KR100225315B1 - 배플형 마이크로폰 어셈블리장치(Baffled microphone assembly) - Google Patents

배플형 마이크로폰 어셈블리장치(Baffled microphone assembly)

Info

Publication number
KR100225315B1
KR100225315B1 KR1019950039137A KR19950039137A KR100225315B1 KR 100225315 B1 KR100225315 B1 KR 100225315B1 KR 1019950039137 A KR1019950039137 A KR 1019950039137A KR 19950039137 A KR19950039137 A KR 19950039137A KR 100225315 B1 KR100225315 B1 KR 100225315B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microphone
port
cavity
ports
acoustic
Prior art date
Application number
KR1019950039137A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960020603A (ko
Inventor
스퍼젼 바틀릿 챨스
앤쏘니 주니거 마이클
Original Assignee
마틴 아이. 핀스톤
에이 티 앤드 티 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마틴 아이. 핀스톤, 에이 티 앤드 티 코포레이션 filed Critical 마틴 아이. 핀스톤
Publication of KR960020603A publication Critical patent/KR960020603A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100225315B1 publication Critical patent/KR100225315B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/19—Arrangements of transmitters, receivers, or complete sets to prevent eavesdropping, to attenuate local noise or to prevent undesired transmission; Mouthpieces or receivers specially adapted therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
    • H04R1/342—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
    • H04R1/38—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means in which sound waves act upon both sides of a diaphragm and incorporating acoustic phase-shifting means, e.g. pressure-gradient microphone

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)
  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

2차 차동(SOD) 마이크로폰은 하우징내에 설치된 1차 차동(FOD) 마이크로폰을 포함하고 있다. 한쌍의 정면 음 도관은 각각의 포트에서 마이크로폰 다이어프램의 정면상의 챔버에 이르고, 한쌍의 후면 음 도관은 각각의 포트에서 마이크로폰 다이어프램의 후면상의 챔버에 이른다. 2개의 정면 포트와 2개의 후면 포트는 단축을 따라 거의 동일 평면상에 있는데, 후면 포트는 정면 포트 중간에 있고, 정면 포트는 후면 포트 중간에 있다. 각 포트에서 마이크로폰 다이어프램으로의 음향 전달 함수는 등가이다. 마이크로폰 응답은 샘플 음압 필드의 단축을 따라 2차 공간 도함수에 근사적으로 비례한다.

