CN113873373A - 麦克风 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种麦克风，其包括：麦克风本体；第一换能器组合件，其安置于所述麦克风本体中且界定内部声学体积，所述第一换能器组合件包括隔膜，所述隔膜具有穿过所述隔膜的至少一个孔隙；及外部声学体积，其位于所述第一换能器组合件外部，所述外部声学体积与所述内部声学体积声学通信，其中与所述至少一个孔隙相关联的外部声学延迟大体上等于零。

Description

麦克风
分案申请的相关信息
本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2018年7月18日、申请号为201880054693.9、发明名称为“具有辅助端口的移动线圈麦克风换能器”的发明专利申请案。
交叉参考
本申请案主张2017年7月18申请的第15/653,217号美国专利申请案的权益，所述申请案的全部内容并入本文中。
技术领域
本申请案大体上涉及一种动态麦克风。特定来说，本申请案涉及最小化移动线圈麦克风换能器的内部声学体积。
背景技术
存在数种类型的麦克风及相关换能器(例如，例如动态、晶体、电容器式(condenser/capacitor)(外部偏压及驻极体)等)，其可经设计具有各种极性响应模式(polar response pattern)(心形、超心形、全向等)。取决于应用，各种类型的麦克风具有其优点及缺点。
动态麦克风(包含移动线圈麦克风)的一个优点在于其为无源装置且因此不需要有源电路、外部电源或电池来进行操作。此外，动态麦克风一般为稳健的或坚固的、相对廉价的且较不易受湿气/湿度问题影响，且其在引起音频反馈问题之前展现潜在高增益。这些属性使动态麦克风对于舞台用途是理想的且更适于处置例如(例如)来自近距离声乐节目、某些乐器(例如，踢鼓及其它敲击乐器)及放大器(例如，吉他放大器)的高音压。
然而，动态麦克风音头(microphone capsule)通常大于例如电容式麦克风。这是因为动态麦克风通常采用大声学顺性(acoustical compliance)，或在隔膜后方采用大内部腔C1。较大腔趋于增加动态换能器的总轴向长度，此增加总音头大小且限制麦克风的可用外观尺寸及实际应用。
因此，需要一种尤其提供改进的外观尺寸而不牺牲专业级动态麦克风性能的动态型麦克风换能器。
发明内容
本发明希望通过尤其提供一种移动线圈麦克风换能器而解决上述及其它问题，所述移动线圈麦克风换能器具有有源隔膜端口及辅助端口，所述辅助端口经配置以定位成平行于所述有源隔膜端口且相对于所述有源隔膜端口引入零声学延迟。此布置有效地使用外部声学体积来满足内部声学顺性要求，借此允许最小化所述换能器的内部腔体积。
举例来说，一个实施例包含一种麦克风换能器，所述麦克风换能器包括外壳及支撑于所述外壳内且界定内部声学空间的换能器组合件。所述换能器组合件包含：磁体组合件；隔膜，其安置成邻近于所述磁体组合件且具有前表面及后表面；及线圈，其附接到所述隔膜的所述后表面且能够响应于撞击于所述前表面上的声波而相对于所述磁体组合件移动。所述换能器组合件进一步包含：主要端口，其建立所述内部声学空间与至少部分在所述外壳内的外部腔之间的声学通信；及辅助端口，其定位于所述隔膜的所述前表面处。
另一实例实施例包含一种用于麦克风的移动线圈换能器组合件。所述换能器组合件包含磁体组合件及安置成邻近于所述磁体组合件的隔膜，所述隔膜具有前表面及后表面。所述换能器组合件进一步包含线圈，所述线圈附接到所述后表面且能够响应于撞击于所述前表面上的声波而与所述磁体组合件的磁场相互作用。所述换能器组合件还包含邻近于所述隔膜的所述后表面的第一声学路径，及穿过所述隔膜的所述前表面的第二声学路径。
另一实例实施例包含一种麦克风，其包括麦克风本体及安置于所述麦克风本体中且界定内部声学体积的换能器组合件。所述换能器组合件包含隔膜，所述隔膜具有安置成穿过所述隔膜的前表面的至少一个孔隙。所述麦克风进一步包含定位于所述换能器组合件外部的外部声学体积，所述外部声学体积与所述内部声学体积声学通信。
