作为音频转换器的振动马达的制作方法

专利名称：作为音频转换器的振动马达的制作方法
技术领域：
本公开涉及诸如移动无线终端以及寻呼机的便携设备，所述便 携设备具有用于无声警示用户来电通信的振动功能。本公开尤其涉 及一种方法和装置，用于以电子音频信号驱动振动机构来生成与该 音频信号相一致的振动。
背景技术：
便携电子通讯设备持续将其核心通信功能以外的多种功能进行 集成，这十分流行，所述功能包括例如静态和/或视频相机、音乐存
储和播放、GPS电路、以及因特网可操作能力。消费者这种对多功 能性的期望，与他们还希望这样的通信设备尺寸小巧的期望彼此相 对，从而制造商日益寻求使得组件实现多功能并且经由软件来增加 功能性，以便在包容成本和尺寸的同时服务于这些彼此竟争的消费 者期望。在消费者中持续流行的一个特征是，在诸如移动台和寻呼 机的设备上共有有声警示和无声警示两种用于警示来电通信，并且 可由用户选择这两种警示。例如，当用户期望得知来电呼叫或者寻
警示。以目前几乎无所例外，振动机制已专用于无声警示功能。
振动机制通常包括安装在轴上的(相对较为)质量大的马达， 当用户选择无声模式时由来电通信激活电马达来驱动所述轴。马达 的目的在于围绕轴不平衡地旋转，因而轴的旋转导致明显的振动。 选择马达质量关于轴的偏心率，以便实质上足够导致整个移动台或 者寻呼机来振动、得到在他/她手中或衣袋中持有该设备的用户的注 意。通常，电"振动"马达直接安装至设备的壳体。
在2004年10月26日授予的名称为"Mobile Terminal Using aVibration Motor as a Loudspeaker and Method of Use Thereof' 的美国 专利No. 6,809,635中，描述了相关技术，通过该:技术，振动^L制可 以用于在其无声振动警示传统功能以外合成低频声音，在此通过参 考并入本。作为描述振动马达及其实现，并入的专利还涉及美国专 利No. 5,300,851、 No. 5,373,207、 No. 6，081，055、 No. 5,783,899、 No. 5,861,797、 No. 5,960,367以及欧洲专利申请EP 0 688 125 Al、 EP 1 001 249 A2以及EP 1 035 633 Al。这些教导涉及提高这种振动才几制 的功能性。

发明内容
这些教导涉及增强用户的感官体验，诸如当播放音乐时。本发 明可以在诸如移动无线终端的设备中实现，所述移动无线终端通常 使用振动机制用于非音频目的，或者在通常不使用振动机制的便携 音乐设备(诸如，MP-3播放器)或者广播无线接收器中实现。可替 换地，诸如上述移动无线终端和便携音乐设备的设备可以用作提供 音频信号的源音乐设备。在这种可替换实施方式中，本发明的设备 经由传导性的有线或者无线(例如，蓝牙)连接来耦接至另行独立 的源音乐设备，并且功能类似于好像该设备物理地集成到源设备之 中。实施方式可以向用户提供可听的亚低音扬声器(sub-woofer)声 音和/或低音效果("反冲(kick)，，)，而该低音效果可以在可听 频率范围以内或者不在可听频率范围以内，所述可听频率范围对应 于传统扬声器上的特定有声音符。
本发明的实施方式可以是一种用于在便携电子设备中转换音频 信号的方法。在此使用的转换是广义含义，将一种形式的输入信号 变换成为不同形式的输出信号。例如，本发明的不同实施方式可以 将输入电子信号变换成为输出振动，所述输出振动可以在正常人类
脉沖宽度调制电子音频信号来生成一系列驱动脉沖。然后，由驱动 脉冲序列的至少某些来驱动振动马达，以将电子音频信号转换成为
7振动，该振动可以由用户听到，或者如果该振动低于人类听力的阈 值则仅可感觉到该振动。振动马达具体配置以振动便携电子设备的壳体。在一个变型中，生成驱动脉冲序列包括针对驱动脉冲的每 个序列来矫正电子音频信号的采样，确定矫正采样的幅度，以及然 后将所述幅度映射至脉冲宽度。本发明的另一实施方式是一种便携电子设备，诸如寻呼机或者 移动台。该设备包括壳体以及耦接至壳体的用于将振动传递至所述 壳体的振动马达。还包括用于提供电子信号的源，诸如，用于在无 线链路(例如，蓝牙或者流下载/播客(podcast))上接收流音频信 号或者语音通信的天线、或者通往数字音乐播放器/移动终端的有线 连接、或者用于存储电子文件(诸如，数字音乐或者组合的音频-可 视文件)的计算机可读存储器。设备中还存在映射器，用于将脉沖 幅度变换至相应的脉沖宽度。在映射器以及振动马达之间布置放大 器，用于将来自映射器的信号进行放大，并且进一步由已放大的信 号来驱动振动马达。响应于振动马达来产生振动。本发明的另一实施方式是一种移动台，包括用于提供电子音频 信号的装置，诸如存储的媒体文件、或者用于实时接收媒体文件或 者语音通信的天线和接收器。移动台进一步具有调制装置，用于 将所述电子音频信号的至少某些脉沖幅度调制至相应的脉冲宽度； 以及诸如放大器的驱动装置，用于由所述相应的脉沖宽度来驱动马 达装置。马达装置可以是具有非平衡转子的振动马达。来自马达装 置的振动可以处于人类听力的可听范围以内，或者如果该振动超出 该频率范围则4又可以由用户作为触觉输入来体-验该振动。下文将汇总具体阐明这些和其他方面。


图1A至图1D分别是再现了美国专利No. 6,809,635的各附 3至图6的示意图；图2是根据本发明的一个实施方式的示意性框图，示出了在高频带和低频带两者中合成的音乐的低波段；图3是进一步示出图2的低频带的细节的示意性框图；图4A至图4D是示出了在将音频信号脉沖变换成为对振动马达的激励信号中的自适应控制的脉沖图示；图5A至图5B类似于图4A至图4B,示出了用以驱动自适应控制的阈值；图6A至图6B分别是用于直接映射和自适应映射的具有低音水 平(dB)对脉冲强度的图示；图7是示出了配置以自适应地将脉沖映射至振动马达的自动增 益控制以及压缩的简化框图；以及图8是其中可以布置图2的实施方式的移动台的示意性框图。
具体实施方式
本发明并不局限于下文所述的实施方式，所述实施方式提供了 容易适应的实现。本领域技术人员应该了解到包括在实施方式所描 述范围之内的进一步内容，以及其中可以布置本发明的其他设备。 作为背景技术，简要回顾美国专利No. 6,809,635的教导。美国专利No. 6,809,635描述了使用传统振动马达的移动台，用 以执行由移动终端的用户所接收的音频通信再现的附加功能。振动 马达的使用完全消除了对于独立扩音器的需要、或者该使用增强了 所接收音频通信的较低频成分的再现，这允许扩音器起到作为高音 扬声器的作用来仅再现所接收音频通信的较高频成分，以便实现对 所接收音频通信整体较好的再现。在此如图1A再现的一个实施方式中，美国专利No. 6,809,635 描述了将已解调输出信号104以音频通信的形式应用至音频放大器 106的输入，所述音频放大器106将输入音频通信放大至充分的信号 水平以驱动振动马达108来再现可听声音110。选择增益水平以提供 所需的输出声音水平，以及音频放大器106可以利用放大，所述放 大不必是频率的线性函数以便较好地再现呼叫者的天然声音。在此如图1B再现的另一实施方式中，美国专利No. 6,809,635 描述了在音频放大器106和扬声器204之间布置的电容器202。在此 实施方式中，放大器106驱动扬声器204以及振动马达108两者， 而电容器202用作高通滤波器，基本上衰减了较低频率，从而扬声 器204用作高音扬声器，所述高音扬声器仅仅再现212音频信号104 的较高频率成分而仅使得振动马达108来再现210较低频率成分。 在此如图1C所再现的第三实施方式，其使用分频网络(cross-over network)(无源或者有源)来选择性地将从音频放大器106输出的 信号划分成为两个频率区分的通道304、 306。较低频通道304々贵送 振动马达108的输入，而较高频通道306馈送扬声器204的输入。在此如图1D所示的美国专利No. 6,809,635的第四实施方式描述 了在两个分支间划分输入信号，然后，由高通滤波器310和低通滤 波器308来分别在频率上区分每个分支上的信号。然后，由相比具 有不同增益的放大器314、 312来分别放大这些滤波器310、 308的 输出。 一个放大器314驱动扬声器204，以及另一放大器308驱动振 动马达108。不同增益反应在扬声器/高音扬声器204和振动马达108 之间的效率差异。在美国专利No. 6，809，635的上述每个实施方式中， 可以在其传统无声-警示模式下通过寻呼机/电话来电呼叫指示信号 来独立驱动振动马达108而不是由音频信号104驱动。现在，描述了本发明的实施方式，其中将音频信号映射到用于 振动机制的驱动信号。优选地，仅将其中已滤波的低频成分进行映 射，而在映射之前将高频成分进行滤波，诸如由分频网络(图1C) 的低通滤波器308 (图1D)来进行滤波。在图2中示出了调整图1D 的一个实施方式。在图2中，音频信号20划分成为两个并联路径20A、 20B。音频信号可以源于本地存储的数字音乐文件、在无线链路上接 收到的已解调语音信号或者基于因特网的流音频(例如，网络广播 或者"播客")、或者任何各种其他有线或无线的音频信号源。优 选地，如在此所述，仅将音乐音频信号进行映射，其中设备例如通 过这些信号的压缩格式来将信号识别为音乐音频信号。考虑到音频信号20将由高频成分和低频成分两者构成，其中频率是指由传统扬声器转换成为可听形式的大约15-20,000 Hz之间的 频率，即年轻成年人的正常人类听力范围。低频成分可以是上至大约2,000 Hz、 5,000 Hz或者10，000Hz的那些频率成分，尽管基于针 对特定实施方式选择的具体硬件响应(例如，振动机制)，可以选 择在低频成分和高频成分之间的任何截频。然后，高频成分是整个 可听波段中剩余的较高频率。当然，可以使用中频扬声器(未示出) 通过仅转换较高频成分和较低频成分之间的那些频率来用于饱满 (fuller)声音质量。为简单起见，下文的描述假设没有中频扬声器。 遵循转换高频成分的第一路径20A处理信号20如先前所述高通滤 波器22衰减低频成分并且仅允许高频成分通过，第一放大器24以 第一增益放大，并且以其输出来驱动高音扬声器26。如声学技术中; 已知，第一增益匹配于高音扬声器26的音频响应。通常，由于高音 扬声器26的实际转换组件(例如，成形器(former )和锥体(cone )) 质量并不很大并且它们的振动需要较小功率，因此第一增益相对较现在描述遵循转换低频成分的第二路径20B处理信号20。第二 路径20B当然并联于第一路径20A, —旦经过转换，则输入信号20 的高低两种成分在空中重新组合。低通滤波器28衰减高频成分并仅 允许低频成分通过。振动机制(诸如，先前描述的电子振动马达30) 通过信号变换器块32来耦接至低通滤波器28。信号变换器块32将 输入到块32中的低频成分信号的强度变换成为从块32输出的用于 振动马达30的驱动信号长度。在某些实施方式中，振动马达可以在人类听力的范围内振动， 以便用作低频扬声器或者亚低音扬声器。在其他实施方式中，马达 不是代替低音扬声器/亚低音扬声器振动而是与其结合来振动，以便 提供低音效果或者"反沖"刺激。例如，可以去除高通滤波器(HPF) 22从而扬声器26输出高低两种人类听力频率，或者信号20的另一 低通滤波的输出可以通过除了图2所示的那些组件的另一放大器25来馈送传统低频扬声器27。如图2所示，第三并联信号线路径20C 通过独立的低通滤波器来传输信号20,所述低通滤波器的通过频率 可以不同于第一低通滤波器(LPF) 28,该不同是扬声器27和振动 马达30之间的差异所致。可替换地，单一低通滤波器28的输出可 以馈送低频扬声器27以及振动马达30两者，其中映射器32剪辑信 号输出至振动马达30，使其与从低频扬声器27输出的低频音调同步 地提供"反沖"刺激。用户通过随着设备主体振动的触觉来感知反 冲刺激，而不必是可听的音调。图3示出了信号变换器块32的一个实施方式的进一步细节，其 中在块32的不同组件之间的不同节点处，在信号变换器块32的上 方呈现了信号表示。