[发明专利]具有校正电路系统的方向性微机电系统麦克风

说明书

本发明提供一种麦克风组合件，其包括换能器组合件，所述换能器组合件包含界定第一声学体积的第一围封壳及安置于所述第一围封壳内的微机电系统“MEMS”麦克风换能器。所述麦克风组合件还包含第二围封壳，所述第二围封壳安置成邻近于所述第一围封壳且界定与所述第一声学体积声学连通的第二声学体积，所述第二围封壳包含声阻，其中所述第一及第二声学体积与所述声阻协作产生声学延迟以产生方向性极性图案。本发明还提供电路系统，所述电路系统包括经配置以校正所述MEMS麦克风换能器的频率响应的一部分的搁架滤波器。在一些实施例中，所述电路系统嵌入于所述换能器组合件内或至少包含于所述麦克风组合件内。在其它实施例中，所述电路系统定位于电连接到所述麦克风组合件的连接端口上的缆线。

交叉参考

本申请案主张2018年1月24日申请的第62/621,406号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的内容以引用的方式完全并入本文中。

技术领域

本申请案大体上涉及MEMS(微机电系统)麦克风。特定来说，本申请案涉及一种方向性MEMS麦克风，其具有用于校正所述麦克风的频率响应的电路系统。

背景技术

存在数种类型的麦克风及相关换能器(举例来说，例如动态、晶体、电容器(condenser/capacitor)(外部偏置及驻极体)等)，其可经设计具有各种极性响应图案(心形、超心形、全向等)。每一类型的麦克风取决于应用具有其优点及缺点。

微机电系统(”MEMS”)麦克风、或具有MEMS元件作为核心换能器的麦克风已归因于其小封装大小及高性能特性(例如，高信噪比(“SNR”)、低功耗、良好敏感度等)而变得越来越流行。然而，归因于麦克风封装的物理约束，常规MEMS麦克风的极性图案本质上是全向的，此对于宽带应用(举例来说，例如录音工作室、实况演出等)不太理想。

更明确来说，MEMS麦克风通过产生与换能器位置处的瞬时气压级成比例的输出电压而有效地操作为“压力麦克风”。例如，MEMS麦克风换能器通常包含移动隔膜，所述移动隔膜定位于位于换能器的前端处的用于接收传入声波的声音入口与具有固定空气容积且由覆盖换能器的后端(back end)的外壳形成的后声学腔室之间。归因于传入声波的气压级变化引起隔膜相对于也包含于换能器中的穿孔背板移动。此移动产生隔膜与背板之间的电容变化，此产生通过包含于麦克风封装中的集成电路(例如，专用集成电路(“ASIC”))感测的交流输出电压。如将了解，因为外壳(例如，围封罐)覆盖MEMS换能器的后端，所以其阻挡到MEMS换能器的移动隔膜的后部声学通路。因此，MEMS麦克风仅通过换能器前端处的声音入口接收声音，因此产生全向响应。

因此，需要一种具有方向性极性图案的MEMS麦克风，其可与非所需环境声音隔离且适用于宽带音频及专业应用。

发明内容

本发明希望通过提供一种MEMS麦克风而解决上述及其它问题，所述麦克风尤其具有：(1)内部声学延迟网络，其经配置以产生方向性极性图案，所述声学延迟网络包括通过在所述MEMS换能器的现存围封罐后方添加第二围封罐而形成的大腔顺性(cavitycompliance)及耦合到所述第二围封罐的后壁的声阻；及(2)校正电路系统，其用于产生适用于宽带音频(例如，20Hz到20kHz)的麦克风频率响应。

例如，一个实施例包含一种麦克风组合件，其包括：换能器组合件，其包含界定第一声学体积(acoustic volume)的第一围封壳及安置于所述第一围封壳内的微机电系统(“MEMS”)麦克风换能器；第二围封壳，其安置成邻近于所述第一围封壳且界定与所述第一声学体积声学连通的第二声学体积，所述第二围封壳包含声阻，其中所述第一及第二声学体积与所述声阻协作产生声学延迟以产生所述MEMS麦克风换能器的方向性极性图案；及电路系统，其电耦合到所述换能器组合件且包括经配置以校正所述MEMS麦克风换能器的频率响应的一部分的搁架滤波器(shelving filter)。