WO2014114451A1

WO2014114451A1 - Kraftfahrzeug und mikrofon für eine mikrofonanordnung in dem kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2014114451A1
Application number: PCT/EP2014/000161
Authority: WO
Inventors: Martin Perl
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2013-01-26
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2014-07-31
Also published as: DE102013001385A1; CN104303521B; US20150365754A1; EP2949131B1; CN104303521A; EP2949131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikrofon (18) für eine Schallerfassung in einem Kraftfahrzeug (10), mit einer Mikrofonkapsel (32), welche zumindest eine Schalleintrittsöffnung (34) aufweist, mit einer in der Mikrofonkapsel (32) angeordneten Mikrofonmembran und mit einer in der Mikrofonkapsel (32) angeordneten Treiberschaltung (38) zum Erzeugen eines einzelnen elektrischen Membransignals in Abhängigkeit von einer Bewegung der Mikrofonmembran. Von außerhalb der Mikrofonkapsel (32) erreichbar angeordnete und mit der Mikrofonkapsel (32) verbundenen Anschlusskontakte (42) geben ein elektrisches Mikrofonsignal ab. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Schallerfassung in einem Kraftfahrzeug eine Mikrofonanordnung bereitzustellen, die wenig Bauraum benötigt. Hierzu ist eine Schnittstellenschaltung (40) ebenfalls in der Mikrofonkapsel (32) angeordnet und dazu ausgelegt, das einzelne Membransignal der Treiberschaltung (38) unmittelbar in ein digitales Bussignal gemäß einem vorgegebenen Busstandard zu wandeln und das Bussignal als das Mikrofonsignal über die Anschlusskontakte (42) an einen Datenbus (28) auszugeben.

Description

Kraftfahrzeug und Mikrofon für eine Mikrofonanordnung in dem Kraftfahrzeug

BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Mikrofon für eine Schallerfassung in einem Kraftfahrzeug. Das Mikrofon weist eine Mikrofonkapsel auf, in welche eine Mikrofonmembran sowie eine Treiberschaltung zum Erzeugen eines elektrischen Signals aus einer Membranbewegung integriert sind. Von dem Mikrofon kann über Anschlusskontakte ein elektrisches Mikrofonsignal abgegriffen werden. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftwagen, in welchem eine Mikrofonanordnung bereitgestellt ist, wie sie mit mehreren der erfindungsgemäßen Mikrofone ermöglicht ist.

Um in einem Kraftfahrzeug Schallsignale, insbesondere Sprache, möglichst rauscharm, d. h. mit hoher Qualität, erfassen zu können, können im Fahrzeuginnenraum eine Vielzahl von Mikrofonen angeordnet sein. Aus der DE 20 2009 010 884 U1 ist hierzu ein gerichtetes Zylindermikrofon zum Einbau in ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem in einem Mikrofongehäuse eine Mikrofonkapsel, eine Verstärkerschaltung sowie eine Kabelhalterung zum Fixieren eines Anschlusskabels angeordnet sind. Das Anschlusskabel ist aus dem Mikrofongehäuse herausgeführt, um das Signal der Mikrofonkapsel abgreifen zu können. Ordnet man mehrere dieser Zylindermikrofone in einem Kraftfahrzeug an, so ergibt sich der Nachteil, dass von jedem Zylindermikrofon dessen Kabel zur Auswertung an die zentrale Recheneinheit, auch als Head-Unit bezeichnet, verlegt werden muss. Hierdurch ergibt sich eine störanfällige Verkabelung und insgesamt eine schlechte Skalierbarkeit der Mikrofonanordnung. Denn je mehr Mikrofone im Kraftfahrzeuginnenraum angeordnet sein sollen, desto großer ist der Durchmesser des sich ergebenden Kabelbaums an der Head-Unit.