从以下具体实施方式及附图将明白且更充分理解这些及其它实施例以及各种置换及方面，附图阐述指示可采用本发明原理的各种方式的说明性实施例。
附图说明
图1是说明常规移动线圈麦克风换能器组合件的一般形貌的示意图。
图2是说明根据一或多个实施例的实例移动线圈麦克风换能器组合件的一般形貌的示意图。
图3是根据一或多个实施例的实例移动线圈麦克风换能器的正视横截面视图。
图4是图3中描绘的移动线圈麦克风换能器的透视横截面视图。
图5是根据一或多个实施例的安置于麦克风本体的部分中的图3及4中描绘的移动线圈麦克风换能器的透视横截面视图。
图6是根据一或多个实施例的实例隔膜的透视图。
图7是根据一或多个实施例的另一实例移动线圈麦克风换能器的正视横截面视图。
具体实施方式
以下描述描述、说明且例示根据本发明原理的本发明的一或多个特定实施例。本描述并非经提供以将本发明限于本文中描述的实施例，而是用于说明及教示本发明的原理，使得所属领域的技术人员能够理解这些原理，且在所述理解的情况下，能够应用所述原理来不仅实践本文中描述的实施例而且实践可根据这些原理想到的其它实施例。本发明的范围希望涵盖在字面上或在等效原则下落在所附权利要求书的范围内的全部此类实施例。
应注意，在描述及图式中，相同或大体上类似元件可由相同元件符号标记。然而，有时这些元件可由不同数字标记，举例来说，例如在其中此标记促进更清楚描述的情况中。另外，本文中阐述的图式不一定按比例绘制，且在一些例子中，可能已放大比例以更清楚描绘某些特征。此类标记及绘制实践不一定涉及潜在大体性目的。如上文陈述，本说明书希望被视为整体且根据如本文中所教示且如所属领域的技术人员所理解的本发明的原理来解释。
图1说明典型或常规移动线圈麦克风换能器10的形貌，其经展示以与根据本文中描述的技术设计且在图2中展示的移动线圈麦克风换能器20的形貌进行比较。如图1中展示，常规换能器10具有声学顺性C1，声学顺性C1界定于隔膜12后方且呈具有长度l1的腔14的形式。换能器的外部声学延迟d1是由隔膜12的前表面与定位于隔膜12后方或在其后部处的主要调谐端口16之间的距离(由阻力R1表示)定义。端口16(也称为“有源隔膜端口”或“后端口”建立内部腔体积C1与环绕换能器10的外壳18的外部体积之间的声学通信。图1中通过虚线19说明表示从换能器10的后部捕获音波的声流(或路径)，虚线19经由主要端口16进入声腔14。
腔顺性(cavity compliance)C1的值或内部腔14的大小取决于主要端口阻力R1(也称为“隔膜调谐阻力”或“后端口阻力”)及外部声学延迟d1。由于典型定向移动线圈换能器具有相对较大隔膜，因此跨隔膜的前表面的距离也较大，因此产生大的外部声学延迟d1。大的外部声学延迟d1由对应内部声学延迟抵消，所述内部声学延迟经设计以产生相移而消除从定义外部延迟d1的方向接近的音波。内部声学延迟是由结合换能器的内部腔体积工作的隔膜调谐阻力R1产生。特定来说，可通过将内部腔体积或腔顺性C1设置为高值且将调谐阻力R1设置为低值而使内部声学延迟变大。因换能器的以下两个特性而将隔膜调谐阻力R1设置为低值。首先，假定隔膜调谐阻力R1与隔膜体积速度相连，则通常将阻力R1设置为等于隔膜/线圈系统的临界阻尼阻力Rd的值以严格地抑制隔膜运动。其次，必须将此临界阻尼阻力Rd设置为极低值以使移动线圈麦克风换能器再现整个音频带宽(例如，20赫兹(Hz)≤f≤20千赫兹(kHz))。
因此，在常规移动线圈麦克风换能器中，为改进换能器的带宽(例如，降低下截止频率)，必须将隔膜调谐阻力R1减小到Rd且必须相应地增加腔顺性C1。因此，典型定向移动线圈麦克风换能器10的内部腔体积相对较大，此趋于增加换能器10的总轴向长度l1，如图1中展示。此配置限制常规移动线圈麦克风换能器的可用外观尺寸及应用。
