微型扬声器声调制器制造技术

本发明专利技术涉及一种微型扬声器声调制器。一种MEMS扬声器，其可包括：位于第一平面中的膜，其中膜可配置成以第一频率振荡，从而产生超声波声信号；以及可包括膜片和遮挡板的声调制器；其中膜片可位于第二平面中；其中遮挡板可位于第三平面中；其中第一平面、第二平面和第三平面可实质上彼此分离；以及其中声调制器可配置成(a)接收或产生遮挡板控制信号和膜片控制信号，以及(b)响应于遮挡板控制信号和膜片控制信号，调制超声波声信号，使得音频信号可产生。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求通过引用被并入本文的提交日期为2015年3月25日的美国临时专利序列号62/137835的优先权。本公开的背景本公开的领域本公开涉及用于使用MEMS扬声器在移动设备上产生音频信号的技术。本公开的背景扬声器是产生声信号的设备。传统扬声器通常包括由在音频频率中的信号驱动(例如使用电磁驱动)的移动膜，代表需要由扬声器重现的实际音频信号。移动膜然后产生在与音频信号有关的气压中的局部变化。作为在气压中的这些局部变化的结果，声波被产生并通过空气传播，因而再现用于驱动膜的音频信号。对于直径为D的膜的给定位移d，所产生的波的声压随着频率f按比例调整为(Ddf)2。因此，这样的扬声器的声压级(SPL)对按照因子10的频率的下降以40dB的速率随着频率而降低。由于这样的调整比例，传统扬声器需要大振膜以便产生低频声音。这个基本原理对例如在移动设备中使用的小尺寸扬声器的设计是一种限制。在移动设备中使用的小扬声器的一种设计被称为微机电系统微型扬声器或(MEMS微型扬声器)并在专利US8861752中被描述。在微型扬声器中使用声压随着频率增加2次乘方的相同的调整比例。如在US8861752中描述的，膜在使用想要的音频信号调制的超声频率下振荡。声遮挡板然
后用于阻挡和打开由振荡膜产生的超声波的空气流，因而调制了这个超声波。在与用于膜的中心频率相同的超声频率下操作遮挡板/调制器导致产生在相应于想要的音频信号的音频频率范围内的输出气压。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方式，可提供MEMS扬声器，其可包括：位于第一平面中的膜，其中膜可配置成以第一频率振荡，从而产生超声波声信号；以及可包括膜片(blind)(穿孔薄板)和遮挡板(shutter)的声调制器；其中膜片可位于第二平面中；其中遮挡板可位于第三平面中；其中第一平面、第二平面和第三平面可实质上彼此分离；以及其中声调制器可配置成(a)接收或产生遮挡板控制信号和膜片控制信号，以及(b)响应于遮挡板控制信号和膜片控制信号，调制超声波声信号，使得可产生音频信号。遮挡板控制信号和膜片控制信号可以相对于彼此是相移的。遮挡板控制信号和膜片控制信号可以是反相的。膜片可以是柔性的。膜片和遮挡板可配置成在第一位置和第二位置之间振荡，在第一位置上，膜片密封遮挡板开口，而在第二位置上，膜片不密封遮挡板开口。膜片和遮挡板可配置成在第一位置和第二位置之间振荡，在第一位置上，声调制器使超声波声信号按照第一衰减因子衰减，而在第二位置上，声调制器使超声波声信号按照不同于第一衰减因子的第二衰减因子衰减。第一衰减因子和第二衰减因子之间的比的范围可在5db和10db之间或可具有任何其它值。膜片和遮挡板可配置成以振荡频率振荡；其中振荡频率实质上等于遮挡板的谐振频率并实质上等于膜片的谐振频率。当MEMS扬声器闲置时，遮挡板开口在膜片上的垂直投影不与膜片开口重叠。遮挡板控制信号和膜片控制信号一旦被提供到遮挡板和膜片，就可产生在遮挡板和膜片之间的交变式的静电力。遮挡板和膜片中的每一个可包括可位于一对电极之间的压电层。可以给膜馈送可具有超声频率并可由输入音频信号调制的膜控制信号；其中遮挡板控制信号和膜片控制信号可具有超声频率且可以不被输入音频信号调制。根据本专利技术的实施方式，可提供可包括实质上相同的单元(cell)的阵列的设备；其中每个单元可包括膜、膜片和遮挡板；其中多个单元的多个膜可位于第一层中；其中多个单元的多个膜片可位于第二层中；其中多个单元的多个遮挡板可位于第三层中；其中第一平面、第二平面和第三平面可实质上彼此分离；其中单元阵列的给定MEMS单元可包括给定膜，该给定膜可配置成以第一频率振荡，从而产生给定超声波声信号；给定MEMS单元的给定膜片和给定遮挡板形成给定声调制器，该给定声调制器可配置成(a)接收给定遮挡板控制信号和给定膜片控制信号，以及(b)响应于给定遮挡板控制信号和给定膜片控制信号，调制给定超声波声信号，使得可产生给定音频信号。根据本专利技术的实施方式，可提供MEMS扬声器，其可包括：位于第一平面中的膜，其中膜可配置成以第一频率振荡，从而产生超声波声信号；以及可包括膜片和遮挡板的声调制器；其中膜片可位于第二平面中；其中遮挡板可位于第三平面中；其中第一平面、第二平面和第三平面可实质上彼此分离；其中声调制器可配置成通过使膜片和遮挡板两者振荡来调制超声波声信号，以提供音频信号。声调制器可配置成在遮挡板和膜片之间施加交变式的静电力。声调制器可配置成在遮挡板和膜片上施加压电驱动。根据本专利技术的实施方式，可提供用于操作MEMS扬声器的方法。MEMS扬声器可包括：位于第一平面中的膜，其中膜可配置成以第一频率振荡，从而产生超声波声信号；以及可包括膜片和遮挡板的声调制器；其中膜片可位于第二平面中；其中遮挡板可位于第三平面中；其中第一平面、第二平面和第三平面可实质上彼此分离。该方法可包括：(a)由声调制器接收或产生遮挡板控制信号和膜片控制信号，以及(b)响应于遮挡板控