Aus der EP 1 053 912 A2 ist ein Richtmikrofon bekannt, dass in einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs integriert ist. Hierzu ist eine Mikrofonkapsel auf einer Leiterplatte des Armaturenbretts aufgelötet. Um eine Richtwirkung zu erhalten, können die Leiterplatte oder auch andere Strukturelemente des Armaturenbretts eine Anordnung Durchgangsöffnungen zum gerichteten Erfassen von Schall aufweisen. Durch die Anordnung der Mikrofonkapsel auf der Leiterplatine ist keine separate Verkabelung erforderlich. Stattdessen kann die Mikrofonkapsel mit auf der Leiterplatte angebrachten Leiterbahnen über ein Bussystem mit einem Sprachverarbeitungssystem verbunden sein, das an geeigneter Stelle des Kraftfahrzeugs unabhängig von der Mikrofonkapsel positioniert ist. Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass Mikrofonkapseln nur dort bereitgestellt werden können, wo auch eine Leiterplatte bereit steht, auf welcher entsprechende Schnittstellenschaltungen für das Bussystem aufgelötet sind. So lässt sich eine Mikrofonkapsel beispielsweise nicht im Dachhimmel des Kraftfahrzeugs unterbringen, da dort keine solchen Leiterplatten vorhanden sind.

Aus der DE 10 2010 034 237 A1 ist ein ähnliches ein Mikrofonsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Mehrzahl von im Kraftfahrzeug verteilten Mikrofoneinrichtungen umfasst. Die Mikrofoneinrichtungen sind über ein Bussystem mit der Head-Unit des Kraftfahrzeugs verbunden. Jede der Mikrofoneinrichtungen umfasst jeweils ein Mikrofoncluster mit drei einzelnen Mikrofonkapseln. Die PDM-Signale (PDM - Puls-Dichte-Modulation) der Mikrofonkapseln werden durch einen Signalwandler zu PCM-Signalen (PCM - Puls-Code-Modulation) gewandelt. Für die Buskommunikation weisen die Mikrofoneinrichtung jeweils einen Buscontroller auf. Bei dem Bussystem handelt es sich um ein synchrones MOST-Bussystem, das zwei optische Leiter in Ringstruktur aufweist. Die Signale der Mikrofonkapseln des Mikrofonclusters jeder Mikrofoneinrichtung sollen zu einem Beamforming- Signal kombiniert werden können. Um bei den einzelnen Mikrofoneinrichtungen die Signale der Mikrofonkapseln des jeweiligen Mikrofonclusters zeitlich genau aufeinander abstimmen zu können, wie es für das Beamforming notwendig ist, werden die Schaltungskomponenten eines Mikrofonclusters mit einem gemeinsamen Clock-Signal versorgt. Auch müssen die Mikrofonsignale der einzelnen Mikrofone eines Mikrofonclusters von einem gemeinsamen Bus-Controller zusammengefasst und gemeinsam an die Head-Unit gesendet werden. Aus diesem Grund sind die einzelnen Mikrofoneinrichtungen bestehend aus dem Mikrofoncluster, der Wandlereinrichtung von PDM nach PCM und dem Bus-Controller immer noch verhältnismäßig groß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Schallerfassung in einem Kraftfahrzeug eine Mikrofonanordnung bereitzustellen, die wenig Bauraum benötigt. Die Aufgabe wird durch ein Mikrofon gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Mikrofon ist in bekannter Weise in einer Mikrofonkapsel eine Mikrofonmembran angeordnet. Die Mikrofonkapsel weist zumindest eine Schalleintrittsöffnung auf, durch welche von außerhalb der Mikrofonkapsel ein Luftschall zu der Mikrofonmembran gelangen kann und diese in Bewegung versetzen kann. In der Mikrofonkapsel ist des Weiteren eine Treiberschaltung angeordnet. Unter Treiberschaltung ist hier eine elekt- ronische Schaltung zu verstehen, durch welche in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Bewegung der Mikrofonmembran ein elektrisches Membransignal erzeugt wird. Für das Verständnis der Erfindung ist wichtig, dass es sich hier um ein einziges Signal handelt, welches die Bewegung der Mikrofonmembran beschreibt und das in dem Schall enthaltene Audiosignal repräsentiert. Es ist keine Zusammenfassung mehrerer elektrischer Signale zu einem Beamforming-Signal vorgesehen. An der Mikrofonkapsel sind von außen erreichbare Anschlusskontakte angeordnet, über welche das Mikrofon ein elektrisches Mikrofonsignal abgeben kann. Bei diesem Mikrofonsignal handelt es sich aber nicht unmittelbar um das elektrische Signal der Treiber- Schaltung. Vielmehr ist bei dem erfindungsgemäßen Mikrofon zwischen der Treiberschaltung und den Anschlusskontakten eine weitere Schaltung geschaltet, die hier als Schnittstellenschaltung bezeichnet ist. Diese Schnittstellenschaltung ist ebenfalls in der Mikrofonkapsel angeordnet und dazu ausgelegt, das einzelne Membransignal der Treiberschaltung in ein digitales Bus- Signal gemäß einem vorgegebenen Busstandard zu wandeln. Dieses Bussignal wird dann als das Mikrofonsignal über die Anschlusskontakte ausgegeben. Wird also mittels der Mikrofonmembran ein akustischer Schall er- fasst, so wird hieraus durch das erfindungsgemäße Mikrofon unmittelbar ein Bussignal erzeugt, das an einen Datenbus ausgegeben werden kann. Damit ist das Mikrofon unmittelbar als Busknoten eines Datenbusses betreibbar, wenn die Anschlusskontakte der Mikrofonkapsel mit dem Bus verbunden werden. Das erfindungsgemäße Mikrofon weist den Vorteil auf, dass nun ein einzelnes Bauteil bereitsteht, nämlich die Mikrofonkapsel, die unmittelbar an einen Datenbus angeschlossen werden kann und so ein Audiosignal direkt in den Datenbus einspeisen kann.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn man die Schnittstellenschaltung dazu auslegt, das Mikrofonsignal in ein Zeitmultiplexsignal des Datenbusses einzufügen. Dann können mehrere der erfindungsgemäßen Mikrofone entlang einer Busleitung des Datenbusses angeordnet sein und die Mikrofonsignale aller Mikrofone als ein Zeitmultiplexsignal über die selbe Busleitung zu einer zentralen Verarbeitungseinrichtung übertragen werden, beispielsweise einer Head-Unit oder einem Infotainmentsystem. Dies verringert in vorteilhafter Weise den Verdrahtungsaufwand für eine solche Mikrofonanordnung. Bevorzugt ist die Schnittstellenschaltung des erfindungsgemäßen Mikrofons auch dazu ausgelegt, bidirektional über den Datenbus zu kommunizieren und hierbei eine Diagnoseanfrage zu empfangen und zu der Diagnoseanfrage eine Diagnosenachricht in Abhängigkeit von einer Funktionsfähigkeit einer Komponente des Mikrofons zu erzeugen. So kann über den Datenbus vor- teilhafterweise eine Selbstprüfung des Mikrofons veranlasst werden, durch welche beispielsweise die Mikrofonmembran, die Treiberschaltung und die Schnittstellenschaltung auf ihre Funktionstüchtigkeit hin überprüft werden können. Dies kann in automatisierter Form beispielsweise bei jedem Start des Kraftfahrzeugs durch ein Steuergerät durchgeführt und bei Erkennen eines Defekts dem Fahrer das Aufsuchen einer Werkstatt empfohlen werden.

