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不受風影響的麥克風.pdf

摘要
申請專利號:

CN200980118219.9

申請日:

2009.05.21

公開號:

CN102113348B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04R 25/00申請日:20090521|||公開
IPC分類號: H04R25/00 主分類號: H04R25/00
申請人: 阿庫斯蒂卡公司
發明人: M·J·戴利; A·J·多勒; T·M·基布勒
地址: 美國賓夕法尼亞
優先權: 2008.05.21 US 61/071,855; 2008.12.12 US 12/314,609
專利代理機構: 永新專利商標代理有限公司 72002 代理人: 陳松濤;夏青
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200980118219.9

授權公告號:

102113348B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2011.08.10|||2011.06.29

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種聲學設備,所述聲學設備包括限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體;穿透所述殼體的所述前面的聲學端口;附接到所述殼體的內側的第一感測結構和第二感測結構,所述第一感測結構和所述第二感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙;由所述內體積中位于所述第一感測結構與所述殼體的所述前面之間的部分限定的前體積;由所述內體積中位于所述第二感測結構與所述殼體的所述后面之間的部分限定的后體積;以及在所述第一感測結構中可操作地連接所述前體積和所述間隙的至少一個孔口,其中所述聲學設備具有高于大致100Hz的截止頻率。

權利要求書

1: 一種聲學設備, 包括 : 限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的第一感測結構和第二感測結構, 所述第一感測結構和所述第 二感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙 ; 由所述內體積中位于所述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定的前 體積 ; 由所述內體積中位于所述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定的后 體積 ; 以及 在所述第一感測結構中可操作地連接所述前體積和所述間隙的至少一個孔口, 其中所 述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
2: 一種聲學設備, 包括 : 限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的支撐結構 ; 附接到所述支撐結構的第一感測結構 ; 附接到所述殼體的所述內側的第二感測結構, 所述第一感測結構和所述第二感測結構 在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙 ; 由所述內體積中位于所述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定的前 體積 ; 由所述內體積中位于所述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定的后 體積 ; 以及 位于所述支撐結構中的至少一個孔口, 所述至少一個孔口可操作地連接所述前體積和 所述間隙, 其中 所述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
3: 一種聲學設備, 包括 : 限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的支撐結構 ; 附接到所述支撐結構的第一感測結構和第二感測結構, 所述第一感測結構和所述第二 感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙 ; 由所述內體積中位于所述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定的前 體積 ; 由所述內體積中位于所述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定的后 體積 ; 以及 位于所述支撐結構中的至少一個孔口, 所述至少一個孔口可操作地連接所述前體積和 所述后體積, 其中 所述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
4: 一種聲學設備, 包括 : 2 限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的第一感測結構和第二感測結構, 所述第一感測結構和所述第 二感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙 ; 由所述內體積中位于所述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定的前 體積 ; 由所述內體積中位于所述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定的后 體積 ; 以及 位于所述第二感測結構中的至少一個孔口, 所述至少一個孔口可操作地連接所述后體 積和所述間隙, 其中所述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
5: 如權利要求 4 所述的聲學設備, 還包括 : 第三感測結構, 所述第三感測結構和所述第二感測結構在所述第二感測結構和所述第 三感測結構之間限定第二間隙, 其中所述至少一個孔口可操作地連接所述第一間隙和所述 第二間隙。
6: 如權利要求 3 所述的聲學設備, 還包括 : 第三感測結構, 所述第三感測結構和所述第二感測結構在所述第二感測結構和所述第 三感測結構之間限定第二間隙, 其中所述至少一個孔口可操作地連接所述前體積和所述后 體積。
7: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備是電容式麥克風。
8: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備是 MEMS 設備。
9: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中至少一個感測結構是柔性的。
10: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備具有大致 1*10-15m3/Pa 的振動 膜柔度、 小于大致 5mm3 的后體積、 以及小于大致 5*1010N-s/m5 的孔口聲阻。
11: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備具有大致 1*10-15m3/Pa 的振動 膜柔度、 小于 2mm3 的后體積、 以及小于大致 1.1*1011N-s/m5 的孔口聲阻。
12: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備具有大致 0.6*10-15m3/Pa 的振 動膜柔度、 小于 2mm3 的后體積、 以及小于大致 1.1*1011N-s/m5 的孔口聲阻。
13: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備具有大致 0.6*10-15m3/Pa 的振 動膜柔度、 小于 0.4mm3 的后體積、 以及小于大致 5*1011N-s/m5 的孔口聲阻。
14: 如權利要求 1-4 所述的聲學設備, 其中所述聲學設備具有小于大致 (628*(Cd+V/ -1 (142000)) 的孔口聲阻 R1, 其中 Cd 是單位為 m3/Pa 的振動膜柔度, V 是單位為 m3 的后體積, 并且 R1 是單位為 N-s/m5 的孔口聲阻。
15: 一種形成聲學設備的方法, 包括以下步驟 : 形成限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 形成穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 所述振動膜將所述內體積劃分為前體 將具有柔度 Cd 的振動膜附接到所述殼體的內側, 積和后體積, 所述后體積具有柔度 Cv ; 在所述振動膜中形成至少一個孔口, 所述孔口具有聲學聲阻 R1 ; 并且 將 Cd、 Cv 和 R1 設置為非零值以使得所述聲學設備具有大致 100 赫茲或者更大的截止頻 3 率 fc, 其中 fc 由等式 限定。
16: 一種形成聲學設備的方法, 包括以下步驟 : 形成限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 形成穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 將支撐結構附接到所述殼體的內側 ; 將具有柔度 Cd 的振動膜附接到所述支撐結構, 所述振動膜將所述內體積劃分為前體積 和后體積, 所述后體積具有柔度 Cv ; 形成將所述前體積連接到所述后體積的至少一個孔口, 所述孔口具有聲學聲阻 R1 ; 并 且 將 Cd、 Cv 和 R1 設置為非零值以使得所述聲學設備具有大致 100 赫茲或者更大的截止頻 率 fc, 其中 fc 由等式 限定。