Description

배플형 마이크로폰 어셈블리 장치
제1도는 음향 배플에 인접한 마이크로폰 어레이의 개략도. 도면에서 입사 면파와 입사 구면파가 도시되고 있다.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 개략 사시도. 도시를 명확히 하기위해 제2도의 마이크로폰의 방향은 제1도와 제3도에 대해서 역방향이다.
제3도는 본 발명의 마이크로폰의 분해도.
제4도는 마이크로폰 응답성 대 주파수의 관계를 도시하는 그래프. 이 그래프에서 주위 원시야 잡음(far-field noise)에 대한 본원 발명의 마이크로폰과 전방향 마이크로폰의 응답성이 비교된다.
제5도는 마이크로폰이 약 20도 하방으로 회전되는 셀룰러 전회 핸드셋에 정착될 때 제4도의 마이크로폰의 음성 응답성 그래프.
제6도는 본 발명의 마이크로폰을 결합한 셀룰러 전화 핸드셋의 부분 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 2, 3, 4 : 마이크로폰 5 : 배플
6, 7, 8 : 엣지 9 : 점원(point source)
10 : 구면파면(spherical wavefront)
[발명 분야]
본 발명은 백그라운드 잡음(이면 잡음)(background noise)을 제거 하기 위해 음압 필드(장)(acoustic pressure field)의 2차 공간 도함수에 응답하도록 정렬된 마이크로폰 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 마이크로폰 어셈블리가 전화 핸드셋과 같은 통신 장치에서 사용하기 적합한 마이크로폰 어셈블리에 관한 것이다.
[발명의 배경]
2차 차동(second order differential : SOD) 마이크로폰은 1차 차동(first order differential : FOD) 또는 0차 차동(압력) 마이크로폰에 비해 우수한 잡음 제거 성능을 가지는 것으로 인식되어 왔다. 초기에 작업자들은 2개의 FOD 마이크로폰의 출력을 결합하거나 3개 또는 4개의 압력 마이크로폰의 출력을 결합하여 SOD 마이크로폰을 제조하였다. 이러한 방법은 마이크로폰의 진폭 및 위상 응답이 서로 잘 매칭되는 마이크로폰의 사용을 필요로 한다.
엘렉트릿 마이크로폰(electret microphone)이 이용 가능하게 되기전, 통상의 마이크로폰은 진폭 및 위상 응답에 있어 필요로 하는 매칭을 보이지 못했다. 따라서 기존의 기술로 SOD 마이크로폰을 제조하기 위해서는 다이어프램(diaphragm)과 등가적으로 통신하도록 배열된 4개의 포트를 가진 단일 다이어프램을 사용하는 것이 필요하였다. 음장(sound field)을 공간적으로 샘플하기 위해 사운드 포트를 가진 인클로우저내에 장착된 가동 코일이나 압전 변환기(piezoelectric transducer)중 어느 하나를 이용해서 단일 다이어프램 SOD마이크로폰이 설계되고 구축된다(음향, 음성, 및 신호 처리에 관한 IEEE 국제회의 CH1610-5/81(1981 년 5월) 786-789 페이지에 게재된 A.J. Brouns의2차 구배 잡음 제거 마이크로폰(second-order gradient noise-cancelling microphone)에 관한 논문과, J Acoust. Soc. Am 22 (1950 년) 592-601 페이지에 게재된 W. A. Beaverson 과 A.M. Wiggins의 단일 다이어프램을 이용한 2차 구배 잡음 제거 마이크로폰에 관한 논문을 참조).
어떤 구현에 있어서, 예를 들어 포트들은 각각의 포트에 대한 다이어프램의 음향 응답이 동일하도록 FOD 마이크로폰 둘레의 사각의 4개 모서리에서 대칭적으로 놓여졌다. 이러한 단일 다이어프램 SOD 마이크로폰은 음압 필드의 양축 2차 도함수d2/dxdy 에 비례하는 출력 신호를 발생하였다.
J. Acoust Soc. Amer. 58(1975 년) 273-278 페이지에 게재된 G. M. Sessler 과 J. E. West의 엘렉트릿 변환기를 이용한 2차 구배 단방향 마이크로폰에 기술된 구현에 있어서는 단일 다이어프램 SOD 마이크로폰에 엘렉트릿 마이크로폰 소자를 결합하고 있다. 특히 실험적인 단방향 SOD 마이크로폰은 한 축을 따라 이산점들에서 음장을 샘플링하도록 튜브가 삽입된 엘렉트릿 마이크로폰을 이용하여 제조되었다(단방향이라 함은 마이크로폰 원시야 감도 패턴(far-field sensitivity pattern)이 양호한 방향으로 뚜렷이 피크가 된다는 것을 의미한다). 엘렉트릿 마이크로폰의 전, 후 캐비티(공동)(cavity)에서 튜브 길이 및 튜브의 위치는 소망의 단방향 원시야 응답을 발생하도록 선택된다).
