DE102019218171A1 - Kommunikationsgerät und Verfahren zur Herstellung eines Kommunikationsgeräts - Google Patents

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Sebastian Voss
Walter von Malachinski
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Holmberg GmbH and Co KG
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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Kommunikationsgerät, insbesondere ein Kommunikationsgerät (2), das für den Behördenfunkt geeignet ist. Außerdem betrifft die Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines Kommunikationsgeräts (2). Das vorgeschlagene Kommunikationsgerät (2) umfasst ein Modul (8) zum Senden und Empfangen von Audiosignalen, insbesondere an eine bzw. von einer Sprechstelle. Außerdem weist das Kommunikationsgerät (2) eine Mikrophonvorrichtung (7) mit einer Mikrophonanordnung (9) auf. Die Mikrophonanordnung (9) weist ein erstes und ein zweites Mikrophon (10, 11) auf, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Außerdem weist die Mikrophonvorrichtung (7) eine Verrechnungsschaltung (12) zum Erreichen und/oder zur Einstellung einer Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung (9) auf. Die Verrechnungsschaltung (12) umfasst eine Verzögerungsschaltung (13) zum Verzögern eines von einem der Mikrophone (11) erzeugten Signals um eine vorgegebene Zeit und eine Additionsschaltung oder Subtraktionsschaltung (14) zum Kombinieren des verzögerten Signals des einen Mikrophons (11) mit dem Signal des anderen Mikrophons (10). Die Mikrophonvorrichtung (7) ist zudem eingerichtet, ein durch die Additionsschaltung bzw. Subtraktionsschaltung (14) kombiniertes Audiosignal der beiden Mikrophone (10, 11) an das Modul (8) auszugeben.

Description

  • Die Anmeldung betrifft ein Kommunikationsgerät, insbesondere ein Kommunikationsgerät, das für den Behördenfunk geeignet ist. Außerdem betrifft die Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines Kommunikationsgeräts.
  • Hörsprechgarnituren, im Folgenden als Headsets bezeichnet, sowie Handmikrofone für den Behördenfunk sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein typisches Einsatzgebiet für derartige Headsets bzw. Handmikrophone ist beispielsweise in Leitstellen oder an Dispatcherplätzen der Polizei. Bei der Verwendung eines Headsets hört ein Benutzer typischerweise einen aktuellen Kommunikationspartner über den sogenannten Mithörkanal und kann selbst über das eingebaute Mikrophon mit dem Kommunikationspartner sprechen. Erforderlich ist es in der Regel für die Anwendung im Behördenfunk, dass das Headset eine Übertragung eines zweikanaligen Signals (ein Kanal für den Kommunikationspartner sowie ein Mithörkanal) von einer Tischsprechstelle bei gleichzeitiger Rückübertragung des Mikrophonsignals möglich ist. Außerdem werden im Behördenfunk erhöhte Anforderungen an eine Abhörsicherheit gestellt. Ein Drahtlos-Headset, das für den Behördenfunk geeignet ist, zeigt beispielsweise die Druckschrift DE 10 2016 209 920 A1 .
  • Vor dem Hintergrund des oben genannten Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein verbessertes Kommunikationsgerät vorzuschlagen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Kommunikationsgerät vorzuschlagen, das eine zuverlässige Übertragung von Audiosignalen bei Gewährleistung eines hohen Benutzerkomforts und hinreichend guter Sprachqualität ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Kommunikationsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche und der Ausführungsbeispiele.
