CN1174485A - 低失真低噪音话筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低噪音话筒,具备有:一个外壳,设置于上述外壳内的拾音器,以及用于消除噪音的噪音信号抑制电路,其特征是,上述外壳具有朝向一个方向的部位具有声波通过孔,并在外壳内设有多个以规定距离配置的上述拾音器,与上述各拾音器相应设置延迟电路,从而根据上述各拾音器接收同一音源信号得到的声信号,输出低噪音信号。由于声源发出的声音,只能从朝向一个方向进入话筒,两个拾音器接收到的声音信号相位差为180度或者为0度,因而从两个拾音器接收到的声音信号中提取的差模信号的失真很低,从而可达到话筒的低失真低环境噪音。并且可以实现定距接收,定向定距接收及定位接收的低失真低噪音话筒。

Description

低失真低噪音话筒

本发明涉及一种低失真低噪音话筒，特别是涉及一种具有多个拾音器的低失真低噪音话筒。

目前，现有的拾音话筒虽然有多种形式，性能也不同，但是各种话筒对声源发出的声音信号和环境噪音信号同样接收而没有选择性，只是通过减低话筒的接收灵敏度加装定向接收话筒罩的办法来减低环境噪音。由于实际环境噪音和音源发出的声音的信噪比相差不大，所以往往造成环境噪音干扰音源发出的声音。为此采取了，诸如录音要在录音室中进行，计算机的进行语音识别的语音输入则只能在特设的语音室中进行。因此，在日常生活中，迫切需要一种低失真低噪音话筒。

现有的可以消除环境噪音的话筒，是将两个拾音器背靠背安置，声波通过两个方向发表进入两个拾音器，利用所接收到的声音信号相位相反，采用加法器电路将这两路共模信号互相抵消而获得低环境噪音。但是，实际上两个拾音器接收同一音源的声信号的相位差并不是刚好相差180度或者相差0度，因而，可能造成声信号失真。本发明人的CN92112907.6号发明专利已公开了一种低失真低噪音话筒，在同一话筒罩中安置的两个拾音器，采用减法器将所接收的声音信号相减而达到降低环境噪音，由于也是通过各自的声音输入口接收声音，同样存在着声信号失真，不能达到理想信噪比的问题。

本发明就是为了解决上述问题而作出了发明，因此，本发明的目的是提供一种低失真低噪音话筒。本发明的话筒由于具有多个拾音器并只设置有一个音源进入口，不仅实现了低失真低环境噪音，而且还可以实现定距接收，定向定距接收及定位接收的功能。

为了实现上述目的，根据本发明的低失真低噪音话筒，具备有一个话筒外壳，设置于上述话筒外壳内的多个拾音器，以及用于消除噪音的共模信号抑制电路，其特征是，上述外壳的朝向一个方向的部位具有声波通过孔，并在外壳内设有多个以规定距离配置的上述拾音器，与上述各拾音器相应设置延迟电路，从而根据上述各拾音器接收同一音源信号得到的声信号，输出低噪音信号。

由于声源发出的声音，只能从一个方向进入话筒，两个拾音器接收到的声音信号通过延迟电路，使两路信号相位差为180度或者为0度，因而从两个拾音器接收到的声音信号中提取的差模信号的失真很低，从而可达到话筒的低失真低环境噪音。并且可以实现定距接收，定向定距接收及定位接收的低失真低噪音话筒。

图1是分别表示本发明的实施例1的低噪音话筒的剖面图和侧视图；

图2是分别表示本发明的实施例2的境噪音话筒的剖面图和侧视图；

图3是表示本发明的实施例3的低噪音话筒的剖面图；

图4是表示本发明的实施例4的低噪音话筒的剖面图；

图5是表示本发明的实施例5的低噪音话筒的剖面图；

图6是表示本发明的实施例6的低噪音话筒的剖面图；

图7是表示本发明的实施例7的低噪音话筒的剖面图；

图8是表示本发明的实施例8的低噪音话筒的剖面图；

图9是表示本发明的实施例9的低噪音话筒的剖面图；

图10是说明本发明的话筒中使用的一种延时电路图；

图11是说明本发明的话筒中使用的另一种延时电路图；

图12是说明本发明的话筒中使用的又一种延时电路图；

图13是说明本发明的话筒中使用的再一种延时电路图；

图14是说明本发明的话筒中使用的还有一种延时电路图；

图15是说明本发明的话筒中使用的一种延时电路图；

图16是说明本发明的话筒中使用的另一种延时电路图；

图17是说明本发明的话筒中使用的又一种延时电路图；

图18是表示二阶压控电压源单端正反馈低通恒定延时滤波器电路图；

图19是表示二阶压控电压源单端正反馈带通恒定延时滤波器电路图；

图20是表示二阶压控电压源单端正反馈高通恒定延时滤波器电路图；

图21是表示前馈双二次型全通滤波器电路图；

图22是表示有源反馈放大器全通滤波器；

图23是表示开关电容滤波器全通滤波器电路图；

图24是表示均衡器滤波器电路电路图；

图25是表示莫邱兹均衡器滤波器电路电路图；

图26是表示具有均衡器电路的二阶低通恒定延时滤波器电路电路图；

图27是表示斗链延迟电路和电荷耦合器件的延时电路电路图；

图28是表示的数字延时电路电路图。

图29是表示一种声音数据采集处理输出装置；

图30是声音数据采集处理输出装置采用ADSP2111数字处理器的原理框图；

图31是接收最近的音源发出的低噪音声音的处理流程图；

图32是接收最近的音源发出的超低噪音声音的处理流程图；

图33是接收一定距离的音源发出的声音的处理流程图；

图34又一种是接收一定距离的音源发出的声音的处理流程图；

图35是表示使用本发明的低噪音话筒进行定位接收的处理流程图。

图36a和36b是表示使用本发明的低噪音话筒的定位接收话筒的结构图；

下面，参照各附图，对本发明的实施例进行详细描述。图1示出了本发明的实施例1的低失真低噪音话筒的剖面图。由图1可见，本发明的低失真低噪音话筒，具备：筒体1、前盖2、后盖3、拾音器套管4、第1拾音器5a、第2拾音器5b、第3拾音器5c、固定防震垫圈8、后防震垫9和引出线10。本话筒的外壳由筒体1、前盖2和后盖3组装而成。外壳的大小由筒体1的直径和长度决定。外壳是圆筒形的，也可以采用其他形状的外壳。只在外壳的朝向一个方向的部位上设有声通孔，外壳的前盖2可设有一个或者多个声通孔(12)，以便声波只能从一个方向传播到筒体1内安装的拾音器中。本话筒的外壳内。沿筒体1轴线方向设置有拾音器套管4。该拾音器套管4可以是一种两端或者一端开口的金属、塑料等材料制造的圆形或者其它形状的套管，内部串列式配置多个拾音器，举例说，设有第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c。拾音器套管4的后盖3一侧，设有固定防震垫圈8套到拾音器套管4外面，同时在拾音器套管4与后盖3之间设有防震垫9。套管的后端通过防震垫圈固定于外壳内。固定防震垫圈8和防震垫9一方面起到把拾音器套管4固定于筒体1内，并防止拾音器套管内的各个拾音器在使用过程中受到的撞击震动的作用，另一方面，还具有防止声音从后盖3部传播到其内部所设的拾音器的作用。该固定防震垫圈8和防震垫9由弹性材料构成也可以由其它材料构成，如：非弹性材料、固定拾音器套管使用的固定材料等等。如果不需要进行拾音器防震处理或者拾音器防震效果好，以及外壳除了有声通孔的部位外，在声通孔范围以外的部分隔音效果好，也可以不使用防震垫圈、防震垫和防震支架。只要从声通孔12到达各拾音器的声音接收端的途中有声波通道，就可以根据需要将拾音器通过粘合或各种固定机构固定在外壳内所需要固定的部位上。

本拾音器套管4内设有的三个拾音器之间，设置有通过声音的窗口，这里，在第1拾音器5a与第2拾音器5b和第2拾音器5b与第3拾音器5c之间分别设有窗口6a和6b，以使从一个方向传入的声波能够分别传送到各个拾音器里。并且，如图所示，第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c的声音接收端面都朝着同一个方向，在这里，都对着声音传播的方向。此外，分别连接于拾音器5a、5b和5c的引线10穿过后盖3输出信号，以便对输出的信号进行消除噪音处理。本拾音器套管4内也可以设有的二个拾音器或者更多的拾音器。

