CN110099323B - 一种主动降噪耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动降噪耳机，包括壳体，壳体的前端具有出声孔，壳体内设置有用于拾取环境音的反馈麦克风、低频扬声器单元、中高频扬声器单元和降噪电路，反馈麦克风通过降噪电路仅与低频扬声器单元电连接。应用本发明提供的主动降噪耳机，反馈麦克风收集耳机内部的环境噪音并经过降噪电路处理输出一个与环境噪音幅度相同、相位相反的信号至低频扬声器单元，由于低频扬声器单元的低频重放下限低，高频截止频率低，故通过低频扬声器单元发出的声音高频反相声波得到衰减，实现降噪的同时，从物理上降低了高频幅度。无需通过调节滤波器减小高频幅度，通过物理的方式避免了高频啸叫。

Description

一种主动降噪耳机

技术领域

本发明涉及耳机技术领域，更具体地说，涉及一种主动降噪耳机。

背景技术

近年来，主动降噪耳机备受推崇，用以满足人们安静听歌的需求。主动降噪耳机的降噪方式通常可分为模拟降噪和数字降噪，通过滤波器的设计产生与外界噪声幅度相等相位相反的信号，从而实现降噪效果。常见的降噪类型包括前馈降噪，反馈降噪和混合降噪，广泛应用于头戴式，耳塞式，入耳式耳机等。然而滤波器的设计受相位和幅度两方面互相牵制，反馈降噪中容易引起高频啸叫的问题，影响使用。

综上所述，如何有效地解决反馈降噪耳机高频啸叫等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种主动降噪耳机，该主动降噪耳机的结构设计可以有效地避免反馈降噪耳机高频啸叫的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种主动降噪耳机，包括壳体，所述壳体的前端具有出声孔，所述壳体内设置有用于拾取环境音的反馈麦克风，所述壳体内设置有低频扬声器单元、中高频扬声器单元和降噪电路，所述反馈麦克风通过所述降噪电路仅与所述低频扬声器单元电连接。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述低频扬声器单元的前端具有隔挡部件以与所述壳体围成低频扬声器单元前腔，且所述隔挡部件上具有连通所述隔挡部件前端的腔体与所述低频扬声器单元前腔的声导管，所述中高频扬声器单元设置于隔挡部件前端的腔体内。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述反馈麦克风设置于隔挡部件前端的腔体内。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述中高频扬声器单元固定于所述隔挡部件的前端面上。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述隔挡部件的前端面上开设有用于安装所述中高频扬声器单元的安装槽，所述中高频扬声器单元的后端贴合所述安装槽的底面安装。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述低频扬声器单元的后侧设置有低频扬声器单元后腔。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述隔挡部件为隔板，所述隔板的外缘与所述壳体的内壁相抵。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述隔板与所述壳体一体成型。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述声导管呈直管状，且管壁平滑过渡。

优选地，上述主动降噪耳机中，所述壳体的前端连接有用于***耳内的耳套。

本发明提供的主动降噪耳机包括壳体、反馈麦克风、低频扬声器单元、中高频扬声器单元和降噪电路。其中，壳体的前端具有出声孔，反馈麦克风、低频扬声器单元、中高频扬声器单元和降噪电路均设置于壳体内。反馈麦克风用于拾取环境音，反馈麦克风通过降噪电路与低频扬声器单元连接，而中高频扬声器单元并不接入降噪电路。

应用本发明提供的主动降噪耳机，音频通过低频扬声器单元和中高频扬声器单元的共同作用被重放，经出声孔传出。同时，反馈麦克风拾取耳机内的环境噪音，由于降噪电路连接在反馈麦克风与低频扬声器单元之间，中高频扬声器单元不连接在降噪电路中，故反馈麦克风收集耳机内部的环境噪音并经过降噪电路处理输出一个与环境噪音幅度相同、相位相反的信号至低频扬声器单元，由于低频扬声器单元的低频重放下限低，高频截止频率低，故通过低频扬声器单元发出的声音高频反相声波得到衰减，实现降噪的同时，从物理上降低了高频幅度。因此，本发明提供的主动降噪耳机，无需通过调节滤波器减小高频幅度，通过物理的方式避免了高频啸叫。

在一个优选的实施方式中，低频扬声器单元的前端具有隔挡部件以与壳体围成低频扬声器单元前腔，且隔挡部件上具有连通隔挡部件前端的腔体与低频扬声器单元前腔的声导管，中高频扬声器单元设置于隔挡部件前端的腔体内。故降噪电路返回至低频扬声器单元使其发出的信号，经过低频扬声器单元前腔和声导管传输时，由于声导管中声波的粘滞作用，以及在低频扬声器单元前腔和声导管传输时产生的热损耗等等，会对高频产生很大的损耗，使得高频进一步衰减，高频截止频率降低，更好地避免了高频啸叫。综上，降噪电路处理输出的信号由低频扬声器单元发出时对高频进行衰减后，发出的声音在经过低频扬声器单元前腔与声导管时再次衰减，更好的从物理上降低了高频幅度，避免了高频啸叫。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的主动降噪耳机的剖面结构示意图；

图2为图1中A-A截面示意图；

图3为图1中主动降噪耳机的反馈降噪原理示意图。

附图中标记如下：

壳体1，反馈麦克风2，低频扬声器单元3、中高频扬声器单元4，出声孔5，隔挡部件6，低频扬声器单元前腔7，声导管8，耳套9，低频扬声器单元后腔10。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种主动降噪耳机，以通过物理的方式避免反馈降噪耳机高频啸叫。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，图1为本发明一个具体实施例的主动降噪耳机的剖面结构示意图；图2为图1中A-A截面示意图。

在一个具体实施例中，本发明提供的主动降噪耳机包括壳体1、反馈麦克风2、低频扬声器单元3、中高频扬声器单元4和降噪电路。

其中，壳体1的前端具有出声孔5，反馈麦克风2、低频扬声器单元3、中高频扬声器单元4和降噪电路均设置于壳体1内。壳体1为主动降噪耳机的外部结构，其形状根据耳机的类型及具体使用要求相应设置，此处不做具体限定。出声孔5设置于壳体1的前端，则下文提到的壳体1内各部件的前后位置关系中以靠近出声孔5的方向为前，相对的远离出声孔5的方向为后。出声孔5的形状、大小等根据需要设置即可，此处不作限定。

反馈麦克风2设置于壳体1内用于拾取环境音，也就是反馈麦克风2采集的是耳机内部接收到的环境音。壳体1内设置有第一扬声器单元和第二扬声器单元，反馈麦克风2通过降噪电路与第一扬声器单元和第二扬声器单元中的一者电连接，且与降噪电路连接的一者为低频扬声器单元3，另一者为中高频扬声器单元4。也就是，壳体1内设置有低频扬声器单元3和中高频扬声器单元4，反馈麦克风2通过降噪电路与低频扬声器单元3连接，而中高频扬声器单元4并不接入降噪电路。

需要说明的是，低频扬声器单元3指低频重放下限低，高频截止频率低的扬声器，主要负责重放低频声音，其振动***质量较大，顺性较大，F₀低。中高频扬声器单元4指低频重放下限高，高频截止频率高的扬声器，主要负责重放中高频声音，其振动***质量较小，顺性较小。具体的，低频扬声器单元3的频率范围可以为20Hz～3kHz，中高频扬声器单元4的频率范围可以为500Hz～20kHz。

降噪电路用于接收反馈麦克风2采集的信号并经处理返回至低频扬声器单元3，使其输出与噪音幅度相同、相位相反信号。降噪电路的具体结构请参考现有技术中常规降噪电路设置，此处不再赘述。

通过设置低频扬声器单元3和中高频扬声器单元4，音乐信号等音频通过低频扬声器单元3和中高频扬声器单元4共同作用被重放。而反馈降噪中，请参阅图3，图3为图1中主动降噪耳机的反馈降噪原理示意图，G为低频扬声器单元3到反馈麦克风2的声学通道的传递函数。由于降噪电路连接在反馈麦克风2与低频扬声器单元3之间，中高频扬声器单元4不连接在降噪电路中，也就是降噪电路仅接入低频扬声器单元3，而并未接入中高频扬声器单元4，故中高频扬声器单元4并不参与反馈降噪。降噪电路接收反馈麦克风2采集的信号并经处理返回至低频扬声器单元3，使其输出与噪音幅度相同、相位相反的信号时，高频反相声波并不能够经由低频扬声器单元3发出而得到衰减，从物理上降低了高频幅度。

