ES2206382T3 - Telefono movil con altavoz perfeccionado. - Google Patents

Abstract

Teléfono móvil (1) que comprende un circuito (2) de tratamiento de señales de voz y un altavoz (3) conectado a este circuito de tratamiento, comprendiendo el altavoz una estructura (12) de soporte, una parte (13) accionada que puede moverse con respecto a la estructura de soporte, y una primera bobina (18) eléctrica de excitación mecánica, caracterizado porque comprende un conmutador (19) con dos salidas (22, 23), conectado, a través de su entrada (24), con el circuito (10) de tratamiento y, mediante sus dos salidas, con la primera bobina eléctrica de excitación mecánica y con una segunda bobina (20) eléctrica de excitación mecánica.

Description

Teléfono móvil con altavoz perfeccionado.

La presente invención tiene por objeto un teléfono móvil provisto de un altavoz perfeccionado. Su objetivo es hacer que el funcionamiento de un altavoz de esta clase sea insensible a las perturbaciones electromagnéticas externas. En los teléfonos móviles, se utilizan altavoces que se colocan, naturalmente, en la parte superior del aparato, de modo que se correspondan con la posición del oído de la persona que escucha. La antena de radiación electromagnética de un teléfono móvil de esta clase está colocada, también, en la parte superior del aparato. En la práctica, hay un circuito eléctrico impreso, que constituye una tarjeta electrónica, colocado frente al altavoz y que dirige las señales de emisión hacia esta antena. En el momento de la puesta en funcionamiento y del reconocimiento del teléfono móvil por parte de una estación de base, dicho teléfono móvil emite señales protocolarias en la frecuencia de baliza de esta estación de base, con una potencia nominal, antes de que esta estación de base le asigne una potencia de emisión menor, relacionada con su distancia. Por otro lado, cuando el teléfono móvil está lejos de la estación de base, la potencia de emisión es, de forma continua, la nominal.

La señal eléctrica que corresponde a este reconocimiento protocolario, al igual que todas las señales intercambiadas, está contenida en ventanas temporales de 577 microsegundos (en modo GSM TDMA Time Division Multiple Access - Acceso múltiple por división en el tiempo). El amplificador de salida radioeléctrica del teléfono móvil es, por lo tanto, el centro de un consumo de impulsos con una frecuencia del orden de 217 Hz. Este consumo elevado genera un ruido electromagnético que se propaga en la caja del teléfono móvil y que, en ciertos casos, da lugar a una excitación mecánica parásita de la membrana del altavoz del teléfono móvil. El usuario oye entonces un ruido de cabalgada, al menos en el momento del reconocimiento. Este ruido resulta molesto.

La perturbación constatada no es una perturbación de la señal de audio que alimenta al altavoz (aunque esta fuente intervenga también), sino una inducción de corriente en la bobina del altavoz, lo que tiene el efecto de poner en movimiento la bobina y la membrana del altavoz y, en consecuencia, de producir ruido. Este ruido se denomina ruido de ráfaga, en referencia a las envolventes de los impulsos de las potencias consumidas en las ventanas temporales. De ese modo, cuando se establece un cortocircuito del altavoz consigo mismo, sin contacto eléctrico alguno con el circuito impreso, se percibe el ruido de ráfaga de la misma manera. En ciertos teléfonos móviles, el problema es menos crítico puesto que el altavoz está relativamente alejado del circuito impreso de la tarjeta electrónica. En la medida en que es difícil prever la estructura del campo magnético radiado por una tarjeta electrónica, este tipo de problema solamente puede detectarse en el momento de la integración del altavoz en el teléfono móvil, aunque se sabe que es siempre preferible alejar al máximo el altavoz de las pistas de radio de potencia elevada.

En funcionamiento normal, se aplica una tensión U(t) a los terminales del altavoz. La bobina de excitación de dicho altavoz es recorrida, entonces, por una corriente i. Esta bobina, por otro lado, está rodeada por un campo magnético estático radial B_{o} creado por un imán del altavoz. De ello resulta una fuerza F aplicada a la bobina, llamada fuerza de Laplace, y cuyo valor viene dado por: F = ilB_{o}, siendo l la longitud del hilo de la bobina. Esta fuerza puede ser positiva o negativa según el sentido de recorrido de la corriente en la bobina. Al ser la bobina solidaria de la membrana del altavoz, el conjunto bobina-membrana se pone, por tanto, en movimiento.

En modo perturbado, la tensión de excitación tiene un origen diferente. Un campo electromagnético externo B(t), variable en el tiempo, rodea la bobina del altavoz y crea un flujo magnético \phi_{e} a través de esta bobina, cuyo valor viene dado por \phi_{e}(t) = NSB_{e}(t), siendo N el número de espiras de la bobina y S la superficie de una espira. Las variaciones en el tiempo de este flujo generan una fuerza electromotriz (una tensión) e en los terminales de la bobina según la relación e = -d\phi/dt. Esta tensión e encuentra frente a ella una resistencia eléctrica relativamente débil (la resistencia eléctrica del altavoz (R = 8 \Omega) en serie con la resistencia interna del amplificador (r = 8 \Omega)). Por lo tanto, la bobina es atravesada por una corriente no despreciable, lo que activa la membrana según el mismo principio que el antes mencionado. La solución consistente en colocar una gran resistencia en serie con el altavoz tiene la ventaja de suprimir los efectos perceptibles de un ruido de este tipo. Pero tiene el inconveniente de dar lugar a una alimentación sobredimensionada de audio y consumidora de energía.

La invención tiene por objeto remediar los inconvenientes citados, sacando partido del hecho de que el usuario exige modos de escucha reservado (con el teléfono móvil al oído) y manos libres (con amplificación adicional). Simplemente con motivo de esta exigencia, se dispone, entonces, de una información para configurar el teléfono móvil de forma diferente en función del modo de utilización deseado. En estas condiciones, en la invención se dota a este teléfono móvil de un altavoz con doble bobina. Una primera bobina es de alta impedancia y sirve para la escucha reservada. Al ser de impedancia elevada, favorece de modo natural la difusión de los sonidos que provienen de la descodificación de las señales transmitidas por el teléfono con respecto a la difusión de los ruidos de ráfaga. No hay necesidad de añadir una resistencia al circuito. Una segunda bobina es una bobina de baja impedancia y sirve para la escucha en modo de manos libres. En este caso no se atenúan los ruidos de ráfaga. Pero al amplificarse los sonidos que provienen de la descodificación de las señales transmitidas en la escucha en modo de manos libres, se favorece su difusión con respecto a la de los ruidos de ráfaga. De ello resulta que el consumo eléctrico del teléfono móvil no aumenta en modo de escucha de manos libres a causa de una resistencia inútil que hubiera sido añadida.

La invención tiene por objeto un teléfono móvil que comprende un circuito de tratamiento de señales de voz y un altavoz conectado a este circuito de tratamiento, comprendiendo el altavoz una estructura de soporte, una parte accionada que puede moverse con respecto a la estructura de soporte, y una primera bobina eléctrica de excitación mecánica, caracterizado porque comprende un conmutador con dos salidas, estando conectado, a través de su entrada, con el circuito de tratamiento y, mediante sus dos salidas, con la primera bobina eléctrica de excitación mecánica y con una segunda bobina eléctrica de excitación mecánica.

La invención se comprenderá mejor a partir de la lectura de la descripción que sigue y del examen de la figura que la acompaña. Ambas se presentan únicamente a título indicativo, y en modo alguno limitativo, de la invención. La figura 1, única, muestra un teléfono móvil según la invención.

La figura 1 muestra un teléfono móvil según la invención. El teléfono 1 comprende, de manera esquemática, un circuito 2 (a trazos) de tratamiento de señales de voz y un altavoz 3. En un ejemplo preferido de realización, el circuito 2 comprende en este caso, de manera convencional, un microprocesador 4 unido mediante un bus 5 a una memoria 6 de datos y 7 de programa, a un teclado 8, a una pantalla 9 así como a circuitos de amplificación 10. Para la puesta en práctica de una aplicación de telefonía móvil, la memoria 7 comprende un programa 11, denominado GSM en esta memoria, porque comprende todas las instrucciones útiles para llevar a la práctica la aplicación de telefonía móvil. El teléfono 1 comprende también otros accesorios, tal como, por ejemplo, un micrófono, no representado porque es irrelevante para la invención. Los circuitos de amplificación 10 alimentan eléctricamente al altavoz 3.

