CN113170259A - 具有用于抑制的耳道共振和声学信号耦合的声阻抗分支的耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耳机，该耳机包括耳机组件以及第一电声换能器和第二电声换能器。耳机组件包括耳机主体，该耳机主体具有内表面、声学开口以及由内表面和声学开口限定在主体内部的腔。耳机主体还包括声阻抗分支，诸如波导，该声阻抗分支在耳机至少部分地插入用户的耳道中时减小由耳机组件的腔和用户的耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度。第一电声换能器设置在耳机主体的内表面处并被配置为生成第一声学信号。第二电声换能器沿声阻抗分支的长度设置并被配置为生成第二声学信号。

Description

具有用于抑制的耳道共振和声学信号耦合的声阻抗分支的 耳机
背景技术
本公开涉及一种具有一个或多个声阻抗分支的入耳式音频设备，该一个或多个声阻抗分支抑制在耳机的腔和用户的耳道之间形成的闭塞耳道的共振。更具体地讲，该音频设备可以是耳机，并且包括耦合到可作为声波导提供的声阻抗分支中的一者或多者的一个或多个电声换能器。
发明内容
在一个方面，耳机包括耳机组件、第一电声换能器和第二电声换能器。该耳机组件具有耳机主体，该耳机主体具有内表面、声学开口以及由内表面和声学开口限定的腔。该耳机组件还包括第一声阻抗分支，该第一声阻抗分支从内表面处的敞开端延伸到耳机主体内部的封闭端。该第一声阻抗分支包括分支体积，当该耳机至少部分地插入到用户的耳道中时，该分支体积减小由该耳机组件的腔和耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度。第一电声换能器设置在耳机组件内部并被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号。第二电声换能器沿第一声阻抗分支的长度设置在耳机主体内部，并被配置为响应于第二电信号而生成第二声学信号。
各个示例可以包括以下特征中的一者或多者：
第一声阻抗分支可以包括声波导。波导的长度可等于第一谐振频率的声波长的四分之一。
第一电声换能器可设置在耳机主体的内表面处。第二电声换能器可设置在第一声阻抗分支的封闭端处。第一电声换能器和第二电声换能器的尺寸可以是不同的。
耳机组件还可包括从内表面延伸到耳机主体中的第二声阻抗分支。第一电声换能器可沿第二声阻抗分支的长度设置在耳机主体内部。第一电声换能器可设置在第二声阻抗分支的封闭端处。
第一电声换能器和第二电声换能器可以生成具有不同频率含量的声学信号。
根据另一方面，声学降噪耳机包括耳机组件、第一电声换能器、第二电声换能器、前馈麦克风和反馈麦克风中的至少一者，以及电路。该耳机组件具有耳机主体，该耳机主体具有内表面和外表面、声学开口以及由内表面和声学开口限定的腔。该耳机组件还包括第一声阻抗分支，该第一声阻抗分支从内表面处的敞开端延伸到耳机主体内部的封闭端。该第一声阻抗分支包括分支体积，当该耳机至少部分地插入到用户的耳道中时，该分支体积减小由该耳机组件的腔和耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度。第一电声换能器设置在耳机组件内部并被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号，并且第二电声换能器沿声阻抗分支的长度设置在耳机主体内部并被配置为响应于第二电信号而生成第二声学信号。前馈麦克风设置在耳机主体的外表面上，并被配置为响应于外部声学信号而生成前馈电信号。反馈麦克风设置在所述腔中，并被配置为响应于腔声学信号(即，在所述腔内传播的声学信号)而生成反馈电信号。该电路与第一电声换能器和第二电声换能器电连通并且与前馈麦克风和反馈麦克风中的至少一者电连通。该电路响应于反馈电信号和前馈电信号中的至少一者而生成分别由第一电声换能器和第二电声换能器接收的第一电信号和第二电信号。
