專利名稱：緊湊型波束成形麥克風(fēng)組件的制作方法
緊湊型波束成形麥克風(fēng)組件
背景技術(shù)：
波束成形(Beamforming)是一種用于傳感器陣列的信號處理技術(shù)(例如麥克風(fēng)陣列)，用于定向信號接收和對接收到的聲音信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘柼幚?。波束成形允許麥克風(fēng)組件接收聲音信號以便達(dá)到選擇性處理電信號的效果，例如，對從一個(gè)聲源發(fā)出的聲音信息的處理不同于從不同的聲源發(fā)出的聲音信息的處理。與全向麥克風(fēng)組件統(tǒng)一接收和處理聲音而不論聲源和方向相反，波束成形允許從不同位置到達(dá)的信號在傳輸和放大之前得到不同處理。波束成形允許通過使用特殊過濾和抗干擾來對有關(guān)的特別信號的探測。波束成形麥克風(fēng)的一個(gè)潛在應(yīng)用為會議電話。在電話會議中個(gè)人可以被安排在圍繞房間的離會議電話不同的位置和距離。一些人的聲音可以直接到達(dá)麥克風(fēng)，而從其他遠(yuǎn)離麥克風(fēng)的個(gè)人發(fā)出的聲音可以直接和通過多種途徑到達(dá)麥克風(fēng)，例如通過房間的墻壁或窗反射。另外，可能有從房間外面聲源產(chǎn)生的背景噪音。使用先進(jìn)的信號處理技術(shù)，在電話會議中，在房間內(nèi)的個(gè)人的聲音傳輸給其他參與各方之前可被選擇或選擇性地處理或放大。在傳輸之前，背景噪聲可被抑制并且均衡化相對音量。波束成形的更加詳細(xì)討論見“關(guān)于數(shù)字波束成形的入門” 一書，T.Haynes，頻譜信號處理，1988年3月沈日(M^ spectrumsignal. com)0傳統(tǒng)的波束成形麥克風(fēng)陣列的一個(gè)缺點(diǎn)在于其尺寸。以傳統(tǒng)的會議室電話為代表，通常這種陣列需要相對較大的覆蓋面積，通常為約一平方英尺。傳統(tǒng)的波束成形麥克風(fēng)陣列的還一個(gè)缺點(diǎn)在于成本。傳統(tǒng)的會議電話花費(fèi)需數(shù)百美元，這妨礙了它們在許多方面其他適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。因此，需要一種緊湊型、低成本的波束成形麥克風(fēng)陣列，例如可用于傳統(tǒng)的桌面或辦公電話。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及波束成形麥克風(fēng)陣列，并且特別涉及一種緊湊型、低成本的波束成形麥克風(fēng)陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，波束成形麥克風(fēng)陣列包括麥克風(fēng)陣列支架，其具有頂面和具有一組圍繞麥克風(fēng)陣列支架的外表面排列的面。一組微型麥克風(fēng)中的每一個(gè)安裝在獨(dú)立的麥克風(fēng)套(microphone boot)中。所述麥克風(fēng)/麥克風(fēng)套被插入麥克風(fēng)陣列支架。因此最后的組件小于兩英寸。所述麥克風(fēng)陣列支架本身安裝進(jìn)外殼內(nèi)，并且用網(wǎng)蓋蓋住，網(wǎng)蓋允許聲音從外殼外部到達(dá)麥克風(fēng)。柔性(compliant)的聲密封件或隔離材料設(shè)置用于在聲音上將麥克風(fēng)陣列支架與外殼隔離并且在聲音上將每一個(gè)麥克風(fēng)與麥克風(fēng)陣列支架隔離。在另一個(gè)實(shí)施例中，桌面電話具有如上所述的波束成形麥克風(fēng)陣列。所述陣列的小尺寸允許將其作為電話機(jī)一體的部分而不會顯著增加電話機(jī)的成本或用戶桌上電話機(jī)的覆蓋面積。


圖1為波束成形麥克風(fēng)組件的分解視圖；和
