一种蓝牙耳机放大器及使用该放大器的蓝牙耳机的制作方法

本发明涉及高音质耳机技术领域，尤其涉及一种蓝牙耳机放大器及使用该放大器的蓝牙耳机。

背景技术：

目前的蓝牙耳机受耳机体积和驱动单元能力的限制，只能采用动圈或动铁式发声单元，其音场和音像表现欠佳；同时，对于音场、音像表现力较强的平板式或静电式扬声器，其需要较大驱动功率，对前端驱动设备的要求极高，通常需要额外配置耳放(耳机放大器)才可保证发声品质。因此，如何在提供高音质听觉享受的同时让使用者摆脱传输线束的束缚成为高音质耳机技术领域的难题。

得益于近年来蓝牙技术和高容量电池技术的飞速发展，使得蓝牙耳放技术成为一种可能。现有的蓝牙耳放将蓝牙传输技术与传统耳放结合，通过蓝牙模块与音源设备无线连接，将蓝牙模块解码的数字信号转换为模拟信号提供给dac电路，再由dac电路将调制后的模拟信号通过数据传输线输入耳机，从而在一定程度上解放了音源设备和耳放设备的数据线限制。但是，这种连接方式并没有使得高音质耳机真正摆脱连接线的束缚。若将蓝牙耳放与高音质耳机之间的数据传输线缩短，将其直接插接或集成在高音质耳机的输入接口内，则信号源与发声单元的距离缩短，其高频通信信号又其对高音质耳机的发声单元和驱动电路引入了射频干扰源。特别是对于平板式和静电式发声单元，该射频干扰源对平板式单元结构中相对开放的磁路结构以及对静电式单元结构中的高压电极板电场具有较强干扰，从而影响发声单元的频率响应和音质发挥。因此，如何解决蓝牙耳放设备或模块对平板式或静电式发声单元的干扰成为高音质无线耳机技术发展的一大障碍。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺点，本发明提出一种蓝牙耳机放大器，包括蓝牙模组、过程控制模组、信号调制模组和屏蔽层，所述蓝牙耳机放大器可拆卸地连接在高音质耳机的外壳体上，通过分析音源文件的特征信息控制所述蓝牙模组的工作状态；

所述蓝牙模组包括定频广播子模组、设备认证子模组和音源传输子模组；所述定频广播子模组用于通过gap子协议向音源设备发送请求连接信号；所述设备认证子模组用于sm子协议与音源设备分配秘钥并配对；所述音源传输子模组用于在所述定频广播子模组和设备认证子模组完成连接配对或配对重连后通过att协议与音源设备进行音源文件的传输；

所述过程控制模组用于分析所述音源文件的特征信息，并根据所述音源文件的特征信息设定通信时间；

所述定频广播子模组在所述通信时间向外广播连接请求信号，在非通信时间保持静默；所述音源传输子模组在所述通信时间开启高功耗模式，在非通信时间开启低功耗模式或停止工作；

所述屏蔽层设置在所述蓝牙耳机放大器与高音质耳机相接触的一侧，用于定向降低所述蓝牙模组向所述高音质耳机一侧的射频辐射干扰；

所述信号调制模组用于数字信号与模拟信号的转换以及调制用于驱动所述高音质耳机的电信号。

优选地，所述音源文件的特征信息包括音轨信息、音序信息、同步信息、crc校验信息、声道模式信息、采样率信息、位率信息和时长信息。

优选地，所述过程控制模组还根据所述音源文件的特征信息设定各通信时间内蓝牙模组的工作模式。

优选地，所述蓝牙耳机放大器还包括控制模组，所述控制模组用于接收用户对所述蓝牙耳机放大器的控制指令；所述蓝牙模组根据所述控制模组接收的控制指令变换工作模式。

优选地，所述根据蓝牙模组还根据所述高音质耳机的工作状态变换工作模式。

优选地，所述工作模式包括高功耗模式、低功耗模式、静默模式；

所述高功耗模式基于蓝牙5.1标准，在所述高功耗模式下，所述音源传输子模组始终保持与音源设备的蓝牙连接并持续将音源文件缓存至所述蓝牙耳机放大器；

所述低功耗模式执行ble协议，在所述低功耗模式下，所述音源传输子模组执行hogp流程与音源设备保持连接并在当前音轨的音源文件未完成缓存时保持ble数据传输；

在所述静默模式下，所述蓝牙模组停止信号收发。

优选地，所述屏蔽层由金属或合金材料制成；所述屏蔽层具有内向反射结构，所述内向反射结构包括朝向所述高音质耳机的平面一和背向所述高音质耳机翻折的平面二，所述平面一与所述平面二间的夹角为钝角；所述平面一内侧布置有半球形凹坑，所述半球形凹坑直径不超过0.6mm；所述凹坑均匀布置，所述凹坑的布置区域与所述平面一和所述平面二的接触位置的间隔距离为0.8-1.6mm。

