專利名稱：：具有有源均衡的通信設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及通信設(shè)備，尤其是具有用于音頻處理的有源均衡電路的通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
：通信設(shè)備，比如便攜式移動電話或者無繩電話以及有線陸上通訊電話，在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。語音通信設(shè)備一般包括麥克風、聽筒和鍵板。近來，許多通信設(shè)備還包括顯示器。麥克風將聲音輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號。聽筒將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出信號。一般，使用者將通信設(shè)備對著頭部放置，將麥克風對著嘴，將聽筒對著耳朵，從而能夠使說出的聲音輸入信號進入麥克風，并聽到聽筒產(chǎn)生的聲音輸出信號。如果一種通信設(shè)備能夠允許使用者同時對另一方說話并聽見對方說法，這就是所謂的全雙工語音通信。鍵板允許用戶將數(shù)據(jù)比如電話號碼輸入通信設(shè)備。聽筒的聲音輸出信號的音量被設(shè)置在足夠高的水平，以便用戶的耳朵能夠聽到聽筒產(chǎn)生的聲音輸出信號，但是又不能太高而損傷聽力。由于技術(shù)上的進步已經(jīng)允許通信設(shè)備尺寸上更小、重量更輕，用于實施必要部件比如麥克風和聽筒的可用空間變得有限。看一看下面列舉的美國專利，就可以知道這種小型化的趨勢是很明顯的美國專利Des.424,557，2000年5月9日授權(quán)給Nagle等人，題為″CellularTelephoneHousing″；美國專利Des.421,005，2000年2月22日授權(quán)給Lucacietal，題為″Telephone″；美國專利Des.417,449，1999年12月7日授權(quán)給Harrisetal.，題為″PortableTelephone″。上述專利均已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在此引為參考。這些電話設(shè)計中，每一個都包括一個聽筒、一個顯示器、一個鍵板和一個麥克風，它們設(shè)置在一個或者多個殼體上。它們排列在一個殼體上，或者當兩個殼體處于使用中的打開位置時排列在兩個殼體上。在使用中，所述聽筒和麥克風位于所述一個或者多個殼體的相對兩端，以使聽筒和麥克風之間的距離最大化，從而將聽筒和麥克風分別對準使用者的耳朵和嘴，同時使所述一個或者多個殼體的總長度最小化。但是，具有容易接觸的部件比如大的鍵板或者大的顯示屏的優(yōu)點是與電話的一個或者多個殼體為設(shè)置這樣的部件而設(shè)定的可用的有限的空間相沖突的。傳統(tǒng)的通信設(shè)備的一個缺點是，隨著通信設(shè)備到用戶耳朵的聲阻抗負載的變化，體驗到的聲音輸出的音量和頻譜也發(fā)生變化。聲阻抗負載(acousticalimpedanceloading)與空間體積以及通信設(shè)備與用戶耳朵之間的任何泄漏路徑有關(guān)。隨著通信設(shè)備與耳朵之間的耦合的變化，阻抗負載也變化。例如，圖1圖解了在進行聽覺增強之前傳統(tǒng)便攜式電話的頻率響應。圖1中的曲線解了用戶耳朵的三種模擬聲負載的頻率響應密封耳朵模擬器，低泄漏耳朵模擬器，以及高泄漏模擬器。如圖中所示，在三種負載條件下，頻率響應變化極大，使得用戶會體會到不希望有的聲響應的變化。這種不希望有的聲響應的變化性可能會導致這樣的事情，比如在給定的語音對話中，當通信設(shè)備從緊緊密閉在耳朵上的位置移動到稍微離開耳朵的位置(低泄漏)，再到進一步離開耳朵的位置(高泄漏，也就是離開耳朵四分之一英寸到八分之一英寸)，聲音上會覺得不舒服，通信就不清晰。最近，通信設(shè)備設(shè)計者已經(jīng)實現(xiàn)了力學均衡，來改進用戶的聽覺體驗，將通信設(shè)備的聽筒到用戶耳朵之間的聲負載的變化效應最小化。圖2圖解了將聽筒和相關(guān)的力學結(jié)構(gòu)(機械結(jié)構(gòu))最優(yōu)化以獲得一致的聲學響應的傳統(tǒng)便攜式電話的頻率響應。圖2中的曲線解了與圖1所圖解和描述的相同的三種用戶耳朵模擬聲負載的頻率響應。如圖2所示，在高泄漏聲負載條件下，相對于密封耳朵聲負載條件，較低頻率衰減明顯，在特定頻率達到25dB。與低頻的衰減相比，較高頻率響應對于三種模擬負載都向一個基本上相同的水平歸并。盡管對于所有三種負載條件都保持在整個頻譜上的清晰性，結(jié)果仍然是，對于用戶來說，隨著用戶耳朵聲負載的變化，語音通信在聲學上仍然不一致。因此，需要一種低成本、小尺寸的裝置，能夠?qū)κ褂猛ㄐ旁O(shè)備的用戶提供恒定的頻率響應和音量，而與用戶耳朵的獨有特性無關(guān)，也與通信設(shè)備與用戶的耳朵的聲學耦合好不好無關(guān)。