소망의 2차 행동을 달성하기 위해서 캐비티와 감지 튜브의 헬름홀쯔(Helmholtz) 공진을 정확회 동조하는 것이 필요하였다. 이러한 동조에 포함되는 노력은 이 SOD 마이크로폰을 양산하기 위한 실용성과는 거리가 있는 것이었다.
본원 발명자들은, 음압 필드의 양 축(biaxial) 도함수 대신에 단일축(uniaxial) 2차 도함수 d2/dx2에 비례하는 출력 신호를 발생하도록 SOD 마이크로폰을 구성하면, 화자(speaker) 음장의 구면파 특성을 양호하게 이용하므로써 화자 음성에 대한 감도를 최대로 할 수 있음을 발견하였다. 이러한 특성에 대해서는 발명의 명칭 잡음 제거 차동 마이크로폰 어셈블리인 C. Bartlett 와 M. Zuniga등이 1994년 4월 21일자로 출원한 미국 동시 계류중인 제 08/230,955 호와, 발명의 명칭이 단일 다이어프램 2차 차동 마이크로폰 어셈블리인 C. Bartlett 와 M. Zuniga 등이 1994년 5월 4 일자로 출원한 미국 동시 계류중인 제 08/237,798 호에 설명되어 있다.
지금까지 마이크로폰 설계 분야의 전문가들은 양산하기 쉬우며 음압 필드의 단축 2차 도함수 d2/dx2에 비례하는 출력을 가진 단일 다이어프램 SOD마이크로폰을 제공하지 못했다.
[발명의 개요]
본원 발명자들은 전방향 마이크로폰(omnidirectional microphone)의 것과 거의 유사하게 화자의 음성에 응답한, 2차 차동 마이크로폰의 것과 거의 유사하게 원시야 잡음에 응답하는 개선된 단일 다이어프램 SOD 마이크로폰을 발명하였다. 따라서 본 발명의 SOD 마이크로폰의 응답은 종래 기술의 SOD 마이크로폰보다는 유저의 입술로부터 거리에 훨씬 덜 민감하다. 또한, 본 발명의 SOD 마이크로폰은 용이하게 양산이 가능하다. 특히, 본 발명의 SOD 마이크로폰은, 엘렉트릿 마이크로폰 소자와 같은 시판되는 FOD 마이크로폰 소자가 공급자에 의해 공급되고 있는 마이크로폰 소자의 케이싱에 구멍을 내지 않고 용이하게 삽입되는 인클로우저를 포함하고 있다.
FOD 마이크로폰 소자를 수용하고 있는 상기 인클로우저내에는, FOD 마이크로폰 다이어프램의 정면측에 인접하여 정면 캐비티가 한정되고, FOD 마이크로폰 다이어프램의 후면측에 인접하여 후면 캐비티가 한정된다. 정면 도관(front conduit)이라 불리우는 한쌍의 도관은 제1 및 제2정면포트에서 정면 캐비티로 음향 에너지를 전달하며, 동일하게 한쌍의 후면 도관은 제1 및 제2 후면 포트에서 후면 캐비티로 음향 에너지를 전달한다. 도관 및 포트는 이후 배플(baffle)이라고 불리우는 슬랩형 부재(slab-like member)내에서 한정된다. 배플은 정면과 후면이라고 지칭되는 대향의 평평한 주면을 가진다. 정면 포트는 정면에 한동되고 후면 포트는 후면에 한정된다. 정면 포트는 도관으로 정면에 입사되는 음향 에너지를 주로 받아들이고 후면 포트는 주로 후면에 입사되는 음향 에너지를 도관에서 받아들인다.
4개의 포트(즉, 2개의 정면 포트 및 2개의 후면 포트)는 음향 특성이 거의 같으며, 크기도 거의 동일하다. 상술한 바와 같이 2개의 표면에서 한정될지라도, 4개의 포트 모두는 정면과 후면에 수직한 공통 평면에 의해 구분된다. 공통 평면내에 놓여 있고 정면 및 후면에 평행한 라인은 이후 단축(minor axis)에 평행한 것으로 언급될 것이다.
공통 평면상에 투영될 때 정면 포트는 후면 포트 중간에 놓이거나 후면 포트는 정면 포트 중간에 놓인다. 제1정면 포트와 제1정면 포트에 가장 가까운 후면 포트 사이의 거리는 제2정면 포트와 제2정면 포트에 가장 가까운 후면 포트 사이의 거리와 같다.
4개의 도관은 등가의 길이와 단면적을 가지며, 음향적으로 동일하게 각각의 캐비티에서 합쳐진다. 캐비티, 도관, 및 포트 규격은 마이크로, 캐비티, 도관 및 포트로 구성되는 음향 시스템이 3500Hz이하의 음향 공진 주파수와 3500Hz 이하의 헬름홀쯔 공진 주파수를 갖는 규격이다.