各个示例可以包括以下特征中的一者或多者：
第一声阻抗分支可以包括声波导。该波导的长度可等于第一谐振频率的声波长的四分之一。
第一电声换能器和第二电声换能器可以生成具有不同频率含量的声学信号。
根据另一方面，耳机包括耳机组件、第一电声换能器和第二电声换能器。该耳机组件具有耳机主体，该耳机主体具有内表面、声学开口以及由内表面和声学开口限定的腔。该耳机组件还包括波导，该波导从内表面处的敞开端延伸到耳机主体内部的封闭端。当耳机至少部分地插入耳道中时，波导减小由耳机组件的腔和用户的耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度。第一电声换能器设置在耳机组件中并被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号。第二电声换能器沿波导的长度设置在耳机主体中并被配置为响应于第二电信号而生成第二声学信号。
各个示例可以包括以下特征中的一者或多者：
波导的长度可等于第一谐振频率的声波长的四分之一。
第一电声换能器可设置在耳机主体的内表面处。第二电声换能器可设置在波导的封闭端处。第一电声换能器和第二电声换能器可以生成具有不同频率含量的声学信号。第一电声换能器和第二电声换能器的尺寸可以是不同的。
附图说明
本发明构思的示例的以上和另外的优点可以通过结合附图参考以下描述而更好地理解，其中在各个附图中类似的数字标示类似的结构元件和特征。附图未必按比例绘制，相反重点是在于例示特征和具体实施的原理。
图1是插入耳道中以便形成闭塞耳道的典型入耳式音频设备的图示。
图2是随声频变化的声学降噪耳机的无源衰减和总衰减的示例的图形表示。
图3是具有包括声阻抗分支的声学电路的耳机的示例的图示。
图4是具有包括声阻抗分支的声学电路的耳机的另一示例的图示。
图5是具有声学上耦合到耳机的前腔的泡沫分流器的耳机的示例的图示。
图6是针对开放式耳道和被仅提供无源衰减的耳机闭塞的耳道在耳膜处接收的声功率随声频变化的示例的图形表示。
图7是针对开放式耳朵、被仅具有无源衰减的耳机闭塞的耳道以及被根据图3构造的针对四个不同分支体积的耳机闭塞的耳道在耳膜处的归一化声功率随声频变化的示例的图形表示。
图8是针对开放式耳朵、被标称无源衰减耳机闭塞的耳道以及被根据图3、图4和图5中的一者构造的具有0.05cm3分支体积的耳机闭塞的耳道在耳膜处的归一化声功率随声频变化的示例的图形表示。
图9是归一化扬声器对反馈麦克风响应的图形表示，示出了响应如何随着声阻抗分支的分支体积增加而改善。
图10是具有两个电声换能器和两个声波导的耳机组件的横截面侧视图。
图11是图10的耳机组件的剖视图，并且示出了两个波导相对于电声换能器中的一个电声换能器的位置。
图12是来自电声换能器的声学信号的幅度随针对电声换能器沿声波导的长度的不同位置的声频变化的图形表示。
具体实施方式
如图1所示，典型的入耳式音频设备诸如耳机10包括耳机组件14内的电声换能器12(例如，扬声器)。耳机组件14包括主体，该主体包括刚性主体14A和附接到刚性主体14A的管口部分的顺应性耳机末端(eartip)14B。如本文所用，管口部分意指最远地插入耳道20中的刚性主体14A的端部部分。刚性主体14A可形成为硬塑料材料。例如，材料可为热塑性聚合物，诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(“ABS”)。