El altavoz 3 comprende una estructura de soporte 12, representada por líneas cruzadas, y una membrana 13 que representa un papel de parte accionada que puede moverse con respecto a la estructura 12. La membrana 13 es preferentemente circular. Dicha membrana está fijada, por un primer extremo circular, a una corona 15 solidaria de la estructura 12. Por otro extremo 16, la membrana 13 está fijada a un núcleo 17 tubular. En un ejemplo, el núcleo 17 tubular se aplica en torno a un pilar central de la estructura 12. En este ejemplo preferido, el núcleo 17 y la estructura 12 están hechos de materiales magnéticos. En particular, la estructura 12 será un imán permanente de estructura circular y que emite un campo radial en el entrehierro en que está situado el núcleo 17. La membrana 13 se mantiene en una posición de equilibrio entre sus extremos 14 y 16 debido a su propia rigidez. El altavoz 3 comprende, por otro lado, una primera bobina eléctrica 18 fijada al núcleo 17 que, cuando es alimentada, provoca su propia excitación mecánica, así como la del núcleo 17. Por el efecto de las señales eléctricas entregadas por el amplificador 10, la bobina 18, con la que está conectada, está sometida a desplazamientos que se corresponden con la señal amplificada.

En la invención, el teléfono móvil está modificado de dos maneras. Por una parte, comprende un conmutador 19 y, por otra, comprende una segunda bobina 20 eléctrica de excitación mecánica. La bobina 20 está instalada en paralelo con la primera bobina, mostradas en este caso de manera preferida mediante trazos, entre un nodo eléctrico común 21, en este caso, por ejemplo, la masa, y cada una de las dos salidas, respectivamente 22 y 23, del conmutador 19. Para prescindir de un nodo eléctrico común, sería suficiente sustituir el conmutador 19 por un conmutador doble, 19 y 19a con dos veces dos salidas, estando unidas las primeras salidas a una bobina y estando unidas las segundas salidas a la otra bobina. Los dos conmutadores 19 y 19a se accionan, entonces, en común. A través de su entrada, el conmutador 19 está conectado con la salida de amplificación del amplificador 10. El conmutador 19 tiene dos salidas y es capaz de dirigir hacia una de sus salidas, en función de una orden transmitida por el bus 5, una señal eléctrica recibida en su entrada 24. Las dos bobinas 18 y 20 están previstas para adoptar comportamientos diferentes en presencia de una señal eléctrica que las excite. Por ejemplo, la primera bobina 18 será una bobina de alta impedancia, mientras que la segunda bobina 20 será una bobina de baja impedancia. La segunda bobina 20 está fijada mecánicamente a la primera bobina 18 y al núcleo 17.

Esta diferencia de impedancias puede llevarse a cabo en la práctica disponiendo en la primera bobina 18 un número de espiras superior al número de espiras de la segunda bobina 20. Por ejemplo, el número de espiras de la primera bobina será de 64, mientras que el número de espiras de la segunda bobina 20 será de 32. Además, para aumentar la resistencia de la primera bobina 18, el diámetro del hilo conductor utilizado en ella será, con preferencia, la mitad del diámetro del hilo utilizado en la segunda bobina 20. Este diámetro será, por ejemplo, de 30 y 60 micras, respectivamente. Con ello, y en particular al combinar las dos soluciones, se llega al resultado de que la impedancia presentada por la primera bobina será 8 veces mayor que la impedancia presentada por la segunda bobina. En efecto, al ser igual a 2 la relación entre el número de espiras y 4 la relación entre los diámetros (puesto que la resistividad es inversamente proporcional a la superficie de la sección de los hilos), se obtiene esa relación de 8. Además, para aumentar la resistencia de la bobina 18 de alta impedancia puede estar previsto que se le asocie en serie una resistencia 25 discreta o repartida. Se puede obtener, entonces, una segunda bobina 20 con una impedancia de 8 ohmios cuando la primera bobina 18 tenga una impedancia de, aproximadamente, 120 ohmios (8 veces 8 ohmios más 60 ohmios de la resistencia 25).

El funcionamiento del teléfono 1 es, entonces, el siguiente. En función de una orden aplicada por un usuario en un botón del teclado 8, y mediante la aplicación de un programa 26 de conmutación contenido en la memoria 7 de programa, el microprocesador 4 fuerza al conmutador 19 a alimentar la salida 22 o la salida 23. Cuando alimenta la salida 22, para una escucha reservada, la señal disponible a la salida del amplificador 10 excita a la primera bobina 18. La amplificación del amplificador 10 es suficiente para que la vibración de la membrana 13 corresponda a una escucha reservada. El usuario puede, eventualmente, regular el amplificador 10 en función de la comodidad de escucha deseada. Se está en presencia, entonces, de una configuración de alta impedancia que corresponde a la del estado de la técnica en que se resuelve el problema de ruido de ráfaga mediante un aumento de la impedancia. En este caso se obtiene, en la práctica, una presión acústica radiada, por voltio, débil. En este caso, el amplificador 10 debe aplicar tensiones elevadas a la bobina 18. Comparativamente, los ruidos de ráfaga son entonces relativamente reducidos: son equivalentes a excitaciones de tensión de amplitud fija. En estas condiciones no se les oye. El objetivo a alcanzar es este tipo de escucha.