本发明还提出了一种蓝牙耳机，其包括所述的蓝牙耳机放大器，所述蓝牙耳机采用平板式或静电式发声单元，所述发声单元包括屏蔽外壳。

优选地，所述屏蔽外壳包括侧壁、后壁和前栅；所述侧壁包括外壁和内衬；所述前栅、外壁和后壁由非导磁金属或合金材料制成。

优选地，所述外壁厚度为0.5-1.5mm；所述内衬为5-50μm厚的绝缘涂层。

优选地，所述前栅垂直于所述发声单元内振膜的轴线方向设置；所述前栅为网格状，包括网格线和网格孔，所述网格孔的直径不超过100μm。

优选地，所述前栅为一体成型结构，其能够允许50hz至50khz的声波通过而不产生相位失真。

附图说明

图1为现有技术中蓝牙耳机放大器的工作原理图；

图2为本发明实施例蓝牙耳机放大器的工作原理图一；

图3为本发明实施例蓝牙耳机放大器与耳机的组合结构示意图；

图4为本发明实施例蓝牙耳机放大器的工作原理图二；

图5为本发明实施例蓝牙耳机放大器的内部结构示意图；

图6为本发明实施例屏蔽层结构示意图；

图7为本发明实施例蓝牙耳机发声单元屏蔽外壳结构示意图。

其中，100-蓝牙耳机，110-发声单元，120-蓝牙耳机放大器；210-屏蔽外壳、211-侧壁、2111-外壁、2112-内衬、212-后壁、213-前栅；310-蓝牙模组、311-定频广播子模组、312-设备认证子模组、313-音源传输子模组，320-过程控制模组，330-信号调制模组；410-屏蔽层、411-平面一、4111-凹坑、412-平面二。

具体实施方式

为了实现高音质平板式或静电式耳机的无线播放以及降低蓝牙设备的射频辐射对平板式或静电式耳机的干扰，本发明所述蓝牙耳机放大器及使用该放大器的蓝牙耳机是通过以下技术方案实现的:

实施例1：

请参阅图3-图5，其中，图3为本发明实施例蓝牙耳机放大器与耳机的组合结构示意图，图4为本发明实施例蓝牙耳机放大器的工作原理图二，图5为本发明实施例蓝牙耳机放大器的内部结构示意图。本实施例提供一种用于从音源设备中接收音源和控制信号，并将音源信号解码、调制后向高音质耳机输出的蓝牙耳机放大器120，其包括蓝牙模组310、过程控制模组320、信号调制模组330和屏蔽层410；所述蓝牙耳机放大器120可拆卸地连接在高音质耳机的外壳体上，特别地，所述蓝牙耳机放大器120直接通过3.5mm或2.5mm耳机接口与高音质耳机上设置的连接线接口连接，即所述蓝牙耳机放大器120对可更换连接线耳机具有通用适配性。

所述蓝牙模组310包括定频广播子模组311、设备认证子模组312和音源传输子模组313；所述定频广播子模组311用于通过gap子协议向音源设备发送请求连接信号；所述设备认证子模组312用于sm子协议与音源设备分配秘钥并配对；所述音源传输子模组313用于在所述定频广播子模组311和设备认证子模组312完成连接配对或配对重连后通过att协议与音源设备进行音源文件的传输；

所述蓝牙耳机放大器120通过分析音源文件的特征信息控制所述蓝牙模组310的工作状态。

所述音源文件的特征信息包括音轨信息、音序信息、同步信息、crc校验信息、声道模式信息、采样率信息、位率信息和时长信息。所述过程控制模组320用于分析所述音源文件的特征信息，并根据所述音源文件的特征信息设定通信时间。具体地，所述过程控制模组320从所述特征信息获取当前播放列表的音源文件大小、曲目播放时长、音源文件的音质情况并据此制订与音源设备间的数据传输策略。所述策略包括并不限于多文件同步传输；根据音源文件的播放时间设定通信时间和每个通信时间的时长；按照通信时间的顺序/时长、音源文件的播放次序、当前蓝牙信号传输能力分配音源文件的传输次序和传输速率权重等。随后，所述蓝牙模组310根据所述过程控制模组320制订的数据传输策略和通信时间设置工作模式。

所述工作模式包括高功耗模式、低功耗模式、静默模式。所述高功耗模式基于蓝牙5.1标准，在所述高功耗模式下，所述音源传输子模组313始终保持与音源设备的蓝牙连接并持续将音源文件缓存至所述蓝牙耳机放大器120；所述低功耗模式执行ble协议，在所述低功耗模式下，所述音源传输子模组313执行hogp流程与音源设备保持连接并在当前音轨的音源文件未完成缓存时保持ble数据传输；在所述静默模式下，所述蓝牙模组310或其子模组停止信号收发。

当所述蓝牙耳机放大器120首次与音源设备建立连接时，所述定频广播子模组311根据gap子协议持续向外进行广播宣告，当音源设备在扫频扫描时接收到所述定频广播子模组311的广播宣告时，音源设备进行初始化并与所述设备认证子模组312通过sm子协议分配秘钥并配对，所述音源传输子模组313则通过att协议传输音源文件数据。

