用于為音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的設(shè)備和方法
【專利說明】用于為音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的設(shè)備和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)案主張2013年7月5日提交的名稱為“用于為音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的方法和裝置(APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING A FREQUENCY RESPONSE FOR AUD1SIGNALS)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案第61/843，276號(hào)，以及2013年12月18日申請(qǐng)的名為“用于為音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的方法和裝置(APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING AFREQUENCY RESPONSE FOR AUD1 SIGNALS) ” 的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)案第 14/132，928 號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)案的全文內(nèi)容以引用的方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及為音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0004]技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生較小并且較強(qiáng)大的計(jì)算裝置。舉例來說，當(dāng)前存在多種便攜式個(gè)人計(jì)算裝置，包含無線計(jì)算裝置，例如便攜式無線電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和尋呼裝置，其體積小，重量輕并且易于由用戶攜帶。更具體來說，例如蜂窩電話和因特網(wǎng)協(xié)議(IP)電話等便攜式無線電話可以經(jīng)由無線網(wǎng)路傳達(dá)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)包。此外，許多此類無線電話包含并入其中的其它類型的裝置。舉例來說，無線電話還可以包含數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字記錄器和音頻文件播放器。而且，此類無線電話可以處理可執(zhí)行指令，包含軟件應(yīng)用程序，例如可用以接入因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器應(yīng)用程序。由此，這些無線電話可以包含大量計(jì)算能力。
[0005]可以限制便攜式計(jì)算裝置的聲音再現(xiàn)能力。舉例來說，無線電話可以支持用于窄聲頻范圍內(nèi)的音頻信號(hào)的音頻信號(hào)再現(xiàn)。然而，對(duì)支持用于更寬范圍的聲頻的音頻信號(hào)再現(xiàn)的需求逐漸增加。為進(jìn)行說明，存在對(duì)無線電話支持超寬帶頻率范圍(例如，從約50赫茲(Hz)到約14千赫茲(kHz))內(nèi)的音頻信號(hào)和/或超聲波信號(hào)(例如，范圍為約20kHz到60kHz以上的信號(hào))的需求。常規(guī)的無線電話耳機(jī)不能夠?yàn)槌瑢拵ьl率范圍內(nèi)的每一音頻信號(hào)或?yàn)槌暡ㄐ盘?hào)提供高保真度頻率響應(yīng)。舉例來說，設(shè)計(jì)為用于低頻響應(yīng)的換能器可能需要較大的輻射表面(例如，隔膜)以在低頻下提供空氣栗送能力。然而，高頻信號(hào)可以引起隔膜振動(dòng)，從而導(dǎo)致不規(guī)則的頻率響應(yīng)。此外，常規(guī)換能器中的元件的響應(yīng)可以因環(huán)境因素而變化，環(huán)境因素可以使用更高頻信號(hào)(例如，超聲波信號(hào))限制應(yīng)用程序的偵測(cè)范圍。舉例來說，溫度的變化可以引起傳統(tǒng)換能器的隔膜變硬，從而限制換能器對(duì)高頻信號(hào)的響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明揭示一種方法和一種裝置，所述方法和所述裝置用于為超寬帶頻率范圍內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)，為超聲波信號(hào)提供頻率響應(yīng)，或都提供。音頻信號(hào)可以包含超寬帶頻率范圍的上頻帶內(nèi)的高頻分量和超寬帶頻率范圍的下頻帶內(nèi)的低頻分量。濾波器(例如，高通濾波器和低通濾波器)可以分離高頻分量與低頻分量?？梢苑糯蟮皖l分量并且將其提供到移動(dòng)塊換能器(moving mass transducer)的線圈，而且可以放大音頻信號(hào)的高頻分量并且將其提供到移動(dòng)塊換能器的表面(例如，壓電元件)。舉例來說，音頻信號(hào)的高頻分量可以分開驅(qū)動(dòng)壓電元件。響應(yīng)于線圈磁場(chǎng)與磁體磁場(chǎng)的相互作用，表面可以第一方式移動(dòng)(例如，包含壓電元件的移動(dòng)塊可以平移或移位)以為低頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)。此外，通過音頻信號(hào)的放大的高頻分量分開驅(qū)動(dòng)壓電元件可以使壓電元件以第二方式移動(dòng)(例如，在形狀上振動(dòng)或波動(dòng))以為高頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)。
[0007]在特定實(shí)施例中，設(shè)備包含移動(dòng)塊換能器。移動(dòng)塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產(chǎn)生聲音。壓電元件響應(yīng)于第一信號(hào)與磁場(chǎng)的相互作用而移位。壓電元件被配置成通過第二信號(hào)分開驅(qū)動(dòng)。
[0008]在另一特定實(shí)施例中，方法包含通過第一信號(hào)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)塊換能器的線圈。移動(dòng)塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產(chǎn)生聲音。壓電元件響應(yīng)于第一信號(hào)與磁場(chǎng)的相互作用而移位。所述方法進(jìn)一步包含通過第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電元件。
[0009]在另一特定實(shí)施例中，設(shè)備包含用于通過第一信號(hào)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)塊換能器的線圈的裝置。移動(dòng)塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產(chǎn)生聲音。壓電元件響應(yīng)于第一信號(hào)與磁場(chǎng)的相互作用而移位。所述設(shè)備進(jìn)一步包含用于通過第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電元件的裝置。
[0010]在另一特定實(shí)施例中，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體包含以下指令:在由處理器執(zhí)行時(shí)使所述處理器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)移動(dòng)塊換能器線圈的第一信號(hào)的指令。移動(dòng)塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產(chǎn)生聲音。壓電元件響應(yīng)于第一信號(hào)與磁場(chǎng)的相互作用而移位。指令還可執(zhí)行以使處理器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)壓電元件的第二信號(hào)。
[0011]所揭示實(shí)施例中的至少一個(gè)提供的一個(gè)特定優(yōu)點(diǎn)是使用相對(duì)較小的音頻再現(xiàn)系統(tǒng)為超寬帶頻率范圍(例如，從約50赫茲(Hz)到約14千赫茲(kHz))內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的能力。在審閱全部申請(qǐng)案后，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，所述全部申請(qǐng)案包含以下章節(jié):【附圖說明】、【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求書。
【附圖說明】
[0012]圖1是可操作以為特定頻率范圍內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的系統(tǒng)的特定說明性實(shí)施例的框圖；
[0013]圖2是圖1的系統(tǒng)的移動(dòng)塊換能器的具體實(shí)施例的圖；
[0014]圖3是為特定頻率范圍內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的方法的具體實(shí)施例的流程圖；以及
[0015]圖4是包含可操作以為特定頻率范圍內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的分量的無線裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參考圖1，展示可操作以為特定頻率范圍內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)的系統(tǒng)100的特定說明性實(shí)施例。舉例來說，系統(tǒng)100可以被配置成為超寬帶頻率范圍(例如，從約50赫茲(Hz)到約14千赫茲(kHz))和/或超音波頻率范圍(例如，20kHz以上)內(nèi)的音頻信號(hào)提供頻率響應(yīng)。系統(tǒng)100可以包含音頻編碼器/解碼器(CODEC) 102、低通濾波器104、高通濾波器106、第一放大器108、第二放大器110和移動(dòng)塊換能器112。移動(dòng)塊換能器112可以包含線圈114和作為移動(dòng)塊換能器112的移動(dòng)塊耦合到線圈114的壓電元件116。
[0017]音頻CODEC 102可以被配置成輸出音頻信號(hào)120。舉例來說，音頻CODEC 102可以包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并且可以解碼數(shù)字音頻信號(hào)以產(chǎn)生音頻信號(hào)120 (例如，模擬音頻信號(hào))。在特定實(shí)施例中，音頻信號(hào)120可以具有超寬帶頻率范圍內(nèi)的頻率分量。舉例來說，音頻信號(hào)120可以具有大致范圍為從1kHz到14kHz的高頻分量，并且音頻信號(hào)120可以具有大致范圍為從50Hz到1kHz的低頻分量。音頻信號(hào)120可以提供到低通濾波器104并且提供到高通濾波器106。
[0018]低通濾波器104可以被配置成接收音頻信號(hào)120及通過移除音頻信號(hào)120的高頻分量而產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)122 (例如，低頻驅(qū)動(dòng)信號(hào))。舉例來說，低通濾波器104可以將音頻信號(hào)120的低頻分量(例如，具有低于1kHz的頻率的分量)提供到第一放大器108，并且低通濾波器104可以阻擋音頻信號(hào)120的高頻分量(例如，減少提供到第一放大器108的音頻信號(hào)120的高頻分量的量)。高通濾波器106還可以被配置成接收音頻信號(hào)120。高通濾波器106可以被配置成通過移除音頻信號(hào)120的低頻分量而產(chǎn)生第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)124(例如，高頻驅(qū)動(dòng)信號(hào))。舉例來說，高通濾波器106可以將音頻信號(hào)120的高頻分量(例如，具有高于1kHz的頻率的分量)提供到第二放大器110，并且高通濾波器106可以阻擋音頻信號(hào)120的低頻分量(例如，減少提供到第二放大器110的音頻信號(hào)120的低頻分量的量)。盡管相對(duì)于約1kHz的頻率而描述低通濾波器104和高通濾波器106的“截止”頻率，但不同的頻率可以用于改良系統(tǒng)100的性能。在特定實(shí)施例中，低通濾波器104和高通濾波器106可以具有不同的“截止”頻率。作為非限制性實(shí)例，低通濾波器104可以阻擋具有高于
1.3kHz的頻率的音頻信號(hào)120的分量，且高通濾波器106可以阻擋具有低于1.4kHz的頻率的音頻信號(hào)120的分量。
[0019]第一放大器108可以被配置成接收第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)122 (例如，音頻信號(hào)120的低頻分量)并且放大第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)122以產(chǎn)生第一信號(hào)132 (例如，放大的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào))。第一放大器108可以將第一信號(hào)132提供到移動(dòng)塊換能器112的線圈114。在特定實(shí)施例中，第一信號(hào)132可以具有第一頻帶內(nèi)的頻率。第一頻帶可以在約50Hz到1kHz范圍內(nèi)。
[0020]第二放大器110可以被配置成接收第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)124 (例如，音頻信號(hào)120的高頻分量)并且放大第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)124以產(chǎn)生第二信號(hào)134 (例如，放大的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào))。第二放大器110可以將第二信號(hào)134提供到移動(dòng)塊換能器112的壓電元件116。在特定實(shí)施例中，第二信號(hào)134可以具有第二頻帶內(nèi)的頻率。在特定實(shí)施例中，第二頻帶可以在約1kHz到15kHz范圍內(nèi)。在另一特定實(shí)施例中，第二頻帶可以在約1kHz到60kHz范圍內(nèi)以覆蓋超聲波信號(hào)。