En el otro caso, cuando se alimenta la segunda bobina 20, dicha bobina 20 tiene una impedancia reducida. Por ejemplo, la impedancia de la bobina 20 será del orden de 8 ohmios (impedancia normalizada). Para una tensión dada de excitación esta bobina es recorrida por una corriente elevada. Dicha bobina produce un ruido elevado en utilización de manos libres. La bobina 20 es también sensible a las inducciones de radiofrecuencia de las ráfagas. Pero como entonces el nivel de la señal eléctrica de audio se amplifica relativamente de modo mucho más intenso, los ruidos de radiofrecuencia no son perceptibles. De esa forma se llega, también, al resultado buscado de enmascarar los ruidos de ráfaga. En la puesta en práctica, las bobinas 18 y 20 son móviles y se fijan conjuntamente al núcleo 17. Una de las bobinas se encaja en la otra. El conjunto puede moverse en el fondo de una ranura circular 27 de la estructura 12. La ranura 27 rodea una parte central del imán 12. En esta solución preferida, el conjunto de las dos bobinas presenta más inercia (a causa del peso duplicado). En consecuencia, el efecto de masa suplementaria es benéfico para evitar los ruidos de ráfaga.

Procediendo de ese modo se conforman dos altavoces en uno solo, por lo que se reduce notablemente el coste del teléfono móvil. Con un mismo altavoz, doble, se puede facilitar una escucha reservada y una escucha en modo de manos libres.

En resumen, en ambos casos, escucha reservada o escucha en modo de manos libres, los efectos de ráfaga repercuten, a igual número de espiras, en una misma fuerza electromotriz parásita aplicada a la bobina. En el caso de la escucha reservada, en la que la tensión aplicable por el amplificador 10 habría sido débil (propagando un ruido débil), se aumenta artificialmente la contribución de excitación de los ruidos que resultan de la descodificación del teléfono móvil con respecto a la contribución que resulta de los ruidos parásitos, simplemente, aumentando la impedancia de la primera bobina 18. Desde este punto de vista, la modificación del diámetro de los hilos y la adición de una resistencia 25 en serie tienen un carácter preponderante. Es suficiente, simplemente, dimensionar el amplificador 10 para que pueda proporcionar una tensión elevada, por ejemplo, 24 voltios entre picos. En el otro caso, se está de modo natural en una situación en la que la tensión de excitación útil es elevada puesto que se está en modo de escucha de manos libres. Y en consecuencia, los ruidos de ráfaga son relativamente reducidos.

Por otra parte, la utilización de un conmutador 19 resulta ventajosa. En efecto, según la posición del conmutador 19, una de las dos entradas 22 o 23 está conectada a una bobina y la otra está libre. La entrada libre no está conectada. La bobina con una entrada libre constituye, sin embargo, un dispositivo radiante. El hecho de que una de las bobinas esté libre mientras que la otra está funcionando podría dar lugar a la generación de excitaciones mecánicas por parte de esta otra bobina. Se observa al respecto, de manera paradójica, un acoplamiento débil entre las dos bobinas cuando en la práctica una está bobinada en la otra. Dicho acoplamiento es del orden de -10 dB cuando está en funcionamiento una bobina y del orden de
-30 dB cuando está en funcionamiento la otra bobina. Esta debilidad paradójica del acoplamiento está vinculada, en efecto, con el hecho de que ambas bobinas sean solidarias y estén devanadas, con preferencia, una en sentido inverso a la otra. En la práctica, el acoplamiento magnético se compensa con un acoplamiento mecánico que resulta del hecho de que, para una bobina, ser hecha mover en el imán permanente de la estructura 12 lleva consigo, entonces, la generación de una tensión de sentido inverso a la tensión parásita generada en la otra bobina.