在输入节点40处呈现的低频成分信号具有如输 入节点40上方示出的正弦曲线波形。整流器二极管42，正向偏置以 允许电流如图3中所示仅从左向右流动，整流该正弦曲线波形以在 第 一 中间节点44处产生如第 一 中间节点44上所示出的整流波形。 整流波形可以采取各种形式；所示出的仅仅是一个普通形式。电压 块46然后量化已整流信号的强度(电压)，在第二中间节点48上 输出该整流的信号。可以例如是单稳态多频振荡器、通用处理器或 者数字信号处理器的映射器50，将来自第二中间节点48的信号强度 变换至脉冲宽度，将其输出至第三中间节点52，并且在该第三中间 节点52上方示出为具有以毫秒形式的确定长度的方波。然后，驱动 器54放大第三中间节点52上的信号以利用原始可听信号20(图2) 的低频成分(在节点40处)的脉沖长度表示，来驱动振动马达30(图2)。驱动器54可以是信号变换器块32的一部分或者与其独立， 但是优选地是在映射器50以及振动马达30之间。其他实现还是可以变的，以便将本发明的概念具体化。例如， 除了整流二极管和电压块，在输入节点40处，整个输入信号可以在 数字信号处理器中通过 一 系列晶体管进行处理，以将输入信号幅度(可以任意数目的方式来对其进行确定，RMS、平方等)变换至用 以设置振动马达30的驱动频率的脉冲长度。本领域技术人员应认识到各种不同的实施方式和实现；由于图3的实施方式将使用的处理 功率最小化、相对尺寸较小、以及成本有效，因而认为所述实施方 式在用于在移动台中实现是有利的。各种实施方式(诸如，图3的 实施方式)还可以在图1C的振动马达108和分频网络之间实施，或 者在图1B的振动马达和低通滤波器之间实施。上述描述通常旨在于直接映射，其中通过低通滤波器28的输入 信号20的每个脉沖实现为振动马达30的激励。在某些情况下，这 可以使得去往马达的激励脉沖过于频繁，导致低音声音几乎连续。 在某些情况下，这将给出刺激的亚低音扬声器声音，或者至少其不 能由用户感知为增强听力体验。当终端用户针对特定音乐体验刺激 的亚低音扬声器时，他们可能趋于根本不将振动马达30的特性优选 为亚低音扬声器。就此问题，本发明的实施方式利用了自适应脉沖 控制的概念。自适应脉冲控制使用已滤波低频声音的适当动态控制，以便将 振动的量调整处于最小值，但仍然使其或者作为人类可听的或者作 为可以感觉的振动，来在较宽范围内可感知音乐内容。在此设置中， 使用压缩(限制器)和自动增益控制(AGC)算法。这些支持了实 现，其中基本上将振动的短脉冲输出并彼此间隔，而不是在某些音 乐中跟随低频音符来出现更为连续的振动。这在图4A至图6中有所 示出。图4A示出了随时间变化的低频信号强度的图示。实线的低音强 度线51表示输入音频信号20的较低频部分的模拟版本。考虑到这 一点，将从低通滤波器28输出的信号的模拟版本输入信号变换器块 32。振动脉沖53从脉冲宽度得出，所述脉沖宽度在信号变换器块32 中映射低音强度线51的强度。在图4A中示出了直接映射，其中从 输入信号(如线51表示)映射的每个脉冲宽度调制的脉冲是去往振 动马达30的激励脉冲。将第一低音运动"进行直接映射产生输出至 振动马达30的六个激励脉沖53。类似地，第二低音运动6产生去往 振动马达30的两个激励脉冲53，以及第三低音运动c产生四个激励脉冲53。如图4A中所示，与单一低音运动相关联的每组脉冲53在 时间上间隔紧密。由于从低音强度获取脉冲长度，当由用户体验时， 这些激励脉冲53可以彼此混合，尤其是考虑到物理振动马达的机械 /惯性约束及其不平衡的转子的时候。图4B示出了自适应脉冲控制 方案，其中每个低音运动仏6、 c导致仅一个单一脉沖53输出至振 动马达30。可以将其认为是"反沖"效果，其中每个低音运动始于 亚低音扬声器仿脉冲去往振动马达30。使用"反沖"效果，除了传 统高音扬声器或者其他扬声器以外，可以使用自适应脉沖控制，而 不是代替低音扬声器/低频响应扬声器。图5A至图5B示出了用以获得图4B的结果的一个实现。图5A 等同于图4A，而除了在图5B中添加了自适应阈值55以及自适应时 间延迟57以外，图5B等同于图4B。