CN100334920C - 驱动电路、机电声换能器以及便携式终端装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个电路是一种驱动电路，用于驱动具有在共振频率处共振的一个机械振动系统的一个振动器。所述驱动电路向所述振动器输出包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的至少两个信号。所述振动器具有能将一个电信号转换为声音以及振动之中至少一种的功能。

Description

驱动电路、机电声换能器以及便携式终端装置
本发明涉及用于为便携式终端设备产生振铃声或震铃的一种机电声换能器以及用于驱动它们的方法，所述便携式终端设备例如可以是便携式电话、寻呼机或PHS(个人轻便电话装置)。
按照常规，象便携式电话、寻呼机或PHS这样的便携式终端设备包括与电信号发生器相连的若干震动器，以便能有选择地产生用于警告用户有输入呼叫的一种铃声或震动。
在本领域中有减小便携式终端设备的尺寸和重量的需要。例如，Motorola公司的日本专利申请公开No.8-275293中，公开了一种便携式电话，它使用了能产生一种声音以及一种震动的单一单元的机电声换能器。
图32显示了这样一种传统的机电声换能器3200的结构。参见图32，可动物质(mass)1是由平面非线性弹簧部件2支撑的。电磁线圈4被封闭在线圈架3内。永磁体5被固定在与电磁线圈4相对的可动物质1的外围。虽然没有在图32中显示出来，但线圈架3的外围与共鸣板(例如，便携式电话的外壳)相连。
在机电声换能器3200中，交变磁场是依据加到电磁线圈4上的驱动信号而产生的，因此在电磁线圈4和永磁体5之间产生一个交变的激励力(excitation force)，以振动可动物质1。这一振动被传送到共鸣板，因此在便携式电话接收到一个输入呼叫时能提供一个振动警告信号。换能器3200还基于相似的原理而产生了一个可听信号。为获得大的振动力，采用平面非线性弹簧部件作为支撑可动物质1的部件2。图33是表示平面非线性弹簧部件的位移与频率之间的关系的图。在本技术领域中已知非线性弹簧部件显示出被称为“跳跃现象”(例如，请看1973年3月的Rikokenkyusha，YOSHIHISA写的“扬声器”)的振动特性。这种现象是当频率增加时，非线性弹簧部件的位移的变化为A→B→C→D，而在频率降低时，其位移变化为D→C→E→F→A。
在F-B的频率范围内，位移特性受所加的频率信号的方向(即或者增加或者减少)的影响。这样，不能获得稳定的振动。出于这一观点，传统的机电声换能器3200使用在A-F的频率范围上扫动的驱动信号，在该频率范围内，位移特性不会受到频率信号的方向的影响。当采用了A-F的频率范围时，振动力在频率F处很大，而在A处很小。因此，当频率信号在A-F的频率范围内扫动时所获得的振动输出有可能效率不高。尤其是对于象便携式电话这样的其驱动电源为电池的移动信息终端设备，存在这样一种强烈的需求，即换能器的效率要最大，以便减少其功耗，从而能允许设备长时间使用。
依据本发明的一个方面，这里提供了一个驱动电路，用于驱动具有在共振频率处共振的机械振动系统的一个振动器。驱动电路向振动器输出在包含共振频率的频率范围内所包含的不同频率的至少两个信号。振动器具有将一个电信号转换为声音和振动之中至少一种的功能。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括具有低于共振频率的一个频率的第一信号，以及具有高于共振频率的一个频率的第二信号。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括第一信号和第二信号。驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过将第一信号与第二信号加在一起而得到的。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括第一信号和第二信号。驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是在相互移动第一信号的一个相位以及第二信号的一个相位的同时，通过在将第一信号与第二信号加在一起而得到的。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括第一信号和第二信号。第一信号和第二信号中的至少一个包括一个正弦波信号。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括第一信号和第二信号。第一信号和第二信号中的至少一个包括一个矩形波信号。
