CN110958519A - 一种主动降噪声学单元及发声单体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动降噪声学单元及发声单体，该主动降噪声学单元包括壳体及基板，所述基板设置在壳体内，所述基板将壳体隔离为第一容置腔与第二容置腔；所述第二容置腔与第一容置腔相连通，所述第二容置腔内设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风被配置为用于拾取噪声信号；所述第一容置腔内设置有动铁喇叭，所述动铁喇叭能够根据噪声信号振动发声。

Description

一种主动降噪声学单元及发声单体
技术领域
本发明涉及电声转换技术领域，更具体地，涉及一种主动降噪声学单元及发声单体。
背景技术
随着科技的进步和人们生活水平的不断提高，电子产品越来越普及，消费者对电子产品的要求越来越高。目前，耳机在人们的日常生活和工作中已经得到了广泛应用，耳机除了用来欣赏音乐、具有娱乐的功能之外，也被广泛地应用于噪声隔离，使用户保持相对安静的环境，但是耳机对低频噪声的隔噪效果和能力是有局限性的。目前，生活中处处存在着噪声，为了使人们能够在安静的环境中享受音乐而不被外界的噪声干扰，降噪耳机的应用越来越广泛。降噪耳机不仅能够降低环境噪音、保护用户的听力，而且可以让用户聆听到高品质的音乐，提升享乐体验，因此，降噪耳机越来越受到广大消费者的青睐。现如今，越来越多的耳机集成了主动降噪的功能，主动降噪耳机可以有效地降低环境噪声对人们工作、学习以及生活的影响，改善生活与工作环境，提高生活品质。
近年来，双无线耳机发展迅速，使用者也越来越多，功能也越来越全面，双无线加主动降噪的结合是行业发展的趋势。双无线耳机佩戴方便，其尺寸需要做小，但由于耳机内部需要排布电池、PCB、天线、传感器等器件，因此内部空间比较紧促，并且主动降噪需要额外的反馈麦克风来做降噪，反馈麦克风需要密封，这样就会占用比较大的空间；而且反馈麦克风需要占据前腔空间，会使前腔变得很大或使出声孔变小，从而影响声学效果。
有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种主动降噪声学单元及发声单体的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种主动降噪声学单元，该主动降噪声学单元包括：
壳体；
基板，所述基板设置在壳体内，所述基板将壳体隔离为第一容置腔与第二容置腔；
所述第二容置腔与第一容置腔相连通，所述第二容置腔内设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风被配置为用于拾取噪声信号；
所述第一容置腔内设置有动铁喇叭，所述动铁喇叭能够根据噪声信号振动发声。
可选地，所述动铁喇叭包括音圈、磁铁、铁片、振膜及连接棒；所述磁铁相对设置两块且两块磁铁之间具有间隙，所述铁片穿过所述音圈后***到两块所述磁铁之间的间隙处，所述连接棒的一端固定于所述铁片、另一端固定于所述振膜。
可选地，所述壳体的一个侧部在靠近所述振膜的位置处开设有出音口。
可选地，所述反馈麦克风包括电容式声电转换部件及信号处理元件，所述电容式声电转换部件与信号处理元件电连接且两者均设置在基板上。
可选地，所述基板上与所述电容式声电转换部件相对应的位置处开设有声孔，所述声孔与第一容置腔相连通。
可选地，所述电容式声电转换部件为MEMS，所述信号处理元件为ASIC芯片。
可选地，所述MEMS成型有振膜和背极板，所述声孔与MEMS内的背腔连通。
可选地，所述基板为PCB板。
可选地，所述壳体包括第一壳体及第二壳体，所述第一壳体与基板围合构成第一容置腔，所述第二壳体与基板围合构成第二容置腔；所述基板与第一壳体一体成型，所述基板与第二壳体焊接或粘接在一起。
根据本发明的另一方面，提供了一种发声单体，所述发声单体包括外壳及设置在外壳内的如上所述的主动降噪声学单元；所述外壳内部设置有相互连通的声腔及出声管，所述出声管远离声腔的一端开设有出声口；所述主动降噪声学单元位于出声管内，所述主动降噪声学单元的出音口朝向出声口设置；或者所述主动降噪声学单元位于声腔内，所述主动降噪声学单元的出音口朝向出声口设置，且所述主动降噪声学单元设置出音口的侧面位于声腔与出声管的交界位置处。
本发明提供的一种主动降噪声学单元，其基板为一个共用的元件，基板将壳体隔离为第一容置腔及第二容置腔，其中第一容置腔用于承载动铁喇叭，第二容置腔用于承载反馈麦克风，亦即将动铁喇叭与反馈麦克风组装整合为一个声学单元，不仅能够有效减小尺寸，并且将该主动降噪声学单元组装到单体后在对单体进行测试时，可以统一测试动铁喇叭与反馈麦克风的功能，这样可以有效节省测试时间，提高测试的一致性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1所示为本发明一种主动降噪声学单元的剖视结构示意图；
图2为本发明一种发声单体的第一种结构示意图；
