具有声音滤波器的麦克风组件的制作方法

1.本发明涉及一种具有声音滤波器的麦克风组件，本发明可用于减少环境中超声波对助听器、头戴式耳机以及其它听力装置拾取的音频信号的不良影响等。


背景技术：

2.基于超声波的发射和接收的超声波传感器，越来越多地用于例如将环境中的障碍物通知给车辆驾驶员的驾驶员辅助系统。为了获得良好的精度和足够的范围，可在超声波范围内发射较强的声波信号。这些较强的声波信号通过超声波传感器周围环境中的空气传播。尽管些超声波信号存在于超声波传感器周围的环境中，但是由于它们以高于人类听力频率范围的频率出现，因此人们通常无法听到。
3.然而，诸如助听器、头戴式耳机以及其它类型的从环境中捕获声波的电子装置的听力装置，也使用在日常生活中的许多情况下。听力装置通常由用户佩戴并且变得越来越小巧紧凑，并且可具有非常小的尺寸。因此，通常使用微型麦克风或微型麦克风阵列。小尺寸通常使这类麦克风对超声敏感。许多麦克风，例如所谓的mems麦克风，具有较宽的带宽并在超声波范围内达到上截止频率，诸如在30-60khz的范围内。
4.在听力装置处于发射超声波的超声波传感器周围的情况下，存在麦克风过载的显著风险。由于这类过载，例如助听器和头戴式耳机的用户一直在抱怨他们的听力装置拾取这些超声波信号并将它们再现为令人讨厌的的伪信号。这类伪信号可能由麦克风再现的电麦克风音频信号中的削波和失真造成。就数字听力装置而言，采用模拟-数字转换，例如与麦克风集成，还观察到会出现强烈的混叠效应，使得超声波频率的混叠出现在低得多的可听的频率上。
5.因而，需要减少由强超声波、声波信号引起的这些令人不悦的可听效应的解决方案。特别地，需要与超声波信号的被动或声音抑制相关的改进。由于电子滤波器首先不阻止麦克风饱和，因而电子或主动抑制可能不太理想。
6.us 2013/0129136 a1(表面转让给模拟器件公司(analog devices inc.))公开一种麦克风模块，具有：基板，该基板具有使声波能够穿过基板的小孔；安装在基板上以限定第一内部容积的盖子；以及安装在第一内部容积内的基板上的麦克风。从而提供底部端口麦克风。另外，麦克风模块包括结合到基板并覆盖小孔的壳体。壳体形成第二内部容积，并且包括被配置成使声音能够进入第二内部容积的声音端口。该模块还包括从壳体中的声音端口延伸的管道，以及在第二内部容积外的至少一个外部接口垫。管道具有开口端，以接收声波并将它们引导到壳体中的声音端口。据称，该麦克风模块解决了与麦克风在主机系统中的放置相关的一些问题，并且旨在确保声音信号可到达麦克风。
7.然而，与抑制强超声信号相关的问题仍然存在。


技术实现要素：

8.本发明的一个目的在于提供一种具有声音滤波器的麦克风组件，其不存在现有技
术中麦克风组件的某些缺点。
9.本发明的这些和其它目的通过在独立权利要求中限定并在以下描述中进一步解释的本发明来实现。本发明的其它目的通过从属权利要求和本发明的详细描述中限定的实施例来实现。
10.在本说明书中，单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”指定存在相应实体，诸如特征、操作、元件或组件，但不排除存在或添另外的实体。同样，词语“具有”、“包括”、“包含”等指定存在各个实体，但不排除存在或添加其它实体。术语“和/或”指定存在一个或多个相关联的实体。
11.麦克风组件包括具有第一声音端口的麦克风，其中麦克风被配置成将通过第一声音端口接收的声波转换成电信号。麦克风组件包括具有第二声音端口和边缘的滤波器壳体。麦克风组件包括附接到麦克风和滤波器壳体的边缘的载体，使得载体和滤波器壳体一起包围具有第一声音通道的腔室，第一声音通道流体连接第一声音端口和第二声音端口，从而使声波能够从第二声音端口通过第一声音通道传播到第一声音端口。将端口轴线限定为沿穿过第一声音端口的声流方向延伸并延伸穿过第一声音端口的几何中心的直线。穿过端口的声流的方向应被理解为当在使用时声波穿过端口的主要或平均方向。
12.载体和滤波器壳体被配置成使腔室包括声室和第二声音通道，其中第二声音通道具有通向第一声音通道的第一开口和通向声室的第二开口，使得声室和所述第二声音通道一起建立亥姆霍兹(helmholtz)共振器，用以抑制通过第一声音通道传播的声波中第一频带内的声能，其中第一频带处于超声频域中。
13.亥姆霍兹共振器是一种声音滤波器，这种配置的一个优点在于它实现在空气传播的声波到达麦克风的第一个声音端口之前有效抑制第一频带内例如在超声波频率下的空气传播的声波。这继而有利于有效降低麦克风，包括其电子电路饱和的风险。此外，在减少在a/d转换期间的混叠效应方面，它是有利的。
