一种具有MEMS扬声器阵列的听筒及通信装置的制作方法

本申请涉及声学设备技术领域，更具体地说，涉及一种具有MEMS扬声器阵列的听筒及通信装置。

背景技术：

声音是由物体振动产生的，我们把正在发声的物体叫做声源。物体振动产生的压力波通过空气运动，进而振动内耳的听小骨，这些振动被听小骨转化为微小的电子脑波，从而使得人能够察觉到声音。

扬声器，又称喇叭，是一种常见的电声换能器件，其作用是将电信号转换为声信号，并通过振动的形式将声信号向外界传输，以实现声音的传递。

MEMS(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical System)扬声器，具有功耗低、尺寸小、体积小和一致性好等优点，是扬声器领域的发展方向。但是由于MEMS扬声器的辐射声压相较于传统的扬声器的辐射声压减小，现有的MEMS扬声器的发射声压灵敏度还不能够完全满足实用化的需求。另外一方面，现有的传统扬声器由于声音大、指向性差的问题，使得传统扬声器在使用过程中的私密性较差。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供了一种具有MEMS扬声器阵列的听筒及通信装置，以实现提升MEMS扬声器的实用性，并且提升具有MEMS扬声器阵列的听筒的指向性，从而提升具有MEMS扬声器阵列的听筒的私密性的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种具有MEMS扬声器阵列的听筒，包括：

位置传感器，用于获取受声目标的位置信息；

MEMS扬声器阵列，包括多个阵列排布的发声单元，所述发声单元为MEMS扬声器，并且所述MEMS扬声器阵列具有各个MEMS扬声器的阵列角度信息；

与所述位置传感器电连接的阵元控制模块，用于根据所述MEMS扬声器阵列的阵列角度信息和所述受声目标的位置信息，控制所述MEMS扬声器阵列中每个发声单元的发射电路延时，以使所述MEMS扬声器阵列发射的声束向所述受声目标发射。

可选的，所述阵元控制模块包括：接收电路和相控阵电路；其中，

所述接收电路，用于接收所述位置信息和所述阵列角度信息并向所述相控阵电路传输声束偏转信息；

所述相控阵电路，用于根据接收的所述声束偏转信息，控制所述MEMS扬声器阵列中每个发声单元的发射电路延时。

可选的，所述MEMS扬声器阵列包括多个呈一维阵列排布的发声单元。

可选的，所述一维阵列包括条形阵列。

可选的，所述MEMS扬声器阵列包括多个呈二维阵列排布的发声单元。

可选的，所述二维阵列包括矩形阵列、圆形阵列或环形阵列。

可选的，所述位置传感器包括激光测距传感器、接触式位置传感器、接近式位置传感器或霍尔传感器。

可选的，所述MEMS扬声器为电磁式MEMS扬声器或压电式MEMS扬声器。

可选的，还包括：具有多个出声孔的封装外壳；

所述封装外壳用于将所述阵元控制模块和MEMS扬声器阵列封装在一起，所述MEMS扬声器阵列的出声面朝向所述出声孔设置。

一种通信装置，包括：至少一个如上述任一项所述的具有MEMS扬声器阵列的听筒。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种具有MEMS扬声器阵列的听筒及通信装置，其中，所述具有MEMS扬声器阵列的听筒由位置传感器、阵元控制模块和MEMS扬声器阵列构成，其中，所述MEMS扬声器阵列包括多个阵列排布的MEMS扬声器，从而实现了增加MEMS扬声器阵列的辐射声压，满足扬声器的实用性需求的目的。另外，所述位置传感器用于获取受声目标的位置信息，所述阵元控制模块用于获取发声单元的阵列角度信息，并根据所述阵列角度信息和所述位置信息，控制所述MEMS扬声器阵列中每个发声单元的发射电路延时，使得MEMS扬声器阵列中各个阵元发射的脉冲具有不同延迟时间，改变声波到达受声目标时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现声波的偏转和聚焦，以使所述MEMS扬声器阵列发射的声束向所述受声目标发射，声束的聚焦不仅提高了声压灵敏度，同时增加了声束指向性，避免了传统的扬声器由于指向性差而导致的私密性较差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种具有MEMS扬声器阵列的听筒的结构示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种MEMS扬声器阵列的排布示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种具有MEMS扬声器阵列的听筒的应用场景示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的一种位置传感器与受声目标的位置关系示意图；

