Регулятор акустической податливости
Предложено устройство динамиков, предназначенное для улучшения качества звука первого динамика малого размера. Компоновка содержит резонатор, с которым акустически связан первый динамик. Второй динамик также акустически связан с резонатором, причем первый и второй динамики возбуждаются в фазе друг с другом. Первый динамик может представлять собой динамик типа наушника, приспособленный для удержания у уха пользователя, в то время как второй динамик может представлять собой динамик большего размера для предупреждений о вызовах с акустической податливостью, меньшей, чем у первого динамика, причем оба этих динамика входят в состав одного и того же мобильного телефона. Благодаря возбуждению второго динамика в фазе с первым динамиком второй динамик обеспечивает воспроизведение звука первым динамиком меньшего размера в диапазоне более низких частот. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству динамиков, включающему в себя первый динамик, сконфигурированный для работы в определенных условиях. Второй динамик акустически связанный с первым динамиком, возбуждается в фазе с первым динамиком, что обеспечивает регулировку акустической податливости первого динамика. Изобретение особенно подходит для случаев, когда первый динамик представляет собой динамик типа наушников малого размера, для которого характерна проблема искажения, возрастающего с уменьшением размеров динамика.
Уровень техники
Портативный терминал связи, например мобильный телефон, как правило, содержит по меньшей мере один динамик или преобразователь, приспособленный для удержания у уха пользователя и обеспечивающий звук во время речевой связи с удаленной стороной. Таким образом, указанный динамик, называемый здесь динамиком типа наушников, сконфигурирован для согласования с акустической податливостью, обеспечиваемой резонатором, сформированным наружным ухом, при удержании выхода динамика у уха. Общей тенденцией для портативных устройств в целом и мобильных телефонов в частности является их миниатюризация. За последние десятилетия бурное развитие получили технологии, связанные с изготовлением батарей, антенн и электронных компонентов, что открыло возможность создания мобильных телефонов карманного размера с постоянно улучшающимися рабочими характеристиками. Однако в определенный момент возникают несовместимые требования, состоящие в том, что терминал должен иметь как можно меньшие размеры и в то же время иметь привлекательный для пользователя интерфейс. Таким образом, прогресс в технологии дисплеев оказал большое влияние на дизайн мобильных телефонов, и на сегодняшний день все основные производители мобильных телефонов предоставляют терминалы с высококачественными многоцветными дисплеями. Поэтому когда дисплеи становятся больше, а при этом желательно иметь в целом компактный терминал, компоновке терминала должно уделяться повышенное внимание.
Аудиоинтерфейс мобильного телефона включает в себя микрофон и динамик. Однако эти элементы не обеспечивают визуальных преимуществ и, следовательно, должны иметь как можно меньшие размеры. Для динамика это представляет проблему, поскольку чем меньше диаметр или площадь динамика, тем больше акустическая податливость, а динамик с мембраной, имеющей высокую податливость, будет вносить более сильные искажения, чем при мембране с низкой податливостью.
Современные мобильные телефоны должны иметь возможность создания акустических сигналов двух типов: сигналы низкого уровня телефонного типа в телефонном режиме работы (как правило, речь человека, с которым пользователь портативного устройства связи находится на связи) и сигналы высокого уровня предупредительного типа при работе в режиме предупреждения. Для создания акустических выходных сигналов этих двух различных уровней традиционно используют два различных преобразователя. Однако поскольку требования к воспроизведению предупредительного сигнала в связи с появлением полифонических вызывных сигналов возрастают и поскольку важность обеспечения мобильных телефонов с малыми размерами становится все более актуальной, современные телефоны содержат только один динамик. Для создания акустических сигналов двух уровней один и тот же преобразователь возбуждается двумя различными уровнями электрического сигнала. Также при работе в телефонном режиме мобильный телефон, как правило, удерживается около уха пользователя, в то время как при работе в режиме предупреждения мобильный телефон обычно размещен так, что динамик может посылать акустические сигналы в свободное воздушное пространство. Указанное различие, состоящее в том, куда обращен динамик в телефонном режиме по сравнению с режимом предупреждения, означает, что мобильные телефоны имеют два различных сценария, связанные с акустическим импедансом.