14.在有效性方面，亥姆霍兹共振器实现显著改善第一频带内的空气传播的声波抑制，例如30-35db。第一频带可为超声频域中的间隔。在上下文中，超声频域涵盖高于10khz的频率，优选地高于20k hz的频率。在一些示例中，亥姆霍兹共振器被配置成使得在位于20-50khz的较宽范围内的窄频带中实现最大抑制，例如在30-40khz的范围内。
15.此外，在高于10khz，例如高于15khz，例如高于20khz的频率上可能已经发生更宽范围的抑制，例如10db或更多。更宽范围的抑制可发生在十倍以上的频率。
16.麦克风组件可用于拾取可听声音的装置中。该装置可由人佩戴。在上下文中，可听声音应被理解为涵盖20hz和20khz之间的频率。通常，本发明的麦克风组件适用于听力装置，诸如助听器、头戴式耳机、耳塞、主动听力保护装置等。除了可听声音之外，听力装置还可拾取具有更高频率的信号。然而，因为可能会干扰用户，因此这些频率优选地应该被抑制。
17.在一些示例中，滤波器壳体的直径在约4和8mm之间，并且高度约为1mm，例如在约0.5至2mm的范围内。在一些示例中，第二声音通道的长度约为0.4至0.6mm。在一些示例中，第二声音端口的直径约为1.3至1.6mm。这些示例是非限制性的，并且主要是为了表明当亥姆霍兹共振器被配置成用于抑制麦克风声音入口处的超声能量时其可以是小尺寸。
18.在效率方面，亥姆霍兹共振器为无源部件，其被实施为紧凑且薄型的麦克风组件，
部件本身的成本和其它生产成本都具有非常低的成本。
19.另一个优点在于电子低通滤波器，诸如抗混叠滤波器等，例如实施在麦克风中，可省去或减少其滤波器阶数(filter order)。这实现降低功率消耗，这对于包括麦克风组件的电池驱动的装置来说是一项重要的改进。
20.另外的优点包括可以高精度制造和安装的滤波器壳体，这继而实现可精确地定制过滤效果。在制造方面，滤波器壳体可例如早所谓的回流焊接过程中与其它部件一起自动安装在装配线上。在一些示例中，几个滤波器壳体附接到所谓的带或卷轴，用于通过机器进行自动蒙太奇。当滤波器壳体焊接到载体时，焊接可借助于焊料容易地建立气密密封。
21.应注意，第二声音通道也被表示为“颈部”，这是在描述亥姆霍兹共振器的配置时通常与术语“腔室”结合使用的术语。通常，颈部允许空气传播的声波在第一声音通道和声室之间穿过。通常，第一声音通道和第二声音通道在接合部分会合。通常，第二声音端口为麦克风组件的“自由端”，用于接收来自周围环境的声波。
22.在一些非限制性示例中，麦克风包括基板，诸如硅基板，具有麦克风壳体，壳体覆盖换能器元件，诸如微机电系统(mems)，具有隔膜，用于将声波转换为电信号，以及任选地电子元件，例如布置在基板上的专用集成电路(asic)。由于mems麦克风通常尺寸小且膜超轻，因此它们特别容易捕获和响应在更高频率，诸如超声波频率下的声波。因此，上文提到的问题和优点可结合mems麦克风来特别阐明。在其它示例中，麦克风为布置在麦克风封壳中的电容器麦克风或驻极体麦克风。
23.在一些示例中，载体包括以下中的一个或多个：基板、诸如印刷电路板(pcb)的电路板，和麦克风壳体。例如，第一声音端口可由基板、电路板或麦克风壳体中的间隙或孔洞和/或前述的组合构成。例如，第一声音通道可至少部分由滤波器壳体、基板、电路板、麦克风壳体和/或前述的组合构成。
24.载体可至少部分形成第一声音端口，例如以通过载体的孔的形式。第一声音端口也可另外由其它物体形成。
25.在一些示例中，第一声音端口为基板例如承载麦克风的硅基板中的小孔或孔洞。在一些示例中，第一声音端口为承载麦克风的电路板中的小孔或孔洞。这些示例包括所谓的底部端口麦克风。
26.在一些其它示例中，第一声音端口为覆盖麦克风的壳体(也表示麦克风壳体)中的小孔或孔洞。麦克风壳体也可表示为盖子。这些示例包括所谓的顶部端口麦克风。
27.在一些示例中，麦克风壳体被表示为封壳。
28.方便地，在一些示例中，滤波器壳体被配置为金属或金属化的smd组件，例如用于在制造期间回流焊接到基板，例如电路板。回流焊接是一种其中使用焊膏将组件临时附接到接触垫处的基板的过程，之后受控热量熔化焊膏并建立电连接。在一些非限制性示例中，滤波器壳体被配置具有环状，在一些方面看起来像环形盘。
29.麦克风可包括用于将接收到的声波转换成电信号的换能器元件。换能器元件可布置在载体的第一侧上，并且滤波器壳体可布置在载体的与第一侧相对的第二侧，使得换能器元件通过第一声音端口和第一声音通道流体连接到第二声音端口。