制信号和膜片控制信号，调制超声波声信号，使得可产生音频信号。遮挡板控制信号和和膜片控制信号可以相对于彼此是相移的。遮挡板控制信号和膜片控制信号可以是反相的。膜片可以是柔性的。该方法可包括使膜片和遮挡板在第一位置和第二位置之间振荡，在第一位置上，膜片密封遮挡板开口，而在第二位置上，膜片不密封遮挡板开口。该方法可包括使膜片和遮挡板在第一位置和第二位置之间振荡，在第一位置上，声调制器使超声波声信号按照第一衰减因子衰减，而在第二位置上，声调制器使超声波声信号按照不同于第一衰减因子的第二衰减因子衰减。第一衰减因子和第二衰减因子之间的比的范围可在5db和10db之间或可具有任何其它值。该方法可包括使膜片和遮挡板以振荡频率振荡；其中振荡频率实质上等于遮挡板的谐振频率并实质上等于膜片的谐振频率。当MEMS扬声器闲置时，遮挡板开口在膜片上的垂直投影不与膜片开口重叠。该方法可包括提供遮挡板控制信号和膜片控制信号，从而在遮挡板和膜片之间产生交变式的静电力。遮挡板和膜片中的每一个可包括可位于一对电极之间的压电层。该方法可包括给膜馈送可具有超声频率并可由输入音频信号调制的膜控制信号。该方法可包括接收或产生具有超声频率且可以不被输入音频信号调制的遮挡板控制信号和膜片控制信号。根据本专利技术的实施方式，可提供用于操作包括多个MEMS单元的设备的方法。每个单元可包括膜、膜片和遮挡板；其中多个MEMS单元的多个膜可位于第一层中；其中多个单元的多个膜片可位于第二层中；其中多个MEMS单元的多个遮挡板可位于第三层中；其中第一平面、第二平面和第
三平面可实质上彼此分离。其中阵列中的多个单元的给定单元可包括给定膜，该给定膜可配置成以第一频率振荡，从而产生给定超声波声信号；给定单元的给定膜片和给定遮挡板形成给定声调制器。其中对于阵列的每个给定MEMS单元，该方法可包括：(a)接收给定遮挡板控制信号和给定膜片控制信号，以及(b)响应于给定遮挡板控制信号和给定膜片控制信号，调制给定超声波声信号，使得可产生给定音频信号。根据本专利技术的实施方式，可提供用于操作MEMS扬声器的方法。MEMS扬声器可包括：(a)位于第一平面中的膜，其中膜可配置成以第一频率振荡，从而产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统(MEMS)扬声器，包括：膜，其位于第一平面中，其中所述膜配置成以第一频率振荡，从而产生超声波声信号；以及声调制器，其包括膜片和遮挡板；其中所述膜片位于第二平面中；其中所述遮挡板位于第三平面中；其中所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面实质上彼此分离；以及其中所述声调制器配置成(a)接收或产生遮挡板控制信号和膜片控制信号，以及(b)响应于所述遮挡板控制信号和所述膜片控制信号，调制所述超声波声信号，使得产生音频信号。

【技术特征摘要】
2015.03.25 US 62/137,8351.一种微机电系统(MEMS)扬声器，包括：膜，其位于第一平面中，其中所述膜配置成以第一频率振荡，从而产生超声波声信号；以及声调制器，其包括膜片和遮挡板；其中所述膜片位于第二平面中；其中所述遮挡板位于第三平面中；其中所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面实质上彼此分离；以及其中所述声调制器配置成(a)接收或产生遮挡板控制信号和膜片控制信号，以及(b)响应于所述遮挡板控制信号和所述膜片控制信号，调制所述超声波声信号，使得产生音频信号。2.如权利要求1所述的MEMS扬声器，其中所述遮挡板控制信号和所述膜片控制信号相对于彼此是相移的。3.如权利要求1所述的MEMS扬声器，其中所述遮挡板控制信号和所述膜片控制信号是反相的。4.如权利要求1所述的MEMS扬声器，其中所述膜片是刚性的。5.如权利要求1所述的MEMS扬声器，其中所述膜片是柔性的。6.如权利要求5所述的MEMS扬声器，其中所述膜片和所述遮挡板配置成在第一位置和第二位置之间振荡，在所述第一位置上，所述膜片密封遮挡板开口，而在所述第二位置上，所述膜片不密封遮挡板开口。7.如权利要求5所述的MEMS扬声器，其中所述膜片和所述遮挡板配置成在第一位置和第二位置之间振荡，在所述第一位置上，所述声调制器使所述超声波声信号按照第一衰减因子衰减，而在所述第二位置上，所述声调制器使所述超声波声信号按照不同于所述第一衰减因子的第二衰减因子衰减。8.如权利要求7所述的MEMS扬声器，其中所述第一衰减因子和所述第二衰减因子之间的比的范围在5db和10db之间。9.如权利要求5所述的MEMS扬声器，其中所述遮挡板和所述膜片配置成以振荡频率振荡；其中所述振荡频率实质上等于所述遮挡板的谐振频率并实质上等于所述膜片的谐振频率。10.如权利要求1所述的MEMS扬声器，其中当所述MEMS扬声器闲置时，则遮挡板开口在所述膜片上的垂直投影不与膜片开口重叠。11.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：海姆·库珀施密特，
申请(专利权)人：DSP集团有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL