受話器、反饋式受話器消噪系統(tǒng)及受話器主動消噪方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種受話器，包括：雙音圈揚聲器，包括有振膜、結(jié)合于所述振膜并接收第一信號以產(chǎn)生第一磁力的第一音圈、結(jié)合于所述振膜并接收第二信號以產(chǎn)生第二磁力的第二音圈、提供固定磁場以與所述第一磁力和所述第二磁力相互作用從而使所述第一音圈和所述第二音圈驅(qū)動所述振膜振動的磁性驅(qū)動裝置；覆蓋所述雙音圈揚聲器上部的上蓋板，所述上蓋板中間開孔；安裝在所述上蓋板的孔邊緣的麥克風；所述麥克風的中心軸線與所述孔的軸線垂直。本發(fā)明還提供了采用上述受話器的消噪系統(tǒng)和消噪方法。本發(fā)明具有更好的消噪效果。
【專利說明】受話器、反饋式受話器消噪系統(tǒng)及受話器主動消噪方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及受話器領(lǐng)域，具體涉及雙音圈受話器、受話器消噪系統(tǒng)及受話器消噪方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高背景噪音環(huán)境下，無論是作為個人防護還是語音通訊，均需要佩帶隔音耳罩，由材料決定的被動消噪結(jié)合電子控制的主動消噪的有源耳機可以達到理想的隔噪效果。主動消噪耳機除了實現(xiàn)主動消噪以外，還需要保證受話器的功能，尤其在軍用、警用等高可靠性場合，需要在ANC異常等特殊情況下，切換到無源工作狀態(tài)，保證受話功能正常。
[0003]傳統(tǒng)主動消噪系統(tǒng)一般由一系列元器件組成，包括受話器、麥克風、控制電路和電源等，其中受話器一般采用單音圈受話器，采用環(huán)形磁鐵與音圈產(chǎn)生磁場的相互作用，麥克風置于環(huán)形磁鐵的內(nèi)部。這降低了消噪效果。為了獲得更好的消噪效果，有的采用雙音圈揚聲器，但限于麥克風的布置方式未改變，在消噪方面仍存在不足。另外，在進行主動消噪時，也未考慮信號衰減。并且，無論是在有源和無源狀態(tài)，單音圈受話器的阻抗設(shè)計很難平衡，基本都是需要在主動消噪設(shè)計上優(yōu)先保證阻抗匹配外部信號，國內(nèi)軍警用的受話器大都是高阻抗特性，現(xiàn)有的耳機設(shè)計都是低電壓設(shè)計為主(頭部的高電壓威脅人身安全)，這些都會為設(shè)計帶來難度大和器件選型難等困擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述缺點，提供具有更強消噪功能的受話器、受話器消噪系統(tǒng)和主動消噪方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供了如下技術(shù)方案:
[0006]—種受話器，包括:雙音圈揚聲器，包括有振膜、結(jié)合于所述振膜并接收第一信號以產(chǎn)生第一磁力的第一音圈、結(jié)合于所述振膜并接收第二信號以產(chǎn)生第二磁力的第二音圈、提供固定磁場以與所述第一磁力和所述第二磁力相互作用從而使所述第一音圈和所述第二音圈驅(qū)動所述振膜振動的磁性驅(qū)動裝置；覆蓋所述雙音圈揚聲器上部的上蓋板，所述上蓋板中間開孔；安裝在所述上蓋板的孔邊緣的麥克風；所述麥克風的中心軸線與所述孔的軸線垂直。
[0007]優(yōu)選地，所述受話器還包括覆蓋所述雙音圈揚聲器下部的下蓋板，所述下蓋板與所述雙音圈揚聲器的下部間隔以形成音腔。
[0008]優(yōu)選地，所述下蓋板上，偏離所述第一音圈和所述第二音圈的中心線的位置，設(shè)置有槽孔。
[0009]一種反饋式受話器消噪系統(tǒng)，包括:如上所述的受話器；所述麥克風接收環(huán)境噪音信號；與所述麥克風電連接的第一放大器，用于產(chǎn)生噪音放大信號；與所述第一放大器電連接的濾波器，接收所述噪音放大信號后產(chǎn)生濾波信號；與所述濾波器電連接的第二放大器，接收所述濾波信號后產(chǎn)生消噪信號；所述第一音圈接收正常音頻信號，所述第二音圈接收所述消噪信號；信號補償濾波器，電連接所述濾波器和所述第一音圈，接收所述濾波信號后產(chǎn)生補償信號提供至所述第一音圈。
[0010]優(yōu)選地，所述第一音圈和/或所述第二音圈具有可調(diào)阻抗。
[0011]一種受話器主動消噪方法，包括以下步驟:將正常音頻信號輸入至雙音圈揚聲器的第一音圈；在垂直于所述雙音圈揚聲器的軸線方向上米集環(huán)境噪音信號；對所述環(huán)境噪音信號經(jīng)第一次放大、濾波、第二次放大后輸入至雙音圈揚聲器的第二音圈。
[0012]優(yōu)選地，所述方法還包括以下步驟:在對所述環(huán)境噪音信號進行濾波后，根據(jù)所述濾波信號對所述正常音頻信號進行補償。
