KR100626521B1 - 이동통신 단말기에서의 극초음파를 이용한 음향 출력 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신 단말기에서의 극초음파를 이용한 음향 출력 장치에 관한 것이다.
본 발명은 무선망으로부터 수신하여 처리된 아날로그 음향신호를 소정의 극초음파 대역을 갖는 반송파에 실어 출력하는 곱셈기와; 상기 극초음파 대역의 아날로그 음향신호를 전력 증폭하는 극초음파 전력증폭부와; 상기 전력 증폭된 극초음파 대역 아날로그 음향신호의 2개 이상을 교차되게 출력하여 극초음파 대역 아날로그 음향신호 간에 상쇄 간섭을 발생케 함과 아울러 상쇄 간섭에 의해 발생된 주파수차가 가청 주파수 대역을 형성하도록 상기 극초음파 대역 아날로그 음향신호의 주파수 대역을 설정하여 출력하는 극초음파 출력부를 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명은 이동통신 단말기의 음향 출력 장치에 있어서, 무선망을 통해 수신된 음향신호를 출력할 시 가청 주파수 대역만큼의 주파수차를 갖는 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파를 이용하여 상기 수신된 음향신호를 출력함으로써, 상기 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파는 직진성과 방향성이 우수하여 진행 방향의 연장선 상에 있는 사용자에게만 전달되므로, 잡음 및 소음에 강하여 사용자에게 양질의 음원을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 연장선 이외에로는 수신된 음향신호를 청취할 수 없으므로 수신된 음향신호가 타인에게 전달되는 것을 방지하는 효과가 있다.
Description
도1은 종래 이동통신 단말기의 음향 출력 장치의 구성을 보인 블록도.
도2는 본 발명 이동통신 단말기에서의 극초음파를 이용한 음향 출력 장치의 구성을 보인 블록도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
20 : 안테나 21 : RF 송수신부
22 : 코덱 23 : 신호 전처리부
24 : 왜곡 제어부 25 : 반송파 발생부
26 : 곱셈기 27 : 극초음파 전력증폭부
28 : 극초음파 출력부 29 : 스피커
본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기의 음향 출력 장치에 있어서, 무선망을 통해 수신된 음향신호를 출력할 시 가청 주파수 대역만큼의 주파수차를 갖는 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파를 이용하여 상기 수신된 음향신호를 출력함으로써, 상기 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파는 직진성과 방향성이 우수하여 진행 방향의 연장선 상에 있는 사용자에게만 전달하는 이동통신 단말기에서의 극초음파를 이용한 음향 출력 장치에 관한 것이다.
이동통신 단말기에서 보편적으로 사용되는 음향 출력 방식은, 도1에 도시된 바와 같이, 안테나(10), RF(Radio Frequency) 송수신부(11), 코덱(Codec)(12), 오디오 증폭부(13), 필터부(14), 스피커(15)로 구성되어, 안테나(10) 및 RF 송수신부(11)가 무선망으로부터 RF 신호를 수신하여 모뎀칩(MSM, Mobile Station Modem)의 코덱(12)으로 전달하면, 상기 코덱(12)이 이를 처리하여 아날로그 음향신호로 오디오 증폭부(13)로 출력한다.
그러면, 상기 오디오 증폭부(13)가 상기 아날로그 음향신호를 소정 레벨로 증폭하고, 필터부(14)가 상기 증폭된 아날로그 음향신호에 포함된 노이즈 제거 및 대역변환을 수행하여 스피커(15)를 통해 사용자에게 출력한다.