另外，在必要时，可在前盖2的前面加装定向罩11，用以加强接收声音的定向性和消除周围环境噪音的效果。外壳的前盖2具有一个或者多个声通孔12，如图1b所示，该声通孔12可以沿径向分布。当然，也可以采用网罩形式。为了更好地防止声音从背面传入拾音器中，拾音器的背面可设置隔音垫圈13a、13b。并且，安装在本发明的话筒的拾音器套管4中的多个拾音器到达声通孔的距离不能相同，它们之间的距离，与话筒到音源的距离、需要接收的音源发出的声音与环境噪音的声音的信号比、拾音器的类型等有关。一般地说，使用时音源到话筒的距离越近，则两个拾音器之间所需的距离可以越小；需要接收的音源发出的声音与环境噪音的声音的信号比越大，则两个拾音器之间的距离也可以越小；拾音器接收声音的灵敏度高些，则拾音器之间的距离可以靠得近些；进而，如共模信号抑制电路的本底噪音小，则两拾音器之间的距离也可近点。不言而喻，为了把话筒的尺寸做得小些，应当在保证性能的前提下，使拾音器间的距离尽可能地小。举例说，设若本发明的话筒与音源的距离小于5cm，则两个拾音器之间的距离大约在4～20mm范围即可。还有，拾音器之间的距离越近，则共模信号就越大、进而差模信号也越低，相应的环境噪音也低。与此相反，环境噪音也大，就是说，降低环境噪音的作用减小。通过比较每个拾音器接收的声波信号和两个拾音器之间接收的声波差模信号大小比例，可求出音源与话筒之间的距离，从而可实现定距离接收。

话筒中要尽量使用接收灵敏度高、噪音低的拾音器，因为接收灵敏度低、噪音高的拾音器将使信噪比增加。在同一个本发明的话筒中使用同一种类型的两个或者两个以上的拾音器中的各项性能要比较接近一致。

图2是表示本发明的实施例2的低失真低噪音话筒的剖面图和侧视图。

由图2可见，本发明的低失真低噪音话筒，具备：筒体1、前盖2、后盖3、拾音器支座15与16、第1拾音器5a、第2拾音器5b、第3拾音器5c、固定防震垫圈8、防震垫9和引出线10。本实施例2的话筒结构，除了分别用拾音器支座15、16代替拾音器套管4来支撑第1拾音器5a和第2拾音器5b以外，都与实施例1相同。本话筒的外壳由筒体1、前盖2和后盖3组装而成。外壳的大小由筒体1的直径和长度决定。外壳是圆筒形的，也可以采用其他形状的外壳。外壳的前盖2可设有一个或者多个声通孔12，以便声波只能从一个方向传播到筒体1内安装的拾音器中。本话筒内串列式配置多个拾音器，例如第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c。在前盖2一侧适当位置安装固定环14，接着依次安装拾音器支座15a、位置调整垫圈17、固定凸槽18a、拾音器支座15b、固定凸槽18b和固定防震垫圈8，再分别在上述的拾音器支座15a内安装第1拾音器5a，在拾音器支座15b内安装第2拾音器5b以及在固定防震垫圈8内安装第3拾音器5c。还有，在第3拾音器5c的背面在固定防震垫圈8与后盖3之间安装防震垫9。固定防震垫圈8和防震垫9一方面起到把第3拾音器5c固定于筒体1内，并防止拾音器在使用过程中受到的撞击震动的作用，另一方面，还具有防止声音从后盖3部传播到其内部所设的拾音器的作用。并且，如图2a所示，第1拾音器5a、第2拾音器5b和第3拾音器5c的声音接收端面都朝着同一个方向，即，对着声音传播的方向。此外，分别连接于拾音器5a、5b和5c的引线10穿过后盖3输出信号，以便对输出的信号进行消除噪音处理。本话筒内也可以设有的二个拾音器或者更多的拾音器。

接着，说明有关拾音器支座的结构。该拾音器支座15、16，如图2b所示，具有：外防震环垫19、内防震环垫20、支座外环21、支座内环22和支撑块23。外防震环垫19装配于筒体1内壁上。拾音器的壳体则装配于内防震环垫20内。在外防震环垫19与内防震环垫20之间设有由一个或者多个支撑块23，连接支撑着支座外环21与支座内环22。该支座外环21与支座内环22之间的空间，由支撑块23分隔成一个或者多个传送声波的声波通道24。因而，通过前盖2声通孔12传送进来的声波到达第1拾音器5a后，可支撑块23，连接支撑着支座外环21与支座内环22。该支座外环21与支座内环22之间的空间，由支撑块23分隔成一个或者多个传送声波的声波通道24。因而，通过前盖2声通孔12传送进来的声波到达第1拾音器5a后，可穿过声波通道24a传送到第2拾音器5b，再穿过声波通道24b传到第3拾音器5c。拾音器支座的几个部分根据使用需要可以有多种不同组合，但是每种不同的组合中必须有中间支撑块23和声波通道24，支撑块23由弹性材料或者其它材料制成，如：非弹性材料、固定拾音器使用的固定材料等等。如果不需要进行拾音器防震处理或者拾音器防震效果好，以及外壳除了有声通孔的部位，在声通孔范围以外的部分隔音效果好，也可以不使用防震垫圈、防震垫和防震支架。只要从声通孔到达各拾音器的声音接收端的途中有声波通道，就可以根据需要将拾音器通过粘合或各种固定机构固定在外壳内所需要固定的部位上。

本实施例2与实施例1同样，在必要时，可在前盖2的前面加装定向罩11，用以加强接收声音的定向性和消除周围环境噪音的效果。外壳的前盖2具有一个或者多个声通孔12，如图2b所示，该声通孔12可以沿径向分布。当然，也可以采用网罩形式。为了更好地防止声音从背面传入拾音器中，拾音器的背面可设置隔音垫圈13a、13b。

本实施例2中各个拾音器间的距离、音源及环境噪音的关系与实施例1同样，因此，其说明从略。

图3示出了本发明的实施例3的低失真低噪音话筒的剖面图。由图3可见，与图1a比较其不同处在于：增加了拾音器支座15a，并在第1拾音器5a处该拾音器支座15a与拾音器套管4相固定，具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管。取消了第3拾音器5c，就是，在该拾套管4内只设置第1拾音器5a和第2拾音器5b；并且，第1拾音器5a和第2拾音器5b的声音接收端面都朝着声源传播方向，在声音接收端面附近的拾音器套管4管壁上分别各开设若干声音进入孔。

图4示出了本发明的实施例4的低失真低噪音话筒的剖面图。由图4可见，与图1a比较其不同处在于：增加了拾音器支座15a，并在第1拾音器5a处该拾音器支座15a与拾音器套管4相固定，具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管。取消了第3拾音器5c，就是，在该拾套管4内只设置第1拾音器5a和第2拾音器5b；并且，第1拾音器5a声音接收端面朝着声源方向，而第2拾音器5b的声音接收端面朝着声源传播方向，并在声音接收端面附近的拾音器套管4管壁上开设若干声音进入孔。简单地说，与图3示出的实施例3的不同处在于第1拾音器5a与第2拾音器5b的声音接收端面朝向相反的方向。

图5示出了本发明的实施例5的低失真低噪音话筒的剖面图。由图5可见，与图1a比较其不同处在于：增加了拾音器支座15a，并在第1拾音器5a处该拾音器支座15a与拾音器套管4相固定，具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管。取消了第3拾音器5c，就是，在该拾套管4内只设置第1拾音器5a和第2拾音器5b；并且，第1拾音器5a声音接收端面朝着声源传播方向，而第2拾音器5b的声音接收端面朝着声源方向，就是，第1拾音器5a与第2拾音器5b的声音接收端面相对置，并在拾音器套管4管壁上开设若干声音进入孔，这个声音进入孔应该在第1拾音器声音接收端面处的，如果在其它部位则一以后的延时时间应该等于声波从声音进入孔分别传送到两个拾音器的时间差。简单地说，与图3示出的实施例3的不同处在于第1拾音器5a与第2拾音器5b的声音接收端面朝向相反的方向。

图6～9示出了本发明的实施例6～9的低噪音话筒的剖面图。上述的实施例1～5与本实施例6～9的主要不同点，是前者多个拾音器为串列式一前一后安置，而后者两个拾音器为左右并列一前一后配置。并且，话筒的降低环境噪音的工作原理是相同的。本发明的实施例6的低噪音话筒的剖面图，如图6所示：该话筒的筒体1内安装有拾音器套管4。拾音器套管4内前后并列地安装两个拾音器，即，第1拾音器5a和第1拾音器5b。筒体1的封闭的一端具有引线10，另一端，具有前盖2，其上设置作为共同声音进入孔的声通孔12。另外，在必要时，可在前盖2的前面加装定向罩11，用以加强接收声音的定向性和消除周围环境噪音的效果。声通孔12的位置是只在外壳朝向一个方向的部位，可以在两个并列的拾音器中轴线延长线与话筒罩前盖的交点的连接线和这个连接线的延长线上，及与这个连接线相垂直的线段的位置上，或在其它需要的位置上，可以是一个或者多个孔。并列的第1拾音器5a和第2拾音器5b的声音接收端朝向声源方向，即，朝向前盖2方向。