본 발명의 SOD 마이크로폰을 사용할 때, 배플의 정면이 유저의 입술과 맞닿을 정도로 놓여진다. 따라서 유저의 음성에 대응하는 음장이 직접 정면 포트에 부딪치고, 배플은 유저 음성으로부터 후면 포트를 차단한다. 그 결과 (유저의 음성에 응답하는)마이크로폰 출력은 2개의 정면 포트에서 음압 필드의 합에 비례한다. 이것은 전방향(무지향성) 마이크로폰의 것과 같은 응답 특성을 가져온다.
한편, 주위 잡음은 특성상 확산되기 쉽고, 모든 방향에서 마이크로폰 포트에 도달하기 쉽다. 그러므로, 배플은 대부분의 방향에서 들어오는 주위 잡음에 대응하는 음장에 대해 한면 또는 다른 면에서 포트를 차단하는데 효과적이지 못하다. 그 결과, 마이크로폰의 출력은 주위 잡음에 응답해서 단축을 따라 대락 음장의 2차 단일축 도함수에 비례한다.
본 발명의 마이크로폰은 약 300Hz 내지 3500Hz의 전화 대역과 같은 유용한 가청 주파수 대역상에서 음성 응답 및 잡음 응답간 뚜렷한 구별을 보이도록 손쉽게 만들어진다.
[상세한 설명]
본 발명의 개선된 SOD 마이크로폰의 기저 원리는 제1도에 도시한 이론적 모델을 고려하면 이해할 수 있을 것이다. 제1도는 교시 목적으로 도시된 것으로 본 발명의 실제적인 표현은 아니다. 제1도에 도시된 바와 같이, 전방향 마이크로폰 (1-4)의 동일 평면상의 어레이는 음향적으로 경직된 슬랩형 배플(5)과 인접하여 배치된다. 도면을 보면 알 수 있는 바와 같이 마이크로폰(1,4)은 정면에 인접하고, 마이크로폰(2, 3)은 배플의 후면과 인접하고 있다. 이러한 마이크로폰의 구성은 전술한 포트의 구성과 유사하다. 마이크로폰은 배플의 엣지(6)로부터 일정거리 h 만큼 떨어져 위치하고 있다. 거리 h 는 통상 1.5㎜ 내지 13㎜ 범위에 놓여 있다. 모범예에서 h 가 3-6㎜ 의 범위일 때 우수한 성능을 얻었다.
마이크로폰(1,2)사이의 공격은 마이크로폰(3,4)사이의 공격과 같다. 이 공간은 관련 최상위 주파수의 파장보다 훨씬 작다. 전화에 사용하기 위해서, 이 주파수는 통상 약 3500Hz 이고, 대응 파장은 약 10cm 이며, 마이크로폰간의 양호한 공간은 파장의 약 1/10 보다 작거나 약 1cm 이다.
모범예에 있어서, 엣지(7,8)로부터 소정 거리 h 또는 다소 긴 거리에 단부 마이크로폰 (1,4)의 위치에 대응하는 포트가 위치하고 있다. 그러나 그 거리가 더 길어도 상관은 없다.
배플의 두께는 최상위 대상 주파수의 파장보다 훨씬 작다(일반적으로 과장의 1/10 보다 작은 두께가 효과적이다).
이 모델에서 마이크로폰의 유저의 음성이 배플의 정면위 일정거리 a(도면에 도시된 바와 같이)에 놓여진 점원(9)으로부터의 음장으로 표현된다. 본 발명의 실용적인 실시예에서 a 는 통상 2.5cm 내지 7.5cm 이다. 배플상의 순(net) 압력 분포는 유저 음성(구면파면(10)으로 도면에 나타낸)에 의한 압력과 확산 잡음에 의한 압력의 합이 된다. 먼 소스로부터의 확산 잡음은 여러 방향으로부터의 입사되는 랜덤한 진폭과 위상의 평면파의 합으로서 이론적으로 표현 가능하다. 특정 방향으로부터 입사되는 잡음은 평면파면(11)로서 도면에서 표현된다.
P1, P2, P3 및 P4를 각각 마이크로폰(1-4)에서의 음압 이라고 하면, 정면 마이크로폰 출력의 합은 후면 마이크로폰 출력의 합이 공제되어서 다음의 양, 즉
델타 2 = [(P1+P4) - (P2+P3)]
= [(P1-P2_ - (P3-P4)]
에 비례하는 치이로 된다.
k 가 음향 파수(wave numger) 2π/λ 를 표현한다고 하자. 여기서 λ는 대기중 파장이다. kh ≪ 1 인 입사면파의 경우, 정면 및 후면 마이크로폰은 배플이 없다면 얻게 되는 동일한 음압을 양호한 근사치로 경험한다.
따라서, 출력 함수 델타 2는 음압 필드의 단일축 2차 도함수의 2차 근사화에 비례하여 충분히 큰 파장으로 확산 잡음에 응답한다.
그러나 확산 잡음과는 달리, 유저의 음압 필드는 입사면파 (대상의 각각의 주파수에서) 보다는 입사 구면파로서 보다 적합하게 모델링 되어 있다. 상기 특성은 유저의 음성에는 적용되지 않는다. 대신에 배플은 유저 음성으로부터 후면 마이크로폰을 차단시키고, 그 결과 후면 마이크로폰에서 음압은 정면 마이크로폰에서의 음압보다 훨씬 작게 되는 경향이 있다.
따라서 출력 함수 델타 2는 정면 마이크로폰 압력 p1 및 p4의 합에 근사 비례하여 유저의 음장에 응답할 것이다.
