CN106454576A - 主动降噪入耳式耳机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通讯技术领域的主动降噪入耳式耳机，包括耳机壳体，耳机壳体内部设有后腔体、中间腔体和前腔体，在后腔体内横向安装有前馈麦克风，前腔体的底部为用于传出声音的出音口，在前腔体内安装有后馈麦克风，耳机壳体上还设有与前腔体导通的前腔通气孔，前腔通气孔位于与前馈接音口方向相同的耳机壳体上，且前腔通气孔的中轴线与前馈接音口的中轴线之间的夹角小于90度。与传统的耳机相比，噪音从前腔通气孔进入，当进入前腔通气孔的噪音来源于不同方向时，噪音进入耳道的通道会更加一致，在较高频率下，主动降噪性能的变化更加一致，从不同方向进入前腔通气孔的不同噪音的滤波器目标更加一致。

Description

主动降噪入耳式耳机

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种耳机，具体涉及主动降噪入耳式耳机。

背景技术

常用的耳机主要由四个部分组成：头带、发声单元、耳罩和引线；头带用于将耳罩固定在耳朵上，引线用于将音频信号从音响输送到发声单元，发声单元设置在耳罩内。现有的耳机通常具有降噪功能，在左右两个耳罩外部各设置一个麦克风采集声样，当外部噪音较为多样且多变的时候，每个耳罩只有一个收集全部噪音的采样麦克风，势必造成噪音采样的方向狭窄和不精细精准，从而无法达到优质的降噪效果。为了解决上述耳机的缺陷，现市面上有出现使用双麦克风降噪方案，即在终端不同位置设置两个麦克风进行采集声样，在比较两个麦克风采集的音频信号后，衰减噪音信号频段的信号，达到降噪目的。

在大多数耳机中，如图1所示，包括耳机壳体，耳机壳体内分别设有第一麦克风B1、第二麦克风B2、发音单元B3、前腔通气口B4、后腔通气口B5，第一麦克风B1位于发音单元B3的上方，第二麦克风B2位于发音单元B3的下方。前腔通气口B4位于发音单元的发音面对应的的外壳上，环境噪音进入耳道的主要通道经过前腔通气口B4，当噪音来源于不同方向时，噪音进入耳道的通道可能会发生很大的变化。然后，当噪音方向改变时，主动降噪的性能会有很大的变化，经过严准的测试，如图2所示，实线指示为从前面方向进入的噪音的主动降噪性能曲线图，较粗的虚线指示为从侧面方向进入的噪音的主动降噪性能曲线图，较细的虚线指示为从后面方向进入的噪音的主动降噪性能曲线图，在高于300Hz的频率下，主动降噪的性能的变化超过10dB，同时，如图3所示，滤波器目标在不同噪音方向下的幅度有额外6dB的差异（2KHz之后），图3中由于滤波器目标是复数，所以用幅度（上图）和相位（下图）两图表达，图3中，实线指示为滤波器目标从前面进入的噪音变化曲线图，较粗的虚线指示为滤波器目标从侧面进入的噪音变化曲线图，较细的虚线指示为滤波器目标从后面进入的噪音变化曲线图。传统的将前腔通气口设置于发音单元的发音面对应的的外壳上的结构，当噪音来源于不同方向时，噪音进入耳道的通道不一致，特别是在在较高频率下，同时，滤波器目标在不同噪音方向下的幅度有显著变化，从而影响整体降噪效果。

发明内容

本发明的目的是解决以上缺陷，提供主动降噪入耳式耳机，其主动降口噪的效果更好，且其主动降口噪的性能在不同噪音方向下具有一致性。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

主动降噪入耳式耳机，包括耳机壳体，耳机壳体内部安装有发音单元和控制电路，控制电路与发音单元连接，发音单元连接有音频信号传输线，耳机壳体内部设有后腔体、中间腔体和前腔体，后腔体位于耳机壳体的顶部，在后腔体内横向安装有前馈麦克风，使前馈麦克风的收音面向上或者向下，前馈麦克风通过音频信号传输线连接至控制电路，并在前馈麦克风上方对应的耳机壳体上开设有与前馈麦克风导通的前馈接音口，同时在后腔体对应的耳机壳体上设有与后腔体导通的后腔通气孔，前腔体位于耳机壳体的底部，前腔体内形成出音管道，前腔体的底部为用于传出声音的出音口，中间腔体位于后腔体与前腔体之间，发音单元横向安装在中间腔体内，使发音单元的发音面向下对着前腔体的出音口，其特征在于：所述耳机壳体上还设有与前腔体导通的前腔通气孔，前腔通气孔通过通气通道与前腔体导通，前腔通气孔位于与前馈接音口方向相同的耳机壳体上，且前腔通气孔的中轴线与前馈接音口的中轴线之间的夹角小于90度。