30.这种配置提供的优点在于麦克风可以是传统类型的，例如所谓的底部端口型，并使用传统制造方法附接到电路板等。麦克风本身可包括载体，该载体可以是例如在第一侧
上承载麦克风壳体的基板。滤波器壳体可布置在基板的与第一侧相对的第二侧。滤波器壳体实际上只需要较小的额外空间，这在许多装置中是重要的，例如在使用尺寸非常小的麦克风的听力装置，诸如听力装置中。
31.因此，在一些示例中，载体包括基板和/或电路板。在一些示例中，载体包括一堆基板。
32.在一些示例中，麦克风包括附接到载体的第一侧的麦克风壳体；并且滤波器壳体附接到与载体的第一侧相对的第二侧。
33.穿过第二声音端口的声流方向可平行于端口轴线。可选地或额外地，端口轴线可延伸穿过第二声音端口，优选地穿过第二声音端口的几何中心。
34.载体可具有包围第一声音通道的至少一部分的孔，并且孔的中心轴线可与端口轴线重合。
35.因此，第一声音通道可具有直接通向麦克风的直井的形状。这具有的优点在于麦克风可从周围捕获具有最小机械结构的干扰的声波。这种配置对于具有底部端口配置的麦克风是优选的，并且实现实施紧凑、薄型麦克风组件。
36.滤波器壳体可包括具有中心部分的内部部分，该中心部分具有由中心裙部形成的凹陷(depression)，该中心裙部向载体延伸并且终止于在距载体一定距离处围绕第二声音端口的凸缘。
37.其优点在于滤波器壳体可以低成本制造，例如由圆盘压制成型、从金属薄片冲压成型或由粉末压制成型。
38.凸缘与载体彼此离开一定距离，并形成第二声音通道的相反两侧。中心裙部将亥姆霍兹共振器的声室朝向第二声音通道限定。因此，第二声音通道由此比声室窄。在一些示例中，凸缘和载体至少在第二声音通道的区域中大致平行。
39.滤波器壳体可包括由延伸到边缘的周边裙部围绕的内部部分。
40.由此，内部部分或其一部分远离载体凸起，并在载体和内部部分或其一部分之间建立声室。声室由周边裙部向外限制。
41.其优点在于滤波器壳体可以低成本制造，例如由圆盘压制成型、从金属薄片冲压成型或由粉末压制成型。
42.滤波器壳体可关于端口轴线旋转对称。
43.这还可实现将滤波器壳体附接到载体，并且还可提供亥姆霍兹共振器的更好的声音响应。
44.滤波器壳体的内部部分可具有至少一个具有槽的凹入部分，该槽从周边裙部朝向第二声音端口延伸并在槽处到达载体，使得除了声室和第二声音通道之外，该腔室还包括另外的声室和另外的声音通道。另外的声音通道可具有通向第一声音通道的第一开口以及通向另外的声室的第二开口，使得另外的声室和另外的声音通道一起建立另外的亥姆霍兹共振器，用以抑制在通过第一声音通道传播的声波中与第一频带不同的第二频带内的声能。
45.其优点在于滤波器壳体可以低成本，例如由片构件制造，并容纳两个不同配置的亥姆霍兹共振器。从而可抑制更宽的频带或多个频带。通过包括附加的凹入部分，滤波器壳体可容纳附加的腔室和相应的颈部部分。
46.在一些示例中，滤波器壳体的内部部分具有凹入部分，凹入部分在相对于端口轴线的一个或多个第一角度范围内到达支撑面，而凹入部分在剩余角度范围内终止于距载体一定距离处。这可将第二声音通道的角延伸限制在剩余的角度范围内，使得能够容易地完成不同的颈部尺寸，同时可以低成本制造滤波器壳体。
47.滤波器壳体可以是一块成形的金属，并且边缘可通过焊接材料或胶水附接到载体。
48.在一些示例中，该成形的金属块通过金属片冲压得到。在其它方面，滤波器壳体由粘附到载体的硅、陶瓷或塑料材料制成。在一些示例中，滤波器壳体被金属化并通过焊接材料附接到载体。
49.麦克风组件可另外包括至少在低于亥姆霍兹共振器的共振频率的频率下衰减声能的透气滤波器构件，并且该透气滤波器构件可布置在第一声音端口的内部或在端口处。
50.其优点在于可减轻亥姆霍兹共振器的部件和麦克风组件的其它声音部件之间的不希望出现的共振的影响，例如，以获得更平稳的频率响应。例如，麦克风的频率-增益特性曲线中的不希望出现的峰可通过透气滤波器构件来抑制。透气滤波器构件可具有网型或海绵型结构。透气滤波器构件此外可用作保护构件以防止灰尘和小颗粒到达麦克风。
51.载体可包括基板，诸如硅基板，和/或电路板。
52.其优点在于麦克风组件可包括安装在基板上，诸如硅基板，并具有底部端口配置的传统的麦克风电话，诸如mems麦克风等麦克风。尽管如此，麦克风组件也可具有靠近电路板的非常紧凑的配置。