В международной заявке, опубликованной под номером WO01/33904, представлена попытка минимизации указанных различий в импедансе путем введения различных отверстий в корпусе, содержащем динамик, чтобы получить так называемую «систему, допускающую потери вследствие утечки», то есть допускающую потери вследствие утечки по воздуху между ухом пользователя и лицевой стороной телефона, рассчитанного на его удержание около уха пользователя. Однако такого рода подход увеличивает искажения либо когда преобразователь возбуждается в режиме предупреждения, либо когда он используется в телефонном режиме. Это имеет место в основном из-за рассогласования импеданса, и подход, минимизирующий воздействие пользователя на рабочие характеристики телефона, оказывается неадекватным, чтобы обеспечить существенное подавление искажений как в режиме предупреждения, так и в телефонном режиме. Кроме того, техническое решение, допускающее потери вследствие утечки, дает относительно хорошие результаты в случае использования динамика с низкой акустической податливостью, но с уменьшением размеров динамика акустическая податливость возрастает. Введение отверстия между передней и задней частями динамика также увеличивает гармоническое искажение системы из-за более высокой акустической нагрузки мембраны.
Сущность изобретения
Следовательно, имеется возможность улучшить существующие компактные устройства (компоновки) динамиков. В частности одной из целей изобретения является решение или смягчение проблемы искажений в динамиках типа наушников малого диаметра.
Одна из проблем, также относящаяся к миниатюризации компактных мобильных телефонов, связана с искусственным тестированием акустических свойств мобильного телефона. При изготовлении акустические свойства телефона, как правило, проверяются с использованием искусственного уха некоторого типа или, при наличии подходящего номенклатурного акустического соединителя (куплера), с имитацией акустического импеданса человеческого уха. Куплер применяется с определенным масштабированием по выходной апертуре таким же образом, как в реальном человеческом ухе. Затем динамик подвергается либо широкополосному воздействию, либо воздействию дискретного синусоидального тонального сигнала с изменяющейся частотой. Микрофон, размещенный в куплере искусственного уха, обеспечивает выходной сигнал системы. Преобразование Фурье этого выходного сигнала называется частотной характеристикой, которую оценивают в соответствии с имеющимися техническими условиями. Однако выходная апертура для динамика типа наушников малого размера, как правило, находится на краю или очень близко к краю корпуса телефона. В результате такой конструкции указанная выходная апертура, как правило, плотно не покрывается ухом пользователя при использовании динамика. Таким образом, куплер, имитирующий реальное ухо пользователя, не должен плотно прижиматься к выходной апертуре. Проблема указанной настройки состоит в том, что фоновый шум может искажать измерение частотной характеристики.
Предложенное здесь изобретение содержит идею обеспечения компоновки динамиков, включающей в себя механизм активной регулировки акустической податливости динамика. Для портативного устройства, такого как мобильный телефон, эта функция обеспечивается акустическим соединением вторичного динамика с большим диаметром и сравнительно низкой акустической податливостью с задним объемом меньшего по размеру переднего динамика. Задний динамик большего размера помогает воспроизводить более низкие частоты переднего динамика меньшего размера путем лучшего согласования импеданса резонатора переднего динамика. Акустическое соединение между динамиками может быть достигнуто с помощью канала, волновода или просто предоставлением двум динамикам возможности использовать один и тот же задний резонатор. Для мобильного телефона, оборудованного двумя динамиками (динамик типа наушников малого размера и динамик предупредительных сигналов большего размера), качество звука последнего может быть улучшено путем акустического соединения этих двух динамиков с одновременным возбуждением обоих динамиков в фазе.
Один вариант изобретения включает в себя устройство динамиков, содержащее:
резонатор, ограниченный несколькими граничными стенками;
первый динамик, имеющий одну сторону, акустически связанную с резонатором;
второй динамик, имеющий одну сторону, акустически связанную с резонатором;
устройство генерирования сигнала динамика, подсоединенное для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе, с тем чтобы они одновременно колебались в направлении к и в направлении от внутренней части резонатора.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе, с тем чтобы первый динамик колебался в направлении к внутренней части резонатора, когда второй динамик колеблется в направлении от внутренней части резонатора.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика с большей амплитудой, чем у второго динамика.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика подсоединено ко второму динамику через аттенюатор сигнала.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика содержит первый генератор, подсоединенный к первому динамику, второй генератор, подсоединенный ко второму динамику, и блок фазовой синхронизации, подсоединенный к первому и второму генераторам сигнала.
В одном варианте первый динамик расположен внутри резонатора, закрепленным на апертуре, сформированной на первой граничной стенке резонатора.
В одном варианте второй динамик расположен внутри резонатора, закрепленным на апертуре, сформированной на второй граничной стенке резонатора.