图3为本发明一种发声单体的第二种结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种主动降噪声学单元，该主动降噪声学单元包括壳体及基板11，所述基板11设置在壳体内，所述基板11将壳体隔离为第一容置腔14与第二容置腔16；所述第二容置腔16与第一容置腔14相连通，所述第二容置腔16内设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风被配置为用于拾取噪声信号；所述第一容置腔14内设置有动铁喇叭，所述动铁喇叭能够根据噪声信号振动发声。
本发明实施例提供的主动降噪声学单元能够起到主动降噪的作用，利用该主动降噪声学单元进行主动降噪的原理为：通过反馈麦克风拾取周围的噪声信号，该噪声信号经过降噪电路反向处理后输出一个幅度相同、相位相反的信号至动铁喇叭，由动铁喇叭输出的反相噪声信号与直接进入使用者耳朵的噪声信号相抵消中和，从而达到降低噪声的目的。动铁喇叭可以用于听声音，也可以在主动降噪中产生反相噪声。在现有技术中具有主动降噪功能的声学单元中，反馈麦克风与喇叭是两个完全独立的单元，这样设置占用空间较大，安装不便。本发明实施例提供的主动降噪声学单元，其基板11为一个共用的元件，基板11将壳体隔离为第一容置腔14及第二容置腔16，其中第一容置14腔用于承载动铁喇叭，第二容置腔16用于承载反馈麦克风，亦即将动铁喇叭与反馈麦克风组装整合为一个声学单元，不仅能够有效减小尺寸，并且将该主动降噪声学单元组装到单体后在对单体进行测试时，可以统一测试动铁喇叭与反馈麦克风的功能，这样可以有效节省测试时间，提高测试的一致性，为后续ANC调试提供便利。
在一个实施例中，所述壳体包括第一壳体12及第二壳体13，所述第一壳体12与基板11围合构成第一容置腔14，所述第二壳体13与基板11围合构成第二容置腔16；所述基板11与第一壳体12一体成型，所述基板11与第二壳体13焊接或粘接在一起。即基板11与第一壳体12是一个整体结构，而第二壳体13通过焊接或粘接的方式与基板11固定在一起。这样设置动铁喇叭与反馈麦克风之间的密封效果很好。
在一个实施例中，所述动铁喇叭包括音圈151、磁铁152、铁片153、振膜154及连接棒155；所述磁铁152相对设置两块且两块磁铁152之间具有间隙，所述铁片153穿过所述音圈151后***到两块所述磁铁152之间的间隙处，所述连接棒的一端固定于所述铁片153、另一端固定于所述振膜154。该动铁喇叭的工作原理为：当音圈151通电后产生磁场将铁片153磁化，随着电信号的变化，铁片153的磁场随着变化，铁片153的磁场与磁铁152的磁场相互作用，使铁片153发生振动，该振动通过连接棒155传递给振膜154，使得振膜154振动发出声音。
在一个实施例中，所述第一壳体12的一个侧部在靠近所述振膜154的位置处开设有出音口156。振膜154震动发出的声音经由出音口156传递出去。
在一个实施例中，所述反馈麦克风包括电容式声电转换部件171及信号处理元件172，所述电容式声电转换部件171与信号处理元件172电连接且两者均设置在基板11上。例如，电容式声电转换部件171及信号处理元件172可通过粘接或贴装等方式固定在基板11上，当然，电容式声电转换部件171及信号处理元件172也可采用本领域技术人员熟知的方式与基板11形成电连接，在此不做过多说明。
在一个实施例中，所述基板11上与所述电容式声电转换部件171相对应的位置处开设有声孔173，所述声孔173与第一容置腔14相连通。外界的噪声气流经由声孔173进入到电容式声电转换部件171后发出声音信号，并且该声音信号通过电容式声电转换部件171转换为电信号后传输给信号处理元件172进行处理。经过信号处理元件172处理过的信号再经降噪电路反向处理后输出一个幅度相同、相位相反的信号至动铁喇叭。
在一个实施例中，所述电容式声电转换部件171为MEMS，所述信号处理元件172为ASIC芯片。在一个实施例中，所述MEMS通过微基电***技术成型有振膜和背极板，所述声孔173与MEMS内的背腔连通。具体地，外界的噪声气流经由声孔173进入到MEMS的背腔中，气流进入后触动MEMS上设置的振膜振动，使得振膜与背极板间的电容值发生变化，在电压不变的情况下，产生变化的电流，完成声音信号到电信号的转换，该电信号传输给ASIC芯片进行处理。
在一个实施例中，所述基板11为PCB板。例如，基板11可以为层叠结构的PCB板，所述层叠结构的PCB板从第二容置腔16内侧向外依次设置为第一PCB敷铜层、PCB基材层及第二PCB敷铜层。当然，根据具体需要，基板11还可以为其他结构的PCB板。
在一个实施例中，所述第二壳体13为金属材质。具体地，例如，第二壳体13可以是中间为铜制壳体且铜制壳体的内外表层进行镀金处理。如此制成的第二壳体13具有优秀的电磁屏蔽效果，防止其内部的电容式声电转换部件171及信号处理元件172受到外界的电磁干扰。