상기와 같이 스피커(15)를 통한 음향 전달 방식은, 화상통화 혹은 일반통화시 사용자가 귀를 상기 스피커(15)에 접촉시키거나 스피커폰 모드를 사용하더라도, 주위의 소음과 잡음으로 인해 상기 스피커(15)의 출력에 방해를 받고, 사용자의 의도와 상관없이 스피커(15)의 출력이 주위 사람들에게 전달되어 사생활 보호가 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 이동통신 단말기의 음향 출력 장치에 있어서, 무선망을 통해 수신된 음향신호를 출력할 시 가청 주파수 대역만큼의 주파수차를 갖는 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파를 이용하여 상기 수신된 음향신호를 출력함으로써, 상기 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파는 직진성과 방향성이 우수하여 진행 방향의 연장선 상에 있는 사용자에게만 전달되도록 하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선망으로부터 수신하여 처리된 아날로그 음향신호를 소정의 극초음파 대역을 갖는 반송파에 실어 출력하는 곱셈기와; 상기 극초음파 대역의 아날로그 음향신호를 전력 증폭하는 극초음파 전력증폭부와; 상기 전력 증폭된 극초음파 대역 아날로그 음향신호의 2개 이상을 교차되게 출력하여 극초음파 대역 아날로그 음향신호 간에 상쇄 간섭을 발생케 함과 아울러 상쇄 간섭에 의해 발생된 주파수차가 가청 주파수 대역을 형성하도록 상기 극초음파 대역 아날로그 음향신호의 주파수 대역을 설정하여 출력하는 극초음파 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명 이동통신 단말기에서의 극초음파를 이용한 음향 출력 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 안테나(20), RF(Radio Frequency) 송수신부(21), 코덱(22), 신호 전처리(Pre-processing)부(23), 왜곡 제어부(24), 반송파(Carrier) 발생부(25), 곱셈기(26), 극초음파 전력증폭부(27), 극초음파 출력부(28), 스피커(29)로 구성한다.
일반적으로, 사람이 들을 수 있는 대략 20Hz에서 20kHz 사이의 가청 주파수를 음파(Sound wave)라 하고, 사람이 들을 수 있는 최고 주파수보다 높은 주파수의 음파는 초음파(Ultrasound)라고 하며, 초음파 중에서도 수 십∼ 100 MHz 이상이 되는 매우 높은 주파수의 초음파를 극초음파(Hypersonic)라고 한다.
여기서, 20Hz에서 20kHz 사이의 범위보다 작거나 큰 주파수의 음파는 사람이 들을 수 없으므로, 본 발명에서는 가청 주파수 대역을 벗어나는 2개 이상의 극초음파를 이용해 상쇄 간섭을 유도하여 가청 주파수 대역의 주파수차를 생성한 후, 그 생성된 주파수차에 해당하는 음파에 소정의 정보를 실어 사용자에게 전달하고자 한다.
예를 들어, 도3에 도시한 바와 같이, 가청 주파수 대역인 '20Hz'와 '20kHz' 에 대하여 '40kHz'의 주파수를 갖는 극초음파(f1) 및 '41kHZ'의 주파수를 갖는 극초음파(f2)가 있다고 가정하면, 상기 두 극초음파(f1,f2)의 파동을 대기 등과 같은 비선형 매질을 통해 상호 교차시켜 간섭현상이 발생하는 경우, 보강 간섭에 의해 새로 생성된 극초음파(f1+f2)는 '81kHz'의 주파수를 갖고, 상쇄 간섭에 의해 새로 생성된 극초음파(f1-f2)는 '1kHz'의 주파수를 갖게 된다.
여기서, 상기 보강 간섭에 의해 생성된 극초음파(f1+f2)는 가청 주파수 대역을 벗어나므로 사람이 소리를 들을 수 없으나, 상기 상쇄 간섭에 의해 생성된 극초음파(f1-f2)는 가청 주파수 대역에 해당하여 사람이 소리를 들을 수 있게 된다.
따라서, 도4에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 극초음파 발생기를 통해 2개 이상의 극초음파(f1,f2)를 교차시켜, 상쇄 간섭에 의해 발생되는 각 극초음파(f1
,f2)의 주파수 차에 해당하는 주파수를 갖는 음파를 생성하는 경우, 상기 2개 이상의 극초음파 발생기를 통해 출력되는 극초음파(f1,f2)가 교차하는 교차각에 따라 상쇄 간섭에 의해 생성된 음파(1kHz)의 진행 방향이 결정되므로, 상기 상쇄 간섭에 의해 생성된 음파(1kHz)는 고유의 직진성과 방향성을 갖게 되고, 이에 따라 본 발명을 이동통신 단말기의 음향 출력 장치에 적용할 경우, 상기 상쇄 간섭에 의해 생성된 음파(1kHz)에 실린 정보를 상기 상쇄 간섭에 의해 생성된 음파(1kHz)의 진행 방향의 연장선 상에 있는 사람에게만 전달할 수 있게 된다.