圖2為圖1所示組件放置在辦公電話中的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的波束成形麥克風(fēng)組件。所述組件包括六個(gè)微型麥克風(fēng)10，通常這種麥克風(fēng)可以從例如印第安納州印第安納波利斯美國馬威麥電聲有限公司(MWM Acoustics of Indianapolis, Indiana)得到。具有電連接件10的每個(gè)圓盤形麥克風(fēng)12形成小組件，所述小組件將所述麥克風(fēng)12的傳感器部分通過圓盤中心的開口暴露出來。每個(gè)麥克風(fēng)組件安裝進(jìn)麥克風(fēng)套15中，優(yōu)選橡膠或其他隔音柔性材料(compliant material)以將麥克風(fēng)支架與麥克風(fēng)隔離-如下所述。然后，所述單個(gè)麥克風(fēng)套15安裝進(jìn)塑料麥克風(fēng)陣列支架20，所述麥克風(fēng)陣列支架 20為所有麥克風(fēng)套15提供安裝架。需注意密封以防止從一個(gè)麥克風(fēng)到另一個(gè)的潛在的聲音泄漏(acoustical leaks)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，壓緊肋17用于密封抵靠外殼30的麥克風(fēng)套15。另外，防聲封條被制造用于完全地圍繞麥克風(fēng)10和完全地從所述套15到所述支架 20密封。這通過將麥克風(fēng)12壓入表面18上的橡膠套來實(shí)現(xiàn)。雖然不是必須的，但是通過將所有圍繞的硬質(zhì)材料與麥克風(fēng)隔離以減少震動的傳輸達(dá)到了最好的效果。在所述的組件中，五個(gè)麥克風(fēng)圍繞麥克風(fēng)陣列支架20的外圍被排列成五邊形定向。在這種設(shè)置中，所述五個(gè)外部麥克風(fēng)能使用相同的設(shè)計(jì)套，代替對于每個(gè)麥克風(fēng)需要不同的套。這種唯一部件的減少減低了最終組件的成本。第六個(gè)麥克風(fēng)組件23通過所述組件支架底部(未示出)的開口滑入麥克風(fēng)陣列支架20的中心部分25。當(dāng)插入麥克風(fēng)支架 20時(shí)，所述麥克風(fēng)組件23向前和向上成一定角度以探測從垂直于麥克風(fēng)陣列支架20的五邊形定向的面的方向到達(dá)的聲音。但是，組件23不是直接面朝上，而是傾斜面對所述組件的前面，因?yàn)檫@是至少一個(gè)使用波束成形麥克風(fēng)組件的可能的個(gè)人所需要的方向，也就是固定有波束成形麥克風(fēng)組件的桌面電話的使用者。帶套的所述中心麥克風(fēng)23在麥克風(fēng)陣列支架20中傾斜，而不是被安裝成面朝上，由此減少整個(gè)所述組件的尺寸。當(dāng)組裝時(shí)，在所述支架20中的開口的幾何形狀與形成在每個(gè)麥克風(fēng)套15和所述外殼30之間的端口的幾何形狀匹配。如將要描述的，所述麥克風(fēng)陣列支架20與所有正確定位的麥克風(fēng)組件一起安裝進(jìn)適于與桌面電話接合的外殼30中。通常外殼30與其接合的電話為例如同種類型的塑料和顏色。所述支架和外殼的設(shè)計(jì)應(yīng)使所述中心支架僅能安裝在正確的方向。當(dāng)安裝到桌面電話時(shí)這使得同樣麥克風(fēng)總是指向相同的方向。這能使用按扣或者其他引導(dǎo)構(gòu)造(guiding features) 38 來完成。網(wǎng)蓋32覆蓋圍繞麥克風(fēng)陣列支架30的外殼的頂部，使得聲音能夠到達(dá)麥克風(fēng)，同時(shí)增加最終產(chǎn)品的美感。所述網(wǎng)蓋也能防止碎片或小物體掉入所述麥克風(fēng)端口。麥克風(fēng)、 麥克風(fēng)套和所述陣列支架構(gòu)成的完整的組件通過在單獨(dú)的麥克風(fēng)套17上的壓緊肋而與外殼30隔離。當(dāng)完成安裝時(shí)，圖1所示的組件直徑大約為1. 5英寸，高度大約為1英寸。圖2為通常用于辦公室、家里或其他地方的桌面電話50的透視圖。圖中所示為 SloreTel (本申請的受讓人)網(wǎng)絡(luò)電話50并且其包括電話聽筒52，顯示屏53，各種功能選擇指示器陽以及鍵盤60。如圖2所示，所述波束成形麥克風(fēng)組件包含在外殼30內(nèi)，蓋 32之下，僅占電話50本身的非常小部分的空間，可以容易地安裝到所述電話的可用覆蓋區(qū)內(nèi)。以這種方式，會議電話功能被提供用于傳統(tǒng)的桌面電話而無需單獨(dú)的系統(tǒng)。將麥克風(fēng)組件放置在桌面電話的上表面并將其放置遠(yuǎn)離沙沙作響文件的分散注意力的聲音。另外， 使一個(gè)麥克風(fēng)定向接收從電話上面發(fā)出的聲音，如圖1所示，其通過能夠更加容易消除反射的聲音來幫助音頻處理。麥克風(fēng)陣列的聲音處理使用眾所周知的應(yīng)用在市場上可以買到的集成電路的信號處理技術(shù)來完成。一個(gè)使用信號處理技術(shù)的這種應(yīng)用在題為“用于攝像機(jī)控制應(yīng)用的被動聲源定位的方法與裝置”的美國專利6，826，284中有描述。