在本发明的一个实施例中，驱动电路还包括一个限幅器，用于限制合成信号的峰值输出电压。
在本发明的一个实施例中，合成信号是一个正弦波信号，它是通过将若干组频率信号合成在一起而得到的，其中每一组都包括一个第一对相邻的频率信号以及一个第二对相邻的频率信号，第一对相邻的频率信号被以反相合成在一起，第二对相邻的频率信号被以同相合成在一起。
在本发明的一个实施例中，振动器包括一个磁电路部分，并至少有一个悬置部件。
在本发明的一个实施例中，悬置部件(suspension)  包括一个线性悬置部件。
在本发明的一个实施例中，驱动电路是产生用于振动的一个频率信号的或是产生用于声音的电声信号的一个电信号发生器。
依据本发明的另一方面，本发明提供了一种驱动电路，用于驱动具有含预定振动力作为频率特性函数的机械振动系统的一个振动器。在预定的频率范围内，该机械振动系统对增大的扫频和减小的扫频具有不同的振动力与频率特性关系。预定的频率范围被确定在表示预定的频率范围内最低频率的下限频率和表示预定的频率范围内最高频率的上限频率之间。驱动电路向振动器输出具有位于所述频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号。第二信号或与第一信号同时或者先于第一信号被输出给振动器。该振动器具有将电信号转换为声音和振动形式中的至少一种的功能。
在本发明的一个实施例中，振动器包括一个磁电路和至少一个悬置部件。
在本发明的一个实施例中，悬置部件包括一个非线性悬置部件。
在本发明的一个实施例中，悬置部件具有刚性S，这样当用就位移X而论的多维函数来表示刚性S时，多维函数中的X2项具有非零值。
在本发明的一个实施例中，驱动电路是一个电信号发生器，用于产生用于振动的一个频率信号，或用于产生用于声音的一个电声信号。
在本发明的一个实施例中，第二信号包括其频率随时间连续改变的一个扫频信号。
在本发明的一个实施例中，第二信号包括若干点频率信号。
在本发明的一个实施例中，第一信号和第二信号中的至少一个包括其频率随时间增大的增长的信号。
在本发明的一个实施例中，第一信号包括一个其频率在时间上连续变化的扫频信号。第一信号具有第一调谐频率和第二调谐频率，在第一调谐频率处，第一信号的频率停止增长并开始降低，在第二调谐频率处，第一信号停止降低并开始增加。第一调谐频率低于上限频率。第二调谐频率高于下限频率。
在本发明的一个实施例中，第一信号包括至少一个点频率信号。
在本发明的一个实施例中，驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过将第一和第二信号加在一起而得到的。
在本发明的一个实施例中，驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是在将第一信号的一个相位与第二信号的一个相位相互移动的同时，将第一信号和第二信号相加从而实现的。
在本发明的一个实施例中，第一信号和第二信号中的至少一个包括一个正弦波信号。
在本发明的一个实施例中，第一信号和第二信号中的至少一个包括一个矩形波信号。
在本发明的一个实施例中，驱动电路还包括一个限幅器，用于限制合成信号的峰值输出电压。
在本发明的一个实施例中，合成信号是一个正弦波信号，它是通过将若干组频率信号合成在一起而得到的，其中每一组都包括一个第一对相邻的频率信号以及一个第二对相邻的频率信号，第一对相邻的频率信号被以反相合成在一起，第二对相邻的频率信号被以同相合成在一起。