한편, 상술한 바와 같은 원리를 적용한 본 발명 이동통신 단말기에서의 극초음파를 이용한 음향 출력 장치의 동작을 설명하면, 먼저 이동통신 단말기 내 안테나(20) 및 RF 송수신부(21)가 무선망으로부터 RF 신호를 수신한 후 수신신호를 소정 레벨로 증폭하여 모뎀칩(MSM, Mobile Station Modem)의 코덱(22)으로 전달한다.
그러면, 상기 코덱(22)은 소정 레벨로 증폭된 수신신호를 처리하여 아날로그 음향신호를 추출한 후 이를 신호 전처리(Pre-processing)부(23)로 출력하고, 상기 신호 전처리부(23)는 상기 아날로그 음향신호를 필터링하는 등 전처리 작업을 수행한다.
그러면, 상기 전처리된 아날로그 음향신호를 입력받은 왜곡제어부(24)는, 상기 아날로그 음향신호의 왜곡 혹은 왜곡의 원인이 되는 성분을 추출하고, 그에 따라 입력된 상기 아날로그 음향신호를 보상하여 상기 아날로그 음향신호의 선형성을 증가시켜 곱셈기(Multiplier)(26)로 출력한다.
그리고, 상기 곱셈기(26)는 반송파(Carrier) 발생부(25)에서 출력된 소정의 극초음파 대역을 갖는 반송파에 상기 왜곡제어부(24)의 아날로그 음향신호를 실어 극초음파 대역의 아날로그 음향신호를 극초음파 전력증폭부(27)로 출력한다.
그러면, 상기 극초음파 전력증폭부(27)는 상기 극초음파 대역의 아날로그 음향신호의 전력을 소정 레벨로 증폭하여 극초음파 출력부(28)로 출력하고, 상기 극초음파 출력부(28)는 상기 극초음파 전력증폭부(27)로부터 출력된 극초음파 대역의 아날로그 음향신호의 출력 방향과 출력 레벨을 조절하여 스피커(29)를 통해 외부로 출력한다.
여기서, 상기 극초음파 출력부(28)는 이동통신 단말기의 소정의 위치에 2개 이상이 설치되어야 하며, 이때 상기 각 극초음파 출력부(28)와 연결된 스피커(29)의 방향은 상호 소정의 교차각을 두어 배치되어 출력된 극초음파 간에 상쇄 간섭이 발생할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 반송파 발생부(25) 역시 상기 극초음파 출력부(28)의 개수와 동일하게 존재하여, 상기 반송파 발생부(25) 간에 출력되는 반송파의 주파수차, 즉 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파의 주파수가 가청 주파수 대역을 형성할 수 있도록 각기 반송파의 주파수를 설정한다.
따라서, 도4와 같이 상기 극초음파 출력부(28) 및 스피커(29)를 통해 가청 주파수 대역만큼의 주파수차를 갖는 극초음파를 사용자에게 출력하면, 상기 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파의 진행 방향의 연장선 상에 있는 사용자에게 수신된 음향신호가 전달되므로, 상기 주파수차에 의해 발생된 음파는 직진성과 방향성이 우수하여 잡음 및 소음에 강하여 양질의 음원을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 연장선 이외로는 수신된 음향신호를 청취할 수 없으므로 수신된 음향신호가 타인에게 전달되는 것도 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 이동통신 단말기의 음향 출력 장치에 있어서, 무선망을 통해 수신된 음향신호를 출력할 시 가청 주파수 대역만큼의 주파수차를 갖는 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파를 이용하여 상기 수신된 음향신호를 출력함으로써, 상기 극초음파의 상쇄 간섭에 의해 발생되는 음파는 직진성과 방향성이 우수하여 진행 방향의 연장선 상에 있는 사용자에게만 전달되므로, 잡음 및 소음에 강하여 사용자에게 양질의 음원을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 연장선 이외에로는 수신된 음향신호를 청취할 수 없으므로 수신된 음향신호가 타인에게 전달되는 것을 방지하는 효과가 있다.
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