应用本发明提供的主动降噪耳机，音频通过低频扬声器单元3和中高频扬声器单元4的共同作用被重放，经出声孔5传出。同时，反馈麦克风2拾取耳机内的环境噪音，由于降噪电路连接在反馈麦克风2与低频扬声器单元3之间，中高频扬声器单元4不连接在降噪电路中，故反馈麦克风2收集耳机内部的环境噪音并经过降噪电路处理输出一个与环境噪音幅度相同、相位相反的信号至低频扬声器单元3，由于低频扬声器单元3的低频重放下限低，高频截止频率低，故通过低频扬声器单元3发出的声音高频反相声波得到衰减，实现降噪的同时，从物理上降低了高频幅度。因此，本发明提供的主动降噪耳机，无需通过调节滤波器减小高频幅度，通过物理的方式避免了高频啸叫。

进一步地，低频扬声器单元3的前端具有隔挡部件6以与壳体1围成低频扬声器单元前腔7，且隔挡部件6上具有连通隔挡部件6前端的腔体与低频扬声器单元前腔7的声导管8，中高频扬声器单元4设置于隔挡部件6前端的腔体内。声导管8具体可以设置于隔挡部件6的中间位置，也可以设置于隔挡部件6的边缘。当声导管8设置于隔挡部件6的边缘时，既可以呈封闭管状，也可以呈一侧开口，开口与壳体1相抵以围成封闭管状。

通过隔挡部件6的设置，在低频扬声器单元3的前端设置低频扬声器单元前腔7，该低频扬声器单元前腔7通过声导管8连通至隔挡部件6前端的腔体，进而与出声孔5连通。音乐信号等音频信号通过低频扬声器单元3和中高频扬声器单元4重放时，由于中高频扬声器单元4位于隔挡部件6前端的腔体内，因而其声音并不会衰减，故重放效果不受影响。而参与反馈降噪的降噪信号，即降噪电路返回至低频扬声器单元3使其发出的信号，经过低频扬声器单元前腔7和声导管8传输时，由于声导管8中声波的粘滞作用，以及在低频扬声器单元前腔7和声导管8传输时产生的热损耗等等，会对高频产生很大的损耗，使得高频进一步衰减，高频截止频率降低，更好地避免了高频啸叫。综上，低频扬声器单元3对高频进行衰减后，发出的声音在经过低频扬声器单元前腔7与声导管8时再次衰减，更好的从物理上降低了高频幅度，无需通过调节滤波器减小高频幅度，避免了高频啸叫。

以低频扬声器单元3采用直径为

的扬声器为例，在其前端设置一体积为0.7cm³的低频扬声器单元前腔7，并设置一截面积为1mm²，长为5mm的导声管，经过仿真验证，经低频扬声器单元前腔7和声导管8传输后的信号f₀降低，低频增加，高频衰减，截止频率降低。且通过仿真验证，低频扬声器单元前腔7越大，f₀越低，高频衰减越多。具体低频扬声器单元前腔7及声导管8尺寸根据耳机实际尺寸以及低频扬声器单元3特性相应设置，在空间结构允许的条件下，低频扬声器单元前腔7的体积越大，对高频的衰减效果更好。声导管8的截面积越小、长度越大对高频的衰减效果更好，进而防止高频啸叫的效果更好。

需要说明的是，上述隔挡部件6的具体结构可以不作限定，其仅用作在低频扬声器单元3前端分隔出低频扬声器单元前腔7，并在其上开设声导管8即可。具体的，隔挡部件6为隔板，也就是隔挡部件6为板状结构，具体隔板的厚度根据需要设置，隔板的厚度越大，则声导管8的长度可以相应设置更长，以更好的衰减高频。隔板的外缘可以与壳体1的内壁相抵，具体可以与壳体1的内壁粘结或采用其他方式固定连接。进而隔板与壳体1围成低频扬声器单元前腔7。根据需要，隔挡部件6也可以采用块状结构或其他常规形状。

具体的，隔板与壳体1一体成型。也就是隔板与壳体1为一体结构，即隔板是由壳体1内壁向内部延伸形成。一体结构便于成型且连接可靠、结构强度高。当然，根据需要隔板与壳体1也可以为通过常规固定连接方式连接的分体式结构。

在上述具有隔挡部件6的各实施例中，反馈麦克风2设置于隔挡部件6前端的腔体内。具体可以固定于壳体1内壁且位于声导管8的前端靠近声导管8处。将反馈麦克风2设置于前端腔体，能够有效拾取耳机内接收的环境噪音，以为降噪电路的降噪处理提供可靠依据。反馈麦克风2的具体固定方式可参考现有技术中的常规设置，此处不做具体限定。

