CN103392334A - 用于便携式通信设备的声音进出口 - Google Patents

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Abstract

一种便携式全双工通信设备(100)，通过提供在设备的外壳(102)内的耳机封装(108)，设有改进的声音进出口(114)。耳机封装(108)包括微端口(114)的阵列，形成该微端口的阵列以提供最佳的低频响应和回声性能，而没有使用外壳的外部声音泄露端口。

Description

用于便携式通信设备的声音进出口
技术领域
本公开一般涉及便携式音频通信设备，并且具体涉及用于这样的设备的声音进出口。
背景技术
便携式音频通信设备，例如便携式无线电蜂窝电话等，通常包括扬声器和麦克风。对于提供全双工通信的无线电装置，耳机封装可用于最小化对麦克风的声音耦合。不过，便携式无线电装置的大小限制了这样的封装的大小。现今的压缩尺寸的便携式设备没有为耳机封装提供足够的、大得足以忠实地再现最佳低音频响应的空间。为了改进低音频响应，通常使用通向耳机封装的声音泄漏端口。尽管声音泄漏端口降低了小封装对声音的影响，但声音泄漏端口还会引起水侵入问题。堵塞泄漏端口以防止水侵入可能再次引起不良的低音频响应。
去除封装并不可选，因为这导致音频信号从耳机的后部传播到麦克风，从而降低了声音回波损耗(AEL)性能。不良的声音回声损耗导致全双工呼叫的会话困难。
因此，回声抑制、流体侵入和低音频响应的问题对于设计便携式全双工通信设备的声音进出口都是很关键的。
因此，需要具有改进的声音进出口的便携式全双工通信设备。
附图说明
附图中相同的标记在通篇各个视图中表示同样的或者功能上类似的要素，附图与下面的详细说明一起，被包括在说明书内并且形成说明书的一部分，并用于更进一步说明包括所要求保护的发明的概念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优点。
图1是具有根据本发明的各种实施例形成的音频进出口的全双工便携式通信设备的简化侧面剖视图。
图2A和2B示出具有根据本发明的各种实施例的音频进出口的耳机的更详细透视图。
图3A和3B示出根据本发明的各种实施例的图2的耳机的剖视图。
图4是根据本发明的各种实施例形成和操作的便携式通信设备采用的回声返回损失数据的图例。
图5是根据本发明的各种实施例形成和操作的便携式通信设备采用的接收灵敏度数据的图例。
技术人员将意识到，出于简单和明确的目的来说明图中要素，不必按比例描绘。例如，图中一些要素的尺寸可能被相对于其他要素放大以帮助提高对本发明实施例的理解。
此处适当通过附图中的常规符号已经表示了装置和方法组件，仅示出那些与理解本发明实施例有关的特殊细节，以免由于对受益于此说明书的本领域技术人员来说容易显而易见的细节而模糊本公开。
具体实施方式
简单地，根据在此描述的不同的实施例，提供了一种用于全双工便携式通信设备的改进声音进出口的装置。包括特别设计的微端口阵列的耳机封装的使用在防水的环境中结合良好的低频响应最小化回声。
图1是具有根据本发明的各种实施例形成的音频进出口的便携式通信设备100的简化侧面剖视图。便携式通信设备100由外壳102形成，安装在扬声器端口116之后的扬声器104和安装在麦克风端口118之后的麦克风106位于外壳102内。通过已知或者要开发的收发器电子器件(未示出)向便携式通信设备100提供全双工能力。根据实施例，具有侧壁110和后壁112的耳机封装108将扬声器104的后表面封闭在外壳102内。根据该实施例，耳机封装108包括位于后壁112上的微端口114的阵列。形成微端口114的阵列以最小化从扬声器104至麦克风106的声音耦合。形成微端口114的阵列以提供具有优化回声抑制的预定低频响应，因此不需要外壳102上任何外部的声音泄漏端口。
图2A和2B示出根据实施例形成的耳机封装108的更详细视图的示例。如该视图所示，微端口114的阵列可以在单独的衬底202上形成，衬底202可从在耳机封装108的后壁112内形成的凹孔204插入和移除。衬底202由高密度材料形成，例如不锈钢、黄铜等。从该高密度材料钻出微端口114以提供高质量惯量的微端口。质量惯量(mass inertance)是用于描述由于微端口114的阵列形成的声音质量的声惯量效果的术语。端口的声质量是微端口的长度(L)和直径(D)的函数。根据该实施例，形成微端口114的尺寸以提供带有优化回声抑制的预定低频声音响应。如在前说明，衬底202由高密度材料制成。尽管壁110、112也可由与衬底202相同或类似的高密度材料形成，还可使用如塑料的其他更低密度材料，类似于典型用于无线电装置外壳102的材料，用于壁110、112。如图2A、2B所示，耳机封装108可包括多个侧壁110，与盒状结构相反。耳机封装108的波形因数(form-factor)基于内部的波形因数以及无线电装置外壳102内的间距。根据该实施例，由耳机封装108封闭的唯一元件是扬声器104(如图1所示)。
图3A和3B示出图2A的耳机在组装状态下的剖视图。这些视图示出具有形成栅格状结构的微端口114的阵列的衬底202，其中，每个微端口114具有预定长度302和预定直径304。如前所述，该微端口114的阵列是高质量惯量的微端口。具有高质量惯量的微端口114的阵列的衬底202是一个单独的零件，其非常容易生产并且非常容易装配于耳机封装108，因此促进了便携式通信设备100的生产和装配过程。尽管可使用单块式耳机封装108，图2A、2B和图3A、3B的实施例更进一步说明具有微端口114的耳机封装108如何能够被便利地合并作为内部外壳组件的一部分，进一步促进便于安装和生产。
当图2A和2B中示出的耳机封装108具有大约1立方厘米(1cc)的空气体积时，微端口114的几何形状能够在预定范围内变化，并且仍获得有效的声音结果。例如，针对从10到100个端口的端口范围，每个微端口可以在0.1mm到0.5mm的范围内，端口的长度可以在0.1mm到0.5mm的范围内。下面的表格1总结了有效尺寸的范围。
表格1
参数 尺寸
端口直径，D(mm) 0.1≤D≤0.5
端口长度，L(mm) 0.1≤L≤0.5
端口数量，N(mm) 10≤N≤100
微端口114的识别的几何形状可用于具有不同空气体积的其他耳机封装。微端口114的识别的几何形状特别适合于提供全双工能力的无线电装置外壳，因为这些类型的无线电装置提供足够大的空气体积，其将不影响扬声器的操作。
图4中示出了对根据该实施例形成的耳机封装获取的测量性能结果的示例。曲线图400示出对大约1cc并且具有如表2中描述的直径(D)、长度(L)和微端口数量(N)的微端口阵列的耳机封装的声音回声损耗(AEL)。
表2
参数 尺寸
端口直径，D(mm) 0.15
端口长度，L(mm) 0.30
端口数量，N(mm) 40
在封装后部完全打开的状态下获得响应402。响应402测得AEL＝35.30dB。在耳机封装的后部体积被完全密封的情况下获得响应404。响应404测得AEL＝43.41dB。在使用根据上述尺寸形成的最优高质量惯量的微端口密封耳机封装的后部体积的情况下获得响应406。响应406测得AEL＝42.16dB。因此，可以看到，具有微端口阵列的耳机封装比开放环境在AEL方面有接近7dB的改进。
图5示出了在为曲线图400描述的相同的进出口的情况下测得的接收灵敏度曲线图500。响应502提供了不具有后部体积密封的接收灵敏度。响应504示出具有完整的后部体积密封的接收灵敏度。响应506示出对具有表2的高质量惯量微端口的耳机封装的接收灵敏度。这些响应502、504、506与上限3GPP接收掩模508和下限3GPP接收掩模510相比较。虽然响应502具有落入掩模限508、510的良好低频响应，但响应502具有曲线图400示出的差的回声损耗。响应504示出未落入掩模限的差低频响应。响应506落入掩模限508、510，并且如图4所示具有良好的声音回声损耗。
曲线图400和500证明了根据实施例形成的耳机封装如何能够解决三个关键设计参数中的两个——回声损耗和低频响应的示例。在这些实施例中没有使用外部声音泄漏端口的事实进一步满足了对外壳的水/流体保护的第三个标准。
因此，已经提供了具有声音进出口的便携式通信设备，其通过提供回声最小化、良好的低音频响应和防止流体侵入解决了全部三个关键设计参数。包含声音进出口的高质量惯量微端口阵列不需要复杂的DSP算法并且避免使用复杂的组件。
在上述说明中，已经描述了特定实施例。但是，本领域普通技术人员了解可以进行各种各样的修改和变化而不背离如所附权利要求中所述的本发明的范围。因此，说明和附图将被认为是示例性的而非限制性的，并且全部这样的修改意指包括在目前教导的范围内。
益处、优势、问题的解决方案以及能够产生任何益处、优势或使解决方案出现或使之变得更加显著的任何要素不应理解为任何或者全部权利要求的关键、必须或者必要的特征或要素。仅通过包括本申请悬而未决期间所做的任何修改和如公布的那些权利要求的等价物在内的权利要求来定义本发明。
而且在该文件中，有关术语，例如第一和第二、顶和底端等等，可仅被单独使用以区分一个实体或动作和另一个实体或动作，而不必要求或者暗示在这样的实体或动作之间的任何实际如此的关系或顺序。术语“包括”、“具有”、“包含”、“含有”或其任何其他变化意指覆盖非排除式包含，例如过程、方法、产品或装置包括、具有、包含、含有一系列要素，不仅包括那些要素，而是可包括对这样的过程、方法、产品或装置没有明确列出或其内在固有的其他要素。没有更多的限制，通过“包括…一个”、“具有…一个”、“包含…一个”、“含有…一个”进行的要素没有排除在包括、具有、包含、含有该要素的过程、方法、产品或装置中存在附加相同的要素。除非在此另外明确说明，术语“a”和“an”定义为一个或多个。术语“实质上”、“基本上”、“近似的”、“大约”或其任何其他说法，定义为接近于如本领域普通技术人员所理解的那样，并且在一个非限制实施例中，该术语被定义为在10％以内，在另一个实施例中在5％以内，在另一个实施例中在1％以内，以及在另一个实施例中在0.5％内。如在此使用的术语“耦合”定义为连接，虽然不必是直接地并且不必是机械地。以某一个方式“配置”的设备或结构至少以那种方式被配置，但还可以以没有列出的方式被配置。
提供本公开的摘要以允许读者快速确定本技术公开的性质。应该理解其不是用来解释或限制权利要求的范围或含义而提交。此外，在上述详细说明书中，可以看出在各种实施例中不同的特征组合在一起用于简化本公开。公开的方法不被解释为反映所要求的实施例需要比在每个权利要求中明确列举的更多特征这一意图。相反，如所附权利要求所反映的那样，发明的主题在于少于单独公开实施例的所有特征。因此，所附权利要求在此被包含入详细说明书，每个权利要求独自作为单独要求保护的主题。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种便携式全双工通信设备，包括：
不具有外部声音泄漏端口的外壳，所述外壳具有扬声器和麦克风，所述扬声器具有前表面和后表面；以及
具有侧壁和后壁的耳机封装，用于将所述扬声器的后表面封闭在所述外壳内，所述耳机封装具有在所述后表面形成的微端口的阵列，以最小化所述扬声器和所述麦克风之间的声音耦合。
2.如权利要求1所述的便携式全双工通信设备，其中，所述耳机封装具有大约1立方厘米(1cc)的空气体积，并且其中，所述微端口的阵列中每个微端口具有在0.1毫米(mm)至0.5mm内的直径，每个微端口具有在0.1mm至0.5mm内的长度，并且其中，所述微端口的阵列包括10至100个之间的微端口。
3.如权利要求1所述的便携式全双工通信设备，进一步包括：
衬底，在所述衬底内形成所述微端口的阵列，所述衬底包括一种材料使得所述微端口的阵列提供高质量惯量的微端口。
4.如权利要求1所述的便携式全双工通信设备，其中，所述微端口阵列的尺寸形成为具有在金属衬底内钻出的预定长度和预定直径，以最小化在所述扬声器和所述麦克风之间的回声，同时提供预定的低频响应，而不使用在所述外壳上的外部声音泄露端口。
5.一种便携式通信设备，包括：
外壳，所述外壳具有耳机端口和麦克风端口；
扬声器，所述扬声器面对所述耳机端口与所述外壳相耦合；
麦克风，所述麦克风面对所述麦克风端口与所述外壳相耦合；
耳机封装，所述耳机封装包括侧壁和后壁，所述后壁具有形成其中的孔，用于安装在所述扬声器之后，其中所述侧壁和后壁将所述扬声器的后表面封闭；
衬底，所述衬底用于安装到所述耳机封装的所述孔上，所述衬底包括微端口的阵列；以及
形成所述微端口的阵列以最小化在所述扬声器和所述麦克风之间的回声，同时提供预定的低频响应，而不使用所述外壳上的外部声音泄漏端口。
6.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，所述微端口的阵列由预定长度和直径形成。
7.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，每个微端口具有0.1毫米(mm)至0.5mm内的直径，以及0.1mm至0.5mm内的长度，并且其中，所述微端口的阵列包括10至100个之间的微端口。
8.如权利要求7所述的便携式通信设备，其中，所述耳机封装具有小于1立方厘米(1cc)的空气体积。
