CN106162476B - 抗低频噪音的麦克风单体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及语音信号处理技术领域，尤其涉及一种抗低频噪音的麦克风单体。包括MEMS换能器，所述MEMS换能器具有，一声学振膜，与所述振膜的中心设置一第一通孔，以及于所述声学振膜远离所述第一通孔的位置设置有复数个用以释放应力的第二通孔；一与所述声学振膜之间形成一固定间隙的背部电极；其中，所述声学振膜与所述背部电极形成一平板电容器，于所述声学振膜振动的状态下，所述平板电容器根据所述声学振膜的振膜幅度形成与所述振动幅度相匹配的电容信号输出。与现有技术相比，本发明的优点是：在声学振膜中心设置一第一通孔，用以滤除低频噪音信号。
Description
技术领域
本发明涉及语音信号处理技术领域，尤其涉及一种抗低频噪音的麦克风单体。
背景技术
当前，消费类电子产品市场需求急剧增加，音频输入设备广泛的应用于各类电子产品中，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、照相机、摄像机等等，因此需要大量的麦克风集成到这些产品中。
目前市场上麦克风的种类主要有两种，一种是ECM(Electret CondenserMicrophone，驻极体电容式麦克风)，另一种是MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电系统)微麦克风。ECM因其体积大、成本高，在很多场合已被MEMS微麦克风替代，在同一衬底上可集成多个麦克风、可以与芯片相集成。尤其是体积的差异，MEMS微麦克风中的背极板和振动膜比最小的ECM还要小10倍以上，因此近年来被国内外广泛研究和应用。但是现有的MEMS麦克风包括一个声学振膜，以及一个与声学振膜相对的背板，振膜在收到空气的压动后与声学振膜产生不同的电容值输出，即可实现将声音信号转化为电信号输出，但是在实际使用中，语音信号中通常伴随有低频噪声信号(例如风躁、车躁等)，麦克风在实际收音过程中，除了收集有效的语音信号外，还会吸收大量的低频噪音信号，但是一旦麦克风振膜被低频噪声信号饱和后，则无法收集有效的语音信号，例如人在风中说话，风躁太大，完全使得麦克风的采集单元饱和(即振膜处于最大的振幅状态下)，则麦克风就无法收集人发出的语音信号。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可以有效滤除低频噪声的抗低频噪音的麦克风单体。
本发明通过以下方案实现上述目的。
一种抗低频噪音的麦克风单体，其中：包括MEMS换能器，所述MEMS换能器具有，
一声学振膜，与所述振膜的中心设置一第一通孔，以及于所述声学振膜远离所述第一通孔的位置设置有复数个用以释放应力的第二通孔；
一与所述声学振膜之间形成一固定间隙的背部电极；
其中，所述声学振膜与所述背部电极形成一平板电容器，于所述声学振膜振动的状态下，所述平板电容器根据所述声学振膜的振膜幅度形成与所述振动幅度相匹配的电容信号输出。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：还包括，
一具有收音通孔的基板，所述收音通孔正对所述声学振膜；所述声学振膜与所述基板之间形成一声学前腔，所述声学前腔用以侦测高频信号；
一盖板，固定连接所述基板并完全覆盖所述MEMS换能器，所述盖板与所述背部电极形成一声学背腔，且所述声学背腔的体积大于所述声学腔体的体积，所述声学背腔用以侦测低频信号；
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述第一通孔的体积不大于所述声学振膜体积的10％。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：复数个所述第二通孔均匀分布于所述声学振膜上。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：还包括一ASIC芯片，连接所述MEMS换能器，用以接受所述MEMS换能器输出的所述电容信号，并对所述电容信号做分析处理，形成一处理信号输出。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述第二通孔的数量为八个。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述第二通孔的数量为六个。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述声学振膜为薄且有弹性的声学膜片。
上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述声学振膜的厚度为500nm。
与现有技术相比，本发明的优点是：
在声学振膜中心设置一第一通孔，用以滤除低频噪音信号。低频噪音信号的波长较长且行程较长，声学振膜收到低频信号激励时形成声学谐振产生弹性应变，且声学振膜振动的面积较大，往往以声学振膜中心为中心向外辐射。在声学振膜中心设置有第一通孔，第一通孔释放低频信号激励产生的弹性应变，即可降低声学振膜对低频信号的灵敏度，进而可实现其滤除低频信号的能力。
附图说明
图1为本发明抗低频噪音的麦克风单体中的中声学振膜的结构示意图；
图2为本发明中抗低频噪音的麦克风单体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种抗低频噪音的麦克风单体，其中：包括MEMS换能器1，所述MEMS换能器1具有，
一声学振膜11，与所述振膜的中心设置一第一通孔111，以及于所述声学振膜11远离所述第一通孔111的位置设置有复数个用以释放应力的第二通孔112；
一与所述声学振膜11之间形成一固定间隙的背部电极12；
其中，所述声学振膜11与所述背部电极12形成一平板电容器13，于所述声学振膜11振动的状态下，所述平板电容器13根据所述声学振膜11的振膜幅度形成与所述振动幅度相匹配的电容信号输出。
