CN1926773A - 具有超声波扬声器系统的移动通信终端电路板 - Google Patents

具有超声波扬声器系统的移动通信终端电路板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有超声波扬声器系统的移动通信终端电路板，该超声波扬声器系统能够在没有任何单独的额外装置的情况下在收看天波广播过程中或者视频通话过程中使用并且能够消除回声现象。该移动通信终端电路板包括：基带芯片，用于处理音频数据；超声波驱动芯片，用于对从基带芯片输出的信号进行接收并将其调制成超声波段信号；和超声波扬声器，用于将从超声波驱动芯片输出的超声波信号输出到外部。

Description

具有超声波扬声器系统的移动通信终端电路板
技术领域
本发明总体涉及移动通信终端，并且更具体地涉及一种具有超声波扬声器系统的移动通信终端电路板。
背景技术
近来，随着信息社会的急剧发展，需要开发除了简单的语音传输功能以外还具有各种附加功能的组合型通信终端。
顺应这种需求，已经开发出一种移动通信终端(所谓的“摄像机电话”)。由于这种移动通信终端除了具有与常规移动通信终端相同的语音呼叫功能以外，还具有数码摄像机功能，因此其可以将数码摄像机拍摄的图像无线地发送给另一终端，并且还可以在将移动通信终端连接到PC(个人计算机)的状态下通过PC的显示屏输出图像或者将图像存储到在PC内设置的存储装置中。
另外，已经开发出能够接收天波广播节目的移动通信终端、能够连接因特网且下载因特网信息的移动通信终端以及能够显示运动图像的移动通信终端。
因此，与多媒体时代相符合，已经开发出能够执行包括语音发送/接收功能和图像发送/接收功能的所有上述功能的下一代移动通信终端(IMT-2000)。
同时，在使用这种移动通信终端进行视频通话的情况中，用户应该与终端保持特定距离，以便于用户发送用户的图像并且当他/她确认所接收的对方的图像时通过电话进行说话。为此，应该将有线/无线耳机或听筒连接到移动通信终端，或者应该在移动通信终端中设置免提电话功能。
但是，这种有线/无线耳机或听筒的使用给用户造成了不便。
此外，在使用免提电话功能的情况中，从扬声器(其具有通过对振动板进行振动来产生声音的结构)产生的声音沿各个方向传播，并且这造成终端周围的噪音以及暴露了用户的私生活。而且，由于在通过扬声器输出的声音而产生的回声被反射并输入到终端的话筒，因此在技术上很难实现高性能的免提电话。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述问题已提出本发明，并且本发明的目的是提供一种具有超声波扬声器系统的移动通信终端电路板，所述超声波扬声器系统能够在没有任何单独的额外装置的情况下在天波广播收看过程中或者在视频通话过程中使用并且能够消除回声现象。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种移动通信终端电路板，该移动通信终端板包括：基带芯片，用于处理音频数据；超声波驱动芯片，用于对从所述基带芯片输出的信号进行接收并将其调制成超声波段信号；和超声波扬声器，用于将从超声波驱动芯片输出的超声波信号输出到外部。
在本发明的另一方面中，提供了一种移动通信终端电路板，该移动通信终端板包括：超声波扬声器，用于输出调制成超声波段的信号；和基带芯片，该基带芯片集成地设置有用于驱动所述超声波扬声器的超声波驱动芯片，用于控制对所述移动通信终端的驱动。
在本发明中，在所述移动通信终端中使用了超声波扬声器系统，并且通过将输出信号调制成超声波段信号来在期望区域内形成可听声场。因此，本发明可解决现有技术中所涉及的由于从扬声器产生的声音沿各个方向传播所导致的终端周围的噪音和用户的私生活暴露的问题。
附图说明
结合附图，通过以下的详细说明将更清晰地理解本发明的上述及其他目的、特征和优点，其中：
图1示出了根据本发明第一实施例的具有超声波微型扬声器的移动通信终端电路板的结构；
图2是示出了图1的超声波驱动芯片的内部结构的框图，在该超声波驱动芯片上连接有用于输出超声波驱动芯片的对应输出信号的超声波扬声器；
图3是实现为模块的超声波扬声器和超声波驱动芯片的立体图；
图4是示意性示出了图3的超声波驱动电路板的内部结构的图；
图5是示出了根据本发明第二实施例的具有超声波微型扬声器和基带芯片(其具有用于驱动扬声器的驱动电路)的移动通信终端电路板的结构的概念图；
图6示出了集成到半导体芯片中的超声波驱动芯片和超声波扬声器；
图7是示出了实现为压电元件的图1至5的超声波扬声器的结构的概念图；
图8示出了实现为薄膜型的图1至5的超声波扬声器的结构；和
图9示出了采用MEMS(微机电系统(Micro Electro MechanicalSystem))技术实现的图1至5的超声波扬声器。
具体实施方式
对本发明的优选实施例进行详细说明。
图1示出了根据本发明第一实施例的具有超声波微型扬声器的移动通信终端电路板的结构。
参照图1，移动通信终端电路板，即移动通信终端印刷电路板(PCB)100包括：基带芯片110，用于输出信号；超声波驱动芯片120，用于对从基带芯片110输出的信号进行接收并将其调制成超声波段信号；超声波扬声器130，用于将从超声波驱动芯片120输出的超声波信号输出到外部；和电源单元140，用于向超声波驱动芯片120供电。
在用户通过用户手中的移动通信终端打电话的情况中，如果在用户面部区域的40至60cm范围内形成可听声场，则通过话筒进行讲话是很自然的。因此，优选地，将超声波驱动芯片120设计成在大约40至60cm的距离内提供大约60dB的音频输出。
在操作中，超声波驱动芯片120将通过基带芯片110输出的信号调制成超声波段信号，并且随后通过超声波扬声器130输出。利用空气的非线性将从超声波扬声器输出的超声波段信号解调成具有直线性和方向性的原始可听信号，从而仅用户能够听到解调后的音频信号。
在本发明中，由于输出的超声波段信号在由超声波信号形成的可听声场以外是不可听的，因此可以防止终端周围的噪音或者能够保护用户的私生活不受侵犯。此外，由于不需要单独的额外装置并且信号不被反馈，因此可以实现无回声的高性能免提电话。
以下对接收基带芯片110的输出信号并将其调制成超声波段信号的超声波驱动芯片120的内部构成功能块和操作进行详细说明。