下面結(jié)合作為舉例的實施方式來描述本發(fā)明，這些實施例不是限制性的，用附圖加以圖解。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。附圖中圖1和圖2用于圖解傳統(tǒng)便攜式電話的頻率響應；圖3圖解了一個根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的通信設(shè)備；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，用在圖3的通信設(shè)備中的有源均衡電路的一個實施例的電路框圖；圖5圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，用在圖4的有源均衡電路中的可調(diào)均衡濾波器的頻率響應；圖6是一個流程圖，用于圖解根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖4所示的有源均衡電路的操作；圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例用在圖4所示的有源均衡電路中的數(shù)字信號處理器的編程算法；圖8圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用圖4的有源均衡電路的便攜式電話的頻率響應；圖9圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖3所示的通信設(shè)備的一部分的剖面圖；圖10圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，圖3所示的通信設(shè)備的一種替換實施例；圖11圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例示于圖10中的通信設(shè)備的側(cè)視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例與圖4的有源均衡電路共同使用的加法模塊的電路框圖。具體實施例方式下面對本發(fā)明的詳細實施例進行說明。但是，應當理解，所公開的實施例只是本發(fā)明的舉例，可以用各種方式實施。因此，在這里所公開的具體結(jié)構(gòu)或者功能細節(jié)不能被解釋為限制性的，而應作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)，以及用于教導本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員以任何合適的具體結(jié)構(gòu)以各種方式實施本發(fā)明的有代表性的基礎(chǔ)。另外，這里所使用的術(shù)語和短語不是限制性的，而只是為了提供對本發(fā)明的可以理解的說明。圖3圖解了根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備10。該通信設(shè)備10最好是一個語音通信設(shè)備。該通信設(shè)備10例如可以是移動電話(如圖所示)、無繩電話、有線陸上通訊電話或者個人通信設(shè)備比如伊利諾斯州Schaumburg的摩托羅拉公司制造的V200個人通信設(shè)備。在下面的說明中，術(shù)語“通信設(shè)備”指上面提到的任何通信設(shè)備或者任何等效的通信設(shè)備。該通信設(shè)備10最好包括麥克風12、聽筒14、鍵板16、顯示屏18和傳感器20。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述傳感器20與聽筒14的位置近似，如圖所示。麥克風12將來自對著通信設(shè)備10的聲音發(fā)射的聲輸入信號轉(zhuǎn)換為電輸入信號。聽筒14將電輸出信號轉(zhuǎn)換為聲輸出信號，從通信設(shè)備10發(fā)射出去以被通信設(shè)備10的用戶聽到。鍵板16允許通信設(shè)備10的用戶輸入數(shù)據(jù)比如電話號碼和文本備忘錄。顯示屏18顯示數(shù)據(jù)，比如通信消息、電話號碼或者呼叫方標識中的一項或者多項。傳感器20測量與聽筒14處的聲壓有關(guān)的音頻響應。最好有一個有源均衡電路(未圖示，見圖4)耦合到該傳感器20，用于均衡聽筒14處的音頻響應。圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，用在圖3的通信設(shè)備10中的有源均衡電路22的一個實施例的電路框圖。示于圖3的有源均衡電路22包括一個音頻處理模塊24、一個數(shù)字信號處理器26、一個輸出音頻處理模塊28和所述傳感器20。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，傳感器20可以是有源均衡電路22的一個部件，或者可以是通信設(shè)備10中的一個獨立部件，耦合到該有源均衡電路22。