CN105493522A - 带通声学滤波器及声学感测装置 - Google Patents

带通声学滤波器及声学感测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带通声学滤波器及声学感测装置。所述带通声学滤波器包括：至少两个MEMS麦克风芯片以及ASIC芯片，其中，所述MEMS麦克风芯片的输出信号经耦合后在ASIC芯片中被处理。

Description

带通声学滤波器及声学感测装置
技术领域
本发明涉及MEMS麦克风技术，更具体地说，涉及一种带通声学滤波器和声学感测装置。
背景技术
在现有技术中，MEMS(微机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风。一般来说，MEMS麦克风包括MEMS麦克风芯片和集成电路(ASIC)，用于将接收的声波，转化为声音电信号。
典型地，MEMS麦克风芯片在高频侧具有谐振频率。该谐振频率可以取决于由前腔(或后腔)形成的亥姆霍兹谐振器、振动膜的谐振频率等因素。
一般来说，所述MEMS麦克风芯片具有窄的谐振频率带宽。此外，由于制造容限，所述谐振频率是不确定的。因此，在现有技术中，不将所述MEMS麦克风芯片直接用于检测某个频率的声音。
在现有技术中，在ASIC中设置滤波器，对声音电信号进行滤波。但是，由于需要额外的电子组件，因此，麦克风的信噪比会劣化。此外，这些额外的电子组件也会带来额外的产品复杂度。例如，需要制造片上电容、片上电阻等。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于带通声学滤波器的新技术方案。
根据本发明的一个实施例，提供了一种带通声学滤波器，包括：至少两个MEMS麦克风芯片；以及ASIC芯片，其中，所述MEMS麦克风芯片的输出信号经耦合后在ASIC芯片中被处理。
优选地，所述MEMS麦克风芯片中的每一个被安装在基板的声学孔上。
优选地，所述滤波器还包括金属壳体，用于形成所述MEMS麦克风芯片的后腔，其中，所述MEMS麦克风芯片通过所述后腔被声学耦合。
优选地，所述滤波器还包括基板，其中，所述金属壳体和所述基板一起形成密闭的后腔。
优选地，所述输出信号通过串联方式被耦合。
优选地，每个MEMS麦克风芯片的谐振频率通过设置MEMS麦克风芯片的振动膜谐振频率、前腔尺寸和声学开口尺寸中的至少一个被调整。
根据本发明的一个实施例，提供了一种声学感测装置，包括根据本发明的带通声学滤波器，用于感测声波。
优选地，所述声波包括超声波。
优选地，所述声学感测装置是麦克风。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或权利要求的技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1示出了根据本发明的一个实施例的带通声学滤波器的示意图。
图2示出了用于说明根据一个实施例的带通声学滤波器的效果的示意性曲线图。
图3示出了用于说明根据另一个实施例的带通声学滤波器的效果的示意性曲线图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的声学感测装置的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面参照附图来描述本发明的实施例和例子。
图1示出了根据本发明的一个实施例的带通声学滤波器的示意图。
如图1所示，该带通声学滤波器包括两个MEMS麦克风芯片103、104和ASIC芯片105。本领域技术人员应当理解，MEMS麦克风芯片的数量不限于两个，并且可以多于两个。
所述MEMS麦克风芯片103、104的输出信号通过引线106被耦合到ASIC芯片105。所述输出信号可以先通过引线106进行耦合，再输入到ASIC芯片105，或者也可以在ASIC芯片中被耦合。本领域技术人员应该能够理解，所述ASIC芯片可以与所述MEMS麦克风芯片是分离的，或者也可以被内建在所述MEMS麦克风芯片内。经耦合的输出信号在ASIC芯片中被处理。例如，将经处理的信号输出给其他电子设备，例如手机、定位装置的其他组件等。
在一个例子中，所述输出信号通过串联方式被耦合，从而提高带通声学滤波器的信噪比。
通过将两个MEMS麦克风芯片的输出耦合，可以增加麦克风芯片的谐振带宽。例如，在图2中，虚线202指示第一麦克风芯片的输出曲线，虚线203指示第二麦克风芯片的输出曲线。实线201指示两个输出曲线的组合。在实线201的最上部形成了一个通带。
在图3中以举例的方式示出了组合三个MEMS麦克风芯片的曲线。虚线302指示第一麦克风芯片的输出曲线，虚线303指示第二麦克风芯片的输出曲线，虚线304指示第二麦克风芯片的输出曲线。实线301指示两个输出曲线的组合。在实线301的最上部形成了一个较宽的通带。
图2和图3中的横坐标表示频率，纵坐标表示灵敏度。图2和图3中显示的曲线仅仅是示意性的，不代表实际的曲线形状，并且不能够从所述曲线中读取实际数值。
一方面，可以利用所述通带实现声波输入的过滤。另一方面，由于这种带通声学滤波器在较高的频率具有较好的特性，因此，使用这种带通声学滤波器形成的麦克风在高频部分可以具有较好的声音特性。
可选地，如图1所示，所述MEMS麦克风芯片103、104中的每一个被安装在诸如PCB板的基板101上。所述MEMS麦克风芯片的开口与基板101的声学孔107、108对应。
可选地，在图1中，带通声学滤波器还包括金属壳体102，用于形成所述MEMS麦克风芯片的后腔。所述MEMS麦克风芯片103、104通过所述后腔被声学耦合。例如，所述金属壳体102和所述基板101一起形成密闭的后腔。
通过这种声学耦合，可以进一步提高带通声学滤波器的灵敏度和/或信噪比。
例如，可以通过设置MEMS麦克风芯片的振动膜谐振频率、前腔尺寸和声学开口尺寸中的至少一个来调整每个MEMS麦克风芯片的谐振频率。
图4示出了根据本发明的一个实施例的声学感测装置401的示意图。该声学感测装置401包括根据本发明的带通声学滤波器402，用于感测声波。带通声学滤波器402例如是图1中所示的带通声学滤波器。
在一个例子中，可以使用这种声学感测装置来检测超声波。例如，通过检测超声波来定位物体的位置。
在另一个例子中，可以将这种声学感测装置用作麦克风。由于本发明的带通声学滤波器可以增强MEMS麦克风芯片的高频部分，因此，这种麦克风具有较好的高频特性。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种带通声学滤波器，包括：
至少两个MEMS麦克风芯片；以及
ASIC芯片，
其中，所述MEMS麦克风芯片的输出信号经耦合后在ASIC芯片中被处理。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述MEMS麦克风芯片中的每一个被安装在基板的声学孔上。
3.根据权利要求1所述的滤波器，还包括金属壳体，用于形成所述MEMS麦克风芯片的后腔，其中，所述MEMS麦克风芯片通过所述后腔被声学耦合。
4.根据权利要求3所述的滤波器，还包括基板，其中，所述金属壳体和所述基板一起形成密闭的后腔。
5.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述输出信号通过串联方式被耦合。
6.根据权利要求1所述的滤波器，其中，每个MEMS麦克风芯片的谐振频率通过设置MEMS麦克风芯片的振动膜谐振频率、前腔尺寸和声学开口尺寸中的至少一个被调整。
7.一种声学感测装置，包括根据权利要求1所述的带通声学滤波器，用于感测声波。
8.根据权利要求7所述的声学感测装置，其中，所述声波包括超声波。
9.根据权利要求7所述的声学感测装置，其中，所述声学感测装置是麦克风。
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