声音再现系统与用于操作及制造声换能器的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种声音再现系统与用于操作及制造声换能器的方法，其中所述声音再现系统包括：静电声换能器，包括膜结构和电极结构；以及控制器，被配置为接收表示将被再现的声音的输入信号且产生用于所述静电声换能器的控制信号，所述控制器被配置为基于所述输入信号产生调制信号，以及对具有基本上在所述静电声换能器的谐振频率处的频率的载波信号进行振幅调制。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的涉及声换能器，更具体的讲，涉及具有交叉指型第一组梳齿和第二组梳齿的声换能器、声换能器阵列、能谐振激励的声换能器、声音再现系统、用于操作声换能器的方法以及用于制造声换能器的方法。
技术介绍
微型扬声器为小型声换能器，并且一些微型扬声器可以使用半导体技术制造，使得微型扬声器各个部分为半导体材料或者适合于面向半导体制造工艺的材料。微型扬声器通常需要产生高空气容积排量，以获得显著声压级。对于微型扬声器的膜致动，存在几个选择。一些微型扬声器器件利用压电致动器或者平行板式静电致动器。另一个方法是使用在两个平面中的静电梳状驱动结构(即，梳状驱动结构的第一部分设置于第一平面中，梳状驱动结构的第二部分设置于第二平面中)来垂直于平面致动膜。合适数字微型扬声器的设计面临高频率致动和低功率致动之间的折衷。可能在器件(即膜和弹簧)的机械设计中寻求这种折衷。正在努力设计快速(高谐振频率)且同时足够弹性(低谐振频率)的致动器，以允许以低功率的高致动。
技术实现思路
本文公开的实施方式涉及声换能器，在一些实施方式中，涉及具有相互交叉的第一组梳齿和第二组梳齿的声换能器。本文公开的一些实施方式涉及声换能器阵列。本文公开的一些实施方式涉及能谐振激励的声换能器。本文公开的一些实施方式涉及声音再现系统。本文公开的一些实施方式涉及用于操作声换能器的方法。本文公开的一些实施方式涉及用于制造声换能器的方法。根据本文公开的一个方面，声换能器包括基板、本体、第一组梳齿和第二组梳齿。基板具有第一表面和第二表面，第一表面界定第一平面。此外，基板具有腔，腔具有内周缘，腔从第一表面延伸。本体具有外周缘。本体平行于第一平面且至少部分覆盖腔。本体通过至少一个弹性铰链连接至基板。第一组梳齿安装至基板且连接至第一电连接件。第二组梳齿安装至本体且延伸超过本体外周缘。第二组梳齿连接至与第一电连接件隔离的第二电连接件。第一组梳齿和第二组梳齿相互交叉且被配置为在与第一平面垂直的方向上产生驱动本体的静电力。本体和所述至少一个弹性铰链被配置为用于通过静电力的谐振激励或者近谐振激励。根据本文公开的另一个方面，声换能器阵列包括具有第一表面和第二表面的基板，第一表面界定第一平面。各声换能器包括具有外周缘的本体。本体平行于第一平面且至少部分阻断基板中多个腔之一。各腔具有内周缘，并且本体通过至少一个弹性铰链连接至基板。第一组梳齿安装至基板，第一组梳齿连接至第一电连接件。第二组梳齿安装至本体且延伸超过本体外周缘，第二组梳齿连接至与第一电连接件隔离的第二电连接件。第一组梳齿和第二组梳齿相互交叉，使得当本体运动时，第一组梳齿和第二组梳齿保持相对间距。第一组梳齿和第二组梳齿被配置为在与第一平面垂直的方向上产生静电驱动力。本体和所述至少一个弹性铰链被配置用于通过静电力的谐振激励或者近谐振激励。声换能器是数字方式单独或者逐组可控的，使得声换能器阵列的总声音信号由各单独声音信号组成，所述单独声音信号由单独或者逐组地控制的声换能器产生。根据本文公开的另一个方面，能谐振激励的声换能器包括基板、机械谐振器结构和交叉指型梳状驱动器。基板具有第一表面和第二表面，第一表面界定第一平面。基板具有腔，腔具有内周缘。腔从第一表面和第二表面中的至少一个延伸。机械谐振器结构至少部分阻断腔。机械谐振器结构通过至少一个弹性铰链连接至基板且被配置为大体上在机械谐振器结构的谐振频率处引起腔内流体移位。交叉指型梳状驱动器设置在基板和机械谐振器结构之间的间隙处，且被配置为产生静电力以引起机械谐振器结构谐振激励或者近谐振激励。根据本文公开的另一个方面，声音再现系统包括静电声换能器和控制器。静电声换能器包括膜结构和电极结构。控制器被配置为接收表示待再现声音的输入信号且产生针对静电声换能器的控制信号。控制器被配置为基于输入信号产生调制信号，并且对具有大体上在静电声换能器的谐振频率处频率的载波信号进行振幅调制。根据本文公开的另一个方面，用于操作声换能器的方法包括：产生具有载波信号频率的载波信号；以及利用控制信号对载波信号进行振幅调制，所述控制信号是基于表示待由声换能器换能的声音信号的输入信号。振幅调制产生振幅调制载波信号。所述方法还包括：将振幅调制载波信号施加于声换能器的交叉指型梳状驱动器。交叉指型梳状驱动器被配置为用于引起声换能器的可移动本体的谐振或者近谐振激励，以从而根据振幅调制载波信号来移位与可移动本体相邻的流体。载波信号频率为大体上等于或者接近可移动本体的谐振频率。在声换能器操作期间，振幅调制载波信号具有非零最小振幅，使得可移动本体的谐振或者近谐振激励被保持。根据本文公开的另一个方面，用于制造声换能器的方法包括：提供具有第一表面和第二表面的基板。第一表面界定第一平面且界定针对至少一个隔离沟槽的沟槽蚀刻掩模。所述方法还包括：使用沟槽蚀刻掩模来蚀刻至少一个隔离沟槽；以及利用隔离材料重新填充所述至少一个隔离沟槽。此外，所述方法包括：界定针对本体、将本体连接至基板的至少一个弹性铰链、与基板相关联的第一组梳齿以及与本体相关联的第二组梳齿中的至少一个蚀刻掩模。第一组梳齿连接至第一电连接件，第二组梳齿连接至第二电连接件，第二电连接件通过至少一个隔离沟槽与第一电连接件隔离。所述方法也包括：使用所述至少一个蚀刻掩模同时蚀刻本体、弹性铰链、第一组梳齿和第二组梳齿，使得本体从基板释放。第一组梳齿和第二组梳齿相互交叉。本体和所述至少一个弹性铰链被配置为用于谐振或者近谐振激励。附图说明将使用附图更详细描述本文公开的实施方式，其中：图1示出利用压电膜致动原理的声换能器的示意性截面；图2示出利用平行板式静电膜致动原理的声换能器的示意性截面；图3示出利用用于膜致动的静电梳状驱动器的声换能器的示意性截面；图4示出根据本文公开的实施方式的声换能器的示意性截面；图5示出根据本文公开的实施方式的声换能器的示意性俯视图；图6示出根据本文公开的实施方式的声换能器细节的示意性俯视图；图7A示出在静止位置的根据本文公开的实施方式的声换能器细节的示意性截面；图7B示出在致动状态下的图7A中所示的细节；图8A示出在静止位置的根据本文公开的实施方式的声换能器细节的示意性透视图；图8B示出在致动状态下的图8A中所示的细节；图9示意性图示电气隔离的第一选项(option，选择)；图10示意性图示电气隔离的第二选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声音再现系统，包括：静电声换能器，包括膜结构和电极结构；以及控制器，被配置为接收表示将被再现的声音的输入信号且产生用于所述静电声换能器的控制信号，所述控制器被配置为基于所述输入信号产生调制信号，以及对具有基本上在所述静电声换能器的谐振频率处的频率的载波信号进行振幅调制。