В одном варианте резонатор уплотнен к ее наружной стороне.
В одном варианте в резонаторе сформирована разделительная стенка, делящая резонатор на первый субрезонатор и второй субрезонатор, причем на разделительной стенке сформирован элемент, передающий давление.
В одном варианте элемент, передающий давление, содержит апертуру.
В одном варианте элемент, передающий давление, содержит мембрану.
В одном варианте второй динамик имеет более низкую акустическую податливость, чем первый динамик.
Другой вариант изобретения включает в себя мобильный телефон, содержащий:
корпус;
резонатор, ограниченный в корпусе несколькими граничными стенками;
первый динамик в корпусе, имеющий первую выходную сторону, связанную с первым отверстием в корпусе, и первую заднюю сторону, акустически связанную с резонатором;
второй динамик в корпусе, имеющий вторую выходную сторону, связанную со вторым отверстием в корпусе, и вторую заднюю сторону, акустически связанную с резонатором;
устройство генерирования сигнала динамика, подсоединенное для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе, с тем чтобы они одновременно колебались в направлении к и в направлении от внутренней части резонатора.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика с большей амплитудой, чем у второго динамика.
В одном варианте первый динамик является динамиком типа наушников, сконфигурированным для работы в телефонном режиме путем передачи звука на ухо пользователя, расположенное над первой апертурой в корпусе, второй динамик подсоединен к блоку аудиоплеера и сконфигурирован для работы в режиме предупреждения или в режиме аудиоплеера путем передачи звука по свободному воздушному пространству через вторую апертуру в корпусе, и где второй динамик поддерживает первый динамик при работе в телефонном режиме.
В одном варианте первое отверстие в корпусе сформировано на передней стороне телефона, а первый динамик и второе отверстие в корпусе сформированы на задней стороне телефона, причем первый и второй динамики расположены так, что их задние стороны обращены друг к другу.
В одном варианте второй динамик имеет более низкую акустическую податливость, чем первый динамик.
Еще один вариант изобретения включает в себя испытательную установку для измерения акустического качества компоновки динамиков, включающую в себя:
акустическое устройство, содержащее
корпус;
первый динамик в корпусе, имеющий первую выходную сторону, связанную с отверстием в корпусе, причем первый динамик сконфигурирован для передачи звука на ухо пользователя, расположенное над апертурой;
устройство искусственного уха, содержащее:
резонатор, ограниченный граничными стенками;
отверстие граничной стенки, сформированное для сопряжения с уплотненным контактом над апертурой корпуса;
второй динамик, имеющий вторую выходную сторону, акустически связанную с резонатором;
устройство генерирования сигнала динамика, подсоединенное для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе, с тем чтобы первый динамик колебался в направлении внутренней части резонатора, когда второй динамик колеблется в направлении от внутренней части резонатора.
В одном варианте устройство искусственного уха включает в себя:
куплер, и
адаптерный элемент, содержащий
сквозное отверстие;
первую сторону, сформированную для подгонки к корпусу со сквозным отверстием над апертурой корпуса;
вторую сторону, сформированную для подгонки над отверстием к резонатору, сформированную куплером.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика содержится в корпусе.