該專利描述了用于攝像機(jī)控制的實(shí)時(shí)被動聲源定位系統(tǒng)。其中描述了該系統(tǒng)通過確定在兩個(gè)估計(jì)的通道脈沖響應(yīng)的直接路徑之間的相對延遲來運(yùn)行。使用專門的算法，該系統(tǒng)作出聲源位置的確定。從該位置發(fā)出的聲音隨后可做所需的進(jìn)一步處理。在本發(fā)明中描述的波束成形麥克風(fēng)組件使得定向聲音處理、背景噪聲抑制和圍繞電話50安排的許多不同個(gè)人的音量均衡化。它使得參與電話會議的個(gè)人可以在房間里面移動，并且使得他們的聲音以清楚和適當(dāng)?shù)囊袅砍掷m(xù)傳達(dá)到收聽者。盡管之上描述了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)各種變型可用于所描述的波束成形麥克風(fēng)組件。例如，在所述的實(shí)施例中，已經(jīng)使用了六個(gè)麥克風(fēng)。如果需要聲波定位和均衡化的精確度的不同程度，則可以使用多個(gè)或更少個(gè)麥克風(fēng)。另外，麥克風(fēng)組件可適于與上述電話不同的其他類型或樣式的電話結(jié)合使用，或者用作與電話分離的獨(dú)立的裝置上，例如，麥克風(fēng)組件通過形成離散單元，然后再與移動電話連接，可用于提供便攜式電話會議功能。這種連接能使用有線連接到移動電話的插口或USB端口， 或通過無線連接，例如，使用藍(lán)牙技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種波束成形麥克風(fēng)組件包括麥克風(fēng)陣列支架，具有頂部表面并具有第一多個(gè)面，所述第一多個(gè)面圍繞所述麥克風(fēng)陣列支架的外表面排列；相應(yīng)的第一多個(gè)麥克風(fēng)，每個(gè)麥克風(fēng)安裝在麥克風(fēng)套中，每個(gè)麥克風(fēng)套適于安裝到麥克風(fēng)陣列支架的多個(gè)面中的相應(yīng)的一個(gè)面；外殼，用于接收所述麥克風(fēng)陣列支架和麥克風(fēng)；聲音隔離材料，設(shè)置用于將所述外殼和所述麥克風(fēng)套在聲音上隔離并且將所述麥克風(fēng)和所述麥克風(fēng)陣列支架在聲音上隔離；以及蓋，用于將所述麥克風(fēng)陣列支架和所述麥克風(fēng)限制在所述外殼中，所述蓋允許聲音從外殼和蓋的外部到達(dá)所述麥克風(fēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述麥克風(fēng)陣列支架包括在所述頂部表面上的開口 ；和附加的麥克風(fēng)和麥克風(fēng)支架安裝在所述麥克風(fēng)陣列支架內(nèi)，該附加的麥克風(fēng)通過開口而被暴露以接收到達(dá)所述頂部表面的聲音。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其中 所述第一多個(gè)為五個(gè)；并且五個(gè)麥克風(fēng)圍繞所述麥克風(fēng)陣列支架的外表面以五邊形定向設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其中每一個(gè)所述麥克風(fēng)安裝在麥克風(fēng)套中；并且所述麥克風(fēng)陣列支架包括一系列麥克風(fēng)套形狀的開口，圍繞所述麥克風(fēng)陣列支架的外圍接收所述麥克風(fēng)套，每個(gè)所述麥克風(fēng)套為柔性材料，并且所述麥克風(fēng)支架包括用于固定的可壓緊肋，該可壓緊肋能裝入麥克風(fēng)陣列支架以定位所述麥克風(fēng)套并將所述麥克風(fēng)套在聲音上彼此隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述組件，其中所述附加的麥克風(fēng)和麥克風(fēng)支架大體上與所述第一多個(gè)麥克風(fēng)和麥克風(fēng)支架相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述組件，其中所述麥克風(fēng)陣列支架包括在其頂部表面的傾斜槽；并且所述附加的麥克風(fēng)和麥克風(fēng)支架定位在所述槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述組件，其中所述槽使所述附加的麥克風(fēng)朝向所述蓋向上傾斜， 并且其中所述附加的麥克風(fēng)具有與每個(gè)所述第一多個(gè)麥克風(fēng)大體上相同的聲口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述組件附接到具有鍵盤的桌面電話。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其中所述蓋不大于所述鍵盤。