說明書


不受風影響的麥克風

     本申請要求享有 2008 年 5 月 21 日遞交的美國臨時專利申請 No.61/071,855 以及 2008 年 12 月 12 日遞交的美國專利申請 No.12/314,609 的權益, 這里以引用的方式結合上 述二者的內容。技術領域
     本申請涉及抵抗低頻噪聲的麥克風和傳感器。 背景技術 麥克風和聲學傳感器 ( 在下文中統稱為麥克風 ) 經常在嘈雜環境中使用。隨著麥 克風變得越來越小, 氣流、 風、 移動車輛、 聲學隆隆聲或者其它低頻源的轉換低頻噪聲含量 可能比期望的聲學信號大。這能夠使麥克風難于在室外、 有風或者其它嘈雜環境中使用。
     一些麥克風具有外部封裝殼體, 所述外部封裝殼體具有諸如振動膜的柔性感測結 構、 靜止感測結構 ( 諸如電容式麥克風背板或者電動式麥克風磁體 )、 內部電子部件、 至少 一個空氣體積以及至少一個壓力均衡孔口。 壓力均衡孔口均衡振動膜的相對側上靜態大氣 壓力的變化。 所述孔口還使麥克風外側的環境壓力與麥克風內一個或者多個空氣體積中的 空氣壓力相匹配。
     典型地, 設計麥克風孔口以確保麥克風對低至 20Hz 或者更低的頻率做出響應。在 這些麥克風中, 所述孔口將殼體外側的空氣連接到后體積中的空氣。 替代地, 所述孔口穿透 麥克風振動膜以將前體積內側的空氣連接到后體積內側的空氣, 或者將前體積內側的空氣 連接到間隙內側的空氣。由于這些孔口會降低麥克風對低音頻的靈敏度, 所以設計孔口以 最小化音頻帶中的靈敏度降低。 可以設計所述孔口的幾何形狀和流體特性以確保高通濾波 器轉折頻率基本上不改變感興趣頻帶中的頻率響應。 該設計使得麥克風容易受到風和其它 低頻噪聲的影響。
     發明內容 因此, 本發明涉及一種不受風影響的麥克風 ( 即, 不受風噪聲影響或者抵抗風噪 聲 ) 或者抵抗由氣流、 風、 移動車輛、 聲學隆隆聲或者其它低頻源產生的噪聲的聲學設備。
     在一個實施例中, 本發明提供一種具有低頻風噪聲和聲學隆隆聲的降低可聽輸出 的聲學設備。
     在另一實施例中, 本發明提供一種具有使振動膜從風和低頻噪聲的降低偏差的聲 學設備。
     在再一實施例中, 本發明提供一種具有振動膜的聲學設備, 所述振動膜具有對來 自組合靜電和壓力負載的振動膜碰撞的增加抵抗。
     在又一實施例中, 本發明提供一種對傳感器的低頻輸出的電子濾波具有降低需要 的聲學設備。
     本發明的附加特征和優點將在下面的說明書中進行闡述, 并且一部分根據所述說
     明書將變得顯而易見或者可以通過對本發明的實踐而獲悉。 本發明的目的和其它優點將通 過在所描述的說明書及其權利要求以及附圖中指出的結構實現和獲得。
     為了實現根據本發明的這些和其它優點, 如具體和廣泛描述的, 所述不受風影響 的麥克風的一個實施例提供一種聲學設備, 包括 : 限定內體積并且具有前面和后面的封閉 殼體 ; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的第一感測結構和第 二感測結構, 所述第一感測結構和所述第二感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測 結構之間限定間隙 ; 由所述內體積中位于所述第一感測結構與所述殼體的所述前面之間的 部分限定的前體積 ; 由所述內體積中位于所述第二感測結構與所述殼體的所述后面之間的 部分限定的后體積 ; 以及在所述第一感測結構中可操作地連接所述前體積和所述間隙的至 少一個孔口, 其中所述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
