KR200200174Y1 - 하울링 방지용 마이크 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하울링 방지용 마이크에 관한 것으로, 특히 차동 증폭기의 양측 입력단으로 전달되는 두 신호의 전위차에 의해 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등으로 인한 하울링 현상의 발생여부를 검출하여 이를 제거하도록 한 하울링 방지용 마이크에 관한 것이다.

본 고안에 의한 하울링 방지용 마이크는 각각의 정면이 서로 반대방향을 향하도록 배치된 2개의 마이크 유닛을 구비하여 이들의 방향성에 의한 위상차 실현으로 순수 원음만이 입력되는 경우와 상기 원음에 불필요한 외부음이 추가로 입력된 경우의 출력상태를 차별화할 수 있도록 제어한다. 상기한 두 마이크 유닛의 출력신호를 양측 입력단으로 입력받아 두 입력신호의 전위차에 의해 하울링 발생여부를 검출하는 하울링 발생 검출수단 및 상기 하울링 발생 검출수단의 출력신호에 따라 스위칭여부가 제어되어 신호증폭수단으로의 전위전달 여부를 제어하는 스위칭수단을 구비한다.

Description

하울링 방지용 마이크{Microphone for Preventing Howling}

본 고안은 통신기기 및 음향기기 등에 설치되는 마이크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스피커로부터 발생되는 음성신호의 재입력으로 인해 발생하는 하울링 현상을 방지하도록 한 하울링 방지용 마이크에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크와 스피커를 사용하는 통신기기 및 음향기기 등의 장치에서는 스피커로부터 출력된 음성이 마이크로 재입력되어 앰프를 거쳐 재증폭된 후 측음으로서 스피커로 재출력되는 정 궤환루프(Positive feedback loop)가 형성되어 진다. 이에 따른 저주파 발진으로 인해 불필요한 가청주파수 톤을 발생시키는 현 상인 하울링(howling) 현상이 빈번히 발생하게 된다.

따라서, 마이크에 입력되어 스피커로 출력되는 음성 및 음향의 볼륨을 음성 출력장치에서 일정 레벨치 이상으로 높이게 될 경우, 상술한 하울링 현상이 발생하게 되면서 고출력의 음질을 양호한 상태로 청취할 수 없게 되는 문제점이 발생하였다.

상기와 같은 하울링 현상을 제거하기 위해 사용된 종래 스피커폰이 구비된 통신기기에서의 대표적인 하울링 방지 방식으로는 통화로 개폐방식이 있다. 그런데, 상기 통화로 개폐방식의 경우 가입자간 전화 통화시 음성신호 레벨이 큰 가입자 측의 통화로를 연결시키고 음성신호 레벨이 작은 가입자 측의 통화로를 개방시키므로써 하울링 현상을 방지하고 있으나, 이러한 방식은 송신과 수신 과정을 교대로 하여야 하는 단방향 통화만이 가능할 뿐 양방향의 동시통화는 할 수 없으며, 음성신호 검출에 소요되는 일정시간으로 인하여 음절이 시작되는 부분이 끊기는 별도의 문제점이 발생한다.

또한, 다른 대표적인 하울링 제거 방식으로는 자동이득 조절장치를 이용하여 증폭기로서의 앰프 이득을 조절하므로써 하울링 현상을 방지하는 방식이 제안되고 있으나, 이 방식 또한 음성 레벨이 고르지 못하여 양호한 음성정보를 제공할 수 없게 되는 문제점이 있다.

이 밖에 2개의 마이크를 이용하는 방식, 불가청음(Non-Audibre Tone)의 혼합을 이용한 방식, 필터뱅크를 이용한 방식 등이 사용되고 있으나 이들 모두 하드웨어적으로 기존의 내부구성에 비해 매우 복잡하다는 문제점이 내재되어 있다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차동 증폭기의 양측 입력단으로 전달되는 두 신호의 전위차에 의해 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등으로 인한 하울링 현상의 발생여부를 검출하여 이를 제거하도록 한 하울링 방지용 마이크를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

도 1 은 본 고안에 따른 하울링 방지용 마이크를 이용한 음향 전송계를 개략적으로 도시한 블록 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10, 15: 마이크 유닛 20: 하울링 발생 검출수단

30: 스위칭수단 100: 마이크 본체

200: 앰프 300: 스피커

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 하울링 제거용 마이크는 각각의 정면이 상호 반대방향을 향하도록 배치되어 본체 외부로부터 입력되는 음성신호를 상호 반대의 위상을 갖는 역상의 신호파 형태로 입력받는 제1 및 제2 마이크 유닛과,

상기 제1 및 제2 마이크 유닛으로부터 출력되는 각각의 출력신호를 양측 입력단으로 입력받아 이들 두 신호의 위상차 검출에 의해 하울링 발생여부를 검출하는 하울링 발생 검출수단 및,

상기 하울링 발생 검출수단의 출력신호에 따라 스위칭여부가 제어되어 신호증폭수단으로의 전위전달 여부를 제어하는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 고안의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 고안에 따른 하울링 방지용 마이크를 이용한 음향 전송계를 개략 적으로 도시한 블록 구성도로, 외부로부터 공급되는 음성신호를 대략 상호 180°의 위상차를 갖고 각각 입력받아 이들 두 신호의 전위차에 의한 하울링 발생여부 검출에 의해 상기 음성신호의 전달을 제어하는 마이크 본체(100)와, 상기 마이크 본체(100)로부터 발생된 마이크신호를 전달받아 일정 수준 증폭시키는 앰프(200) 및, 상기 앰프(200)를 거쳐 증폭된 신호를 전달받아 외부로 상기 음성신호를 발생시키는 스피커(300)의 연결구조를 도시한다.

상기 마이크 본체(100)는 각각의 정면이 서로 반대방향을 향하도록 배치된 2개의 마이크 유닛(10, 15)을 구비한다. 이러한 배치구성에 의해 방향성을 띠는 두 마이크 유닛(10, 15)은 외부 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등으로 인해 불필요한 소리가 원음과 함께 입력되는 경우가 아니라면 대략 180°의 위상차를 갖는 상호 역상의 두 음성신호를 입력받게 되는 한편, 상기한 바와 같이 원음과 함께 불필요한 음성신호가 마이크로 같이 입력되는 경우에는 일정수준이상의 위상차를 보이지 못한 채 거의 동일한 위상으로 근접해 가므로써 상호 완전한 역상을 이루지 못하고 보다 적은 위상차를 갖는-심지어는 동일 위상을 갖는 두 음성신호를 각각의 신호 입력단을 통해 전달받게 된다.

이렇게 배치된 두 마이크 유닛(10, 15)의 출력신호는 전류-미러 구조를 갖는 차동 증폭기(20)의 양측 입력단을 이루는 두 바이폴라 트랜지스터(T1, T2) 각각의 베이스단으로 입력된다. 여기서는, 양측 입력단으로 전달된 두 신호 즉, 상기 두 마이크 유닛(10, 15)의 출력신호들의 전위차를 검출하게 되는데, 이 원리에 의해 하울링 발생여부를 검출할 수 있게 되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 가장 큰 위상차(180°)를 갖고 입력되는 경우 즉, 이 경우는 앞서 설명한 바와 같이 외부 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등이 발생하지 않은 순수 원음만이 양측 마이크 유닛(10, 15)으로 입력된 경우로, 동 도면에 도시된 차동 증폭기의 양측 입력단을 이루는 두 소자가 npn형 바이폴라 트랜지스터(T1, T2)로 구성되기 때문에 '로직하이' 레벨의 마이크 유닛 출력신호가 입력되는 바이폴라 트랜지스터쪽이 보다 신속히 턴-온되어지면서 전류를 음전원(-Vcc) 인가단으로 신속히 흘리게 된다. 그 결과 턴-온된 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터단의 전위가 '로직로우' 레벨로 빠르게 전이되어 후단에 접속된 스위칭수단의 동작 제어신호로 작용하게 되는 것이다.

한편, 외부로부터의 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등으로 인해 상기 두 마이크 유닛(10, 15)을 거쳐 출력된 두 출력신호가 완전한 180°의 위상차를 보이지 못한 채 미세한 전위차를 갖고 상기 차동 증폭기(20)의 양측 입력단(T1, T2 각각의 베이스단)으로 전달될 경우에는 그 출력에 별 영향을 미치지 못하게 되는 상태가 된다.

상기한 바와 같은 차동 증폭기(20)의 선택적인 동작에 의해 마이크의 하울링 발생 여부를 검출할 수 있게 되는 것이며, 이렇게 발생된 하울링 발생여부 검출신호는 후단의 스위칭 수단(30)을 이루는 pnp형 바이폴라 트랜지스터(T3)의 베이스단으로 전달되어 그 턴-온 여부를 제어하게 된다. 동 도면의 경우, 외부 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등이 발생하지 않은 채 순수 원음만이 양측 마이크 유닛(10, 15)으로 입력된 상태의 차동 증폭기 출력신호가 '로직로우'레벨이 된다고 가정하여 상기한 스위칭 수단(30)을 이루는 소자를 pnp형 바이폴라 트랜지스터(T3)로 구현하고 있을 뿐, 차동 증폭기 출력신호가 반대의 로직상태로 출력되는 경우라면 상기 스위칭 수단(30)을 이루는 스위칭 소자(T3)로는 npn형 바이폴라 트랜지스터가 적합할 것이다.