이후 보다 상세히 설명되는 바와 같이 본 발명의 SOD 마이크로폰은 상술한 원리를 실용에 적용하여 설계된다. 따라서 유저의 음성과 관련하여 본 발명의 SOD 마이크로폰은 전방향 마이크로폰처럼 반응하나, 원시야 잡음에 대해서 SOD 마이크로폰은 대상의 주파수 대역상에서 2차 차동 마이크로폰 처럼 반응한다.
본 발명의 마이크로폰의 실제적인 구현은 단일 마이크로폰 다이어프램을 사용하여 용이하게 행해진다. 일례로서 제2도에 도시된 바와 같이 본 발명의 양호한 실시예가 참조된다.
도시된 바와 같이 배플은 슬랩형 베이스 부재(50,60)를 포함하며, 베이스 부재(50,60)는 P㎜A, 페놀 또는 경화고무와 같은 음향적으로 경직된 재료로 만들어진다. 2개의 정면 덕트중 제1정면 덕트는 가로 덕트부(80)와, 수직 덕트부(90)와, 베이스 부재에 형성된 세로 덕트부(100)로 구성되며, 제2정면 덕트는 덕트부(80',90',100')로 구성된다. 마찬가지로 2개의 후면 덕트부중 제1 후면 덕트는 가로 덕트부(110)와, 수직 덕트부(120)와, 세로 덕트부(130)로 구성되며, 제2 후면 덕투부는 대응 덕트부(110',120',130')로 구성된다.
예증의 마이크로폰은 적절한 음향적으로 경직된 재질로 제조된 하우징(70)을 더 포함한다. 하우징내에는 원통형 캐비티(140)가 한정되어 있다. 상기 캐비티내에는 FOD 마이크로폰 소자(160)를 삽입함으로써 캐비티내의 나머지 공간이 정면 캐비티(141)와 후면 캐비티(142)로 분할된다. 마이크로폰 소자는 하우징의 내벽에 대해서 음향적으로 타이트하게 밀봉되는 것이 바람직하다. 이러한 밀봉을 행하기 위해선, 고무링(도시안됨)과 같은 마운팅 소자를 사용하는 것이 편리하다.
각각의 덕트는 정면 또는 후면 캐비티가 그 끝이며, 각각의 덕트의 대향 단부는 샘플링된 음향 에너지를 수용하는 포트들(101-104)중 하나이다. 포트(101,104)는 부재(50)의 정면에 있고, 포트(102,103)는 부재(50)의 후면에 있다.
포트(101-104)의 중심은 정면 및 후면 배플 표면에 수직하여 단축을 따라 연장하는 공통면내에 놓여지는 것이 바람직하다. 따라서 포트는 2차원 어레이를 형성한다.
도시한 바와 같이, 정면 포트는 2차원 어레이의 극단 위치를 점유하고(단축을 따라 본바와 같이), 후면 포트는 중간 위치를 점유한다. 대안적으로 후면 포트는 극단의 위치를, 정면 포트는 중간위치를 점유할 수 있다. 포트(101)와 포트(102) 사이의 거리는 원시야 잡음에 대해 SOD 마이크로폰으로서 마이크로폰이 기능하도록 실용상 허용가능한 오차범위 내에서 포트(103)와 포트(104) 사이의 거리와 동일하다. 또한 상기 언급한 바와 같이, 포트들은 엣지(180)로부터 거리 h 만큼 떨어져 있으며, 포트(101,104)는 엣지(200,190)로부터 적어도 거의 h 만큼 떨어져 있는 것이 바람직하다.
실용상 허용가능한 오차 범위내에서, 사운드 덕트는 단면적과 길이는 동일해야만 하며, 포트들은 면적이 동일해야 하고, 캐비티(141,142)는 체적이 동일해야만 한다. 덕트의 가로 규격과 포트 직경은 대상의 최상위 주파수에서 음의 파장보다 훨씬 작아야 한다(예증적으로 파장의 1/10 이하).
덕트 길이 및 캐비티(141,142)의 체적은 3500Hz 이하의 주파수에서 하나의 음향 공진이 발생하도록 선택된다. 사실상 전화 대역에서 모든 음향 공진을 배제하는 것이 가능하다.
이러한 명세(사양)로 구축된 마이크로폰에 있어서, 각각의 포트에서 다이어프램으로의 음향 전달함수는 적어도 실제적인 의미에서 동일하다. 그 결과 마이크로폰(160)은 정면 및 후면 다이어프램면 양단간의 순압력 차에 비례하는 신호 출력을 전기 리드(170)에서 발생한다. 즉, 일반적으로
DIFF2 = K(ω)[P1+P4) - (P2+P3)]
이고, K(ω)는 포트에서 다이어프램으로의 주파수 종속 음향 전달함수이다.
이처럼 상기한 이론적 설명에 따르면, 유저의 음장에 응답한 마이크로폰 출력은,
K(ω)(P1+P4)
에 따라 정면 포트에서의 음압의 합에 비례하며, 원시야 잡음에 응답하여 마이크로폰의 출력은 단축을 따라 음압 필드의 단일축 2차 도함수에 비례한다.