  • Das vorgeschlagene Kommunikationsgerät, insbesondere ein Kommunikationsgerät für den Behördenfunk, umfasst ein Modul zum Senden und Empfangen von Audiosignalen, insbesondere an eine bzw. von einer Sprechstelle. Außerdem weist das Kommunikationsgerät eine Mikrophonvorrichtung mit einer Mikrophonanordnung auf. Die Mikrophonanordnung weist ein erstes und ein zweites Mikrophon auf, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Außerdem weist die Mikrophonvorrichtung eine Verrechnungsschaltung zum Erreichen und/oder zur Einstellung einer Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung auf. Die Verrechnungsschaltung umfasst eine Verzögerungsschaltung zum Verzögern eines von einem der Mikrophone erzeugten Signals um eine vorgegebene Zeit und eine Additionsschaltung oder Subtraktionsschaltung zum Kombinieren des verzögerten Signals des einen Mikrophons mit dem Signal des anderen Mikrophons. Die Mikrophonvorrichtung ist zudem eingerichtet, ein durch die Additionsschaltung bzw. Subtraktionsschaltung kombiniertes Audiosignal der beiden Mikrophone an das Modul auszugeben.
  • Über die zumindest zwei Mikrophone der Mikrophonanordnung sowie die Verrechnungsschaltung kann eine Richtcharakteristik eingestellt werden. Auf diese Weise können durch das Kommunikationsgerät eine gute Sprachqualität und eine gewünschte Geräuschunterdrückung erreicht werden.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass das vorgeschlagene Kommunikationsgerät wie nachfolgend beschrieben besonders einfach anpassbar ist. Typischerweise ist es vorgesehen, dass die Mikrophonvorrichtung in einem Gehäuse aufgenommen ist. In diesem Fall ist das vorgeschlagene Kommunikationsgerät vorteilhafterweise gehäuseadaptierbar. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Verrechnungsschaltung ausgebildet ist, die Richtcharakteristik an eine Gehäuseform des Gehäuses bzw. an einen Einsatzweck des Kommunikationsgeräts anzupassen. In diesem Sinne kann es vorgesehen sein, dass die Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung über die Verrechnungsschaltung an die Gehäuseform und/oder den vorgesehenen Einsatzzweck angepasst ist. Hierzu kann die Verrechnungsschaltung auf eine für die Gehäuseform bzw. den Einsatzzweck vorbestimmte Soll-Richtcharakteristik eingestellt sein. Insbesondere kann die Verrechnungsschaltung auf die Soll-Richtcharakteristik fest voreingestellt und/oder während eines Betriebs des Kommunikationsgeräts unveränderbar eingestellt sein. Diese Anpassung des Kommunikationsgeräts wird bevorzugt bereits bei seiner Herstellung vorgenommen. In diesem Sinne betrifft die vorliegende Anmeldung auch ein Verfahren zur Herstellung des wie oben oder unten beschriebenen Kommunikationsgeräts. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Soll-Richtcharakteristik festgelegt, die von der Gehäuseform des Gehäuses, in dem die Mikrophonanordnung aufgenommen ist, und/oder von einem vorgesehenen Einsatzzweck des Kommunikationsgeräts abhängt. Anschließend kann die Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung durch Einstellen der Verrechnungsschaltung derart angepasst werden, dass die Soll-Richtcharakteristik erreicht wird. In der Regel wird erst danach das Herstellungsverfahren abgeschlossen und das fertig hergestellte Kommunikationsgerät ausgeliefert.
  • Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Kommunikationsgeräts ist, dass dieses eine eingestellte Richtcharakteristik bei sehr geringem Stromverbrauch ermöglicht. Dieser Vorteil kommt insbesondere zum Tragen, wenn dem Kommunikationsgerät keine beliebig hohe elektrische Leistung zur Verfügung steht. In besonders bevorzugten Ausführungen ist das Kommunikationsgerät ein Headset, insbesondere Drahtlos-Headset, oder ein Handmikrophon. Hierbei kommt der geringe Energieverbrauch besonders zum Tragen, denn derartigen Geräten steht in der Regel keine beliebig hohe Energiereserve zur Verfügung. Insbesondere steht Handmikrophonen durch übliche Fernspeisungen in der Regel lediglich eine vergleichsweise geringe Leistung zur Verfügung. Bei Drahtlos-Headsets, die in der Regel über eine eingebaute Batterie oder einen Akkumulator mit Energie versorgt werden, ermöglicht der geringe Energieverbrauch des vorgeschlagenen Kommunikationsgeräts längere Betriebsdauern.