耳机组件14具有内表面15和声学开口17。内表面15包括刚性主体14A的内表面15A和耳机末端14B的内表面15B，并且声学开口17在耳机末端14B的敞开端处。耳机末端14B由舒适地适形于用户的耳道20的入口的材料诸如硅树脂形成。耳机末端14B可被构造用于从刚性主体14A移除以及重新附接到刚性主体14A。扬声器12设置在刚性主体14A内部，使得声学前腔16限定在扬声器12的前侧上，并且声学后腔18限定在扬声器12的后侧上。如图所示，声学后腔18可被密封，或者其可通过通向外部声学环境、通向前腔16或通向外部声学环境和前腔16两者的一个或多个声阻抗路径而被分流(即，“分接”)。尽管未示出，但耳机10可包括位于前腔16中的一个或多个麦克风和/或设置在刚性主体14A的外表面上的一个或多个麦克风。在一些具体实施中，麦克风可以是反馈麦克风和/或前馈麦克风。在其他具体实施中，耳机10内部的一个或多个麦克风可用于增强从用户拾取的语音，并且一个或多个外部麦克风可用于助听或环境直通。作为非限制性示例，耳机10可用于不同类型的设备，诸如提供音乐回放、通信、助听和/或增强现实的设备。
如图所示，相对于前腔16的从与扬声器12相邻的区域延伸到声学开口的长度以锐角提供扬声器12。在其他示例中，扬声器12位于刚性主体14A的端部处，使得来自扬声器的声能基本上沿前腔16的长度被引导。
前腔16是开放式腔，而耳机10未被佩戴；然而，当耳机10插入耳道20的入口中时，前腔16和耳道20耦合在一起以形成被称为闭塞耳道的声腔。闭塞耳道的行为基本上像声波导。耳膜22位于闭塞耳道的一端处，并且扬声器12和前腔16位于闭塞耳道的另一端处。该图省略了耳道的大部分长度以适应所示特征的比例和清晰度。以举例的方式，用户的耳道的长度通常在约2cm至约3cm的范围内。
已知刚性端接的声波导在一定频率下具有第一共振，其中波导的长度等于传播声波的半波长。该第一谐振频率取决于若干因素，包括但不限于耳道的长度、耳机插入深度和前腔16的体积。对于典型的耳机，第一谐振频率在从约4kHz延伸至约8kHz的频率范围内。
由于多种原因，闭塞耳道的第一共振引起不期望的效应。首先，对于无源噪声隔离耳机和有源降噪(ANR)耳机，谐振放大外部噪声到耳道中的传输，并且因此减少围绕第一谐振频率的无源噪声衰减量。减小的衰减在ANR耳机中特别明显，因为降噪的有源部件通常包括反馈系统和前馈系统，这两者都有助于主要在低于第一谐振频率的频率下降噪。因此，总降噪在低于第一谐振频率的频率下是最大的，在谐振频率附近是小的，并且在大于谐振频率的频率下是适度的。应当认识到，存在由闭塞耳道限定的高阶共振；然而，这些共振发生在听力不太敏感的较高频率下，并且这些共振与其他动态特征相互作用，因此它们的效果不像第一共振那样一致地突出。
图2示出了随声频变化的由ANR耳机实现的噪声衰减的示例。典型的ANR耳机系统包括设置在耳机的外表面上的一个或多个前馈麦克风、设置在耳机的前腔中的一个或多个反馈麦克风以及与麦克风电连通的电路。该电路基于例如音频回放信号生成电信号以驱动扬声器。该电信号还响应于麦克风生成的用于降噪的反馈电信号和前馈电信号。
该图示出了随声频变化的衰减。总衰减38表示有源(即，反馈和/或前馈)衰减和无源衰减36的总和。耳道共振对无源衰减36以及因此对总衰减38的负面效应在大约7kHz处表现为“凹口”40。
应当指出的是，闭塞耳道共振的第二不期望的效果是扬声器响应在谐振频率处或周围的放大，这对于音频回放通常是有问题的。
下述耳机的示例包括与耳机的前腔声学连通的阻抗分支，以有效地修改由闭塞耳道限定的波导的边界条件。该声阻抗分支降低了来自第一谐振频率的不期望的影响。因此，闭塞耳道的品质因数(Q)减小，并且实现基本上更平坦的频谱音频响应。