前盖2的声通孔12设置在筒体1的前盖2的上。因为这个声音进入孔位于前盖2上，第1和第2拾音器5a和5b又是前后并列放置的，因此这个声波进入孔相当于开在拾音器的一侧，当拾音器的直径比较大时声波进入声通孔后，从拾音器的一侧到达另一侧需要一段时间，这样就容易产生话筒接收的声波信号失真，为了解决这个问题，可以在话筒罩前盖的声通孔12的内壁上制作一个圆形、方形或者其他形状的声波传输管16，声波传输管前设置开口7。该管16在大致中间部位的开口，和在话筒外壳声通孔12紧密相连不能透过声波，另外，通向各个拾音器的开口的分管16a和分管16b之间具有合适的角度，使得声波可以通过声波进入声波传输管16先分别到达各拾音器声音接收端的中部前方然后向四周传播。当然如果话筒的直径比较小，声波进入声通孔后从话筒的一侧到达另一侧需要的时间可以忽略不计时，也可以不用这个声波传输管16。如果并列多个话筒也可以设置多个声波传输管分管。当前盖2的声通孔12设置在筒体1的前盖2的靠近第1拾音器5a一侧拾音器的部位时，可以相应减小第1和第2拾音器5a和5b之间前后并列放置的距离，直到两个拾音器并排放置。当前盖2的声通孔12设置在筒体1的前盖2的靠近第2拾音器5b一侧拾音器的部位时，可以相应增加第1和第2拾音器5a和5b之间前后并列放置的距离。

拾音器套管4的固定端的外面套有固定防震垫圈8固定于外壳内。该固定防震垫圈8作为不需要声波通过的最末端的一个拾音器的隔音和防震之用。在第1和第2拾音器背面可设置防震隔音垫片9a和9b。固定防震垫圈8可以和防震垫片9a和9b结合使成一体。必要时设置拾音器支座15可让声波到达话筒套管内安装于最后部的拾音器声音接收端的位置，将拾音器或者拾音器套管固定于外壳内。具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。同样，如果不需要进行拾音器防震处理或者拾音器防震效果好以及外壳除了有声通孔的部位，在声通孔范围以外的部分隔音效果好，也可以不使用防震垫圈、防震垫和防震支架。只要从声音通过孔到达各拾音器的声音接收端的途中有声波通道，就可以根据需要将拾音器套管或拾音器通过粘合或各种固定机构固定在外壳内所需要固定的部位上。

第1拾音器声音接收端和第2拾音器声音接收端都朝向拾音器套管前盖2，音源发出的声波从话筒罩11的前盖孔12进入拾音器前空腔，或者通过声波传输管16，声波传输管连接口，通向各个拾音器的分管16a和分管16b。上述空腔可以通过话筒罩隔断分割成每个拾音器单独使用的空腔。

本发明的实施例7的低噪音话筒的剖面图，如图7所示。与图6的主要不同点在于，本实施例的并列的第1拾音器5a和第2拾音器5b的声音接收端朝向与上述实施例6相反，朝向声音传播方向，即，朝向后盖3方向，因此在第1拾音器5a和第2拾音器5b的接收端前隔开一定空间处的套管4管壁上设声波进入孔6a和6b，以便可使声波到达拾音器的接收端。拾音器套管4的固定端的在第1和第2拾音器5a和5b的接收端，外面也套有固定防震垫圈8和防震垫9，同时拾音器背面还设置防震垫9c和9d，将拾音器固定于套管4内。拾音器套管4外设有可让声波到达安装于套管内的拾音器声音接收端的拾音器支座15。具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。

本发明的实施例8的低噪音话筒的剖面图，如图8所示。与图6的主要不同点在于，本实施例的并列的第1拾音器5a声音接收端朝向朝向声源方向，即，朝向前盖2方向，而第2拾音器5b朝向声音传播方向，即，朝向后盖3方向，因此在第1拾音器5a接收端的套管4端面上相应地设有声音进入口和第2拾音器5b的接收端前隔开一定空间处的套管4管壁上设声波进入孔6b，以便可使声波到达拾音器的接收端。拾音器套管4的固定端的在第1和第2拾音器5a和5b的接收端，外面也套有固定防震垫圈8和防震垫69，同时第2拾音器5b的背面还设置防震垫9d，将拾音器固定于套管4内。拾音器套管4外设有可让声波到达安装于套管内的拾音器声音接收端的拾音器支座15。具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。

本发明的实施例9的低失真低噪音话筒的剖面图，如图9所示。与图8的主要不同点在于，本实施例的并列的第1拾音器5a声音接收端朝向朝向声音传播方向，即，朝向后盖3方向，而第2拾音器5b朝向声源方向，即，朝向前盖2方向，因此第1拾音器5a和第2拾音器5b的接收端前隔开一定空间处的套管4管壁上设声波进入孔6a和6b，以便可使声波到达拾音器的接收端。拾音器套管64的固定端的在第1和第2拾音器5a和5b的接收端，外面也套有固定防震垫圈8和防震垫9，同时第1拾音器5a的背面还设置防震隔音垫9c，将拾音器固定于套管4内。拾音器套管4外设有可让声波到达安装于套管内的拾音器声音接收端的拾音器支座15。具体实施时可以只用拾音器支座15a或者只用拾音器套管，也可以二者都使用。

上面，已经说明了本发明话筒中的结构，特别是说明了多个拾音器的配置方式，下面，对其不同配置方向的优点做简单说明。

1)两个拾音器声音接收端都朝向拾音器前盖的方向，这样安置的好处是，两个拾音器声音接收端之间的距离只有一个话筒的高度多一点，距离比较近，利于提高信号和环境噪音的信噪比。并且，经过延迟电路延迟后，两个拾音器所接收的声波信号的相位差正好相差0度，经过下述的共模抑制电路的减法器电路后，两路相减就可以减去共模信号，但是共模抑制比依赖于差分放大器的共模抑制比，只有选用共模抑制比较高的差分放大器才可以得到高的信号和环境噪音的比例。

根据本发明的话筒只有在朝向一个方向的部位的外壳上，即，只有一个方向有声波进入孔，使外壳内多个拾音器接收从同一个声波进入孔进入的声波，这样加入延迟电路，经过共模抑制电路后，才能使声音波形低失真或不失真。

当在外壳内，或者拾音器套管内前后串列地或者前后并列地安装多个拾音器时，拾音器的声音接收端在话筒内的朝向，可以在360度的范围内改变。但是因为声波传输速度远远低于电波传输速度，同时因为为了取得最大的共模抑制比，两个拾音器接收的声波信号的相位差最好相差180度或者是相差0度，这样在以后进行的声波电信号延迟时，延迟时间可以比较短，因此为了达到两个拾音器接收的声波信号的相位差最好相差180度或者是相差0度，以便进行共模信号抑制，提取差模信号，两个拾音器声音接收端之间的朝向最好是相对或者相反的朝向。否则要利用信号延迟和移相电路和进行延时和移相使之正好相差0度或者180度。此时，上面所述的拾音器采用：

2)前拾音器声音接收端朝向拾音器罩前盖的方向，后拾音器声音接收端朝向拾音器罩后盖的方向，这样按置经过延迟电路延迟后，两个拾音器接收的声波信号的相位差正好相差180度，再经过共模抑制电路的加法器电路后两路相减就可以减去共模信号，共模抑制比不依赖于差分放大器的共模抑制比，不用选用共模抑制比很高的差分放大器才就可以得到高的信号和环境噪音的比例。

3)前拾音器声音接收端朝向拾音器罩后盖的方向，后拾音器声音接收端朝向拾音器罩前盖的方向，接收的声波信号失真比较小、声源发出声音信号和环境噪音信号之比较高。

在本发明的话筒内，可以使用两个或者两个以上的拾音器，当使用两个以上的拾音器的时候，第2个和第3个拾音器之间的放置关系，虽然关系到第1和第2拾音器之间的放置关系，但是也可以不相同，例如，第1和第2拾音器声音接收端朝向拾音器前盖的方向，第2和第3拾音器声音接收端也朝向拾音器后盖的方向。又例如，第1和第2拾音器为串列地放置，第2和第3拾音器既串列地放置，也可以并列地放置等。因此可以有多种不同的组合方式。此外，随着两个拾音器朝向的改变固定防震垫圈、声波通过管、声波通过管支座、拾音器套管等也要作相应的改变，在后级电路及电路的延迟时间也要随拾音器声音接收端朝向不同的组合而改变。

