CN1582063A - 驻极体电容麦克风 - Google Patents

Abstract

一种驻极体电容麦克风，其包括：外壳；设置在该外壳内的振动膜；第一声音入口和第二声音入口；以及设置在该外壳内位于该第二声音入口和该振动膜之间的声音通道中的声阻材料。该声阻材料还可以将一背板电耦合到设置在该外壳内的放大器，该背板耦合到该振动膜。

Description

驻极体电容麦克风

技术领域

本发明涉及麦克风，更具体地，涉及一种包含声阻元件的驻极体电容麦克风。

背景技术

单向驻极体电容麦克风(ECM)通常包括外壳、振动膜和环组件、背板、以及使该振动膜和环组件与背板分离的间隔物。ECM还可以包括放大器，该放大器可以设置在与背板电连接的印刷电路板上。这些组件被安装在外壳内。ECM的一种工作方式是通过使得声振动能够进入外壳并且使得振动膜能够响应于该声振动而振动。振动的振动膜使振动膜和背板之间的电容发生变化，可以作为电信号来检测该变化。通过一适当的导体(例如导线)将该电信号耦合到放大器，以从ECM产生一输出。

通常，单向ECM应该具备良好的性能和控制，以增强来自麦克风前方的声音而消除来自后方的声音。可以通过增加第二声音入口使得ECM的前后都有一个声音入口来使单向ECM具有方向性，以提高对于来自麦克风前方声音的接收性能。从麦克风前方进入的声音直接到达振动膜。从麦克风后方进入的声音被阻/容(RC)声学网络延迟。进行该延迟以增强来自麦克风前方的声音并消除来自后方的声音。

为了实现RC声学网络，可以将声阻材料设置在该第二声音入口和振动膜之间。该材料可以由烧结塑料、塑料毡、激光钻孔盘制成，使声音垂直于材料平面通过该材料传播。即，通常以具有第一表面和第二表面的片或层的形式提供该材料。然后使声音基本上垂直地传播到第一表面和第二表面。

声阻材料的这种设置具有多个缺点。声阻材料通常具有相对大的可变性，该可变性对麦克风的方向性性能有很大的影响，可以使用激光钻孔盘来获得当前可用材料的最小可变性，但是成本较高。此外，该材料的物理体积限制了ECM的尺寸，使得难于减小尺寸。

因此，需要一种廉价、制造简单、尺寸较小的ECM。

附图说明

图1是说明驻极体电容麦克风(ECM)的实施例的分解视图；

图2是图1所示的ECM的仰视图；

图3是沿图2的线3-3截取的剖面图；

图4是在图3的圆4-4内截取的局部剖面图；

图5是可以在ECM中使用的金属线布的俯视图；和

图6是沿图5的线6-6截取的剖面图。

具体实施方式

虽然本发明可以有多种改进和另选形式，但是在附图中以示例的方式示出特定的实施例，并且在此对这些实施例进行详细的描述。然而，应该理解，本公开并不旨在将发明限定于所描述的具体形式，相反，本发明旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的主旨和范围内的所有改进、另选形式及其等价物。

根据以下对实施例的描述可以理解，ECM可以包括麦克风的外壳。该外壳可以具有第一声音入口和第二声音入口，该第二声音入口与该第一声音入口相分离并且间隔开。将振动膜设置在外壳内，同时该振动膜具有第一侧面和第二侧面。可以将该振动膜的第一侧面声耦合到第一声音入口，而将该振动膜的第二侧面声耦合到第二声音入口。可以将声阻元件设置在外壳内并且位于第二声音入口和振动膜的第二侧面之间。该声阻元件可以具有第一表面和第二表面(该第二表面与该第一表面相分离并且间隔开)以及在第一表面和第二表面之间延伸的第一边缘和在第一表面和第二表面之间延伸的第二边缘。第一边缘可以声连通地耦合到第二声音入口，而第二边缘可以声连通地耦合到振动膜的第二侧面，其中使声音从第二声音入口通过声阻元件传送到振动膜的第二侧面，并从声阻元件的第一边缘传送到声阻元件的第二边缘。

