CN1882194A - 内建多个麦克风的模块 - Google Patents

Abstract

一种内建多个麦克风的模块，包括一壳体、多个麦克风、以及一隔音组件。麦克风及隔音组件皆设置在壳体内。这些麦克风包括全向性麦克风、指向性麦克风、或其组合。此外，这些麦克风是前后设置、并列设置、或者一部分麦克风为并列设置而其它麦克风则与该部分麦克风前后设置。

Description

内建多个麦克风的模块

技术领域

本发明涉及一种内建多个麦克风的模块。

背景技术

图1显示传统的麦克风模块100，适用于各式声音通讯装置。此麦克风模块100包括安装在壳体110内的驻极体传感器(Electret Sensor)120以及结型场效应晶体管(J-FET)140，其中驻极体传感器120构成单一麦克风。驻极体(Electret)是一永久带电且具有极性的介电材料。声音音波从顶面开孔112进入壳体110内，在接触到驻极体传感器120时会产生机械振动，驻极体传感器120将机械振动转变成电子讯号，此电子讯号的电压大小及频率对应于声音音波的变化而改变。结型场效应晶体管(J-FET)140将此电子讯号放大，并且产生一输出讯号。结型场效应晶体管(J-FET)140是设置在印刷电路板(PCB)130上，并且经由壳体110底面的开孔15而与外部电路耦合。

图2是此麦克风模块100与一电子单元190的示意图，其中，驻极体传感器120以一电压源来表示，此电压源依据声音而产生电子讯号，结型场效应晶体管(J-FET)140将电子讯号放大然后产生一输出讯号至电子单元190。

电子单元190包括一电阻器192、一电容器194、以及一放大器(Amp)196，电阻器192耦合在工作电压(Vcc)及结型场效应晶体管(J-FET)140的漏极之间，作为结型场效应晶体管(H-FET)140的电路负载，并且提供结型场效应晶体管(J-FET)140偏压电流，电阻器192的阻值通常很小(例如1KΩ)。从结型场效应晶体管(J-FET)140的漏极输出的讯号包括一交流电(AC)部分(作为声音讯号)、以及一直流电(DC)部分(作为结型场效应晶体管(J-FET)140的偏压电流)，电容器194耦合在结型场效应晶体管(J-FET)140的漏极以及放大器196的输出端之间，以实现AC耦合(或DC阻绝)，使作为声音讯号的交流电(AC)部分能到达放大器196，放大器196将声音讯号放大，并且输出一放大讯号至后续电路方块(未图示)。

如图2所示，通常麦克风模块100与外界的电性接触有：(1)输出讯号，包括声音讯号以及偏压电流；(2)电路接地。

前述麦克风模块100包括单一麦克风(是由单一驻极体传感器120所构成)，此单一麦克风可依据设计需求而为全向性麦克风(Omni-DirectionalMicrophone)或是指向性麦克风(Uni-Directional Microphone)。

图3A显示全向性麦克风的声音波束形成情形，其对于各方向来的声音的敏感度大致上相同，全向性麦克风在壳体110的底面上不设置任何开孔(与图1所示不同)。

图3B显示指向性麦克风的声音波束形成情形，其对于特定方向(通常是前方)来的声音较为敏感，图3B所示为一心型麦克风(CardioidMicrophone)，为一典型的指向性麦克风，其声音波束的形状为心形，指向性麦克风在壳体110的底面设置有开孔150(如图1所示)，声音音波可同时从顶面开孔112及底面开孔150进入麦克风模块100，而从底面开孔150进入的声音音波将被从顶面开孔112进入的声音音波抵销，因此此种麦克风对于从底面进来的声音音波敏感度很低。

图3A以及图3B显示二种不同的声音波束形成情形，而藉由不同的开孔位置，也可产生其它不同的声音波束(例如双向bi-directional或双极dipole的声音波束)。

发明内容

本发明提供一种内建多个麦克风的模块，此种模块包括一壳体、多个麦克风、以及一隔音组件。麦克风及隔音组件皆设置在壳体内。

这些麦克风可包括全向性麦克风、指向性麦克风、或其组合。

这些麦克风可前后设置、并列设置、或者一部分麦克风为并列设置而其它麦克风则与该部分麦克风前后设置。

这些麦克风可包括一第一麦克风、一第二麦克风、以及一第三麦克风，其中第一、第二麦克风并列设置，而第三麦克风与第一、二麦克风前后设置。

这些麦克风可包括一第一麦克风以及一第二麦克风，隔音组件设置在第一、第二麦克风之间。

这些麦克风可包括一第一麦克风以及一第二麦克风，其中第一、第二麦克风设置在隔音组件的同一侧。此外这些麦克风还可包括一第三麦克风，此第三麦克风设置在隔音组件的另一侧。