[0013]優(yōu)選地，所述方法還包括以下步驟:根據(jù)所述正常音頻信號和所述環(huán)境噪音信號分別對所述第一音圈、所述第二音圈的阻抗進行調(diào)諧。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]改變了麥克風的布置方式，有效降低了麥克風與揚聲器之間的相互震動影響，從而提高了消噪效果。
[0016]進一步地，下蓋板與揚聲器下部的音腔構(gòu)成了一個相對封閉的小的聲學環(huán)境，降低了左右耳罩內(nèi)結(jié)構(gòu)差異帶來的聲學差異，左右耳的主動消噪一致性得到提高。
[0017]進一步地，下蓋板上的槽孔的設(shè)置方式使得揚聲器的低頻響應得到調(diào)整，使其電聲特性更加利于主動消噪的高低頻靈敏度要求。
[0018]本發(fā)明還對正常的音頻信號進行補償，從而提高了通話質(zhì)量。
[0019]本發(fā)明還增加了音圈的阻抗可調(diào)性，從而提高了阻抗匹配性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]接下來將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳細說明，其中:
[0021]圖1是本發(fā)明的實施例中的雙音圈揚聲器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的實施例的受話器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的實施例的反饋式受話器消噪系統(tǒng)原理圖。
[0024]上圖中標記說明:揚聲器1、振膜11、雙音圈12、殼體13、磁性驅(qū)動裝置14、第一音圈121、第二音圈122、磁鐵141、上極板142、麥克風2、上蓋板3、孔31、下蓋板4、槽孔41、音腔42、麥克風21、揚聲器22、第一放大器23、第二放大器24、信號補償濾波器25、濾波器26、軸線al、軸線a2。
【具體實施方式】
[0025]參考圖1，其具體示出了本發(fā)明的實施例的受話器中所采用的雙音圈揚聲器I的結(jié)構(gòu)。雙音圈揚聲器I主要包括振膜11、雙音圈12、殼體13和磁性驅(qū)動裝置14。雙音圈12由并排結(jié)合在振膜11下端的第一音圈121和第二音圈122組成。其中，第一音圈121接收第一信號以產(chǎn)生第一磁力，第二音圈122接收第二信號以產(chǎn)生第二磁力。磁性驅(qū)動裝置14由磁鐵141和上極板142組成，用于提供固定磁場以與第一磁力和第二磁力相互作用，從而使第一音圈121和第二音圈122能夠獨立或者共同驅(qū)動振膜11振動。
[0026]參考圖2，在圖示中雙音圈揚聲器I的上部覆蓋有上蓋板3，上蓋板3中間開孔31，孔31允許振膜11產(chǎn)生的聲波向外傳遞并限制振膜11超限向上運動。在上蓋板3上，相對于揚聲器I來說的外側(cè)，孔31的邊緣安裝有麥克風2，并且麥克風2的中心軸線a2與孔31的軸線al垂直,這樣能夠有效降低在圖不的豎直方向上揚聲器I與麥克風2之間震動相互干擾，并且麥克風2不再設(shè)置在磁性驅(qū)動裝置14的內(nèi)部，則磁鐵141、雙音圈12的磁場不會對麥克風2造成干擾，提高了麥克風2的采集噪音信號的靈敏度，從而能夠提高消噪效果。從圖2中還可見在圖示中的下方覆蓋雙音圈揚聲器I下部的下蓋板4，下蓋板4與雙音圈揚聲器I的下部間隔以形成音腔42,音腔42構(gòu)成了一個相對封閉的小的聲學環(huán)境，降低了左右耳罩內(nèi)結(jié)構(gòu)差異帶來的聲學差異，左右耳的主動消噪一致性得到提高。并且，在下蓋板4上，設(shè)置有槽孔41，并且槽孔41偏離第一音圈121和第二音圈122的中心線al的位置，中心線al同時也是孔31的軸線，從而，通過槽孔41能夠調(diào)整揚聲器I的低頻響應。
[0027]參考圖3，其具體表明了本發(fā)明的實施例中的反饋式受話器消噪系統(tǒng)。為了清晰，在圖3中對揚聲器和麥克風重新給予了附圖標記，但下文中所描述的揚聲器22與上文中所描述的揚聲器I相同，下文中所描述的麥克風21與上文中所描述的麥克風2相同。由圖3可見，在受話器的Audio_in信號輸入端向揚聲器22的第一音圈121輸送正常的音頻信號，而麥克風21在揚聲器22的前端接收環(huán)境噪音信號。第一放大器23與麥克風21電連接，將麥克風21接收到的環(huán)境噪音信號進行放大產(chǎn)生噪音放大信號。然后，濾波器26與第一放大器23電連接，濾波器26接收噪音放大信號后產(chǎn)生濾波信號。然后，第二放大器24與濾波器26電連接，第二放大器24將接收到的濾波信號進行放大后產(chǎn)生消噪信號。最后，消噪信號被輸送至揚聲器22的第二音圈122。為了彌補消噪過程中輸入到第一線圈121的正常音頻信號的衰減，信號補償濾波器25被電連接在濾波器26和第一音圈121之間，信號補償濾波器25接收濾波信號后產(chǎn)生補償信號提供至第一音圈121。并且，為了提高第一音圈121、第二音圈122與外部信號的匹配性,作為一項優(yōu)選方案,第一音圈121和/或第二音圈122具有可調(diào)阻抗。