图3示出了耳机50的示例，其中部分地由声阻抗分支限定的声学电路以类似于电子串联电阻器和电容器(RC)电路的方式起作用。具体地讲，声阻抗分支包括声阻元件52。声阻抗分支还包括充当声学电路中的电容或顺应性的“分支体积”腔54。声阻元件52的示例包括隔音屏、丝网、声学织物和其他基本上平面的声阻元件。在一个示例中，声阻元件52是可购自南卡罗来纳州喷泉市的圣欧美洲公司(Saati Americas Corporation of FountainInn，SC)的Saati Acoustex机织网。在另选的示例中，声学网格可购自瑞士海顿的赛发公司(Sefar AG，Heiden，Switzerland)。声阻元件52位于阻抗孔处，在该阻抗孔处，前腔16与分支体积54连通。
声学RC电路具有拐角频率fc，在该拐角频率下声阻和声电容的阻抗大小相等。当拐角频率fc被设定为大约等于闭塞耳道的第一谐振频率时，声阻和声电容处于平衡，以允许声能进入声阻抗分支并耗散该声能。尽管拐角频率fc被设定为大约等于(即，基本上等于)第一谐振频率，但声学RC电路可通过小的频率偏移而失谐，使得这两个频率并非完全相等。例如，可将拐角频率fc调谐至第一谐振频率的20％范围内的值(即，在第一谐振频率的1.8至2.2倍的频率下)。如果拐角频率fc被解调为略小于第一谐振频率，则闭塞耳道的有效第一共振可偏移到更接近开放式耳朵的第二共振的频率。结合下文所述的另选的示例将认识到，关于第一共振的类似失谐产生类似的有益效果。
由于声学RC电路，第一共振的Q减小。分支体积54相对于闭塞耳道的体积的尺寸基本上确定Q减小了多少。以举例的方式，分支体积54可小于0.02cm3至大于0.2cm3，而闭塞耳道的体积取决于“开放式”耳道的体积(通常在介于约1.0cm3和1.4cm3之间的范围内)、耳机的插入深度和前腔的体积。
在一个非限制性数值示例中，分支体积54为0.05cm3，阻抗孔具有1.2mm的半径，并且声阻元件52是具有260瑞利的声阻的隔音屏。
图4示出了耳机60的示例，其中由声阻抗分支限定的声学电路以类似于电阻器、电感器和电容器(RLC)电路的方式起作用。声阻抗分支包括分支体积62、从分支体积62延伸到前腔16的声学通道64(例如，细管)，以及声阻元件66。声学通道64充当电感器或块，并且分支体积62充当电容或顺应性。这种类型的电路通常被称为亥姆霍兹共振器并且具有谐振频率fhr。
声阻元件66可以位于在前腔16和声学端口之间的边界处限定的阻抗孔处，如图所示，或者可以位于声学通道64和分支体积62之间的边界处。另选地或除此之外，声阻元件可以是设置在声学通道64的至少一部分中的体积声阻元件。例如，可提供部分或完全占据声学通道64的声阻泡沫。以具体示例的方式，声阻泡沫可为三聚氰胺泡沫。
当相对于闭塞耳道的第一谐振频率适当地调谐声学亥姆霍兹共振器频率fhr(例如，在第一谐振频率的20％内的频率偏移范围内)时，发生第一共振的显著减小。类似的系统通常用于管理机械振动，并且被称为调谐质量阻尼器或阻尼吸振器，其中此类系统被调谐成阻尼振动，如机械领域中已知的那样。应当认识到，耳道的结构可针对不同的用户而变化。因此，可能针对一个用户最佳地配置的耳机组件对于另一个用户可能失谐，使得第一共振的阻尼较小。
在一个非限制性数值示例中，分支体积62为0.052cm3，阻抗孔具有1.0mm的半径，声学通道64具有2.5mm的长度，并且声阻元件66是具有140瑞利的声阻的隔音屏。
在亥姆霍兹共振器配置的另选示例中，可以使用波导代替声学通道和分支体积。例如，波导可形成为耳机组件14的刚性主体14A中的通道。波导可具有恒定的横截面积。另选地，波导可具有沿其长度变化的横截面积，例如锥形或指数波导。为了减少闭塞耳道的第一共振，波导的长度可被调谐成具有大约等于闭塞耳道的第一谐振频率的第一谐振频率。例如，恒定面积波导的长度可为预期的第一谐振频率的波长的大约四分之一。