另选地，ECM可以包括麦克风的外壳。该外壳具有第一声音入口和第二声音入口，该第二声音入口与该第一声音入口相分离并且间隔开。可以将振动膜设置在外壳内，同时该振动膜具有第一侧面和第二侧面。可以将该振动膜的第一侧面声耦合到第一声音入口，而将该振动膜的第二侧面声耦合到第二声音入口。可以将声阻元件设置在外壳内，并位于第二声音入口和与振动膜的第二侧面相邻的腔之间。该声阻元件可以被形成为包括具有外缘和内缘的法兰部分。可以将该外缘声连通地耦合到第二声音入口，而将该内缘声连通地耦合到该腔，以形成阻容网络。

此外，ECM可以包括麦克风的外壳，该外壳具有一声音入口。可以将振动膜设置在外壳内，并且该振动膜可以声耦合到该声音入口。可以将声阻元件设置在外壳内，并且位于该声音入口和振动膜之间。可以将背板耦合到振动膜，用于将振动膜的运动转换为电信号。还可以设置放大器用来提供来自ECM的输出，并且可以将声阻材料电耦合到背板和放大器。

对于在此描述的ECM的实施例，该声阻材料可以是金属网(wovenmetal)、烧结金属(sintered metal)、金属毡(felted metal)、塑料网(woven plastic)、烧结塑料(sintered plastic)、塑料毡(feltedplastic)、有机纤维网(woven organic fiber)、烧结有机纤维(sinteredorganic fiber)或有机纤维毡(felted organic fiber)。

参照图1，单向驻极体电容麦克风(ECM)100可以包括外壳101，该外壳101包括杯状外壳部分104和底部外壳部分120。例如，可以通过压接、焊接或者粘结将杯状外壳部分104和底部外壳部分120接合在一起。外壳101可以由导电材料制成或者在其上涂覆导电材料。在所示的实施例中，外壳101由铝制成。在如图1所示的杯状外壳部分104的表面105上形成一通孔或声口106，以使得声音能够进入腔109。用粘合剂将通常由布或毡制成的防尘罩102粘接在杯状外壳部分104上，以覆盖通孔106，用以防止碎屑进入麦克风100。

麦克风100还包括设置在杯状外壳部分104的底面107上的环组件108。环组件108包括与环构件108b或振动膜支撑相连的振动性膜片108a。环构件108b可以由不锈钢制成；然而，可以使用任何导电材料或者具有导电涂层的材料，包括黄铜或锡。环组件108的振动性膜片108a必须能够响应于声波而振动。这样，振动性膜片108a可由聚合物薄膜(thin polymer film)制成。例如，该振动膜是6个规格(gauge)厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(其商标通常为MYLAR)或任何类似材料。振动性膜片108a粘接在环组件108的环构件108b上。麦克风100还包括设置在环组件108和背板112之间的间隔物110，用于使环组件108和背板112相分离。间隔物110的厚度设定了环组件108和背板112之间的间距。背板112可以被形成为包括使得声振动能够进入外壳101以使振动性膜片108a振动的多个音孔114。背板112可以由不锈钢制成。背板112还可以具有镀有极化电介质膜或驻极体材料的第一表面。例如，可以在背板112的第一表面上涂覆或镀上聚四氟乙烯材料。涂覆后的背板112可以作为驻极体组件的固定电极。此外，将涂覆后的背板112充上静电。

将间隔物110设置在环组件108和外壳101的壁之间，以将振动性膜片108a与外壳101电隔离。间隔物110通常由非导电材料制成，例如由200规格的聚酯树脂塑料制成。如图1所示，间隔物110用于将背板112与环组件108间隔开一设定距离。该距离在背板112和振动性膜片108a之间提供确定的间隙，使得空气能够在振动膜108a和背板112之间运动。

背板112上的电介质膜或驻极体材料与振动性膜片108a协同工作以产生表示传入到振动膜108a上的声能的电信号。如本领域的普通技术人员可以理解的，麦克风100的工作基于在外部空气(声音)振动的影响下固定电极、背板112和可移动电极、振动性膜片108a之间的电容变化。该电容变化与气压的变化成比例，并且可以过电子放大器122转换为经放大的声振动。然后放大器122将电容变化转换并放大为表示该变化的电信号。