本发明参考下列参考书和书中的参考文献：“现代机构手册(上册下册)”(孟宪源主编机械工业出版社1994年6月第一版)、“机构参考手册”(C.H柯热夫尼柯夫著孟宪源译机械工业出版社1981第一版)、“机械设计实用构思图册”(藤森洋三著贺相译机械工业出版社1990第一版)等书，根据需要可以采用书中和书中参考文献中所述的各种机械原理和机械结构及算法。具体的机械原理和机械结构及算法可以根据具体应用目的而改变。

下面，结合图10～27，说明本发明的话筒中使用的延时电路。

在当第2拾音器不是在与第1拾音器成0度或者180度的位置时，在延时时间一定的条件下，可以通过通过调节相位调节电路进行调节输入语音信号的相位差，使之正好相差为0度或者180度，或者。当相位差为0度时共模抑制电路可以采用减法器电路(差分放大电路)，当相位差为180度时共模抑制电路可以采用加法器电路。

延迟电路的延迟时间应该等于使两个拾音器声音接收端有效接收声音信号的声波在两个拾音器之间的传输的时间。

因为加入的延迟电路的增益(放大)系数可以是大于、等于或者小于1，如果是等于1，对于两路话筒电路的放大系数没有影响，如果是小于1，就等于插入了一个损耗，如果大于1，就等于加大了这一级的放大系数，这时可以通过分别调节两路前级放大的放大系数，或者增加一级放大或者衰减电路来进行补偿。

各种有共模信号抑制功能的电路均可以采用，包括各种差动放大器电路、各种减法器电路、加法器电路，将两路信号经过相位转变使两路信号的相位相差180度或者0度然后进入加法器电路相加或者减法器电路相减，使两路信号互相抵消来抑制掉共模信号等等电路。其中差动放大器电路共模信号抑制功能最强。抑制掉共模信号，保留下来的只是两路话筒所接收的声音信号的差模信号。由于两个拾音器在话筒中有一定的距离差距，话筒和音源的距离很接近，和环境噪音的音源距离比较远，因此两个拾音器接收的声音信号强弱根据音源的距离差距的比例差别很大，话筒中两个拾音器和周围环境噪音的音源的距离很远距离比例差别很小，因为两个拾音器之间的距离和周围环境噪音信号的音源的距离相比差别很小，因此两个拾音器接收的声音信号的强弱比例差别很小，而且发出环境噪音信号的音源发出的声音和话筒的距离越远比例差异越小，经过使用共模信号电路抑制掉共模信号取出的差模信号也就越低。而话筒和音源的距离越近，两个拾音器接收的声音信号的强弱比例差别越大，经过使用共模信号电路抑制掉共模信号取出的差模信号也就越高。这个共模信号抑制电路可以采用：1、电话机电路中常用的利用平衡电桥电路使两路信号进行相互抵消；2、使两路信号相位相差180度然后利用加法器电路进行相位抵消；3、利用减法器电路将同相位的两路信号互相相减如用差动放大器电路等。

图10是说明本发明的话筒中使用的一种延时电路图。该延时电路由延时电路和减法器电路(差分放大器)构成。一路由一个拾音器M1的一个输出端接到隔直流电容C2，电容C2的输出端接到延迟电路ID2的输入端，延迟电路ID2的输出端接到隔直流电容C4，电容C4的另一端接到电阻R2，电阻R2的另一端接到共模信号抑制电路U1的负(-)端并接电阻R3到地。另一路，由另一个拾音器M2的一个输出端接到隔直流电容C1，电容C1的输出端接到延迟电路ID1的输入端，延迟电路ID1的输出端接到隔直流电容C3，电容C3的另一端接到电阻R1，电阻R1的另一端接到共模信号抑制电路U1的正(+)输入端。反馈电阻R4一端接U1的正(+)输入端，另一端接到U1的输出端。共模信号抑制电路U1的输出端接到隔直流电容C5而输出音频信号。电源VCC通过恒流源H1和H2分别向第1和第2拾音器M1和M2供电。恒流源H1和H2也可以采用电阻等器件。

当在一个壳体内设置多个拾音器，其声音接收端都朝向拾音器前盖方向或者后盖方向时，本发明的话筒中的拾音器与音源距离不同，而性能大致相同的拾音器M1与拾音器M2采集的声音信号，分别经过隔直流电容C1与C2，进入延迟电路ID1和/或ID2，加入延迟电路是因为这上述两个拾音器是一前一后的放置的，其声音接收端之间有一定的距离，即，与音源有距离差，声音从一个拾音器的声音接收端传到另一个拾音器的声音接收端需要一定的时间，因而两个拾音器不能同步接收到声音信号，造成不能通过共模信号抑制电路将两个拾音器接收的声音电信号进行正确的共模信号抑制，而产生声音信号波形失真。若两个拾音器接收的同一音源同一时刻发出的声音信号，经过延迟电路ID1进行延迟，延迟的时间等于使两个拾音器声音接收端有效接收声音信号的声波在两个拾音器之间的传输的时间，则两个拾音器接收的同一音源同一时刻发出的声音信号，拾音器M1接收的声音电信号经过延迟电路ID1进行延迟后，可以与拾音器M2接收的声音电信号同步到达共模信号抑制电路(减法器电路、差分放大器等电路)U1的正(+)、负(-)两个输入端，并通过共模信号抑制电路将两个拾音器接收的声音信号进行正确的共模信号抑制，取出差模信号。如果使两个拾音器接收的音源发出的声音信号，分别经过延迟电路ID1和ID2进行延迟，那么延迟的时间差应该等于使两个拾音器声音接收端有效接收声音信号的声波在两个拾音器之间的传输的时间。从两个拾音器的接收到的信号起，到共模信号抑制电路U1的正(+)、负(-)两个输入端时两路信号放大量应该相同，这样话筒接收的信号分别经过两路放大延迟电路延迟后，到达共模信号抑制电路的输入端时两路信号的相位差是0度，通过共模信号抑制电路将两个拾音器接收的声音信号进行共模信号抑制，得到声音信号的差模信号，不会产生声音信号波形失真。

延时电路可以采用各种类型的相频响应和伏频响应有较大平坦度的电路，即延迟时间和放大系数在整个通频带的各个频率点上尽量一致，变化范围很小的滤波器，延时电路所使用的滤波器，下面将作为例子作出详细说明：1.各种合适的有源滤波器或者无源滤波器的或者无源滤波器和有源滤波器的混合滤波器的延时电路或者各种合适的斗链式延迟(BBD)或者电荷藕荷器件(CCD)和单独的数字信号延时电路等等非延时滤波电路的各种种类各种类型的延时电路。

2.各种种类各种类型的模拟信号延时电路，或者各种合适的数字信号延时电路。有源滤波器或者无源滤波器的或者无源滤波器和有源滤波器的混合滤波器的延时电路可以是一阶或者多阶的低通滤波器、全通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等等。低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器根据滤波电路的计算方法和使用的器件不同可以有贝赛尔滤波器、高斯—契比雪夫过渡滤波器、布德华兹—汤姆逊过渡型滤波器、开关电容滤波器、一阶及多阶低通恒定延时滤波器、带通恒定延时滤波器、高通恒定延时滤波器、全通滤波器、有源反馈放大器全通滤波器、开关电容滤波器全通滤波器、均衡器滤波器电路、莫邱兹均衡器滤波器电路、具有均衡器电路的低通恒定延时滤波器电路、全通和恒定延时滤波器、有源反馈放大器的全通滤波器、戴利扬尼斯型，毛希塔兹型全通和恒定延时滤波器、开关电容恒定延时滤波器(如MAX281)等。

经过延时电路延时后的声音信号，同步经过隔直流电容C3和C4，进入由放大器U1和电阻R1、R2、R4、R5组成的差分放大器电路的两个电路的输入端，抑制共模信号提取出差模信号，并使该差模信号经由隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理。

本实施例中差分放大器电路是一种减法器电路，但可以采用其他类型的差动放大器，例如，同相串联差动放大器、同相并联差动放大器等，也可以采用其它的由晶体管或者由运算放大器或者由数字电路组成的减法器电路。