隔音组件可为一印刷电路板。

或者，本发明提供一种内建多个麦克风的模块，包括一壳体、一第一驻极体传感器、一第一驻极体传感器、以及一集成电路。其中，第一、二驻极体传感器以及集成电路是设置在壳体内，集成电路接收并放大第一、二驻极体传感器所产生的电子讯号。

此内建多个麦克风的模块可还包括一隔音组件，此隔音组件设置在第一、第二驻极体传感器之间。

壳体可包括一第一声音开孔以及一第二声音开孔，第一声音开孔接收传递至第一驻极体传感器的第一声音音波，第二声音开孔接收传递至第二驻极体传感器的第二声音音波。壳体可为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，其中侧面连结顶面以及底面，第一声音开孔设置在顶面，第二声音开孔设置在底面。

或者壳体可包括一第一声音开孔、一第二声音开孔、以及一第三声音开孔，第一声音开孔接收传递至第一驻极体传感器的第一声音音波，第二、三声音开孔分别接收传递至第二驻极体传感器相反二面的第二、三声音音波。壳体可为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，侧面连结顶面以及底面，第一声音开孔设置在顶面，第二声音开孔设置在底面，第三声音开孔设置在侧面。

或者第一驻极体传感器包括第一面以及第二面，第一、二面互为相反面，第二驻极体传感器包括第三面以及第四面，第三、四面互为相反面，壳体包括一第一声音开孔、一第二声音开孔、一第三声音开孔、以及一第四声音开孔，第一、二声音开孔分别接收传递至第一、二面的第一、二声音音波，第三、四声音开孔分别接收传递至第三、四面的第三、四声音音波。壳体可为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，侧面连结顶面以及底面，第一声音开孔设置在顶面，第二声音开孔设置在侧面，第三声音开孔设置在底面，第四声音开孔设置在侧面。

或者此内建多个麦克风的模块可还包括一隔音组件，此隔音组件设置在壳体内，且第一、第二驻极体传感器位于隔音组件的同一侧。壳体包括一声音开孔，此声音开孔接收传递至第一、二驻极体传感器的声音音波。壳体可为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，侧面连结顶面以及底面，声音开孔设置在顶面。

或者此内建多个麦克风的模块还包括一第三驻极体传感器，此第三驻极体传感器位于隔音组件的另一侧。壳体包括一第一声音开孔以及一第二声音开孔，第一声音开孔接收传递至第一、二驻极体传感器的第一声音音波，第二声音开孔接收传递至第三驻极体传感器的第二声音音波。壳体可为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，侧面连结顶面以及底面，第一声音开孔设置在顶面，第二声音开孔设置在底面。

隔音组件可为一印刷电路板。

本发明的内建多个麦克风的模块具有体积小、耗电低等各项优点。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并结合附图式详细说明。

附图说明

图1显示传统的麦克风模块；

图2是图1的麦克风模块与一电子单元的示意图；

图3A显示全向性麦克风的声音波束形成情形；

图3B显示指向性麦克风的声音波束形成情形；

图4A显示本发明的内建多个麦克风的模块的其中一实施例；

图4B显示本发明的内建多个麦克风的模块的另一实施例；

图4C显示本发明的内建多个麦克风的模块的再一实施例；

图5显示本发明的内建多个麦克风的模块的又一实施例；

图6显示本发明的内建多个麦克风的模块的更一实施例；

图7为依据本发明的内建多个麦克风的模块的其中一实施例的方块图。

附图符号说明

现有技术：

100～麦克风模块                    110～壳体

112～开孔                          120～驻极体传感器

130～印刷电路板                    140～结型场效应晶体管(J-FET)

150～开孔                          190～电子单元

192～电阻器                        194～电容器

196～放大器

本发明：

400～内建多个麦克风的模块            402～内建多个麦克风的模块

404～内建多个麦克风的模块            410～壳体

412～开孔                            420a～驻极体传感器

420b～驻极体传感器                   430～印刷电路板(隔音组件)

