声学结构及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及声学技术领域，尤其涉及一种声学结构及电子设备。


背景技术：

2.随着科技水平和人们对于物质需求的不断提升，诸如耳机、智能手表、智能音箱、智能手环等消费类电子产品的普及范围得到大幅增加，并且为了使用户获得更好的使用体验，这类电子产品也从最早的单一耳机实现与用户信息交互的方式向着高质量音频输出的方向发展，这其中必然会涉及提高通话清晰度的问题。
3.目前，行业内针对提高通话清晰度的技术手段主要包括如下三种：第一，是对单一mic接收到的信号进行后期的纯软件算法调试，以达到提高通话清晰度的效果，但缺点是后期软件调试的技术实现难度大、要求高，成本升高；第二，是在硬件布置上做文章，即同时使用两颗或以上数量的mic，并布置形成多mic 整列结构，以使波束具有指向性，在提高接收语音方向信号的同时减弱周围环境噪声传入mic的信号，以实现清晰通话，但缺点是硬件上需要同时采用两颗或者更多数量的mic，制造使用成本及设计难度高；第三，是在硬件上选择本身就带有指向性的mic，但缺点是必须配合mic本身的特性重新设计出音孔的位置，导致其在应用于各种不同产品上的兼容性差。
4.因此，行业内亟需一种易实施且成本低的声学结构来提高电子产品的通话清晰度。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种声学结构及电子设备，用于解决现有技术中通话清晰度提高难度大、实施成本高的问题。
6.为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型提出一种声学结构，其包括：
7.无指向性mic，所述无指向性mic形成有进音孔；以及
8.密封腔体，所述密封腔体罩设于所述无指向性mic的外部，且与所述无指向性mic之间配合形成腔室，所述密封腔体开设有间隔设置的第一进声孔和第二进声孔，所述第一进声孔通过所述腔室与所述进音孔连通，且所述第一进声孔与所述进音孔之间形成有第一声程，所述第二进声孔通过所述腔室与所述进音孔连通，且所述第二进声孔与所述进音孔之间形成有第二声程；其中，所述第一声程的长度与所述第二声程的长度不相等。
9.实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：
10.上述方案的声学结构应用于电子设备中，具体工作于电子设备为用户实现通话的场合中。声源从密封腔体的外部向腔室内部传输，也即声波会形成从第一进声孔传入腔室第一波束以及从第二进声孔传入腔室的第二波束，第一波束到达无指向性mic的进音孔需要经过第一声程，第二波束到达无指向性mic的进音孔需要经过第二声程；而由于第一声程与第二声程的长度不相等，则势必会存在第一波束与第二波束中声程较短的一个先进入进
音孔、而声程较长的另一个后进入进音孔，两者到达进音孔存在时延，对应频率域上即形成了相位差，同时由于第一波束和第二波束均来自于同一个声源，因此两者的频率相同，使得第一波束和第二波束的声波满足干涉条件，此时两列波束会穿过对应的第一进声孔和第二进声孔后会产生叠加干涉进而形成能够到达指定位置的指向性波束。综上，本方案的声学结构实现了采用无指向性mic通过特殊结构转换后使声波具有指向性的目的，从而可以提高接收到的语音信号的信噪比的效果，即提升了通话清晰度和质量，且该声学结构的结构设计简单，可实施性强，成本低。
11.在其中一个实施例中，所述无指向性mic位于所述密封腔体的第一侧布置并靠近所述第一进声孔，所述第一进声孔与所述进音孔相对设置。
12.在其中一个实施例中，所述无指向性mic位于所述密封腔体的靠中位置布置，以使所述进音孔处于所述第一进声孔与所述第二进声孔之间。
13.在其中一个实施例中，所述无指向性mic位于所述密封腔体的第二侧布置并靠近所述第二进声孔，所述第二进声孔与所述进音孔相对设置。
14.在其中一个实施例中，所述声学结构还包括凸出体，所述凸出体设置于所述腔室的内壁上；且在所述无指向性mic靠近所述第一进声孔布置时，所述凸出体靠近所述第二进声孔设置，或者在所述无指向性mic靠近所述第二进声孔布置时，所述凸出体靠近所述第一进声孔设置。
15.在其中一个实施例中，所述凸出体设置为两个，在所述无指向性mic布置于所述第一进声孔与所述第二进声孔时，其中一个所述凸出体设置于所述第一进声孔与所述进音孔之间，另一个所述凸出体设置于所述第二进声孔与所述进音孔之间。
