KR100500359B1 - 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛 - Google Patents

노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소리를 전기적 신호로 변환하기 위한 마이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크 유닛 자체의 진동이나 충격으로 인하여 발생된 노이즈를 자체적으로 제거할 수 있도록 구성된 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛에 관한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마이크에 내장되는 마이크 유닛 두개를 사용하여 이루어짐을 특징으로 한다. 즉, 제1 마이크유닛은 공기중을 통하여 들어오는 신호와 자체 진동이나 충격에 의한 노이즈를 모두 음성신호로 받아들이는 한편, 제2 마이크 유닛은 외부로부터의 공기입력을 차단하도록 제1 마이크 유닛에 일체화되어 공기중을 통해 들어온 정상적인 음파가 들어오지 못하도록 한다. 따라서, 제2 마이크 유닛에서는 마이크 유닛 자체의 진동이나 충격에 의한 노이즈만 받아들인 다음 제1 마이크 유닛의 출력에서 노이즈를 서로 상쇄시켜, 공기중을 통해서 들어온 정상적인 음성신호만을 출력하게 한다. 이로 인하여 환경의 영향을 줄이고 깨끗한 신호를 수신할 수 있으며, 설치비와 유지비를 많이 줄일 수 있다.

Description

노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛{A microphone unit for cancelling noise generated by vibration or shock on itself}
본 발명은 소리를 전기적인 신호로 변환하기 위한 마이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기구 및 전기적으로 구조를 간단히 보완하여 마이크 유닛 자체의 진동이나 충격으로 인해 발생된 노이즈를 제거할 수 있도록 된 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛에 관한 것이다.
마이크(또는 마이크로폰: microphone)란 소리가 갖고 있는 음향 에너지를 전기 에너지로 변환시켜주는 장치를 말한다. 이러한 마이크의 종류는 전기적 장치에 의해 크게 다이나믹형과 콘덴서형으로 나눌 수 있다. 또한 다이나믹형은 가동코일형과 리본형으로 분류되며, 콘덴서형은 일반 콘덴서형과 일렉트릭 콘덴서형으로 분류된다. 이들 마이크는 가동코일이나 진동판의 움직임을 음성신호로 변환하는 것으로서, 이 진동판은 음압 변화에 따른 진동뿐만 아니라 마이크 유닛 자체의 진동이나 충격에 의한 잡음진동도 전기적인 신호로 변환하여 음성신호에 노이즈가 포함된다. 그러나 이와 같은 진동이나 충격에 의한 신호는 노이즈로서 제거되는 것이 바람직하다.
더욱이 진동이 심한 차량에 설치되는 핸즈프리용 마이크는 차량의 유동 및 엔진의 진동으로 인해 노이즈가 많이 발생되어 통화 품질을 열화시키고, 공장에서 작업자를 위해 설치된 마이크는 공장내의 기계적 진동에 의해 노이즈가 심하게 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 마이크 유닛 자체의 진동이나 충격에 의한 노이즈를 제거하여 원하는 음성신호를 출력할 수 있는 자체 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크 유닛은, 음압이 전달될 수 있도록 통공이 형성된 케이스 내에 진동판이 위치하고, 상기 진동판이 공기중을 통해 입력되는 소리진동과 마이크 유닛 자체의 유동에 의한 잡음진동을 전기적인 신호로 변환하여 음성신호와 노이즈를 출력하는 제1 마이크 유닛과, 상기 제1 마이크 유닛과 동일한 특성을 갖되 외부로부터의 공기 입력이 차단된 밀폐 공간에 진동판이 위치되고, 상기 제1 마이크 유닛과 일체로 이루어져 상기 제1 마이크 유닛의 잡음진동과 동일한 자체 잡음진동을 전기적인 신호로 변환하여 노이즈만을 출력하며, 출력단이 상기 제1 마이크 유닛의 출력단과 직렬 연결되는 제2 마이크 유닛을 구비하여 상기 제2 마이크 유닛의 노이즈 출력이 상기 제1 마이크 유닛의 음성신호와 노이즈 출력에서 노이즈만을 상쇄시켜 노이즈가 제거된 음성신호만을 출력할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1a는 일반적인 마이크 유닛의 분해 사시도이고, 도 1b는 일반적인 마이크유닛의 등가 회로도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 마이크에 내장되는 일반적인 마이크 유닛은 필터(10), 금속성 케이스(11), 배극판 링(12), 진동판(13), 스페이서(14), 배극판(15), 절연성 사출물(16), 커넥션 링(17), 인쇄회로기판(이하 'PCB'라 약칭함)(18) 및 센서(19)로 구성된다.
필터(10)는 금속성 케이스(11)내에 먼지, 수분 등의 이물질이 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이고, 진동판(13)은 유입되는 음파에 의해 진동되며, 배극판(15)에는 다수개의 관통공이 형성되어 있다. 또한, 스페이서(14)는 진공의 크기를 결정하고, 센서(19)는 진동판(13)의 진동에 의해 변화하는 전위차를 증폭하여 전달하는 임피던스 변환소자이며, 커넥션 링(17)은 센서(19)와 배극판(15)을 연결하기 위한 것이다.
전술한 바와 같이 구성된 마이크 유닛은 금속성 케이스(11)내에 배극판 링(12)-진동판(13)-스페이서(14)-센서(19)와 PCB(18)가 일체화된 배극판(15)-절연성 사출물(16)-커넥션 링(17)순으로 내설된 후, 금속성 케이스(11)의 단부에 압력을 가하여 내측으로 절곡시킨 형태로 이루어진다.
