带有小的后体积腔的声变换器

本发明涉及一种用于通信终端设备的放音声变换器。

在一种通信终端设备中，放音声变换器用于接听、扬声接听/免提 和用于发送信号功能。

已知的用于解决这个任务的方案分别使用了专门的变换器：耳 机、振铃器和免提扬声器(标准方案)。此外还已知解决这个任务使 用了常规的通信变换器，该变换器同时满足多个功能的要求。

当今被极大微型化的通信终端设备只是有条件地可以应用上述两 种已知的解决方案。

通信终端设备(特别对于无线电话和移动电话)微型化的前提是 减少组件数量并且微型化每个单个组件。如果还考虑到制造成本的 话，减少组件数量更重要一些。因此，振铃器和耳机(在每个通信终 端设备中都需要的功能)、免提以及娱乐功能的扬声接听(例如：收 音机，MP3播放器)的组合是一个重要的体积标准和成本标准，因而使 用更多专门的变换器是不经济的。

为了满足所有的要求，将所提及的功能组合在一个已知技术的声 变换器中要求一个相对大的、封闭的后体积(Rueckvolume)。被封闭 的后体积可以理解为在变换器后面的体积，对该体积的充气通过动态 的膜片运动进行缩小和膨胀，在此，空气没有从壳体中泄漏出来或者 与在膜片前的空气运动协调一致。如果变换器-后体积由一个在通信终 端设备壳体内的空气腔形成，那么，一个大的封闭后体积没有或者只 是有限制地实现了。首先，由于多个装置所需的壳体开口(插套、电 池盖板)和没有采取复杂的附加措施的普通壳体技术通常实现不了充 分的气密性能。此外，已有的非密封性能由于组装技术的机械公差几 乎对于每个通信终端设备都是不同的。最后，通信终端设备的微型化 致使组件之间保留的空气腔极大地减小了。因此，常规的通信变换器 所需的大的、气密的后体积不能适应现代通信终端设备的组装技术。

因此，本发明的任务是只用一个声变换器实现多功能(耳机、振 铃器、免提扬声器)。在此，在这样的壳体形式中实现集成，这些壳 体形式只有小的、未密封的或者就密封方面没有限定的、位于变换器 后面的体积可使用。

按照本发明，本任务借助于一种声变换器来解决，该声变换器的 特征在于，其机械的变换器结构具有一个与变换器成比例的、小的和 封闭的后体积腔(Rückvolumcnkammer)，该后体积腔是声变换器的 功能的重要组件，其中选择膜片质量和后体积之间的比例关系使之实 现一个期望的传输频带的预定下限，并且其中膜片夹紧的刚度较低， 使得该刚度明显小于关闭的后体积的刚度。

常规的已知变换器没有考虑设计和协调目的-组装-后体积。在将 变换器耦合到通信终端设备的壳体内存在的空气体积时，声学特性被 极大地改变了，特别是传输频带的下限频率被提高了。此外，由普通 壳体技术导致的不稳定的后体积的密封性能产生不期望的频率特性变 化。

所需的稳定频率特性在按照本发明的变换器中通过一个固定配属 于变换器的后体积腔产生。在类似的结构技术中，其中包含的空气体 积小于在通信终端设备中已有的空气腔体积之和。在使用常规的变换 器技术时，由此致使的传输频带的下限频率在一个不可接受的范围内 升高。

与此相反，按照本发明的变换器已经设计其结构尺寸用于稳定耦 合的、小的后体积。一个合适的调谐的前提是非常规地提高膜片质量， 以及极大地减小膜片夹紧的刚度(参见第4页，第24行)。最终，在 已知技术中引起不期望的安装效果的后体积的空气-刚度成为按照本 发明变换器中质量弹性系统的主要组成部分。在常规的变换器中起主 要作用的膜片夹紧刚度在按照本发明的变换器中被小的起主要作用的 变换器-后体积的空气-刚度替代了。

本发明其它合适的结构以及本发明的物理背景由从属权利要求以 及下面对现有技术的说明和一个借助附图的实施例得出。

附图中示出：

图1是一个在现有技术中已知的声变换器的一个示意横截面图， 和

图2是一个按照本发明构造的声变换器的一个示意横截面图。

一个放音声变换器的灵敏度(放射的声音的声强相对于供给电功 率)主要通过膜片的体积振速决定。为了实现一个较高的灵敏度，尽 可能大的膜片部分必须以尽可能高的幅值来运动。

常规的电动式的微型变换器(例如用于通信终端设备)将一个深 拉伸的薄膜用作膜片材料，该薄膜通过其轮廓在中心区域抗弯地(例 如球缺)并且在边缘区域弹性地成形。

一个这种形式的常规变换器在图1中示意示出。所述膜片1、2由 一个抗弯的区域1和一个弹性的夹紧区域2构成。此处，膜片夹紧理 解为膜片1，2的区域2的结构特性，其以一个弹簧功能的形式产生一 个向着膜片起始位置的复位力。