【技术特征摘要】
2011.11.14 US 13/295,7491.一种声音再现系统，包括：
静电声换能器，包括膜结构和电极结构；以及
控制器，被配置为接收表示将被再现的声音的输入信号且产生
用于所述静电声换能器的控制信号，所述控制器被配置为基于所述
输入信号产生调制信号，以及对具有基本上在所述静电声换能器的
谐振频率处的频率的载波信号进行振幅调制。
2.根据权利要求1所述的声音再现系统，其中，所述输入信号中低振
幅部分被转换为所述调制信号中具有最小振幅的部分，使得振幅调
制载波信号至少以所述最小振幅振荡。
3.根据权利要求1所述的声音再现系统，其中，所述控制器包括用于
基于所述输入信号产生所述调制信号的反扩展器。
4.一种用于操作声换能器的方法，所述方法包括：
产生具有载波信号频率的载波信号；
利用控制信号对所述载波信号进行振幅调制，所述控制信号是
基于表示将由所述声换能器换能的声音信号的输入信号，所述振幅
调制产生振幅调制载波信号；以及
将所述振幅调制载波信号施加于所述声换能器的交叉指型梳
状驱动器，所述交叉指型梳状驱动器被配置为用于使所述声换能器
的可移动本体的谐振或近谐振激励，从而根据所述振幅调制载波信
号来移位与所述可移动本体相邻的流体；
其中，所述载波信号频率为基本上等于或者接近所述可移动本
体的谐振频率，其中，在所述声换能器的操作期间，所述振幅调制

\t载波信号具有非零最小振幅，使得所述可移动本体的谐振或近谐振
激励被保持。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述振幅调制载波信号被DC
偏置。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制信号为至少具有低信
号值和高信号值的数字控制信号，使得所述振幅调制载波信号当以
所述低信号值进行振幅调制时具有小的、非零振幅，当以所述高信
号值进行振幅调制时具有高振幅。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括：
将所述输入信号与阈值比较；以及

【专利技术属性】
技术研发人员：许舒婷，阿尔方斯·德赫，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE