[发明专利]声顺调节器

说明书

发明领域

本发明涉及包括被配置成工作在某些条件下的第一扬声器的扬声器 设备。第二扬声器被声耦合到第一扬声器，与第一扬声器同相地被激励， 由此调节第一扬声器的声顺(compliance)。本发明在第一扬声器是小尺寸 耳机扬声器时是特别适用的，在这种情形下失真往往是一个问题，对于较 小的扬声器尺寸，失真增加。

背景

便携式通信终端，例如移动电话，典型地包括至少一个适于握住贴近 用户的耳朵的扬声器或换能器，用于在与远端方进行语音通信期间提供声 音。因此这样的扬声器，在这里被称为耳机扬声器，被配置成与外耳保持 在扬声器的输出上时由外耳所形成的空腔提供的声顺相配合。在一般性的 便携式设备且具体地是移动电话中间的总趋势是小型化。围绕电池、天线、 和电子设备的制造的技术在最近几十年来发展迅速，使得有可能提供口袋 大小的、性能不断提高的移动电话。然而，在某个点将有相对立的利益： 因为终端应当尽可能小，而同时却具有吸引人的用户接口。所以显示技术 的进步对于移动电话设计有很大的影响，今天所有的主要的移动电话制造 商提供具有高性能多彩色显示器的终端。所以，随着显示器变得越来越大 以及希望得到总体紧凑的终端，必须查看终端的布局。

移动电话的音频接口包括话筒和扬声器。然而，这些元件不提供视觉 利益，所以它们应当尽可能小。对于扬声器，这是一个问题，因为扬声器 的直径或面积越小，声顺就越高，而具有高声顺振膜(membrane)的扬声 器比起低声顺振膜，其失真更大。

现代移动电话应当能够产生两种类型的声信号：在电话工作模式下的 低电平电话型信号，即，典型地是所述便携式通信设备的用户正在与其进 行通信的人的话音，以及在报警工作模式下的高电平报警型信号。为了产 生这两种不同电平的声输出信号，传统上已使用两种不同的换能器。然而， 由于在多音的(polyphonic)振铃信号方面报警信号的再现要求已经提升， 以及由于移动电话小尺寸的重要性增加，所以已经提出了只包含一个扬声 器的移动电话。为了产生两种电平的声信号，同一个换能器用两种不同的 电信号电平激励。另外，在电话模式下，移动电话典型地被握靠在用户的 耳朵上，而在报警模式下，移动电话典型地被放置成使得扬声器可以把声 信号发送到自由空域。在电话模式下与在报警模式下相比，扬声器所面对 的这种差别意味着移动电话经历两种不同的声阻抗情形。

公布为WO 01/33904的国际申请给出使得这样的阻抗差值最小化的一 个尝试，这是通过在包含扬声器的外壳上引入各种开口(opening)，以 便得到一种所谓的“容许泄漏”的系统，即，容许在用户的耳朵与被设计成 握靠在所述用户的耳朵上的电话面之间的空气泄漏。然而，这种方法引起 失真，无论是当换能器在报警模式下被驱动时，还是当它被使用于电话模 式时。这主要是由于阻抗失配造成的，并且为了达到在报警和电话模式下 实质上无失真的性能，使用户对电话性能的影响最小化的方法不合适。而 且，容许泄漏的解决方案相比较而言适用于低声顺扬声器，但随着扬声器 的尺寸减小，声顺会增加。在扬声器的正面和背面之间引入孔洞(hole)， 也会由于振膜的更高的声负载而增加系统的谐波失真。

发明概要

因此，在紧凑的扬声器设备的技术中有改进的余地。更具体地，本发 明的一个目的是解决或缓和小直径耳机扬声器中的失真的问题。

也与紧凑移动电话的小型化有关的一个问题涉及到移动电话的声学 特性的人工测试。在生产时，电话的声学特性典型地通过使用某种人工耳 -或具有更适当的名称耦合器-来模拟人耳的声阻抗而被测试。耦合器以 与真实的人耳将采用的相同的方式、通过特定的密封被加在输出孔径 (aperture)上。扬声器然后经受宽带刺激或具有变化的频率的离散正弦 声调(tone)。收容在人工耳耦合器内的话筒传递该系统的输出。这个输 出的傅立叶变换被称为频率响应，以及按照现有的技术规范被评估。然而， 对于小尺寸的耳机扬声器而言，输出孔径往往被安放在电话外壳边缘处或 非常接近于该边缘。由于这种设计的结果，当使用时，这样的扬声器输出 孔径典型地没有被用户的耳朵紧密地覆盖。所以刺激真实用户耳朵的耦合 器也不应当紧密地啮合在输出孔径周围。这样的安排的问题在于，背景噪 声可能扰乱频率响应的测量。