另外，依据本发明的另一个方面，本发明提供了一种机电声换能器，包括：一个振动器和一个驱动电路。振动器具有在共振频率处共振的机械振动系统；驱动电路用于驱动该振动器。驱动电路向振动器输出包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的至少两个信号。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号。第一信号具有低于共振频率的一个频率，第二信号具有高于共振频率的一个频率。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括一个第一信号和第二信号，第一信号具有低于共振频率的一个频率，第二信号具有高于共振频率的一个频率。驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过将第一信号与第二信号加在一起而得到的。驱动电路通过改变第一信号的频率、第二信号的频率、第一信号频率和第二信号频率之间的频率间隔、第一信号相位、第二信号相位、第一信号电压以及第二信号电压之中的至少一个，从而有选择地改变合成信号。
另外，依据本发明的又一个方面，本发明提供了一种机电声换能器，包括：振动器以及驱动电路。振动器具有含有预定的振动力作为频率特性函数的机械振动系统；驱动电路用于驱动振动器。机械振动系统具有不同的振动力与频率特性关系，以便用于预定频率范围内的增大的扫频以及降低的扫频。预定的频率范围被确定在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间。驱动电路向振动器输出一个第一信号和一个第二信号，第一信号具有位于频率范围内的一个频率，第二信号具有低于所述下限频率的一个频率。第二信号或者与第一信号同时或者先于第一信号而输出到振动器。
在本发明的一个实施例中，驱动电路向振动器输出一个合成信号，该信号是通过将第一信号和第二信号加在一起而实现的。驱动电路通过改变第一信号的频率、第二信号的频率、第一信号频率与第二信号频率之间的频率间隔、第一信号的相位、第二信号的相位、第一信号的电压电平、第二信号的电压电平之中的至少一种，从而实现对合成信号的选择改变。
依据本发明的又一个方面，本发明提供了一种便携式终端设备，包括：振动器、天线、接收信号处理部件以及驱动电路。振动器具有在共振频率处共振的机械振动系统；天线用于接收输入呼叫信号；接收信号处理部件用于处理输入呼叫信号，以便向振动器输出一个电信号；驱动电路用于驱动振动器。驱动电路向振动器输出包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的至少两个信号。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括一个第一信号和一个第二信号，第一信号具有低于共振频率的一个频率，第二信号具有高于共振频率的一个频率。
在本发明的一个实施例中，便携式终端设备还包括一个切换部件，用于依据来自接收信号处理部件的一个输出，而将振动器连接到驱动电路和接收信号处理部件中的一个上。
在本发明的一个实施例中，便携式终端设备还包括一个信号合成部件，用于将由接收信号处理部件输出的电信号与由驱动电路输出的电信号合成在一起。
在本发明的一个实施例中，便携式终端还包括：第一开关、第二开关和第三开关。第一开关位于接收信号处理部件和信号合成部件之间；第二开关位于驱动电路和信号合成部件之间；第三开关位于信号合成部件与振动器之间。
在本发明的一个实施例中，第一开关、第二开关和第三开关是依据由接收信号处理部件输出的信号而执行操作的。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个信号包括具有低于所述共振频率的一个频率的第一信号，以及具有高于所述共振频率的一个频率的第二信号。驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的。通过改变第一信号的一个频率、第二信号的一个频率、第一信号频率与第二信号频率之间的频率间隔、第一信号的一个相位、第二信号的一个相位、第一信号的电压电平以及第二信号的电压电平之中的一个，驱动电路可以有选择地改变合成信号。
依据本发明的另一个方面，本发明提供了一种便携式终端设备，包括：一个振动器、一个天线、一个接收信号处理部件以及一个驱动电路。振动器具有一个含预定振动力作为频率特性函数的一个机械振动系统；天线用于接收输入呼叫信号；接收信号处理部件用于处理输入呼叫信号，以便向振动器输出一个电信号；驱动信号用于驱动所述振动器。机械振动系统具有不同的振动力与频率特性关系，以用于预定频率范围内的增大的扫频和降低的扫频。预定的频率范围被确定在表示预定频率范围内最低频率的下限频率和表示预定频率范围内最高频率的上限频率之间。驱动电路向振动器输出一个第一信号和一个第二信号，第一信号具有位于所述频率范围内的一个频率，而第二信号具有低于所述频率下限的一个频率。第二信号或与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器。