В одном варианте устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика с большей амплитудой, чем у второй динамика.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет проще понять из последующего описания предпочтительных вариантов настоящего изобретения, вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 - устройство динамиков согласно варианту изобретения;
Фиг. 2 - мобильный телефон, в котором реализована компоновка динамиков согласно изобретению;
Фиг. 3 - поперечное сечение при виде сбоку телефона по фиг. 2;
Фиг. 4 - альтернативная конструкция для телефона по фиг. 3;
Фиг. 5 - аудиосигналы для возбуждения динамиков в компоновке динамиков согласно варианту изобретения, где второй динамик возбуждается для повышения качества звука первого динамика;
Фиг. 6 - аудиосигналы для возбуждения динамиков в компоновке динамиков согласно варианту изобретения, где второй динамик возбуждается для имитации потерь на утечки в резонаторе, к которому подсоединен первый динамик;
Фиг. 7 - телефон, удерживаемый так, что выход его динамика расположен у уха пользователя;
Фиг. 8 - измерительная установка для проверки качества звука динамика в телефоне с использованием куплера;
Фиг. 9 - измерительная установка для проверки качества звука динамика в телефоне с использованием куплера согласно варианту изобретения, включающая в себя адаптер для герметичного уплотнения резонатора куплера и вторичный динамик, подсоединенный к резонатору куплера; и
Фиг. 10 - изображение в перспективе частей установки по фиг. 9.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству динамиков, сконфигурированному так, что первый динамик подвергается акустическому воздействию второго динамика, возбуждаемого в фазе с первым динамиком. Изобретение как таковое в частности подходит для компоновки динамиков, где физические размеры первого динамика малы, что само по себе способствует увеличению искажений. Одним из примеров таких устройств динамиков является упомянутое устройство динамиков в мобильном телефоне, где главным рыночным требованием является компактная конструкция. В этом контексте предполагается, что мобильный телефон включает в себя портативные телефоны, предназначенные для осуществления связи с блоком базовой станции, где блок базовой станции представляет собой радиостанцию в сотовой сети или, например, станцию DECT. Таким образом, изобретение описывается далее со ссылками на такие варианты, где первый динамик представляет собой динамик типа наушников, сконфигурированный так, чтобы держать его у уха пользователя при эксплуатации. Кроме того, следует подчеркнуть, что термин «содержащий» или «содержит», используемый в этом описании и прилагаемой формуле изобретения, указывает на включенные признаки, элементы или шаги, и не должен интерпретироваться как исключающий наличие иных признаков, элементов или шагов, чем те, которые явно установлены. Следует также заметить, что в известном уровне техники используются различные выражения для хорошо известных признаков, где, например, термин «динамик» иногда относится к громкоговорителю, преобразователю или приемнику. Здесь в основном будет использоваться термин «динамик», который определяет элемент, предназначенный для приема электрического аудиосигнала и преобразования этого аудиосигнала в механические колебания для создания акустического сигнала, например, с помощью мембраны. Реальная конструкция динамиков, используемых в настоящем изобретении, не имеет особого значения, и, следовательно, не обременяется какими-либо конкретными деталями.
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описываются предпочтительные варианты изобретения.
На фиг. 1 схематически показан основополагающий вариант компоновки динамиков согласно изобретению. Первый динамик 10 расположен в нижнее части чертежа, причем его первая сторона обращена вниз. Вторая сторона динамика 10, противоположная первой стороне, акустически связана с резонатором 11, ограниченным несколькими граничными стенками 12-15. На чертеже показано поперечное сечение резонатора 11, но следует понимать, что в резонатор 11 для существенного или полного его охвата были включены дополнительные передняя и задняя стенки. В показанном варианте первый динамик 10 расположен внутри резонатора 11, будучи закрепленным над апертурой 16, сформированной в первой граничной стенке 12 резонатора. В альтернативной конструкции первый динамик 10 закрепляется вне резонатора 11 с акустическим соединением между ними, таким как канал или просто апертура в стенке 12. В любом случае резонатор 10 действует как расположенный сзади акустический резонатор для динамика 10, типично задний резонатор.
Также имеется второй динамик 17, одна сторона которого имеет акустическое соединение с резонатором 11. На чертеже динамик 17 закреплен внутри резонатора 11 над второй апертурой 18, сформированной в граничной стенке 14. Как и для первого динамика 10, второй динамик 17, как вариант, может находиться вне резонатора 11, будучи акустически соединен с ним с помощью канала или апертуры.
В варианте, показанном на фиг. 1, сторону, обращенную к резонатору 11, можно назвать задней стороной второго динамика, в то время как сторону, обращенную к апертуре 18, можно назвать выходной стороной динамика 17. Однако то, какая сторона должна быть названа выходной стороной, в действительности определяется целевым использованием второго динамика 17. Если основной целью использования динамика 17 является обеспечение акустических сигналов из резонатора 11, то есть по направлению вверх на чертеже, выходной стороной обычно называют сторону, обращенную наружу. Одним из таких вариантов является вариант, где первый динамик 10 является динамиком типа наушников, а второй динамик 17 является громкоговорителем для сигналов вызова, причем в мобильном телефоне содержатся оба динамика. Для этого варианта выходной стороной может называться сторона динамика 17, обращенная наружу. С другой стороны, если главной или единственной целью реализации динамика 17 является поддержка первого динамика 10 для адаптации импеданса, воспринимаемого первым динамиком 10, то более подходящим будет назвать выходной стороной ту сторону динамика 17, которая обращена внутрь. Одним из таких вариантов является вариант, где первым динамиком 10 является динамик типа наушников в мобильном телефоне, в то время как второй динамик 17 является динамиком, поддерживающим испытательную установку во время измерения качества звука, обеспечиваемого первым динамиком при работе в режиме имитации. Для этого варианта выходной стороной можно назвать сторону динамика 17, обращенную внутрь. Примеры обоих указанных вариантов более подробно описываются ниже.