上述说明中，作为优选的方案，所述前腔通气孔位于发音单元的发音面相对的背面上方的耳机壳体上。

上述说明中，作为优选的方案，所述前腔体内安装有后馈麦克风，后馈麦克风位于发音单元的下方，后馈麦克风通过音频信号传输线连接至控制电路，后馈麦克风竖向安装在前腔体内，使后馈麦克风的收音面向左或者向右，且后馈麦克风的中心垂线垂直于出音管道的内壁。

上述说明中，作为优选的方案，所述控制电路包括第一侦测单元、第二侦测单元、对比单元、运算单元和声波输出单元。

前馈麦克风采集的噪音音频信号称为音频一，后馈麦克风采集的噪音音频信号称为音频二。音频一和音频二分别输入控制电路，控制电路接收并计算音频一和音频二的声波混合后的噪声声波的波形数据，并将该数据输送到发声单元。发声单元根据控制电路提供的数据，制造出与噪声声波的振幅相同、相位相反的声波，来自动抵消处理噪声。这样，发声单元发出的声音可以最大程度的避免环境噪声的干扰，使得人们能在相对安静的环境中倾听，且听到的声音清晰，音质优美。

上述说明中，作为优选的方案，所述发音单元为保真高音嗽叭。

上述说明中，作为优选的方案，所述前馈麦克风与后馈麦克风分别采集相反方向的噪音音频信号。

上述说明中，作为优选的方案，所述后腔体内设有用于安装前馈麦克风的第一卡座，前腔体内设有用于安装后馈麦克风的第二卡座。

上述说明中，作为优选的方案，所述前腔通气孔的中轴线与前馈接音口的中轴线相互平行。

本发明所产生的有益效果是：这种主动降噪的结构适用于入耳式耳机，将前腔通气孔设置于与前馈接音口方向相同的耳机壳体上，且前腔通气孔的中轴线与前馈接音口的中轴线之间的夹角小于90度，与传统的耳机相比，噪音从前腔通气孔进入，当进入前腔通气孔的噪音来源于不同方向时，噪音进入耳道的通道会更加一致，这种特殊的设定结构降噪效果最好，环境适应性强，如机场、地铁等噪音特别刺耳的环境下依然保持显著降噪效果，区别于传统主动降噪技术只能降低低频噪音的缺陷，本发明的入耳式耳机不仅能降低高频噪音，还能大幅度降低现实生活噪音(如风扇声、空调声音、地铁里人群的说话声等)，经过严准的测试，在较高频率下，主动降噪性能的变化更加一致，另外，滤波器目标在不同噪音方向下的幅度没有显著变化，与传统的结构相比，将前腔通气孔设计在新的位置，从不同方向进入前腔通气孔的不同噪音的滤波器目标更加一致，而且这种结构适用于前馈型和混合型主动降噪入耳式耳机。

附图说明

图1为背景技术中现有的耳机的简易结构示意图；

图2为背景技术中从不同方向接收噪音的主动降噪性能的变化曲线示意图；

图3为背景技术中滤波器目标在不同噪音方向下的变化曲线示意图；

图4为实施例中主动降噪入耳式耳机的简易结构示意图；

图5为实施例中主动降噪入耳式耳机的剖面图；

图6为实施例中主动降噪入耳式耳机的结构分解示意图；

图7为实施例中主动降噪入耳式耳机从不同方向接收噪音的主动降噪性能的变化曲线示意图；

图8为实施例中主动降噪入耳式耳机滤波器目标在不同噪音方向下的变化曲线示意图；

图1中，B1为第一麦克风，B2为第二麦克风，B3为发音单元，B4为前腔通气口，B5为后腔通气口；图4～图6中，1为上壳体，2为下壳体，3为发音单元，4为前馈麦克风，5为后腔通气孔，6为后馈麦克风，7为前腔通气孔，8为通气通道，9为前馈接音口。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本实施例，参照图4～图8，其具体实施的主动降噪入耳式耳机包括耳机壳体，本实施例的耳机壳体包括上壳体1和下壳体2，上壳体1与下壳体2进行配对扣合而成，如图4～6所示，耳机壳体内部安装有发音单元3和控制电路（未图示），本实施例的发音单元3为保真高音嗽叭，控制电路与发音单元3连接，发音单元3连接有音频信号传输线（未图示），耳机壳体内部设有后腔体、中间腔体和前腔体，后腔体位于耳机壳体的顶部，在后腔体内横向安装有前馈麦克风4，使前馈麦克风4的收音面向上或者向下，前馈麦克风4通过音频信号传输线连接至控制电路，后腔体内设有用于安装前馈麦克风4的第一卡座，并在前馈麦克风4上方对应的耳机壳体上开设有与前馈麦克风4导通的前馈接音口9，同时在后腔体对应的耳机壳体上设有与后腔体导通的后腔通气孔5。

前腔体位于耳机壳体的底部，前腔体内形成出音管道，前腔体的底部为用于传出声音的出音口，前腔体内安装有后馈麦克风6，后馈麦克风6位于发音单元3的下方，后馈麦克风6通过音频信号传输线连接至控制电路，前腔体内设有用于安装后馈麦克风6的第二卡座，本实施例中，后馈麦克风6竖向安装在前腔体内，使后馈麦克风6的收音面向左或者向右，且后馈麦克风6的中心垂线垂直于出音管道的内壁。

