專(zhuān)利名稱(chēng)：增強(qiáng)音頻信號(hào)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強(qiáng)電音頻信號(hào)以改進(jìn)那些信號(hào)所產(chǎn)生的聲音質(zhì)量的設(shè)備和方法，特別涉及將增強(qiáng)諧波加入到電音頻信號(hào)中的設(shè)備和方法。
通常認(rèn)為聽(tīng)音樂(lè)、唱歌或其它的這類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)聲音比聽(tīng)被轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)而后又重新轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)聲音后的同一聲音更為愉快。這種感覺(jué)到的質(zhì)量下降可能有許多原因。一個(gè)原因在于其自身的聲音再生過(guò)程。
我們聽(tīng)到的許多聲音，尤其是音符，通常是復(fù)合的。例如，具有基本音調(diào)或基礎(chǔ)頻率的音符通常包括稱(chēng)作諧波的基礎(chǔ)頻率分量。這些諧波產(chǎn)生了象音符這樣的音調(diào)質(zhì)量或聲音音質(zhì)，這通常只為樂(lè)器或其它聲音產(chǎn)生源所有。換句話說(shuō)，這些諧波豐富了我們聽(tīng)到的聲音。雖然人耳一般不能分辨出單獨(dú)的諧波，但它在聲音質(zhì)量分別提高或下降時(shí)能感覺(jué)到這些諧波的存在或不存在。將現(xiàn)場(chǎng)聲音轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)的設(shè)備(例如話筒或類(lèi)似設(shè)備)一般不充分記錄和轉(zhuǎn)換現(xiàn)場(chǎng)聲音的全部質(zhì)量。因此，電音頻信號(hào)不包括許多原始諧波。為將諧波增強(qiáng)加入到這種不完全的音頻信號(hào)中，開(kāi)發(fā)了許多聲音再生系統(tǒng)。但是，這些系統(tǒng)通常是非常復(fù)雜和昂貴的，且用這些系統(tǒng)產(chǎn)生的聲音質(zhì)量仍沒(méi)有達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)到的聲音的原始質(zhì)量。
經(jīng)常感覺(jué)到再生聲音比現(xiàn)場(chǎng)聲音質(zhì)量低的另一個(gè)原因在于產(chǎn)生和記錄聲音的環(huán)境。例如，在露天場(chǎng)所演奏的音樂(lè)聽(tīng)起來(lái)一般是一維的，因?yàn)樵S多聲波消散在露天而不為聽(tīng)眾所聽(tīng)到。另一方面，在一個(gè)聲學(xué)設(shè)計(jì)的室內(nèi)演奏的音樂(lè)聽(tīng)起來(lái)一般更豐富而豐滿，且單獨(dú)的聲源，如樂(lè)器，一般更可辨別。這種區(qū)別的原因之一是聽(tīng)眾聽(tīng)到的聲音包含了與很高質(zhì)量的諧波成份組合而產(chǎn)生可聽(tīng)聲音的高質(zhì)量的混響。
不是所有的再生聲音都源于聲學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)境，因而不具有這種高質(zhì)量混響的好處。即使在使用聲學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)境時(shí)，在記錄過(guò)程中也可能損失高質(zhì)量的混響，例如，在聲音轉(zhuǎn)換設(shè)備(例如話筒或類(lèi)似設(shè)備)不能記錄它們的時(shí)候。
象音樂(lè)這樣的再生聲音的另一個(gè)問(wèn)題是在高音量收聽(tīng)時(shí)它會(huì)變得失真。在音量增大時(shí)，通常很難清楚地聽(tīng)出歌中所唱的單詞或從其它樂(lè)器中辨別出一種樂(lè)器。
還有一個(gè)問(wèn)題是在室內(nèi)演奏的記錄音樂(lè)的質(zhì)量會(huì)隨房間的幾何形狀和聽(tīng)眾在房間內(nèi)相對(duì)于聲源(如揚(yáng)聲器)的位置而改變。出現(xiàn)這種情況時(shí)，音樂(lè)在室內(nèi)的一個(gè)或幾個(gè)特定位置聽(tīng)起來(lái)較好。這些位置通常稱(chēng)作悅耳點(diǎn)(sweet spot)。因此，為享受所記錄音樂(lè)的全部潛力，聽(tīng)眾必須保持在這些悅耳點(diǎn)上。