在本发明的一个实施例中，便携式终端设备还包括一个切换部件。用于依据来自接收信号处理部件的一个输出，而将振动器连接到驱动电路和接收信号处理部件中的一个上。
在本发明的一个实施例中，便携式终端设备还包括一个信号合成部件，用于将由接收信号处理部件输出的电信号与由驱动电路输出的电信号合成在一起。
在本发明的一个实施例中，便携式终端还包括：第一开关、第二开关和第三开关。第一开关位于接收信号处理部件和信号合成部件之间；第二开关位于驱动电路和信号合成部件之间；第三开关位于信号合成部件与振动器之间。
在本发明的一个实施例中，驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的。通过改变第一信号的一个频率、第二信号的一个频率、第一信号频率与第二信号频率之间的频率间隔、第一信号的一个相位、第二信号的一个相位、第一信号的电压电平以及第二信号的电压电平之中的一个，驱动电路可以有选择地改变合成信号。
在本发明的一个实施例中，驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的。
在本发明的一个实施例中，驱动电路向振动器输出一个合成信号，该合成信号是通过在对第一信号的一个相位以及第二信号的一个相位彼此进行移动的同时，将第一信号和第二信号加在一起而得到的。
在本发明的一个实施例中，第一信号和第二信号中的至少一个包括一个正弦波信号。
在本发明的一个实施例中，第一信号和第二信号中的至少一个包括一个矩形波信号。
对本技术领域人员来说，通过阅读并理解以下参照附图所进行的详细的说明，可以突出本发明的这个以及其它优点。
图1是一张框图，它说明了依据本发明实施例1的一个机电声换能器的主要部分；
图2是一个分解图，它说明了依据本发明实施例1的机电声换能器的典型的振动器；
图3A是一张顶视图，它说明了依据本发明实施例1的去掉了搁板的振动器；
图3B是一张剖面图，它说明了依据本发明实施例1的振动器；
图4是一张图，它说明了依据本发明实施例1的振动器的悬置部件(suspension)的位移与所施加的力之间的关系；
图5是一张表示悬置部件的位移与刚性之间的关系的图；
图6是一张表示依据本发明实施例1的振动器的振动力与频率之间关系的图；
图7是表示振动器的振动力和频率之间关系的另一张图；
图8是一张图，它表示了使用线性悬置部件的传统振动器的振动力和频率之间的关系；
图9是一张图，它表示了依据本发明实施例1的第二非线性悬置部件的位移和刚性之间的关系；
图10是一张图，它显示了依据本发明实施例1的振动器的振动力和频率之间的关系；
图11是一张图，它显示了依据本发明实施例1的振动器的振动力和频率之间的关系，同时还显示了输入频率点；
图12是一张图，它显示了依据本发明的实施例1的振动器的振动力和频率之间的关系；
图13A至13D表示了在将信号频率输入给依据本发明实施例1的机电声换能器时，所得到的输入/输出特性；
图14A和14B表示了在将合成的频率信号输入给依据本发明实施例1的机电声换能器时，所得到的输入/输出特性；
图15是一张图，它说明了在依据本发明实施例1的振动器的振动力随频率特性的变化；
图16A说明了所合成的信号的波形，它是通过将若干同相的频率信号相加而得到的；
图16B说明了由合成信号而得到的振动力的波形；
图17A说明了所合成信号的波形，它是在由依据本发明实施例1的机电声换能器对若干频率信号进行相位调整的同时，将该若干频率信号加在一起而得到的；
图17B说明了由合成信号而得到的振动力的波形；
图18A显示了一种振动力的波形，它是在振动器的振动力随频率特性朝低频一侧移动时，由依据本发明实施例1的机电声换能器得到的；
图18B显示了一种振动力的波形，它是在振动器的振动力随频率特性朝高频一侧移动时，由依据本发明实施例1的机电声换能器得到的；
图19是一张平面图，它显示了依据本发明的实施例2的一个线性悬置部件；
图20是一张图，它显示了依据本发明的实施例2的使用了线性悬置部件的机电声换能器振动力和频率之间的关系；
图21A显示了依据本发明实施例2的电压电平的一个波形；