相比之下，图2展示根据实施例的移动线圈麦克风换能器20(本文中也称为“换能器组合件”)，其除包含图1中展示的隔膜12及后端口16外还包含定位于隔膜12的前表面处的辅助调谐端口22。由阻力Rf表示的辅助端口22大体上平行于换能器组合件20的中心轴(或包含于其中的隔膜12)，且其引入或提供穿过隔膜12的前部且沿中心轴的第二声流(或路径)，如图2中通过第二虚线24展示。另外，辅助端口22定位成大体上平行于主要端口16。因此，端口22及16形成换能器20中的两个平行声学分支或路径(即，穿过每一端口的一个路径)，且如换能器20的隔膜12所经历的总串联阻力等于R1║Rf或穿过两个声学分支的并联等效阻力(即，Rf*R1/(Rf+R1))。
在实施例中，将换能器20的总串联阻力设置为等于隔膜/线圈系统的临界阻尼阻力Rd(即，Rd＝R1║Rf)以严格地抑制隔膜运动，就像图1中的换能器10。然而，假定方向性条件不受阻力Rf的值影响，则换能器20中的隔膜调谐阻力R1可与临界阻尼阻力Rd解耦(例如，无需相等)，此不同于换能器10。举例来说，只要满足方程式Rd＝R1║Rf，则换能器20仍将满足内部声学顺性要求，即使R1增加到超过Rd。因此，通过选择并联端口阻力Rf的适当值，阻力R1可增加到大于低值临界阻尼阻力Rd的值。
在实施例中，换能器20的隔膜调谐阻力R1增加到高值，这允许腔顺性C2减小或较小大小的内部腔26，这是归因于上文描述的隔膜调谐阻力与内部腔体积之间的相反关系。如图2中展示，较小内部声学体积C2可通过针对形成于隔膜12后方的腔26选择较小长度l2(例如，与图1中的长度l1相比)来实现。以此方式，添加端口22可最小化内部腔26，因此减小麦克风换能器20的总外观尺寸。另外，存在辅助端口22可有助于降低麦克风换能器20的截止频率，这是因为隔膜调谐阻力R1无需降低到临界阻尼阻力Rd的水平。
在实施例中，为防止减小的腔顺性C2影响换能器20的带宽及方向性(例如，极性模式)，麦克风换能器20经配置使得外部声学延迟d1保持不变。此可通过选择辅助端口22相对于隔膜12的不引入额外声波外部延迟(即，除d1外)的位置来实现。举例来说，在图2中，辅助端口22或借此形成的平行声学分支是与隔膜12的前表面的中心共置或穿过隔膜12的前表面的中心(例如，在隔膜12的中心轴上)，使得由隔膜12的前表面与辅助端口22之间的距离定义的第二外部声学延迟d2为零(即，d2＝0)。在操作期间，归因于平行声学路径的位置，换能器20可有效地使用外壳18外部的体积来满足内部声学顺性要求，尽管腔26较小。即，换能器20使用外部声学体积结合内部声学体积26来执行麦克风操作。
因此，本文中描述的技术提供一种移动线圈麦克风换能器20，其中可在不影响基本麦克风操作(即，带宽及方向性要求)的情况下调整隔膜调谐阻力R1及内部腔顺性C2。在一些情况下，最小化内部腔26，使得麦克风音头可针对高音压级(SPL)应用(例如，吉他放大器、敲击乐器等)具有较低轮廓及总质量。在其它情况下，可调整内部腔体积C2以获得所要极性模式(例如，单向、全向、心形等)。在任一情况下，可通过调整麦克风换能器20的调谐惯性L1及/或外部延迟d1值而至少部分实现腔顺性C2参数的调整。
在实施例中，将辅助端口22添加到麦克风换能器20可通过降低下截止频率(例如，fL＝110Hz)而不增加内部腔体积C2以恢复拒绝而显著改进常规换能器设计的性能。然而，麦克风换能器20的声学灵敏度(例如，f＝1kHz)可因存在辅助端口22及/或减小的内部腔体积C2而受影响。特定来说，麦克风灵敏度可降低达预期增益因子G，其中G＝Rd/R1。在一个实例实施例中，辅助端口22引起中频带频率响应的减少，而保持低频及高频响应。尽管中频带灵敏度较低，但麦克风换能器20的总输出可更均衡，且对于某些应用是足够的。举例来说，降低的灵敏度对于高音压级(SPL)应用(例如，吉他放大器、敲击乐器等)或近距离状况(例如，声乐节目等)或在可使用放大时可不成问题。在一些情况中，可通过外部手段(例如，例如有源放大、优化磁路等)补偿较低麦克风灵敏度。