為產(chǎn)生增強(qiáng)的電音頻信號(hào)(它在轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)聲音時(shí)，感覺(jué)起來(lái)更接近于重復(fù)在聲學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)境中聆聽(tīng)原始現(xiàn)場(chǎng)聲音這樣一種經(jīng)歷)，開(kāi)發(fā)出了各種復(fù)雜而昂貴的系統(tǒng)。本發(fā)明是在此之上的一種改進(jìn)，它相對(duì)來(lái)說(shuō)更便宜和簡(jiǎn)單。
根據(jù)本發(fā)明，提供了以這樣一種方式簡(jiǎn)單而便宜地增強(qiáng)電音頻信號(hào)的方法和裝置從音頻信號(hào)產(chǎn)生的可聽(tīng)聲音的質(zhì)量更接近于象在聲學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)境中現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)到的原始聲音的質(zhì)量。本發(fā)明將增強(qiáng)諧波加入電音頻信號(hào)中。從根據(jù)本發(fā)明而增強(qiáng)的音頻信號(hào)產(chǎn)生的聲音能在高音量上避免變得失真，并能消除或至少顯著降低悅耳點(diǎn)的形成。
為了達(dá)到這些目的，根據(jù)本發(fā)明的原理，電音頻信號(hào)通過(guò)一個(gè)磁線圈音頻能量傳遞系統(tǒng)而發(fā)送出去，該系統(tǒng)以這樣一種方式增強(qiáng)電音頻信號(hào)從增強(qiáng)的音頻信號(hào)所產(chǎn)生的可聽(tīng)聲音感覺(jué)更豐富和更豐滿。更詳細(xì)地說(shuō)，電音頻信號(hào)通過(guò)一個(gè)電磁場(chǎng)感應(yīng)線圈用電力發(fā)送出去，從而產(chǎn)生一個(gè)與原始電音頻信號(hào)相關(guān)的場(chǎng)信號(hào)(field signal)。然后，場(chǎng)信號(hào)弱耦合或松散地耦合到一個(gè)場(chǎng)接收器上，該場(chǎng)接收器將場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成增強(qiáng)的但卻微弱的電音頻信號(hào)，然后，在必要時(shí)可將該電音頻信號(hào)放大用以在象揚(yáng)聲器之類(lèi)的常規(guī)音頻再生設(shè)備中再生。通過(guò)弱耦合或松散耦合，僅有一小部分由感應(yīng)線圈建立的電磁場(chǎng)貫穿或通過(guò)場(chǎng)接收器。感應(yīng)的場(chǎng)信號(hào)弱耦合到接收器的結(jié)果是形成電音頻信號(hào)，以及從而從該信號(hào)產(chǎn)生的聲音，通過(guò)加入想要的諧波而得到增強(qiáng)。
感應(yīng)線圈和場(chǎng)接收器之間的弱耦合或松散耦合會(huì)導(dǎo)致眾所周知的高頻提升、低頻衰減的信號(hào)負(fù)失真。本發(fā)明基于這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)伴隨著這類(lèi)所不希望有的失真或降級(jí)，向信號(hào)加入理想諧波也導(dǎo)致一種所希望有的失真或增強(qiáng)。相信迄今為止尚未檢測(cè)到這種諧波增強(qiáng)，因?yàn)樨?fù)失真(即犧牲低頻，提升高頻)使這種諧波增強(qiáng)被忽視。由于與弱耦合相關(guān)的所不希望有的失真如此易于建立并眾所周知，而所發(fā)現(xiàn)的諧波增強(qiáng)又不為人知，所以總是避免弱耦合，而不是象本發(fā)明這樣去利用它。本發(fā)明的感應(yīng)線圈和場(chǎng)接收器弱耦合或松散耦合在一起以提升這種源于因?yàn)榍八粗闹C波增強(qiáng)而所不希望有的失真。
人們相信場(chǎng)感應(yīng)線圈可以是繞了至少一匝的線，但感應(yīng)線圈最好是繞了許多匝的線。認(rèn)為接收器可以是一個(gè)電磁傳導(dǎo)的線、板、管或其它的結(jié)構(gòu)，但場(chǎng)接收器最好是一個(gè)有許多匝的線圈。場(chǎng)感應(yīng)線圈和場(chǎng)接收器線圈最好具有相同匝數(shù)，甚至最好是場(chǎng)接收器線圈比場(chǎng)感應(yīng)線圈具有更多的匝數(shù)。感應(yīng)和接收器線圈可各位于一個(gè)獨(dú)立的磁心上或都位于單個(gè)的共享磁心上。磁心最好是象空氣、塑料和卡紙板磁心這樣的非導(dǎo)磁性的或低導(dǎo)磁率的磁心。
根據(jù)上述情況，從而提供了一種簡(jiǎn)單且便宜的增強(qiáng)電音頻信號(hào)的設(shè)備和方法，以便在音響再現(xiàn)聲音時(shí)具有趨于在聲學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)境中所聽(tīng)到的原始現(xiàn)場(chǎng)聲音的質(zhì)量。