  • Eine besonders vorteilhafte Reduzierung des Energieverbrauchs kann erreicht werden, wenn die Verrechnungsschaltung zur Einstellung einer Richtcharakteristik dazu eingerichtet ist, die Signale der Mikrophone analog zu verrechnen. Auf diese Weise kann die Vorverrechnung bei sehr geringen Strömen erfolgen, wodurch die oben beschriebenen Vorteile des geringen Energieverbrauchs besonders zum Tragen kommen, insbesondere dadurch, dass einem Headset bzw. Handmikrophon in der Regel nicht die für eine digitale Verrechnung notwendige und im Vergleich zur analogen Verrechnung hohe elektrische Leistung zur Verfügung steht.
  • Die Verrechnungsschaltung ist in der Regel in einem Gehäuse des Kommunikationsgeräts aufgenommen. Beispielsweise kann die Verrechnungsschaltung in einer Hörmuschel aufgenommen sein, wenn das Kommunikationsgerät als Headset ausgeführt ist. Dadurch, dass die Verrechnungsschaltung auf dem Kommunikationsgerät selbst vorgesehen ist - d.h. die Signale der Mikrophone werden auf dem Kommunikationsgerät vorverrechnet - und dass eine Übertragung der Signale an eine Basis, insbesondere an eine Sprechstelle, erst nach der Verrechnung erfolgt, ist keine Übertragung der beiden einzelnen Mikrophonsignale an die Basis erforderlich. Stattdessen erlaubt das vorgeschlagene Kommunikationsgerät die Übertragung eines bereits vorverrechneten Mikrophonsignals von dem Modul an die Basis. Somit ermöglicht das vorgeschlagene Kommunikationsgerät aufgrund der Vorverrechnung eine geringe Anzahl von Signalwegen.
  • In bevorzugten Ausführungen sind die Mikrophone MEMS-Mikrophone. Diese haben aufgrund Ihrer geringen Größe und aufgrund Ihrer Bauweise den Vorteil, dass sie sich so anordnen lassen, dass der Abstand zwischen den Mikrophonen frei wählbar und sehr genau einstellbar ist. Zudem zeichnen die MEMS-Mikrophone durch eine hohe Serienkonstanz aus, wodurch die oben und unten beschriebene Einstellung der Richtcharakteristik vereinfacht wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Kommunikationsgerät mit einer Basis, insbesondere einer Sprechstelle, beispielsweise Tischsprechstelle, kabelgebunden verbindbar ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Kommunikationsgerät funkbasiert mit der Basis verbindbar ist. Somit kann es vorgesehen sein, dass das Modul ein Funkmodul, insbesondere ein Bluetooth-Modul oder ein DECT-Modul, ist. Insbesondere in diesem Fall ist die Vorverrechnung auf dem Kommunikationsgerät vorteilhaft, da hierdurch eine Vereinfachung der Übertragungsprotokolle für die drahtlose Übertragung ermöglicht wird. In besonders vorteilhaften Ausführungen ist das Kommunikationsgerät ein Headset, insbesondere Drahtlos-Headset, wodurch dem Benutzer eine große Bewegungsfreiheit ermöglicht wird.