53.基板可为单晶硅基板。电路板，例如印刷电路板(pcb)，可使用导电轨道、垫以及其它特征来机械支撑和电连接电子部件，这些特征从层压到非导电基板的片层上和/或之间的一层或多层铜片蚀刻。这些组件通常焊接到pcb上，以将组件电连接和机械紧固到pcb。
54.载体可具有凹槽或孔，并且凹槽或孔可完全或部分容纳滤波器壳体。
55.因此，由于腔的至少一部分容纳在凹槽或孔中，因此麦克风组件的轮廓高度可进一步被降低。在一些示例中，载体可包括电路板，诸如具有导电电路路径或导电层的分层电路板。
56.在实施例的一些示例中，电路板包括完全或部分容纳滤波器壳体的孔，麦克风安装在基板的第一侧上，并且滤波器壳体附接到基板的与第一侧相对的第二侧。
57.在实施例的一些示例中，电路板包括完全或部分地容纳滤波器壳体的凹槽，麦克风安装在基板的第一侧上，并且滤波器壳体附接到在电路板的凹槽中的基板的与第一侧相对的第二侧。因此，在麦克风的相对侧的载体中制成凹槽。凹槽与孔的区别在于，凹槽不是一直延伸穿过载体。
58.在一些示例中，滤波器壳体在凹槽的底部附接到电路板或者在电路板围绕凹槽的边缘部分处附接到电路板。
59.在一些示例中，麦克风组件可包括具有相对于滤波器壳体的悬垂部分的基板，并且麦克风可在悬垂部分处配置有金属垫。
60.因此，麦克风组件可具有实现紧密集成和小尺寸的薄型高度。一个优点在于麦克风能够在悬垂部分处连接到电路板。滤波器壳体可通过例如胶水、焊料、诸如螺钉、铆钉等紧固装置或前述的组合等方式附接。此外，当麦克风，更确切地说麦克风壳体的横截面(“占
地面积”)大于滤波器壳体时，该配置比较有用。
61.在一些示例中，电路板具有其横截面足够宽以容纳滤波器壳体的横截面的孔或凹槽。在此，滤波器壳体可例如通过胶水、焊料、紧固装置或前述的组合附接在凹槽的底部处。在一些示例中，悬垂部分具有圆盘形状、矩形形状或包括多个鼻部。在此，滤波器壳体可例如通过胶水、焊料、紧固装置或前述的组合附接在基板的悬垂处。
62.在一些其它方面，麦克风组件包括具有相对于麦克风，更确切地说麦克风壳体的悬垂部分的基板，并且麦克风在悬垂部分被配置有金属垫。优点在于麦克风可在悬垂部分处连接到电路板。此外，当滤波器壳体的横截面大于麦克风或更确切地说麦克风壳体时，这种配置较为有用。滤波器壳体可例如通过胶水、焊料、紧固装置或前述的组合附接在悬垂处。在这方面，在一些示例中，电路板具有横截面足够宽以容纳麦克风，更确切地说麦克风壳体的横截面的孔或凹槽。在这方面，在悬垂部分处的金属垫从麦克风延伸到悬垂部分作为细长垫，例如经由一个或多个“通孔”或接合线。
63.载体可包括基板和/或麦克风壳体。
64.这使得利用亥姆霍兹共振器来配置底部端口麦克风或顶部端口麦克风。
65.麦克风可包括基板和麦克风壳体，该麦克风壳体具有由向下延伸到基板的周边裙部围绕的顶部部分。第一声音端口可延伸穿过顶部部分。麦克风壳体可附接到基板的第一侧。载体可包括麦克风壳体。滤波器壳体可布置在麦克风壳体上或周围的基板的第一侧。
66.由此，所谓的顶部端口麦克风配置有亥姆霍兹共振器。在一些示例中，滤波器壳体附接在顶部部分处。在一些示例中，滤波器壳体附接在向下延伸的裙部处。在一些示例中，滤波器壳体附接到麦克风的基板并外接麦克风壳体。
67.听力装置可包括至少一个本文所述的麦克风组件。
68.示例性听力装置包括助听器、听力保护器、头戴式耳机、耳机和具有一个或多个麦克风的头戴式受话器。
附图说明
69.下文将结合优选实施例，并参考附图更详细地解释本发明，其中：
70.图1示出包括布置在电路板的相反两侧的滤波器壳体和麦克风的麦克风组件的剖视图；
71.图2示出包括附接到麦克风的滤波器壳体的麦克风组件的剖视图；
72.图3示出包括布置在电路板的凹陷中的滤波器壳体和与滤波器壳体相对布置的麦克风的麦克风组件的剖视图；
73.图4示出不同配置的麦克风组件中包含的麦克风的频率-增益特性曲线的示例，其中一种配置具有亥姆霍兹共振器；
74.图5示出单室旋转对称滤波器壳体的实施例的俯视图和3d视图；
75.图6示出双室滤波器壳体的实施例的俯视图和3d视图；
76.图7示出包含在麦克风壳体的顶部的滤波器壳体的麦克风组件的剖视图；
77.图8示出包含包围麦克风壳体的滤波器壳体的麦克风组件的剖视图；以及
78.图9示出例示的听力装置的3d视图。
79.通常，本文中的“上”和“下”以及“上部”和“下部”等术语是指图纸中描绘的方向。
然而，这是用于更方便地描述相对几何关系而不应限制权利要求的范围，因为这些术语不涉及例如用于听力装置时所描述的元件的取向。
具体实施方式
80.图1示出包含布置在由电路板120构成的载体的相反两侧的滤波器壳体110和麦克风101的麦克风组件的剖视图。