전자 주파수 정형 필터(frequency-shaping filter)를 통해 마이크로폰 소자의 전기적 출력을 통과시킴으로써 전화 대역에서 유효하게 플랫한 순전달함수를 발생하도록 전달함수 K(ω)와 관련된 주파수 종속성을 수정하는 것이 가능하다.
[실시예]
본 발명자는 제3도에 도시한 실험적인 모범예의 SOD 마이크로폰을 제조하였다. 이 실시예에서 부재(50)는 3개 부분, 즉 가로 덕트부(80,80',110')를 가진 0.035 인치 폴리메틸 메타사이클린(P㎜A)의 시트(305.2)와, 시트(305.2)에 결합된 0.005 인치 황동 시트(305.1)와 시트(305.3)로 이루어진다. 포트(101,104)는 시트(305.1)에서 한정되고, 포트(102,103)는 시트(305.3)에서 한정된다. 수직 덕트부(90,90',120,120')는 시트(305.3)에서 한정된다.
이 실시예에서, 부재(60)는 2개 파트로 이루어진다. 즉, 0.035 인치 P㎜A 의 시트(306.1)와, 시트(306.1)에 결합된 0.005 인치 황동의 시트(306.2)로 이루어진다. 세로 덕트부(100,100')는 시트(306.1)에서 형성된 단일 연속 채널의 각 단부로서 한정되고, 세로 덕트부(130,130')는 동일 시트에서 형성된 제2 의 연속 채널의 각 단부로서 한정된다. 시트(306.2)에서 슬롯(310)은 덕트부(100,100')에서 마이크로폰 다이어프램의 한 측면으로 음향 에너지를 받아들이고, 동일 시트에서 슬롯 (315)은 덕트부 (130,130')에서 마이크로폰 다이어프램의 다른 특면으로 음향 에너지를 받아들인다.
이 실시예에서, FOD 마이크로폰 하우징(70)은 3개 부분, 즉 하부 직사각형 벽 구성요소(307.1)과 (307.2)와, 캡핑 시트(307.3)로 이루어져 있다. 벽 구성요소는 P㎜A 로 만들어지며, 캡핑 시트는 0.005 인치의 황동으로 만들어진다. 캡핑 시트는 벽 구성요소(307.2)에 결합되어 FOD 마이크로폰 하우징을 음향적으로 밀봉한다. FOD 마이크로폰 소자(316)용 마운팅 소자(도시안됨)는 실리콘 고무로 만들어진다.
상기한 실시예는 다음과 같은 치수로 만들어진다. 즉, 총길이는 50㎜, 폭부분(305.2)은 20㎜, 폭부분(306.1)은 12㎜, 포트 직경은 3㎜, 인접하는 정면 포트 및 후면 포트 사이의 중심과 중심간 측면 오프셋은 5㎜, 극단 포트들 사이의 중심간 분리는 20㎜, 덕트폭은 3㎜, 세로 덕트 길이는 16㎜ 와 26㎜, 가로 덕트 길이는 10㎜ 및 15㎜, 수직 덕트부는 3㎜ x 3㎜, 세로 덕트부 사이의 중심선간의 분리는 5㎜, 포트 중심에서 가장 가까운 엣지까지의 거리는 4.5㎜, 포트 중심에서 가장 가까운 엣지까지의 거리는 13.5㎜, 슬롯 부분(306.2)은 2.5㎜ x 6㎜, 마이크로폰 하우징의 내부 측면 치수는 6㎜ x 8㎜, 마이크로폰 직경(마운팅 소자를 포함하여)은 6㎜, 각각의 마이크로폰 하우징 벽 구성요소의 높이는 3㎜ 이다.
주위 원시야 노이즈에 대한 본 발명의 SOD 마이크로폰과 통상의 전방향 마이크로폰의 응답성이 제4도에서 비교된다. 테스트 조건은 각각의 마이크로폰 타입을 휴대용 셀룰러 전화 핸드셋에 장착하는 것을 시뮬레이션 한다. (0도 회전 위치로서 한정되는)정상 스피킹 위치에서 셀룰러 핸드셋이 고정될 때, 전방향 마이코로폰의 응답성에 스펙트럼 음성 응답성을 매칭하기 위해 SOD 마이크로폰과 함께 전자 필터가 사용된다. 도면을 보면 명확히 알 수 있는 바와 같이 무지향성 마이크로폰에 대해 SOD 마이크로폰은 전화대역에 걸쳐 10dB 또는 그 이상의 잡음 감소를 이룬다.
각각의 마이크로폰이 약 20도 정도 하방으로 회전되는 셀룰러 전화 핸드셋상에 장착될 때, 동일 마이크로폰 타입의 응답이 제5도에 비교된다(통상의 전화 핸드셋을 사용할 때, 유저의 입에서 유저의 뺨까지 마이크로폰이 이동되도록 유저의 귀를 중심으로 피벗될 때, 생기는 회전이 하방 회전이다).
이 회전 위치에서, 유저 입술 중심에서 본 발명의 SOD 마이크로폰의 중심까지의 거리(즉, 유저의 입술이 닿는 포트들간의 중간)는 약 3인치이다. 도면을 보면 명확히 알 수 있는 바와 같이 전화 대역상에서 마이크로폰들의 개개의 음성 응답들 간에는 거의 차이가 없다.
제6도는 본 발명의 마이크로폰(610)을 결합하고 있는 셀룰러 전화 핸드셋(600)을 도시한다. 도면에는 정면 포트(620)와 후면 포트(630)가 도시되어 있다.