在实施例中，将辅助端口22添加到隔膜12不改变换能器20的低阻抗特性，此至少因为分支阻力Rf与隔膜阻力Zm平行放置。因此，如隔膜12所经历的总等效阻抗等于Rf║Zm(即，Rf*Zm/(Rf+Zm))，其保持低值，这是因为所述方程式是由并联分支阻力Rf主导。如上述，可选择并联分支阻力Rf使得隔膜调谐阻力R1可增加到高于临界阻尼阻力Rd，同时仍使换能器20的总串联阻力保持等于或低于临界阻尼阻力Rd(即，Rd＝R1║Rf)。在一些实施例中，并联分支阻力Rf经选择为大于临界阻尼阻力Rd(即，产生过阻尼效应)，使得将辅助端口22添加到隔膜12有效地将单向移动线圈麦克风换能器的声学设计简化为单向电容式换能器的声学设计。在其它实施例中，并联分支阻力Rf经选择为小于临界阻尼阻力Rd，举例来说，在其中期望欠阻尼效应的麦克风应用中(例如，在踢鼓麦克风的情况中)。在其它实施例中，并联分支阻力Rf经选择为等于临界阻尼阻力Rd以产生用于有源振动消除(例如，使用加速度计)的隔离换能器，其固有地匹配非隔离有源换能器。
现参考图3到5，其展示根据特定实施例的实例移动线圈麦克风换能器30的横截面视图。如所说明，换能器30包含外壳32及支撑于外壳32内以接受声波的换能器组合件40。在图3及4中，出于说明性目的，将麦克风换能器30的部分(包含外壳32及隔膜42)展示为透明的。在实施例中，外壳32可形成麦克风音头的全部或部分，所述麦克风音头围封麦克风换能器30且连接到较大麦克风本体34，其在图5中部分展示。也在实施例中，换能器组合件40至少在形貌上类似于图2中展示的麦克风换能器20且具有与上文描述的麦克风换能器20相同或类似的功能及优点。在特定实施例中，麦克风换能器30经配置以用于单向麦克风操作。在其它实施例中，麦克风换能器30可经配置以用于其它操作模式(心形、全向等)。
换能器组合件40包括磁体组合件41及安置成邻近于磁体组合件41的隔膜42。隔膜42具有安置成邻近于外壳32的前部内表面的前表面43及安置成邻近于磁体组合件41的相对后表面44。隔膜42的前表面43经配置以使声波撞击于其上。隔膜42的后表面44在附接点46处连接或附接到线圈45。如所展示，线圈45悬挂于隔膜附接点46且延伸到磁体组合件41中而未触碰磁体组合件41的侧。线圈45以此方式位于换能器组合件40内，以能够响应于撞击于隔膜42的前表面43上的声波而与磁体组合件41的磁场相互作用。
换能器组合件40界定内部声学空间47且包含至少一个空气通路或端口48以建立或促进内部声学空间47与定位于换能器组合件40外部的外部腔50之间的声学通信。如所展示，外部腔50包含界定于外壳32与换能器组合件40之间的声学空间或体积。外部腔50还可包含定位于外壳32外部的声学空间或环绕麦克风换能器30的空间。如所展示，声学端口48形成于隔膜42的外缘部分51下方或邻近于隔膜42的后表面44。隔膜缘51的外边缘附接到磁体组合件41的顶部及/或外壳32，而隔膜缘51的内边缘附接到线圈45，因此在隔膜42的缘部分51下方产生体积。在实施例中，声学端口48(本文中也称为“主要调谐端口”)可形成用于调谐麦克风换能器30的方向性的相位延迟网络的全部或部分。在所展示的实施例中，在换能器组合件40的两侧上实施两个端口48。在其它实施例中，换能器组合件40可包含仅换能器组合件40的一个侧上的单个端口48。
磁体组合件41包含中心安置磁体52，中心安置磁体52的磁极大体上沿外壳32的中心垂直轴垂直布置。磁体组合件41还包含环形底部磁极片54，底部磁极片54从磁体52向外同心地定位且具有与磁体52的上部的磁极相同的磁极。磁体组合件41进一步包含顶部磁极片56，顶部磁极片56安置于中心磁体52上方、邻近于底部磁极片54的上臂。顶部磁极片56具有与中心磁体52的上部的磁极相反的磁极。当声波撞击于前隔膜42上时，线圈45相对于磁体组合件41及其相关联磁场移动以产生对应于声波的电信号。电信号可经由线圈连接件及相关联终端引线(例如，例如图4中展示的电引线60或图5中展示的电引线61)传输。
内部声学空间47(例如，类似于在上文描述且在图2中展示的内部腔26)是由隔膜42后方或邻近于后表面44的空间、大体上与磁体组合件41相关联的中心空间及定位于磁体组合件41下方的后部或背部空间界定，如图3到5中展示。内部声学空间47还包含围绕线圈45形成的间隙57、或线圈45与磁体52之间的空间及线圈45与顶部磁极片56之间的空间。主要调谐端口48(例如，类似于在上文描述且在图2中展示的隔膜调谐端口16)促进内部声学空间47与外部腔50之间的声学通信。在所说明实施例中，每一主要端口48是磁体组合件41的顶部磁极片56(在本文中也称为“顶部”)内的孔隙，以产生邻近于隔膜42的后表面44的声流或路径。声阻62(例如，类似于在上文描述且在图2中展示的阻力R1)安置于顶部磁极片56的两个片之间，使得穿过端口48的声波遇到声阻62。声阻62可为织物、网筛或用于在端口48处产生声流阻力的其它适合材料。
在实施例中，换能器组合件40进一步包含定位于隔膜42的前表面43处以产生穿过前表面43的声流或路径的辅助端口64。如所展示，辅助端口64(例如，类似于在上文描述且在图2中展示的辅助端口22)定位成大体上平行于定位于隔膜42的外缘51下方或后方的主要端口48。辅助端口64可由安置于隔膜42的前表面43中或穿过隔膜42的前表面43的一或多个孔隙形成，或其包含所述一或多个孔隙，如图6中展示及下文更详细描述。在所说明实施例中，辅助端口64是定位于由隔膜42形成的圆顶65的中心及/或顶部处的单个端口，使得主要端口48与辅助端口64之间的声学延迟为零(例如，d2＝0)。将辅助端口64放置于隔膜42的中心可提供麦克风换能器30的最佳或优选频率响应性能。然而，在其它情况中，如果其它频率响应优选或可被容忍，那么可将辅助端口64放置于隔膜42上的别处。举例来说，在此类情况中，辅助端口64可包含均匀地跨隔膜42放置或呈跨隔膜42散布的同心阵列的多个端口。
图6展示根据实施例的包括实例辅助端口72(例如，类似于图3到5中展示的辅助端口64)的实例隔膜70(例如，类似于图3到5中展示的隔膜42)。辅助端口72经配置以产生穿过隔膜70且大体上平行于形成于隔膜70下方的声阻(例如，类似于图3到5中展示的声阻62)的第二声流阻力(例如，类似于上文描述及图2中展示的并联端口阻力Rf)。
在所说明实施例中，辅助端口72是定位于隔膜70的圆顶部分74的中心处(例如，类似于图3到5中展示的中心圆顶65)，以最小化或消除相对于隔膜70的外部声学延迟。圆顶部分74是由弹性缘76(例如，类似于图3到5中展示的外缘部分51)环绕。在实施例中，隔膜70是单件式结构，使得圆顶部分74及弹性缘76是由连续材料片形成。缘76的外边缘78可经附接到包括隔膜70的换能器组合件(例如，例如图3到5中展示的换能器组合件40)的顶表面。弹性缘76在内边缘79处与圆顶部分74相接或附接。内边缘79的后表面(例如，类似于图3到5中展示的附接点46)经附接到换能器组合件的线圈(例如，类似于图3到5中展示的线圈45)。在实施例中，一或多个声学路径是由经定位于外边缘78与内边缘79之间的弹性缘76下方的调谐端口(例如，类似于图3到5中展示的主要端口48)形成。这些声学路径是大体上平行于由辅助端口72形成的穿过隔膜42的声学路径。
如所展示，辅助端口72可由多个孔隙80形成。在一些实施例中，孔隙80是使用(例如)激光切割、裸片切割或能够在隔膜70中穿孔或产生孔的其它制造技术直接图案化到隔膜材料自身中，或经形成穿过隔膜材料自身。在此类情况中，隔膜70的图案化部分用作用于穿过辅助端口72的任何声波的第二声阻(例如，Rf)。在其它实施例中，通过形成穿过隔膜70的孔隙或孔82且用分离材料片覆盖孔82来产生辅助端口72，所述材料片包含多个个孔隙80，或以其它方式经配置以提供第二声阻(例如，Rf)。在此类情况中，可通过切除或以其它方式移除隔膜70的部分来形成隔膜孔82。可使用胶或其它适当粘合剂将声阻材料贴附到环绕孔82的隔膜材料。作为实例，声阻材料可为预先穿孔有多个孔隙80的网筛或块织物。在此类实施例中，声阻材料(本文中也称为“穿孔材料”)是轻质、低惯性材料，以避免归因于声阻材料的额外质量而使隔膜70质量加载，或以其它方式改变麦克风换能器的操作。
