CN1256572A - 数字式送受话器 - Google Patents

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Abstract

一种能将话音直接耦合数字通信系统的数字式送受话器。制成一种用与形成信道中所使用数字信号对应的一组电声变换元件即电容式扬声器261、262……26n发生其大小与数字信号的脉冲的位置对应的声脉冲,并将其在空腔24内合成用的电声D/A变换器,再将该电声D/A变换器作为一个构成要素,附设与普通电路构成的A/D变换器相同的电气附属装置而构成电声A/D变换器,从而构成具有模拟声信号与数字电信号的变换功能的送受话器。

Description

数字式送受话器
本发明涉及处理模拟声信号的普通信息通信设备、电声设备、计测设备及系统中的输入输出，尤其涉及与处理数字信号的设备或系统等连接以用于话音通信的数字式送受话器。
历来，使用处理数字信号的通信系统进行话音等的通信时，在发送侧，通过送话器和A/D(模拟/数字)变换器将模拟声音信号变换成数字信号后联接到通信系统，在接收侧，利用D/A(数字/模拟)变换器将接收到的数字信号变换成模拟信号，驱动扬声器、耳机等的模拟式变换器，从而再现话音信号。
图4为示出传统的处理数字信号的通信系统概略构成的方框图，在发送侧，11为模拟式送话器，12为A/D变换器，13为数字通信信道，而在接收侧，14为D/A变换器，15为模拟式扬声器或耳机。
如上所述的传统的通信系统，不仅必需A/D变换器、D/A变换器及其附设的电源等大量的部件，而且存在会发生模拟信号中的噪声、丢失通话信息、无线电干扰及窃听等不良情况的问题。
本发明的目的在于，消除如上所述随模拟信号发生的大量问题，提供一种能将话音与数字通信通统直接联接的数字式送受话器。
为了达到上述目的，本发明的数字式送受话器，利用与形成信道所用数字信号的各比特对应的一组电声变换元件，发生大小与数字信号的脉冲位置对应的声脉冲，并将此在声场(空腔)内合成。由此构成电声D/A变换器。并且与利用普通电路的A/D变换器一样，将上述电声D/A变换器作为一个构成要素，另外再用电声减法器、比较器、乘法器、取样电路、串联并联变换器及其附属装置来构成电声A/D变换器。由此构成具有模拟话音信号与数字电信号的变换功能的送受话器。
附图简介：
图1为对说明本发明第1实施形态用的数字式送受话器中的电声变换部分进行剖切，并将电路部分及数字输入输出部分的构成作为方框图示出的图。
图2为说明本发明第2实施形态用的电声变换部分内的单元A的构成说明图。
图3为实际使用本实施形态的送受话器来构成通信系统的例子的说明图。
图4为示出传统的处理数字信号的通信系统的概略构成的方框图。
以下，参照附图本发明的实施形态。
图1是将说明本发明第1实施形态用的、数字式送受话器中的电声变换部分进行剖切，并将电路部分及数字输入输出部分的构成作为方框图示出的图，在电声变换部分中，21为将送受话器抵靠在使用者的耳毂部用的耳机垫，22为将模拟声传递给耳毂用的声孔，23为仅将空腔24内从电信号变换形成的模拟声信号之中必要的基波输出用的细孔，24为生成模拟声信号并将应发送的声信号混合用的空腔，25为导入所述应发送话音信号用的导声管，261、262……26n是相同的，是多个电容扬声器(发声体单元，以下称单元A)，27为一个电容送话器(受声用传感单元，以下称单元B)。
另外在电路部分及数字输入输出部分中，28为数字信号的串联并联变换器，29为加法器，30为输出取样电路，31为运算电路，32为σ-δ变换器，33为输入取样电路，34为电平调整器，35为数字输出端子，36为数字输入端子，37为门电路组，38为电极驱动电源。
对所述构成的数字式送受话器的动作进行说明。
电声变换部分中的单元A的电容扬声器和单元B的电容送话器分别是公知的，已知电容送话器的输出电压与振动膜面上的声压引起的振动膜的形变及驻极体表面电位(或正极电压)成比例。此外，电容扬声器的输出声压与施加于振动膜的静电驱动力成比例，该驱动力的大小由驻极体表面电位(或正极电位)与从外部施加的信号电压之积、以及与振动膜相对的驱动用电极的面积大小所决定。
在此，将单元A按构成数字信号的数据的位数进行分组，与数字信号的各比特的位置对应，用(公式1)所示的比例决定组中单元A的个数。
(数学式1)
20∶21∶22∶23∶24∶……＝1∶2∶4∶8∶16∶……
存在所述比特时，使电压恒定的电极驱动电源38与其单元组的连接为“接通”而施加驱动力。由此，使大小符合数字信号的数值的声压脉冲发射到空腔24内。该空腔24内的总声压的大小如(公式2)所示。
(公式2)
b0·20+b1·21+b2·22+……
其中，b0，b1，b2，……为0或+1或-1的符号。
即，一旦经单元A组进行电-声变换，即同时也进行数字-模拟变换。此时，如果施加的数字电信号对于所有二进制位的位置电压是恒定的，且具有充分高的时钟脉冲频率，则驱动力的频率特性可以视作是平坦的。此外，根据所述比例来设定对各个二进制位的位置的供电电压与组内的单元A个数之积，也能进行同样的动作。
另外，因为该空腔24的大小在作为对象的频率范围内与波长相比足够小，所以，其内部的声压在所有的部位是均匀的。
以上对数字信号的电-声变换进行了说明，这样发射的声信号与由导声管25从外部导入的发送话音信号在空腔24内混合，用与单元A配置在同-空间内的单元B的检测用电极进行检测，并作为接收信号声音传递给耳毂。
检测出的声信号在电平调整器34中调整好电平之后，由输入取样电路33进行时间轴上的取样，然后在σ-δ调制器32中将该取样值与前一取样值进行比较，当其差增加到在预先设定的门限电平以上时，发生+1的输出脉冲，而在减少时，发生-1的脉冲，再有，差如果在门限电平以内则不发生输出脉冲。即，进行δ调制处理。
这样获得的+1、-1或0的输出视作2进制数供给运算电路31。运算电路31对供给的值进行累计加减，不断生成新的数字值。
此时，当不存在作为接收信号从外部供给的数字电信号时，在单元B进行检测，且在各部分进行处理后施加给运算电路31的信号，仅是由导声管25施加给单元B的振动膜面上的声压导致的激振力引起的信号。此时，由从外部导入空腔24内的发送声音施加的单元B的振动膜面上的声压，与从运算电路31经加法器29、串联并联变换器28及门电路组37从单元A组发射的合成声压，在误差范围内平衡，呈抵消空腔24内部的声音的状态。
上述误差因为在运算电路31中始终进行加减运算，以使单元B的输出变小，所以在数字信号的最低端比特的范围内。即，此时运算电路31的输出将应发送的声音信号全部数字化。此情况下，根据数字调制的特性，运算电路31利用比通常数字信号的比特高几倍的高速时钟脉冲进行操作，所以，由输出取样电路30变换成通常的时钟脉冲速度。
此外，从信道到来的数字接收信号如果从数字输入端子36供给，在加法器29加到运算电路31的输出上，就将它作为模拟信号声音再现和传递，达到通信的目的。
图2为示出说明本发明第2实施形态用的电声变换部分内的单元A构成的说明图，41为振动膜，是FEP(氟、乙烯、丙烯)树脂等的绝缘材料构成的绝缘膜，其一侧面(本例中是上侧面)蒸镀有金属导体。另外，在蒸镀之前通过电晕簇射等而带电，成为驻极体。42为形成有多个通孔42a的薄板构成的绝缘垫片，43为在绝缘物上形成有与绝缘垫片42的通孔42a对应的多个导电面43a的电极组，将所述振动膜41与绝缘垫片42及电极组43叠合，就构成与所述单元A相当的组件。
图3为实际使用所述实施形态的送受话器构成通信系统例子的说明图，51为所述实施形态构成的数字式送受话器，52为保密器，53为调制解调器，54为有线或无线的收发信机。
如上所述，若采用本发明的数字式送受话器，则构成具有模拟声信号与数字电信号变换功能的送受话器，通信系统完全数字化，因此，保密器能保证基本无限的通话保密功能，并且也能获得作为受话器的功能，实际效果非常大。

Claims (5)

1.一种数字式送受话器，其特征在于，设有由导电性振动膜和与该导电性振动膜相对设置的静电驱动用电极构成的多个发声体单元，以及由与所述导电性振动膜相对设置且设有前置放大器的振动检测用电极构成的受声用传感器单元；
具有电极驱动电路，该电路将所述发声体单元归纳成多个组，在该组内并联连接驱动用电极，将组的个数分配为与数字信号各比特的位置对应的2的整数次方的数，使该分配的各个组的驱动用电极的端子与电极驱动用电源之间接通/阻断；
还具有变换电路，该电路具有一个端子连接所述受声用传感器单元的振动检测用电极、并对从该端子获得的振动膜的振动形变信号进行电平变换用的前置放大器，
所述变换电路将来自所述电平变换用前置放大器的输出信号按一定的时钟脉冲频率进行取样而获得输入取样信号，并将其电平与前一取样信号进行比较，比较结果超过预先设定的门限并在增加时，输出+1的符号脉冲，在减少时输出-1的符号脉冲，而在门限以下时输出0的符号脉冲，将所述+1、-1、0看作2进制数值进行累计相加，将其结果即2进位数按与外部连接的接口匹配的时钟脉冲进行数据取样作为输出取样信号，
再将所述输出取样信号变为规定的格式以作为数字输出信号；
又具有将所述数字输出信号与来自外部的输入数字信号混合并作为电极驱动信号供给所述电极驱动电路用的加法器及串联并联变换电路；
使从所述输入取样信号至累计相加期间的时钟脉冲信号相对于所述输出取样信号之后的时钟脉冲信号为2倍以上的频率；
设置将外部的模拟声导入空腔加以混合、且听取空腔内的声压用的声端子，使直接收发作为模拟信号的声信号和数字电信号成为可能。
2.根据权利要求1所述的数字式送受话器，其特征在于，所述组内的发声体单元的个数与供给各组专用的电极驱动用电源的电压之积与数字信号的比特位置对应，为2的整数次方。
3.根据权利要求1或2所述的数字式送受话器，其特征在于，所述发声体单元包括一片振动膜、将该膜面中的可振动区域划分为多个的垫片及与划分后的可振动区域对应地平行设置的驱动电极。
4.根据权利要求1、2或3所述的数字式送受话器，其特征在于，在所述发声体单元的驱动用电极及所述受声用传感器单元的振动检测用电极中的与振动膜相对的面的一部分或整个表面设有驻极体膜。
5.根据权利要求1、2或3所述的数字式送受话器，其特征在于，所述振动膜由树脂形成，在该振动膜的一个面上设有驻极体膜，使其附着导电物。
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