Компоновка динамиков по фиг. 1, кроме того, включает в себя устройство 19 генерирования сигнала динамика, подсоединенное как к первому динамику 10, так и ко второму динамику 17. Кроме того, устройство 19 генерирования сигнала динамика сконфигурировано для обеспечения аудиосигналов, возбуждающих первый динамик и второй динамик в фазе друг с другом. Это означает, что на оба динамика посылается один и тот же сигнал в смысле частоты и фазы, поскольку два сигнала могут быть в фазе только тогда, когда они колеблются с одинаковой частотой, даже если эта частота изменяется. Поскольку оба динамика 10 и 17 колеблются в фазе друг с другом, в результате будет обеспечена регулировка акустического импеданса для первого динамика 10. Второй динамик 17 предпочтительно возбуждается сигналом с более низкой амплитудой, чем первый динамик 10, так что звук, выходящий через апертуру 16, будет в сущности представлять собой акустические волны, генерируемые первым динамиком 10 под влиянием податливости динамика 17. Предпочтительно также, чтобы второй динамик 17 был больше первого динамика 10, в результате чего его собственная податливость будет ниже, чем у первого динамика 10.
На фиг. 2 показан мобильный телефон 20, содержащий корпус 21 и пользовательский интерфейс, включающий в себя кнопочную панель или клавиатуру 22 и дисплей 23. Фактическая компоновка интерфейса не имеет значения для изобретения, а мобильный телефон, показанный на фиг. 2, просто является примером конструкции, в которой может быть использовано настоящее изобретение. Альтернативные конструкции для мобильного телефона включают в себя терминалы со створчатой конструкцией и складной конструкцией, в которых также может быть использовано настоящее изобретение. Мобильный телефон 20 также содержит аудиоинтерфейс, включающий в себя микрофон (не показан) и динамик типа наушников, такой как первый динамик 10 на фиг. 1, выходная сторона которого акустически соединена с отверстием 24 в корпусе 21. Динамик 10 типа наушников может быть закреплен непосредственно за отверстием 24 или может отстоять от отверстия 24 на некотором расстоянии, но может быть с ним акустически связан каналом или волноводом. Хотя это и не показано, мобильный телефон 20, как правило, также содержит схемы (радио) приемопередатчика, антенну, батарею и микропроцессорную систему, включающую в себя соответствующее программное обеспечение и память данных для радиосвязи, причем все перечисленное находится в корпусе 21. Конкретное назначение и конструкция терминала как такового практически не важны для изобретения, и поэтому в дальнейшем подробно не описываются.
На фиг. 3 схематически показано поперечное сечение телефона 20. На этом чертеже внутренняя структура, соответствующая фиг. 1, показана как часть, формирующая телефон 20. Отдельно от первого динамика 10, динамика типа наушники, телефон 20 дополнительно включает в себя динамик 17 предупреждений о вызовах. Динамики 10 и 17 акустически соединены совместно используемым общим резонатором 11. Динамик 17 предупреждений о вызовах имеет выходную сторону, обращенную к отверстию 25, сформированному на задней стороне телефона 20. В контексте настоящего изобретения динамик предупреждений о вызовах может просто использоваться для воспроизведения предупредительных сигналов, но может также быть связан с блоком аудиоплеера, предназначенным для проигрывания, например, файлов mp3, и служит тем самым в качестве громкоговорителя для воспроизведения музыки через отверстие 25 в открытое воздушное пространство. Как и в случае с отверстием 24, отверстие 25 не обязательно должно находиться непосредственно над выходной стороной динамика 17, а в альтернативном варианте может быть акустически соединено с динамиком 17 другими способами. Устройство 19 генерирования сигнала динамика подсоединено как к первому динамику 10, так и ко второму динамику 17, как на фиг. 7, но на этом чертеже это для ясности опущено.
На фиг. 3 динамики 10 и 17 скомпонованы относительно резонатора 11, как на фиг. 1, то есть они прикреплены к внутренним стенкам резонатора 11. Как показано на фиг. 4, просто для иллюстрации альтернативной компоновки, динамик 17 предупреждений о вызовах находится вне резонатора 11, но подсоединен к нему через канал 41. Соответствующая компоновка может быть использована вместо существующей для динамика 10 типа наушников или в качестве дополнения к ней.