麦克风100还可以包括附加声音入口130，如图2到4所示。例如通过在围绕法兰132的周边的选定区域处，在杯状外壳部分104上不完全压接凸缘132，来在麦克风100后部形成声音入口130，该声音入口130声耦合到与振动膜108a相邻的第二腔144。为了影响在麦克风100的前方接收的声能的相加性组合以及消除在麦克风的后方接收的声能，而设置声阻元件118。该声阻元件118可以是金属网、烧结金属、金属毡、塑料网、烧结塑料、塑料毡、有机纤维网、烧结有机纤维、有机纤维毡。在所示的实施例中，该声阻材料为导电金属丝布，例如不锈钢布(stainless cloth)。因此，声阻元件118也可以用于背板112和电子放大器112的电互连，将该声阻元件118设置为跨过外壳101的底部外壳120的顶面136。

也就是，继续参照图3并参照图5和6，将该声阻元件118设置在电子放大器122和背板112之间。将声阻元件118形成为具有帽形顶部、法兰或圆盘部分111和具有凸缘115的壁或圆柱部分113构成。法兰部分111电耦合到放大器电路板112，同时凸缘115与背板112导电连接(conductively engage)，由此将背板112连接到放大器电路板122上的各个组件。背板112通过支撑构件116和外壳101的导电部分与地电连接。如前所述，声阻元件118可以由导电金属丝布(例如不锈钢)制成；然而，在ECM的实施例中可以使用任何导电材料或具有导电涂层的材料，其中该声阻材料118还可以用于背板112和放大器122的电耦合。

声阻元件还用于延迟通过声音入口130从底部外壳部分120进入的声音。该声音经过放大器电路板122周围并通过声阻元件118进入第二腔144。更具体地，该声阻元件的法兰部分111具有第一表面136、第二表面138、第一边缘140和第二边缘142。在外壳101内形成声音通道，以使声音在第一边缘140处进入声阻元件118，并基本平行于表面136和138通过法兰部分111传播，以经由第二边缘142离开声阻材料，并进入第二腔144。这与通常的结构完全不同，在通常的结构中使声音基本垂直于表面136和138通过声阻元件。另选地，应该理解，可以使声音在声阻材料的壁或圆柱体内轴向地从第一端边缘传播到第二端边缘，或者在其他类似结构中，使声音在声阻材料的表面内而非垂直于该表面传播。这种设置具有多个优点。

腔144可以构造为较大声容积(acoustic volume)，该声容积用作为阻容“RC”网络的电容“C”。通过增大电容值，可以使电阻变得较小，因此更容易控制。如前所述，通过使用金属丝布可以获得固定的R值，并且通过设置声学通道以使声音从边缘140传播到边缘142。如本领域中众所周知的，通过调整由声阻元件118和第二腔144形成的RC网络的RC值，声阻元件118使得能够设置麦克风100的方向性。

因此，依照所示和所述的实施例，声音在第一声音入口处进入ECM，并进入与振动膜的第一侧面相邻的第一腔。声音还在第二声音入口处进入EMC，通过在声阻材料的表面内从第一边缘传播到第二边缘而穿过该声阻材料，并进入与振动膜的第二侧面相邻的第二腔。声阻材料和第二腔形成RC网络，由此增强进入第一腔的声音而消除进入第二腔的声音。

在此通过参考并入单独或特别表示要通过参考并入的在这里所引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，并在此完整阐述。

在描述本发明的上下文(尤其是以下权利要求书的上下文)中的词“a”、“an”和“the”以及类似的指示词的使用应该被解释为涵盖单数和复数，除非在此另外指出或与上下文明显矛盾。在此所列举的值的范围仅旨在用作为单独地涉及落入该范围内的各个独立值的简写方法，除非在此另外指出，并且如同在此单独引用，将各个独立值并入说明书。在此描述的所有方法可以以任何适当的顺序执行，除非在此另外指明或与上下文明显矛盾。在此所提供的任何以及全部示例或示例性语言(例如，“例如(such as)”)的使用，仅仅旨在更好地阐述发明，而不是对本发明的范围进行限制，除非另外声明。说明书中的语言不应该解释为表示任何对发明的实施至关重要而未声明的要素。

在此描述了本发明的优选实施例，包括发明者所知的实施本发明的最佳模式。应该理解，所示的实施例仅为示例性的，不应该用来限制发明的范围。

Claims (18)