考慮以下描述和附圖，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的音頻信號(hào)增強(qiáng)設(shè)備的原理框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)線圈和場(chǎng)接收器線圈的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖3是與圖1的設(shè)備相類(lèi)似的雙通道音頻信號(hào)增強(qiáng)設(shè)備的電路圖；且圖4是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)線圈和場(chǎng)接收器線圈的另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)示意性的截面視圖。
參照?qǐng)D1，此處示出了根據(jù)本發(fā)明原理增強(qiáng)電音頻信號(hào)的系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例。系統(tǒng)10包括一個(gè)含電源14的輸入級(jí)12、輸入放大器16和電磁場(chǎng)感應(yīng)線圈18，通過(guò)該電磁場(chǎng)感應(yīng)線圈，放大器16驅(qū)動(dòng)多頻輸入電音頻信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)與來(lái)自諸如話筒、無(wú)線接收器、電視音頻接收器、電話接收器等等電音頻信號(hào)源20的原始輸入信號(hào)相關(guān)的場(chǎng)信號(hào)。系統(tǒng)10還包括將從輸入級(jí)12產(chǎn)生的場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)的輸出級(jí)22，該電音頻信號(hào)根據(jù)本發(fā)明的原理得到增強(qiáng)并可由象揚(yáng)聲器之類(lèi)的常規(guī)聲音產(chǎn)生設(shè)備24再生成可聽(tīng)聲音，或記錄到記錄媒體上。輸出級(jí)22包括一個(gè)連接到由電源30供電的輸出放大器28上的場(chǎng)接收器26。場(chǎng)接收器26設(shè)置成接收線圈18產(chǎn)生的場(chǎng)信號(hào)的非常弱的部分而不在線圈18中引入任何相當(dāng)數(shù)量的所不希望有的反饋電流。
輸入放大器16是一個(gè)功率放大器，它通過(guò)輸入級(jí)12的線圈18以足夠?yàn)榻邮掌?6所接收的強(qiáng)度大大地放大和驅(qū)動(dòng)來(lái)自源20的輸入信號(hào)，使之用以轉(zhuǎn)換成包括原始輸入信號(hào)加上附加理想諧波的增強(qiáng)的電音頻信號(hào)。因而在線圈18上感應(yīng)到的場(chǎng)信號(hào)弱耦合到輸出級(jí)22的場(chǎng)接收器26上。即接收器26放置在線圈18產(chǎn)生的場(chǎng)內(nèi)，但有足夠的距離，以便能電磁地接收到增強(qiáng)的信號(hào)而又不感應(yīng)到線圈18中所不希望有的反饋。弱耦合線圈18和接收器26形成了磁線圈音頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54。
這里認(rèn)為線圈18是一個(gè)繞在磁心36上的絕緣線34的單匝線圈，接收器26可以是一個(gè)導(dǎo)電的線、管或板。但是，較理想的是線圈18和接收器26都分別是絕緣磁線34和44的多匝線圈，匝數(shù)相同。雖然所示的線圈18和26為圓柱或圓形，但本發(fā)明并不局限于此。接收器線圈26繞在磁心46上，它理想地形成了與磁心36相同的磁心的組成部分。相應(yīng)與來(lái)自線圈18的場(chǎng)信號(hào)，在接收器線圈26中產(chǎn)生增強(qiáng)的電音頻信號(hào)，但由于弱耦合，其幅度較之于通過(guò)線圈18驅(qū)動(dòng)的輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)非常低。增強(qiáng)的信號(hào)在通過(guò)接收器線圈26時(shí)很弱，以致于增強(qiáng)的信號(hào)可能感應(yīng)的任何場(chǎng)信號(hào)很弱，在線圈18中不能產(chǎn)生其自身明顯的反饋信號(hào)。線圈26的輸出連接到輸出放大器28上，以將增強(qiáng)的信號(hào)放大到足夠?yàn)槁曇粼偕O(shè)備24所用。
最好是線圈18感應(yīng)的場(chǎng)信號(hào)對(duì)于較低頻率比對(duì)于較高頻率弱。因而，接收器線圈26產(chǎn)生的增強(qiáng)音頻信號(hào)的較低頻率比其較高頻率分量弱。換句話說(shuō)，在放大前，與通過(guò)線圈18驅(qū)動(dòng)的原始輸入音頻信號(hào)相比，增強(qiáng)音頻信號(hào)高頻端的幅度(功率電平)比其低頻端的高。因此，輸出放大器28最好是包括一個(gè)頻率整形網(wǎng)絡(luò)109(見(jiàn)圖3)，它補(bǔ)償(favor)低頻，衰減高頻，從而使最終結(jié)果與進(jìn)入輸入級(jí)12之前的輸入音頻信號(hào)和離開(kāi)輸出級(jí)22時(shí)的增強(qiáng)音頻信號(hào)相比，是一個(gè)相當(dāng)平的頻率響應(yīng)。
如圖2所示，磁心36和46最好各形成單個(gè)磁心部件(member)52的組成部分，這樣線圈18和26沿中心軸48同軸并分離開(kāi)一個(gè)距離G。雖然所示出的是一個(gè)圓截面的紙板、塑料或其它合適材料做成的管子，但磁心52可具有其它截面，如矩形，并可以是丙烯酸或其它導(dǎo)磁率足夠低的材料做成的硬棒。繞在單個(gè)磁心52上可看見(jiàn)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54的線圈18和26看起來(lái)分別是主次有耗變壓器(transformer)。即。線圈18和26之間的耦合弱得很精密，使得在線圈之間只有很小的(如果有)實(shí)際互感動(dòng)作。而且，認(rèn)為線圈26主要用作線圈18感應(yīng)的場(chǎng)的接收器，并因而相對(duì)線圈18放置，以不使輸入信號(hào)的增強(qiáng)產(chǎn)生明顯失真。最好使用低導(dǎo)磁率磁心，這有助于作為本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的線圈之間的弱耦合。此外，通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)諸如其導(dǎo)磁率近似于1或均勻的低導(dǎo)磁率磁心，線圈18和26可保持相互足夠接近而使輸入和輸出級(jí)12和22能容納在一個(gè)相對(duì)較小的封裝中。雖然可以滿足較高導(dǎo)磁率磁心、甚至可能強(qiáng)導(dǎo)磁率磁心的使用，但為維持弱耦合，線圈之間的空間很可能會(huì)變得很大。此外，除了線圈，認(rèn)為接收器26則應(yīng)是一塊、一段導(dǎo)磁率傳導(dǎo)的線、管或其它裝置，它將線圈18感應(yīng)的場(chǎng)接收并轉(zhuǎn)換成新的增強(qiáng)電音頻信號(hào)。
為了增強(qiáng)系統(tǒng)10的工作，最好將輸入級(jí)12和輸出級(jí)22在電氣上和電磁上良好絕緣(在線圈18和26的接口處通過(guò)系統(tǒng)54的弱場(chǎng)耦合除外)。為此，在各級(jí)12和22提供獨(dú)立的電源14和30，各帶一個(gè)獨(dú)立的接地。而且，各電源14、30在物理上與兩個(gè)級(jí)保持較遠(yuǎn)的距離或例如用本領(lǐng)域所周知的屏蔽技術(shù)和材料將它們從級(jí)12、22屏蔽開(kāi)。
常規(guī)的音頻信號(hào)源20(例如話筒、磁帶播放器、光盤(pán)播放器、無(wú)線接收器、電視音頻接收器、電話接收器等等)通常連接到象揚(yáng)聲器這樣的聲音發(fā)生設(shè)備24上。當(dāng)設(shè)備24將來(lái)自常規(guī)源20的電音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)聲音時(shí)，所產(chǎn)生的聲音沒(méi)有原始現(xiàn)場(chǎng)聲音在被記錄之前所具有的豐富和豐滿程度(質(zhì)量)。所產(chǎn)生的音頻聲音的質(zhì)量基本上通過(guò)在源20和設(shè)備24之間引入本發(fā)明的系統(tǒng)10而得到增強(qiáng)。信號(hào)源20的電音頻信號(hào)輸出連接到輸入級(jí)12上，輸出級(jí)22的輸出連接到聲音轉(zhuǎn)換設(shè)備24的輸入上，這樣，任何電音頻信號(hào)在轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)聲音之前必須通過(guò)磁線圈音頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54。當(dāng)聽(tīng)眾聽(tīng)到這個(gè)可聽(tīng)聲音時(shí)，其質(zhì)量增強(qiáng)到聽(tīng)起來(lái)似乎是在優(yōu)良的聲學(xué)環(huán)境中現(xiàn)場(chǎng)演奏原始表演這樣的程度。最好使用兩個(gè)系統(tǒng)10(即雙通道)，各用于立體聲再生系統(tǒng)的各個(gè)通道。
用下述商業(yè)可提供的電子部件構(gòu)造出系統(tǒng)10的一個(gè)雙通道版本a)雙聲道輸入放大器(16)-仿真(realistic)S-20固態(tài)立體聲12W放大器，型號(hào)31-B；b)兩個(gè)輸入線圈(18)-各為標(biāo)準(zhǔn)的揚(yáng)聲器線圈，額定為8Ω和2W；c)兩個(gè)接收器線圈(26)-各為標(biāo)準(zhǔn)的揚(yáng)聲器線圈，額定為8Ω和2W；和d)雙聲道輸出放大器(28)-仿真立體聲1.5W前置放大器，型號(hào)42-2109。
上述揚(yáng)聲器線圈18、26取自Tandy公司生產(chǎn)的型號(hào)為40-248的3英寸直徑揚(yáng)聲器。各繞組18、26寬W(見(jiàn)圖2)約0.15英寸(0.38cm)，內(nèi)徑約0.52英寸(1.32cm)，是由約30匝長(zhǎng)約105英寸(267cm)、直徑包括其絕緣層約0.005英寸(0.013cm)的兩層(共約60匝)磁性線組成的。每對(duì)繞組18、26同軸地安裝在單個(gè)的固態(tài)丙酸烯磁心50上，該磁心具有約3/4英寸乘1/4英寸的(1.9×0.64cm)矩形截面并完全穿過(guò)兩個(gè)線圈18、26。線圈18、26之間的間隔G相當(dāng)于約0.060英寸(0.152cm)。Tandy公司也生產(chǎn)仿真放大器。通常，輸入放大器16提供的音頻信號(hào)的放大程度與線圈18、26之間的最佳距離G(見(jiàn)圖2)是直接相關(guān)的。例如，其它所有變量保持一樣，隨著輸入放大器16的音頻信號(hào)的放大倍數(shù)的增加，間隔G肯定最終必須增大。如上所述，間隔G肯定也直接隨磁心52的導(dǎo)磁率而變化。這個(gè)本發(fā)明的早期實(shí)施例產(chǎn)生了增強(qiáng)的聲音但也出現(xiàn)了一些不希望有的特性。為克服這些問(wèn)題，構(gòu)造了系統(tǒng)10的另一個(gè)雙通路實(shí)施例，現(xiàn)在將參照?qǐng)D3進(jìn)行描述。
參照?qǐng)D3，此處示出了一個(gè)包括左邊系統(tǒng)10a和相同的右邊系統(tǒng)10b的系統(tǒng)10的雙通路或立體聲版本100的詳細(xì)的原理示例。系統(tǒng)10a和10b共享公共的輸入級(jí)電源14和公共的輸出級(jí)電源30，以下將對(duì)此進(jìn)行描述。兩個(gè)系統(tǒng)10a和10b的輸入和輸出級(jí)12a、12b和22a、22b是相同的，因此以下只對(duì)系統(tǒng)10a的電路進(jìn)行詳細(xì)描述，當(dāng)然系統(tǒng)10b是相同的。
更詳細(xì)地說(shuō)，輸入級(jí)12a包括一對(duì)分別連接到電源14和輸入級(jí)12a的地(GND1)上以及10kΩ電位器74上的第一電音頻輸入70、72。電位器74的滑片經(jīng)10μF電容76連接到LM383運(yùn)算放大器78的非倒相輸入上。放大器78的輸出80從1/2W接地的串聯(lián)電阻84、85(分別為200Ω和10Ω)的節(jié)點(diǎn)處通過(guò)一個(gè)470μF的電容86反饋給其反相輸入。放大器78的輸出80還經(jīng)1Ω、1/2W的電阻器88和0.2μF的電容90的串聯(lián)支路連接到GND1上。輸出80然后通過(guò)2，200μF的電容92連接到磁線圈音頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54的感應(yīng)線圈18上，以通過(guò)線圈18驅(qū)動(dòng)來(lái)自輸入70、72的電音頻信號(hào)并如上所述感應(yīng)場(chǎng)信號(hào)。
能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54包括連接到一個(gè)1kΩ電位器96上的場(chǎng)接收器26，電位器的滑片通過(guò)10kΩ電阻98和1μF電容101連接到LM1458N運(yùn)算放大器的非反相輸入上。線圈18和接收器26各為同樣標(biāo)準(zhǔn)的8Ω、2W揚(yáng)聲器線圈，見(jiàn)使用商業(yè)可提供的電子部件的系統(tǒng)10的上述版本。能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54。線圈18和接收器26，都用低導(dǎo)磁率聚合陶材料完全封裝而達(dá)到結(jié)構(gòu)上的完整。3M，ST.Paul，Minnesota生產(chǎn)的黑色環(huán)氧陶復(fù)合膏/粘合劑DP-270提供足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和較低的導(dǎo)磁率。線圈18和26封裝在其原始圓柱結(jié)構(gòu)和圖2所示的同軸方位中，間隔G約0.025英寸(0.0635cm)。放大器102的輸出104連接到增強(qiáng)音頻的輸出口106上，該口與接地的輸出口108一起向再生設(shè)備24提供增強(qiáng)的電音頻信號(hào)，如上所述。電阻98和電容101的節(jié)點(diǎn)通過(guò)整形電路109連接到輸出級(jí)電源地(GND2)上，整形電路109包括以下三個(gè)并聯(lián)的電路支路5.1kΩ電阻110、0.05μF電容111和終端開(kāi)路的(open ended)50kΩ電位器112的串聯(lián)電路；0.002μF電容114；和5.1kΩ電阻116和0.1μF電容117的串聯(lián)電路。
放大器102的輸出104經(jīng)以下串聯(lián)電路連接回到其反相輸入上并聯(lián)的499kΩ電阻122和0.005μF電容123；并聯(lián)的49.9kΩ電阻124和0.01μF電容125；并聯(lián)的10.0kΩ電阻126和0.005μF電容127；和10.0kΩ電阻128。輸出放大器102的反相輸入(以及系統(tǒng)10b中對(duì)應(yīng)的輸出放大器)經(jīng)1.5kΩ電阻130到510Ω電阻132和5V穩(wěn)壓二極管134和10μF電容136的節(jié)點(diǎn)而連接到一個(gè)來(lái)自電源30的穩(wěn)壓器129的穩(wěn)壓電壓上，在節(jié)點(diǎn)137處，電壓為5V。輸出放大器102的非反相輸入類(lèi)似地經(jīng)100kΩ電阻138而連接到5V參考電壓137上。
關(guān)于電源14和30，雙變壓器140向各電源14和30的平衡(balance)提供約14V的電壓，現(xiàn)對(duì)此進(jìn)行描述。輸入級(jí)電源14包括一個(gè)二極管橋142，它從雙變壓器140的一個(gè)14V輸出中產(chǎn)生一個(gè)全波整流輸出。包括1Ω、1/2W電阻144、2200μF電容145、10kΩ、1/2W電阻146和1μF電容147的電路平滑(濾波)全波整流輸出，以提供一個(gè)標(biāo)稱(chēng)的18V未穩(wěn)壓電源和地(GND1)給各輸入級(jí)12a和12b。類(lèi)似地，輸出級(jí)電源30包括一個(gè)連接到雙變壓器140的另一14V輸出上的全波整流二極管橋150。包括100Ω、1/2W電阻151、470μF電容152、10kΩ、1/2W電阻153和1μF電容154的電路平滑橋150的輸出，以提供一個(gè)標(biāo)稱(chēng)的18V未穩(wěn)壓電壓給穩(wěn)壓器129。穩(wěn)壓器129的輸出經(jīng)10μF的平滑電容158和0.01μF的平滑電容160傳送給地(GND2)，并向各輸出級(jí)22a和22b提供一個(gè)12V穩(wěn)壓電源和地(GND2)。電容158提供對(duì)低頻的濾波，電容160提供對(duì)高頻的濾波。注意，各系統(tǒng)10a和10b的輸入放大器78在獨(dú)立集成電路封裝中提供并從電源14獨(dú)立供電，而各輸出級(jí)22a和22b的輸出放大器102在單個(gè)集成電路封裝中提供并共同從電源30供電。
為防止干擾各自的音頻信號(hào)，最好是電源14、30在各自電容147和154之前的那個(gè)端口保持遠(yuǎn)離輸入和輸出級(jí)或如上所述進(jìn)行屏蔽。此外，各通路的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54(場(chǎng)感應(yīng)線圈和場(chǎng)接收器)也可能需要屏蔽起來(lái)以保護(hù)系統(tǒng)54不受任何不希望受到的外部或其它原因的干擾。
在工作時(shí)，各通路的電音頻信號(hào)由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插座或類(lèi)似物(未示出)連接到各自的輸入口70、72上。如將要了解到的那樣，電音頻信號(hào)通常包括范圍很廣的音頻頻率。各輸入電平在電位器74處進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使兩個(gè)通路的輸入信號(hào)電平大致相等并使得輸入放大器78將輸入信號(hào)放大至最大可能的程度而無(wú)限幅或相反使輸入信號(hào)失真。然后通過(guò)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54增強(qiáng)音頻信號(hào)，且增強(qiáng)的信號(hào)由各自的電位器96調(diào)整電平并由各自的電位器112調(diào)整到理想的平滑頻率響應(yīng)上，電位器112也可能用于稍微改變整形網(wǎng)絡(luò)109以如用戶所愿來(lái)調(diào)整音調(diào)質(zhì)量。然后。增強(qiáng)的音頻信號(hào)由放大器102放大并通過(guò)輸出106和108(例如通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插座)連接到象另一個(gè)放大器或揚(yáng)聲器系統(tǒng)這類(lèi)的聲音再生設(shè)備24上，并轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)聲音。另外，設(shè)備24可以是將增強(qiáng)的音頻信號(hào)記錄到某種形式的記錄媒體(例如磁帶或光盤(pán))上的另一個(gè)電音頻信號(hào)記錄器。
參照?qǐng)D4可見(jiàn)，磁線圈音頻能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)54最好用一個(gè)具有比其感應(yīng)線圈19更多匝數(shù)的接收器線圈27。接收器線圈27環(huán)繞在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理制造的圓柱磁心53上。例如，磁心53可以是固態(tài)的，用低導(dǎo)磁率塑料材料制造，在一端具有一個(gè)肩形凸緣(shoulder flange)55。磁心53也可以是用卡紙板、塑料或其它合適的材料的管(類(lèi)似于磁心52)或不用卡紙板、塑料或其它合適的材料的管做成的空心磁心。感應(yīng)線圈19環(huán)繞在接收器線圈27的外部。各線圈19和27具有各自的導(dǎo)柱(lead)21a、21b和29a、29b，各導(dǎo)柱穿過(guò)一個(gè)通過(guò)凸緣55形成的孔。各導(dǎo)柱21a、21b和29a、29b適合于連接到一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娐分小Ｍㄟ^(guò)相對(duì)感應(yīng)線圈19而增加接收器27中的匝數(shù)，通過(guò)該感應(yīng)線圈19驅(qū)動(dòng)的電音頻信號(hào)就不必放大到能在接收器線圈27中感應(yīng)強(qiáng)度足夠大的信號(hào)的程度。
雖然參照許多實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述和說(shuō)明。并且雖然對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行了相當(dāng)詳細(xì)的描述，但這并不意味著所附權(quán)利要求的范圍受這種細(xì)節(jié)的限制或任何程度的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地看出更多的改進(jìn)和修改。例如，如果來(lái)自光盤(pán)播放器的電音頻信號(hào)形式的音樂(lè)或聲音通過(guò)本發(fā)明的系統(tǒng)100發(fā)送出去且最終的增強(qiáng)電音頻信號(hào)使用磁帶播放器/記錄器重新記錄到磁帶上，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)從記錄的磁帶上產(chǎn)生的音樂(lè)或聲音的質(zhì)量感覺(jué)上比直接從光盤(pán)產(chǎn)生的同樣的音樂(lè)或聲音要好。雖然廣泛認(rèn)為光盤(pán)格式要比磁帶格式產(chǎn)生更高級(jí)的聲音質(zhì)量，但這種情況仍會(huì)出現(xiàn)。本發(fā)明肯定可用于對(duì)來(lái)自象話筒之類(lèi)的聲音轉(zhuǎn)換設(shè)備的電音頻信號(hào)在其記錄到記錄媒體(如磁帶或光盤(pán))之前、從空中發(fā)送出去(如通過(guò)電視或蜂窩電話)之前或直接轉(zhuǎn)換成可聽(tīng)聲音(如在音樂(lè)會(huì)或演奏時(shí))之前進(jìn)行增強(qiáng)。
因此，本發(fā)明在其范圍方面不受特定細(xì)節(jié)、各設(shè)備和方法以及所示和所述示例的限制。因此，可不偏離本發(fā)明的基本發(fā)明思想的實(shí)質(zhì)與范圍而根據(jù)這種細(xì)節(jié)來(lái)制造設(shè)備。
權(quán)利要求