[0028]從上述受話器和消噪系統(tǒng)中能夠歸納出一種主動消噪方法，包括以下步驟:將正常音頻信號輸入至雙音圈揚聲器22的第一音圈121 ;在垂直于雙音圈揚聲器I的軸線al(該軸線也是雙音圈12的中心線和孔31的軸線)方向上采集環(huán)境噪音信號；對環(huán)境噪音信號經(jīng)第一次放大、濾波、第二次放大后輸入至雙音圈揚聲器22的第二音圈122。優(yōu)選地,在對環(huán)境噪音信號進行濾波后，還存在根據(jù)濾波信號對正常音頻信號進行補償?shù)牟襟E。優(yōu)選地，還存在根據(jù)正常音頻信號和環(huán)境噪音信號分別對第一音圈121、第二音圈122的阻抗進行調(diào)諧的步驟。
[0029]雖然本發(fā)明是結(jié)合以上實施例進行描述的，但本發(fā)明并不限定于上述實施例，而只受權(quán)利要求的限定，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易地對其進行等效替換或者修改，但并不離開本發(fā)明的實質(zhì)構(gòu)思和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種受話器，其特征在于，包括: 雙音圈揚聲器，包括有振膜、結(jié)合于所述振膜并接收第一信號以產(chǎn)生第一磁力的第一音圈、結(jié)合于所述振膜并接收第二信號以產(chǎn)生第二磁力的第二音圈、提供固定磁場以與所述第一磁力和所述第二磁力相互作用從而使所述第一音圈和所述第二音圈驅(qū)動所述振膜振動的磁性驅(qū)動裝置； 覆蓋所述雙音圈揚聲器上部的上蓋板，所述上蓋板中間開孔； 安裝在所述上蓋板的孔邊緣的麥克風； 所述麥克風的中心軸線與所述孔的軸線垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受話器，其特征在于，還包括覆蓋所述雙音圈揚聲器下部的下蓋板，所述下蓋板與所述雙音圈揚聲器的下部間隔以形成音腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的受話器，其特征在于，所述下蓋板上，偏離所述第一音圈和所述第二音圈的中心線的位置，設(shè)置有槽孔。
4.一種反饋式受話器消噪系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的受話器； 所述麥克風接收環(huán)境噪音信號； 與所述麥克風電連接的第一放大器，用于產(chǎn)生噪音放大信號； 與所述第一放大器電連接的濾波器，接收所述噪音放大信號后產(chǎn)生濾波信號； 與所述濾波器電連接的第二放大器，接收所述濾波信號后產(chǎn)生消噪信號； 所述第一音圈接收正常音頻信號，所述第二音圈接收所述消噪信號； 信號補償濾波器，電連接所述濾波器和所述第一音圈，接收所述濾波信號后產(chǎn)生補償信號提供至所述第一音圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反饋式受話器消噪系統(tǒng)，其特征在于，所述第一音圈和/或所述第二音圈具有可調(diào)阻抗。
6.一種受話器主動消噪方法，其特征在于，包括以下步驟: 將正常音頻信號輸入至雙音圈揚聲器的第一音圈； 在垂直于所述雙音圈揚聲器的軸線方向上米集環(huán)境噪音信號； 對所述環(huán)境噪音信號經(jīng)第一次放大、濾波、第二次放大后輸入至雙音圈揚聲器的第二音圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟: 在對所述環(huán)境噪音信號進行濾波后，根據(jù)所述濾波信號對所述正常音頻信號進行補m\-ΖΧ ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟: 根據(jù)所述正常音頻信號和所述環(huán)境噪音信號分別對所述第一音圈、所述第二音圈的阻抗進行調(diào)諧。
【文檔編號】H04R1/10GK103763650SQ201310755399
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王朋, 馬敏, 唐小超 申請人:合肥訊飛數(shù)碼科技有限公司