440～集成电路                        450～开孔

452～开孔                            454～开孔

456～开孔                            500～内建多个麦克风的模块

510～壳体                            512～开孔

520a～驻极体传感器                   520b～驻极体传感器

520c～驻极体传感器                   522～板子

530～印刷电路板(隔音组件)            540～集成电路

550～开孔                            600～内建多个麦克风的模块

610～壳体                            612～开孔

620a～驻极体传感器                   620b～驻极体传感器

620c～驻极体传感器                   620d～驻极体传感器

622～板子                            630～印刷电路板(隔音组件)

640～集成电路                        650～开孔

652～开孔                            920a…920n～麦克风

940～集成电路                        942a…942n～放大器

944a…944n～模拟数字转换器           950～数字讯号处理器

952～波束形成器                      954～回音消除器

956～噪音抑制器                      958～后处理器

970～线性回音消除器                  972～噪音抑制器

974～数字模拟转换器                  976～放大器

978～喇叭

具体实施方式

图4A显示一内建多个麦克风的模块400，其具有一前一后设置(front-and-back)的二个指向性麦克风，此模块400包括一第一驻极体传感器420a、一第二驻极体传感器420b、以及一集成电路440，所有组件都设置在一圆柱形壳体410内，壳体410具有供声音通过的顶面开孔412和底面开孔452、以及供集成电路440与外部电路(未图标)电性接触的底面开孔450，第一、第二驻极体传感器420a、420b构成二指向性麦克风，并且以一隔音组件430隔开。在本实施例中，隔音组件430为一印刷电路板，集成电路440设置在印刷电路板上。第一驻极体传感器420a收到从顶面开孔412进来的声音音波然后产生第一电子讯号，第二驻极体传感器420b收到从底面开孔452进来的声音音波然后产生第二电子讯号，集成电路440接收并处理第一、第二电子讯号然后产生一输出讯号。

图4B显示一内建多个麦克风的模块402，其具有一前一后设置(front-and-back)的全向性麦克风及指向性麦克风，此模块402除了图4A所示的驻极体传感器420a、420b、集成电路(IC)440、以及声音开孔412、452之外，还包括有侧面开孔454，使声音音波能通过并传至驻极体传感器420b上，而从底面开孔452接收的声音音波将被从侧面开孔454接收到的声音音波抵销，因此此种内建多个麦克风的模块对于从底面进来的声音音波敏感度很低。须注意的是，驻极体传感器420a构成一全向性麦克风，而驻极体传感器420b构成一指向性麦克风。

图4C显示一内建多个麦克风的模块404，其具有一前一后设置(front-and-back)的两个指向性麦克风，此模块404除了图4B所示的驻极体传感器420a、420b、集成电路(IC)440、以及声音开孔412、452、454的外，还包括有侧面开孔456，使声音音波能通过并传至驻极体传感器420a上，而从侧面开孔456接收的声音音波将被从顶面开孔412接收到的声音音波抵销，因此此种内建多个麦克风的模块对于从侧面及底面进来的声音音波敏感度很低。须注意的是，驻极体传感器420a、420b构成二指向性麦克风。

图4A至图4C显示三种不同的麦克风模块，其具有一前一后设置的两个麦克风，但也可以用更多的驻极体传感器以及隔音组件来构成更多的麦克风，且藉由设置适当的声音开孔，能够得到不同种类的麦克风(全向性、指向性等)以及不同的声音波束。

图5显示一内建多个麦克风的模块500，其具有并列设置(side-by-side)的三个麦克风，此模块500包括三个驻极体传感器520a、520b、520c(设置在壳体510内的板子522上)、以及一个集成电路540(设置在壳体510内的印刷电路板530上)。驻极体传感器520a、520b、520c构成三个麦克风，每个麦克风可以是全向性麦克风或指向性麦克风(是由驻极体传感器和声音开孔的设置位置、及其它因素来决定)。在本实施例中，设置在壳体510顶面的开孔512用于接受传递至驻极体传感器520a、520b、520c的声音音波，而设置在底面的开孔550则是使集成电路540能与外部电路(未图标)电性接触(Electrical Contact)。

图6显示一内建多个麦克风的模块600，其具有四个麦克风，此模块600包括有驻极体传感器620a、620b、620c(设置在壳体610内的板子622上)、以及驻极体传感器620d(设置靠近壳体510的底面并且以隔音组件630与驻极体传感器620a、620b、620c隔开)。驻极体传感器620a、620b、620c、620d构成四个麦克风，其中三个是并列设置(side-by-side)，而第四个则与其它三个前后设置(front-and-back)，每个麦克风可以是全向性麦克风或指向性麦克风(是由驻极体传感器和声音开孔的设置位置、及其它因素来决定)。在本实施例中，集成电路640设置在作为隔音组件用的印刷电路板630上，设置在壳体610顶面的开孔612用于接受传递至驻极体传感器620a、620b、620c的声音音波，设置在壳体610底面的开孔652用于接受传递至驻极体传感器620d的声音音波，而设置在底面的开孔650则是使集成电路640能与外部电路(未图示)电性接触(Electrical Contact)。