81.麦克风101具有第一声音端口106，其在本实施例中布置在诸如硅基板等基板103中。基板103在一侧承载麦克风的电子部件，并且在另一侧附接到电路板120。这是所谓的底部端口型的麦克风。滤波器壳体110附接到电路板120的相反侧并且具有第二声音端口117。第一声音端口106和第二声音端口117分别实施为基板103和滤波器壳体110中的孔洞。穿过电路板120的孔建立将第一声音端口106和第二声音端口117流体连接的第一声音通道121的一部分。滤波器壳体110基本上关于端口轴线118旋转对称，端口轴线118被定义为在穿过第一声音端口106的声流方向上延伸并另外延伸穿过第一声音端口106的几何中心的直线。
82.因此，麦克风101布置在由电路板120形成的载体的第一侧，并且滤波器壳体110布置在载体的与第一侧相反的第二侧。
83.通常，麦克风101被配置成将通过第一声音端口106接收的声波转换成电信号。在所示的麦克风组件中，声波从环境通过第二声音端口117进入第一声音通道121。麦克风101包括经由接合线107连接到电子电路105的换能器元件104。电子电路105可包括放大器，例如前置放大器，以及例如模拟-数字(a/d)转换器。因此，电信号可以是模拟信号或数字信号。
84.滤波器壳体110具有附接到电路板120的边缘119，使得滤波器壳体110和电路板120一起包围包含第一声音通道121以及声室111和第二声音通道112的腔。第二声音通道112具有通向第一声音通道121的第一开口以及通向声室111的第二开口。第一开口允许声波在第一声音通道121和第二声音通道112之间通过。第二开口允许声波在第二声音通道112和声室111之间通过。声室111和第二声音通道112一致地形成亥姆霍兹(helmholtz)共振器的相应室和颈部，用以抑制通过第一声音通道121，特别是从第二声音端口117朝向麦克风的第一声音端口106传播的声波中的第一频带内的声能。
85.因此，声室111和第二声音通道112被滤波器壳体110和电路板120限定。还可以看出，第二声音通道112比声室111更窄，从而形成亥姆霍兹共振器。在亥姆霍兹共振器的共振频率和邻近频率处，空气通过颈部112的过度运动以及声室111内空气的过度压缩和减压使声能以热能的形式耗散，使得一部分进入颈部112的声能被去除，从而抑制通过第一声音通道121传播的声波中的声能。
86.亥姆霍兹共振器的共振频率由以下众所周知的表达式给出：
[0087][0088]
其中f[hz]为共振频率，c[m/s]为空气中的声速，l[m]为共振器颈部的长度，a[m2]为颈部的横截面积，并且v[m3]为室的容积。参考图1，颈部的长度等于大致由虚线框112示出的第二声音通道112的水平延伸(与端口轴线118正交)。颈部的横截面积等于从端口轴线
118径向观察的第二声音通道112的平均横截面积，其可近似为在第二声音通道112的第一开口(通向第一声音通道121)的截面积与第二声音通道112的第二开口(通向声室111)的横截面积之间的某处的值。颈部的横截面积因而可通过第二声音通道112的径向内径、第二声音通道112的径向外径以及第二声音通道112的高度(平行于端口轴线118)来计算。高度等于颈部112处滤波器壳体110和电路板120之间的距离。声室111的容积可通过将附图标记111处的虚线框视为旋转对称容积来计算。可以看出，声室111建立在滤波器壳体110的主要部分114与电路板120之间。在其周边，声室111由滤波器壳体110的周边裙部113限定。在中心，声室111变窄成第二声音通道112。
[0089]
图2示出包含滤波器壳体110的麦克风组件的剖视图，该滤波器壳体110具有附接到由麦克风101的基板103构成的载体的边缘119。同样在该图中，滤波器壳体110大致关于端口轴线118旋转对称。
[0090]
在该实施例中，电路板120具有孔；其中孔至少部分容纳滤波器壳体110。因此，孔形成具有足够宽的横截面的“井”，例如基本上圆形或矩形，使得滤波器壳体可降低到孔中并且至少部分容纳在孔中。滤波器壳体的主要部分114可处于与电路板120的下表面齐平的水平，或者它也可以更低或更高。
[0091]
可以看出，麦克风101，特别是其基板103具有相对于滤波器壳体110的悬垂部。如果麦克风101通常具有与滤波器壳体110相比更宽的占有面积，这应该是有用的。为了在麦克风101和电路板120之间建立电连接，麦克风101可在悬垂部配置有金属垫。即，金属垫布置在悬垂部的下侧，并且对应的金属垫相应地布置在电路板120的上侧。
[0092]
尽管与图1所示的滤波器壳体非常相似，但是对于更详细地指滤波器壳体110，特别是其中心部分的形状的附图标记，在图2中留有更多的空间。中心部分具有由中心裙部115形成的凹陷，中心裙部115从主要部分114朝向基板103延伸并终止于在距基板103一定距离处围绕第二声音端口117的凸缘116。因此，凸缘116和基板103彼此距一定距离，并形成第二声音通道112(参见图1)的相反两侧。中心裙部115在中心限定亥姆霍兹共振器的声室111(参见图1)，并使第二声音通道112相对于声室111变窄。第二声音通道112因而形成在凸缘116与基板103之间限定的空间中。如图1所示，第二声音通道112具有通向第一声音通道121的第一开口以及通向声室111的第二开口。在一些示例中，凸缘116或凸缘116的至少一部分和基板103基本平行。
[0093]
在一些未示出的示例中，滤波器壳体110可为电路板120的集成部分。在这种示例中，滤波器壳体110可通过在电路板120的上表面中形成具有与图2所示的孔的直径接近的直径的凹槽，并且使凹槽的底部径向向内延伸到构成第二声音端口117的中心孔来制造。电路板120因而可等同于图3所示的电路板120的垂直翻转版本。凹槽的径向内部的深度可小于凹槽的径向外部的深度，使得凹槽有助于使第二声音通道112变窄。除此之外或可选地，凹槽的径向内部可与基板103的对应凸起部会合。例如，基板103的凸起部可以是中空圆柱体，其壁厚对应于第二声音通道112的长度。换句话说，载体103和滤波器壳体110中的任一者或两者的形状，适于限定亥姆霍兹共振器111、112的特性以实现预期的共振频率、预期的共振带宽，和/或麦克风组件的预期物理尺寸。
[0094]
图3示出麦克风组件的剖视图，麦克风组件包括布置在由电路板120构成的载体的凹陷(depression)中的滤波器壳体110，还包括与滤波器壳体110相对布置的麦克风101。在
此实施例中，电路板120具有至少部分容纳滤波器壳体110的凹槽。因此，凹槽形成具有足够宽的横截面的“井”，例如大致为圆形或矩形，使得滤波器壳体110能够插入到凹槽中并且至少部分容纳在凹槽中。滤波器壳体110的边缘119在凹槽内附接到电路板120。在一些示例中，滤波器壳体110的边缘119附接在凹槽的底部部分。在一些示例中，滤波器壳体110的边缘119附接在凹槽的侧部部分和/或壁部分。滤波器壳体的主要部分114可处于与电路板120的下表面齐平的水平，也可以更低或更高。
[0095]
在一些示例中，在此被表示为310并用虚线示出的滤波器壳体可以更平坦。在这类示例中，滤波器壳体310的边缘119可相反在凹槽的周边，例如在凹槽外侧附接到电路板120。因此，滤波器壳体310为滤波器壳体110的替代物。滤波器壳体310可具有更好地利用可用空间并实现紧凑集成的优点。
[0096]
在一些未示出的示例中，滤波器壳体不具有周边裙部113而是具有平坦的或盘状的形状。滤波器壳体的边缘119在凹槽外侧的凹槽的周边处以类似于替代滤波器壳体310的方式附接到电路板120。
[0097]
在一些未示出的示例中，滤波器壳体110、310的中心裙部115较低或替换为平坦部分，并且电路板120的凹槽是环状的，使得凹槽的径向内部部分的深度小于凹槽的径向外部的深度—或甚至是负的，使得凹槽有助于使第二声音通道112变窄。第二声音通道112可进一步由挤压部和滤波器壳体110、310的内部凹陷115的组合来界定。换句话讲，载体120和滤波器壳体110、310中的任一者或两者的形状可适于限定亥姆霍兹共振器111、112的特性以实现预期的共振频率、预期的共振带宽，和/或麦克风组件的预期的物理尺寸。
[0098]
同样在此示例中，第二声音通道112具有通向第一声音通道121的第一开口和通向声室111的第二开口。在这类示例中，第二声音通道112的第一开口的位置可布置在距麦克风101的不同距离处。
[0099]
图4示出不同配置的麦克风组件中包含的麦克风101的频率-增益特性曲线的示例，其中一种配置具有建立亥姆霍兹共振器111、112的载体103、120和滤波器壳体110、310。
[0100]
为了比较，特性曲线402是针对包括在麦克风组件中的麦克风101，但是没有亥姆霍兹共振器111、112。可以看出，特性曲线402表现出在20和30khz之间的峰和以及刚好低于50khz的相应下降。然而，在此示例中，相对于1khz的增益约为-10db的下降不足以减少来自强超声信号(诸如来自超声距离传感器的信号)的不良影响。