9.如权利要求6所述的便携式通信设备，其中，所述预定直径是0.15mm，并且所述预定长度是0.30mm，用于40个微端口的阵列。
10.如权利要求9所述的便携式通信设备，其中，所述耳机封装具有大约1立方厘米(1cc)的空气体积。
11.如权利要求6所述的便携式通信设备，其中，所述微端口的阵列由高质量惯量的微端口形成。
12.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，具有所述微端口的阵列的所述衬底是可从所述耳机封装插入和移除的。
13.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，所述便携式通信设备是全双工通信设备。
14.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，所述衬底包括金属衬底，以及在其中形成的所述微端口的阵列是由预定长度和直径形成的高质量惯量的微端口。

Claims (14)

1.一种便携式全双工通信设备，包括：
不具有外部声音泄漏端口的外壳，所述外壳具有扬声器和麦克风，所述扬声器具有前表面和后表面；以及
具有侧壁和后壁的耳机封装，用于将所述扬声器的后表面封闭在所述外壳内，所述耳机封装具有在所述后表面形成的微端口的阵列，以最小化所述扬声器和所述麦克风之间的声音耦合。
2.如权利要求1所述的便携式全双工通信设备，其中，所述耳机封装大约1立方厘米(1cc)的空气体积，并且其中，所述微端口的阵列中每个微端口具有在0.1毫米(mm)至0.5mm内的直径，每个微端口具有在0.1mm至0.5mm内的长度，并且其中，所述微端口的阵列包括10至100个之间的微端口。
3.如权利要求1所述的便携式全双工通信设备，进一步包括：
衬底，在所述衬底内形成所述微端口的阵列，所述衬底包括一种材料使得所述微端口的阵列提供高质量惯量的微端口。
4.如权利要求1所述的便携式全双工通信设备，其中，所述微端口阵列的尺寸形成为具有在金属衬底内钻出的预定长度和预定直径，以最小化在所述扬声器和所述麦克风之间的回声，同时提供预定的低频响应，而不使用在所述外壳上的外部声音泄露端口。
5.一种便携式通信设备，包括：
外壳，所述外壳具有耳机端口和麦克风端口；
扬声器，所述扬声器面对所述耳机端口与所述外壳相耦合；
麦克风，所述麦克风面对所述麦克风端口与所述外壳相耦合；
耳机封装，所述耳机封装包括侧壁和后壁，所述后壁具有形成其中的孔，用于安装在所述扬声器之后；
衬底，所述衬底用于安装到所述耳机封装的所述孔上，所述衬底包括微端口的阵列；以及
形成所述微端口的阵列以最小化在所述扬声器和所述麦克风之间的回声，同时提供预定的低频响应，而不使用所述外壳上的外部声音泄漏端口。
6.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，所述微端口的阵列由预定长度和直径形成。
7.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，每个微端口具有0.1毫米(mm)至0.5mm内的直径，以及0.1mm至0.5mm内的长度，并且其中，所述微端口的阵列包括10至100个之间的微端口。
8.如权利要求7所述的便携式通信设备，其中，所述耳机封装具有小于1立方厘米(1cc)的空气体积。
9.如权利要求6所述的便携式通信设备，其中，所述预定直径是0.15mm，并且所述预定长度是0.30mm，用于40个微端口的阵列。
10.如权利要求9所述的便携式通信设备，其中，所述耳机封装具有大约1立方厘米(1cc)的空气体积。
11.如权利要求6所述的便携式通信设备，其中，所述微端口的阵列由高质量惯量的微端口形成。
12.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，具有所述微端口的阵列的所述衬底是可从所述耳机封装插入和移除的。
13.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，所述便携式通信设备是全双工通信设备。
14.如权利要求5所述的便携式通信设备，其中，所述衬底包括金属衬底，以及在其中形成的所述微端口的阵列是由预定长度和直径形成的高质量惯量的微端口。
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