具有音频通信功能的终端及其拾取声音信号的方法
【专利摘要】本发明提供一种具有音频通信功能的终端及其拾取声音信号的方法，其中的终端包括外壳、设置在外壳内部的电路板，以及设置在外壳上的USB插槽；其中，在电路板上固定有主麦克风单元和降噪麦克风单元；在主麦克风单元外部设置有腔体部件，电路板、腔体部件和外壳配合形成主麦克风单元的外加腔体；在外加腔体与USB插槽之间设置有连通结构，连通结构形成主麦克风单元进声通道；在外壳上设置有预留缝隙，预留缝隙形成降噪麦克风单元进声通道。利用上述具有音频通信功能的终端能够节省产品内部空间，使用结构件较少，麦克风摆放位置灵活，且具有较好的声学性能。
【专利说明】具有音频通信功能的终端及其拾取声音信号的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及声电转换【技术领域】，更为具体地，涉及一种具有音频通信功能的终端 及拾取声音信号的方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的进步和技术的发展，手机设备、免提设备以及头戴设备等通讯产品在 日常生活和专利领域中扮演的角色愈来愈重要。与此同时，随着交通噪声和生活噪声的不 断上升和用户对通话质量要求的提高，单麦克风的声学性能已不足以满足用户的需求，因 此双麦克风方案在实际产品中的应用越发频繁。
[0003] 目前，我国所普及的通讯语音频带范围为300Hz?3400Hz，即窄带语音通讯。该 频带范围覆盖了语音信号的主要频率成分。因此，对于通话麦克风而言，需要其在该频率 范围内具有较为平直的频率响应，以便于还原真实的语音信号；另一方面，通过增加额外的 辅助降噪麦克风与主麦克风相适配、并利用一系列语音信号处理算法来提升送话端语音通 信质量的技术已经得到广泛的应用，即双麦克风降噪技术。此类技术算法在物理上要求主 麦克风、降噪麦克风与人嘴三者的连线处于同一直线之上，且两个麦克风相距一定的距离 (2cm?8cm);同时，降噪麦克风自身的频率响应应在中低频范围与主麦克风保持较好的一 致性。
[0004] 研发这类通讯产品时，出于对麦克风单元进行充分保护的考虑，传统做法是将麦 克风单元置于产品外壳之内。由此所形成的外加腔体的隔声和/或共振结构，会导致麦克 风的频宽变窄、有用频带内的谐振峰或谐振谷增多，造成整体声学性能的下降。
[0005] 在现有产品的麦克风设计结构中，需要在产品外壳上开孔作为麦克风单元的进声 孔，导致在产品的外部有明显可见的开孔，破坏了产品外观的整体一致性。此外，麦克风单 元的进声孔与整机外壳的进声孔正对放置。在外界环境的气流作用下（如刮风、使用者剧 烈呼吸或快速行走），作为空间中阻碍气流的物体，麦克风产品整机附近会产生相当复杂的 流场。该流场所引起的压力扰动作用在麦克风单元的振膜上，会像正常声压扰动一样被麦 克风所记录，但却无法与后者相区分，因而被称为"伪声（pseudo sound)"。伪声会导致麦 克风对正常声信号的拾取出现偏差，并产生明显的低频噪声，进而使通话质量下降甚至在 幅度较大时造成麦克风单元本身的损坏。
[0006] 此外，若麦克风单元与产品整机的连接是刚性的，当外壳受到刮蹭或摩擦，特别是 当该刮蹭或摩擦发生于外壳进声孔附近时，会产生由结构传导被麦克风拾取的振动噪声， 这同样会对通话质量造成不良影响。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有音频通信功能的终端及其拾取声音 信号的方法，以解决现有产品不能有效抑制噪声、外观整体不一致、使用较多结构及元件从 而增加产品复杂程度等问题。
[0008] 根据本发明的一个方面，提供一种具有音频通信功能的终端，包括外壳、设置在外 壳内部的电路板，以及设置在外壳上的USB插槽；其中，在电路板上固定有主麦克风单兀和 降噪麦克风单元；在主麦克风单元外部设置有腔体部件，电路板、腔体部件和外壳配合形成 主麦克风单元的外加腔体；在外加腔体与USB插槽之间设置有连通结构，连通结构形成主 麦克风单元进声通道，以使声音经主麦克风单元进声通道导入外加腔体，被主麦克风单元 所拾取；在外壳上设置有预留缝隙，预留缝隙形成降噪麦克风单元进声通道，以使声音经降 噪麦克风单元进声通道被降噪麦克风单元所拾取。
[0009] 其中，优选的结构是，腔体部件为胶套。
[0010] 其中，优选的结构是，夕卜壳包括上壳和下壳，胶套挤压在上壳和电路板之间，胶套、 上壳和电路板共同形成主麦克风单元的外加腔体；电路板安装在下壳上，下壳支撑固定电 路板，上壳和下壳适配连接。