На фиг. 5 весьма схематично показан аудиосигнал 51, обеспечиваемый устройством 19 генерирования сигнала динамика для динамика 10 типа наушников в телефоне 40. Этот аудиосигнал представлен во временной области t и представляет просто в качестве примера один короткий частотный сигнал. Вертикальная ось представляет амплитуду А аудиосигнала, обеспечиваемого для возбуждения динамика 10. Кроме того, устройство 19 генерирования сигнала динамика возбуждает динамик 17 предупреждений о вызовах соответствующим аудиосигналом 52, который находится в фазе с аудиосигналом 51. Положительная амплитуда представляет колебание в направлении резонатора 11, а отрицательная амплитуда представляет колебание от резонатора 11. Обратимся к фиг. 3 и 5, где динамики 10 и 17 последовательно возбуждаются, колеблясь в фазе друг с другом в направлении навстречу и от друг друга. Амплитуда аудиосигнала 52 предпочтительно меньше амплитуды аудиосигнала 51, так что динамик 17 предупреждения о вызовах с низкой податливостью будет поддерживать, но не будет доминировать над динамиком 10 типа наушников. Отношение амплитуд сигналов 51 и 52 настраивается в зависимости от имеющихся потребностей и технических требований. В одном варианте динамик 10 типа наушников имеет площадь в диапазоне от 40 до 100 мм2, в то время как динамик 17 предупреждения о вызовах имеет площадь в диапазоне от 80 до 300 мм2. Динамики могут быть круговыми или прямоугольными. Промежуточный общий резонатор может иметь объем в диапазоне от 1 до 5 см2. Компоновка динамиков с размерами, находящимися в этих диапазонах, прошла успешные испытания, обеспечив в результате минимальное искажение акустического сигнала на выходной стороне динамика 10 типа наушников. Когда динамики 10 и 17 возбуждают для колебаний в фазе в направлении к и от друг друга, второй динамик 17 большего размера будет поддерживать воспроизведение низких частот первым динамиком меньшего размера (как правило, <1 кГц) путем лучшего согласования импеданса резонатора первого динамика. Кроме того, будет уменьшено искажение в воспроизводимом звуке, что обеспечит улучшение качества звука.
Далее описывается второй вариант изобретения, где два совместно работающих динамика оперативно объединены и возбуждаются, но не образуют часть одной и той же несущей конструкции, как в телефоне.
На фиг. 7 показано использование телефона 70 для стандартной речевой связи, когда телефон удерживается у уха 71 пользователя. Телефон 70 может, но не обязательно, быть идентичным телефону 20. Для соответствующих элементов здесь использованы одинаковые ссылочные позиции. Что отличает телефон 70 на фиг. 7 от телефона 20, так это то, что нет необходимости иметь два динамика. Здесь показано, что телефон 70 содержит динамик 10 типа наушников, акустически соединенный с резонатором 11. Динамик 17 предупреждений о вызовах может быть, но может и отсутствовать. На фиг. 7 показано, что при наличии современных мобильных телефонов малого размера отверстие 24 динамика часто расположено настолько близко к верхнему краю телефона 70, что нет возможности надежно и тесно прижимать телефон к уху. Следовательно, динамик 10 должен быть сконфигурирован для работы с нагрузкой, обеспечиваемой ухом, которое представляет явно открытый резонатор, ограниченный наружным ухом 71. Следовательно, при проверке качества звука телефонов в процессе изготовления куплер теоретически должен располагаться у отверстия 24 динамика по аналогии с тем, как будет располагаться ухо. Это схематически показано на фиг. 8, где показано поперечное сечение куплера 81. Предпочтительно, чтобы куплер 81 имел цилиндрическую форму с уплотнением 82 около открытого конца, предусмотренного для прижимания к телефону 70. В куплере 81 предусмотрен микрофон 83, связанный с устройством 84 записи сигнала, которое сконфигурировано для приема измеряемого звука и оценки частотной характеристики динамика 10 типа наушников. Измерительная установка согласно фиг. 8 не является идеальной, и для преодоления ее недостатков можно ввести адаптерную плату между телефоном 70 и куплером 81. Потери на утечки, обычно появляющиеся между выходным отверстием 24 и ушным каналом, имитируются затем путем обеспечения отверстий в стенке куплера 81. Однако измерения звука с помощью указанной установки предпочтительно выполнять в условиях окружающей тишины, поскольку любой звук, доходящий до куплера через отверстия, может, в противном случае, исказить результаты измерения. Однако выполнение измерений качества звука для каждого телефона в звукозащищенной среде является довольно дорогим и громоздким делом.