在一些替代实施例中，可将第二麦克风换能器组合件添加到麦克风换能器30以消除振动，或以其它方式减轻麦克风换能器30中归因于添加辅助端口64所导致的振动灵敏度效应。举例来说，虽然麦克风换能器30的声学灵敏度根据预期增益G的因子缩放，其中G＝Rd/R1，但麦克风的振动灵敏度不缩放。这是因为换能器的结构激励是由麦克风手柄的位移、与麦克风音头的直接接触或麦克风底座的其它处置所引起的“底座激励”。所得振动响应或麦克风处置噪声取决于通过添加辅助端口64无法改变的总系统阻尼(即，麦克风换能器30的所暴露端口48及64的并联组合)。相反地，声学激励通过或经由麦克风换能器30的所暴露端口48及64发生，且因此取决于通过个别声学网络路径的阻尼。因此，与无辅助端口的常规换能器(例如，图1的麦克风换能器10)相比，添加辅助端口64可降低麦克风换能器30的声学响应。然而，当麦克风换能器30的声学响应缩放为等于常规麦克风换能器的声学响应时(例如，通过调整麦克风增益)，麦克风换能器30的振动响应可表现为高于常规换能器的振动响应。举例来说，在实施例中，具有辅助端口64的麦克风换能器30的振动灵敏度可比具有相同声学灵敏度的常规麦克风换能器大G-1倍。此外，归因于线圈45的存在，移动线圈麦克风换能器(如同换能器30)已非常容易受结构激励的影响。因此，麦克风换能器30可需要振动减轻策略来抵消添加辅助端口64的影响。
现参考图7，其展示一种使用第二换能器来消除由主要换能器产生的振动的振动减轻策略。更明确来说，图7描绘实例麦克风换能器130，其包括第一麦克风换能器组合件140(也称为“主要换能器”)及第二麦克风换能器组合件240(也称为“消除换能器”)。第一麦克风换能器组合件140可大体上类似于在图3到5中展示且在上文描述的麦克风换能器组合件40。举例来说，第一换能器140可包含大体上类似于麦克风换能器30的磁体组合件41、隔膜42及线圈45的磁体组合件141、隔膜142及线圈145。第一换能器140还可包含类似于麦克风换能器30的主要端口48的主要声学端口148，及类似于麦克风换能器30的辅助端口64的穿过隔膜142的中心圆顶部分165的辅助声学端口164。
为简化频率响应匹配及其它麦克风设计考虑，第二换能器组合件240可与第一换能器组合件140大体上相同。举例来说，第二换能器组合件240可具有与第一换能器140的结构频率响应相同且可沿与第一换能器140相同的激励轴定向但具有与第一换能器140相反的极性。在一些情况中，第二换能器240还可具有与第一换能器140相同的移动线圈换能器构造。举例来说，第二换能器组合件240可包含大体上类似于第一麦克风换能器组合件140的磁体组合件141、隔膜142及线圈145的磁体组合件241、隔膜242及线圈245。
如所展示，两个麦克风换能器140及240可并入到相同外壳132中，使得换能器140及240一起作为具有内置振动消除的单个麦克风音头。为移除来自主要换能器140的振动信号，必须从主要换能器140的输出电“减去”辅助换能器240的输出，同时适当考虑总麦克风电输出阻抗。在实施例中，此可使用两个机械/声学实施方案中的一者来使用两个换能器构造麦克风而实现。
用于将两个换能器放置于一个麦克风音头内的第一实例实施方案涉及将第一换能器140的内部声域C2与第二换能器240的内部声域C3完全隔离，使得两个换能器140及240完全独立。此实施方案在特定定向约束下可为最优的，但不允许最小化麦克风音头大小。因此，当试图实现较小外观尺寸时，第一实施方案可能并非优选的。
图7说明第二实例实施方案，其中将第二麦克风换能器组合件240放置于第一麦克风换能器组合件140的内部声腔147(或声域C2)内。如所展示，第二换能器组合件240需要至少C3＝Cf+Cb的声域或体积，其中Cf是隔膜242前部的体积且Cb是隔膜242后方的体积。在第二实施方案中，第二换能器240的声域C3与第一换能器140的声域C2共享。腔C2及C3可通过具有声阻R3的端口290耦合，使得第二换能器240可在第一换能器140的主要调谐体积C2内操作。在一些实施例中，消除换能器240可完全包装于主要换能器140内，使得无需额外空间来容纳第二换能器组合件240。在此类情况中，外壳132的大小及形状可大体上类似于麦克风换能器30的外壳32。