16.在其中一个实施例中，所述第一进声孔与所述第二进声孔之间具有孔距h，所述孔距h处于接收信号波的二分之一波长范围内，且在该条件下所述孔距h 取最大值。
17.在其中一个实施例中，所述第二进声孔设置为两个或两个以上，两个或两个以上的所述第二进声孔均与所述第一进声孔间隔布置，且各所述第二进声孔与所述第一进声孔的孔距相同或者不同。
18.在其中一个实施例中，所述声学结构还包括pcb，所述无指向性mic和所述密封腔体均设置于所述pcb上，且所述无指向性mic包括供电极和接收信号输出极，所述无指向性mic通过所述供电极和所述接收信号输出极与所述pcb 电性连接。
19.本技术还提出一种电子设备，其包括如上所述的声学结构。
20.上述方案的声学结构应用于电子设备中，具体工作于电子设备为用户实现通话的场合中。声源从密封腔体的外部向腔室内部传输，也即声波会形成从第一进声孔传入腔室第一波束以及从第二进声孔传入腔室的第二波束，第一波束到达无指向性mic的进音孔需要经过第一声程，第二波束到达无指向性mic的进音孔需要经过第二声程；而由于第一声程与第二声程的长度不相等，则势必会存在第一波束与第二波束中声程较短的一个先进入进音孔、而声程较长的另一个后进入进音孔，两者到达进音孔存在时延，对应频率域上即形成了相位差，同时由于第一波束和第二波束均来自于同一个声源，因此两者的频率相同，使得第一波束和第二波束的声波满足干涉条件，此时两列波束会穿过对应的第一进声孔和第二进声孔后会产生叠加干涉进而形成能够到达指定位置的指向性波束。综上，本方案的声学结构实现了采用无指向性mic通过特殊结构转换后使声波具有指向性的目的，从而可以提
高接收到的语音信号的信噪比的效果，即提升了通话清晰度和质量，且该声学结构的结构设计简单，可实施性强，成本低。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
22.其中：
23.图1为本实用新型中第一实施例的声学结构的结构示意图；
24.图2为本实用新型中第二实施例的声学结构的结构示意图；
25.图3为本实用新型中第三实施例的声学结构的结构示意图。
26.附图标记说明：
27.100、声学结构；10、无指向性mic；11、进音孔；20、密封腔体；21、第一进声孔；22、第二进声孔；30、腔室；40、凸出体；50、pcb。
具体实施方式
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.如图1所示，为本技术一实施例所示的一种声学结构100，该声学结构100 应用于电子设备中，具体工作于电子设备为用户实现通话的场合中。示例性地，声学结构100包括：无指向性mic10以及密封腔体20。
33.其中，mic是由microphone缩写而来的词语，具体指麦克风，麦克风学名为传声器，是一种简单的用来拾取和传送声音的装置，可以将声音信号转换为电信号，俗称mic。麦克风是一种不同寻常的音乐设备，本质上说，它并非一种乐器，它只是一件简单的用来拾取和传送声音的装置而已。
34.mic指向性是mic对来自空间各个方向声音灵敏度模式的一个描述，是mic 的一个重要属性。很多时候，mic的选择的首先考虑的就是其指向性，其次才是 mic的其他属性。除了全指向mic，其他的指向性都是以多振膜技术为基础。通过变换咪头的腔体设定以及混合调制多振膜接收的声音信号，mic获得对不同方向的声音的灵敏度。大多数的mic都是单一指向性的，但是有一部分mic能够切换其指向性。
35.例如本方案中提及的无指向性(即全指向性)mic，是指全指向式 mic(omnidirectional)对于来自不同角度的声音，其灵敏度是基本相同的。而有指向性mic只有特定角度可以输出信号，而其余角度的信号都会大幅衰减。例如，若采用全指向性mic，若在80
°
方向存在一噪声源，全指向性波束会将噪声全部接收；而若采用有指向性mic，则有指向性波束则几乎接受不到80
°
的噪声。
36.请继续参阅图1，具体地，本实施例中所述无指向性mic10形成有进音孔 11；所述密封腔体20罩设于所述无指向性mic10的外部，且与所述无指向性 mic10之间配合形成腔室30，所述密封腔体20开设有间隔设置的第一进声孔21 和第二进声孔22，所述第一进声孔21通过所述腔室30与所述进音孔11连通，且所述第一进声孔21与所述进音孔11之间形成有第一声程，所述第二进声孔22 通过所述腔室30与所述进音孔11连通，且所述第二进声孔22与所述进音孔11 之间形成有第二声程；其中，所述第一声程的长度与所述第二声程的长度不相等。