图5为本申请的另一个实施例提供的一种具有MEMS扬声器阵列的听筒的结构示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的一种接收电路的工作原理示意图；

图7为本申请的一个实施例提供的一种相控阵电路的探头参数示意图；

图8-图11为本申请实施例提供的MEMS扬声器阵列中发声单元的排布示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本说明书所提及的“实施例”或类似用语表示与实施例有关的特性、结构或特征，包括在本申请的至少一实施例中。因此，本说明书所出现的用语“在一实施例中”、“在实施例中”以及类似用语可能但不必然都指向相同实施例。

再者，本申请所述特性、结构或特征可以以任何方式结合在一个或多个实施例中。以下说明将提供许多特定的细节以提供对本申请实施例的了解。然而相关领域的普通技术人员将看出本申请，即使没有利用其中一个或多个特定细节，或利用其它方法、组件、材料等亦可实施。另一方面，为避免混淆本申请，公知的结构、材料或操作并没有详细描述。

本申请实施例提供了一种具有MEMS扬声器阵列的听筒，如图1和图2所示，图1为具有MEMS扬声器阵列的听筒的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种MEMS扬声器阵列30中发声单元的排布示意图，所述具有MEMS扬声器阵列的听筒包括：

位置传感器20，用于获取受声目标的位置信息；

参考图2，MEMS扬声器阵列30包括多个阵列排布的发声单元31，所述发声单元31为MEMS扬声器；

与所述位置传感器20电连接的阵元控制模块10，用于根据所述MEMS扬声器阵列的阵列角度信息和所述受声目标的位置信息，控制所述MEMS扬声器阵列30中每个发声单元31的发射电路延时，以使所述MEMS扬声器阵列30发射的声束向所述受声目标TA发射。

在本实施例中，所述具有MEMS扬声器阵列的听筒由位置传感器20、阵元控制模块10和MEMS扬声器阵列30构成，其中，所述MEMS扬声器阵列30包括多个阵列排布的MEMS扬声器，从而实现了增加MEMS扬声器阵列30的辐射声压，满足扬声器的实用性需求的目的。另外，所述位置传感器20用于获取受声目标TA的位置信息，所述阵元控制模块10用于获取发声单元的阵列角度信息，并根据所述阵列角度信息和所述位置信息，控制所述MEMS扬声器阵列30中每个发声单元的发射电路延时，使得MEMS扬声器阵列中各个阵元发射的脉冲具有不同延迟时间，改变声波到达受声目标TA时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现声波的偏转和聚焦，以使所述MEMS扬声器阵列30发射的声束向所述受声目标TA发射，声束的聚焦不仅提高了声压灵敏度，同时增加了声束指向性，避免了传统的扬声器由于指向性差而导致的私密性较差的问题。

此外，参考图3和图4，图3为一种典型的具有MEMS扬声器阵列30的听筒的应用场景，图4给出了位置传感器20与受声目标TA的位置关系示意图，所述位置传感器20的探测面21朝向预设位置，所述预设位置为所述具有MEMS扬声器阵列30的听筒在使用过程中，受声目标TA所在位置。

举例来说，仍然参考图3，假设所述具有MEMS扬声器阵列30的听筒应用于移动通信设备MB(如手机)中，在移动通信设备MB使用过程中，所述具有MEMS扬声器阵列30的听筒的位置靠近用户的耳朵所在位置，在这个使用场景中，用户的耳朵即为所述具有MEMS扬声器阵列30的听筒的受声目标TA。同样的，在这个使用场景中，可以将所述具有MEMS扬声器阵列30的听筒的位置传感器20的探测面朝向用户的耳朵即可，以使所述位置传感器20可以准确的探测到用户的耳朵所在的位置信息，并向所述阵元控制模块10传输。