图21B显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图22A显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图22B显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图23是一张方框图，它显示了依据本发明实施例2的一个电信号发生器；
图24是一张图，它显示了对于依据本发明实施例2的具有不同Q值的各种线性悬置部件的振动力和频率之间的关系；
图25A显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图25B显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图25C显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图26A显示了依据本发明实施例2的电压电平的波形；
图26B显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图27A显示了依据本发明实施例2的电压电平的波形；
图27B显示了依据本发明实施例2的振动力的波形；
图28是一张方框图，它显示了依据本发明实施例3的一个机电声换能器的主要部分；
图29是一张透视图，它显示了依据本发明实施例4的一个便携式电话，其中包括有本发明的机电声换能器；
图30是一张方框图，它显示了依据本发明实施例4的机电声换能器的主要部分；
图31是一张方框图，它显示了依据本发明实施例5的机电声换能器的主要部分；
图32是一张剖面图，它显示了传统的机电声换能器的一个结构；
图33是一张图，它显示了传统的机电声换能器的位移和频率之间的关系；
现在，将参见附图，对本发明的各种实施例进行说明。
(实施例1)
图1是一张框图，它显示了依据本发明实施例1的的一个机电声换能器100。参见图1，机电声换能器包括一个振动器6、一个电信号发生器7以及一个开关SW1，该开关SW1用于接通/断开所产生的电信号。
图2、3A和3B显示了在本发明的机电声换能器100中所用的振动器6的典型结构。图2是一张分解图，图3A是一张去掉搁板的平面图，图3B是一张剖面图。
参见图2、3A和3B，振动器6包括具有形成一个整体的一个磁轭、一个磁铁以及一个底板(plate)的磁电路部件8、以及与磁电路部分耦合的一个上悬置部件9和一个下悬置部件10。上悬置部件9包括一对沿上悬置部件9的相对两边延伸的延伸部分9a和9b。下悬置部件10包括一对沿下悬置部件10的相对两边延伸的延伸部分10a和10b。延伸部件9a和9b的延伸方向与延伸部件10a和10b的延伸方向不同。在这一实施例中，磁电路部分8的重量为3克。
振动器6还包括一个塑料支撑部件11和由钛金属或塑料构成的一个无磁振动膜12。塑料支撑部件11包括一个上孔11e、一个下孔11f，以及分别用于接纳延伸部件9a、9b、10a和10b的插座11a、11b、11c和11d。振动膜12的外围被定义了支撑部件11的下孔11f的下边缘所接纳。音圈13与振动膜12同心地耦合在一起，而其上边缘则如图3B所示插入到磁电路部件8的磁隙8a中，该磁隙被支承在上悬置部件9和下悬置部件10之间。
振动器6还包括与确定了支撑部件11的上孔11e的一个上边缘相连的一个搁板14。支撑部件11包括与音圈13的引线相连的一个外部输入端11g。
上悬置部件9和下悬置部件10中的每一个都是由不锈钢材料或铍合金材料构成的一个弹簧。如此设计悬置部件9和10的大小及形状，使得悬置部件9和10对位移幅度的量具有非线性刚性特性。在所示的例子中，延伸部分9a、9b、10a以及10b具有8mm的长度、1mm的宽度以及0.085mm的厚度。
图4是一张图，它显示了上悬置部件9和下悬置部件10的位移和所施加的力之间的关系。该图显示了在有力施加到磁电路部件8上，且上悬置部件9和下悬置部件10的伸展部件9a、9b、10a和10b被彼此固定，且磁电路部件8与它们同轴并位于它们之间的情况下，所得到的力与位移特性之间的关系。该图的横轴表示位移，其纵轴表示所施加的力。图5是一张表示从图4所示的图中得到的悬置部件9和10的刚性特性的图，其中其横轴表示位移，其纵轴表示刚性。悬置部件9和10中的每一个都显示出非线性特性，在该特性中，刚性值随位移的增加而增加。图6是一张图，它表示对包含这种非线性悬置部件9和10的振动器6的振动力特性相对于输入频率信号的曲线图(磁电路部件8的质量大约为3克)。图6表示当频率升高或降低时所获得的振动力与频率特性的关系。当频率连续增加时，振动力的变化从a→b→c→d。而当频率连续降低时，振动力的变化从d→c→e→f→a。该曲线基本上具有与前面参照图33所说明的已有技术中的非线性悬置部件相同的跳跃现象。