Um den Verdrahtungsaufwand in vorteilhafter Weise noch weiter zu reduzieren, sind bevorzugt als Anschlusskontakte zum Ausgeben des Mikrofonsignals lediglich zwei Ausgabepins vorgesehen. Dann lässt sich das Mikrofon beispielsweise über eine Twisted-pair-Leitung mit einer zentralen Verarbeitungseinrichtung verbinden. Ein Ausgabepin kann z.B. durch einen Draht gebildet sein.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn zusätzlich zu den Anschlusskontakten zum Ausgeben des Mikrofonsignals noch Eingangskontakte zum Empfangen eines Bussignals eines anderen Mikrofons an der Mikrofonkapsel angeordnet sind. Bei dem anderen Mikrofon handelt sich dabei bevorzugt ebenfalls um eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons. Über die Eingangskontakte wird dann das Bussignal dieses anderen Mikrofons empfan- gen. Die Schnittstelleinrichtung muss dann dazu ausgelegt sein, dieses empfangene Bussignal zu den erwähnten Anschlusskontakten für die Ausgabe des eigenen Mikrofonsignals durchzuschleifen. Diese Ausführungsform stellt eine konkrete Variante der oben beschriebenen Möglichkeit dar, mittels einer gemeinsamen Busleitung die Mikrofonsignale mehrerer Mikrofone zu einer zentralen Verarbeitungseinheit gesammelt zu übertragen.

Als besonders bevorzugte Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schnittstellenschaltung dazu ausgelegt ist, das Bussignal gemäß dem A2B- Busstandard zu erzeugen. Dieser Busstandard ermöglicht es, über eine ungeschirmte Twisted-pair-Busleitung ein Zeitmultiplexsignal mit einer ausreichend hohen Bandbreite für die Übertragung mehrerer Mikrofonsignale zu übertragen. Mit anderen Worten können mittels einer A2B- Schnittstellenschaltung alle vorangehend beschriebenen Vorteile zugleich realisiert werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Mikrofonmembran durch ein mikro- elektro-mechanisches System, oder kurz MEMS, bereitgestellt ist. Eine andere Bezeichnung für ein solches System ist Silizium-Mikrofon. Es können so die Mikrofonmembran, die Treiberschaltung und die Schnittstellenschaltung auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau des Mikrofons.

Bevorzugt sind die Treiberschaltung und die Schnittstellenschaltung über die Anschlusskontakte phantomgespeist. Dann kann über die Busleitungen auch eine Versorgung des Mikrofons mit elektrischer Energie erfolgen. Dies führt zu einer weiteren Einsparung von Leitungen.

Die Treiberschaltung kann eine Verstärkerschaltung und eine dieser nachge- schalteten Wandlerschaltung aufweisen. Hierbei erzeugt die Verstärkerschaltung in Abhängigkeit von der Bewegung der Mikrofonmembran ein elektrisches, analoges Signal und die Wandlerschaltung dann aus dem analogen Signal ein digitales Signal. Bei dem digitalen Signal handelt es sich dabei insbesondere um eines aus den Folgenden: ein l2S-Signal (I2S - Inter-IC- Sound-Interface, IC - Integrated Circuit), ein PDM-Signal oder ein PCM- Signal. Diese Ausführungsform des Mikrofons weist den Vorteil auf, dass die Treiberschaltung einen digitalen Audiostrom erzeugt, der dann innerhalb der Mikrofonkapsel an einen weiteren integrierten Schaltkreis übertragen werden kann, der die Schnittstellenschaltung darstellt, also z.B. einen A2B- Buscontroller. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass Standard- Komponenten für die Realisierung der Treiberschaltung einerseits und der Schnittstellenschaltung andererseits verwendet werden können. Eine andere (nicht gesondert beanspruchte) Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons sieht vor, die Treiberschaltung und die Schnittstellenschaltung als einen gemeinsamen integrierten Schaltkreis (IC) zu realisieren. Dann genügt ein einziges IC in der Mikrofonkapsel.

In Bezug auf die Mikrofonkapsel selbst ergibt sich eine vorteilhafte Ausfüh- rungsform, wenn diese einen Metallbecher umfasst, in welchem zumindest die Mikrofonmembran und die Treiberschaltung angeordnet sind. Bevorzugt ist auch die Schnittstellenschaltung in dem Metallbecher angeordnet. Bei dem Metall handelt es sich in vorteilhafter Weise um Aluminium. Das Vorsehen eines Metallbechers schirmt die Treiberschaltung und die Schnittstellen- Schaltung gegen störende elektromagnetische Strahlung ab. Aluminium lässt sich aufwandswarm durch Pressen geeignet formen.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons sieht vor, dass die Schnittstellenschaltung dazu ausgelegt ist, ein externes Clock- Signal zu empfangen und der Treiberschaltung bereit zu stellen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Treiberschaltungen mehrerer Mikrofone synchronisiert werden können, obwohl sie in getrennten Mikrofonkapseln und mit getrennten Schnittstellenschaltungen an einen Datenbus angeschlossen sind. Bei dem Clock-Signal kann es sich um einen Bustakt des Datenbusses handeln. Dann kann auf einen zusätzlichen Taktgeber verzichtet werden.

Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug. Bei diesem handelt es sich bevorzugt um einen Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Mikrofonanordnung aus mehreren Mikrofonen auf, die jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons darstellen. Alle Mikrofone sind über eine gemeinsame Busleitung mit einer zentralen Empfangseinheit verbunden. Die Mikrofone erzeugen jeweils ein Bussignal zu einem entsprechenden lokal erfassten Schall und kombinieren ihre Bussignale auf der Busleitung zu einem Zeitmultiplexsignal, das von der zentralen Empfangseinheit empfangen werden kann. Das Infotainmentsystem kann dann ein Mikrofonsignal als Audio-Eingangssignal empfangen und weiterverarbeiten. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist den Vorteil auf, dass mehrere einzelne Mikrofone in einem Kraftfahrzeuginnenraum verteilt sein können, beispielsweise in einem Dachhimmel, und hierbei für jedes der Mikrofone nur wenig Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss. Auch die Busleitung kann sehr einfach, insbesondere mit einem geringen Durchmesser, ausgestaltet sein, da alle Mikrofone die Busleitung gemeinsam nutzen. Die Mikrofonanordnung ist damit auch gut skalierbar, denn zum Bereitstellen eines weiteren Mikrofons muss keine vollständige Leitung von den zusätzlichen Mikrofonen hin zur Empfangseinheit verlegt sein.

Von der Empfangseinheit aus kann dann dasjenige der Mikrofonsignale mit der besten Audioqualität an ein Infotainmentsystem weitergeleitet werden. In diesem Sinne ist eine bevorzugte Ausführungsform des Kraftfahrzeugs dahingehend ausgestaltet, dass die Empfangseinheit eine Auswählschaltung bildet. Hierzu ist die Empfangseinheit dazu ausgelegt, aus den Bussignalen aller Mikrofone das jeweilige Mikrofonsignal zu extrahieren (also die einzel-' nen über den Datenbus empfangenen Datenpakete wieder zusammenzusetzen) und zu jedem extrahierten Mikrofonsignal einen Wert für eine Qualitätsmaß zu ermitteln. Es wird dann dasjenige extrahierte Mikrofonsignal mit dem größten Wert des Qualitätsmaßes als das eigentliche Audio- Eingangssignal an das Infotainmentsystem weitergeleitet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass dem Infotainmentsystem stets dasjenige Mikrofonsignal bereitgestellt wird, welches die beste Audioqualität aufweist. Als das Qualitätsmaß kann beispielsweise ein Signal-zu-Rausch- Verhältnis geschätzt werden. Schätzalgorithmen hierfür sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann über eine Langzeitmittelung des jeweiligen Mikrofonsignals ein Ruhepegel ermittelt werden und dann bei einer Pegelveränderung im Mikrofonsignal ein Verhältnis des aktuellen Pegels zu dem Ruhepegel berechnet werden. Es besteht natürlich auch der einzelne Zugriff auf jedes Mikrofonsignal, so dass auch eine Kombination aus mehreren der Mikrofonsignale gebildet werden kann, z.B. ein Beamforming-Signal.

Innerhalb des Infotainmentsystems kann vorgesehen sein, das Audio- Eingangssignal an ein Telefoniemodul des Infotainmentsystems und/oder ein Spracherkennungsmodul des Infotainmentsystems weiterzuleiten. Diese funktionieren dann besonders zuverlässig mit dem Audio-Eingangssignal mit der hohen Audioqualität. Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand von konkreten Ausführungsbeispielen erläutert. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons, wie es in dem Kraftfahrzeug von Fig. 1 eingebaut sein kann, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schnittstellenschaltung, wie sie in dem Mikrofon von Fig. 2 eingebaut sein kann.

Die Beispiele stellen die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.

In Fig. 1 ist in einer Draufsicht ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen handeln kann. Zur besseren Orientierung ist die Lage von Rädern 12 und Kraftfahrzeugtüren 14 angedeutet. Bei dem Kraftfahrzeug 10 befindet sich in einem vorderen Teil beispiels- weise in einer Mittelkonsole oder unter einem Armaturenbrett A eine Head- Unit 16, durch die beispielsweise ein Infotainmentsystem bereitgestellt sein kann. Die Head-Unit 16 kann beispielsweise ein Telefoniemodul, etwa ein UTMS-Modul oder LTE-Modul, aufweisen. Die Head-Unit 16 kann auch ein Spracherkennungsmodul umfassen. Dieses kann beispielsweise als Pro- grammmodul bereitgestellt sein. Um für eine Telefonie oder eine Spracherkennung ein Sprachsignal eines Insassen des Kraftfahrzeugs 10 erfassen zu können, können beispielsweise in einem Dachhimmel des Kraftfahrzeugs 10 Mikrofone 18, 20 angeordnet sein. Die Mikrofone 18, 20 können beispielsweise über einem Fahrersitz 22, einem Beifahrersitz 24 und einer Rückbank 26 angeordnet sein. Bei den Mikrofonen 18 kann es sich um jeweils eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrofons handeln. Das Mikrofon 20 umfasst mehrere Mikrofonkapseln, die über eine gemeinsame Leiterplatine miteinander verschaltet sind. Der genaue Aufbau des Mikrofons 20 trägt nicht zum Verständnis der Erfindung bei und wird deshalb hier nicht weiter ausgeführt.

Die Mikrofone 18 sind verhältnismäßig klein und können daher problemlos in den Dachhimmel integriert sein. Die Mikrofone 18 erzeugen digitale Ausgabesignale, die über eine gemeinsame, einzelne Busleitung 28 die Mikrofone 18, 20 mit einer Empfangseinheit 30 der Head-Unit 16 verbindet. Bei der Busleitung 28 kann es sich beispielsweise um eine ungeschirmte Twisted- pair-Leitung handeln. Bei der Empfangseinheit 30 kann es sich beispielsweise um eine A2B-Empfangsschaltung handeln, wie sie im Handel erhältlich ist.

Über die Busleitung 28 können die Mikrofone 18, 20 jeweils ein digitales Mikrofonsignal als Bussignal in einem Zeitmultiplex-Verfahren in jeweils zugeordneten Zeitschlitzen abschnittsweise an die Empfangseinheit 30 über- tragen. Die Mikrofone 18 weisen hierzu eine eigene Schnittstellenschaltung auf, welche das Einfügen des jeweiligen eigenen digitalen Mikrofonsignals in das Zeitmultiplex-Signal ermöglicht. Bei den Mikrofonen 20 ist dagegen eine externe Schnittstellenschaltung nötig, da hier die Mikrofonsignale mehrerer Mikrofonkapseln miteinander kombiniert werden müssen, bevor sie übertra- gen werden können. Dies macht das Mikrofon 20 verhältnismäßig groß.

Im Folgenden ist der Aufbau der einzelnen Mikrofone 18 genauer anhand von Fig. 2 und Fig. 3 erläutert. Fig. 2 zeigt hierzu ein einzelnes Mikrofon 18. Das Mikrofon 18 kann eine Mikrofonkapsel 32 aufweisen, die beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein kann. Die Mikrofonkapsel 32 weist eine Schalleintrittsöffnung 34 auf. Die Mikrofonkapsel 32 kann auch mehrere Schalleintrittsöffnungen aufweisen. Durch die Schalleintrittsöffnung 34 kann Schall von einer Umgebung 36 von einer (nicht dargestellten) Mikrofonmembran im Inneren der Mikrofonkapsel 32 gelangen. Eine Treiberschaltung 38 erzeugt bei einer Bewegung der Mikrofonmembran in an sich bekannter Weise ein elektrisches Signal. Die Treiberschaltung 38 kann auch eine Digitalisierungsschaltung umfassen, mittels welcher das analoge Signal der Membranbewegung in ein digitales Au- diosignal, beispielsweise ein l2S-Signal, PDM-Signal oder PCM-Signal, umgewandelt werden kann. Für die Realisierung einer entsprechenden Wandlerschaltung kann auf bekannte Technologien zurückgegriffen werden.

Die Treiberschaltung 38 überträgt das digitale Signal, welches das Schallsig- nal repräsentiert, an eine Schnittstellenschaltung 40, welche die Treiberschaltung 38 mit Anschlüssen 42 des Mikrofons 18 koppelt, über welche das Mikrofon 18 mit demjenigen Abschnitt der Busleitung 28 elektrisch verbunden ist, welcher zu der Empfangseinheit 30 führt. Zusätzliche Anschlüsse 44 des Mikrofons 18 sind mit demjenigen Abschnitt der Busleitung 28 elektrisch verbunden, die zu weiteren Mikrofonen 18 führt. Die Anschlusskontakte 42, 44 können beispielsweise Pins sein, die aus Drähten gebildet sind. Zur besseren Anschaulichkeit sind Drähte 28', 28" der Busleitung 28 gezeigt. Die Schnittstellenschaltung 40 kann eine Platine oder Leiterplatte 46 aufweisen, auf welcher ein Kommunikationsmodul 48 für die Übertragung von Daten zu der Empfangseinheit 30 und ein Kommunikationsmodul 50 für den Empfang von Daten über die Anschlüsse 44 angeordnet sein können. Ein Durchmesser D der hier kreisförmigen Leiterplatte 46 kann beispielsweise 15 mm betragen. Eine Höhe H, welche sich aus der Dicke der Leiterplatte 16, 46 und der Höhe der darauf angeordneten Module 48, 50, 52 zusammensetzt, kann beispielsweise 4 bis 5 mm betragen. Die aufgesetzten Komponenten 48, 50, 52 können beispielsweise eine Höhe von bis zu 3 mm aufweisen. In Fig. 2 sind Halteelemente für die Schnittstellenschaltung 40 und die Treiberschaltung 38 nicht dargestellt.

Die Kommunikationsmodule 48, 50 können über einen Bustreiber 52 gekoppelt sein. Auch die Treiberschaltung 38 kann mit dem Bustreiber 52 gekoppelt sein. Bei dem Bustreiber 52 kann es sich beispielsweise um ein A2B- Modul handeln.

Eine beispielhafte Anordnung der Kommunikationsmodule 48, 50 und des Bustreibers 52 ist in Fig. 3 gezeigt. Weitere, für die Erläuterung der Erfindung nicht relevante Bauteile sind ebenfalls in ihrer relativen Lage und Größe zu den genannten Modulen dargestellt. Die Kommunikationsmodule 48, 50 können über den Bustreiber 52 Daten durch das Mikrofon 18 durchschleifen, so dass auch für andere Mikrofone, die Daten über die Anschlüsse 44 an die Schnittstellenschaltung 40 senden, über das Durchschleifen diese Daten an die Empfangseinheit 30 weitergeleitet werden können. In umgekehrter Rich- tung können auch Diagnoseanfragen der Empfangseinheit 30 durchgeschleift werden.

Der Bustreiber 52 kann zusätzlich Daten der Treiberschaltung 38 in den Datenstrom einfügen. Beispielsweise kann hier ein Zeitmultiplex-Verfahren zu- gründe gelegt werden. Insbesondere eignet sich der Busstandard A2B, um in der gezeigten Kaskadenschaltung (Daisy-Chain) der Mikrofone 18 und des Mikrofons 20 die digitalisierten Audiodaten aller Mikrofone mit einer ausreichend hohen Abtastrate (beispielsweise 8 kHz oder 16 kHz) zu der Empfangseinheit 30 zu übertragen. In der Empfangseinheit 30 kann dann aus denjenigen Signalen der Mikrofone 18, 20, welches einem vorbestimmten Qualitätskriterium genügt, das also beispielsweise das lauteste Signal ist oder den höchsten Wert für das SNR (Signal-to-noise-ratio) aufweist, an beispielsweise das Telefoniemodul oder Spracherkennungsmodul des Infotainmentsystems 16 weiterleiten.

Durch das Beispiel ist gezeigt, wie eine komplette Integration einer Bus- Schnittstelle direkt in die Kapsel eines Mikrofons realisiert werden kann. Über die Schnittstelle ist die Mikrofonkapsel an einen Fahrzeugbus angebunden, insbesondere an einen A2B-Bus. Dies bietet mehr Flexibilität bei der Anordnung und Verkabelung der Mikrofone im Fahrzeug.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mikrofon (18) für eine Schallerfassung in einem Kraftfahrzeug (10), mit

- einer Mikrofonkapsel (32), welche zumindest eine Schalleintrittsöffnung (34) aufweist,

- einer in der Mikrofonkapsel (32) angeordneten Mikrofonmembran (38),

- einer in der Mikrofonkapsel (32) angeordneten Treiberschaltung (38) zum Erzeugen eines einzelnen elektrischen Membransignals in Abhängigkeit von einer Bewegung der Mikrofonmembran,

- von außerhalb der Mikrofonkapsel (32) erreichbar angeordneten und mit der Mikrofonkapsel (32) verbundenen Anschlusskontakten (42) zum Abgeben eines elektrischen Mikrofonsignals,

gekennzeichnet durch

eine Schnittstellenschaltung (40), welche ebenfalls in der Mikrofonkapsel (32) angeordnet und dazu ausgelegt ist, das einzelne Membransignal der Treiberschaltung (38) in ein digitales Bussignal gemäß einem vorgegebenen Busstandard zu wandeln und das Bussignal als das Mikrofonsignal über die Anschlusskontakte (42) an einen Datenbus (28) abzugeben.

2. Mikrofon (18) nach Anspruch 1 , wobei die Schnittstellenschaltung (40) dazu ausgelegt ist, das Bussignal zu erzeugen, indem es das Mikrofonsignal in ein Zeitmultiplexsignal des Datenbusses (28) einfügt.

3. Mikrofon nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schnittstellenschaltung (40) dazu ausgelegt ist, bidirektional über den Datenbus (28) zu kommunizieren und hierbei eine Diagnoseanfrage zu empfangen und eine Diagnosenachricht in Abhängigkeit von einer Funktionsfähigkeit einer Komponente des Mikrofons (18) zu erzeugen.

4. Mikrofon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als die Anschlusskontakte (42) zum Ausgeben des Mikronsignals zwei Ausgabepins (42) vorgesehen sind.

5. Mikrofon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich zu den Anschlusskontakten (42) zum Ausgeben des Mikrosignals Eingangskontakte (44) zum Empfangen eines Bussignals eines anderen Mikrofons gemäß Anspruch 1 an der Mikrofonkapsel (32) angeordnet sind und die Schnittstellenschaltung (40) dazu ausgelegt ist, das empfangene Bussignal zu den Anschlusskontakten (42) durchzuschleifen.

6. Mikrofon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstellenschaltung (40) dazu ausgelegt ist, das Bussignal gemäß dem A2B- Busstandard zu erzeugen.

7. Mikrofon (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrofonmembran durch ein MEMS bereitgestellt ist.

8. Mikrofon (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trei- berschaltung (38) und die Schnittstellenschaltung (40) über die Anschlusskontakte (42) phantomgespeist sind.

9. Mikrofon ( 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Treiberschaltung (38) eine Verstärkerschaltung und eine dieser nachgeschaltete Wandlerschaltung aufweist, wobei die Verstärkerschaltung in Abhängigkeit von der Bewegung der Mikrofonmembran ein elektrisches, analoges Signal und die Wandlerschaltung aus dem analogen Signal ein l2S-Signal oder ein PDM-Signal oder ein PCM-Signal zu erzeugen ausgelegt ist.

10. Mikrofon (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrofonkapsel (32) einen Metallbecher umfasst, in welchem zumindest die Mikrofonmembran und die Treiberschaltung (38) angeordnet sind.

11. Mikrofon (18) nach Anspruch 10, wobei auch die Schnittstellenschaltung (40) in dem Metallbecher angeordnet ist.

12. Mikrofon (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstellenschaltung (40) dazu ausgelegt ist, ein externes Clock-Signal zu empfangen und der Treiberschaltung (38) bereitzustellen.

13. Kraftfahrzeug (10) mit einer Mikrofonanordnung aus mehreren Mikrofonen (18), welche jeweils gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet sind, wobei alle Mikrofone (18) über eine gemeinsame Busleitung (28) mit einer zentralen Empfangseinheit (30) verbunden und dazu ausgelegt sind, ihre jeweiligen Bussignale über die Busleitung (28) als ein Zeitmultiplexsignal an die Empfangseinheit (30) zu übertragen.

14. Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 13, wobei die Empfangseinheit (30) mit einem Infotainmentsystem (16) gekoppelt ist, welches zur Verarbeitung eines Audio-Eingangssignals ausgelegt ist, wobei die Empfangseinheit dazu ausgelegt (30) ist, aus allen empfangenen Bussignalen jeweils das Mikrofonsignal zu extrahieren und zu jedem extrahierten Mikrofonsignal einen Wert für ein Qualitätsmaß zu ermitteln und das extrahierte Mikrofonsignal mit dem größten Wert als das Audio-Eingangssignal an das Infotainmentsystem (16) weiterzuleiten.

15. Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 14, wobei das Infotainmentsystem (16) ein Telefoniemodul und/oder ein Spracherkennungsmodul umfasst, welches jeweils mit der Empfangseinheit zum Empfangen des Audio-Eingangssignals gekoppelt ist.