可选的，所述位置传感器20可以是激光测距传感器、接触式位置传感器20、接近式位置传感器20或霍尔传感器中的一种。

当所述位置传感器20为霍尔传感器时，所述霍尔传感器在工作过程中被触发的信号为霍尔信号，还需要根据霍尔传感器的参数确定比例参数，以根据比例参数和霍尔信号的乘积，确定受声目标TA与位置传感器20的相对位置关系。由于霍尔传感器探测位置信息的具体工作原理已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。

另外，需要说明的是，所述发声单元的阵列角度信息除了包括MEMS扬声器的发声面的朝向角度之外，还包括MEMS扬声器在MEMS扬声器阵列30中的所在位置。所述MEMS扬声器在MEMS扬声器阵列30中的所在位置可以通过陀螺仪等技术获得，本申请对此并不做限定。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图5所示，所述阵元控制模块10包括：接收电路12和相控阵电路11；其中，

所述接收电路12，用于接收所述位置信息和所述阵列角度信息并向所述相控阵电路11传输声束偏转信息；

所述相控阵电路11，用于根据接收的所述声束偏转信息，控制所述MEMS扬声器阵列30中每个发声单元31的发射电路延时。

参考图6，图6为所述接收电路12的工作原理示意图，所述接收电路12将接收的位置信息和阵列角度信息进行信息转换，以将这两个信息转换为电信号形式的声束偏转信息，并将电信号形式的声束偏转信息向相控阵电路11发射，以使所述相控阵电路11根据所述电信号控制所述MEMS扬声器阵列30中每个发声单元的发射电路延时。

参考图7，图7示出了所述相控阵电路11的探头示意图，其中主要的探头参数包括：频率f、晶片数量n、晶片阵列方向孔径A、晶片加工方向宽度H、单个晶片宽度E和两个晶片中心之间的距离P等。所述相控阵电路11的具体工作原理已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，在本申请的一些实施例中，给出了所述MEMS扬声器阵列30的具体排列方式。

可选的，所述MEMS扬声器阵列30包括多个呈一维阵列排布的发声单元31。

参考图8和图9，所述一维阵列为条形阵列或环形阵列。在图8中，所述一维阵列包括条形阵列。在图9中，所述一维阵列包括环形阵列。

可选的，所述MEMS扬声器阵列30包括多个呈二维阵列排布的发声单元31。

参考图10和图11，所述二维阵列为矩形阵列或圆形阵列。在图10中，所述二维阵列包括矩形阵列。在图11中，所述二维阵列包括圆形阵列。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述MEMS扬声器为电磁式MEMS扬声器或压电式MEMS扬声器。

在上述实施例的基础上，在本申请的再一个实施例中，所述具有MEMS扬声器阵列30的听筒还包括：具有多个出声孔的封装外壳；

所述封装外壳用于将所述阵元控制模块10和MEMS扬声器阵列30封装在一起，所述MEMS扬声器阵列30的出声面朝向所述出声孔设置。

相应的，本申请实施例还提供了一种通信装置，包括：如上述任一实施例所述的具有MEMS扬声器阵列的听筒。

综上所述，本申请实施例提供了一种具有MEMS扬声器阵列的听筒及通信装置，其中，所述具有MEMS扬声器阵列的听筒由位置传感器、阵元控制模块和MEMS扬声器阵列构成，其中，所述MEMS扬声器阵列包括多个阵列排布的MEMS扬声器，从而实现了增加MEMS扬声器阵列的辐射声压，满足扬声器的实用性需求的目的。另外，所述位置传感器用于获取受声目标的位置信息，所述阵元控制模块用于获取发声单元的阵列角度信息，并根据所述阵列角度信息和所述位置信息，控制所述MEMS扬声器阵列中每个发声单元的发射电路延时，使得MEMS扬声器阵列中各个阵元发射的脉冲具有不同延迟时间，改变声波到达受声目标TA时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现声波的偏转和聚焦，以使所述MEMS扬声器阵列发射的声束向所述受声目标发射，声束的聚焦不仅提高了声压灵敏度，同时增加了声束指向性，避免了传统的扬声器由于指向性差而导致的私密性较差的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。