[0011] 其中，优选的结构是，上壳和下壳通过卡合、螺丝或者点胶粘合进行连接。其中，优 选的结构是，连通结构包括设置在电路板上的第一穿孔，以及设置在USB插槽上的与第一 穿孔相对应的第二穿孔。
[0012] 其中，优选的结构是，主麦克风单元和降噪麦克风单元均以贴片的形式固定在电 路板上。
[0013] 其中，优选的结构是，电路板与外壳通过卡合、螺丝或者点胶粘合进行非刚性连 接。
[0014] 其中，优选的结构是，主麦克风单元进声通道与主麦克风单元的进声孔在空间上 错开，以及降噪麦克风单元进声通道与降噪麦克风单元的进声孔在空间上错开。
[0015] 根据本发明的另一方面，提供了一种具有音频通信功能的终端拾取声音信号的方 法，包括：
[0016] 利用终端中在主麦克风单元外部所设置的腔体部件与终端的USB插槽之间的连 通结构，形成主麦克风单元进声通道；以及，利用终端的外壳上的预留缝隙形成降噪麦克风 单元进声通道，其中，主麦克风单元和降噪麦克风单元固定在终端中的电路板上；
[0017] 通过主麦克风单元进声通道，将声音信号导入由电路板、腔体部件和外壳配合形 成的外加腔体，使声音信号被主麦克风单兀拾取；同时，
[0018] 通过降噪麦克风单元进声通道，使声音信号被降噪麦克风单元拾取。
[0019] 本发明提供的具有音频通信功能的终端及其拾取声音信号的方法充分地利用了 USB插槽、电路板以及上下壳间的缝隙等原本与麦克风腔体声学设计无关的固有结构，产品 整机外观上没有明显可见的开孔，使产品外观更加浑然一体；此外，麦克风通过贴片的方式 固定在电路板上，摆放位置相对灵活，无需额外的信号线连接，极大的节省了内部空间，同 时使用的结构件较少，减少了结构、电子等方面工作的复杂程度。
[0020] 为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在 权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明 旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面 理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0022] 图1为麦克风腔体声学结构的简化模型图；
[0023] 图2为图1的力学类比模型图；
[0024] 图3为图1的电学类比模型图；
[0025] 图4为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端的整体结构示意图；
[0026] 图5为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端的分解结构示意图；
[0027] 图6为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端的主麦克风单元剖面结构 及进声路径示意图；
[0028] 图7为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端的降噪麦克风单元进声路 径不意图；
[0029] 图8为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端的自由场幅频响应曲线图；
[0030] 图9为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端的气流噪声降低量曲线图；
[0031] 图10为根据本发明实施例的具有音频通信功能的终端拾取声音信号的方法的流 程框图。
[0032] 其中的附图标记包括：上壳1、下壳2、预留缝隙3、USB插槽4、电路板5、主麦克风 单元进声通道6、腔体部件7、主麦克风单元8、降噪麦克风单元9、麦克风单体10、主麦克风 单元曲线A、降噪麦克风单元曲线B。
[0033] 在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0034] 在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐 述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。 为简洁起见，在本发明的具有音频通信功能的终端的电路板上除麦克风外的元器件已经略 去，不做具体描述。