[0101]
频率-增益特性曲线401代表包括建立亥姆霍兹共振器111、112的载体103、120和滤波器壳体110、310的麦克风组件中所包含的麦克风101。在此示例中，该特性曲线表现出在刚好低于40khz处下降，其中相对于在1khz处的增益的幅度约为-35db，这通常足以显著减少强超声信号的不良影响。下降位于亥姆霍兹共振器111、112的共振频率处。可以看出，增益相对于特性曲线402的降低从下降延伸到更高频率；例如，在40khz处，其增益比在1khz处低约20db。遗憾的是，特性曲线401还表现出在低于20khz处约+20db的峰。该峰主要由亥姆霍兹共振器111、112的部件和麦克风组件的其它声音组件之间的相互作用引起的。峰可能不是问题，至少因为强信号，例如来自提到的辅助系统不总是出现在此频率范围内。
[0102]
然而，通过频率-增益特性曲线403说明了改善，其代表包括建立亥姆霍兹共振器111、112的载体103、120和滤波器壳体110、310并且进一步添加至少在低于亥姆霍兹共振器111、112的共振频率的频率下衰减声能的透气滤波器构件的麦克风组件中包含的麦克风
101。透气滤波器构件优选地布置在第一声音端口106中或第一声音端口106处(例如参见图1)，例如在基板103的下表面或上表面处，或者在第二声音通道112和第一声音端口106之间的其它位置处，例如在电路板120的孔中或孔处等。由此，如频率-增益特性曲线403所示，峰被显著衰减。在该示例中，峰相对于频率增益特性曲线401衰减了约15db。由此，麦克风组件实现了对超声波信号的显著抑制，同时基本上避免了低于亥姆霍兹共振器111、112的共振频率的过多的峰(excessive peak)。因此，其优点在于低于20-30khz的频率响应更平坦，并且在超声波范围内的频率处显著抑制。通过调整载体103和滤波器壳体110中的任何一者或两者的形状，可改变亥姆霍兹共振器111、112的特性，从而实现预期的共振频率、预期的共振带宽和/或麦克风组件的预期的物理尺寸。此外，通过控制共振器的尺寸，例如第二声音通道和/或声室的尺寸，可调谐共振器的共振频率，使得可抑制具有不同频率的声波。换句话说，亥姆霍兹共振器可被设计成抑制超声波频域内任何频带中的声能。
[0103]
在一些实施例中，透气滤波器构件的气流阻力约为280rayl
mks
或气流阻力在100至500rayl
mks
的范围内。这具有抑制共振峰的优点，该共振峰可能出现在低于其大小用以抑制超声波频率的亥姆霍兹共振器(helmholtz resonator)的共振频率下。
[0104]
被称为“hhr can w/o filter(没有过滤器的hhr)”的图中的图例是指特性曲线401，并且是包括亥姆霍兹共振器111、112的麦克风组件的简写。被称为“hhr can with 280rayls mks filter(具有280rayls mks过滤器的hhr)”的图例是指特性曲线403，并且是包括亥姆霍兹共振器111、112和上述透气滤波器构件的麦克风组件的简写。最后，被称为“bare mic mounted on pcb(安装在pcb上的裸麦克风)”的图例是指特性曲线402，并且是安装在电路板120上并且不包括亥姆霍兹共振器的麦克风101的简写。
[0105]
图5示出单室旋转对称滤波器壳体110的俯视图和3d视图。在此还示出中心部分，在此被表示为502具有由中心裙部115形成的凹陷，该中心裙部115从主要部分114朝向载体103、120(在此未示出)延伸并终止于在距载体103、120一定距离处围绕第二声音端口117的凸缘116。因此，凸缘116和载体103、120彼此离开一定距离并形成第二声音通道112(参见图1和2)。中心裙部115限定亥姆霍兹共振器的声室111(参见图1)，并使第二声音通道112相对于声室111变窄。因此第二声音通道112形成在凸缘116和载体103、120之间限定的空间中。此外，可以看出从主要部分114延伸到边缘119并终止于边缘119的周边裙部113。滤波器壳体可在边缘119处附接到载体103、120。
[0106]
图6示出双室滤波器壳体110的俯视图和立体图。在此所示的实施例与先前描述的实施例的不同之处在于，包括具有附加室以及相应的另外的颈部的另外的亥姆霍兹共振器。
[0107]