  • Das Modul, insbesondere das Funkmodul, kann eigerichtet sein zum Senden eines ersten Audiosignalweges für eine Übertragung des kombinierten Audiosignals der beiden Mikrophone. Des Weiteren kann es eingerichtet sein zum Empfangen eines zweiten Audiosignalwegs für einen rechten Hörer des Kommunikationsgeräts, insbesondere des Drahtlos-Headsets, und zum Empfangen eines dritten Audiosignals für einen linken Hörer des Kommunikationsgeräts, insbesondere des Drahtlos-Headsets. In der Regel ist für die Anwendung im Behördenfunk eine Übertragung eines Kanals an das Kommunikationsgerät für den Kommunikationspartner sowie ein Mithörkanal vorgesehen. Gleichzeitig zum Sprechen ist vorteilhafterweise eine gleichzeitige Rückübertragung des kombinierten Audiosignals der beiden Mikrophone vorgesehen. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kommunikationsgerät, insbesondere dann, wenn es als Drahtlos-Headset ausgeführt ist, einen Full-Duplex-Stereo-Betrieb ermöglicht. Ein Full-Duplex-Stereo-Betrieb ist aber auch dann vorteilhaft, wenn das Kommunikationsgerät kein Funkmodul aufweist, insbesondere bei einem drahtgebundenen Headset. Durch die Möglichkeit des Full-Duplex-Stereo-Betriebs kann der Benutzer des Kommunikationsgeräts beim Kommunizieren gleichzeitig die Audiosignale über die Hörer hören und über die Mikrophonanordnung sprechen. Dadurch ist insbesondere kein Umschalten des Kommunikationsgeräts zwischen einem Sendebetrieb und einem Empfangsbetrieb notwendig.
  • Ein besonders einfacher und stromsparender Aufbau des Kommunikationsgeräts kann dadurch erreicht werden, dass die Verzögerungsschaltung ein Allpass-Filter aufweist. Das Allpass-Filter kann als Phasenschieber zur Einstellung der Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung ausgebildet sein. Zudem kann das Allpass-Filter einen nichtlinearen Phasengang aufweisen. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn das Allpass-Filter einen im Wesentlichen linearen Phasengang im Übertragungsbereich bzw. Sprachfrequenzbereich aufweist, insbesondere zwischen 200 Hz und 8 kHz. In beispielhaften Ausführungen weist der Phasenschieber ein Potentiometer und/oder einen einstellbaren Kondensator auf. Zum Anpassen der Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung bei der Herstellung des Kommunikationsgeräts kann beispielsweise das Potentiometer und/oder der einstellbare Kondensator der Verzögerungsschaltung auf einen derartigen Wert eingestellt werden, dass die Soll-Richtcharakteristik erreicht wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei der Herstellung geeignete Komponenten zur Einstellung der Soll-Richtcharakteristik gezielt ausgewählt und eingebaut werden. Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus kann dadurch erreicht werden, dass die Additions- bzw. Subtraktionsschaltung der Verrechnungsschaltung ein Differenzverstärker ist. In typischen Ausführungen weist die Verzögerungsschaltung einen Allpass 1. Ordnung und einen Differenzverstärker auf. Auf diese Weise kann ein stromsparender Aufbau erreicht und ein aufwendiger Aufbau, der viele Bauteile erfordert, vermieden werden. Bevorzugt arbeitet das Allpass-Filter im Sprachbereich, insbesondere zwischen 200 Hz und 8 kHz, im Wesentlichen linearphasig. Die zu verzögernde Zeit der Verzögerungsschaltung hängt unter anderem vom Abstand zwischen den zwei Mikrophonen und/oder der Gehäusegeometrie ab.
  • Die Anmeldung betrifft auch eine Kommunikationseinrichtung mit dem oben und unten beschriebenen Kommunikationsgerät und einer wie oben oder unten beschriebenen Basis, insbesondere Sprechstelle. In Bezug auf das Kommunikationsgerät beschriebene Merkmale gelten entsprechend für das Verfahren zur Herstellung des Kommunikationsgeräts und umgekehrt.