1.增強(qiáng)電音頻信號(hào)質(zhì)量的設(shè)備，包括一個(gè)具有場(chǎng)感應(yīng)線圈的輸入級(jí)，輸入的電音頻信號(hào)通過(guò)場(chǎng)感應(yīng)線圈發(fā)送出去以建立一個(gè)電磁場(chǎng)；和一個(gè)具有一個(gè)電磁場(chǎng)接收器和一個(gè)輸出的輸出級(jí)，所述場(chǎng)感應(yīng)線圈和所述電磁場(chǎng)接收器弱耦合在一起，這樣在輸入電音頻信號(hào)通過(guò)所述場(chǎng)感應(yīng)線圈發(fā)送出去時(shí)，在所述輸出處提供與輸入電音頻信號(hào)相比具有增強(qiáng)的諧波成份的增強(qiáng)電音頻信號(hào)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，所述場(chǎng)感應(yīng)線圈有許多匝。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，所述電磁場(chǎng)接收器是一個(gè)有許多匝的場(chǎng)接收器線圈。
4.權(quán)利要求3的設(shè)備，所述場(chǎng)接收器線圈的匝數(shù)比所述場(chǎng)感應(yīng)線圈的多。
5.權(quán)利要求3的設(shè)備，所述線圈繞在至少一個(gè)低導(dǎo)磁率磁心上。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，所述至少一個(gè)低導(dǎo)磁率磁心具有近似均勻的導(dǎo)磁率。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，所述電磁場(chǎng)接收器至少為由一個(gè)管子、一段線、一個(gè)繞組和一塊平板組成的組中的一個(gè)。
8.權(quán)利要求1的設(shè)備，包括一個(gè)抵消所述弱耦合所引起的不希望有的頻率整形的頻率重新整形網(wǎng)絡(luò)。
9.權(quán)利要求1的設(shè)備包括一個(gè)使所述增強(qiáng)的電音頻信號(hào)處理成可聽(tīng)聲音的放大器。
10.增強(qiáng)電音頻信號(hào)質(zhì)量的方法，包括以下步驟提供至少一個(gè)輸入電音頻信號(hào)；將該至少一個(gè)輸入電音頻信號(hào)通過(guò)一個(gè)場(chǎng)感應(yīng)線圈發(fā)送出去，從而建立起至少一個(gè)電磁場(chǎng)；和將該至少一個(gè)電磁場(chǎng)弱耦合到一個(gè)電磁場(chǎng)接收器上，以在場(chǎng)接收器中產(chǎn)生至少一個(gè)與輸入電音頻信號(hào)的內(nèi)容相比具有一個(gè)增強(qiáng)的諧波成份的增強(qiáng)電音頻信號(hào)。
11.權(quán)利要求10的方法，還包括以下步驟將該至少一個(gè)增強(qiáng)的電音頻信號(hào)處理成可聽(tīng)聲音。
12.權(quán)利要求10的方法，還包括以下步驟將所述至少一個(gè)增強(qiáng)的電音頻信號(hào)記錄到記錄媒體上。
13.一種在其上記錄了至少一個(gè)通過(guò)權(quán)利要求12的方法而記錄的增強(qiáng)電音頻信號(hào)的記錄媒體。
14.權(quán)利要求10的方法，包括對(duì)至少一個(gè)輸入電音頻信號(hào)和至少一個(gè)增強(qiáng)的電音頻信號(hào)中的一個(gè)或另一個(gè)或二者進(jìn)行重新整形以抵消弱耦合所引起的不希望有的頻率整形的步驟。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)向電音頻信號(hào)增加諧波來(lái)增強(qiáng)電音頻信號(hào)。本發(fā)明包括一個(gè)輸入級(jí)(12)和一個(gè)輸出級(jí)(22)，輸入級(jí)(12)具有一個(gè)場(chǎng)感應(yīng)線圈(18)，輸入電音頻信號(hào)通過(guò)該場(chǎng)感應(yīng)線圈發(fā)送出去以建立起一個(gè)電磁場(chǎng)。場(chǎng)感應(yīng)線圈(18)弱耦合到一個(gè)電磁場(chǎng)接收器(26)，這樣在輸入電音頻信號(hào)通過(guò)感應(yīng)線圈(18)發(fā)送時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)與輸入電音頻信號(hào)相比具有增強(qiáng)的諧波內(nèi)容的感應(yīng)電音頻信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R9/00GK1167561SQ94195192
公開(kāi)日1997年12月10日 申請(qǐng)日期1994年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月27日
發(fā)明者阿圖羅·J·加查 申請(qǐng)人:純正多維音響公司