На фиг. 9 и 10 показаны различные отличительные признаки варианта испытательной установки, скомпонованной согласно изобретению. Телефон 70 совмещен с адаптером 91, причем, как правило, плата имеет сторону 92, обращенную к телефону, форма которой обеспечивает подгонку к передней стороне телефона 70, и сторону 93, обращенную к куплеру, с плоской частью в районе сквозного отверстия 94. Когда адаптер 91 правильно подогнан к телефону 70, сквозное отверстие 94 окружает отверстие 24 в телефоне 70. Куплер 81 находится в тесном контакте со стороной 93 адаптера, формируя тем самым резонатор 85. На фиг. 10 часть, схваченная уплотнением 82, схематически показана пунктирными концентрическими окружностями.
Кроме того, предусмотрено акустическое соединение второго динамика 86 с резонатором. Второй динамик 86 может быть скомпонован на внутренней стороне куплера 81 или, как показано на чертеже, в соединении с отверстием, проходящим через стенку куплера 81. При необходимости проверки качества звука динамика 10 второй динамик 86 возбуждается одновременно и в фазе с первым динамиком 10. Это обеспечивает имитацию наличия потерь из-за утечек между куплером 81 и телефоном 70, как в реальных условиях, показанных на фиг. 7, или, если быть более точным, имитирует эффект импеданса, обеспечиваемый указанными утечками.
Таким образом, устройство 87 генерирования сигнала динамика, используемое в испытательной установке, сконфигурировано для возбуждения динамика 10 типа наушников и второго динамика 86 в фазе, так что динамик 10 колеблется в направлении внутренней части резонатора, когда второй динамик 86 колеблется в направлении от внутренней части резонатора 85. Опять же, как схематически показано на фиг. 6, устройство 87 генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика аудиосигналом 61, имеющим большую амплитуду, чем аудиосигнал 62, подаваемый на второй динамик 86. По аналогии с фиг. 5 положительная амплитуда на фиг. 6 представляет колебание в направлении резонатора 85, а отрицательная амплитуда представляет колебание в направлении от резонатора 85.
В этом варианте целью обеспечения второго динамика, акустически соединенного с динамиком 10 типа наушников, не является поддержка или улучшение качества звука, создаваемого динамиком 10. В противоположность этому второй динамик действует, представляя утечки. Как таковой, второй динамик 86 может быть обеспечен в виде акустического резонатора с поршнем, а не мембранного динамика. Амплитуда аудиосигнала 62, возбуждающего второй динамик 86, должна быть меньше амплитуды сигнала 61 для динамика 10, причем предполагается, что сигнал 62 вызова просто представляет возмущение, а не является реальным сигналом, подлежащим измерению. Отношение амплитуд зависит главным образом от конструкции телефона 70 и относительной площади динамиков 10 и 86, и, следовательно, устройство 87 генерирования сигнала динамика настраивается так, что настройка испытательной установки имитирует реальное использование настолько, насколько это возможно. На чертеже показано, что устройство 87 генерирования сигнала динамика является внешним по отношению к телефону 70. В альтернативном варианте устройство генерирования сигнала динамика телефона используется само по себе, и оно может быть связано со вторым динамиком 86 через соединитель на телефоне 70, либо могут быть использованы другие устройства генерирования сигнала динамика для первого динамика 10 и второго динамика 86, соединенные соединителем на телефоне 70 через блок фазовой синхронизации.
С помощью варианта испытательной установки, описанной со ссылками на фиг. 9 и 10, может быть выполнена проверка качества звука без необходимости размещения телефона в звуконепроницаемой камере, что дает очевидное преимущество для производственной линии с точки зрения стоимости и времени изготовления.
Описанное здесь устройство 19 или 87 генерирования сигнала динамика может содержать отдельные генераторы сигнала и ступени усилителей для двух динамиков 10, 17 или 10, 86, составляющих часть изобретения. В указанном случае блок фазовой синхронизации предпочтительно подсоединяют между этими двумя генераторами сигнала. В альтернативном варианте для обоих динамиков используют одно и то же устройство генерирования сигнала динамика, но с разными ступенями усилителей или аттенюаторов сигнала, для обеспечения различных амплитуд двух аудиосигналов.