     在另一實施例中, 一種聲學設備包括 : 限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼 體; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的支撐結構 ; 附接到所 述支撐結構的第一感測結構 ; 附接到所述殼體的所述內側的第二感測結構, 所述第一感測 結構和所述第二感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙 ; 由所述 內體積中位于所述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定的前體積 ; 由所述 內體積中位于所述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定的后體積 ; 以及位 于所述支撐結構中的至少一個孔口, 所述至少一個孔口可操作地連接所述前體積和所述間 隙, 其中所述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。 再一實施例包括一種聲學設備, 所述聲學設備具有 : 限定內體積并且具有前面和 后面的封閉殼體 ; 穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的支撐結 構; 附接到所述支撐結構的第一感測結構和第二感測結構, 所述第一感測結構和所述第二 感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間限定間隙 ; 由所述內體積中位于所 述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定的前體積 ; 由所述內體積中位于所 述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定的后體積 ; 以及位于所述支撐結構 中的至少一個孔口, 所述至少一個孔口可操作地連接所述前體積和所述后體積, 其中所述 聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
     所述聲學設備的再一方面包括限定內體積并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 穿透 所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 附接到所述殼體的內側的第一感測結構和第二感測結 構, 所述第一感測結構和所述第二感測結構在所述第一感測結構和所述第二感測結構之間 限定間隙 ; 由所述內體積中位于所述第一感測結構和所述殼體的所述前面之間的部分限定 的前體積 ; 由所述內體積中位于所述第二感測結構和所述殼體的所述后面之間的部分限定 的后體積 ; 以及位于所述第二感測結構中的至少一個孔口, 所述至少一個孔口可操作地連 接所述后體積和所述間隙, 其中所述聲學設備具有高于大致 100Hz 的截止頻率。
     在本發明的再一方面中, 一種形成聲學設備的方法, 包括步驟 : 形成限定內體積 并且具有前面和后面的封閉殼體 ; 形成穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 將具有柔度 (compliance)Cd 的振動膜附接到所述殼體的內側 ; 所述振動膜將所述內體積劃分為前體積 和后體積, 所述后體積具有柔度 Cv ; 在所述振動膜中形成至少一個孔口, 所述孔口具有聲學 聲阻 R1, 并且將 Cd、 Cv 和 R1 設置為非零值以使得所述聲學設備具有大致 100 赫茲或者更大
     6102113348 A CN 102113352說明書限定。3/7 頁的截止頻率 fc, 其中 fc 由等式