因此，相对于图6的左侧，第一亥姆霍兹共振器由第一声室602和第一颈部或声音通道604构成。第二亥姆霍兹共振器由第二声室603和第二颈部或声音通道605形成。第一亥姆霍兹共振器和第二亥姆霍兹共振器各自与第二声音端口117流体连接。第一声室602和第二声室603由凹入部分601隔开，这也可在右侧的立体图中看出。
[0108]
在此还可看出，滤波器壳体110具有被周边裙部113围绕的内部部分501，该周边裙部113延伸到边缘119，滤波器壳体可在此处连接到载体103、120。内部部分501，或者更确切地说—在该实施例中—其一部分远离载体103、120凸起，并且在载体103、120和内部部分501之间建立第一声室602和第二声室603。第一声室602和第二声室603由周边裙部113在外
围限定。
[0109]
特别地，在此实施例中，滤波器壳体110的内部部分501具有带有槽的凹入部分601，该槽从周边裙部113朝向第二声音端口117延伸并在槽处到达载体103、120，由此在第一声室602和第二声室603之间建立分隔壁。另外，凹入部分601将第一声音通道604和第二声音通道605分别限定在第一声室602和第二声音端口117之间以及第二声室603和第二声音端口117之间，使得第一声音通道604比第一声室602窄并且第二声音通道605比第二声室603窄。从而，实施另外的亥姆霍兹共振器。以类似的方式，还可实施另外的亥姆霍兹共振器。
[0110]
图7示出包括位于麦克风壳体102的顶部上的滤波器壳体110的麦克风组件的剖视图。在此实施例中，麦克风101包括具有由向下延伸的周边裙部围绕的顶部部分的麦克风壳体102。第一声音端口106延伸穿过顶部部分，并且麦克风101因而被称为顶部端口麦克风。麦克风壳体102附接到基板103，例如硅基板的第一侧。滤波器壳体110布置在麦克风壳体102的顶部上，并且滤波器壳体110的边缘119附接到顶部，使得其围绕第一声音端口106。在此示例中，载体由麦克风壳体102构成，麦克风壳体102与滤波器壳体110一起包围包括亥姆霍兹共振器111、112和第一声音通道121的腔室。
[0111]
在一些示例中，滤波器壳体110的边缘119，例如在麦克风壳体102的侧壁处附接到麦克风壳体102的向下延伸的周边裙部。
[0112]
图8示出包括包围麦克风壳体102的滤波器壳体110的麦克风组件的剖视图。此外，在此实施例中，麦克风101包括具有由向下延伸的周边裙部围绕的顶部部分的麦克风壳体102。第一声音端口106延伸穿过顶部部分，并且麦克风101因而称为所谓的顶部端口麦克风。麦克风壳体102附接到基板103例如硅基板的第一侧。滤波器壳体110布置在麦克风壳体102上方，并且滤波器壳体110的边缘119附接到基板103的第一侧。在此示例中，载体由基板103和麦克风壳体102构成，该麦克风壳体102与滤波器壳体110一起包围包括亥姆霍兹共振器111、112和第一声音通道121的腔室。
[0113]
通常，如上所述的具有亥姆霍兹共振器的两个或更多个声音滤波器可堆叠，使得来自环境的声波穿过几个第一声音通道121延伸，每个第一声音通道121具有它们自己单独调谐的亥姆霍兹共振器。在一些示例中，另外的滤波器壳体110的边缘119可附接到另一个滤波器壳体110的主要部分。在一些示例中，另外的滤波器壳体110的边缘119可附接到硅基板103或电路板120，从而包围另一个滤波器壳体110。
[0114]
通常，在本文中，滤波器壳体110和麦克风壳体102中的一个或两者可具有大致圆形或矩形的横截面形状，或者用以至少部分包围包括亥姆霍兹共振器111、112的腔室的目的的任何其它形状。
[0115]
图9示出包括右耳装置905和左耳装置906的一对听力装置的示例。听力装置905、906具有基本上相似的，但各自具有主体902的镜像形状。每个听力装置可具有一个、两个或更多个如本文所述的麦克风组件。为了从周围接收声波，每个听力装置具有一个或多个小孔洞903，使声波能够从环境通过到所包括的麦克风组件的相应第二声音端口117。
[0116]
在一些示例中，包括如本文所述的麦克风组件的听力装置被配置成以下的一项或多项：补偿听力损失、防周围环境中的响亮声级、回放音频信号和/或作为用于电信的头戴式耳机操作。
[0117]
至少在其中听力装置被配置成补偿听力损失的示例中，听力装置可以是例如所谓的耳内接收器(rie)型、耳后(bte)型、深耳道(cic)型或者包括助听器的听力装置领域中已知的其它类型。对于其它用途，听力装置可以是例如所谓的耳塞型、入耳式耳机型或包耳式耳机型。此外，听力装置可被配置成单耳听力装置或双耳听力装置。