵消声学共振并且提供平稳的响应。腔体208的尺寸和管204的长度控制陷波滤波器的频率和Q。更大的腔体、更长的管或更小直径的管都会降低该滤波器的频率。更小直径的管增大了粘滞损失，降低了滤波器的Q。越窄的管产生峰值的越小的减小。越大的管产生峰值的越大的降低。
[0030]现在参照图2B，示出了包括高音接收器的系统的一种示例。图2B的相同元素具有与如图2A所示的元素相同的编号，并且在此不会再次重复它们的描述。如图2B所示，高频高音装置220通过短管耦接到主分支管204，并且这二者的声音在声音出口 205处排出。除了高音装置220还增加了没有被共振腔体208和侧分支206抑制的高频声音以外，图2B的设备的操作与图2A的设备的操作相同。
[0031]现在参照图4A和4B，描述了具有声学低通滤波器的接收器的另一示例。在这个示例中，图2A和2B的管被替换为凹槽板，并且这些凹槽(连同盖板)构成了图2A和2B的“管”。如所示的，接收器402耦接到第一板404 ;第一板404耦接到第二板406 ;第二板406耦接到第三板408 ;第三板408耦接到第四板410 ；以及第四板410耦接到第五板412。第二板406和第四板410构成如所示的通常为U型的导管(凹槽)。板404、408和412的厚度大约是0.05mm (0.002英寸)，同时板406和410的厚度大约是0.25mm (0.010英寸)。其他尺寸也是可能的。腔体414耦接到第五板412。
[0032]在第一板404中的孔450与第二板406中的槽452相通。第二板406中的槽452与第三板408中的孔454相通；第三板408中的孔454与第四板410中的槽456相通。第四板410中的槽456与第五板412中的孔458相通。第五板412中的孔458与腔体414相通。在一种不例中，孔450、454和458直径是0.25mm(0.010英寸)。在一种不例中，槽或凹槽452和456的宽度是0.25mm(0.010英寸)。其他尺寸也是可能的。
[0033]在操作中，声音向上行进穿过第一板404和第三板408中的孔进入第二板406和第四板410中的槽。第一板404、第二板406和第三板408构成主分支管的导管。第三板408、第四板410和第五板412构成侧分支管。如所示的，声音进入主分支管，并且按照箭头标记420所指示的方向前进，并且声音按照箭头422所指示的方向进入侧分支管，并且被腔体418反射，并且按照箭头424所指示的方向离开。
[0034]现在参照图5，描述了具有声学低通滤波器的接收器的另一版本。相比于图4A和4B的示例，没有使用槽板。作为替换，接收器502耦接到主分支管504和侧分支导管506。平面盖508与接收器502的前腔体积相通。为了简明，图5的示例中没有示出前腔体积。腔体510与侧分支506相通。主分支和侧分支双方都源自接收器的上腔体，并且在前腔体积的平面顶盖508的相对的端通过孔503和505 (分别地)离开。换句话说，在前腔体积中存在两个孔，通过这两个孔，空气直接进入侧分支和主分支(即，空气不必一定穿过主导管而到达分支导管)。
[0035]在操作中，空气进入侧分支506 (并且按照箭头507所指示的方向流动)和主分支504 (并且按照箭头标记505所指示的方向流动)。来自腔体的反射返回到接收器的前腔体积,从而如本文其他地方已经描述的那样抑制通过主分支管504排出的空气的共振频率。
[0036]本文描述了本发明的优选实施例，包括用于实现本发明的发明人所熟知的最佳方式。应该理解的是，所图示的实施例仅是示范性的，并且不应该看作限制本发明的范围。
【权利要求】
1.一种接收器设备，该接收器设备包括: 第一接收器部分，所述第一接收器部分具有外壳，并且被配置为将至少一个电信号转换为具有第一频率范围的第一声能； 声学滤波器网络，所述声学滤波器网络与所述第一接收器部分相通，并且被配置为接收所述第一声能，所述声学滤波器网络包括至少一个声音通道以及与所述至少一个声音通道相通的至少一个腔体，其中，所述至少一个声音通道包括主分支和第一侧分支，并且所述至少一个腔体包括第一腔体，所述第一侧分支与所述主分支和所述第一腔体相通，所述主分支被配置为接收第一声能。
2.根据权利要求1所述的接收器设备，其中，所述至少一个声音通道包括至少一个管。
3.根据权利要求1所述的接收器设备，其中，所述至少一个声音通道包括布置在至少一个板中的至少一个凹槽。
4.根据权利要求3所述的接收器设备，其中，所述至少一个板被布置在接收器外壳的表面上。
5.根据权利要求1所述的接收器设备，其中，所述至少一个声音通道包括至少一个导管。
6.根据权利要求5所述的接收器设备，其中，所述至少一个导管被布置在所述接收器外壳的表面上。
7.根据权利要求1所述的接收器设备，其中，所述至少一个通道还包括第二侧分支，并且所述至少一个腔体还包括第二腔体，所述第二分支与所述主分支和所述第二腔体相通。
8.根据权利要求1所述的接收器设备，所述接收器设备还包括声音出口通道，所述声音出口通道与所述声学滤波器网络相通，并且被配置为从所述声学滤波器网络接收经滤波的第一声能。
9.根据权利要求8所述的接收器设备，其中，所述声音出口通道包括声音出口管。
10.根据权利要求8所述的接收器设备，所述接收器设备还包括第二接收器部分，所述第二接收器部分与所述声音出口通道相通，所述第二接收器部分用于接收所述至少一个电信号以及将所述电信号转换成具有第二频率范围的第二声能。
11.根据权利要求10所述的接收器设备，其中，所述第一接收器部分包括低音扬声器，并且所述第二接收器包括高音扬声器。
【文档编号】H04R1/10GK103858444SQ201280040716
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年8月21日 优先权日:2011年8月22日
【发明者】托马斯·E·米勒 申请人:美商楼氏电子有限公司