在中心部位的抗弯区域1通过一个电磁线圈3和一个永久磁铁动 态地移动。膜片偏移的幅值随着变大的直径在弹性区域2内逐渐减小。 由此，在如上述具有径向偏移量逐渐减小的膜片进行相同的体积振速 时，估算出一个有效的膜片面积。

扬声接听和发送信号功能所需声压电平规定膜片的一个最小刚度 以避免谐波(无干扰的放声)。如果期望一个传输频率区域下极限较 低，膜片夹紧的刚度必须较低并且因此一体式的膜片1、2为了弹性变 形使用宽的条带。由此，只有相对小的膜片部分以完整的幅值偏移， 这致使膜片表面效率不高。

在给定频率时，膜片1、2的体积振速除了有效的膜片表面外取决 于运行幅值。该幅值又与夹紧的刚度成比例以及与膜片的质量成反比 例。常规的微型变换器为了实现更大的运行幅值因此使用尽可能轻的 膜片1、2，该膜片通过轻的线圈3驱动。

只有在膜片前侧上的声音上压力不能与同时产生的在膜片后侧上 的声音下压力(声短路)消失时，声音才能发射出去。不改变下变换 器一谐振频率的情况下，这种情况只能通过安装到一个相对于声波长度 具有大尺寸的助声板里来实现。因为这种情况对于相关的终端设备来 说是不可能的，人们为了避免声短路必须将变换器安装在一个闭合的 壳体中。

但是，这个壳体的特性改变了变换器的声学特性。特别是在变换 器后面关闭的空气体积作为附加的刚度施加到膜片上。为了使传输频 率特性的下限没有明显地升高，常规的微型变换器需要一个小的空气 体积刚度和一个大的后体积4。终端设备外形尺寸的作用在于，大的后 体积4只是有条件的并且不能以一个为变换器保留的箱子来实现。事 实上，在装置中只有在任何情况下保留的空气腔(集成天线、靠近电 子部件的空间)可以使用。

如果后体积4的关闭的空气体积分散成小的腔或者局部未密封(如 有不明确之处，参见图1中的漏气孔5)，后果是在声的传输频率特性 中产生不可控制的共振和振动。这种情况不仅出现在扬声接听或者在 振铃器模式中，而且在通信变换器中也出现在耳机模式里。

但是，电信领域以标准的形式制定了装置的声学特性，特别是详 细制定了耳机模式的声学特性(声强、频率特性等等)。因为这个原 因，具有上述特性的通信变换器不会用于现代的通信终端设备或者受 到很大的限制。

接下来说明一个按照本发明的声变换器的一个实例，其在图2中 示意示出。

声变换器的结构的特征在于，通过一个专门的变换器原理实现一 种调谐(Abstimmung)，尽管后体积小但可以实现宽带的放声。

变换器调谐的特征在于，在将变换器集成到一个普通的后体积中 时可以实现一个下谐振频率，该谐振频率位于实际争取的传输频率特 性下限的下边较远的位置上。一旦将小的封闭的后体积8用到变换器 后侧，即产生所期望的传输频率特性的下限。

这可以通过使膜片5、6的悬挂非常软以及膜片质量非常高实现。

软的膜片悬挂例如通过一个分体式的膜片来实现。如在娱乐性的 电子设备的大的低音扬声器中，均匀驱动的内膜片表面5使用了一个 专门的抗弯的材料(纸板，塑料)并且外卷边6使用了特别软的材料 如橡胶或者硅树脂。由此，弹性区域(径向一直较小地被偏移)减小 到一个窄的边缘上并且因此将有效的膜片表面最大化。通过大的有效 膜片表面主要提高了变换器的灵敏度。

此外，这种结构使膜片质量实现所所期望的提高。但是，通过提 高膜片质量又降低了部分变换器-灵敏度。此外，这与传统微型变换器 的不同处通过大的线圈7和磁铁系统来平衡。大的线圈用于进一步提 高膜片质量。另外一种方案，一个软的膜片悬挂(具有更大有效膜片 面积)通过多层的或者在边缘极大被拉伸的膜片结构来实现。

在按照本发明的声变换器中使用了一个机械的变换器结构，该结 构的调谐主要通过一个小的、封闭的、在变换器后侧的空气体积8的 刚度来确定。

与传统技术相比外形尺寸较小的后体积8可以使用一个密封的、 专门配置于变换器的后体积腔。为了防止声短路，已经耦合的后体积 必须尽可能地被密封。此外，适当采用具有或者没有缓冲措施(流体 (Fliess)、棉花、机械收缩装置)的、小的声学上调谐的开口(孔、 缝隙、管道，导管、或者类似物)不但能够进行静态压力补偿(外<-> 内)而且附加地影响频率特性和失真。因此出现了一个小的声学模块， 其实现了稳定的频率特性，该频率特性具有低的传输频带的下限，而 没有在装置体积的结构和密封性上提出要求。

因此，按照本发明的声变换器具有以下优点：

*通过使用一个通信变换器节省了费用和体积

*通过使用一个与变换器成比例的小的、密封的后体积节省了体积

*通过一个配属于变换器的后体积腔，就组装条件而言没有尺寸要 求(为了实现可控制的频率特性)。