图2是示出了图1的超声波驱动芯片120的内部结构的框图，在该超声波驱动芯片120上连接有用于输出超声波驱动芯片的对应输出信号的超声波扬声器130。
参照图2，超声波驱动芯片120包括：预处理单元122，用于接收可听信号(例如音乐、声音等)，并执行所接收信号的频带补偿、失真补偿等；载波生成单元124，用于生成超声波段的载波；调制单元126，用于利用载波将预处理单元122的输出信号调制成超声波段信号；和超声波放大单元128，用于放大调制单元126的输出信号。
另外，超声波扬声器130输出从超声波驱动芯片120中的超声波放大单元128输出的超声波信号。
在操作中，预处理单元122对从信号源输入的诸如音乐、声音等的可听信号进行预处理。该预处理操作包括频带补偿、失真补偿等。之后，由调制单元126利用从载波生成单元124生成的超声载波将预处理信号调制成超声波段信号。超声波放大单元128对该超声波段信号进行放大，并且随后通过超声波扬声器130将该信号发射到空中。
作为参考，优选地将超声波驱动芯片120设计成在大约40至60cm的距离内提供大约60dB的音频输出。
图3是实现为模块的超声波扬声器和超声波驱动芯片的立体图。在该模块中，可以将用于将输入的可听信号调制成超声波段信号的超声波驱动电路板140和用于将超声波驱动电路板140的输出信号输出到外部的超声波扬声器150集成地实现。
另外，超声波驱动电路板140设置有用于接收外部信号的输入的信号输入线a和信号接地线b以及用于接收驱动用电力的电源线c和电力接地线d。
作为参考，将超声波驱动电路板140和超声波扬声器150集成地实现在其中的模块具有与在常规移动通信终端内使用的扬声器类似的尺寸和厚度。
图4示意性地示出了其上安装有驱动芯片142的图3的超声波驱动电路板140的内部结构。
将其上安装有超声波驱动芯片142的超声波驱动电路板140和超声波扬声器150集成地实现，随后用在所提出的移动通信终端电路板100中。
由于实现为集成模块的超声波扬声器系统具有与现有扬声器类似的形状、尺寸和用途，因此可以在不进行任何特别改动的情况下将其容易地用于现有的移动通信终端中。
图5是示出了根据本发明第二实施例的具有超声波微型扬声器和基带芯片(其具有驱动扬声器的驱动电路)的移动通信终端电路板的结构的概念图。如图5中所示，将超声波驱动芯片222以硬件块的形式集成到基带芯片220上以驱动超声波扬声器240。
与图1的根据本发明第一实施例的移动通信终端电路板相比，图5的移动通信终端电路板200以如下方式构成：将超声波驱动芯片222集成到基带芯片220上，作为驱动超小型超声波扬声器240的硬件块。
通过如上所述地将超声波驱动芯片222集成到基带芯片220上，可在使超声波扬声器系统的功耗和制造成本得到降低的情况下将该超声波扬声器系统小型化。
图6示出了集成到半导体芯片中的超声波驱动芯片和超声波扬声器。参照图6，将由MEMS技术实现的超声波扬声器164和超声波驱动芯片162集成到一个半导体芯片160上，将该半导体芯片160称为USOC(芯片上的超声波扬声器)。
通过采用上述半导体制造技术将超声波驱动芯片162和超声波扬声器164集成到一个芯片上，可以在大大降低功耗的情况下更容易地使超声波扬声器系统小型化。
该超声波扬声器系统可用在图1和5的所提出的移动通信终端电路板100和200内。
下面，对采用各种技术实现的根据本发明的扬声器的微型化(使得该扬声器可用在移动通信终端中)进行说明。
图7是示出了实现为压电元件的图1至5的超声波扬声器130或240的结构的概念图。在图7中，设置多个超声波换能器以构成压电元件。
图8示出了实现为薄膜型的图1至5的超声波扬声器130或240的结构。在图8中，超声波扬声器130或240是通过利用PVDF(聚偏氟乙烯)膜型压电元件的超声波换能器180而实现的。
根据上述超声波扬声器，可实现低功耗。
图9示出了利用MEMS技术实现的图1至5的超声波扬声器130或240。在图9中，超声波扬声器是通过根据MEMS技术实现的超声波换能器190而实现的。
在通过根据MEMS技术实现的超声波换能器来实现超声波扬声器的情况中，可生产出高效且小型的超声波扬声器。
如上所述，在用户利用设置有上述超声波扬声器系统的移动通信终端进行视频通话的情况中，不需要准备单独的装置。而且，由于将音频信号调制到超声波段信号并将从扬声器输出的超声波段信号集中在距用户面部的40至60cm的距离内，因此所输出的超声波段信号在由超声波信号形成的可听声场以外是不可听的，由此可防止终端周围的噪音而且保护用户的私生活。
此外，即使在用户利用移动通信终端收听天波广播的情况中也可以采用本发明，并且在该情况中，可以防止终端周围的噪音并且保护用户的私生活。
在使用移动通信终端进行语音通话的情况中也可以采用本发明，并且在该情况中，可降低电磁波对人体产生的影响。
已经报告：在以将移动通信终端放到用户头部的方式打电话的情况中，从移动通信终端产生的电磁波会对用户的大脑直接产生不好的作用。但是，由于电磁波的强度与距离成反比，因此即使用户在距离移动通信终端仅几十厘米的状态下打电话，也能够大大降低电磁波对用户产生的影响。因此，由于本发明能够使用户以距离移动通信终端大约几十厘米的方式打电话，因此能够大大降低电磁波对用户产生的影响。
在本发明的实施例中，尽管示例性说明了电源单元为移动通信终端电路板内的超声波驱动芯片供电，但本发明并不限于此，因为电源单元不仅可以给超声波驱动芯片供电，还可以给基带芯片等供电。
工业应用
从以上可以看出，根据本发明，由于在移动通信终端内使用了超声波扬声器系统并且通过将输出信号调制成超声波段信号而在期望区域内形成可听声场，因此即使在用户进行视频通话或者收听天波广播时，也能够防止终端周围的噪音并且可以保护用户的私生活。而且，由于输出信号不被反馈，因此超声波扬声器系统消除了回声现象。
此外，由于用户能够以距离移动通信终端特定距离的方式使用移动通信终端，因此能够减少由移动通信终端产生的电磁波导致的疾病。
尽管通过结合当前认为最实际和优选的实施例对本发明进行了说明，但是应该理解，本发明并不限于已公开的实施例和附图，相反地，本发明将涵盖落在所附权利要求的精神和范围内的各种改进和变型。