中间腔体位于后腔体与前腔体之间，发音单元3横向安装在中间腔体内，使发音单元3的发音面向下对着前腔体的出音口，且后馈麦克风6位于发音单元3的下方，耳机壳体上还设有与前腔体导通的前腔通气孔7，前腔通气孔7通过通气通道8与前腔体导通，使后馈麦克风6可接收到由前腔通气孔7传入的不同方向的噪音，前腔通气孔7位于与前馈接音口5方向相同的耳机壳体上，且前腔通气孔7的中轴线与前馈接音口5的中轴线之间的夹角小于90度，本实施例中，前腔通气孔7位于发音单元3的发音面相对的背面上方的耳机壳体上，且前腔通气孔7的中轴线与前馈接音口5的中轴线相互平行，当前腔通气孔7的中轴线与前馈接音口5的中轴线相互平行时，其主动降噪效果为最佳。

经过严准的测试，如图7所示，在本发明中，将前腔通气孔7设置于与前馈接音口5方向相同的耳机壳体上，且前腔通气孔7的中轴线与前馈接音口5的中轴线之间的夹角小于90度，图7所示中，实线指示为从前面方向进入的噪音的主动降噪性能曲线图，较粗的虚线指示为从侧面方向进入的噪音的主动降噪性能曲线图，较细的虚线指示为从后面方向进入的噪音的主动降噪性能曲线图，当噪音来源于不同方向时，噪音进入耳道的通道会更加一致（相对于前馈主动降噪麦克风位置），在较高频率下，主动降噪性能的变化更加一致，而在高于800Hz的频率下，则有超过10dB的变化。

如图8所示，经测试给出了图中滤波器目标在不同噪音方向下的变化曲线图，由于滤波器目标是复数，所以用幅度（上图）和相位（下图）两图表达，图中，实线指示为滤波器目标从前面进入的噪音变化曲线图，较粗的虚线指示为滤波器目标从侧面进入的噪音变化曲线图，较细的虚线指示为滤波器目标从后面进入的噪音变化曲线图，图中，滤波器目标在不同噪音方向下的幅度没有显著变化（不超过3KHz），与传统的前通气口相比，在采用新设计位置的前腔通气孔7时，不同噪音方向下的滤波器目标更加一致。滤波器目标为滤波器的设计目标或最理想的目标，这目标会随着噪音的方向变化，这变化越少，降噪性能越檼定，越少受噪音的方向影响。

以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.主动降噪入耳式耳机，包括耳机壳体，耳机壳体内部安装有发音单元和控制电路，控制电路与发音单元连接，发音单元连接有音频信号传输线，耳机壳体内部设有后腔体、中间腔体和前腔体，后腔体位于耳机壳体的顶部，在后腔体内横向安装有前馈麦克风，使前馈麦克风的收音面向上或者向下，前馈麦克风通过音频信号传输线连接至控制电路，并在前馈麦克风上方对应的耳机壳体上开设有与前馈麦克风导通的前馈接音口，同时在后腔体对应的耳机壳体上设有与后腔体导通的后腔通气孔，前腔体位于耳机壳体的底部，前腔体内形成出音管道，前腔体的底部为用于传出声音的出音口，中间腔体位于后腔体与前腔体之间，发音单元横向安装在中间腔体内，使发音单元的发音面向下对着前腔体的出音口，其特征在于：所述耳机壳体上还设有与前腔体导通的前腔通气孔，前腔通气孔通过通气通道与前腔体导通，前腔通气孔位于与前馈接音口方向相同的耳机壳体上，且前腔通气孔的中轴线与前馈接音口的中轴线之间的夹角小于90度。

2.根据权利要求1所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述前腔通气孔位于发音单元的发音面相对的背面上方的耳机壳体上。

3.根据权利要求1或者2所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述前腔体内安装有后馈麦克风，后馈麦克风位于发音单元的下方，后馈麦克风通过音频信号传输线连接至控制电路，后馈麦克风竖向安装在前腔体内，使后馈麦克风的收音面向左或者向右，且后馈麦克风的中心垂线垂直于出音管道的内壁。

4.根据权利要求1或者2所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述控制电路包括第一侦测单元、第二侦测单元、对比单元、运算单元和声波输出单元。

5.根据权利要求4所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述发音单元为保真高音嗽叭。

6.根据权利要求1或者2或者5所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述前馈麦克风与后馈麦克风分别采集相反方向的噪音音频信号。

7.根据权利要求1或者2或者5所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述后腔体内设有用于安装前馈麦克风的第一卡座，前腔体内设有用于安装后馈麦克风的第二卡座。

8.根据权利要求1或者2或者5所述主动降噪入耳式耳机，其特征在于：所述前腔通气孔的中轴线与前馈接音口的中轴线相互平行。