     在本發明的再一方面, 一種形成聲學設備的方法, 包括步驟 : 形成限定內體積并且 具有前面和后面的封閉殼體 ; 形成穿透所述殼體的所述前面的聲學端口 ; 將支撐結構附接 到所述殼體的內側 ; 將具有柔度 Cd 的振動膜附接到所述支撐結構的內側, 所述振動膜將所 述內體積劃分為前體積和后體積, 所述后體積具有柔度 Cv ; 形成將所述前體積連接到所述 后體積的至少一個孔口, 所述孔口具有聲學聲阻 R1, 并且將 Cd、 Cv 和 R1 設置為非零值以使得 所述聲學設備具有大致 100 赫茲或者更大的截止頻率 fc, 其中 fc 由等式 限定。 應該理解, 前面的概況描述以及下面的詳細說明只是示例性和解釋性的, 并且旨 在提供對請求保護的本發明的進一步解釋。 例如, 在每一個前面的描述中, 可以減少或者去 除前體積, 以使得先前分別將所述前體積連接到所述間隙或者所述后體積的孔口代替地將 位于所述殼體外部的流體連接到所述間隙或者所述后體積, 不影響所述設備的風免疫力。
     附圖說明 包括以提供對本發明的進一步理解并且結合作為本說明書一部分的附圖說明了 本發明的實施例, 并且連同說明書一起用于解釋本發明的原理。在附圖中 :
     圖 1 是具有通風的振動膜的電容式麥克風構造的示意圖 ;
     圖 2 是具有通風的殼體的電容式麥克風構造的示意圖 ;
     圖 3 示出了對于給定的振動膜柔度在各種聲學孔口聲阻處后體積尺寸對截止頻 率的影響 ;
     圖 4 示出了對于給定的振動膜柔度在各種后體積處聲學孔口聲阻對截止頻率的 影響 ;
     圖 5 示出了對于給定的后體積尺寸在各種聲學孔口聲阻處振動膜柔度對截止頻 率的影響 ;
     圖 6 示出了根據本發明經過柔性振動膜的通風 (venting) 構圖的示例性實施例 ;
     圖 7 是圖 6 中的示例性實施例的一部分的特寫視圖 ;
     圖 8 示出了使用傳統壓力均衡通風和該新穎通風的麥克風的頻率響應的概念差 異;
     圖 9 示出了在不強烈影響語音通信的情況下該新穎通風概念如何降低風、 隆隆聲 和低頻噪聲拾取 ;
     圖 10 是根據本發明具有經過振動膜的通風的電容式麥克風的示例性實施例的示 意圖 ;
     圖 11 是根據本發明具有位于前體積和間隙之間的孔口的電容式麥克風的實施例 的示意圖 ;
     圖 12 示出了根據本發明具有位于前體積和后體積之間的孔口的電容式麥克風的 示例性實施例 ;
     圖 13A 和 13B 示出了根據本發明具有鄰近前體積的靜止電極和鄰近后體積的振動
     膜的電容式麥克風的示例性實施例 ;
     圖 14A 和 14B 示出了根據本發明具有三個感測結構的電容式麥克風的示例性實施 例; 以及
     圖 15 示出了根據本發明具有三個感測結構以及位于前體積和后體積之間的孔口 的電容式麥克風的示例性實施例。 具體實施方式
     現在將詳細參考本發明的實施例, 附圖中示出了所述實施例的示例。 盡可能地, 類 似的附圖標記用于指代類似的元件。
     圖 1 和圖 2 示出了通風的電容式麥克風 100/200 的示例性實施例。每一個示例 性麥克風實施例 100/200 具有封閉殼體 110/210, 所述封閉殼體 110/210 限定內體積并且 在一端具有聲學端口 120/220。第一感測結構 130/230 和第二感測結構 140/240 附接到 殼體 110/210 的內側, 在第一感測結構 130/230 和第二感測結構 140/240 之間限定間隙 150/250。第一感測結構 130/230 還限定在殼體中位于第一感測結構 130/230 與聲學端口 120/220 之間的內部中的前體積 160/260。第二感測結構 140/240 還限定位于第二感測結 構 140/240 與殼體 110/120 中與聲學端口 120/220 相對的內部之間的后體積 170/270。感 測結構中的一個是靜止的, 并且另一個是柔性的。 柔性感測結構是柔性電極或者振動膜, 并 且靜止感測結構是靜止電極或者背板。電極和背板的相對位置只是示例性的, 并不局限于 所示的情況。在其它示例性實施例中, 它們的相對位置顛倒。 圖 1 示出了具有至少一個振動膜孔口 180 的電容式麥克風 100 的示意性截面圖。 在所示的示例性實施例中, 孔口 180 可操作地連接前體積 160 和間隙 150。圖 2 示出了具有 位于殼體 220 中的至少一個孔口 280 的電容式麥克風 200 的示例性實施例。在圖 2 的示例 性實施例中, 孔口 280 經過麥克風殼體 210 通向后體積 270。