在所说明配置中，第二换能器240耦合到第一换能器140的结构扰动及内部声学扰动，但可与第一换能器140所经历的外部声学扰动隔离。这是因为主要换能器140的内部声域C2归因于通过第一换能器140的主要端口148的声阻R1而与外部声学扰动部分隔离。同时，预期带宽内的腔阻力使得声压在腔C2内均匀地改变。因此，C2的腔压力波动未激励消除换能器240的隔膜242(或如果其激励隔膜242，则可使用已知技术在所得频率响应中考虑)。此外，如果需要额外隔离，那么可使用通过声阻移植的腔分段，但取决于通过零延迟端口164的阻力，通过主要端口148的阻力R1可足够大以用于隔离。
在实施例中，至少出于与上文关于图2所论述相同的原因，可将第一换能器140的总串联阻力设置为等于或低于临界阻尼阻力Rd(即，Rd＝R1║Rf1)，其中Rf1是通过第一换能器140的辅助端口164的声阻。为提供匹配振动频率响应，第二换能器240可经配置以具有与主要换能器140相同的Rd参数。此可至少部分通过使用上文描述的技术来产生类似于第一换能器140的辅助端口164的穿过第二换能器240的隔膜242的辅助端口264而实现。举例来说，辅助端口264可通过在隔膜242的中心圆顶部分265的中心内产生多个孔或通过将分离网筛或布料放置于穿过中心圆顶部分265的孔上方(参见例如图6)而形成。另外，第二换能器240可经配置使得辅助端口164表示从隔膜242前部到隔膜242后部的唯一声学路径，因此使第二换能器240的总串联阻力等于通过辅助端口264的声阻Rf2。因此，通过简单地将阻力Rf2设置为等于临界阻尼阻力Rd(即，Rf2＝Rd)，第二换能器240的振动响应可匹配第一换能器140的振动响应。
在实施例中，第一换能器组合件140的内部腔147可通过增加通过第一换能器140的辅助端口164的阻力Rf1使其超过临界阻尼阻力Rd(即，Rf1>Rd)且将通过第二换能器240的辅助端口264的阻力Rf2设置为等于临界阻尼阻力(即，Rf1＝Rd)而保持大小最小化(例如，如同图3中展示的换能器30的腔47)，如上文论述。因此，通过使用第一换能器140的现有内部腔147来可操作地容置第二换能器240，所说明实施方案可提供振动消除而不牺牲麦克风换能器130的较小麦克风音头大小。
在一些实施例中，麦克风换能器130可经配置以获得一阶方向性，同时还在由麦克风换能器130输出的经组合电信号内考虑来自辅助换能器240的压力响应。尽管第二换能器240由通过辅助端口264的阻力Rf2有效地绕过，但第二换能器240可输出低电平压力响应，除非考虑所述响应，否则其可影响第一换能器140的频率响应，或至少产生充当麦克风的极性模式的最小拒绝电平的“本底噪声”。解决此问题的一个技术是通过有意地“误调”主要换能器140的极性响应而修改主要换能器140的极性响应以匹配辅助换能器240的压力响应，使得当减去响应信号时，所得输出信号是所要极性响应。举例来说，为在共享体积实施方案中使用双换能器获得单向麦克风，与所要极性响应相比，可将主要换能器140的个别响应推向全向，且辅助换能器240在低频下可具有与隔膜前方的腔内的腔压力或Cf成比例的压力响应。在较高频率下，声学响应可不受第二换能器240影响，这是因为压力响应的振幅下降。
因此，与常规移动线圈麦克风换能器相比，本文中描述的技术提供最小化移动线圈麦克风换能器的内部声学体积，而不牺牲低频频宽(例如，f＝100Hz)或影响麦克风的方向性特性。
本发明希望说明如何根据本技术设计及使用各种实施例，而非限制本发明的真实、预期及合理的范围及精神。前文描述并不希望为详尽的或限于所揭示的精确形式。鉴于上述教示，修改或变化是可能的。选取且描述实施例以提供所描述技术的原理及其实践应用的最佳说明，且使所属领域的技术人员能够在各种实施例中利用所述技术且预期各种修改适于特定用途。全部此类修改及变化在由可在本专利申请案待决期间修订的所附权利要求书及在根据公正地、合法地且合理地授权其的范围解释的全部其等效物确定的实施例的范围内。