在一个实施例中，所述电容式声电转换部件171及信号处理元件172与基板11之间可以设置有阻焊层。具体地，所述阻焊层为油墨层，当然，所述阻焊层还可以是绝缘的树脂材料。当第二壳体13通过焊接的方式与基板11固定在一起时，阻焊层的设置能够防止电容式声电转换部件171及信号处理元件172与焊锡发声导通的现象。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种发声单体，所述发声单体可以是蓝牙耳机；参考图2及图3所示，其包括外壳2及设置在外壳2内的如上所述的主动降噪声学单元1；所述外壳2内部设置有相互连通的声腔21及出声管22，所述出声管22远离声腔21的一端开设有出声口；如图2所示，所述主动降噪声学单元1位于出声管22内，所述主动降噪声学单元1的出音口156朝向出声口设置；或者如图3所示，所述主动降噪声学单元1位于声腔21内，所述主动降噪声学单元1的出音口156朝向出声口设置，且所述主动降噪声学单元1设置出音口156的侧面位于声腔21与出声管22的交界位置处。
现有技术中，反馈麦克风与喇叭是两个独立的元件，其中反馈麦克风在发声单体内的设置主要有三种形式，第一种是将反馈麦克风设置到发声单体的前声腔中，这样设置时喇叭需要适当后移；第二种是将反馈麦克风设置到出声管中，这样会牺牲喇叭的出声面积，导致喇叭的高频频响变差；第三种是将反馈麦克风设置到后声腔中，并通过进声管道连同前声腔，这样设置需要支架来固定喇叭和反馈麦克风，对反馈麦克风的密封性要求比较高。
在本发明实施例中提供的发声单体中，由于动铁喇叭与反馈麦克风组装整合为一个整体的主动降噪声学单元，因此在将该主动降噪声学单元组装到发声单体中能够节省发声单体中的空间，更加适用于空间紧促的小耳机。并且无论是将该主动降噪声学单元设置在出声管22内，或者将该主动降噪声学单元设置在声腔21内，均方便密封，并且完全不会牺牲动铁喇叭的出声面积，因此不会影响动铁喇叭的高频频响。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种主动降噪声学单元，其特征在于，包括：
壳体；
基板，所述基板设置在壳体内，所述基板将壳体隔离为第一容置腔与第二容置腔；
所述第二容置腔与第一容置腔相连通，所述第二容置腔内设置有反馈麦克风，所述反馈麦克风被配置为用于拾取噪声信号；
所述第一容置腔内设置有动铁喇叭，所述动铁喇叭能够根据噪声信号振动发声。
2.根据权利要求1所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述动铁喇叭包括音圈、磁铁、铁片、振膜及连接棒；所述磁铁相对设置两块且两块磁铁之间具有间隙，所述铁片穿过所述音圈后***到两块所述磁铁之间的间隙处，所述连接棒的一端固定于所述铁片、另一端固定于所述振膜。
3.根据权利要求2所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述壳体的一个侧部在靠近所述振膜的位置处开设有出音口。
4.根据权利要求1所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述反馈麦克风包括电容式声电转换部件及信号处理元件，所述电容式声电转换部件与信号处理元件电连接且两者均设置在基板上。
5.根据权利要求4所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述基板上与所述电容式声电转换部件相对应的位置处开设有声孔，所述声孔与第一容置腔相连通。
6.根据权利要求5所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述电容式声电转换部件为MEMS，所述信号处理元件为ASIC芯片。
7.根据权利要求6所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述MEMS成型有振膜和背极板，所述声孔与MEMS内的背腔连通。
8.根据权利要求1所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述基板为PCB板。
9.根据权利要求1所述的主动降噪声学单元，其特征在于，所述壳体包括第一壳体及第二壳体，所述第一壳体与基板围合构成第一容置腔，所述第二壳体与基板围合构成第二容置腔；所述基板与第一壳体一体成型，所述基板与第二壳体焊接或粘接在一起。
10.一种发声单体，其特征在于，所述发声单体包括外壳及设置在外壳内的如权利要求1-9中任一项所述的主动降噪声学单元；所述外壳内部设置有相互连通的声腔及出声管，所述出声管远离声腔的一端开设有出声口；所述主动降噪声学单元位于出声管内，且所述主动降噪声学单元的出音口朝向出声口设置；或者所述主动降噪声学单元位于声腔内，所述主动降噪声学单元的出音口朝向出声口设置，且所述主动降噪声学单元设置有出音口的侧面位于声腔与出声管的交界位置处。
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