     在本發明中, 增加麥克風通風以在振動膜的兩側上均衡靜態大氣壓力和諸如來自 風噪聲、 道路噪聲和聲學隆隆聲的低頻壓力波動。通風可以經過聲學敏感的振動膜或者經 過鄰近振動膜并且包含在麥克風殼體的至少一部分內的至少一個孔。在其它實施例中, 孔 可以完全包含在麥克風的最外表面內。
     由于空氣中風速通常比聲波速度慢, 由于氣流導致的壓力波動, 給定聲學頻率的 波長通常長于與該頻率相關聯的長度規格。 此外, 在許多聲學傳感器中, 到外部聲學激勵的 唯一直接傳感器接觸是經由經過殼體的單個流體端口。 某些示例性實施例通過將至少一個 孔口定位成盡可能接近振動膜來利用這些因素, 并且在一些示例性實施例中, 將至少一個 孔口定位在振動膜自身中。
     在某些實施例中, 振動膜、 孔口和后體積形成機械濾波器以降低由風、 隆隆聲和其 它聲學噪聲產生的低頻信號。 這些示例性實施例中的振動膜通過降低傳感器振動膜對于低 頻的靈敏度來對低頻進行機械濾波, 導致較少的振動膜運動。振動膜靈敏度受多個變量影 響, 包括聲學孔口聲阻 (R1)( 也被稱為孔口泄露 )、 以及振動膜和后體積柔度 (Cd 和 Cv)。聲 學孔口聲阻測量孔口對于空氣泄露的阻抗, 或者以其它方式描述, 其測量對于經過該泄露 5 的給定空氣體積速度的壓力改變量。聲學孔口聲阻 R1 具有 N-s/m 的 MKS 單位。柔度是剛 度的倒數。柔度測量對于給定壓力改變的體積偏差 ( 體積改變 ) 量, 并且具有 m5/N 的 MKS
     單位。 聲學孔口聲阻和柔度確定麥克風的低頻響應。 可以通過改變麥克風殼體或者部件 的機械屬性、 幾何特征或者構造中的一個或者多個來改變聲學孔口聲阻和振動膜柔度值。 可以由設計者按照任意組合進行選擇以實現期望的聲學響應。例如, 他們確定麥克風 3-dB 截止頻率 (fc), 也被稱為轉折頻率。使用下面的等式計算截止頻率。
     如等式所示的, 截止頻率隨著聲學孔口聲阻 (R1) 和 / 或柔度 (Cd 和 / 或 Cv) 變化。
     對于聲學傳感器可能暴露于噪聲、 道路噪聲和聲學隆隆聲的音頻應用來說, 可能 期望選擇使截止頻率位于大致 100 和 350Hz 之間的部件值。選擇位于大致 100 和 350Hz 之間的截止頻率使振動膜在主要的較低頻率處對風噪聲、 道路噪聲和聲學隆隆聲的響應降 低。 在一個實施例中, 截止頻率是下面頻率中的一個 : 100、 105、 110、 115、 120、 125、 130、 135、 140、 145、 150、 155、 160、 165、 170、 175、 180、 185、 190、 195、 200、 205、 210、 215、 230、 235、 240、 250、 260、 270、 280、 290、 300、 310、 320、 330、 340 和 350Hz。在另一實施例中, 截止頻率位于 100 和 120 之間、 120 和 140 之間、 140 和 160 之間、 160 和 180 之間、 180 和 220 之間、 220 和 260 之間、 260 和 320 之間或者 320 和 350Hz 之間。在再一實施例中, 截止頻率高于 350Hz。 在又一實施例中, 截止頻率在超聲頻率范圍中。
     圖 3 到圖 5 示出了截止頻率與 R1、 Cd 和 Cv 之間的關系。圖 3 示出了對于給定的振 5 動膜柔度來說在以 N-s/m 為單位的各種孔口聲阻處后體積尺寸對截止頻率的影響。如圖 3 所示, 截止頻率與后體積反向相關。隨著后體積增加, 截止頻率降低。相反地, 隨著后體積 降低, 截止頻率增加。對于超聲應用, 可能期望選擇使轉折頻率位于音頻帶上方的變量。超 聲傳感器可以例如具有大的泄露 ( 小的 R1) 以實現超聲范圍中的高截止頻率。圖 3 還示出 了對于給定的后體積, 截止頻率也與聲學孔口聲阻反向相關。