有多个拾音器的性能应尽量一致，多个拾音器加上其前级放大加上延时电路后的到达共模抑制电路的输入级前的放大系数应该大致相同。如果拾音器M1的放大加上延时电路后的放大系数，大于拾音器M2的放大加上延时电路的放大系数，则等于两个拾音器之间的距离增大了。相反，如果拾音器M1的放大加上延时电路后的放大系数，小于拾音器M2的放大加上延时电路的放大系数，则等于两个拾音器的距离减小了。所以由同一音源发出的声音信号，经过拾音器M1的放大加上延时电路后的放大电信号，应该尽量等于拾音器M2的放大加上延时电路的放大电信号。

图11说明本发明的话筒中使用的另一种延时电路图。该延时电路由延时电路和加法器电路构成。一路由拾音器M3的一个输出端接到隔直流电容C2，电容C2的输出端接到延迟电路ID2的输入端，延迟电路ID2的输出端接到隔直流电容C4，电容C4的另一端接到电阻R6。另一路，由拾音器M4的一个输出端接到隔直流电容C1，电容C1的输出端接到延迟电路ID1的输入端，延迟电路ID1的输出端接到隔直流电容C3，电容C3的另一端接到电阻R5。电阻R5、R6、R7和共模信号抑制电路U2的正(+)端连接，共模信号抑制电路U2的负(-)端接电阻R8到地。电阻R7的另一端接到共模信号抑制电路U2的输出端。共模信号抑制电路U2的输出端连接隔直流电容C5输出音频信号。反馈电阻R7一端接U2的正(+)输入端，另一端接到U2的输出端。共模信号抑制电路U2的输出端接到隔直流电容C5而输出音频信号。电源VCC通过恒流源H1和H2分别向拾音器M3和M4供电。

上述的由延时电路和加法器电路构成延时电路适用于拾音器的声音接收端相背或者相向的串列或者并列放置的话筒。两个拾音器M3和M4接收的同一音源同一时刻发出的声音信号，同时经过延时电路延时后，经隔直流电容C3和C4进入由放大器U2和电阻R5、R6、R7和R8组成的加法器电路的输入端，抑制共模信号提取出差模信号。所得到的差模信号经过电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理。

本实施例中加法器电路可以采用由晶体管或者由运算放大器或者由数字电路组成的正相加法器，或反相加法器。本加法器电路也可以用于其它需要加法器电路进行共模信号抑制的话筒电路中。

图12是说明本发明的话筒中使用的又一种延时电路图。该延时电路由延时电路、移相电路和减法器电路(差分放大器)构成。图12与图10的延时电路相比较，只是在隔直流电容C3与电阻R1之间接入新添加的移相电路以及把U2的输入端予以颠倒。对于相同部分不再进行说明，而只就移相电路做出说明。该移相电路由放大器U4和电阻R12、R13及R14构成。电阻R12和负反馈电阻R13的一端接到U4的负(-)端，反馈电阻R13的另一端与U4的输出端及隔直流电容C7连接，电容C7的另一端输出信号。放大器U4的正(+)输入端经电阻R14接地。本延时电路适用于拾音器接收端相背或者相向的串列或者并列放置的话筒。两个拾音器接收的同一音源同一时刻发出的声音信号，经过延时电路延时后，其中一路信号经过移相电路，将声音电信号相位移相180度，即，使原来两个拾音器接收的经过延时电路相差180度的声音电信号经过移相后，到达共模信号抑制电路的输入端时其相差变成为0度，再经由隔直流电容C3和C4进入由放大器U1和电阻R1、R2、R3、R4组成的差分放大器电路的两个输入端，进行抑制共模信号提取出差模信号。该差模信号经过隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理。

本实施例中移相电路不仅可以放在延时电路的后面也可以配置在延时电路电路前面。本移相电路可由晶体管运算放大器，或者数字电路组成。上述的电路移相180度，但也可以根据需要使用在360度的范围内进行移相的移相电路。

图13是说明本发明的话筒中使用的再一种延时电路图。该延时电路由延时电路、移相电路和加法器电路构成。图13与图11的延时电路相比较，只是在隔直流电容C3与电阻R5之间接入新添加的移相电路以及把U2的输入端予以颠倒。对于相同部分不再进行说明，而只就移相电路做出说明。该移相电路由放大器U4和电阻R12、R13及R14构成。电阻R12和负反馈电阻R13的一端接到U4的负(-)端，负反馈电阻R13的另一端与U4的输出端及隔直流电容C7连接，电容C7的另一端输出信号。放大器U4的正(+)输入端经电阻R14接地。

本延时电路适用于壳体内各拾音器的声音接收端一同朝向拾音器前盖方向或者后盖方向的串列或者并列放置的话筒。

两个拾音器接收的同一音源同一时刻发出的声音信号，经过延时电路延时后，其中一路信号经过隔直流电容C3进入由放大器U4和电阻R12、R13、R14组成的移相电路，将声音电信号相位进行移相180度，使原来两个拾音器接收的经过延时电路的相差为0度的声音电信号经移相后，到达共模信号抑制电路的输入端时相差变成了180度。该信号又经隔直流电容C7和C4进入由放大器U2和电阻R5、R6、R7、R8组成的加法器电路的输入端，抑制共模信号提取出差模信号。该差模信号经过隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理。

本实施例中移相电路不仅可以放在延时电路的后面也可以配置在延时电路电路前面。本移相电路可由晶体管运算放大器，或者数字电路组成。上述的电路移相180度，但也可以根据需要使用在360度的范围内进行移相的移相电路。

图14是说明本发明的话筒中使用的一种延时电路和数字共模抑制电路分开的电路。该电路由延时电路、模/数转换电路、中央处理器进行共模抑制运算和数/模转换电路构成。由图14可以看出，从拾音器M1和M2到电容C4和C3连接方式都与图10同样。然后，根据需要分别把采集的声音信号输入到预处理电路ID4和ID3，经过预处理电路处理后输出到模/数转换电路D1，将模拟信号转换成数字信号。模/数转换电路D1将转换后的数字信号输出到数字信号处理电路D2，进行共模信号抑制运算，去除共模信号提取出差模信号。数字共模信号抑制电路D2提取出的差模信号输出到数/模转换电路D3，把该信号转换为模拟信号，经过隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理，也可以由数字信号处理电路进行进一步数字处理运算，如：进行数字滤波、语音识别等。顺便说说，这个数字共模信号抑制电路，例如可以由中央处理器CPU和外围电路组成，或由数字处理器(DSP)和外围电路组成。同样，数字信号处理电路，例如也可以由中央处理器和外围电路组成，或由数字处理器和外围电路组成，还可以由能完成这种运算的其它数字电路组成。

图15是说明本发明的话筒中使用的一种延时电路图。该延时电路由前级放大电路、延时电路和减法器电路(差分放大器)构成。通过图15与图10进行比较，可以看出此延时电路实际上是两路都加延时电路和减法器电路，只是增加了前级放大电路以及各反馈电阻分别并联一个电容。

拾音器M2和M1分别与隔直流电容C8和C9一端连接，电容C9和C8的另一端分别与前级放大器的正输入端连接，进行前级信号放大。该前级放大器中的U5和U6的正(+)输入端之间串接电阻R15和R16，而电阻R15和R16之间的结点接地；U5的负(-)输入端与输出端之间连接有并联的电容C10和电阻R17，同样U6的负(-)输入端与输出端之间连接有并联的电容C11和电阻R18；以及U5和U6的负(-)输入端之间连接有可变电阻P1。U5和U6的输出端分别连接隔离电容C1和C2，把输出信号送到延迟电路ID1和/或ID2，并且，其余部分与图12相同不再重复说明。从U1提取出差模信号后，经过隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理。

电容C10、C11、C12分别用作三个放大器电路频率补偿，也可以采用其它频率补充电路前级放大器也可以用于其它话筒电路内，还可以配置在延迟电路的后面。

图16是说明本发明的话筒中使用的一种延时电路图。该延时电路由前级放大电路、延时电路和加法器电路构成。通过图16与图11进行比较，可以看出此延时电路实际上是两路都加延时电路和加法器电路，只是增加了前级放大电路以及各反馈电阻分别并联一个电容。

拾音器M4和M3分别与隔直流电容C8和C9一端连接，电容C9和C8的另一端分别与前级放大器的正输入端连接，进行前级信号放大。该前级放大器中的U5和U6的正(+)输入端之间串接电阻R15和R16，而电阻R15和R16之间的结点接地；U5的负(-)输入端与输出端之间连接有并联的电容C10和电阻R17，同样U6的负(-)输入端与输出端之间连接有并联的电容C11和电阻R18；以及U5和U6的负(-)输入端之间连接有可变电阻P1。U5和U6的输出端分别连接隔离电容C1和C2，把输出信号送到延迟电路ID1和/或ID2，并且，其余部分与图13相同不再重复说明。从U2提取出差模信号后，经过隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理。