Entre el devanado de la segunda bobina 20 para escucha en modo de manos libres y la salida 23 del conmutador se coloca, con preferencia, un amplificador 28. El amplificador 28 está a cargo de la amplificación en modo de manos libres. A continuación se exponen las razones de esta disposición. Un conmutador tal como 19 presenta siempre una cierta resistencia en serie, del orden de 4 ohmios. En el caso de la escucha amplificada, si el amplificador 10 tuviese que producir él solo la potencia a disipar en el altavoz 3, tendría que tener una impedancia interna de 12 ohmios (8 ohmios para la bobina 20 y 4 ohmios para el conmutador 19). Se consumiría entonces mucho más de lo que está previsto que consuma el amplificador 28. Dicho amplificador debe estar adaptado para tener únicamente una impedancia interna de 8 ohmios ya que excita directamente a la segunda bobina 20. En este caso, el amplificador 28 efectúa, por otro lado, una transformación de impedancia: tiene una impedancia de entrada del orden de 120 ohmios o más y una impedancia de salida de 8 ohmios. En comparación, el amplificador 10 tiene una impedancia de salida del orden de 120 ohmios en el ejemplo.

En el plano estructural, la corona 15 está atravesada por dos orificios 29 y 30 para dejar pasar pares de hilos, respectivamente 31 y 32. Estos pares 31 y 32 de hilos están conectados, cada uno, a los extremos de las bobinas 18 y 20, respectivamente. La realización del altavoz 3 es la siguiente. Se devanan las bobinas 18 y 20 en torno al núcleo 17, haciéndolo de modo que los pares de hilos 31 y 32, respectivamente, salgan por una misma cara, con preferencia opuestos diametralmente, de un bloque cilíndrico circular 33 que los contiene. Al mismo tiempo que se fija un pabellón que representa el papel de membrana 13 en el bloque 33, se hacen pasar los pares 31 y 32 de hilos por los agujeros 29 y 30 realizados en la corona 15 enganchada al otro extremo de la membrana circular 13. A continuación la corona 15 se fija, por medio de su zócalo circular 34, a una pared exterior circular 35 de la estructura 12. Para que cada bobina sea alimentada por un par de hilos que desembocan uno junto a otro, dicha bobina comprende en su longitud 36 una primera capa devanada de arriba abajo en serie con una segunda capa devanada de abajo arriba. Para que los pares de hilos desemboquen en oposición diametral, es suficiente girar una bobina 180º en el interior de la otra. El altavoz 3 se fija, a continuación, por medio de la estructura 12 a la caja del teléfono 1.

Claims (10)

1. Teléfono móvil (1) que comprende un circuito (2) de tratamiento de señales de voz y un altavoz (3) conectado a este circuito de tratamiento, comprendiendo el altavoz una estructura (12) de soporte, una parte (13) accionada que puede moverse con respecto a la estructura de soporte, y una primera bobina (18) eléctrica de excitación mecánica, caracterizado porque comprende un conmutador (19) con dos salidas (22, 23), conectado, a través de su entrada (24), con el circuito (10) de tratamiento y, mediante sus dos salidas, con la primera bobina eléctrica de excitación mecánica y con una segunda bobina (20) eléctrica de excitación mecánica.

2. Teléfono según la reivindicación 1, caracterizado porque las bobinas son fijas con respecto a un núcleo (17) tubular que puede moverse entre la estructura de soporte y las bobinas.

3. Teléfono según la reivindicación 2, caracterizado porque la parte accionada comprende una membrana del altavoz, estando esta membrana fijada por una parte (14) a una corona (15) solidaria de la estructura de soporte, y por otra parte (16), a este núcleo.

4. Teléfono según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda bobina está encajada en la primera bobina, porque las bobinas primera y segunda comprenden, cada una, un par (31, 32) de hilos de alimentación que desembocan uno junto a otro, desembocando el par de hilos de la primera bobina en una cara de la primera bobina situada en el mismo lado, con respecto a esta primera bobina, que la cara de la segunda bobina en la que desemboca el par de hilos de esta segunda bobina.

5. Teléfono según la reivindicación 4, caracterizado porque los pares de hilos desembocan en esta cara en oposición diametral (29, 30) de uno respecto a otro.

6. Teléfono según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la primera bobina comprende el doble de espiras que la segunda bobina.

7. Teléfono según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las espiras de la primera bobina están formadas por hilos cuyo diámetro es la mitad del diámetro de los hilos de las espiras de la segunda bobina.

8. Teléfono según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las espiras de la primera bobina están dispuestas en serie con una resistencia (25) discreta.

9. Teléfono según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las espiras de la segunda bobina están conectadas al conmutador por medio de un amplificador (28) interpuesto.

10. Teléfono según una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque la segunda bobina está instalada en paralelo con la primera bobina entre un nodo eléctrico (21) común y las dos salidas del conmutador con dos salidas.