10.根據(jù)權(quán)利要去1所述的組件，其中每個(gè)所述麥克風(fēng)連接電子聲源定位系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的組件還包括電信號連接裝置，用于在所述組件和桌面電話和移動電話中的至少一個(gè)之間進(jìn)行電信息通信。
12.—種桌面電話包括 電話聽筒；用于鍵入數(shù)字的鍵盤；以及波束成形麥克風(fēng)組件，該組件包括麥克風(fēng)陣列支架，具有頂部表面并具有第一多個(gè)面，所述第一多個(gè)面圍繞所述麥克風(fēng)陣列支架的外表面排列；相應(yīng)的第一多個(gè)麥克風(fēng)，每個(gè)麥克風(fēng)安裝在麥克風(fēng)套中，每個(gè)麥克風(fēng)套適于安裝到麥克風(fēng)陣列支架的多個(gè)面中的相應(yīng)的一個(gè)面；外殼，連接至所述桌面電話的外表面，用于接收所述麥克風(fēng)陣列支架和麥克風(fēng)； 聲音隔離材料，設(shè)置用于將所述外殼和所述麥克風(fēng)套在聲音上隔離并且將所述麥克風(fēng)和所述麥克風(fēng)陣列支架在聲音上隔離；以及蓋，用于將所述麥克風(fēng)陣列支架和所述麥克風(fēng)限制在所述外殼內(nèi)，所述蓋允許聲音從外殼和蓋的外部到達(dá)所述麥克風(fēng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的桌面電話，其中所述麥克風(fēng)陣列支架包括在所述頂部表面上的開口 ；并且附加的麥克風(fēng)和麥克風(fēng)支架安裝在所述麥克風(fēng)陣列支架內(nèi)，該附加的麥克風(fēng)通過開口而被暴露以接收到達(dá)所述頂部表面的聲音。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的桌面電話，其中 所述第一多個(gè)為五個(gè)；并且五個(gè)麥克風(fēng)圍繞所述麥克風(fēng)陣列支架的外表面以五邊形定向設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的桌面電話，其中每個(gè)所述麥克風(fēng)安裝在麥克風(fēng)套形狀的部件中；并且所述麥克風(fēng)陣列支架包括一系列麥克風(fēng)套形狀的開口，這些開口圍繞所述麥克風(fēng)陣列支架的外圍以接收所述麥克風(fēng)套。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的桌面電話，其中 所述麥克風(fēng)陣列支架包括在其頂部表面的傾斜槽；并且所述附加的麥克風(fēng)和麥克風(fēng)支架定位在所述槽中。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的桌面電話，其中其中所述波束成形組件附接到所述桌面電話的上表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的桌面電話，其中所述蓋不大于所述鍵盤。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的桌面電話，其中每個(gè)所述麥克風(fēng)連接電子聲源定位系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于桌面電話的緊湊型、低成本波束成形麥克風(fēng)組件。所述組件包括麥克風(fēng)陣列支架，其具有頂部表面并具有圍繞外表面排列的面，每個(gè)面接收麥克風(fēng)。每個(gè)麥克風(fēng)安裝在麥克風(fēng)套中并被插入麥克風(fēng)支架內(nèi)。所述麥克風(fēng)陣列支架安裝進(jìn)外殼內(nèi)，所述外殼具有允許聲音到達(dá)所述麥克風(fēng)的蓋。
文檔編號H04M9/00GK102172008SQ200980139265
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者羅伯特·杰特, 邁克·唐寧 申請人:肖特爾有限公司