电容C10、C11、C13分别用作三个放大器电路频率补偿，也可以采用其它频率补充电路。前级放大器也可以用于其它话筒电路内，还可以配置在延迟电路的后面。

本发明可以参考下列参考书和书中的参考文献：“电子技术基础—模拟部分”(华中工学院电子学教研室编康华光主编高等教育出版社出版1979年3月第一版)，“模拟集成电路的应用”(陈秀中主编高等教育出版社出版1988年9月第一版)，“模拟与数字电路”(彭龙商邓亚美姚场安主编四川科学技术出版社出版984年1月第一版)，“集成运算放大器原理与应用”(李清泉黄昌宁编著科学出版社1980年2月第一版)、传感器应用及其电路精选(张福学编著电子工业出版社出版1992年6月第一版)。根据需要可以采用书中和书中参考文献中所述的各种原理和算法及电路原理。具体的电路和应用电路可以根据具体应用目的而改变。

图17是说明本发明的话筒中使用的一种模/数延时电路图。该模/数延时电路由前级放大电路、模/数转换、进行数字延时和进行数字共模信号抑制电路构成。通过图17与图14进行比较，可以看出此模数延时电路实际上是取消单独的延时电路，直接进行数字延时和数字共模抑制。

拾音器M4和M3分别与隔直流电容C8和C9一端连接，电容C9和C8的另一端分别与前级放大器的正输入端连接，进行前级信号放大。该前级放大器中的U5和U6的正(+)输入端之间串接电阻R15和R16，而电阻R15和R16之间的结点接地；U5的负(-)输入端与输出端之间连接有并联的电容C10和电阻R17，同样U6的负(-)输入端与输出端之间连接有并联的电容C11和电阻R18；以及U5和U6的负(-)输入端之间连接有可变电阻P1。U5和U6的输出端分别连接隔离电容C1和C2，把输出信号送到预处理电路ID4和ID3，经过预处理电路处理后输出到模/数转换电路D1，将模拟信号转换成数字信号。模/数转换电路D1将转换后的数字信号输出到数字信号处理电路D2，进行数字延时和进行共模信号抑制运算，去除共模信号提取出差模信号。数字共模信号抑制电路D2提取出的差模信号输出到数/模转换电路D3，把该信号转换为模拟信号，经过隔直流电容C5输出到其它后级应用电路进行进一步处理，也可以由数字信号处理电路进行进一步数字处理运算，如：进行数字滤波、语音识别等。电容C10和C11分别用作二个前级放大器电路的频率补偿。前级放大器也可以用于其它话筒电路内。

这个数字延时和数字共模信号抑制电路，例如可以由中央处理器CPU和外围电路组成，或由数字处理器(DSP)和外围电路组成。同样数字信号处理电路，例如也可以由中央处理器和外围电路组成，或由数字处理器和外围电路组成，还可以由能进行这种数字延迟和数字共模抑制过程的其它各种数字电路组成。

下面，进一步举例说明图10-18中所单独的使用的延迟电路。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图18所示的二阶压控电压源(VCVS)单端正反馈低通恒定延时滤波器。该低通恒定延时滤波器构成是：电阻R19、R20、电容C14、C15组成二阶低通RC滤波网络，并与运算放大器U7一起组成二阶低通滤波器。该低通滤波器的放大系数可由电阻R21和R22进行调整。

并且，上述的低通恒定延时滤波器中的RC网络可以选用其他类型的RC或者RCL网络，并与运算放大器形成其它低通滤波器电路，例如，单端正反馈低通滤波器，单端负反馈低通滤波器，前馈双二次型低通滤波器等。通过算法不同可以有：贝塞尔低通滤波器，高斯近似滤波器、契比雪夫近似滤波器和高斯—契比雪夫过渡型滤波器，布德华兹—汤姆逊过渡型滤波器等。还可以采用一阶或者多阶的滤波器。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图19所示的二阶压控电压源(VCVS)单端正反馈带通恒定延时滤波器。该带通恒定延时滤波器的构成是：电阻R23、R24、R25和电容C16与C17组成二阶RC带通滤波网络，并与运算放大器U8一起组成压控电压源单端正反馈二阶带通滤波器。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图20所示的二阶压控电压源单端正反馈高通恒定延时滤波器。该高通恒定延时滤波器构成是：电阻R67、R68、和电容C45与C46组成二阶RC高通滤波网络，电容C46和电阻R68的结点与运放U19的正输入端连接，而电阻R69和R70的结点与U19的负输入端连接。上述二阶高通滤波器的放大系数由电阻R69和R70进行调整。声音电信号从运放U19的输出端输出，经由隔离电容(C3)输出到下一级电路。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图21所示的前馈双二次型全通滤波器。该全通滤波器电路构成是：电阻R27的一端与运放U9的负(-)端连接；作为反馈电阻的电阻R28与电容C19并联后，连接与运放U9的的负(-)输入端与输出端之间；运放U9的负端与U11的输出之间连接有电阻R30；运放U11的负输入端与输出之间连接有电容C11；电阻R33连接于运放U11的负输入端和电阻R27之间，而电阻R34连接于运放U10的负输入端与电阻R27之间；电阻R29连接于运放U9的输出端与运放U10的负输入端之间，而电阻R31连接于运放U10的输出端与运放U11的负输入端之间；以及电阻R32连接于运放U10的负输入端与输出端之间。

根据需要也可使用其他类型的全通滤波器，例如，一阶、多阶滤波器，无源滤波器或者有源滤波器及其组合。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图22所示的有源反馈放大器全通滤波器。该全通滤波器由有源反馈放大器构成是：电阻R35和R36、电容C21以及有源反馈放大器U12，电阻R35的一端接地，其另一端接到有源反馈放大器U12的脚1与3，电容C21和R36串接有源反馈放大器全通滤波器的脚4与7，其脚2为信号输入端。电阻R35和电容C21用于调节滤波器的有效传递函数，电阻R36用来在有源反馈放大器U12频率范围内提供纯有效输入阻抗。有源反馈放大器U12，有源反馈放大器有各种类型，例如，可使用型号AD830和LTC1193。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图23所示的开关电容滤波器全通滤波器。该全通滤波器由电阻编程开关电容通用有源滤波器构成是：电阻R37和R38串接于开关电容滤波器U13的作为输入IN端的HP和Vout端之间，电阻R37和R38串接结点接U13的LP端并经电阻R39接电源VCC；电阻R40、R41、R42和R43串接接于开关电容滤波器U13的作为输入IN端的HP和Vout端之间，电阻R40、R41、R42和R43串接之间的各结点，依次连接于U13的BP+地和BP-端。开关电容滤波器有各种类型，例如，电阻编程开关电容通用有源滤波器，例如，可采用型号RU5621A。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图24所示的均衡器滤波器电路。该滤波器电路的构成是：电阻R47的一端接电容C1，另一端接运放U14的正输入端，反馈电阻48两端分别接于U14的正输入端和输出端；电容C22、R44、R46和R45串接成环，R44和R46间的结点与U14的输出端连接，R45和R46间的结点与U14的负输入端连接，电阻R45与电容C23的结点和地之间并接电阻R43和电容C22。上述的电阻R43、R44、R45、R46和电容C22与C23组成RC迟延均衡补偿网络。这个电路可以加入到需要均衡迟延的衡延时电路中，如加入到低通贝塞尔滤波器电路中，也可以作为单独电路和其它滤波器电路串联或者并联使用，用于均衡迟延电路频率特性的失真。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图25所示的莫邱兹均衡器滤波器电路。莫邱兹均衡器滤波器电路的构成是：电阻R53的一端接运放U15的正输入端，反馈电阻54两端分别接于U15的正输入端和输出端；电阻R49、R50、电容C25、C24串接成环路，其各个元件间的结点依次连接到电阻R53、电容C26、运放U15的负输入端与电阻R52、电阻R51；以及电阻R51与电容C26的结点和U15的输出端连接，电阻R52的另一端接电容C27到地。上述的电阻和电容组成RC迟延均衡补偿网络。这个电路可以加入到需要均衡迟延的衡延时电路中，也可以作为单独电路和其它滤波器电路串联或者并联使用，用于均衡迟延频率特性的失真。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图26所示的具有均衡器电路的二阶低通恒定延时滤波器电路。该具有均衡器电路的二阶低通恒定延时滤波器电路与图24比较，实际上只是：把串接电阻R19和R20连接于运放U14的正输入端，在电阻R19与R20的中间结点和运放U14的输出端之间接电容C15，以及运放U14的正输入端与地之间接电容C14，而上述的电阻R43、R44、R45、R46和电容C22与C23组成RC迟延均衡补偿网络连接关系不变。