当用户开始播放音乐时，所述过程控制模组320开始执行数据传输策略，在非通信时间所述定频广播子模组311保持静默，以避免蓝牙模组310的双工模式对高音质耳机的发声单元和驱动电路带来近距离的高强度射频信号干扰。所述音源传输子模组313以低功耗模式或静默模式运行。具体地，例如，当音源文件的采样率和位率较低，即所述音源文件并非高音质音源文件时，根据音源文件的帧数据信息将受射频辐射影响较小的播放时段设定为通信时间，所述音源传输子模组313以低功耗模式进行数据传输，以减小其工作过程中对高音质耳机的发声单元和驱动电路的射频辐射干扰；而对于高音质音源文件，其对声音细节的记录还原度较高，对高音质耳机的频响、失真和信噪比要求更高，其文件容量较大，仅依靠播放过程中的低功耗断点传输无法满足文件的加载需求，此时，所述过程控制模组320根据播放列表中音源文件的大小、播放时间和次序、当前传输速率灵活调节曲目间的播放间隙时长，并将播放间隙设定为通信时间，在该通信时间开启音源传输子模组313的高功耗工作模式优先传输当前播放列表中的高音质大容量音源文件；特别地，所述蓝牙耳机放大器120在播放高音质音源时关闭所述蓝牙模组310，并在下一通信时间通过gap协议与音源设备重连。所述蓝牙耳机放大器120持续利用通信时间和高音质耳机的待机时间根据自身存储情况和当前以及历史播放列表信息从音源文件传输未完成缓存的音源文件。

所述蓝牙耳机放大器120还包括控制模组，所述控制模组用于接收用户对所述蓝牙耳机放大器120的控制指令；所述蓝牙模组310根据所述控制模组接收的控制指令变换工作模式。所述根据蓝牙模组310还根据所述高音质耳机的工作状态变换工作模式。具体地，例如，当用户使用所述控制模组执行顺序播放的快进曲目命令时，重新调整数据传输策略；特别地，当用户在随机播放模式下快进曲目时，优先播放已完成缓存或在该曲目播放过程中可不影响曲目播放地完成缓存的音源文件。

本实施例采用数据传输优化策略，在降低功耗的同时有效降低所述蓝牙耳机放大器作为近端射频辐射干扰源时对所述高音质耳机，特别是高音质耳机的平板式或静电式发声单元及其驱动电路的射频干扰，使得平板式或静电式高音质耳机的真无线连接成为一种可能。

实施例2：

请参阅图5-图6，其中，图5为本发明实施例蓝牙耳机放大器的内部结构示意图，图6为本发明实施例屏蔽层结构示意图。在本实施例中，所述蓝牙耳机放大器120还包括用于定向阻隔射频辐射的屏蔽层410，所述屏蔽层410由金属或合金材料制成；所述屏蔽层410具有内向反射结构，所述内向反射结构包括朝向所述高音质耳机的平面一411和背向所述高音质耳机翻折的平面二412，所述平面一411与所述平面二412间的夹角为钝角；所述平面一411内侧布置有半球形凹坑4111，所述半球形凹坑4111直径不超过0.6mm；所述凹坑4111均匀布置，所述凹坑4111的布置区域与所述平面一411和所述平面二412的接触位置的间隔距离为0.8-1.6mm。

本实施例通过所述屏蔽层及其平面一、平面二和凹坑的设置，可以有效地阻挡和反射所述蓝牙耳机放大器对高音质耳机的近端射频辐射干扰。

实施例3：

请参阅图7，图7为本发明实施例蓝牙耳机发声单元屏蔽外壳结构示意图。本实施例提供了一种蓝牙耳机100，其包括前述的蓝牙耳机放大器120，所述蓝牙耳机100采用平板式或静电式发声单元110，所述发声单元110包括屏蔽外壳210。

在一较佳实施例中，所述屏蔽外壳210包括侧壁211、后壁212和前栅213；所述侧壁211包括外壁2111和内衬2112；所述前栅213、外壁2111和后壁212由非导磁金属或合金材料制成。

在一较佳实施例中，所述外壁2111厚度为0.5-1.5mm；所述内衬2112为5-50μm厚的绝缘涂层。

在一较佳实施例中，所述前栅213垂直于所述发声单元110内振膜的轴线方向设置；所述前栅213为网格状，包括网格线和网格孔，所述网格孔的直径不超过100μm。

在一较佳实施例中，所述前栅213为一体成型结构，其能够允许50hz至50khz的声波通过而不产生相位失真。

在本实施例中，所述屏蔽外壳210采用非导磁金属材料，在阻挡外界射频辐射的同时也杜绝外壳对平板式发声单元110内部相对开放磁场环境的干扰；所述侧壁211内衬2112采用绝缘涂层，防止金属侧壁材料受静电式发声单元110高压电极板的极化影响；所述前栅213作为发生单元的音波出口，采用直径不超过100μm的网格孔，并通过调节其与振膜见的距离优化其对声波的衍射影响，使其能够允许50hz至50khz的声波通过而不产生相位失真，降低了其对音场和频响的不良影响。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。