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解，有源均衡電路22可以包括附加的其它電路模塊，以增強這里所述的有源均衡電路22的操作。類似地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，該有源均衡電路22可以如圖4所示實施，或者以等效的方式實施。有源均衡電路22的音頻處理模塊24接收多個音頻信號32，處理所接收到的多個音頻信號32以用在圖3的通信設(shè)備10中。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，所述多個音頻信號32可以包括模擬音頻信號、數(shù)字音頻信號或者它們的任意組合。所述音頻處理模塊24最好包括一個耦接到一個放大器36的音頻輸入34，該放大器耦接到一個模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器38。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，該A/D轉(zhuǎn)換器38從功能上不是必須的，當所述多個音頻信號32是一個或者多個數(shù)字音頻信號時，其可以被取消。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還知道，所述音頻處理模塊24可以包括這里所描述和圖解的部件或者它們的等效部件，以實現(xiàn)音頻處理模塊24的要求。在被所述音頻輸入34接收到之后，所述多個音頻信號32被所述放大器36放大，從而產(chǎn)生多個放大的音頻信號40，并通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器38被轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號42(如果必要的話)。對于所述多個放大音頻信號40中的每一個來說，得到的數(shù)字輸入信號42最好包括一個數(shù)字采樣的連續(xù)流。該數(shù)字輸入信號42被輸入所述數(shù)字信號處理器26以進行處理。所述數(shù)字信號處理器(DSP)26耦接到所述音頻處理模塊24，用于在通信設(shè)備10中執(zhí)行數(shù)學應用。例如，編入所述數(shù)字信號處理器26的軟件支持多種由通信設(shè)備10使用的DSP算法的實現(xiàn)。所述數(shù)字信號處理器26對接收到的輸入進行濾波，或者進行運算評估或者變換。該數(shù)字信號處理器26例如可以是24位數(shù)字信號處理器中的DSP56300系列(由伊利諾斯州Schaumburg的摩托羅拉公司制造)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，對于數(shù)字信號處理器26，可以使用其它類似的數(shù)字信號處理器，并且可以按照需要使用更多的相同類型或者不同類型的數(shù)字信號處理器，來應付數(shù)字信號處理器26的處理需求。作為有源均衡電路22的一個部件，數(shù)字信號處理器26接收數(shù)字輸入信號42，并通過一個可調(diào)均衡濾波器44對數(shù)字輸入信號42濾波。該可調(diào)均衡濾波器44的操作使用一個可調(diào)濾波器響應和增益。一個耦接到該可調(diào)均衡濾波器44的自適應電路46提供用于通過一個調(diào)節(jié)信號48來調(diào)節(jié)所述濾波器響應和增益的信息。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，該自適應電路46包括用于通過產(chǎn)生可調(diào)節(jié)信號48來調(diào)節(jié)所述可調(diào)均衡濾波器44的智能(信息，intelligence)。經(jīng)過所述可調(diào)均衡濾波器44濾波之后，濾波后的音頻信號50被所述輸出音頻處理模塊28進行處理，處理后的輸出音頻信號53被送往一個揚聲器55。在本發(fā)明的一個實施例中，所述自適應電路46包括噪聲補償智能。例如，該自適應電路46最好在對傳感器20的輸入處補償外部音頻噪聲源，比如與頭部的摩擦，或者使用相干測量技術(shù)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，噪聲補償智能可以如這里所描述那樣或者是其等效方案。所述輸出音頻處理模塊28耦接到所述數(shù)字信號處理器26，最好包括一個耦接到一個輸出放大器54的數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器52。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會理解，所述輸出音頻處理模塊28可以包括這里所描述的部件或者用以實現(xiàn)輸出音頻處理模塊28的要求的等效部件。過濾后的信號50通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器52被轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后由所述輸出放大器54放大。