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Abbildungen beschrieben. Es zeigen
    • 1 einen schematischen Aufbau einer Kommunikationseinrichtung,
    • 2 eine schematische Ansicht eines Kommunikationsgeräts, das als Drahtlos-Headset ausgeführt ist,
    • 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Mikrophonarm des Kommunikationsgeräts,
    • 4(a) eine schematische Ansicht einer Mikrophonvorrichtung,
    • 4(b) eine mögliche Ausführung einer Verzögerungsschaltung und
    • 5(a) bis (c) unterschiedliche durch eine Verrechnungsschaltung des Kommunikationsgeräts erzeugbare Richtcharakteristiken.
  • 1 zeigt schematisch einen Aufbau einer Kommunikationseinrichtung 1. Die Kommunikationseinrichtung 1 weist ein Kommunikationsgerät 2 auf, das über drei Signalwege 3, 4, 5 mit einer Tischsprechstelle 6 in Kommunikation steht. Das Kommunikationsgerät 2 weist eine Mikrophonvorrichtung 7 und ein Modul 8 auf. Das Kommunikationsgerät 2 ist in der Regel ein Drahtlos-Headset, bei dem das Modul 8 als Bluetooth- oder DECT-Modul ausgebildet ist. Das Modul 8 ermöglicht hierbei eine die Übertragung der Signalwege 3, 4, 5 über eine drahtlose Funkverbindung mit der Sprechstelle 6. Das Headset gewährleistet eine dreikanalige Audioübertragung im Full-Duplex-Stereo-Betrieb. In anderen Ausführungen ist das Kommunikationsgerät 2 ein Handmikrophon. Hierbei stellt das Modul 8 eine beispielsweise eine kabelgebundene Verbindung mit der Sprechstelle 6 oder einer anderen Basis bereit. Es kann jedoch auch ein drahtlos betriebenes Handmikrophon mit Funkmodul vorgesehen sein. Hierbei reicht es in der Regel aus, wenn lediglich der Signalweg 3 vorgesehen ist, nicht aber die Signalwege 4 und 5.
  • Die Mikrophonvorrichtung 7 umfasst eine Mikrophonanordnung 9 mit einem ersten Mikrophon 10 und einem zweiten Mikrophon 11. Die Mikrophone 10, 11 sind mit einem Abstand zueinander in einem Gehäuse aufgenommen und können in einigen Ausführungen als MEMS-Mikrophone ausgeführt sein. Von den Mikrophonen 10, 11 erfasste Sprachsignale werden einer Verrechnungsschaltung 12 zugeführt, die einen Teil der Mikrophonvorrichtung 7 bildet. Die Verrechnungsschaltung 12 umfasst eine Verzögerungsschaltung 13, in der das Signal eines der Mikrophone 10, 11 zeitlich verzögert wird und eine Additions- oder Subtraktionsschaltung 14, durch die die Signale der beiden Mikrophone 10, 11 kombiniert werden. Ein von der Additions- bzw. Subtraktionsschaltung 14 kombiniertes Audiosignal wird anschließend von der Verrechnungsschaltung 12 an das Modul 8 übertragen, durch das es über den Signalweg 3 an die Sprechstelle 6 übertragen wird.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Kommunikationsgeräts 2, das als Drahtlos-Headset ausgebildet ist. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser und in den folgenden Abbildungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Headset weist zwei Hörer bzw. Kopfhörermuscheln 15, 16 auf, die über einen Bügel 17 miteinander verbunden sind. Die Kopfhörermuscheln 15, 16 umfassen jeweils einen Lautsprecher. An einer der Kopfhörermuscheln 15 ist ein Mikrophonarm 18 befestigt, an dessen von der Kopfhörermuschel 15 entfernten Ende wiederum die Mikrophone 10, 11 befestigt sind. Der Mikrophonarm 18 ist typischerweise plastisch verformbar und/oder schwenkbar.
