用于為音頻信號提供頻率響應的設備和方法
【專利說明】用于為音頻信號提供頻率響應的設備和方法
[0001]優先權要求
[0002]本申請案主張2013年7月5日提交的名稱為“用于為音頻信號提供頻率響應的方法和裝置(APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING A FREQUENCY RESPONSE FOR AUD1SIGNALS)”的美國臨時申請案第61/843，276號，以及2013年12月18日申請的名為“用于為音頻信號提供頻率響應的方法和裝置(APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING AFREQUENCY RESPONSE FOR AUD1 SIGNALS) ” 的美國非臨時申請案第 14/132，928 號的優先權，所述申請案的全文內容以引用的方式并入。
技術領域
[0003]本發明大體上涉及為音頻信號提供頻率響應。
【背景技術】
[0004]技術進步已經產生較小并且較強大的計算裝置。舉例來說，當前存在多種便攜式個人計算裝置，包含無線計算裝置，例如便攜式無線電話、個人數字助理(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協議(IP)電話等便攜式無線電話可以經由無線網路傳達語音和數據包。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字靜態相機、數碼攝像機、數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行指令，包含軟件應用程序，例如可用以接入因特網的網絡瀏覽器應用程序。由此，這些無線電話可以包含大量計算能力。
[0005]可以限制便攜式計算裝置的聲音再現能力。舉例來說，無線電話可以支持用于窄聲頻范圍內的音頻信號的音頻信號再現。然而，對支持用于更寬范圍的聲頻的音頻信號再現的需求逐漸增加。為進行說明，存在對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))內的音頻信號和/或超聲波信號(例如，范圍為約20kHz到60kHz以上的信號)的需求。常規的無線電話耳機不能夠為超寬帶頻率范圍內的每一音頻信號或為超聲波信號提供高保真度頻率響應。舉例來說，設計為用于低頻響應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，高頻信號可以引起隔膜振動，從而導致不規則的頻率響應。此外，常規換能器中的元件的響應可以因環境因素而變化，環境因素可以使用更高頻信號(例如，超聲波信號)限制應用程序的偵測范圍。舉例來說，溫度的變化可以引起傳統換能器的隔膜變硬，從而限制換能器對高頻信號的響應。
【發明內容】
[0006]本發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的音頻信號提供頻率響應，為超聲波信號提供頻率響應，或都提供。音頻信號可以包含超寬帶頻率范圍的上頻帶內的高頻分量和超寬帶頻率范圍的下頻帶內的低頻分量。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。可以放大低頻分量并且將其提供到移動塊換能器(moving mass transducer)的線圈，而且可以放大音頻信號的高頻分量并且將其提供到移動塊換能器的表面(例如，壓電元件)。舉例來說，音頻信號的高頻分量可以分開驅動壓電元件。響應于線圈磁場與磁體磁場的相互作用，表面可以第一方式移動(例如，包含壓電元件的移動塊可以平移或移位)以為低頻信號提供頻率響應。此外，通過音頻信號的放大的高頻分量分開驅動壓電元件可以使壓電元件以第二方式移動(例如，在形狀上振動或波動)以為高頻信號提供頻率響應。
[0007]在特定實施例中，設備包含移動塊換能器。移動塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產生聲音。壓電元件響應于第一信號與磁場的相互作用而移位。壓電元件被配置成通過第二信號分開驅動。
[0008]在另一特定實施例中，方法包含通過第一信號驅動移動塊換能器的線圈。移動塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產生聲音。壓電元件響應于第一信號與磁場的相互作用而移位。所述方法進一步包含通過第二信號驅動壓電元件。
[0009]在另一特定實施例中，設備包含用于通過第一信號驅動移動塊換能器的線圈的裝置。移動塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產生聲音。壓電元件響應于第一信號與磁場的相互作用而移位。所述設備進一步包含用于通過第二信號驅動壓電元件的裝置。
[0010]在另一特定實施例中，非暫時性計算機可讀媒體包含以下指令:在由處理器執行時使所述處理器產生驅動移動塊換能器線圈的第一信號的指令。移動塊換能器通過由壓電元件限定的表面的移位而產生聲音。壓電元件響應于第一信號與磁場的相互作用而移位。指令還可執行以使處理器產生驅動壓電元件的第二信號。
[0011]所揭示實施例中的至少一個提供的一個特定優點是使用相對較小的音頻再現系統為超寬帶頻率范圍(例如，從約50赫茲(Hz)到約14千赫茲(kHz))內的音頻信號提供頻率響應的能力。在審閱全部申請案后，本發明的其它方面、優點和特征將變得顯而易見，所述全部申請案包含以下章節:【附圖說明】、【具體實施方式】和權利要求書。
【附圖說明】
[0012]圖1是可操作以為特定頻率范圍內的音頻信號提供頻率響應的系統的特定說明性實施例的框圖；
[0013]圖2是圖1的系統的移動塊換能器的具體實施例的圖；
[0014]圖3是為特定頻率范圍內的音頻信號提供頻率響應的方法的具體實施例的流程圖；以及
[0015]圖4是包含可操作以為特定頻率范圍內的音頻信號提供頻率響應的分量的無線裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0016]參考圖1，展示可操作以為特定頻率范圍內的音頻信號提供頻率響應的系統100的特定說明性實施例。舉例來說，系統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)內的音頻信號提供頻率響應。系統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和移動塊換能器112。移動塊換能器112可以包含線圈114和作為移動塊換能器112的移動塊耦合到線圈114的壓電元件116。
[0017]音頻CODEC 102可以被配置成輸出音頻信號120。舉例來說，音頻CODEC 102可以包含數模轉換器，并且可以解碼數字音頻信號以產生音頻信號120 (例如，模擬音頻信號)。在特定實施例中，音頻信號120可以具有超寬帶頻率范圍內的頻率分量。舉例來說，音頻信號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120可以具有大致范圍為從50Hz到1kHz的低頻分量。音頻信號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120及通過移除音頻信號120的高頻分量而產生第一驅動信號122 (例如，低頻驅動信號)。舉例來說，低通濾波器104可以將音頻信號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120的高頻分量(例如，減少提供到第一放大器108的音頻信號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120。高通濾波器106可以被配置成通過移除音頻信號120的低頻分量而產生第二驅動信號124(例如，高頻驅動信號)。舉例來說，高通濾波器106可以將音頻信號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120的低頻分量(例如，減少提供到第二放大器110的音頻信號120的低頻分量的量)。盡管相對于約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100的性能。在特定實施例中，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120的分量。
[0019]第一放大器108可以被配置成接收第一驅動信號122 (例如，音頻信號120的低頻分量)并且放大第一驅動信號122以產生第一信號132 (例如，放大的第一驅動信號)。第一放大器108可以將第一信號132提供到移動塊換能器112的線圈114。在特定實施例中，第一信號132可以具有第一頻帶內的頻率。第一頻帶可以在約50Hz到1kHz范圍內。
[0020]第二放大器110可以被配置成接收第二驅動信號124 (例如，音頻信號120的高頻分量)并且放大第二驅動信號124以產生第二信號134 (例如，放大的第二驅動信號)。第二放大器110可以將第二信號134提供到移動塊換能器112的壓電元件116。在特定實施例中，第二信號134可以具有第二頻帶內的頻率。在特定實施例中，第二頻帶可以在約1kHz到15kHz范圍內。在另一特定實施例中，第二頻帶可以在約1kHz到60kHz范圍內以覆蓋超聲波信號。