37.具体地，第一声程和第二声程由图1中的直线箭头表示。
38.综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：声源从密封腔体20的外部向腔室30内部传输，也即声波会形成从第一进声孔21传入腔室30第一波束以及从第二进声孔22传入腔室30的第二波束，第一波束到达无指向性mic10 的进音孔11需要经过第一声程，第二波束到达无指向性mic10的进音孔11需要经过第二声程；而由于第一声程与第二声程的长度不相等，则势必会存在第一波束与第二波束中声程较短的一个先进入进音孔11、而声程较长的另一个后进入进音孔11，两者到达进音孔11存在时延，对应频率域上即形成了相位差，同时由于第一波束和第二波束均来自于同一个声源，因此两者的频率相同，使得第一波束和第二波束的声波满足干涉条件，此时两列波束会穿过对应的第一进声孔21 和第二进声孔22后会产生叠加干涉进而形成能够到达指定位置的指向性波束。
39.也即，本方案的声学结构100实现了采用无指向性mic10通过特殊结构转换后使声波具有指向性的目的，从而可以提高接收到的语音信号的信噪比的效果，即提升了通话清晰度和质量，且该声学结构100的结构设计简单，可实施性强，成本低。
40.可以理解的，上述的第一声程和第二声程具体是指外部环境中的声源发出的声音从第一进声孔21传入进音孔11以及从第二进声孔22传入进音孔11所移动的距离。该距离可以是直线距离、也可以是弯折的非直线距离。
41.本方案中，外部环境中的声源可以看作是密封腔体20外部的一个一级光源，一级光源产生的光波通过密封腔体20的第一进声孔21和第二进声孔22时，在密封腔体20的内侧
可以看做两个二级光源在小孔处发光。由于两个二级光源的距离比较近，因而能够形成干涉，进而能够在特定的位置出现明暗交替的光纹。此为波的干涉衍射原理，也是本技术的声波结构得以将无指向性mic10输出带有指向性声波的实现原理和基础，其最早应用于光学中。
42.根据实际需要，本方案中的无指向性mic10在密封腔体20内的布置结构，也即与第一进声孔21以及第二进声孔22的相对位置有多种方式。例如，请继续参阅图1，在一些实施例中，所述无指向性mic10位于所述密封腔体20的第一侧布置并靠近所述第一进声孔21，所述第一进声孔21与所述进音孔11相对设置。具体地，第一侧可以理解为密封腔体20的左侧。
43.由于无指向性mic10靠近第一侧布置，因此无指向性mic10更靠近第一进声孔21布置，且更远离第二进声孔22布置；此时第一进声孔21与进音孔11之间的第一声程长度短，而第二进声孔22与进音孔11之间的第二声程长度长，如此一来，由第二进声孔22传入的第二波束传入进音孔11的速度会比由第一进声孔21传入进音孔11的第一波束的速度慢，由此便可形成固定的相位差，满足波的干涉条件，使第一波束和第二波束通过叠加干涉后形成具有指向性的波束，达到提高通话质量的目的。
44.请继续参阅图3，或者，在另一些实施例中，所述无指向性mic10位于所述密封腔体20的第二侧布置并靠近所述第二进声孔22，所述第二进声孔22与所述进音孔11相对设置。由于无指向性mic10靠近第二侧布置，因此无指向性mic10 更靠近第二进声孔22布置，且更远离第一进声孔21布置；此时第一进声孔21 与进音孔11之间的第一声程长度长，而第二进声孔22与进音孔11之间的第二声程长度短，如此一来，从而第二进声孔22传入的第二波束传入进音孔11的速度会比第一进声孔21传入进音孔11的第一波束的速度快，由此便可形成固定的相位差，满足波的干涉条件，使第一波束和第二波束通过叠加干涉后形成具有指向性的波束，达到提高通话质量的目的。
45.请继续参阅图2，或者，在又一些实施例中，所述无指向性mic10位于所述密封腔体20的靠中位置布置，以使所述进音孔11处于所述第一进声孔21与所述第二进声孔22之间。在本实施例中，根据实际需要无指向性mic10可以更靠近第一进声孔21或者更靠近第二进声孔22布置，而获得不同的第一声程与第二声程的不等关系，能够获得的技术效果与上述两个实施例相同，在此不作赘述，区别仅在无指向性mic10在腔室30内的布置位置处于第一侧和第二侧的靠中位置而已。