  • In einem Gehäuse einer der Kopfhörermuscheln 15 sind das Funkmodul 8 und die Verrechnungsschaltung 12 aufgenommen, die für einen Anwender typischerweise nicht ohne Öffnen des Gehäuses der Hörmuschel mittels geeignetem Werkzeug zugänglich sind. Darüber hinaus umfasst das Headset in diesem Gehäuse einen aufladbaren Akku, durch den das Funkmodul 8 sowie die die Verrechnungsschaltung 12 mit Strom versorgt werden.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführung des Mikrophonarms 18 im Querschnitt. Das erste Mikrophon 10 und das zweite Mikrophon 11 sind in einem Gehäuse 22 des Mikrophonarms 18 aufgenommen. Über jeweilige Öffnungen 23, 24 kann Schall durch das Gehäuse 22 des Mikrophonarms 18 hindurchtreten und von den Mikrophonen 10, 11 erfasst werden. Hierbei ist die Öffnung 23 für das erste Mikrophon 10 auf einer dem Benutzer zugewandten Innenseite des Gehäuses 22 des Mikrophonarms 18 angeordnet, während das zweite Mikrophon 11 und die zugehörige Öffnung 24 auf einer von dem Benutzer abgewandten Außenseite des Gehäuses 22 des Mikrophonarms 18 angeordnet sind.
  • 4(a) und 4(b) illustrieren den Aufbau der Mikrophonvorrichtung 7 mit der Mikrophonanordnung 9, die das erste Mikrophon 10 und das zweite Mikrophon 11 aufweist. Die Mikrophonvorrichtung 7 bildet eine analoge, low-power Mikrofoneinsprache, mit der sich verschiedene an Gehäuse der Mikrophonanordnung 9, beispielsweise an Gehäuse eines Mikrophonarms, adaptierbare Richtcharakteristiken konfigurieren lassen. Somit kann die Mikrophonvorrichtung 7 auch eine gute Geräuschunterdrückung bei hoher Sprachqualität gewährleisten. Die Mikrophone 10, 11 sind in einem Abstand d zueinander angeordnet, wie der Pfeil mit dem Bezugszeichen 25 illustriert. Die Mikrophonvorrichtung 7 umfasst ein differenzielles Mikrophon-Array. Durch die Verrechnungsschaltung 12 wird die Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung 9 bzw. der Mikrophonvorrichtung 7 analog eingestellt bzw. konfiguriert, wodurch eine gegenüber denkbaren digitalen Varianten platz- und stromsparende Lösung bereitgestellt wird. Die Verrechnungsschaltung 12 umfasst zu diesem Zweck eine analoge Verzögerungsschaltung 13, die das von dem zweiten Mikrophon 11 erzeugte Signal um eine bestimmte Zeit, die unter anderem von dem Abstand d abhängen kann, verzögert. Zudem weist die Verrechnungsschaltung 12 die Additions- oder Subtraktionsschaltung 14 auf, durch die die Signale der beiden Mikrophone 11 und 12 kombiniert werden, bevor sie an das Modul 8 übertragen werden. Die Mikrophone 10, 11 können als unidirektionale (isotrope) Mikrofone (Druckempfänger mit richtungsunabhängiger Schalldruckempfindlichkeit) ausgebildet sein und räumlich hintereinander in dem definierten Abstand d als Endfire Array angeordnet sein (Differentielles Mikrophon Array 1. Ordnung). Durch den analog-aktiven Schaltkreis, der ein im Bereich von 200 Hz - 8 kHz linearphasiges Allpass-Filter 1. Ordnung und einen Differenzverstärker enthält, lassen sich die Mikrofonsignale zu einer nicht isotropen Schallempfindlichkeit der Mikrofoneinsprache verrechnen (Mikrofoneinsprache mit richtungsabhängiger Schalldruckempfindlichkeit).