     圖 4 示出了對于給定的振動膜柔度來說在以 m3 為單位的各種后體積處聲學孔口 聲阻對截止頻率的影響。如圖 4 所示, 截止頻率與聲學孔口聲阻反向相關。隨著聲學孔口 聲阻增加, 截止頻率降低, 并且隨著聲學孔口聲阻降低, 截止頻率增加。圖 4 還示出了截止 頻率與后體積反向相關。
     圖 5 示出了對于給定的后體積尺寸來說在以 N-s/m5 為單位的各種孔口聲阻處振 動膜柔度對截止頻率的影響。 如圖 5 所示, 截止頻率與振動膜柔度反向相關。 隨著振動膜柔 度增加, 截止頻率降低。隨著柔度降低, 截止頻率增加。圖 5 還示出了對于給定柔度來說, 截止頻率與聲學孔口聲阻反向相關。
     改變截止頻率、 柔度和 / 或聲學孔口聲阻的值的一種方式是改變振動膜孔口構 圖。圖 6 和圖 7 示出了柔性孔口構圖 600/700 的示例性實施例。圖 7 是圖 6 的部分的特 寫視圖。圖 6 和圖 7 的亮區域代表振動膜材料 610/710, 而圖中的暗區域代表振動膜孔口 620/720。孔口 620/720 允許空氣流經振動膜 610/710。在所示的示例性實施例中, 孔口 620/720 配置降低了振動膜 610/710 對低頻壓力波動的響應。 這可以通過從振動膜 610/710 去除材料以產生一個或者多個孔以使得至少一個孔將前體積 ( 未示出 ) 中的空氣連接到間 隙 ( 未示出 ) 中的空氣來實現。孔口 620/720 可以包括單個孔或者孔的陣列。孔可以是圓 形、 矩形或者任何其它幾何形狀。替代地, 孔口 620/720 可以穿透感測結構 ( 未示出 ) 的內
     部表面以使得其將殼體 ( 未示出 ) 的前體積中的空氣連接到殼體 ( 未示出 ) 的后體積中的 空氣。替代地, 孔口 620/720 可以將殼體外側的空氣連接到后體積中的空氣。在某些實施 例中, 使后體積足夠的小以增加孔口 620/720 的高通轉折頻率來實現低頻滾降 (rolloff)。
     圖 8 和圖 9 示出了振動膜通風對頻率響應的影響。這些圖示出了經過振動膜或者 其支撐結構的通風如何改變振動膜在音頻帶中的頻率響應。在這些圖中所示的實施例中, 隨著振動膜通風增加, 振動膜優先選擇對于語音通信重要的頻率, 并且優先拒絕主要存在 于風、 道路、 隆隆聲和低頻噪聲中的頻率。
     圖 9 將頻率區域分割為兩個區域。第一頻率區域 910 是具有大部分風、 隆隆聲和 低頻噪聲的區域。第二頻率區域 920 是對于講話重要的區域。所示的示例性實施例的通風 模式機械地降低了柔性振動膜在風、 隆隆聲和低頻噪聲最強的頻率范圍中的聲學靈敏度, 同時沒有顯著降低在對于語音通信重要的頻率區域中的麥克風靈敏度。
     圖 10 是具有至少一個孔口 1080 的電容式麥克風 1000 的示例性實施例的示意圖。 第一感測結構 1030 是柔性電極 ( 振動膜 ), 并且第二感測結構 1040 是靜止電極 ( 背板 )。 第一和第二感測結構 1030/1040 的相對位置只是示例性的, 并不局限于所示的情況。在其 它實施例中, 第一和第二感測結構 1030/1040 的相對位置顛倒。在圖 10 所示的實施例中, 振動膜 1030 中的至少一個孔口 1080 允許前體積 1060 中的空氣與間隙 1050 內側的空氣均 衡。孔口 1080 改變振動膜 1030 的聲學柔度并且在前體積 1060 與間隙 1050 之間形成聲學 泄露聲阻。根據上述等式, 孔口 1080 泄露聲阻以及振動膜 1030 和后體積 1070 的聲學柔度 影響截止頻率。 圖 11 是具有可操作地連接前體積 1160 和間隙 1150 的孔口 1180 的電容式麥克風 1100 的示例性實施例的示意圖。第一感測結構 1130 是柔性電極 ( 振動膜 ), 并且第二感測 結構 1140 是靜止電極 ( 背板 )。第一和第二感測結構 1130/1140 的相對位置只是示例性 的, 并不局限于所示的情況。在其它實施例中, 它們的相對位置顛倒。在所示的實施例中, 并不是在振動膜 1130 中具有孔口 1180, 而且孔口 1180 位于附接到殼體 1110 的支撐結構 1190 中。在該實施例中, 振動膜 1130 附接到支撐結構 1190。孔口 1180 的外部表面鄰近振 動膜 1130 的聲學激發側, 該振動膜 1130 位于麥克風 1100 內部。該結構只是示例性的, 并 非局限于所示的情況。