В дополнительном варианте изобретения, применимом к телефону, например телефону 20 по фиг. 2-4, резонатор 11 может быть разделен на два субрезонатора с помощью разделительной стенки. Чтобы сделать это возможным для одновременно возбуждаемого второго динамика 17, поддерживающего динамик 10 типа наушников, в разделительной стенке формируется элемент, передающий давление. Элемент, передающий давление, может представлять собой, например, апертуру, мембрану или канал, сформированный в разделительной стенке. Затем размеры апертуры или мембраны могут быть подобраны так, чтобы второй динамик 17 поддерживал динамик типа наушников только в выбранных аудиочастотных диапазонах, например на низких частотах < 1 кГц.
Изобретение было описано в свете нескольких примерных вариантов со ссылками на чертежи. Возможны модификации этих вариантов, но при условии, если они не выходят за рамки объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.
1. Устройство динамиков, содержащее:
резонатор, ограниченный несколькими граничными стенками;
первый динамик, имеющий одну сторону, акустически связанную с резонатором;
второй динамик, имеющий одну сторону, акустически связанную с резонатором;
устройство генерирования сигнала динамика, подсоединенное для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом, отличающееся тем, что второй динамик имеет более низкую акустическую податливость, чем первый динамик, и тем, что устройство генерирования сигнала сконфигурировано для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом, с тем чтобы они одновременно колебались в направлении к и в направлении от внутренней части резонатора, обеспечивая регулировку акустической податливости первого динамика.
2. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика с большей амплитудой, чем у второго динамика.
3. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что устройство генерирования сигнала динамика подсоединено ко второму динамику через аттенюатор сигнала.
4. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что устройство генерирования сигнала динамика содержит первый генератор, подсоединенный к первому динамику, второй генератор, подсоединенный ко второму динамику, и блок фазовой синхронизации, подсоединенный к первому и второму генераторам сигнала.
5. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что первый динамик расположен внутри резонатора, закрепленным над апертурой, сформированной в первой граничной стенке резонатора.
6. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что второй динамик расположен внутри резонатора, закрепленным над апертурой, сформированной во второй граничной стенке резонатора.
7. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что резонатор уплотнен к ее наружной стороне.
8. Устройство динамиков по п.1, отличающееся тем, что в резонаторе сформирована разделительная стенка, делящая резонатор на первый субрезонатор и второй субрезонатор, причем в разделительной стенке сформирован элемент, передающий давление.
9. Устройство динамиков по п.8, отличающееся тем, что элемент, передающий давление, содержит апертуру.
10. Устройство динамиков по п.8, отличающееся тем, что элемент, передающий давление, содержит мембрану.
11. Мобильный телефон для воспроизведения аудио сигнала, содержащий:
корпус;
резонатор, ограниченный в корпусе несколькими граничными стенками;
первый динамик в корпусе, имеющий первую выходную сторону, связанную с первым отверстием в корпусе, и первую заднюю сторону, акустически связанную с резонатором;
второй динамик в корпусе, имеющий вторую выходную сторону, связанную со вторым отверстием в корпусе, и вторую заднюю сторону, акустически связанную с резонатором;
устройство генерирования сигнала динамика, подсоединенное для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом, отличающийся тем, что второй динамик имеет более низкую акустическую податливость, чем первый динамик, и тем, что устройство генерирования сигнала сконфигурировано для возбуждения первого динамика и второго динамика в фазе друг с другом, с тем чтобы они одновременно колебались в направлении к и в направлении от внутренней части резонатора, обеспечивая регулировку акустической податливости первого динамика.
12. Мобильный телефон по п.11, отличающийся тем, что устройство генерирования сигнала динамика сконфигурировано для возбуждения первого динамика с большей амплитудой, чем у второго динамика.
13. Мобильный телефон по п.11, отличающийся тем, что первый динамик является динамиком типа наушников, сконфигурированным для работы в телефонном режиме путем передачи звука на ухо пользователя, расположенное над первой апертурой в корпусе, второй динамик подсоединен к блоку аудиоплеера и сконфигурирован для работы в режиме предупреждения или в режиме аудиоплеера путем передачи звука по свободному воздушному пространству через вторую апертуру в корпусе, и где второй динамик поддерживает первый динамик при работе в телефонном режиме.
14. Мобильный телефон по п.11, отличающийся тем, что первое отверстие в корпусе сформировано на передней стороне телефона, а первый динамик и второе отверстие в корпусе сформированы на задней стороне телефона, причем первый и второй динамики расположены так, что их задние стороны обращены друг к другу.