然后揚聲器55接收經(jīng)過處理后的輸出音頻信號53。該揚聲器55耦接到所述輸出音頻處理模塊28，適合將處理后的輸出音頻信號53轉(zhuǎn)換為聲輸出信號59，用以輻射到通信設(shè)備10的用戶的耳朵中。該揚聲器55最好與通信設(shè)備10的聽筒14的位置近似?；蛘撸瑩P聲器55可以位于離開所述聽筒14的位置。這樣，所述有源均衡電路22提供了對收到的音頻信號在其被播放然后被通信設(shè)備10的用戶的耳朵聽到之前利用一種可調(diào)均衡方法加以處理的裝置。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述有源均衡電路22包括所述傳感器20。該傳感器20例如可以是與通信設(shè)備10的聽筒14的位置近似的麥克風，或者可以是一個通過傳輸線連接到所述聽筒14的麥克風。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，根據(jù)本發(fā)明，所述傳感器20可以如這里所述一樣位于所述通信設(shè)備10內(nèi)部，或者是等效的方案。所述傳感器20通過測量聲壓來監(jiān)測聽筒14的頻率響應。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認識到，隨著通信設(shè)備20靠近或者遠離通信設(shè)備10的用戶的耳朵，聲壓61會變化。該傳感器20耦接到一個響應信號處理模塊57并向其饋送響應信號56。該響應信號處理模塊57最好包括一個耦接到一個響應數(shù)模(A/D)轉(zhuǎn)換器60的響應放大器58。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，該響應信號處理模塊57可以包括這里所描述和圖解的部件，或者用于實現(xiàn)所述響應信號處理模塊57的要求的等效部件。所述響應信號56由所述響應放大器58放大，并由所述響應A/D轉(zhuǎn)換器60轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。得到響應數(shù)據(jù)信號62。所述數(shù)字信號處理器26耦接到所述響應信號處理模塊57，接收和處理所述響應數(shù)據(jù)信號62。所述數(shù)字信號處理器26的自適應電路46利用所述響應數(shù)據(jù)信號62以及所述數(shù)字輸入信號42來確定要如何更新所述調(diào)節(jié)信號48以實現(xiàn)所述可調(diào)均衡濾波器44的所希望的頻率響應。這樣，這個過程“均衡”了聽筒14(也就是，對于音量控制而言，提供了恒定的靈敏度響應)。然后利用所述可調(diào)均衡濾波器44的新的頻率響應來對所述數(shù)字輸入信號42進行濾波。該過程產(chǎn)生一個頻率響應，該響應通常在感興趣的整個頻率范圍(也就是300到3400赫茲)上是平坦的，并在傳感器20處被保持在一個恒定的聲壓水平。但是，所要的頻率響應可以是根據(jù)用戶的偏好選擇的任何所需的頻譜形狀或者用于基于背景噪聲評估來提高清晰度。定期更新所述可調(diào)均衡濾波器44以將用戶相對于其耳朵保持通信設(shè)備10的方式的任何變化都考慮在內(nèi)，從而繼續(xù)所述過程。圖5圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖4所示的可調(diào)均衡濾波器44的濾波器響應。如圖5所示，對于各種聲負載條件(密封耳朵，低泄漏和高泄漏)，所述可調(diào)均衡濾波器44的頻率響應和增益發(fā)生變化，提供全頻譜自適應。例如，在1000赫茲，聽筒緊緊貼近耳朵(即密封耳朵)和聽筒離耳朵二分之一英寸(即高泄漏)這兩種情況之間，濾波器增益之間的差為35dB。類似地，在1000赫茲，聽筒緊緊貼近耳朵(即密封耳朵)和聽筒輕輕貼近耳朵(即高泄漏)這兩種情況之間，濾波器增益之間的差為10dB。圖6是一個流程圖，圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖4的有源均衡電路22的操作。過程開始于步驟64，其中，有源均衡電路22處于待機模式。然后，在步驟66，將可調(diào)均衡濾波器44的濾波器響應設(shè)置到一個預置的濾波器響應。該預置濾波器響應可以在制造時硬編碼(hardcoded)或者編程到所述數(shù)字信號處理器26中，可以用無線方式(over-the-air)編程到所述數(shù)字信號處理器26中，或者可以是手工設(shè)置的值。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，可以用其它的編程方法來對所述預置濾波器響應編程。接下來，在步驟68，判斷是否已收到一個音頻信號。例如，判斷音頻處理模塊24是否收到了所述多個音頻信號32(見圖4)。如果在步驟68沒有收到音頻信號，則過程最好返回步驟64，所述有源均衡電路22返回待機模式。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，作為替代方案，所述有源均衡電路22可以連續(xù)地進行處理和均衡，而不管是否收到了新的音頻信號。當在步驟68檢測到接收到了音頻信號時，過程前進到步驟70，其中，利用濾波器當前的濾波器響應對所接收到的音頻信號進行濾波。該濾波器響應可以是所述預置濾波器響應值，或者是對該濾波器設(shè)置的最近的值。例如，通過所述音頻處理模塊24處理所述多個音頻信號32，然后將得到的數(shù)字輸入信號42饋送給所述數(shù)字信號處理器26的所述可調(diào)均衡濾波器44。接下來，在步驟72，發(fā)射音頻。例如，由所述輸出音頻處理模塊28對濾波后的音頻信號50進行處理，然后送到揚聲器55進行發(fā)射以被通信設(shè)備10的用戶的耳朵聽到。接下來，在步驟74，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，傳感器20測量聲壓61。然后，在步驟76，該測量值被饋送到自適應電路46。例如，由所述響應信號處理模塊57處理來自所述傳感器20的響應信號56，將得到的響應數(shù)據(jù)信號62饋送給所述自適應電路46。然后，在步驟78，判斷是否需要對可調(diào)均衡濾波器44進行調(diào)節(jié)。例如，所述自適應電路46比較所述響應數(shù)據(jù)信號62和所述數(shù)字輸入信號42，以判斷是否向所述可調(diào)均衡濾波器44發(fā)送所述調(diào)節(jié)信號48。當在步驟78不需要進行調(diào)節(jié)時，過程循環(huán)回步驟68，檢查是否接收到音頻信號。在步驟80，如果在步驟78要求進行調(diào)節(jié)，則調(diào)節(jié)所述濾波器。例如，所述均衡濾波器44在收到所述調(diào)節(jié)信號48后利用包含在該調(diào)節(jié)信號48中的信息調(diào)節(jié)其濾波器響應。然后該過程返回到步驟68，檢查是否收到音頻信號。圖6中圖解和描述的過程提供了在通信設(shè)備10中實現(xiàn)的一種方法接收一個第一音頻信號；對該第一音頻信號利用一個濾波器響應濾波，產(chǎn)生第一濾波音頻信號；發(fā)射該第一濾波音頻信號，通過所述聽筒14，測量在聽筒14處的聲壓61；利用測得的聲壓61調(diào)節(jié)所述濾波器響應，從而產(chǎn)生一個調(diào)節(jié)后的濾波器響應值；接收一個第二音頻信號，利用所述被調(diào)節(jié)后的濾波器響應對所述第二音頻信號進行濾波；發(fā)射第二過濾音頻信號，通過所述聽筒14。對于不確定的多個接收到的音頻信號，可以如上所述繼續(xù)所述過程。如圖6所示的有源均衡電路22的工作使得用戶聽到所希望的響應，比如在固定的音量水平的持續(xù)平坦的頻率響應，而與聽筒與用戶耳朵耦合得好不好無關(guān)。用戶可以將聽筒緊緊地壓在耳朵上，然后將聽筒拉開，而仍然會以與聽筒被緊緊壓在耳朵上時基本相同的音量和相同的頻譜成分(低音和高音)聽到音頻。這個結(jié)果對用戶是有益的。首先，平坦的頻率響應聽起來更舒服。不平坦的響應通常是“細弱”的，很快就讓人厭煩。其次，用戶不再需要將通信設(shè)備緊緊地壓在耳朵上，而只需要輕輕地將通信設(shè)備放在耳朵上，或者甚至讓通信設(shè)備不接觸耳朵。當把通信設(shè)備緊緊地壓在耳朵上時，數(shù)分鐘后壓力就會讓用戶很不舒服，從而迫使用戶頻繁地將通信設(shè)備從一只耳朵換到另一只耳朵。使用本發(fā)明，用戶不再需要向耳朵施加大的壓力就能獲得好的音頻質(zhì)量，從而大大提高使用通信設(shè)備的舒適度。圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例用在圖4的有源均衡電路22中的數(shù)字信號處理器26的編程算法。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，根據(jù)本發(fā)明的編程算法可以是如這里所述的那樣或者其等效方案。圖7所圖解的編程算法利用一種快速傅立葉變換(FFT)方法來建立所述可調(diào)均衡濾波器44。采用若干FFT并使用它們的平均來評估聽筒的頻率響應。如圖所示，將響應數(shù)據(jù)信號62的一個256點FFT82和濾波音頻信號50的一個256點FFT84饋送到一個除法模塊86。該除法模塊86的輸出被饋送到一個傳遞函數(shù)評估模塊88。該傳遞函數(shù)評估模塊88的輸出被饋送到一個平均模塊90，在其中確定一個平均值。然后利用一個移動平均窗口在頻域中對該頻率響應進行平滑，如模塊92所示。平滑后的頻率響應在模塊94中被求倒數(shù)。在此，可以應用可選的頻率整形，這樣一般會使低頻衰減而使高頻放大。但是，可以使用任何需要的頻率響應。在模塊96，求倒數(shù)后的傳遞函數(shù)被進行逆FFT變換，產(chǎn)生真實值脈沖響應，它們是用于模塊98的有限脈沖響應(FIR)數(shù)字濾波器的抽頭(tap)，所述模塊98用于均衡所述聽筒。