图5示出了耳机70的示例，其中泡沫分流器72在阻抗孔74处声学上耦合到前腔16，而泡沫分流器72的其余部分被刚性主体14A围绕。泡沫分流器72充当具有通常为复数值参数的声音密度和声速的流体，其中虚分量与声阻相关联。适当的泡沫具有足以允许声能耦合到声阻抗分支中并耗散所耦合的声能的声阻。三聚氰胺泡沫是可用于形成泡沫分流器72的泡沫的一个示例。
在所示示例的变型中，泡沫分流器72可具有几何形式，使得泡沫分流器72用作具有第一共振振的波导，该第一共振被调谐成大约等于闭塞耳道的第一谐振频率。波导可沿其长度具有恒定或变化的横截面积。在该构造中，泡沫分流器72充当显著减小第一共振的Q的调谐质量阻尼器。
上述耳机示例示出了可如何减小第一共振的Q。因此，可减少闭塞耳道的第一共振对无源噪声衰减的不期望的影响。图6中示出了随声频变化的无源衰减的示例，其中一个响应80对应于针对开放式耳道在耳膜处接收的声功率随声频的变化，而另一个响应82对应于当仅提供无源衰减的标称耳机被插入到耳道的入口中时在耳膜处接收的声功率随声频的变化。无源衰减的量被定义为两个响应80和82之间的差值。无源衰减对应于扩散噪声场，并且响应被归一化为在零频率下在耳膜处接收的针对开放式耳道的声功率。第一谐振频率在插入的耳机响应82中在大约7kHz的频率下是明显的。
图7以图形方式示出了针对如上文相对于图6所述的开放式耳朵和标称无源衰减耳机(分别为响应80和82)在耳膜处的归一化声功率随声频的变化。图7还示出了针对四个不同耳机在耳膜处的声功率随声频的变化，其中每个耳机被构造成具有声阻抗分支，该声阻抗分支具有上文针对图3所述的平面声阻元件和分支腔。四个耳机具有0.025cm3、0.05cm3、0.10cm3和0.20cm3的分支体积。可以看出，随着分支体积的值增大，第一共振在幅度和声频两者上单调减小，其中响应84对应于0.20cm3的分支体积。分支体积的上限通常归因于耳机主体内的可用空间。
图8以图形方式示出了针对如上文相对于图6所述的开放式耳朵和标称无源衰减耳机(分别为响应80和82)在耳膜处的归一化声功率随声频的变化。图8还示出了针对根据图3的隔音屏和分支体积配置、图4的亥姆霍兹共振器配置以及图5的泡沫共振器配置构造的耳机(分别为响应86、88和90)耳膜处的声功率随声频的变化。所有分支体积均为0.05cm3。
上述耳机的各种示例的一个显著优点涉及控制反馈系统中的扬声器响应的放大，并且具体地讲，使其变平的能力。更具体地讲，反馈控制器可以包括消除耳道共振对扬声器到反馈麦克风响应的放大效应的频率响应特征。减小与声阻抗分支的共振的幅度允许更稳健的反馈系统适应闭塞耳道共振的效果。
图9是扬声器对反馈麦克风响应如何随着分支体积增大而改善的示例。响应92对应于标称仅无源衰减耳机，并且响应94、96、98和100分别对应于0.025cm3、0.05cm3、0.10cm3和0.20cm3的分支体积。
如上所述，在一些耳机中，声学后腔18(参见图3)可通过通往声学前腔16的阻抗路径分流(输送)。此外，前腔16可分流到外部声学环境。此类端口可用于低频压力均衡，并且被称为PEQ端口。例如，PEQ端口可被实现为窄管。另选地，一个或多个PEQ端口可在声阻抗分支和后腔18之间和/或在声阻抗分支和外部声学环境之间分流。这些另选的配置是可能的，因为声阻抗分支与前腔16声学连通，并且可被配置为在低于若干kHz的频率下有效地通向前腔16。因此，来自PEQ端口的低频声能通过声阻抗分支到达前腔16，反之亦然。此外，PEQ端口可被配置成在高于几百Hz的频率下有效地关闭。因此，PEQ端口对声阻抗分支对闭塞耳道的第一共振的效果没有实质影响。
尽管上述各种示例包括位于耳机组件的刚性主体内的声阻抗分支，但在另选示例中，声阻抗分支部分地或完全地位于耳机末端中。例如，分支腔的一部分或整个分支腔可形成于耳机末端中。
在上述各种示例中，用于提供声学信号的单个电声换能器12设置在耳机组件内部。在以下示例中，一个或多个附加电声换能器可包括在耳机组件中。在这些示例中，附加电声换能器设置在波导形式的声阻抗分支中。例如，图10示出了耳机110，该耳机包括刚性主体116A内的第一电声换能器(扬声器)112和第二电声换能器114，该刚性主体116A附接到顺应性耳机末端116B。第一扬声器112将后腔115和前腔116分开，并且被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号。虽然示出为远离耳机110的管口端延伸的长而薄的腔，但是受到刚性主体116A的形状和尺寸约束，后腔115可具有显著不同的形状。第二扬声器114被配置成响应于第二电信号而生成第二声学信号。第一声学信号和第二声学信号可不同，使得第一扬声器112和第二扬声器114生成具有不同振幅和频率含量的声学信号。耳机110在耳机末端116B的敞开端处具有声学开口117，该声学开口117与刚性主体116A和耳机末端116B的内表面118A和118B组合，分别限定耳机的前腔116。任选地，耳机110可包括一个或多个内部和/或外部麦克风，诸如反馈麦克风和/或前馈麦克风。当耳机110至少部分地插入耳道20的入口中时，声腔由耳道的阻塞限定。该声腔包括耳机前腔116和耳道的未被耳机110占据的部分。
声波导120A和120B形式的两个声阻抗分支形成在刚性主体116A中。每个波导120具有基本上恒定的横截面积和为预期的第一谐振频率的波长的约四分之一的长度。在一些具体实施中，波导120的长度在约10mm至约15mm的范围内，并且每个波导120的总横截面积在约2.0mm2至约5.0mm2的范围内。较大的横截面积有时是优选的，但受限于刚性主体116A的尺寸。每个波导120从内表面118A处的孔延伸到刚性主体116A内的封闭端。如图所示，波导120A中的一者通过端口122分流到外部环境。任选地，另一个波导120B可替代地分流到外部环境，或者波导120A和120B两者均可分流。
第一扬声器112靠近或设置在靠近声学开口117的刚性主体116A的管口端处，使得由第一扬声器112产生的声能直接耦合到耳朵中并且基本上沿耳道20的长度向下传播。第二扬声器114沿另一波导120B的长度设置在刚性主体116A内部，并且包括声学孔124，由第二扬声器114产生的声能通过该声学孔引入波导120B中，该波导在一端处耦合到闭塞耳道的声腔中。如图所示，声学孔124位于在远离波导120B的封闭端大约波导长度的四分之一处。在其他示例中，第二扬声器114和声学孔124位于沿波导120B的长度的不同位置处。
图11是从管口端向内观察的图10的耳机110的剖视图，并且示出了相对于第一扬声器112的两个波导120。每个波导120的横截面形状是月牙形，即，由两个非同心圆弧相交所形成的区域。月牙形状有效地解决了第一扬声器112也存在的刚性主体116A的管口端处的空间约束。在刚性主体116A的可用空间内可使用具有类似或不同面积的其他横截面形状。
优选地，每个扬声器112和114提供具有不同频率含量的声学信号。例如，第一扬声器112可提供基本的低音覆盖，并且第二扬声器114可提供更高的频率含量。扬声器112和114可具有不同的尺寸。作为非限制性数字示例，扬声器112和114中的一者或两者可以是平衡电枢扬声器，并且尺寸可在小于5mm×2.7mm×1mm设备到大于9.5mm×7mm×4mm设备的范围内。另选地，扬声器112和114中的一者或两者可以是动态(移动线圈)扬声器，并且尺寸可在从小于4mm直径和4mm长度设备到大于9mm直径和5mm长度设备的基本上圆柱形设备的范围内。在又一示例中，扬声器112和114中的一者或两者可以是压电换能器。
在其他示例中，波导可具有不同的形状，诸如圆形或矩形横截面。此外，波导的数量可不同。例如，可使用单个波导(例如，可不存在波导120A)。另选地，耳机中可包括三个或更多个波导。
扬声器的数量可以不同。与图10相比，每个波导120可具有沿其长度设置的扬声器。更具体地讲，第三扬声器可耦合到波导120A，或者第一扬声器可重新定位到沿波导120A的长度的位置。在其他示例中，波导120的数量可以不同，并且耦合到波导的扬声器的数量可以不同。
耦合到波导中的扬声器的性能取决于扬声器沿波导长度的位置。图12以图形方式示出了针对扬声器孔沿着具有12mm的长度和大约1.25mm2的圆形横截面积的恒定横截面积波导的长度的不同位置，平衡电枢换能器的扬声器对反馈麦克风响应的幅度随声频的变化。与每个曲线图相关联的扬声器的位置对应于声学孔(例如，图10中的声学孔124)距波导的封闭端的距离。
响应130对应于位于波导的封闭端处的扬声器，响应132、134和136对应于分别位于距封闭端3mm、6mm、和9mm处的扬声器，并且响应138对应于位于波导的敞开端处的扬声器(类似于图10中的第一扬声器112的位置)。
对于小于约3kHz的声频，响应幅度几乎相同。在较高频率下，幅度响应中的峰值和凹口根据扬声器沿波导的位置而变化。
耳塞或其他类型的耳机内的扬声器的可用空间通常是有限的，尤其是在最靠近耳机管口的区域中。如上所述，如果耳机包括一个或多个声阻抗分支以修改耳道第一谐振频率，则扬声器可以在远离管口的位置处耦合到声阻抗分支，其中更多空间是可用的。附加空间允许使用更大尺寸的扬声器，并且在一些具体实施中，允许增加扬声器的数量。因此，用于实现对闭塞耳道共振的期望修改的波导或其他形式的声阻抗分支也可用于将来自一个或多个附加扬声器的声学信号耦合到耳道的附加独立优点。
已描述了多个具体实施。然而，应当理解的是，以上描述旨在例示、而不是限制由权利要求的范围限定的本发明构思的范围。其他示例在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种耳机，所述耳机包括：
耳机组件，所述耳机组件具有耳机主体，所述耳机主体具有内表面、声学开口、以及由所述内表面和所述声学开口限定的腔，所述耳机组件还包括从所述内表面处的敞开端延伸到所述耳机主体内部的封闭端的第一声阻抗分支，其中所述第一声阻抗分支包括分支体积，当所述耳机至少部分地插入到用户的耳道中时，所述分支体积减小由所述耳机组件的所述腔和所述耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度；
第一电声换能器，所述第一电声换能器设置在所述耳机组件内部并被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号；以及
第二电声换能器，所述第二电声换能器沿所述第一声阻抗分支的长度设置在所述耳机主体的内部并被配置为响应于第二电信号而生成第二声学信号。
2.根据权利要求1所述的耳机，其中所述第一声阻抗分支包括声波导。
3.根据权利要求2所述的耳机，其中所述波导具有等于所述第一谐振频率的声波长的四分之一的长度。
4.根据权利要求1所述的耳机，其中所述第一电声换能器设置在所述耳机主体的所述内表面处。
5.根据权利要求1所述的耳机，其中所述第二电声换能器设置在所述第一声阻抗分支的所述封闭端处。
6.根据权利要求1所述的耳机，其中所述耳机组件还包括从所述内表面延伸到所述耳机主体中的第二声阻抗分支。
7.根据权利要求6所述的耳机，其中所述第一电声换能器沿所述第二声阻抗分支的长度设置在所述耳机主体的内部。
8.根据权利要求7所述的耳机，其中所述第一电声换能器设置在所述第二声阻抗分支的封闭端处。
9.根据权利要求1所述的耳机，其中所述第一电声换能器和所述第二电声换能器生成具有不同频率含量的声学信号。
10.根据权利要求1所述的耳机，其中所述第一电声换能器和所述第二电声换能器的尺寸不同。
11.一种声学降噪耳机，所述声学降噪耳机包括：
耳机组件，所述耳机组件具有耳机主体，所述耳机主体具有内表面和外表面、声学开口、以及由所述内表面和所述声学开口限定的腔，所述耳机组件还包括从所述内表面处的敞开端延伸到所述耳机主体内部的封闭端的第一声阻抗分支，其中所述第一声阻抗分支包括分支体积，当所述耳机至少部分地插入到用户的耳道中时，所述分支体积减小由所述耳机组件的所述腔和所述耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度；
第一电声换能器，所述第一电声换能器设置在所述耳机组件内部并被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号；
第二电声换能器，所述第二电声换能器沿所述声阻抗分支的长度设置在所述耳机主体的内部并被配置为响应于第二电信号而生成第二声学信号；
前馈麦克风和反馈麦克风中的至少一者，所述前馈麦克风设置在所述耳机主体的所述外表面上并被配置为响应于外部声学信号而生成前馈电信号，所述反馈麦克风设置在所述腔中并被配置为响应于腔声学信号而生成反馈电信号；以及
电路，所述电路与所述第一电声换能器和所述第二电声换能器以及所述前馈麦克风和反馈麦克风中的所述至少一者电连通，所述电路响应于所述反馈电信号和所述前馈电信号中的所述至少一者而生成分别由所述第一电声换能器和所述第二电声换能器接收的所述第一电信号和所述第二电信号。
12.根据权利要求11所述的耳机，其中所述第一声阻抗分支包括声波导。
13.根据权利要求12所述的耳机，其中所述波导具有等于所述第一谐振频率的声波长的四分之一的长度。
14.根据权利要求11所述的耳机，其中所述第一电声换能器和所述第二电声换能器生成具有不同频率含量的声学信号。
15.一种耳机，所述耳机包括：
耳机组件，所述耳机组件具有耳机主体，所述耳机主体具有内表面、声学开口、以及由所述内表面和所述声学开口限定的腔，所述耳机组件还包括从所述内表面处的敞开端延伸到所述耳机主体内部的封闭端的波导，其中当所述耳机至少部分地插入到用户的耳道中时，所述波导减小由所述耳机组件的所述腔和所述耳道限定的闭塞耳道在第一谐振频率下的共振的幅度；
第一电声换能器，所述第一电声换能器设置在所述耳机组件中并被配置为响应于第一电信号而生成第一声学信号；以及
第二电声换能器，所述第二电声换能器沿所述波导的长度设置在所述耳机主体中并被配置为响应于第二电信号而生成第二声学信号。
16.根据权利要求15所述的耳机，其中所述波导具有等于所述第一谐振频率的声波长的四分之一的长度。
17.根据权利要求15所述的耳机，其中所述第一电声换能器设置在所述耳机主体的所述内表面处。
18.根据权利要求15所述的耳机，其中所述第二电声换能器设置在所述波导的所述封闭端处。
19.根据权利要求15所述的耳机，其中所述第一电声换能器和所述第二电声换能器生成具有不同频率含量的声学信号。
20.根据权利要求15所述的耳机，其中所述第一电声换能器和所述第二电声换能器的尺寸不同。
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