도 1a와 같이 구성된 마이크 유닛은 도 1b에 도시된 바와 같이, 일측 출력단에 출력단자(OUT)와 접지단자(GND) 및 일정한 전압을 인가하는 파워선 즉, DC전원(+V)이 각각 접속되어, 마이크 유닛 내부에서 증폭된 음성신호가 신호단자와 접지단자 사이에 출력된다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크 유닛의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크 유닛의 간단한 내부 연결도, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크 유닛의 간단한 내부 연결도이다. 또한, 도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크 유닛의 개략도이고, 도 5b는 도 5a의 세부 회로도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 제1 마이크 유닛(220) 및 제2 마이크유닛(240)은 도 1a에 도시된 바와 같은 일반적인 마이크 유닛 형태로서, 서로 특성이 일치하는 동일 제품으로 구현되는 것이 바람직하다. 제1 마이크 유닛(220)은 모든 신호 즉, 공기중을 통해 들어온 신호와 마이크 유닛 자체(또는 케이스)의 진동 및 충격에 의한 노이즈를 받아들일 수 있도록 상부에 위치되고, 제2 마이크 유닛(240)은 제1 마이크 유닛(220)의 하부에 위치하여 두 마이크 유닛 사이에 틈새가 없도록 밀착됨으로써 기구적으로 제1 마이크 유닛(220)과 하나로 일체화된다. 이러한 제2 마이크 유닛(240)은 외부로부터의 공기입력이 차단되어, 제1 마이크 유닛(220)에서의 자체 진동에 의한 노이즈와 동일한 노이즈가 출력된다.
이와 같이 기구적으로 일체화되어 이루어지는 본 발명의 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛은 두 개의 마이크 유닛(220,240)으로부터 입력되는 신호들로부터 진동이나 충격에 의한 노이즈를 상쇄시키기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 마이크 유닛(220,240)의 신호선(wire)들을 상호 직렬 접속함으로써 구현이 가능하다.
이때, 도 3에 도시된 두 개의 마이크 유닛 즉, 제1 마이크 유닛(220)과 제2 마이크 유닛(240)은 일반적인 마이크 유닛의 등가 회로도(도 1b)와 유사하게 각각 구성된다.
그래서, 도시된 바와 같이 제1 마이크유닛(220)의 출력단자(OUT1)는 신호선에서 공기중을 통해 마이크 소자로 들어오는 신호와 마이크 유닛 자체의 진동이나 충격에 의한 노이즈 모두를 받아들여 음성신호로 받아들이는 한편, 제2 마이크 유닛(240)의 접지단자(GND2)는 제1 마이크 유닛(220)에서 출력단자(OUT1)와 서로 연결된다.
그리고, 제2 마이크 유닛(240)의 출력단자(OUT2)에는 외부의 파워선 즉, 전원(+V1)이 인가되며, 제1 마이크 유닛(220)의 접지단자(GND1)에는 외부의 접지단자(GND3)와 연결됨으로써 제2 마이크 유닛(240)으로부터 출력되는 노이즈(더욱 상세하게는 마이크 유닛 자체내의 진동이나 충격에 의한 노이즈)를 상쇄시키고, 출력단(OUT3)을 통하여 공기중을 통해 들어온 정상적인 음성신호만을 출력하게 된다.
삭제
또한, 경우에 따라서는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 마이크 유닛(240)의 출력단자(OUT2)와 외부의 파워선(+V1) 사이, 및 제1 미이크 유닛(220)의 접지단자(GND1)와 외부 접지선(GND3) 사이에 도시된 저항(R1,R2)을 각각 연결함으로써 하나로 일체화된 마이크 유닛이 더욱 안정된 동작특성을 갖도록 구성할 수도 있다. 한편, 도 5a에 도시된 바와 같이 분리된 두 개의 마이크 회로를 활용하여 노이즈 상쇄 기능을 갖도록 구성할 수도 있다.
도 5a를 참조하면, 도시된 제1 마이크 유닛(220)은 전술한 바와 같이 공기중을 통해 들어온 음성신호와 마이크 유닛 자체의 진동 및 충격에 의한 노이즈를 포함하고 있으며, 제2 마이크 유닛(240)은 마이크 유닛 자체의 진동 및 충격에 의한 노이즈만 검파하여 출력한다. 아울러, 노이즈를 제거하기 위해 제1,2 마이크 유닛(220,240)의 노이즈가 서로 동일해야 하므로 제2 마이크 유닛(240)은 제1 마이크 유닛(220)과 기구적으로 밀착되거나 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 제2 마이크 유닛(240)에서 출력된 노이즈는 위상반전부(250)를 통해 위상이 반전되어 결합부(260)로 전송되고, 제1 마이크 유닛(220)에서 출력된 음성신호와 노이즈도 결합부(260)로 전송된다. 이로 인해, 결합부(260)는 제1마이크 유닛(220)으로부터 노이즈를 포함한 음성신호와 위상 반전된 노이즈를 결합하여 노이지를 제거하고 음성신호만 출력한다.
도 5b를 참조하면 도 5b는 도 5a의 블럭도를 상세화한 회로도로써, 위상반전부(250)는 연산증폭기(U1)와 저항(R7~R10) 및 커패시터(C3)등으로 구현되고, 결합부(260)는 연산증폭기(U2)와 저항(R1) 및 커패시터(C4~C5)에 의해 구현된다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 콘덴서형 마이크나 다이나믹형 마이크 등의 종류에 관계없이 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 특성이 동일한 두 개의 마이크 유닛을 일체로 구성한 후 하나의 마이크 유닛은 음압에 의한 음성신호와 자체 진동에 의한 노이즈가 발생되게 하고, 다른 하나의 마이크 유닛은 진동판을 밀폐시켜 자체 진동에 의한 노이즈만이 발생되게 한 후 음성신호에 포함된 노이즈를 상쇄시켜 원하는 음성신호만을 출력할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 마이크 유닛은 마이크 자체의 충격이나 진동에 의해 생성되는 원하지 않는 노이즈를 상쇄시킴으로써, 열악한 환경에서도 양질의 음성신호를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 마이크는 설치장소 및 주변환경을 선정함에 있어 외부환경의 영향이 적으므로 설치비와 유지비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 일반적인 마이크 유닛의 분해 사시도,
도 1b는 일반적인 마이크 유닛의 등가 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 마이크 유닛의 사시도,
도 3는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크 유닛의 간단한 내부 연결도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크 유닛의 간단한 내부 연결도,
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크 유닛의 개략도,
도 5b는 도 5a의 세부 회로도.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10;필터, 11;케이스
12;배극판 링, 13;진동판
14;스페이서, 15;배극판
16;사출물, 17;커넥션 링
18;인쇄회로기판, 19;센서
220;제1 마이크유닛, 240;제2 마이크유닛
250;위상반전부, 260;결합부
R1~R11;저항, C1~C5;커패시터
Vcc;전압 U1~U2;연산증폭기