為了保持從老的濾波器到更新的濾波器的平穩(wěn)過渡，對以前的抽頭和該新的濾波器進行加權(quán)平均，用來產(chǎn)生新的數(shù)字均衡濾波器。作為舉例的參數(shù)有FFT的大小為256點，采樣率為8kHz，進行平均的FFT的個數(shù)為4，濾波器抽頭權(quán)重對于舊的抽頭為0.5，對于新的抽頭為0.5。圖8圖解了使用本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖4所示的有源均衡電路22的便攜式電話的頻率響應。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的所述有源均衡電路22以及在這里所描述的操作允許無論在密封耳朵、低泄漏還是高泄漏條件下，在寬的頻帶上都有平滑的頻率和音量響應。通過使用已經(jīng)包含在通信設(shè)備10中的電路比如數(shù)字信號處理器26，本發(fā)明提供了一種低成本的、尺寸最小的裝置來對使用通信設(shè)備的用戶提供恒定的頻率響應和音量水平，而不管用戶耳朵的特性如何，也不管通信設(shè)備與用戶耳朵的聲耦合好不好。圖9圖解了根據(jù)本發(fā)明具有有源均衡電路22的通信設(shè)備10的一部分的實現(xiàn)方式。圖9例如可以是圖3的通信設(shè)備10的聽筒14的剖面圖。如圖所示，傳感器20可以通過利用傳感器連通路徑(sensorcommunicationpath)100測量聲壓來監(jiān)測聽筒14的頻率響應。該傳感器連通路徑允許傳感器20被設(shè)置在通信設(shè)備10內(nèi)的任何地方，這對通信設(shè)備設(shè)計者來說提供了設(shè)計靈活性。例如，可以不受傳感器20的尺寸和位置的影響來設(shè)計通信設(shè)備10的顯示屏18。所述傳感器連通路徑100提供一個聲通道，用于來自聽筒14表面的傳感器口108的要被傳送到傳感器20的音頻響應。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，傳感器連通路徑100的距離可以是可忽略的距離，或者是在該通信設(shè)備10之內(nèi)的任何所需的距離。根據(jù)本發(fā)明，所述自適應電路46(見圖4)最好包括一個所述傳感器連通路徑100的預編程傳遞函數(shù)，用于恢復在所述傳感器口108接收到的聲響應。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，或者可以計算所述傳感器連通路徑100的傳遞函數(shù)，或者可以由所述自適應電路46確定所述傳遞函數(shù)。類似地，如圖所示，揚聲器55可以通過一個揚聲器連通路徑102將聲輸出信號59傳送到一個揚聲器口106以輻射到用戶的耳朵中。該揚聲器連通路徑102允許揚聲器55被設(shè)置在通信設(shè)備10內(nèi)的任何地方，這對通信設(shè)備設(shè)計者來說提供了設(shè)計靈活性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，揚聲器連通路徑102的距離可以是可忽略的距離，或者是在該通信設(shè)備10之內(nèi)的任何所需的距離。根據(jù)本發(fā)明，所述自適應電路46最好包括一個用于自動補償所述揚聲器連通路徑102的傳遞函數(shù)的算法，以確保自適應電路46的計算的精確性。最好，根據(jù)本發(fā)明，在傳感器連通路徑100和揚聲器連通路徑102之間耦接一個旁路路徑104。在傳感器口108被堵塞或者沒有設(shè)計到聽筒14中的情況下，該旁路路徑104為聽筒14表面的要被傳送到傳感器20的音頻響應提供一個備用的聲通道。通過為傳感器20提供一個用于測量音頻響應的備用通道，這提供了更高的安全等級。例如，當傳感器口108被堵塞時，數(shù)字信號處理器26(見圖4)會繼續(xù)增加音頻信號，從而導致潛在的聲安全故障。該旁路路徑104將這種安全故障的可能性降到最低。類似地，在揚聲器連通路徑102被堵塞的情況下，旁路路徑104提供了用于將聲輸出輻射到用戶耳朵中的備用聲通道。這提供了額外的保障，以便用戶能夠聽到聲輸出。圖10圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的通信設(shè)備的另一個實施例。該通信設(shè)備110例如可以是翻蓋式移動電話(如圖所示)、無繩電話、有線陸上通訊電話或者個人通信設(shè)備比如伊利諾斯州Schaumburg的摩托羅拉公司制造的V200個人通信設(shè)備。在下面的說明中，術(shù)語“通信設(shè)備”是指上述任何類型的通信設(shè)備或者等同物。通信設(shè)備110最好設(shè)計為包括第一組件部分114和第二組件部分116。最好，所述第一組件部分114包括顯示屏18、麥克風12和鍵板16。所述第二組件部分116最好包括一個透明鏡片(clearlens)112、聽筒14和傳感器20。如圖所示，聽筒14和傳感器的位置與所述透明晶片112近似。最好，聽筒14可以包括揚聲器55(未圖示)，具有有美感的設(shè)計比如在揚聲器55上有一個裝飾性金屬蓋。當閉合該通信設(shè)備110時(也就是將第二組件部分116蓋到第一組件部分114的頂上時)，所述透明鏡片112最好位于顯示屏18上，以便設(shè)備用戶能夠透過第二組件部分116看到顯示屏18。圖11圖解了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例示于圖10的通信設(shè)備的側(cè)視圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明，第二組件部分116的厚度可以被最小化到透明鏡片112的厚度。傳統(tǒng)的使用無源均衡的通信設(shè)備不能僅僅用所述揚聲器來進行聲學操作。這里所描述的本發(fā)明當中含有圖4所示的有源均衡電路22，允許單獨使用所述揚聲器部件而不需要額外的力學(機械)部件比如腔(volume)、口(ports)和阻尼氈(dampingfelts)。圖12圖解了根據(jù)本發(fā)明用一個加法模塊118增強了的圖4的有源均衡電路22的一部分。該加法模塊118允許使用共用的A/D轉(zhuǎn)換器120來替換圖4中的響應A/D轉(zhuǎn)換器60。對于通過修改只有用于一個附加A/D轉(zhuǎn)換器(也就是圖4的A/D轉(zhuǎn)換器38)的電路的通信設(shè)備的已有電路來實現(xiàn)本發(fā)明來說，使用共用的A/D轉(zhuǎn)換器120尤其有益。在傳統(tǒng)的通信設(shè)備中，說話麥克風，例如圖3和圖10的麥克風12，接收到的音頻信號，通過一個A/D轉(zhuǎn)換器進行處理。在本發(fā)明中，如圖12所示，在麥克風12和傳感器20之間共用這個已有的A/D轉(zhuǎn)換器。來自傳感器20的響應信號56和來自麥克風12的說話信號124被與傳感器20和麥克風12耦接的加法器122加在一起。得到的結(jié)果也就是和信號126包括響應信號56和說話信號124的成分。然后將該和信號126利用耦接到加法器122的輸出的所述共用A/D轉(zhuǎn)換器120從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，產(chǎn)生數(shù)字和信號128。接下來，一個耦接到并接收數(shù)字輸入信號42，并耦接到所述共用A/D轉(zhuǎn)換器120的回波消除器130接收和分離所述數(shù)字和信號128。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，所述回波消除器130或者可以被編程到所述通信設(shè)備的另一個部件的軟件中，或者可以在硬件中實現(xiàn)。所述回波消除器130的輸出包括一個說話信號輸出132和所述響應數(shù)據(jù)信號62。然后，如圖4中所示和所描述的，繼續(xù)響應數(shù)據(jù)信號62的處理。在這里結(jié)合優(yōu)選實施例所描述的本發(fā)明是一種低成本的、小尺寸的裝置，用于對使用通信設(shè)備的用戶提供恒定的頻率響應和音量水平，而不管用戶耳朵的獨特性，也不管通信設(shè)備與用戶耳朵的聲耦合好不好。盡管結(jié)合優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種變化和修改。因此，所有這樣的修改和變化都應視為在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種通信設(shè)備，包括一個用于從該通信設(shè)備發(fā)射聲輸出信號的聽筒；一個傳感器，其中，該傳感器的位置與該聽筒的位置近似，用于測量所述聽筒處的聲壓，產(chǎn)生一個響應信號；一個耦接到所述傳感器并接收所述響應信號的有源均衡電路，用于均衡所述聽筒處的聲輸出信號，其中，該有源均衡電路包括一個音頻處理模塊，用于接收和處理多個音頻信號，從而生成一個數(shù)字輸入信號；一個數(shù)字信號處理器，耦接到所述音頻處理模塊，用于接收所述數(shù)字輸入信號并對其濾波，其中，該數(shù)字信號處理器包括一個可調(diào)均衡濾波器，用于利用一個濾波器響應對所述數(shù)字輸入信號濾波，從而產(chǎn)生一個濾波音頻信號，其中，響應于從一個自適應電路接收到的一個調(diào)節(jié)信號來調(diào)節(jié)所述濾波器響應，以及耦接到所述可調(diào)均衡濾波器的所述自適應電路，還耦接到所述傳感器，其中，該自適應電路使用所述數(shù)字輸入信號和所述響應信號產(chǎn)生所述調(diào)節(jié)信號；以及一個耦接到所述數(shù)字信號處理器的輸出音頻處理模塊，用于接收和處理所述濾波音頻信號，并將處理后的濾波音頻信號發(fā)送到所述聽筒。2.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中，所述音頻處理模塊包括一個用于接收所述多個音頻信號的音頻輸入；和一個耦接到所述音頻輸入的放大器，用于放大所述多個音頻信號，從而產(chǎn)生多個放大音頻信號，其中，當所述多個音頻信號包括多個數(shù)字音頻信號時，所述數(shù)字輸入信號是所述多個放大音頻信號。