1.一种麦克风，其包括：

所述麦克风的外壳，该外壳具有第一声音入口和与该第一声音入口相分离并且间隔开的第二声音入口；

设置在所述外壳内的振动膜，该振动膜具有第一侧面和第二侧面；该第一侧面被声耦合到所述第一声音入口，而该第二侧面被声耦合到所述第二声音入口；以及

声阻元件，设置在所述外壳内并位于所述第二声音入口和与所述振动膜的所述第二侧面相邻的腔之间，该声阻元件具有法兰部分，该法兰部分包括：第一表面和与该第一表面相分离并且间隔开的第二表面；在该第一表面和第二表面之间延伸的第一边缘和在第一表面和第二表面之间延伸的第二边缘，其中该第一边缘声连通地耦合到所述第二声音入口，所述第二边缘声连通地耦合到所述腔，其中使声压经由所述声阻元件从所述第二声音入口传送到所述腔，并从所述声阻元件的所述第一边缘传送到所述声阻元件的所述第二边缘。

2.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述法兰和所述腔形成阻容延迟网络。

3.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第一表面和所述第二表面中的至少一个是非平面的。

4.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述第一表面和所述第二表面基本上是平面的并且平行，且其中所述第一边缘和所述第二边缘在所述第一表面和所述第二表面之间延伸。

5.根据权利要求4所述的麦克风，其中所述第一边缘和所述第二边缘基本上垂直于所述第一表面和所述第二表面。

6.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述声阻元件包括声阻材料盘，所述第一边缘包括所述盘的外缘，而所述第二边缘包括由穿过所述盘延伸的孔限定的边缘表面。

7.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述盘为环形。

8.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述声阻材料包括以下材料中的至少一种：金属网、烧结金属、金属毡、塑料网、烧结塑料、塑料毡、有机纤维网、烧结有机纤维、有机纤维毡。

9.根据权利要求1所述的麦克风，还包括：耦合到所述振动膜的背板，用于将所述振动膜的运动转换为电信号；以及放大器；其中所述声阻材料与所述背板和所述放大器电耦合。

10.一种麦克风，其包括：

所述麦克风的外壳，该外壳具有第一声音入口和与该第一声音入口相分离并且间隔开的第二声音入口；

设置在所述外壳内的振动膜，该振动膜具有第一侧面和第二侧面；该第一侧面被声耦合到所述第一声音入口，而该第二侧面被耦合到所述第二声音入口；以及

包括声阻元件和与所述振动膜的所述第二侧面相邻的腔的阻容网络，该阻容元件被设置在所述外壳内并位于所述第二声音入口和所述腔之间，所述声阻元件被形成为包括具有外缘和内缘的法兰部分，由此使得声音可以从外缘到内缘通过该法兰部分传播到所述腔。

11.根据权利要求10所述的麦克风，其中所述声阻元件为圆形。

12.根据权利要求10所述的麦克风，其中所述声阻材料包括以下材料中的至少一种：金属网、烧结金属、金属毡、塑料网、烧结塑料、塑料毡、有机纤维网、烧结有机纤维、有机纤维毡。

13.根据权利要求10所述的麦克风，还包括：耦合到所述振动膜的背板，用于将所述振动膜的运动转换为电信号；以及放大器；其中所述声阻材料与所述背板和所述放大器电耦合。

14.根据权利要求10所述的麦克风，其中所述声阻元件包括从法兰延伸的壁部分，该壁部分与所述背板电连接，并且所述法兰部分与所述放大器电连接。

15.根据权利要求14所述的麦克风，其中所述壁部分为圆柱形。

16.一种麦克风，其包括：

所述麦克风的外壳，该外壳具有一声音入口；

设置在所述外壳内的振动膜，该振动膜声耦合到所述声音入口；

设置在所述外壳内并位于所述声音入口和所述振动膜之间的声阻元件；

耦合到所述振动膜的背板，用于将所述振动膜的运动转换为电信号；以及

放大器；

其中所述声阻材料与所述背板和所述放大器电耦合。

17.根据权利要求16所述的麦克风，其中所述声阻材料包括以下材料中的至少一种：金属网、烧结金属、金属毡、导电塑料网、烧结导电塑料、导电塑料毡、导电有机纤维网、烧结导电有机纤维、导电有机纤维毡。

18.根据权利要求16所述的麦克风，其中所述声阻元件由声阻材料容积形成，具有外表面和内表面，该内表面基本上包含在所述容积内，该外表面声连通地耦合到所述声音入口，而该内表面声连通地耦合到所述振动膜。

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