Claims (5)

  1. 음압이 전달될 수 있도록 통공이 형성된 케이스 내에 진동판이 위치하고, 상기 진동판이 공기중을 통해 입력되는 소리진동과 마이크 유닛 자체의 유동에 의한 잡음진동을 전기적인 신호로 변환하여 음성신호와 노이즈를 동시에 출력하는 제1 및 제2 마이크 유닛이 전기적으로 연결되어, 상기 노이즈를 제거한 후 원음에 해당되는 음성신호만이 출력되도록 하는 노이즈 제거 장치에 있어서,
    상기 제2 마이크 유닛은 진동판이 외부로부터의 공기 입력이 차단된 밀폐 공간에 위치되고, 상기 제1 마이크 유닛의 후면에 밀착되어 상기 제1 마이크 유닛의 잡음진동과 동일한 자체 잡음진동을 전기적인 신호로 변환하여 상기 노이즈만을 출력하도록 하나로 일체화되는 한편,
    상기 제1 마이크 유닛의 출력단자가 상기 제2 마이크 유닛의 접지단자와 공통으로 연결되어 외부의 신호선으로 연결되고, 상기 제1 마이크 유닛의 접지단자는 외부의 접지선과 연결되며, 상기 제2 마이크 유닛의 출력단자는 외부의 파워선에 연결되는 것을 특징으로 하는 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 마이크 유닛의 출력단자와 외부의 파워선 사이, 상기 제1 미이크 유닛의 접지단자와 외부 접지선 사이에 저항이 각각 접속되어 구성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 상쇄 기능을 갖는 마이크 유닛.
  5. 삭제
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