图4A至图6显示具有麦克风数组的内建多个麦克风的模块的例子，一般而言内建多个麦克风的模块可以包括任何数目的麦克风，且麦克风可以不同方式配置(例如前后设置、并列设置等)，每一麦克风可以是全向性麦克风或指向性麦克风，其它内建多个麦克风的模块可以依照上述方式来设计，因此应视为在本发明的范围中。

相较于由单一麦克风所构成的麦克风模块，由多个麦克风构成的模块显然具有更多的优点，多个麦克风在使用上可有效减少噪音(Noise)以及回音(Echo)。

一个内建多个麦克风的模块的壳体和声音开孔可以设计成相同或类似于图1的单一麦克风模块，例如在图5的内建多个麦克风的模块500具有相同于图1的壳体及顶面声音开孔，或者也可以如图4A及6图所示在壳体底面另外设置声音开孔，或者如图4B及图4C所示在壳体底面及侧面另外设置声音开孔，此种内建多个麦克风的模块的壳体大小与现有者相同，因此可以将现有的麦克风模块更换成本发明的内建多个麦克风的模块。

图4A至图6显示的内建多个麦克风的模块中仅包含单一个集成电路，但也可包含任何支持电路(Support Circuitry)，以对于驻极体传感器所产生的电子讯号进行讯号调整(Signal Conditioning)以及各种数字讯号处理(Digital Signal Processing)，支持电路可以建构在一或多个集成电路中，分散在不同的组件、或者部分或全部整合在同一组件中，但可以了解到，使用单一集成电路仍是较佳实施例，因为其具有尺寸小、耗电量低等各种优点。

图7为依据本发明的内建多个麦克风的模块的其中一实施例的方块图，详述如下：

麦克风920a-920n接收近端谈话(Near-End Speech)的声音然后分别提供近端输入讯号给集成电路940内的放大器942a-942n，每一放大器942a(942b…942n)将输入讯号放大然后提供一放大的近端讯号给对应的模拟数字转换器(ADC)944a-944n，每一模拟数字转换器944a(944b…944n)将放大的近端讯号转换成数字讯号，然后提供给数字讯号处理器(DSP)950。在数字讯号处理器(DSP)950中，波束形成器952将根据这些数字讯号来形成波束(Beamforming)，然后产生一波束形成讯号b(n)，回音消除器954除了接收波束形成讯号b(n)外，同时还从噪音抑制器972接收远程(far-end)输出讯号z(n)，以进行回音消除，然后产生一回音消除远程讯号v(n)，如此可使喇叭978播出的声音中没有回音。

噪音抑制器956于接收回音消除远程讯号v(n)后便进行噪音抑制的动作，以移除回音消除远程讯号v(n)中的噪音，然后得到一噪音抑制近端讯号y(n)，后处理器(Post-Processor)958于接收噪音抑制近端讯号y(n)后便进行后处理(Post-Processing)，然后得到一处理过的近端信号u(n)，此处理过的近端信号u(n)为数字数据串流(Digital Data Stream)。

线性回音消除器970除了从远程谈话(Far-End Speech)收到远程讯号r(n)外，同时还从后处理器958接收处理过的近端信号u(n)，以对于处理过的近端信号u(n)进行线性回音消除，进而除去远程声音中的回音，然后产生一回音消除远程讯号x(n)，噪音抑制器972接收回音消除远程讯号x(n)后，进行噪音抑制，然后产生远程输出讯号z(n)，数字模拟转换器(DAC)974将远程输出讯号z(n)转换成模拟讯号，再由放大器(AMP)976加以放大，然后产生一放大的远程输出讯号给喇叭978。

图7中各方块所示的组件，如波束形成器952、回音消除器954、噪音抑制器956、线性回音消除器970、以及噪音抑制器972等，可以用现有的各种方式来建构。

波束形成(Beam-Forming)、回音消除(Echo Cancellation)、及噪音抑制(Noise Suppression)可以用各种不同方式来实施，例如可用硬件(Hardware)、软件(Software)、或硬件加软件组合的方式来实施。举例而言，硬件可用一个或多个特殊应用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、数字讯号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字讯号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、处理器(Processor)、控制器(Controller)、微控制器(Micro-Controller)、微处理器(Microprocessor)、或其它电子装置来建构。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (24)