这样一来，在同一个滤波器电路中，就既有二阶低通滤波器又有迟延均衡滤波器，可均衡迟延频率特性的失真。本电路还可以和其它各种类型延时滤波器一起组成多阶恒定延时滤波器。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图27所示的斗链延迟电路(BBD)和电荷耦合器件(CCD)的延时电路。该由斗链延迟电路或电荷耦合器件组成的延时电路构成是：输入耦合电容C28接到U16的输入端14，供电电压Vcc通过电阻R55和电位器R59分压后供给U16的输入端14的偏置电压，脚10连接到Vcc的供电电路，供电电压Vcc通过电阻R57和R58分压后供给U16的脚5的Vdd，从脚1输入单相脉冲供给的U16时钟驱动，驱动脉冲的时钟频率决定U16的延时时间。输入的信号经过延时后从脚8和脚9输出，经过平衡电位器P1后通过电阻R60旁路接地，并通过电容C29输出。

可通过把改变驱动时钟输入到该延迟电路输入端的时钟信号频率来改变延时的时间。斗链延迟电路和电荷耦合器件延迟电路都是由CMOS构成的电荷耦合模拟移位寄存器。两种电路只是内部电荷耦合模拟移位寄存器电路结构不同，使用方法也大致相同，但电荷耦合器件的噪音低于斗链延迟电路。延时电路U16，可以使用各种类型各种型号的斗链延迟电路和电荷耦合器件延迟电路，例如，可使用型号SAD512D。

并且，可在上述电容C1与C3之间，设置一种如图28所示的数字延时电路。该数字延时电路构成是：输入耦合电容C31通过电阻R61、R62、R63、R64、C43、C34、C35和数字延迟电路U18的LPF输入脚27和输出脚28组成的滤波网络，接到运算放大器U17的负极输入端，U17的输出端接到数字延迟电路U18的脚19进入，U18通过输入脚25、输出脚26输出信号端接到U17的正相输入端。U17的主控逻辑通过地址脚1、8、9、10、11、12、13、14和数据脚5及控制脚2、3、4、6、7控制存储器U19的数据存入和取出。将解调成的数字信号存入U19中，延时一定时间后取出，经过调制后从脚31输出经过耦合电容C32输出到下级电路。U18内部时钟发生器通过脚22、脚23和C37、C44、R65及晶振Z1组成了时钟振荡电路。通过脚18、脚20、脚21控制U18内部的延时时间控制电路，以便控制延时时间的长短。不过该集成电路芯片的延时时间比较长，延迟时间有三档：12.3ms、13.4ms和24.6ms可供转换。需要更改延时时间的设计。

上面，所述的延迟电路以二个拾音器为例，当一个一个的增加拾音器，如三个拾音器时，则延迟电路，应将第2拾音器的前级放大器输出一分为二，每路输出电路的放大量都和第1拾音器或者第3拾音器的前级放大器的输出放大量一样，将第1拾音器电路延时的时间等于第1拾音器到第2拾音器的延时时间，然后和第2拾音器输出的一路信号共同进人共模抑制电路，提取出查模信号，再将差模信号进行延迟，延迟时间等于从第2拾音器到第3拾音器的延迟时间，将第2拾音器的另一路输出信号进行延迟，延迟时间等于从第2拾音器到第3拾音器的延迟时间，将另一路经过延迟后的信号和第3拾音器输出的信号共同进人共模抑制电路，提取出差模信号，再将经过延时后的第1拾音器和第2拾音器间的差模信号和第2拾音器和第3拾音器间的差模信号共同进入共模信号抑制电路，提取出差模信号。当具有四个拾音器时，可以是第1拾音器的延迟时间和第2拾音器的延迟时间相减，后再延迟，第3拾音器的延迟时间和第4拾音器的延迟时间相减，再将第1与第2延时后的信号和第3与第4的信号相减。

本发明可以参考下列参考书和书中的参考文献：“有源滤波器精确设计手册”(D.E.JOHNSON，J.R.JOHNSON，AND H.P.MOORE New Jersey 1980李国荣译电子工业出版社1984年3月)、“有源滤波器”(北方交通大学电信系编中国铁道出版社1979年10月第一版)、“Hi-Fi音响器件手册”(KTK视听室编著四川省科学技术出版社1992年3月成都第一版。根据需要可以采用书中和书中参考文献中所述的各种原理和算法及电路原理。具体的电路和应用电路可以根据具体应用目的而改变。

下面，结合图29～35，举例说明本发明的话筒中使用的数字延时电路与数字共模抑制电路的两个实施例和程序流程图。

图29一种声音数据采集处理输出装置：

在这个实施例中：声音数据采集处理输出装置和计算机组成本发明的数字信号处理系统的并行处理装置。声音数据采集处理输出装置接收本发明的话筒中拾音器输出的信号经过前置放大器进行信号放大，然后进行各种滤波等预处理，通过模/数转换电路转换成数字信号输入中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)。如果一个话筒中有两个拾音器，将其中的一路或者两路信号送入数据存储器中存储一定的时间，进行数字信号延时，到达一定延时时间后，中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)将其取出，通过进行数字信号共模抑制处理，而后将差模数字信号作进一步处理，将其结果通过地址总线和数据总线与计算机进行交换、或者通过并行口或串行口输出给其它设备、或者通过数模转换器将声音数字信号转换为模拟信号、经过滤波后进行功率放大输出。计算机可以通过总线接口、并行口或串行口与声音数据采集处理输出装置进行通信，即发出指令或接收数据，声音数据采集处理输出装置因为有程序存储器和数据存储器、有中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)可以运行数据采集处理程序，因此也可以独立构成一个独立的工作系统。

如果使用多个低噪音话筒的多个拾音器接收声音信号时，在这个声音数据采集处理输出装置中，输入前置放大电路和滤波电路模/数转换电路就要有相应数量的电路。在这个声音数据采集处理输出装置中，可根据需要采用各种类型的中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)，可以采用8比特或者8比特以上的模/数转换器、数模转换器，前置放大电路、滤波电路、功率放大电路。可根据需要设置计算机接口电路、并行口、串行口等。

图30是声音数据采集处理输出装置采用ADSP2111数字处理器的原理框图。本发明的话筒中拾音器输出的信号，输入声音信号采集输出处理芯片，如AD1847，进行前置信号放大，然后进行各种滤波等预处理，通过芯片内的模/数转换电路转换成数字信号，通过串行接口(也可以通过并行口等方式)输入中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)，如ADSP2111数字处理器。如果一个话筒中有两个拾音器，将其中的一路或者两路信号送入数据存储器中存储一定的时间，进行数字信号延时，到达一定延时时间后，中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)将其取出，通过进行数字信号共模抑制处理，再将差模数字信号作进一步处理，将其结果通过ADSP2111数字处理器的的主机接口(HIP)是用于和计算机之间的数据交换，或者通过并行口或串行口输出给其它设备、或者通过AD1847芯片内的数/模转换器将声音数字信号转换为模拟信号、经过滤波后输出。计算机可以通过总线接口或者通过并行口或串行口和声音数据采集处理输出装置进行通通信，即发出指令或接收数据，声音数据采集处理输出装置因为有程序存储器和数据存储器、有中央处理器(CPU)或者数字处理器(DSP)，可以运行数据采集处理程序，因此也可以构成一个独立工作的系统。

模/数转换电路(A/D)和数模转换电路(D/A)，可采用AD1847，它具有16比特率，不过这个芯片的采样时间和采样速率要适当调整以适应于本发明的低噪音话筒中使用。

使用的数字延时加数字共模抑制电路是为了达到以下作用。

图31、图32是接收最近的音源发出的低环境噪音声音的处理流程图。音源发出的声音信号声音只能是从一端进入话筒，利用两个拾音器接收，用数字电路进行信号延迟使先后接收的声音信号相位差为180度或者0度，两个拾音器接收到的声音信号，通过数字共模抑制提取出差模信号的程序流程图。图31、图32的区别是一个是送到数/模转换器输出，一个是输出到计算机。