自适应阈值55是阈值强度， 在该阈值强度处允许信号变换器块32来提供驱动振动马达30的输 出。具有低于阈值55的强度的任何输入信号不产生去往振动马达30 的激励脉沖53。无论在信号变换器块32处生成对应于低于阈值55 的信号强度的脉冲以及从驱动马达3 0抑制该脉沖，还是在信号变换 器块32中根本不生成该脉沖，这在实现中变化。 一旦低音强度线51 正向地跨过阈值水平55 (在图5B中由参考数字59所示)，则信号 变换器块32变为激活并且将输入信号映射至输出脉沖53(或者在可 替换实现中迟延所生成的脉冲的任何抑制)。在一个实施方式中，从输出脉沖53的开始处、或者从低音强度 正向地跨过自适应阈值55的时刻59,来施加自适应时间延迟57。 在自适应时间延迟57期间，信号变换器块52防止向振动马达30提 供输出激励信号，这导致出现"失效时间(deadtime)",在该"失 效时间"期间通过抑制附加脉沖的生成或者阻止除了第一脉沖的所 有脉冲，此时实际低音强度线51无关于振动马达30的刺激。为了 增强用户的亚低音扬声器/振动体验，发明人已经推断出大约100-200 毫秒的跨度是适当的自适应时间延迟57,尽管与本发明相适应还可 以使用其他时间周期。在另一实施方式中，信号变换器块32防止提供输出(或者阻止来自振动马达30的输出)直到低音强度线55沿负方向跨过阈值55, 在图5B中如附图标记59，示出。当然，在低音强度线51首次沿正方 向跨过阈值55之后发送的第一激励脉沖53没有受到约束而不能向 马达30发送。当低音强度线51频率上变化跨过阈值55时，为了避 免短间隔的激励脉冲53,可以针对正向跨过59使用一个阈值以生成 一个脉冲，以及可以针对负向跨过59，使用不同(优选地较低)阈值 以使能信号变换器块32再次向马达30提供输出。对于自适应时间 延迟57的实施方式，仅需要一个阈值55。图6A至图6B示出了自适应脉冲控制相对于直接映射的优点。 在图6A示出的直接映射中，低音音符的较低强度产生最小的脉沖强 度/持续时间，此时用户从振动马达30体验最小的振动或者完全没有 振动。相反，在高的低音音符强度，直接映射产生非常强的脉冲强 度(非常长的脉冲)，这对于用户可以淹没由传统扬声器26所产生 的音频信号20的其他声音，或者体验为连续的振动而没有清楚地相 关于下层音乐。利用如图6B示出的自适应脉冲映射，通过通常已经 应用于信号20的增益控制以及信号压缩，振动脉沖强度(持续时间) 受到限制。如上所述，如现有技术已知，应用于不同扬声器(例如， 高音扬声器和低音扬声器)的增益控制基于信号而变化。如现有技 术已知，基于频率响应而变化信号20的压缩，产生压缩曲线。这在 压缩格式中是固有的用以将音乐音频信号数字化，以及用于音乐的 普通压缩格式包括MP3和AAC。便携设备已经使用增益控制和压， 缩，以便处理音频信号。应用至一部分信号的增益随着信号强度升 高以便适合地驱动传统扬声器。使用该相同的增益控制曲线以及相 应的压缩曲线来自适应地控制来自低音信号输入的振动脉沖输出。 这两个曲线部分地依赖于信号强度，尤其是AGC。在图6B中，自 适应曲线的斜率(以实线表示)来自于适应于信号压缩，而实线曲 线的位置基于增益控制而沿水平轴变化。在图7中以简化框图示出了图6B的实现，其实施于图2的低通15滤波器28以及信号变换器块32之间。将来自低通滤波器28 (图2) 的输出输入至应用AGC算法的自动增益控制AGC块61之中。在数 字音频信号处理的现有技术中，已知用于驱动扬声器的许多这种算 法。然后，压缩块63将压缩算法应用至信号，将强度/脉冲长度曲线 的斜率从虚线(直接映射)偏移至如图5B所示的实线(自适应映射)。 然后，压缩块63的输出成为图3的节点40处用于先前描述的信号 变换器块32的输入。对于移动台中的实现，针对最适宜逼真度可以将振动脉冲的电 压脉冲宽度调制PWM100%,其中振动马达用作可听的亚4氐音扬声 器，尽管在某些实施方式中，该幅度可以变化至高于或者低于100% 的某些值，以便将脉冲宽度(节点52)与电压幅度(节点48)呈比 例地缩放。