本发明的工作原理是:所述声学振膜11与所述背部电极12形成一平板电容器13，声音信号在传输过程产生震动，将声音信号转化为声波信号，声波的振动压迫声学振膜11振动，声学振膜11的振动使得声学振膜11与背部电极12之间的空间间隙发生变化，进而使得声学振膜11与背部电极12之间形成的所述平板电容器13之间的电容信号发生变化，所述平板电容器13形成与所述声音信号相匹配的电容信号输出。从而实现了将声音转化为电信号的过程。
在声学振膜11上设置有复数个第二通孔112，用以于在声学振膜11振动状态下，释放声学振膜11任一侧向的弹性应变力。同时第二通孔112也可以作用导音孔，降低空气间隙中产生的空气流阻抗，提高高频灵敏度。
在声学振膜11中心设置一第一通孔111，用以滤除低频噪音信号。低频噪音信号的波长较长且行程较长，声学振膜11收到低频信号激励时形成声学谐振产生弹性应变，且声学振膜11振动的面积较大，往往以声学振膜11中心为中心向外辐射。在声学振膜11中心设置有第一通孔111，第一通孔111释放低频信号激励产生的弹性应变，即可降低声学振膜11对低频信号的灵敏度，进而可实现其滤除低频信号的能力。
同时说明一下，开设有第一通孔111的声学振膜11对高频信号不产生任何不利影响，因为高频信号的波长较短且形成较短，仅仅只能对声学振膜11的很小面积或者仅仅一点产生振动。通常振动的部分都在声学振膜11的非中心位置，故而在声学振膜11中心设置有第一通孔111对高频信号不产生影响。
如图2所示，作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：还包括，
一具有收音通孔的基板2，所述收音通孔正对所述声学振膜11；所述声学振膜11与所述基板2之间形成一声学前腔4，所述声学前腔4用以侦测高频信号；
一盖板3，固定连接所述基板2并完全覆盖所述MEMS换能器1，所述盖板3与所述背部电极12形成一声学背腔5，且所述声学背腔5的体积大于所述声学腔体的体积，所述声学背腔5用以侦测低频信号。
根据亥姆赫兹谐振底端，空腔的体积与谐振频率成反比，即空腔的体积越大，则气谐振频率越低，在结构设计中，将声学前腔4设计的较小，因高频振动能量较小，故而将声学前腔4设置在振膜的上方，声学前腔4与高频信号时发生谐振，即可侦测高频信号。同理，声学背腔5体积较大，用以与低频信号发生谐振，侦测低频信号。
作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述第一通孔111的体积不大于所述声学振膜11体积的10％。将第一通孔111的体积设计为不大于所述声学振膜11体积的10％，可以更好的滤除低频噪声信号，同时对有效低频信号不产生影响。
作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：复数个所述第二通孔112均匀分布于所述声学振膜11上。将第二通孔112均匀地分布在所述声学振膜11上，用以提高所述声学振膜11的透气率。
作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：还包括一ASIC芯片6，连接所述MEMS换能器1，用以接受所述MEMS换能器1输出的所述电容信号，并对所述电容信号做分析处理，形成一处理信号输出。ASIC芯片6主要用于对电容信号做分析处理，该处理过程为本领域技术人员的公知常识，此处不做赘述。同时也不做任何技术限定。
作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述第二通孔112的数量为八个。进一步地，所述第二通孔112也可为的数量为六个。第二通孔112的目的旨在提高声学振膜11的透气率，采用八个通孔或者六个通孔，可根据声学振膜11的面积进行选择，此处仅为举例，并未限定。
作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述声学振膜11为薄且有弹性的声学膜片。采用薄且有弹性的声学膜片可以提高声学振膜11对高频信号的灵敏度。
作为进一步优选实施方案，上述的抗低频噪音的麦克风单体，其中：所述声学振膜11的厚度为500nm。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：包括MEMS换能器，所述MEMS换能器具有，
一声学振膜，与所述振膜的中心设置一第一通孔，以及于所述声学振膜远离所述第一通孔的位置设置有复数个用以释放应力的第二通孔；
一与所述声学振膜之间形成一固定间隙的背部电极；
其中，所述声学振膜与所述背部电极形成一平板电容器，于所述声学振膜振动的状态下，所述平板电容器根据所述声学振膜的振膜幅度形成与所述振动幅度相匹配的电容信号输出；
还包括，
一具有收音通孔的基板，所述收音通孔正对所述声学振膜；所述声学振膜与所述基板之间形成一声学前腔，所述声学前腔用以侦测高频信号；
一盖板，固定连接所述基板并完全覆盖所述MEMS换能器，所述盖板与所述背部电极形成一声学背腔，且所述声学背腔的体积大于所述声学前腔的体积，所述声学背腔用以侦测低频信号。
2.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：所述第一通孔的体积不大于所述声学振膜体积的10％。
3.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：复数个所述第二通孔均匀分布于所述声学振膜上。
4.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：还包括一ASIC芯片，连接所述MEMS换能器，用以接受所述MEMS换能器输出的所述电容信号，并对所述电容信号做分析处理，形成一处理信号输出。
5.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：所述第二通孔的数量为八个。
6.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：所述第二通孔的数量为六个。
7.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：所述声学振膜为薄且有弹性的声学膜片。
8.根据权利要求1所述的抗低频噪音的麦克风单体，其特征在于：所述声学振膜的厚度为500nm。
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