     圖 12 示出了具有鄰近振動膜的孔口 1280 的通風的麥克風 1200 的示例性實施例。 在所示的實施例中, 第一感測結構 1230 是柔性電極 ( 振動膜 ), 并且第二感測結構 1240 是 靜止電極 ( 背板 )。 第一和第二感測電極 1230/1240 的相對位置只是示例性的, 并非局限于 所示的情況。在其它實施例中, 例如, 它們的相對位置顛倒。在圖 12 所示的實施例中, 孔口 1280 連接電容式麥克風 1200 的前體積和后體積 1260/1270。孔口 1280 位于靜止的支撐結 構 1290 中而非振動膜 1230 中。靜止的支撐結構 1290 支撐振動膜 1230 和靜止電極 1240。 該結構只是示例性的, 并不局限于所示的情況。
     圖 13A 和 13B 示出了具有配置為鄰近前體積 1360 的靜止電極的第一感測結構 1330 以及配置為鄰近后體積 1370 的振動膜的第二感測結構 1340 的電容式麥克風 1300 的 示例性實施例。至少一個振動膜孔口 1380 將間隙 1350 中的空氣連接到后體積 1370 中的 空氣。第一和第二感測結構 1330/1340 的相對位置只是示例性的, 并不局限于所示的情況。 在其它示例性實施例中, 它們的相對位置顛倒。
     圖 14A 和 14B 示出了具有三個感測結構的電容式麥克風 1400 的示例性實施例。 在 所示的實施例中, 麥克風 1400 具有配置為鄰近前體積 1460 的背板的第一感測結構 1430 以 及配置為鄰近后體積 1470 的背板的第二感測電極 1435。 兩個背板形成第一間隙 1450 和第 二間隙 1455。配置為振動膜的第三感測結構 1440 位于第一和第二間隙 1450/1455 之間。 在這些示例性實施例中, 振動膜 1440 具有可操作地將第一間隙 1450 中的空氣與第二間隙 1455 中的空氣連接的至少一個孔口 1480。感測結構 1430/1435/1440 的相對位置只是示例 性的, 并不局限于所示的情況。
     圖 15 示出了具有三個感測結構 1530/1535/1540 并且具有鄰近感測結構的至少一 個孔口 1580 的電容式麥克風 1500 的示例性實施例。 在所示的實施例中, 第一感測結構 1530 配置為鄰近前體積 1560 的背板, 并且第二感測結構 1535 配置為鄰近后體積 1570 的背板。 兩個背板形成第一間隙 1550 和第二間隙 1555。 第三感測結構 1540 配置為振動膜并且位于 第一和第二間隙 1550/1555 之間。在該示例性實施例中, 至少一個孔口 1580 可操作地將前 體積 1560 中的空氣與后體積 1570 中的空氣連接。在所示的實施例中, 至少一個孔口 1580 位于靜止的支撐結構 1590 中, 但是不是必需的。靜止的支撐結構 1590 支撐振動膜 1540 和 靜止電極 1530/1535。感測結構 1530/1535/1540 的相對位置只是示例性的, 并不局限于所 示的情況。 對于本領域的普通技術人員來說顯而易見的是, 在不偏離本發明的精神或者范圍 的情況下可以對本發明的不受風影響的麥克風做出各種修改和變型。因而, 本發明旨在覆 蓋落入本發明所附權利要求及其等同物范圍內的修改和變型。
    

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