3.如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其中，所述音頻處理模塊還包括一個耦接到所述放大器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述多個放大音頻信號轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字輸入信號。4.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中，所述自適應電路包括噪聲補償能力。5.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中，所述輸出音頻處理模塊包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述經(jīng)過濾波的信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，以及一個耦接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出放大器，用于放大從所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收到的所述模擬信號。6.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中，所述聽筒包括一個耦接到所述輸出音頻處理模塊的揚聲器。7.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，還包括一個耦接到所述傳感器的響應信號處理模塊，用于處理來自所述傳感器的所述響應信號，從而產(chǎn)生一個響應數(shù)據(jù)信號，其中，所述自適應電路利用所述數(shù)字輸入信號和所述響應數(shù)據(jù)信號來產(chǎn)生所述調(diào)節(jié)信號。8.如權(quán)利要求7所述的通信設(shè)備，其中，所述響應信號處理模塊包括一個響應放大器，用于放大所述響應信號，以及一個耦接到所述響應放大器的響應模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述放大響應信號轉(zhuǎn)換為所述響應數(shù)據(jù)信號。9.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，還包括一個用于產(chǎn)生說話信號的麥克風；以及一個加法模塊，其中，該加法模塊包括一個耦接到所述麥克風和所述傳感器的加法器，用于將所述說話信號和所述響應信號相加，從而產(chǎn)生一個和信號，一個耦接到所述加法器的共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述和信號轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字和信號，以及一個耦接到所述共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的回波消除器，還耦接到所述音頻處理模塊，用于分離所述數(shù)字和信號，產(chǎn)生一個說話信號輸出和所述響應信號。10.通信設(shè)備中的有源均衡方法，包括對從位置與聽筒近似的傳感器接收到的一個響應數(shù)據(jù)信號進行快速傅立葉變換，從而產(chǎn)生一個變換后的響應數(shù)據(jù)信號；對從一個音頻處理模塊接收到的一個數(shù)字輸入信號進行快速傅立葉變換，從而產(chǎn)生一個變換后的數(shù)字輸入信號；對所述變換后的響應數(shù)據(jù)信號和所述變換后的數(shù)字輸入信號進行除法，從而產(chǎn)生一個除法信號；利用該除法信號評估一個傳遞函數(shù)；對該傳遞函數(shù)平均，從而產(chǎn)生一個頻率響應；利用一個移動平均窗口在頻域中平滑該頻率響應；對平滑后的頻率響應求倒數(shù)；對傳遞函數(shù)倒數(shù)進行快速傅立葉逆變換，產(chǎn)生一個真實值脈沖響應；利用一個有限脈沖響應數(shù)字濾波器對所述聽筒進行均衡。全文摘要一種通信設(shè)備(10，110)，包括一個聽筒(14)、一個傳感器(20)和一個有源均衡電路(22)。該聽筒(15)從通信設(shè)備(10，110)發(fā)射聲輸出信號(59)。該傳感器的位置與所述聽筒(14)的位置近似，測量該聽筒(14)處的聲壓(61)，產(chǎn)生一個響應信號(56)。所述有源均衡電路(22)耦接到所述傳感器(20)，利用所述響應信號均衡所述聲輸出信號(59)。文檔編號H04M1/60GK1602583SQ02824816公開日2005年3月30日申請日期2002年11月25日優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日發(fā)明者杰森·D·麥金托什申請人:摩托羅拉公司