Claims (8)

  1. 하우징내에, 상기 하우징에 장착되며 정면과 후면이 있는 다이어프램을 가진 1차 차동 마이크로폰과, 상기 하우징내에 한정되는, 상기 다이어프램의 정면에 인접한 정면 캐비티 및 상기 다이어프램의 후면 캐비티와, 제1 및 제2정면 포트에서 상기 정면 캐비티로 음향 에너지를 전달하기 위한 제1 및 제2정면 도관과, 제1 및 제2 후면 포트에서 상기 후면 캐비티로 음향 에너지를 전달하는 제1 및 제2 후면 도관을 구비한 장치로, 각각의 포트에서 다이어프램으로의 등가의 음향 전달함수를 가지도록 상기 각 포트는 동일한 단면적을 가지며, 각각의 상기 캐비티는 동일 체적을 갖고, 각각의 상기 도관들은 동일한 길이와 단면적을 가지며, 음향적으로 동일하게 각각의 캐비티에서 합쳐지는 상기 장치에 있어서, 마이크로폰, 캐비티, 도관, 및 포트로 이루어진 음향 시스템이 3500Hz 이하의 음향 공진 주파수와 3500Hz 이하의 헬름홀쯔(Helmholtz) 공진 주파수를 가지도록 상기 캐비티 체적, 상기 도관 길이 및 단면적, 포트 단면적이 선택되고, 제1 및 제2정면 포트와 제1 및 제2 후면 포트는 단축(minor axis)으로 지칭되는 축을 따라 거의 동일 선상에 있고, 상기 포트들은 상기 후면 포트가 정면 포트 중간에 있도록 배치되거나, 상기 정면 포트가 후면 포트 중간에 있도록 배치되며, 각각의 정면 포트는 인접 후면 포트로부터 동일한 간격으로 이격됨으로써, 상기 마이크로폰 응답은 샘플링된 음압 필드의 단축을 따라 제2공간 도함수에 근사적으로 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰은 엘렉트릿 마이크로폰인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 음향 시스템은 주파수 종속 응답함수를 가지며, 상기 장치는 소정의 방법으로 상기 주파수 종속 응답함수를 수정하기 위한 전자 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 음향적으로 경직된 물질의 본체로 구성되며, 각각의 상기 도관은 상기 본체의 내면으로 한정되는 가늘고 긴 공동(hollow) 영역인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 본체는 거의 평평한 하면을 가진 상부층과 거의 평평한 상면을 가진 하부층으로 이루어지며, 상기 도관들중 적어도 하나는 상기 하부층에 형성된 채널을 포함하며, 상기 채널은 상기 상면에 거의 평행한 하나 또는 2개의 세로 규격으로 연장하고, 상기 채널은 상기 상면에 수직 방향으로 상기 상면에서 총길이 보다 작은 깊이로 연장하며, 상기 상부층은 상기 상면과 하면이 접촉하고, 상부층이 상기 채널의 음향적 밀봉 커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 도관은 하부층에 형성된 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서, 각각의 도관은 하부층에 형성된 채널에 상호 연결되는 상부층에 형성된 채널을 포함하고, 상부층은 하부층에 형성된 채널들의 음향적 밀봉 커버를 형성하며, 하부층은 상기 상부층에 형성된 채널들의 음향적 실링 커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 정면과 후면을 가진 1차 차동 마이크로폰을 포함하는 장치로, 상기 정면은 정면 캐비티를 통해 제1 및 제2정면 음향 도관과 음향적으로 통하며, 상기 후면은 후면 캐비티를 통해 제1 및 제2 후면 음향 도관과 음향적으로 통하고, 각각의 도관은 음향 에너지의 출입용 포트가 그 끝이며, 포트들은 마이크로폰의 응답이 샘플링된 음압필드의 2차 공간 도함수에 비례하도록 배치되는 상기 장치에 있어서, 상기 장치는 음향적으로 경직된 물질로 이루어지며, 상부 베이스면으로 지칭되는 거의 평평한 표면을 가지는 슬랩형 베이스를 포함하고, 채널들의 패턴은 베이스에서 형성되며, 그 패턴은 베이스의 내면에 의해서 한정되고, 상기 채널들은 상기 상부 베이스 표면에서 개방되고 있고, 상기 상부 베이스면에 거의 평행한 적어도 하나의 세로 방향으로 연장하며, 상기 패턴은 동일 길이와 단면적의 4개의 채널을 포함하며, 상기 4개의 채널들 각각은 음향 도관들중 각각의 하나로 식별되므로써, 채널들은 제1 및 제2정면 채널과 제1 및 제2 후면 채널로서 지칭되며, 상기 패턴은 정면 채널에 결합된 정면 단부와 후면 채널에 결합된 후면 단부를 가진 중앙 캐비티를 더 포함하고, 상기 마이크로폰은 상기 마이크로폰이 점유하지 않은 중앙 캐비티 부분이 동일 체적의 상호 음향적으로 분리된 정면 부분과 후면 부분으로 분할되도록 중앙 캐비티에 장착되며, 상기 정면 부분은 정면 채널과 마이크로폰 정면과 접하고, 정면 캐비티로 식별되며, 후면 부분은 후면 채널 및 마이크로폰 후면과 접하고 후면 캐비티로 식별되고, 각각의 포트는 베이스면의 개구이며, 상기 포트는 직선을 따라 정렬되고, 후면 포트는 정면 포트의 중간에 있거나, 정면 포트는 후면 포트의 중간에 있고, 각각의 정면 포트는 그이 인접한 후면 포트로부터 동일 간격으로 이격되어 있어 마이크로폰 응답으로 표현되는 2차 공간 도함수는 단일축의 도함수이며, 상기 장치는 하부 커버면으로 지칭되는 거의 평면의 커버를 더 포함하고, 상기 하부 커버면은 커버가 채널 패턴의 음향적 밀봉 상태를 형성하도록 상부 베이스면과 접촉하여 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1019950039137A 1994-11-03 1995-11-01 배플형 마이크로폰 어셈블리장치(Baffled microphone assembly) KR100225315B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/333,671 US5539834A (en) 1994-11-03 1994-11-03 Baffled microphone assembly
US333,671 1994-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960020603A KR960020603A (ko) 1996-06-17
KR100225315B1 true KR100225315B1 (ko) 1999-10-15