또한, 동 도면에 도시된 실시예에서는 상기 차동 증폭기의 양측 입력소자(T1, T2) 및 스위칭소자(T3)를 바이폴라 트랜지스터로 구현하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과할 뿐 모스 트랜지스터 등의 기타 다른 소자로 구현하는 것 또한 충분히 가능하다고 할 수 있겠다.

상기 구성을 갖는 본 고안의 동작을 살펴보면 우선, 외부 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등이 발생하지 않은 채 순수 원음만이 양측 마이크 유닛(10, 15)으로 입력된 상태에서는 상기 차동 증폭기(20)의 출력신호가 후단에 접속된 스위칭 소자(T3)를 턴-온시키는 상태로 출력되게 되면서 +Vcc의 전원을 앰프(200)로 출력하여 원음을 증폭시킨 후 스피커(300)를 거쳐 외부로 발생시키게 된다.

한편, 외부로부터의 잡음유기 및 스피커 출력신호의 재입력 등으로 인해 하울링 현상이 발생된 경우라면, 상기 차동 증폭기(20)의 출력신호가 상기 스위칭 소자(T3)를 턴-온시키는 상태로 제어할 수 없게 되면서, 후단에 접속된 앰프(200)로의 전원공급을 실현할 수 없게 되는 것이다. 그 결과, 불필요한 외부 소리가 원음과 함께 마이크 내부로 입력되는 경우에는 최종 출력신호가 앰프(200)를 거쳐 증폭될 수 없는 상태로 제어되어, 스피커(300)에서는 불필요한 음성신호가 상쇄된 채 원음만이 증폭되어 출력되어질 수 있게 되는 것이다.

상기에 기술한 실시예는 본 고안에 가장 적합하다고 생각되는 일 실시예일 뿐이며, 상기의 기술은 강당 등에서 사용되는 마이크/스피커 장치, 방송국 등에서 사용되는 방송시설 및 스피커폰이 사용되는 유·무선 통신장치 및 오디오 기기 등 마이크와 스피커가 구비되어 있는 모든 장치에 적용 가능하다고 할 수 있겠다.

아울러, 본 고안의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 고안의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의한 하울링 방지용 마이크는 별도의 복잡한 하드웨어적 구성없이 상호 정면이 반대방향을 향하도록 배치시킨 2개의 마이크 유닛의 출력신호를 차동 증폭기의 양측 입력단으로 전달시키므써, 두 입력신호의 전위차에 의해 간단히 하울링 현상의 발생을 검출할 수 있게 되며, 또한 이렇게 검출된 신호에 의해 앰프로의 전원공급을 제어하여 하울링신호를 제거시킨 채 원음의 음성신호만을 증폭시켜 출력할 수 있게 되는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (4)

1. 각각의 정면이 서로 반대방향을 향하도록 배치되어 본체 외부로부터 입력되는 음성신호를 상호 역상의 신호파 형태로 입력받는 제1 및 제2 마이크 유닛과,

   상기 제1 및 제2 마이크 유닛으로부터 출력되는 각각의 출력신호를 양측 입력단으로 입력받아 이들 두 신호의 위상차 검출에 의해 하울링 발생여부를 검출하는 하울링 발생 검출수단 및,

   상기 하울링 발생 검출수단의 출력신호에 따라 스위칭여부가 제어되어 신호증폭수단으로의 전위전달 여부를 제어하는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하울링 방지용 마이크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하울링 발생 검출수단은 전류-미러 구조의 차동 증폭기로 구성하는 것을 특징으로 하는 하울링 방지용 마이크.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스위칭수단은 전원전압 인가단과 출력단 사이에 접속되며, 베이스단으로 상기 하울링 발생 검출수단의 출력신호가 입력되는 바이폴라 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 하는 하울링 방지용 마이크.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 스위칭수단은 전원전압 인가단과 출력단 사이에 접속되며, 게이트단으로 상기 하울링 발생 검출수단의 출력신호가 입력되는 모스 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 하는 하울링 방지용 마이크.