进一步地，中高频扬声器单元4固定于隔挡部件6的前端面上。中高频扬声器单元4设置于隔挡部件6前端的腔体内，进而其发出的声音不经过低频扬声器前腔级声导管8的作用，高频不会衰减，具体可将其安装于隔挡部件6的前端面，便于安装操作。根据需要，也可以将中高频扬声器单元4固定于壳体1的内壁上等。

更进一步地，隔挡部件6的前端面上开设有用于安装中高频扬声器单元4的安装槽，中高频扬声器单元4的后端贴合安装槽的底面安装。通过安装槽的设置，便于中高频扬声器单元4的定位及安装，其具体可以卡接于安装槽内。基于中高频扬声器单元4的工作特性，其后端可以贴合安装槽的底面安装，从而有效节省前后方向的空间，以为低频扬声器单元前腔7留出更大的空间，进一步提升对高频的衰减效果。安装槽的厚度具体可以设置为与中高频扬声器单元4的厚度一致。则中高频扬声器单元4安装于其内时与安装槽的边缘平齐，则安装槽能够更好的对中高频扬声器单元4支撑限位的同时，也使中高频扬声器单元4发出的声音能够更好的传输，且更有效的利用了空间，使得整体布局更为紧凑，结构强度更高。

为了保证低频扬声器单元3的有效工作，上述各实施例中低频扬声器单元3的后侧设置有低频扬声器单元后腔10。具体低频扬声器单元后腔10的形状根据需要设置即可，其大小在空间允许的情况下尽可能大，低频扬声器单元后腔10的空间越大，低频扬声器单元3的工作效果更优。

在上述各设置有声导管8的实施例中，声导管8呈直管状，且管壁平滑过渡。将声导管8设置为直管状，便于加工成型，且直管状结构，管壁平滑过渡能够更好的发挥对声波的粘滞作用，进一步提升对高频的衰减。

进一步地，壳体1的前端连接有用于***耳内的耳套9。耳套9具体可以包覆于出声孔5外侧，即耳套9套在出声孔5外，并不遮挡出声孔5的正常出声。耳套9的形状可以设置为与人耳形状相似，以更好的贴合人耳，提升用户体验。耳套9优选可以采用软质材料，佩戴时更为舒适，也能够更好的贴合用户耳朵，从而起到一定被动降噪作用。

主动降噪耳机的电池、芯片等其他结构可参考现有技术中常规主动降噪耳机的设置，此处不再赘述。电池、芯片等结构具体可以设置于壳体1的最后端，即低频扬声器单元3的后方，在具有低频扬声器单元后腔10的情况下，则优选设置于低频扬声器单元后腔10的后侧。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种主动降噪耳机，包括壳体(1)，所述壳体(1)的前端具有出声孔(5)，所述壳体(1)内设置有用于拾取环境音的反馈麦克风(2)，其特征在于，所述壳体(1)内设置有低频扬声器单元(3)、中高频扬声器单元(4)和降噪电路，所述反馈麦克风(2)通过所述降噪电路仅与所述低频扬声器单元(3)电连接，所述低频扬声器单元(3)的前端具有隔挡部件(6)以与所述壳体(1)围成低频扬声器单元前腔(7)，且所述隔挡部件(6)上具有连通所述隔挡部件(6)前端的腔体与所述低频扬声器单元前腔(7)的声导管(8)，所述中高频扬声器单元(4)设置于所述隔挡部件(6)前端的腔体内，所述反馈麦克风(2)设置于所述隔挡部件(6)前端的腔体内。

2.根据权利要求1所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述中高频扬声器单元(4)固定于所述隔挡部件(6)的前端面上。

3.根据权利要求2所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述隔挡部件(6)的前端面上开设有用于安装所述中高频扬声器单元(4)的安装槽，所述中高频扬声器单元(4)的后端贴合所述安装槽的底面安装。

4.根据权利要求3所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述低频扬声器单元(3)的后侧设置有低频扬声器单元后腔(10)。

5.根据权利要求1所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述隔挡部件(6)为隔板，所述隔板的外缘与所述壳体(1)的内壁相抵。

6.根据权利要求5所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述隔板与所述壳体(1)一体成型。

7.根据权利要求1-6任一项所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述声导管(8)呈直管状，且管壁平滑过渡。

8.根据权利要求7所述的主动降噪耳机，其特征在于，所述壳体(1)的前端连接有用于***耳内的耳套(9)。

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