1.一种内建多个麦克风的模块，包括：

一壳体；

多个麦克风，设置在该壳体内；以及

一隔音组件，亦设置在该壳体内。

2.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风包括全向性麦克风、指向性麦克风、或其组合。

3.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风是前后设置。

4.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风是并列设置。

5.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风包括一第一麦克风、一第二麦克风、以及一第三麦克风，该第一、第二麦克风是并列设置，而该第三麦克风是与该第一、二麦克风前后设置。

6.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风包括一第一麦克风以及一第二麦克风，该隔音组件是设置在该第一、第二麦克风之间。

7.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风包括一第一麦克风以及一第二麦克风，该第一、第二麦克风是设置在该隔音组件的同一侧。

8.如权利要求7所述的内建多个麦克风的模块，其中，所述麦克风还包括一第三麦克风，该第三麦克风是设置在该隔音组件的另一侧。

9.如权利要求1所述的内建多个麦克风的模块，其中，该隔音组件为一印刷电路板。

10.一种内建多个麦克风的模块，包括：

一壳体；

一第一驻极体传感器，设置在该壳体内；

一第二驻极体传感器，设置在该壳体内；

一集成电路，设置在该壳体内，接收并放大该第一、二驻极体传感器所产生的电子讯号。

11.如权利要求10所述的内建多个麦克风的模块，其还包括一隔音组件，该隔音组件是设置在该第一、第二驻极体传感器之间。

12.如权利要求11所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体包括一第一声音开孔以及一第二声音开孔，该第一声音开孔接收传递至该第一驻极体传感器的第一声音音波，该第二声音开孔接收传递至该第二驻极体传感器的第二声音音波。

13.如权利要求12所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，该侧面连结该顶面以及该底面，该第一声音开孔设置在该顶面，该第二声音开孔设置在该底面。

14.如权利要求11所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体包括一第一声音开孔、一第二声音开孔、以及一第三声音开孔，该第一声音开孔接收传递至该第一驻极体传感器的第一声音音波，该第二、三声音开孔分别接收传递至该第二驻极体传感器相反二面的第二、三声音音波。

15.如权利要求14所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，该侧面连结该顶面以及该底面，该第一声音开孔设置在该顶面，该第二声音开孔设置在该底面，该第三声音开孔设置在该侧面。

16.如权利要求11所述的内建多个麦克风的模块，其中该第一驻极体传感器包括第一面以及第二面，该第一、二面互为相反面，该第二驻极体传感器包括第三面以及第四面，该第三、四面互为相反面，该壳体包括一第一声音开孔、一第二声音开孔、一第三声音开孔、以及一第四声音开孔，该第一、二声音开孔分别接收传递至该第一、二面的第一、二声音音波，该第三、四声音开孔分别接收传递至该第三、四面的第三、四声音音波。

17.如权利要求16所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，该侧面连结该顶面以及该底面，该第一声音开孔设置在该顶面，该第二声音开孔设置在该侧面，该第三声音开孔设置在该底面，该第四声音开孔设置在该侧面。

18.如权利要求10所述的内建多个麦克风的模块，其还包括一隔音组件，该隔音组件是设置在该壳体内，且该第一、第二驻极体传感器位于该隔音组件的同一侧。

19.如权利要求18所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体包括一声音开孔，该声音开孔接收传递至该第一、二驻极体传感器的声音音波。

20.如权利要求19所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，该侧面连结该顶面以及该底面，该声音开孔设置在该顶面。

21.如权利要求18所述的内建多个麦克风的模块，其还包括一第三驻极体传感器，该第三驻极体传感器位于该隔音组件的另一侧。

22.如权利要求21所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体包括一第一声音开孔以及一第二声音开孔，该第一声音开孔接收传递至该第一、二驻极体传感器的第一声音音波，该第二声音开孔接收传递至该第三驻极体传感器的第二声音音波。

23.如权利要求22所述的内建多个麦克风的模块，其中该壳体为圆柱形而包括顶面、底面、以及侧面，该侧面连结该顶面以及该底面，该第一声音开孔设置在该顶面，该第二声音开孔设置在该底面。

24.如权利要求11所述的内建多个麦克风的模块，其中该隔音组件为一印刷电路板。

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