图33是接收最近的音源发出的超低环境噪音声音的处理流图。利用在一个话筒中设有三个以上拾音器接收音源发出的声音信号，先用数字延迟加数字共模抑制取出每两个拾音器之间的差模信号，然后用数字滤波方法，分别滤出两路差模信号中的声音信号中的每一个声波，然后两路差模信号中的同一时间接收的相同波形的每一个声波进行功率大小的比较，计算出两者之间的大小比值，对照根据实际测定的或者计算得出的一定距离的音源发出的声音信号两者比值表就可以知道发出这一个声波的音源和话筒的实际距离。这种利用在同一个话筒中的三个或者三个以上拾音器接收音源发出的声音信号进行处理的方法，实际上是将离话筒最近的音源发出的声音提取出来，而可将环境噪音几乎完全消除。因为通过延迟加共模抑制取出两个拾音器之间的差模信号，因此在这个差模信号中离话筒距离最近的音源发出的声音信号最强，而距离比较远的环境噪音音源发出的声音信号就很弱了，通过滤波程序将差模信号进行滤波，即使不能将两个音源发出的相同频率的声波信号区分开，因为此时环境噪音信号和主音源发出的声音信号相比差别很大，即使主音源发出的声音信号中叠加了环境噪音信号，对主音源发出的声音信号影响也很低，以至完全可以忽略，这是用其它方法是无法达到的。这个流程图也可以几乎完全提取出在离话筒一定距离的音源发出的声音。

图34是接收一定距离的音源发出的声音的处理流图。利用在一个话筒中二个拾音器接收音源发出的声音信号，先用延迟加共模抑制取出两个拾音器之间的差模信号，然后用数字滤波方法，滤出两个拾音器之中的一个拾音器接收的声音信号和两路差模信号中的声音信号中的每一个声波，然后将两路信号中的同一时间接收的相同波形的每一个声波进行功率大小的比较，计算出两者之间的大小比值，对照根据实际测定的或者计算得出的一定距离的音源发出的声音信号两者比值表就可以知道发出这一个声波的音源和话筒的实际距离。此时实际上可以几乎完全提取出在离话筒一定距离的音源发出的声音。但是如果在这个距离上有多个音源发出声音信号时，就只能依靠话筒前面加装的定向话筒罩，大致加以区分。图35是定位接收音源发出的声音的处理流图。图36a和36b分别是定位接收装置的结构的侧视图和正视图。

定位接收装置的话筒25、27、28，从连接接头即中点29，分别通过向外面伸出的连接臂30、32、33进行连接。从中点29向前或者向后伸出连接臂31连接话筒26，向外伸出的三个话筒连接臂30、32、33可以是等长的。若不等长，则各定位接收话筒就是处于不等边三角形的三个顶点上。这三个话筒相互之间的距离可以根据所需要接收的音源和话筒之间的距离进行调整，但各话筒之间的距离和位置应该相对固定，如果要变化，应该同时相应改变以后进行话筒接收的声音信号的数字处理程序的计算方法。在本定位接收装置中可使用的本发明的上述的话筒。当使用如上述的带有定向话筒罩的话筒时，因为横向及垂直定位精度必须由话筒罩本身的定位精度来决定，前后距离精度可以通过中央处理器的计算来决定，而机械结构的定向话筒罩的定位精度不太高，因此此话筒的方向定位精度稍微差一些。当使用两个这种话筒，在这两个话筒排列方向上的定位精度可以通过中央处理器的计算来决定，而非排列方向上的定位精度要由机械结构的定向话筒罩的定位精度来决定。当使用三个呈三角形排列的这种话筒，在话筒排列方向上的定位精度可以通过中央处理器的计算来决定，前后定位精度要由机械结构的定向话筒罩的定位精度来决定。当使用四个或者四个以上的呈立体阵列结构排列的这种话筒，在三维空间上的定位精度都可以通过中央处理器的计算来决定。两个拾音器接收音源发出的声音信号，用延迟加数字滤波方法，分别滤出两个拾音器接收的声音信号中的每一个声波，然后两个拾音器接收的声音信号中同一时间接收的相同波形的每一个声波进行功率大小的比较，计算出两者之间的大小比值，对照根据实际测定的或者计算得出的一定距离的音源发出的声音信号两者比值表就可以知道发出这一个声波的音源和话筒的实际距离。此时，实际上可以几乎完全提取出在离话筒最近距离的音源发出的声音。再将定位接收装置中的三个以上具有一定空间立体配置结构的话筒中每个话筒接收的波形相同的声波进行每个话筒接收的距离差值的比较，对照根据实际测定的每个话筒相对位置，计算这个比值就可以知道发出这一个声波的音源和话筒的具体相对位置。

本发明可以参考下列参考书和书中的参考文献：“声纳信号处理—原理与设备”(后自强李贵斌编著海洋出版社1986年12月)“数字滤波器分析与设计”(A.安东尼著程湘君译陕西科学技术出版社1984年4月第一版)“信号、系统与信号处理上册、下册”(吴湘淇编著电子工业出版社1996年8月第一版)。根据需要可以采用书中和书中参考文献中所述的各种原理和算法及电路原理。具体的电路和应用电路及算法可以根据具体应用目的而改变。

上面，已经参照各附图，详细描述了本发明的最佳实施例，但是，不应认为本发明仅仅限于上述的各个实施例。本领域的技术人员，通过上述各实施例的启迪，不难对本发明的低失真低噪音话筒作出各种改进、改变或替换，因此，这些改进、改变或替换，不应认为已脱离了本发明的构思，或附属权利要求书所限定的范围。

Claims (26)

1、一种低失真低噪音话筒，具备有一个外壳，设置于上述外壳内的多个拾音器，以及用于消除噪音的共模信号抑制电路，其特征是，上述外壳具有只在朝向一个方向的部位具有声通孔，并在外壳内设有多个上述拾音器，与上述各拾音器相应设置延迟电路，从而根据上述各拾音器接收同一音源信号得到的声信号，输出低噪音信号。

2、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器串联固定在拾音器套管内，上述拾音器的接收端附近的上述套管壁上具有声波进入窗口。上述拾音器套管固定于外壳内。

3、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器分别用拾音器支座串联固定，上述支座具有声波声通孔。

4、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器串联固定在外壳内。

5、根据权利要求2或3所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相同。

6、根据权利要求2或3所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相反。

7、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器并联固定在拾音器的套管内，上述拾音器的接收端附近的上述拾音器套管壁上具有声波进入窗口，上述拾音器套管固定于外壳内。

8、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器并联固定于外壳内。从声通孔到达上述拾音器的接收端中间具有声波通道。

9、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器通过防震支座并联固定于外壳内，上述支座具有声波声通道。

10、根据权利要求1到9任一项所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的外壳只在朝向一个方向的部位上具有声通孔。

11、根据权利要求7或8到所述的低失真低噪音话筒，其特征是，所述的声通孔的位置是在外壳朝向一个方向的部位上，在两个并列的拾音器中轴线延长线与话筒罩前盖的交点的连接线和这个连接线的延长线上，及与这个连接线相垂直的线段上。

12、根据权利要求7或8所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相同。

13、根据权利要求7或8所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的多个拾音器至少具有第1拾音器和第2拾音器，上述第1和第2拾音器的接收端朝向相反。

14、根据权利要求7或8所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的外壳的前盖内设置有声音通过管，其分管开口位于拾音器接收端的上方。

15、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，从声音通过孔到达各拾音器的声音接收端的途中有声波通道。

16、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是由延时电路连接加法器电路构成。

17、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是由延时电路连接减法器电路构成。

18、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是由依次连接延时电路、移相电路和加法器电路构成。

19、根据权利要求1所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是由依次连接延时电路、模/数转换电路、中央处理器进行共模抑制运算和数/模转换电路构成。

20、根据权利要求16所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是在加法器之前设置有前级放大电路。

21、根据权利要求17所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是在减法器之前设置有前级放大电路。

22、根据权利要求16或17所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延迟电路、共模信号抑制电路是由延时电路和数字共模信号抑制电路构成。

23、根据权利要求16到22任一项所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的延时电路是低通恒定延时滤波器、带通恒定延时滤波器、高通恒定延时滤波器、全通滤波器、有源反馈放大器全通滤波器、开关电容滤波器全通滤波器、均衡器滤波器电路、莫邱兹均衡器滤波器电路、具有均衡器电路的低通恒定延时滤波器电路、斗链延迟电路(BBD)和电荷耦合器件(CCD)的延时电路、以及单独的数字延时电路。

24、根据权利要求16到23任一项所述的低失真低噪音话筒，其特征是，上述的滤波器延时电路是多阶滤波器电路。

25、根据权利要求1或16到22任一项所述的低失真低噪音话筒，其特征是：话筒中各个拾音器输出的信号，经过前置放大器进行信号放大，接着进行滤波预处理，通过模/数转换电路转换成数字信号输入处理器(CPU、DSP)，再将数字信号送入数据存储器中存储一定的时间，进行数字信号延时一定时间后，由处理器(CPU)取出，通过数字信号共模抑制处理，获得差模数字信号。

26、一种定位接收装置，其特征是，具备有按空间阵列配置的多个根据权利要求1、2、3、7或8所述的话筒。

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