另外，优选的是，将脉冲长度(节点52)约束至小于大 约50毫秒。发明人已经确定，高于大约50毫秒的脉冲长度趋于超 过标称RPM，以及亚低音扬声器开始感觉非常强，导致不舒适的用 户体验。另外，如果播放比50毫秒更长，则对用户的体验不再是"反 冲"而或多或少地是导致不舒适的用户体验的连续刺激。通常，当 严格地作为音频设备而不是提供伴随有传统扬声器输出的感受"反 沖"时，认为本发明的实施方式的理想操作范围是介于大约70Hz 和大约200 Hz之间。通常可用的l展动马达30趋于无法充分响应于 再现低于70 Hz以及高于200 Hz的声音，而认为结果是过于刺激和 不舒适的。注意，脉沖宽度调制、脉沖持续时间调制以及脉冲长度 调制是指如下相同的通用概念通过改变该脉冲的前缘、后缘或者 两个边缘将输出脉沖调制为输入波的瞬时采样，以实现这两个边缘 之间的特定间隔。给定特定振动马达实施方式的集合，某些实现可以需要来自扬 声器26、 27以及振动马达30的有效同步输出。然而，每一个可以 同时地或者接近同时地接收其输入，扬声器26、 27的信号响应远远 超过质量更大的振动马达30的信号响应。用以确保同步两个转换器 的输出而不仅仅是输入的一个实施方式是遵循图2的第一路径20A和第三路径20C来施加延迟緩冲器29。延迟緩沖器29通过与扬声 器26、 27以及振动马达30之间的不同响应相对应的固定时间间隔， 来延迟馈送至扬声器的信号。通常，由于传统低音扬声器27和高音 扬声器26的响应时间变化仅仅是可以忽略的量度，尤其是在包括了 两个扬声器26、 27的手持尺寸的便携设备中，可以使用从其中分开 成为第一信号路径20A和第三信号路径20C的单一延迟緩冲器29。 在此变型中，馈送振动马达30的第二信号路径20C在延迟緩沖器 29之前从源20处出现分支。然后，根据一个示例实施方式的方法整流音频信号或者至少其 低频成分，测量已整流信号的强度，将该强度映射至脉沖长度，以 及由该脉冲长度来驱动振动机制。优选地，在整流之前将音频信号 的高频成分滤出，尽管可以在整流和测量强度之间对其进行过滤， 这具有某种最小效率损失。图8是其中可以布置本发明的一个示例性移动台60 (MS 60 )的 框图。这些块是功能性的，并且下文所描述的功能可以由参考图8 所述的单一物理实体来执行，也可以不由参考图8所述的单一物理 实体来执行。提供显示用户界面62 (诸如，用于驱动可视显示屏的 电路板)以及输入用户界面64 (诸如，用于接收来自用户激活按4丑 阵列的输入的单元)来与用户接口通信。用户可以在输入用户界面 6 4处选择传统无声警示模式，从而 一 旦接收到寻呼或者接入呼叫则 无声地激活振动机制。MS60进一步包括诸如自包含电池的功率源 66,用于对控制在MS60内的功能的母板68提供电功率。母板表示 一个或者多个电路板，在其上布置有通用处理器和/或数字信号处理 器、以及二极管、放大器以及映射器，参考图2至图3。在母板68 的处理器(通用或者DSP )内用作诸如数字采样、抽取(decimation)、 内插、编码和解码、调制和解调、加密和解密、扩展和解扩(对于 CDMA兼容的MS 60)以及现有技术中已知的附加信号处理功能。在麦克风70处接收的语音或者其他可听输入可以通过緩冲器存 储器72来耦接至母板68的处理器。计算机程序(诸如，用于显示器62的驱动)、用于调制、编码和解码的算法、数据阵列(诸如，查找表)等存储在主存储器存储介质74中，所述主存储器存储介质 74可以是在现有技术中已知的电的、光的或者磁性存储器存储介质， 用于存储计算机可读指令和程序以及数据。主存储器74通常划分成 为易失性部分和非易失性部分，并且通常分散在不同存储单元之间， 其中某些存储单元是可移动的。存储器74还可以存储音乐或者其他 音频文件，该文件可以用作上述本发明的音频信号源。通过可以经 由T/R开关78或者双工滤波器选择性地耦接至发送器80和接收器 82的一个或者多个天线76， MS60通过网络链接(诸如，移动电话 链接)来通信。