Claims (13)

1、一种移动通信终端电路板，该移动通信终端电路板包括：
基带芯片，用于处理音频数据；
超声波驱动芯片，用于对从所述基带芯片输出的信号进行接收并将其调制成超声波段信号；和
超声波扬声器，用于将从所述超声波驱动芯片输出的超声波信号输出到外部。
2、根据权利要求1所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波驱动芯片和所述超声波扬声器被实现并安装为集成模块。
3、根据权利要求1所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器是由多个薄膜型超声波换能器实现的。
4、根据权利要求1所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器是利用聚偏氟乙稀膜型压电元件的超声波换能器。
5、根据权利要求1所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器是通过微机电系统技术实现的。
6、根据权利要求5所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器和所述超声波驱动芯片被实现为一个半导体芯片。
7、根据权利要求1所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波驱动芯片包括：
预处理单元，用于接收从所述基带芯片输出的音频数据并对所接收的音频数据执行频带补偿和失真补偿；
载波生成单元，用于生成超声波段的载波；
调制单元，用于利用所述载波将所述预处理单元的输出信号调制成超声波段信号；和
超声波放大单元，用于放大所述调制单元的输出信号。
8、一种移动通信终端电路板，该移动通信终端电路板包括：
超声波扬声器，用于输出调制成超声波段的信号；和
用于处理音频数据的基带芯片，该基带芯片集成地设置有用于驱动所述超声波扬声器的超声波驱动芯片。
9、根据权利要求8所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器是由多个薄膜型超声波换能器实现的。
10、根据权利要求8所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器是采用聚偏氟乙烯膜型压电元件的超声波换能器。
11、根据权利要求8所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器是通过微机电系统技术实现的。
12、根据权利要求11所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波扬声器和所述超声波驱动芯片被实现为一个半导体芯片。
13、根据权利要求8所述的移动通信终端电路板，其中所述超声波驱动芯片包括：
预处理单元，用于接收从所述基带芯片输出的音频数据并对所接收的音频数据执行频带补偿和失真补偿；
载波生成单元，用于生成超声波段的载波；
调制单元，用于利用所述载波将所述预处理单元的输出信号调制成超声波段信号；和
超声波放大单元，用于放大所述调制单元的输出信号。
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