  • Durch das linearphasige Filter lassen sich verschiedene Richtcharakteristiken erzielen, siehe dazu die 5(a) bis (c), die verschiedene durch die Verrechnungsschaltung 12 erzeugbare Richtcharakteristiken in jeweiligen Richtdiagrammen zeigen. Dabei können die Richtcharakteristiken bei der Herstellung des Kommunikationsgeräts 2 wiederum an das die Mikrophonanordnung 9 bzw. die Mikrophone 10, 11 umschließende Gehäuse angepasst werden, sodass beispielsweise der Einfluss der Gehäusegeometrie auf die Geräuschunterdrückung kompensiert werden und die Richtcharakteristik an unterschiedliche Einsatzzwecke angepasst werden kann. Hierbei wird die Verrechnungsschaltung 12 an eine gewünschte Soll-Richtcharakteristik angepasst. 5(a) zeigt eine Nierencharakteristik (Filterwerte: R1, C1), 5(b) eine Supernierencharakteristik in eingebautem Zustand (Filterwerte: R2, C1) und 5(c) eine Hypernierencharakteristik (Filterwerte: R3, C1).
  • Zum Erzeugen der Richtcharakteristik werden die zwei omnidirektionalen Mikrophone 10, 11 bei der Herstellung des Kommunikationsgeräts 2 in dem Abstand d positioniert. Um aus den von den Mikrophonen 10, 11 erfassten zwei omnidirektionalen Mikrophonsignalen ein unidirektionales Signal zu generieren, wird ein Mikrophonsignal um die Zeit Δt verzögert und danach zur Kombination der Mikrophonsignale beispielsweise von dem anderen Mikrophonsignal subtrahiert. Die Verzögerungsschaltung 13 zum Erzeugen von Δt wird im analogen Bereich durch einen aktiven Allpass 1. Ordnung (Phasenschieber) realisiert, siehe , der beispielsweise mit lediglich 35 µA bei 1,8V stabil arbeitet. Der im Phasenschieber enthaltene Verstärker hat üblicherweise einen recht linearen Phasengang und wird erst durch die externe (filternde) Beschaltung nichtlinear. Die ganze Mikrophonvorrichtung 7 benötigt beispielsweise lediglich einen Stromfluss von ca. 200 µA bei 1,8 V Spannungsversorgung. Alternativ kann ein Allpass mittels Transistor oder passiv mit RC-Glied implementiert werden. Der Phasenschieber der Verzögerungsschaltung 13 ist ein Filter, bei dem der Amplitudenfrequenzgang nicht von der Frequenz abhängt (Allpass). Die Phase wiederum ist eine Funktion der Frequenz. In diesem Bereich insbesondere zwischen 200 Hz und 8 kHz bleibt Δt im Wesentlichen konstant und das Erzeugen einer Richtcharakteristik mittels zweier MEMS-Mikrofone ist praktikabel. Implementiert man die Kapazität C als festen Wert und lässt R frei einstellbar, so kann man verschiedene Richtcharakteristiken für einen definierten Abstand d zwischen den Mikrofonen einstellen. Ebenfalls lässt sich die Richtcharakteristik an das Gehäuse, in dem die Mikrophone aufgenommen sind, anpassen, da die entstehenden Laufzeitunterschiede ebenfalls durch das einstellbare R-Glied kompensiert werden können.
  • Alternativ ist es möglich, R fest zu implementieren und C frei einstellbar zu machen.
  • Aspekte des beschriebenen Kommunikationsgeräts sind: aus zwei Mikrofonen können analog verschiedene Richtcharakteristiken kalibriert werden, insbesondere mittels einem Allpass 1. Ordnung, der so ausgebildet sein kann, dass er im Sprachbereich (200Hz-8kHz) im Wesentlichen linear arbeitet; die Richtcharakteristiken sind auf verschiedene Frequenzbereiche, sowie Nah- und Fernfeld anpassbar; die Mikrophonanordnung ist über die Einstellung der Richtcharakteristiken durch die Verrechnungsschaltung an unterschiedliche Gehäuse/Bauformen anpassbar; der Phasenschieber der Verzögerungsschaltung kann für einen definierten Frequenzbereich nahezu linear arbeiten, d.h. jede Frequenz innerhalb des Bereichs wird gleich stark verzögert, was im Vorliegenden mit nur einem Allpass 1. Ordnung und einem Differenzverstärker realisiert wird.
  • Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016209920 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Kommunikationsgerät (2), umfassend ein Modul (8) zum Senden und Empfangen von Audiosignalen, insbesondere an eine bzw. von einer Sprechstelle, gekennzeichnet durch eine Mikrophonvorrichtung (7) mit einer Mikrophonanordnung (9), die ein erstes und ein zweites Mikrophon (10, 11) aufweist, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, und einer Verrechnungsschaltung (12) zum Erreichen und/oder zur Einstellung einer Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung (9), umfassend eine Verzögerungsschaltung (13) zum Verzögern eines von einem der Mikrophone (11) erzeugten Signals um eine vorgegebene Zeit und eine Additionsschaltung oder Subtraktionsschaltung (14) zum Kombinieren des verzögerten Signals des einen Mikrophons (11) mit dem Signal des anderen Mikrophons (10), wobei die Mikrophonvorrichtung (7) eingerichtet ist, ein durch die Additionsschaltung bzw. Subtraktionsschaltung (27) kombiniertes Audiosignal der beiden Mikrophone (10, 11) an das Modul (8) auszugeben.
  2. Kommunikationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophone (10, 11) MEMS-Mikrophone sind.
  3. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrechnungsschaltung (12) zur Einstellung der Richtcharakteristik dazu eingerichtet ist, die Signale der Mikrophone (10, 11) analog zu verrechnen.
  4. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8) ein Funkmodul ist.
  5. Kommunikationsgerät (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkmodul ein Bluetooth-Modul oder ein DECT-Modul ist.
  6. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsgerät (2) ein Drahtlos-Headset ist.
  7. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsgerät (2) ein Handmikrophon ist.
  8. Kommunikationsgerät (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkmodul zur Übertragung von drei Audiosignalwegen (3, 4, 5) eingerichtet ist, nämlich zum Senden eines ersten Audiosignalweges für eine Übertragung des kombinierten Audiosignals der beiden Mikrophone, zum Empfangen eines zweiten Audiosignalwegs für einen rechten Hörer des Drahtlos-Headsets und zum Empfangen eines dritten Audiosignals für einen linken Hörer des Drahtlos-Headsets.
  9. Kommunikationsgerät (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsgerät (2) einen Full-Duplex-Stereo-Betrieb ermöglicht.
  10. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsschaltung (13) ein Allpass-Filter aufweist, das insbesondere als Phasenschieber zur Einstellung der Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung (9) ausgebildet ist.
  11. Kommunikationsgerät (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Allpass-Filter im Sprachbereich, insbesondere zwischen 200 Hz und 8 kHz, im Wesentlichen linearphasig arbeitet.
  12. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Additions- oder Subtraktionsschaltung (14) ein Differenzverstärker ist.
  13. Kommunikationsgerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung (9) über die Verrechnungsschaltung (12) an eine Gehäuseform und/oder einen vorgesehenen Einsatzzweck angepasst ist, insbesondere indem die Verrechnungsschaltung (12) auf eine für die Gehäuseform bzw. den Einsatzzweck vorbestimmte Soll-Richtcharakteristik eingestellt ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Kommunikationsgeräts (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Festlegen einer Soll-Richtcharakteristik, die von einer Gehäuseform eines Gehäuses, in dem die Mikrophonanordnung (9) aufgenommen ist, und/oder von einem vorgesehenen Einsatzzweck des Kommunikationsgeräts (2) abhängt, und - Anpassen der Richtcharakteristik der Mikrophonanordnung (9) durch Einstellen der Verrechnungsschaltung (12), derart, dass die Soll-Richtcharakteristik erreicht wird.
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