Family

ID=23303776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950039137A KR100225315B1 (ko) 1994-11-03 1995-11-01 배플형 마이크로폰 어셈블리장치(Baffled microphone assembly)

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5539834A (ko)
EP (1) EP0711095A3 (ko)
JP (1) JPH08228395A (ko)
KR (1) KR100225315B1 (ko)
CN (1) CN1075305C (ko)
CA (1) CA2157263C (ko)
FI (1) FI955251A (ko)
TW (1) TW288250B (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5862240A (en) * 1995-02-10 1999-01-19 Sony Corporation Microphone device
US5651074A (en) * 1995-05-11 1997-07-22 Lucent Technologies Inc. Noise canceling gradient microphone assembly
US5884197A (en) * 1995-11-30 1999-03-16 Lucent Technologies Inc. Wireless portable transceiver arranged for providing isolation between radio frequency and audio signals
US5745588A (en) * 1996-05-31 1998-04-28 Lucent Technologies Inc. Differential microphone assembly with passive suppression of resonances
GB2316814B (en) * 1996-08-30 2001-02-28 Nokia Mobile Phones Ltd A radio telephone connector
IES970640A2 (en) * 1996-08-30 1998-01-14 Nokia Mobile Phones Ltd A handset and a connector therefor
CA2269027A1 (en) * 1996-10-17 1998-04-23 Andrea Electronics Corporation Noise cancelling acoustical improvement to wireless telephone or cellular phone
US6101402A (en) * 1997-09-04 2000-08-08 Ericcson Inc. Radiotelephone with sliding acoustic member
US7068801B1 (en) 1998-12-18 2006-06-27 National Research Council Of Canada Microphone array diffracting structure
GB0031352D0 (en) * 2000-12-21 2001-02-07 Thales Defence Ltd Audio handheld device
TWI318077B (en) * 2006-09-04 2009-12-01 Fortemedia Inc Electronic device and process for mounting microphone therein
US8351634B2 (en) * 2008-11-26 2013-01-08 Analog Devices, Inc. Side-ported MEMS microphone assembly
JP2011124696A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Funai Electric Co Ltd 差動マイクロホンユニットおよび携帯機器
JP2013135436A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Funai Electric Co Ltd マイクロホン装置および電子機器
KR101900282B1 (ko) 2012-10-22 2018-09-19 삼성전자주식회사 전자 장치를 위한 마이크로폰 장치
US9357292B2 (en) * 2012-12-06 2016-05-31 Fortemedia, Inc. Implementation of microphone array housing receiving sound via guide tube
US9226052B2 (en) 2013-01-22 2015-12-29 Invensense, Inc. Microphone system with non-orthogonally mounted microphone die
US10904657B1 (en) * 2019-10-11 2021-01-26 Plantronics, Inc. Second-order gradient microphone system with baffles for teleconferencing
US11134337B2 (en) * 2019-11-18 2021-09-28 Bose Corporation Variable port microphone
CN213547840U (zh) 2019-12-30 2021-06-25 美商楼氏电子有限公司 用于麦克风组件的声音端口适配器
CN213718168U (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 美商楼氏电子有限公司 传感器组件
US11785375B2 (en) 2021-06-15 2023-10-10 Quiet, Inc. Precisely controlled microphone acoustic attenuator with protective microphone enclosure

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3715500A (en) * 1971-07-21 1973-02-06 Bell Telephone Labor Inc Unidirectional microphones
US4584702A (en) * 1983-12-19 1986-04-22 Walker Equipment Corporation Noise cancelling telephone transmitter insertable in telephone handset receptacle
US4773091A (en) * 1986-06-16 1988-09-20 Northern Telecom Limited Telephone handset for use in noisy locations
GB2200814B (en) * 1987-01-29 1990-02-28 Crystalate Electronics Microphone
US5222246A (en) * 1990-11-02 1993-06-22 General Electric Company Parallel amplifiers with combining phase controlled from combiner difference port
US5511130A (en) * 1994-05-04 1996-04-23 At&T Corp. Single diaphragm second order differential microphone assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CN1131856A (zh) 1996-09-25
KR960020603A (ko) 1996-06-17
JPH08228395A (ja) 1996-09-03
FI955251A (fi) 1996-05-04
CA2157263A1 (en) 1996-05-04
EP0711095A2 (en) 1996-05-08
CA2157263C (en) 1999-03-23
FI955251A0 (fi) 1995-11-02
EP0711095A3 (en) 2001-01-10
CN1075305C (zh) 2001-11-21
US5539834A (en) 1996-07-23
TW288250B (ko) 1996-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100225315B1 (ko) 배플형 마이크로폰 어셈블리장치(Baffled microphone assembly)
EP0681410B1 (en) Single diaphragm second order differential microphone assembly
US5703957A (en) Directional microphone assembly
US5226076A (en) Directional microphone assembly
US4156800A (en) Piezoelectric transducer
CN101911722B (zh) 具有两个压力梯度换能器的麦克风装置
JP2000032584A (ja) 単一指向性マイクロホン
KR0152663B1 (ko) 지향성 마이크로폰
JP2001516548A (ja) 埋込型単一指向性マイクロホン
EP1621043A2 (en) Method and apparatus for sound transduction with minimal interference from background noise and minimal local acoustic radiation
CA2032080C (en) Directional microphone assembly
JPH0799880B2 (ja) ２次トロイダル・マイクロホン
US20110164757A1 (en) Pinna simulator
Bauer et al. Influence of microphone housing on the directional response of piezoelectric MEMS microphones inspired by Ormia ochracea
JPH08340592A (ja) ノイズを除去する勾配型マイクロホンアセンブリ
US8135144B2 (en) Microphone system, sound input apparatus and method for manufacturing the same
EP0852891B1 (en) Mounting arrangement for a noise cancelling microphone
Enomoto et al. A proposal of the directional speaker system based on the boundary surface control principle
US11997450B2 (en) Audio systems, devices, and methods
KR20060095731A (ko) 전기 기계식 변환기 및 그 제작 방법
CA1067993A (en) Piezoelectric transducers
JPS6058638B2 (ja) 圧電変換器
Zhang Development of biomimetic MEMS microphones inspired by Ormia Ochracea working in audio range
JPH0141271Y2 (ko)
Elko et al. Image‐derived second‐order differential microphones

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130712

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140711

Year of fee payment: 16

EXPY Expiration of term