Claims (22)

1.一种麦克风，其包括：
麦克风本体；
第一换能器组合件，其安置于所述麦克风本体中且界定内部声学体积，所述第一换能器组合件包括隔膜，所述隔膜具有穿过所述隔膜的至少一个孔隙；及
外部声学体积，其位于所述第一换能器组合件外部，所述外部声学体积与所述内部声学体积声学通信，
其中与所述至少一个孔隙相关联的外部声学延迟大体上等于零。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第一换能器组合件进一步包含用于建立所述外部声学体积与所述内部声学体积之间的声学通信的主要调谐端口。
3.根据权利要求2所述的麦克风，其中与所述主要调谐端口相关联的声阻大于所述隔膜的临界阻尼阻力。
4.根据权利要求2所述的麦克风，其中由所述主要调谐端口形成的第一声学路径及由所述至少一个孔隙形成的第二声学路径安置成大体上平行于所述隔膜的中心轴。
5.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述至少一个孔隙经安置成穿过所述隔膜的中心。
6.根据权利要求5所述的麦克风，其中所述至少一个孔隙包含经配置以产生通过所述隔膜的所述中心的声流阻力的多个孔隙。
7.根据权利要求5所述的麦克风，其中所述至少一个孔隙由穿孔材料覆盖，所述穿孔材料经配置以产生通过所述隔膜的所述中心的声流阻力。
8.根据权利要求1所述的麦克风，其进一步包括第二换能器组合件，所述第二换能器组合件安置于所述第一换能器组合件的所述内部声学体积内。
9.根据权利要求8所述的麦克风，其中所述第二换能器组合件包含第二隔膜，所述第二隔膜具有穿过所述第二隔膜的一或多个第二孔隙。
10.一种麦克风，其包括：
麦克风换能器组合件，其界定内部声学体积，且包括隔膜和穿过所述隔膜的至少一个孔隙；
外部声学体积，其位于所述麦克风换能器组合件外部；及
主要调谐端口，其用于建立所述外部声学体积与所述内部声学体积之间的声学通信，
其中所述主要调谐端口与所述至少一个孔隙之间的外部声学延迟大体上等于零。
11.根据权利要求10所述的麦克风，其中与所述主要调谐端口相关联的声阻大于所述隔膜的临界阻尼阻力。
12.根据权利要求10所述的麦克风，其中所述至少一个孔隙经安置成穿过所述隔膜的中心。
13.根据权利要求12所述的麦克风，其中所述至少一个孔隙由穿孔材料覆盖，所述穿孔材料经配置以产生通过所述隔膜的所述中心的声流阻力。
14.根据权利要求12所述的麦克风，其中所述至少一个孔隙包含经配置以产生通过所述隔膜的所述中心的声流阻力的多个孔隙。
15.根据权利要求10所述的麦克风，其中由所述主要调谐端口形成的第一声学路径及由所述至少一个孔隙形成的第二声学路径安置成大体上平行于所述隔膜的中心轴。
16.根据权利要求10所述的麦克风，其中所述主要调谐端口位于所述隔膜的弹性缘下方。
17.根据权利要求10所述的麦克风，其中所述麦克风换能器组合件进一步包括：经安置成邻近于所述隔膜的磁体组合件和附接到所述隔膜的后表面的线圈，所述线圈能够响应于撞击于所述隔膜的前表面上的声波而相对于所述磁体组合件移动。
18.根据权利要求17所述的麦克风，其中所述主要调谐端口是安置在邻近于所述隔膜的所述后表面的、位于所述磁体组合件的顶部部分内的孔隙。
19.根据权利要求1所述的麦克风，其进一步包括与所述第一麦克风换能器组合件声学通信的第二麦克风换能器组合件。
20.根据权利要求1所述的麦克风，其进一步包括第二麦克风换能器组合件，其中所述第一麦克风换能器组合件安置于所述第二麦克风换能器组合件的内部声学体积内。
21.根据权利要求10所述的麦克风，其进一步包括与所述麦克风换能器组合件声学通信的第二麦克风换能器组合件。
22.根据权利要求10所述的麦克风，其进一步包括第二麦克风换能器组合件，其中所述麦克风换能器组合件安置于所述第二麦克风换能器组合件的内部声学体积内。
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