MS60可以另外具有次级发送器和接收器用于通过 其他网络(诸如，WLAN、 WIFI、蓝牙⑧)进行通信或者接收数字—见 频广播。这些链接的任意一个可以用作本发明所处理的所述音频信 号的源。已知的天线类型包括单极天线、双极天线、平面翻转折叠 天线PIFA等。各种天线可以主要位于外部安装(例如，鞭式)或者 完全处于MS 20壳体的内部。如上文详细描述，在扬声器84处以及 振动机制88处转换来自MS 60的可听输出。尽管上文在移动台中结合本发明来进行描述，然而本发明并非 局限于此。例如，本发明可以实现为便携电子设备，物理地独立于 移动台、收音机、MP3播放器或者其他外部源设备。该外部源设备 本身不必是便携的。这种实施方式的便携电子设备布置在其中，振 动马达用于振动其自身的壳体，以及插入输入端口和/或天线/接收器 设置作为源而用于接收来自外部源设备的电子信号。在便携电子设 备和外部源设备之间的有线连接在输入端口处耦接。诸如通过蓝牙 或者其他个人局域网、低功率FM频带(或者其他广播无线)、或 者其他无线协议来与天线/接收器建立无线连接，其用作本实施方式 中信号的源。当结合附图阅读时，通过上述说明，各种修改和调整对于相关 领域技术人员是易见的。然而，作为某些示例，本领域技术人员可 以尝试使用其他类似或者等效组件或者组件的结合。然而，本发明教导的所有这些以及类似修改仍将落入本发明的非限定性的实施方 式的范围之中。此外，还可以使用本发明的各种非限定性实施方式 的某些特征使其优点突出，而无须相应地使用其他特征。例如，可 以获得本发明的优点而不必利用高音扬声器来转换高频音频成分。 由此，应认为上述说明仅仅是本发明的原理、教导以及示例性实施 方式的示意，而并不对其进行限制。
权利要求
1.一种在便携电子设备中转换音频信号的方法，包括通过对电子音频信号进行脉冲宽度调制来生成驱动脉冲序列；以及以所述驱动脉冲序列的至少某些来驱动振动马达，以将所述电子音频信号转换为振动，其中所述振动马达配置以振动所述便携电子设备的壳体。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中生成驱动脉冲序列包括，整流所述电子音频信号的采样； 确定所述已整流采样的幅度；以及 将所述幅度映射至脉冲宽度。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中脉冲宽度调制大约是100%。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中将脉沖宽度调制约束至低 于大约50毫秒。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述振动马达配置以通过 旋转非平衡转子来振动所述壳体。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述电子音频信号包括以 下之一在所述设备的本地存储器中存储的数字音频文件、通过所 述设备的接收器在无线链路上实时接收的信号、以及经由耦接至所 述设备输入端口的导线所接收的信号。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中驱动所述振动马达包括 自适应地驱动所述振动马达，以便每个驱动脉沖唯 一 地对应于当所 述电子音频信号的幅度超过第 一 阈值幅度的时刻。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中自适应地驱动所述振动马 达包括跟随唯 一 对应于所述时刻的每个驱动脉沖来施加时间延迟，
9.根据权利要求7所述的方法，其中自适应地驱动所述振动马达包括跟随唯一对应于所述时刻的每个驱动脉冲来施加约束，在电子音频信号的幅度降至低于第二阈值幅度，其中所述第一阈值幅 度和第二阈值幅度可以是相同的幅度。
10. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括在生成驱动脉冲序 列之前对所述电子音频信号进行低通滤波；以及其中以所述驱动脉冲序列驱动振动马达包括，由已放大的驱动脉 冲序列来驱动所述马达。
11. 一种便携电子设备，包括壳体；振动马达，耦接至用于将振动传递至其上的所述壳体； 源，其用于提供电子信号；映射器，其具有耦接至所述源输出的输入，所述映射器用于将脉 冲幅度变换至相应的脉沖宽度；以及放大器，其布置在所述映射器和所述振动马达之间，用于将来自马达从而产生振动。
12. 根据权利要求11所述的便携电子设备，其中所述映射器包 括脉沖宽度调制器，以及所述电子信号包括音频信号。
13. 根据权利要求11所述的便携设备，其中所述映射器包括升。成串联的整流二极管，其具有耦接至电压量化器输入的输出；处 理器，其具有耦接至所述电压量化器输出的输入；以及放大器，其 具有耦接至所述处理器输出的输入。
14. 根据权利要求11所述的便携设备，其中所述映射器操作以 将脉冲宽度约束至小于大约50毫秒。
15. 根据权利要求11所述的便携设备，包括移动台。
16. 根据权利要求11所述的便携设备，进一步包括在所述映射 器和所述源之间布置的低通滤波器。
17. 根据权利要求16所述的便携设备，进一步包括与所述低通滤波器、映射器、放大器以及振动马达并联的扬声器，所述扬声 器与和所述第一放大器的增益不同的第二放大器串联，所述第二放 大器布置在所述源以及所述扬声器之间。
18. 根据权利要求17所述的便携设备，进一步包括在所述第 二放大器以及所述源之间布置的高通滤波器，以及其中所述扬声器是第 一 扬声器以及所述低通滤波器是第 一 低通滤波器；所述设备进一步包括与所述高通滤波器和所述第一扬声器并联 的第二低通滤波器，所述第二低通滤波器与第三放大器和第二扬声 器串联。
19. 根据权利要求17所述的便携设备，进一步包括在所述扬声 器和所述源之间布置的延迟緩冲器，所述延迟緩冲器与所述振动马 达并联。
20. 根据权利要求11所述的便携设备，其中所述源包括天线， 用于在无线链路上实时接收所述电子信号。
21. 根据权利要求11所述的便携设备，其中所述源包括输入端 口，用于经由导线来耦接至独立的音乐设备。
22. 根据权利要求11所述的便携设备，在所述源和所述映射器 之间进一步包括以下至少一个施加幅度敏感增益控制的自动增益 控制块、以及用于施加幅度敏感压缩算法的压缩块。
23. —种移动台，包括 提供装置，用于提供电子音频信号；调制装置，用于将所述电子音频信号的至少某些脉冲幅度调制至 相应的脉沖宽度；驱动装置，用于以所述相应的脉沖宽度来驱动马达装置；以及 马达装置，用于将所述脉冲宽度转换成为振动。
24. 根据权利要求23所述的移动台，其中用于调制的所述调制装置包括整流器二极管、电压量化器、以及用于将已量化电压映射至脉冲宽度的处理器；用于驱动所述马达装置的所述驱动装置包括放大器；以及所述马达装置包括耦接至所述移动台的壳体的振动马达，所述振 动马达具有非平衡转子。
全文摘要
一种诸如寻呼机或者移动台的便携电子设备，具有壳体和耦接至壳体的用于将振动传递至所述壳体的振动马达。在设备中，优选地由并联滤波器将电子音频信号划分成为高频成分和低频成分。将低频成分的脉冲整流，将那些已整流脉冲的电压量化并且将至少某些变换至脉冲宽度，以及将脉冲宽度的列进行放大以驱动振动马达，在与原始电子音频信号的至少某些脉冲的脉冲幅度相对应的脉冲幅度处，对壳体进行共振。呈现各种自适应方案来控制用以驱动振动马达的已调制脉冲的数量以便增强用户体验。与原始音频信号的特定间隔的脉冲相对应，振动马达可以用作可听亚低音扬声器和/或可以提供在可听范围以内或者超过可听范围的低音效果振动。
文档编号H04R3/00GK101326852SQ200580052208
公开日2008年12月17日 申请日期2005年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者J·兰雅玛, T·卡阿勒索雅 申请人:诺基亚公司