[0035] 由于目前对手持设备、免提设备、头戴设备等送话端的声学性能的要求越来越高， 双麦克风的设计方案在实际产品中的应用越来越广泛，本发明的具有音频通信功能的终端 不仅限于通讯耳机此类产品上，同样可应用到具有插槽的手机、车载免提等手持设备或者 免提设备等通讯产品上。
[0036] 以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0037] 图1示出了麦克风腔体声学结构的简化模型；图2示出了图1的力学类比模型；图 3示出了图1的电学类比模型。
[0038] 如图1、图2和图3共同所示，麦克风的腔体结构在长波近似下可以看作是一个将 麦克风单元10置于其中的亥姆霍兹共鸣器；进声孔充当声质量的作用（类比于力学模型中 的质量块、电学模型中的电感）；空腔容积充当声容或空气弹簧的作用（类比于力学模型中 提供顺性的弹簧、电学模型中的电容）。该亥姆霍兹共鸣器自身的共振频率&可以表示为：
[0039] f0 = |-:-， 2yri MaCa
[0040] 其中Ma为声质量，Ca为声容，其数值分别由如下公式给出，
[0041]
【权利要求】
1. 一种具有音频通信功能的终端，包括外壳、设置在外壳内部的电路板，以及设置在外 壳上的USB插槽；其中， 在所述电路板上固定有主麦克风单元和降噪麦克风单元； 在所述主麦克风单元外部设置有腔体部件，所述电路板、腔体部件和外壳配合形成所 述主麦克风单元的外加腔体； 在所述外加腔体与所述USB插槽之间设置有连通结构，所述连通结构形成主麦克风单 元进声通道，以使声音经所述主麦克风单元进声通道导入所述外加腔体，被所述主麦克风 单元所拾取； 在所述外壳上设置有预留缝隙，所述预留缝隙形成降噪麦克风单元进声通道，以使声 音经所述降噪麦克风单元进声通道被所述降噪麦克风单元所拾取。
2. 如权利要求1所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述腔体部件为胶套。
3. 如权利要求2所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述外壳包括上壳和下壳，所述胶套挤压在所述上壳和所述电路板之间，所述胶套、上 壳和电路板共同形成所述主麦克风单元的外加腔体； 所述电路板安装在所述下壳上，所述下壳支撑固定所述电路板，所述上壳和下壳适配 连接。
4. 如权利要求3所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述上壳和下壳通过卡合、螺丝或者点胶粘合进行连接。
5. 如权利要求1所述的具有音频通信功能的终端，其中， 在所述降噪麦克风单元外部设置有胶套，所述电路板、胶套和外壳配合形成所述降噪 麦克风单元的外加腔体。
6. 如权利要求1所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述连通结构包括设置在所述电路板上的第一穿孔，以及设置在所述USB插槽上的与 所述第一穿孔相对应的第二穿孔。
7. 如权利要求1所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述主麦克风单元和降噪麦克风单元均以贴片的形式固定在所述电路板上。
8. 如权利要求1所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述电路板与所述外壳通过卡合、螺丝或者点胶粘合进行非刚性连接。
9. 如权利要求1所述的具有音频通信功能的终端，其中， 所述主麦克风单元进声通道与所述主麦克风单元的进声孔在空间上错开；以及， 所述降噪麦克风单元进声通道与所述降噪麦克风单元的进声孔在空间上错开。
10. -种具有音频通信功能的终端拾取声音信号的方法，其中，所述方法包括： 利用终端中在主麦克风单元外部所设置的腔体部件与终端的USB插槽之间的连通结 构，形成所述主麦克风单元进声通道；以及，利用终端的外壳上的预留缝隙形成降噪麦克风 单元进声通道，其中，所述主麦克风单元和降噪麦克风单元固定在终端中的电路板上； 通过所述主麦克风单元进声通道，将声音信号导入由电路板、腔体部件和外壳配合形 成的外加腔体，使所述声音信号被所述主麦克风单兀拾取；同时， 通过所述降噪麦克风单元进声通道，使所述声音信号被所述降噪麦克风单元拾取。
【文档编号】H04R1/08GK104105019SQ201410377570
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】刘拓, 赵剑 申请人:歌尔声学股份有限公司