CN1416662A - 送话器构件 - Google Patents

Abstract

一种送话器构件包括送话器(M)和放在靠近送话器封壳封壳(300)处，最好是在其内的静电放电保护器(ZD)。该结构还包括在送话器封壳之内的例如含有并联的电容器(C31、C32、C33)和串联的电阻或线圈(R31、Z)的梯形滤波器，以保护送话器免受射频的干扰。各结构组件可以在同一电路板上或同一集成电路(IC)中。该结构对RF干扰比起已知结构来较不敏感且生产成本较低。

Description

送话器构件

本发明总体上涉及送话器。具体说本发明涉及移动电话及其附件的送话器。

存在着一种总的要求，即保护送话器免受射频(RF)干扰以保证送话器的正常性能。移动电话或移动电话附件的送话器还应该能抵抗蜂窝系统所用频率处的RF干扰。考虑例如移动电话的头戴送受话器附件。它有一个用电线连接到移动电话的小耳机和安装在刚性线上的该头戴送受话器的送话器，后者距耳机有合适的距离以使送话器能拾取到用户的话音。用户在打电话时可以把移动电话放在口袋里。如果用户把移动电话放在衬衫或夹克衫的胸袋内，那么头戴送受话器的送话器将很靠近移动电话的无线发射机。如果送话器没有得到充分的保护，它就会解调射频信号，在这种情况下声频信号的质量可能会劣化。另外，有必要保护送话器免受静电放电(ESD)。

驻极体送话器是移动电话和附件中所用的送话器的常用类型。驻极体送话器包括一个预放大器，一般是场效应晶体管(FET)，话音是由电容转换成电信号的。空气压力的变化导致导电板和导电的极化箔之间电容量的变化。导电板，导电箔、FET和其它送话器组件(它们一般都是电容器)通常都放在送话器封壳的内部。这个盒一般都有两个输出触点，送话器利用该触点与外部电路连接。

以各种方式来保护驻极体送话器免受RF干扰和ESD。图1表示现有技术保护电路的例子。该电路涉及移动电话的头戴送受话器附件。在图中可以看到送话器封壳100，第一保护电路110，头戴送受话器附件和移动设备之间的传送线120，第二保护电路130和送话器放大器140。送话器封壳含有驻极体送话器M1，它包括起预放大器作用的FET Q1。FET的漏极连接到送话器封壳的第一输出触点OC1而FET的漏极则连接到送话器封壳的第二输出触点OC2。另外，送话器封壳含有用于RF保护的电容器C11，它连接在送话器封壳的输出接点之间。电容器C11的电容量很小。和电容器的杂散电感一起它引起在某一频带的串联谐振，这个频带被安排成包括所提到的移动电话的发射频带。这样，并联的电容器C11衰减了在该频带上发生的干扰。这里的问题在于RF保护仅仅在窄的频带上起作用。在封壳内部的线路板上各送话器组件的布置要极其仔细地安排，而电容器电容值的变化，即使是在生产容差范围之内的变化，都可能导致RF保护从所需的频带上偏移掉。

第一保护电路110被连接在送话器封壳的第一和第二输出触点上。该电路包括：从送话器封壳起相继地是在第二输出触点的串联线圈L11、并联的ESD保护器VDR1、在第一输出触点的串联线圈L12和并联电容器C12。电容器C12和线圈L12用于对干扰进行滤波。在这一例子中的ESD保护器是一个与电压有关的电阻(VDR)或(电)压敏电阻。当具有相对高能量的静电干扰沿着传送线120来到时它的电阻下降而使电路短路。外部压敏电阻的缺点是它具有一定的内部电容量，该点容量和电容器C11的电容量耦合而导致新的谐振。这可能导致在某些频带上RF抗扰的失效。为此，在保护电路110中要有一个线圈L11，例如铁氧体磁珠。它减弱了上述的电容耦合和相应的谐振。但是，线圈L11的电感可能引起在某些别的频率处的明显的谐振。有可能取代线圈而增加一个和送话器封壳的一个输出导线相串联的电阻R11，从而削弱了上述的电容耦合。但是，这样的电阻应该要非常大以承受住ESD脉冲。小型的表面安装的电阻会改变其阻值而且通常会在ESD测试中失败。此外，在ESD保护器和送话器之间加入电阻可能导致送话器对ESD更加敏感。

在头戴送受话器电缆另一端的第二保护电路130是用于保护实际的送话器放大器140的。该第二保护电路包括一个串联的线圈L13和一个由串联连接的电容器C13和电阻R12形成的并联回路。

这样，在传统的设计中，可能会有若干个，多达十个外加的组件，其目的是保护送话器免受ESD和RF干扰。但对ESD和RF干扰的抵抗能力仍然是不够的。利用外加的组件可以克服某些问题，但同时会引起新的困难。在电路中存在的组件越多，则电路的导电环路就越大，相应地对RF干扰的敏感性也就越大。而且更多的外加组件会引起新的谐振问题。

本发明的目的是提出一种新的送话器构件，它是紧凑的，可相对地抵抗射频干扰并能被保护免受静电放电。

本发明的基本思想如下：静电放电保护器放置在靠近送话器封壳处，最好是在封壳以内，位于封壳的两个输出导体之间。和预放大器相并联的是一个电容器。在这个电容器和上述的ESD保护器之间有一个串联电阻。该电容器、电阻和ESD保护器形成一个低通滤波器以保护送话器免受射频的干扰。该滤波器结构还可以包括额外组件。

按照本发明的送话器构件包括一个送话器封壳，它具有至少第一和第二输出触点，并且在该送话器封壳内具有

-将空气压力的变化转换成电信号的装置，

-具有第一和第二输出导体的预放大器，以及

-连接在该预放大器的上述输出导体之间的第一电容器，其特征在于该送话器构件还包括连接在送话器封壳的上述输出触点之间的静电放电保护器，以及在送话器封壳之内的第一阻抗，它串联在上述第一输出导体和上述第一输出触点之间。

本发明的优点在于：当ESD保护器放在紧靠着送话器封壳处或在送话器封壳之内时，它同时起ESD保护器和一部分低通滤波器的作用。本发明的另一优点是，当干扰在送话器封壳内被滤波时，导电的封壳起着法拉第笼的作用，提高了送话器的抗RF性能。本发明的再一个优点是，保护电路的导电回路较小，使得电路对RF干扰不那么敏感。本发明的另外的优点是对于电容量，允许它的值比已知结构有更大的容差。这是由这一事实所致：按照本发明的滤波器比起在送话器封壳之内的已知保护结构来可在更宽的频带内衰减干扰。本发明的再一个优点在于：ESD保护器的内部电容并不形成抗RF性能的上述问题。相反，内部电容改善了抗RF性能，因为它成为该滤波器的一部分。本发明还有一个优点是，按照本发明的送话器还可以为在送话器封壳以外的其它组件，典型地为送话器放大器的输入级，起ESD保护器的作用。本发明的另一个优点是，按照本发明的结构其生产成本较低，因为它比已知的带外部保护电路的送话器要少几个组件，而且所需的全部组件可以安装在送话器封壳内部的同一块电路板上。

现在将更详细地叙述本发明。在叙述中将参考附图，其中

图1表示按照现有技术的送话器线路图的例子，

图2表示按照本发明的送话器线路图的例子，

图3表示按照本发明的送话器线路图的另一例子，

图4表示按照图2的线路布置的例子，

图5表示ESD保护装置的例子，

图6显示按照图1的送话器构件在0.15-80MHz频率范围时测得的声频干扰电平，

图7显示按照本发明的送话器构件在0.15-80MHz频率范围时测得的声频干扰电平，

图8显示按照图1的送话器构件在80-1000MHz频率范围时测得的声频干扰电平，以及

图9显示按照图2的送话器构件在80-1000MHz频率范围时测得的声频干扰电平。

图1已在结合现有技术的说明中讨论过。

图2显示了按照本发明的送话器线路图的例子。它包括一个送话器封壳200，其中含有一个驻极体送话器M2，与其并联的是RF保护用的电容器C21，正如图1所示的。送话器封壳另外还含有ESD保护器VDR2和电阻R21。ESD保护器在送话器封壳的输出触点之间而电阻R21在电容器C21和ESD保护器VDR2之间与一个输出导体串联。这样，三个上述组件形成∏结构。ESD保护器的电容在这里被用来使得该∏π结构起滤波器的作用，它具有相对较宽的阻带。在送话器封壳之外现在不再需要任何组件。该电路同时保护送话器M2和送话器放大器240。于是在送话器放大器的输入端也不再需要分开的保护电路。

图3显示按照本发明的送话器线路图的另一例子。所有显示的组件都在送话器封壳300之内。该电路是梯形结构，它在从送话器封壳的输出触点OC1和OC2朝着送话器M3方向中包括下列各部分：并联的ESD保护器ZD，串联的阻抗Z，并联的电容器C33，串联电阻R31，两个并联电容器C32和C31，以及包括一FET Q3的送话器M3。上述这种结构比图2的结构有更多的环路，在这种情况下有更多的可能性来确定所提及的滤波器的性质。该滤波器还可以有比图3所示的更多的环路。

阻抗Z可以主要是电阻性或主要是电感性的。在后一情况下它可以是例如一个线圈或一个铁氧体磁珠。ESD保护器在这一例子中是个齐纳二极管。它也可以是别的半导体或聚合体组件。在这一说明和专利权利要求中聚合体组件指的是这样一种组件，它有在塑料中的小的导电片并有受控的击穿特性。

在图3的例子中，齐纳二极管ZD、部件Z、电容器C33、电阻R31、电容器C32和电容器C31等结构部件被集成而形成一个组件IC。由于电路的各环路都是非常小的而且是在该封壳的导电外壳之内，所以它们不会损害对RF干扰的敏感性。

图4显示按照本发明的电路的布置的一个例子。在图中可以看到放大的线路板41，在其上有按照图2连接的各组件。图4和2的参考字符也是相同的。电容器C21、电阻R21和压敏电阻VDR2在本例中是芯片组件。电路板41放在送话器封壳200之内，它的一个例子由图4中的板41以不同的比例显示。在送话器封壳中两个输出触点OC1和OC2已足够，因为，如所知的，驻极体送话器不需要单独的电源电压。当然，也可以向封壳内引入单独的电源电压。

图5显示在送话器封壳之外的ESD保护器的例子。在图中可以看到送话器封壳500和第一及第二输出触点OC1，OC2。另外，此结构包括一个ESD保护器FTC，它按照本发明固定在送话器封壳的底部。保护器FTC(馈通组件feed through component)在本例中是一个圆柱体，在轴线方向有一孔并具有导电表面，还具有导电层以电镀方式连接到封壳的外壳。第一输出触点延伸穿过该孔。第二输出触点以电镀方式连接到封壳的外壳。

图6-9显示测试结果，其中对送话器电路提供调制的高频信号。在送话器的电极处测量在频率为1KHz时干扰的强度。在图中用水平线来标识危险的干扰的边界(-35dBpa)。

图6表示按照图1的已知结构的结果。测得的声频电平是作为在150KHz-80MHz的范围内的高频的函数而显示的。在图中可以看到干扰电平保持在上述边界之下，但在1.5MHz时已相当接近。

图7表示当已知的送话器封壳用按照图2的本发明的送话器封壳取代时的结果。电容C2是10pF，电阻R21是47Ω，压敏电阻VDR2的内电容是360pF。在图中可以看到，在整个测量范围内干扰电平保持在非常接近于约-58dBpa的噪声电平。当把对应于图1的电路110的外部组件取走时，其结果与图7的基本相同。因此，较好的保护完全是由在送话器封壳内的∏型保护电路所实现的。

图8表示按照图1的已知结构的结果。现在测量的频率范围是80MHz-1GHz。从图中可以看出干扰电平保持在上述边界以下，但在约200-370MHz和470-520MHz的频带明显较高。

图9表示当已知的送话器封壳被按照图2的送话器封壳取代且外部保护电路110被取消时的结果。另外也没有如图1中电路130的送话器放大器的保护电路。在图中可以看到，与图8相比，在频带200-520MHz干扰被明显地衰减。在频带80-100MHz干扰电平升高。

上面说明了按照本发明的基本解决方案及它的某些变型方案。本发明并不限于所提及的解决方案。例如，送话器也可以是驻极体送话器以外的其它类型。保护电路可以包括连接成例如星形的几个ESD保护器。本发明的思想可以用不同方式得到应用而不会偏离由独立权利要求1所规定的范围。

Claims (14)

1.一种送话器构件包括一个送话器封壳(200；300)，它具有至少第一和第二输出触点，并且在该送话器封壳之内具有

-将空气压力的变化转换成电信号的装置，

-具有第一和第二输出导体的预放大器(Q2；Q3)和

-连接在预放大器的上述输出导体之间的第一电容器(C21；C31)，其特征在于该送话器构件还包括至少一个连接在所述送话器封壳的上述输出触点之间的静电放电保护器(VDR2；ZD)，以及在该送话器封壳之内的串联在上述第一输出导体和上述第一输出触点之间的第一阻抗(R21；R31)。

2.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于上述静电放电保护器是在该送话器封壳之内的。

3.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于上述静电放电保护器是在该送话器封壳之外并靠近于它的。

4.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于它还包括与上述第一阻抗串联的至少第二阻抗(Z)和至少第二电容器(C33)。

5.按照权利要求4的送话器构件，其特征在于上述串联阻抗中的至少一个是电阻性的。

6.按照权利要求4的送话器构件，其特征在于上述串联阻抗中的至少一个是电感生的。

7.按照权利要求4的送话器构件，其特征在于上述电容器和具有串联阻抗的结构部件形成一个梯形网络。

8.按照权利要求2到4的送话器构件，其特征在于预放大器、静电放电保护器、上述串联结构部件和上述电容器是在同一电路板(41)上的。

9.按照权利要求4的送话器构件，其特征在于至少某些上述电子结构部件是在同一集成电路(IC)之内的。

10.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于静电放电保护器是压敏电阻(VDR2)。

11.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于静电放电保护器是半导体(ZD)。

12.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于静电放电保护器是聚合体组件。

13.按照权利要求1的送话器构件，其特征在于在于静电放电保护器是馈通组件(FTC)。

14.一种按照权利要求1的具有至少两个静电放电保护器的送话器构件，其特征在于该静电放电保护器形成下列连接之一：并联连接，串联连接，星形连接。

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