46.请继续参阅图1和图3，此外，在上述任一实施例的基础上，所述声学结构100还包括凸出体40，所述凸出体40设置于所述腔室30的内壁上；且在所述无指向性mic10靠近所述第一进声孔21布置时，所述凸出体40靠近所述第二进声孔22设置，或者在所述无指向性mic10靠近所述第二进声孔22布置时，所述凸出体40靠近所述第一进声孔21设置。
47.凸出体40凸出于腔室30的内壁并朝向腔室30中部伸出，使原本规整的腔室30空间结构发生改变，具体为凸出体40靠近第一进声孔21或者第二进声孔 22所在腔室30的区域会形成方向变化的曲折声道，如此相较于未布置凸出体40 的腔室30区域，第一声程或者第二声程的路径长度会发生明显变长，从而与直接传入进音孔11的波束形成先后时延，更加可靠的形成波的干涉条件的必要基础。
48.例如，当无指向性mic10正对第一进声孔21设置，而凸出体40较之无指向性mic10更靠近第二进声孔22设置时，从第一进声孔21传入进音孔11的第一波束基本为直线路径，
而从第二进声孔22传入的第二波束，若要传入进音孔 11中则需要移动近似u型的第二声程。显然，第二声程的长度明显大于第一声程。
49.当然了，凸出体40的具体数量和结构形式不作特别限定。例如在另一些实施例中，所述凸出体40设置为两个，在所述无指向性mic10布置于所述第一进声孔21与所述第二进声孔22时，其中一个所述凸出体40设置于所述第一进声孔21与所述进音孔11之间，另一个所述凸出体40设置于所述第二进声孔22与所述进音孔11之间。通过优化设计凸出体40的形状和尺寸以及两个凸出体40 在腔室30内的相对位置，只要能够保证第一波束移动的第一声程长度与第二波束移动的第二声程长度不相等而形成相位差即可。
50.请继续参阅图2，本方案中，所述第一进声孔21与所述第二进声孔22之间具有孔距h，所述孔距h处于接收信号波的二分之一波长范围内，且在该条件下所述孔距h取最大值。根据实验验证，通过加大孔距h，波束的指向性会越强，但孔距h也不能无线加大，因为当孔距h大于接收信号波的二分之一波长时，第一波束和第二波束将无法正常形成干涉，无法形成波的干涉条件。换句话讲，孔距h需要控制在接收信号波的二分之一波长范围内，且在该条件下所述孔距h 优选取最大值(也即孔距h越大越好)，这样便能够获得更强的指向性mic。
51.此外，在上述任一实施例的基础上，所述第二进声孔22设置为两个或两个以上，两个或两个以上的所述第二进声孔22均与所述第一进声孔21间隔布置，且各所述第二进声孔22与所述第一进声孔21的孔距相同或者不同。在上述的实施例中仅以一个第一进声孔21和一个第二进声孔22作例进行说明，但实际上若密封腔体20的尺寸和空间足够时，第二进声孔22可以尽量布置多个(也即两个或者两个以上的数量)，这样一来会形成更多条第二波束与第一波束进行叠加干涉，对声波的指向性修正作用更强，有助于获得更佳的通话质量。
52.在上述任一实施例的方案中，无指向性mic10可以是动圈mic。由于动圈 mic的体型较大，且本身就带有电子线，结构上可以直接做成独立腔室30。但对于无指向性mic10采用体型较小的电容式麦克风(ecm)、mems mic等麦克风时，就需要载体与之配合形成独立腔室30。
53.请继续参阅图1至图3，在一些实施例中，所述声学结构100还包括pcb50，所述无指向性mic10和所述密封腔体20均设置于所述pcb50上，且所述无指向性mic10包括供电极和接收信号输出极，所述无指向性mic10通过所述供电极和所述接收信号输出极与所述pcb50电性连接。因而pcb50能够与mems mic 等无指向性mic10配合形成独立的腔室30，且能够对声波进行密封隔离，防止有别的路径(如缝隙等)的声波进入进音孔11形成通话回声，影响通话质量。
54.无指向性mic10的背部供电极(正负两个)和接收信号输出极(正负两个)，通过焊接固定于pcb50，连接强度高，信号传输质量佳。
55.综上之外，本技术还提出一种电子设备，其包括如上所述的声学结构100。该电子设备例如为耳机、智能手表、智能音箱、智能手环等，具体根据实际需要选择即可。
56.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，
但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。