下面将说明包括这样一种振动器的机电声换能器100的操作。
当开关SW1被接通时，由电信号发生器7所产生的频率信号被输入给振动器6。输入的频率信号中的至少一个包括位于频率范围Wb内的一个频率，该频率范围被定义在下限频率(fL)和上限频率(fH)之间。下限频率fL和上限频率fH分别与图6中的点f和点b相对应，图6中显示了非线性悬置部件9和10的振动力特性。频率范围Wb是这样一个频率范围，其中悬置部件9和10在频率升高和降低时显示出不同的振动力特性。显然，振动器6所产生的振动力在频率范围Wb内最大。但是，当具有位于频率范围Wb内的一个频率140Hz的信号被单独加到振动器6上时，就得到了与沿着用于下降的扫频的较低的特性线的(与140Hz相应的)点g相对应的振动力，而没有得到与沿着用于上升的扫频的较高的特性线的(同样与140Hz相对应的)点h相对应的振动力。当频率从与点b相应的上限频率fH下降到与点f相应的下限频率fL时，不会再现出点f和点b之间的用于上升的扫频的振动力特性线。为稳定确保从点f到点b的特性线能沿着获得大的振动力的方向，则低于频率范围Wb的下限频率fL的至少一个频率应当被包含在对振动器6的输入信号中。
参见图7，最好是扫频信号的频率从低于fL的点i上升到位于频率范围Wb内的点h，从点h下降到仍然是位于频率范围Wb内的点j，且此后在点h和点j之间重复扫动(即开始i→h，接下来是h→j→h→j→h……)。在这种情况下，输入信号的频率在可获得大的振动力的频率范围Wb内扫动，因此确保了较大的振动力。
在上述例子中，输入信号的频率开始从点i扫到点h，之后反复降低和升高。另一种方法是，输入信号的频率从点i开始升高，之后停在点h，此后，连续使用其频率被固定在点h处的输入信号。在这种情况下，振动力不会象在单独输入与点h或点g相应的频率的情况那样跳跃到沿着用于下降的扫频的较低的特性线的点g，因此，保证了大的振动力。因此，通过将点h设定在频率范围Wb的上限频率fH的附近，有可能连续获得大的振动力。
振动器6的每一个悬置部件的刚性特性是非常重要的。图8显示了具有磁电路部件的振动器的振动力特性，其中该磁电路部件是由不具有非线性特性的悬置部件支承的。对线性悬置部件，振动力特性在上升的扫频和下降的扫频之间没有变化。但是，获得大振动力的频率被限定在机械系统的共振频率f0处，这是依据悬置部件的刚性和磁电路部件的质量而定的。在除共振频率f0的其它频率处，振动力大大降低。这样，在这种情况下，有可能提供一种共振频率检测装置，用于将驱动信号的频率与共振频率f0相匹配。另外，有必要在制造过程中精确控制共振频率，以便振动器的共振频率与预定的驱动频率相匹配。对于图6所示的非线性悬置部件的振动力特性，在很宽的频带(f→b)上都可获得大的振动力，而不象在使用线性悬置部件的情况时那样只能在f0那样窄的频带内得到大的振动力。为在这样宽的频带上得到大的振动力，最好是使用悬置部件(例如9或10)的一个特定的非线性振动力。例如，可如以下方法得到图6中所示的振动力特性。用以下多维函数来表示图4中的位移(X)与振动力(F)特性之间的关系。
表达式1
F＝S1x+S2x2+S3x3
此外，图5中所示的位移(x)与刚性(S)特性用以下表达式来表示。
表达式2
S＝S1+S2x+S3x2
例如，当上述表达式2中S1、S2、以及S3被如下设定时，
S1＝503.6
S2＝0
S3＝5.5×108，以及
位移x被设定为1mm，表达式2中的相应项的值如以下表1所示。
表1
    S1[N/m]     S2x[N/m]     S3x2[N/m]
    503.6     0     550
这样，可以看出，非线性项(S3x2)是引发在上升的扫频和下降的扫频之间的振动特性的因素，还是允许在宽的频带内获取大的振动力的因素。
因此，最好如此设计在支撑部件11中所用的振动器6的悬置部件9或10，以便x2项具有一个非零值。
当S1、S2和S3被如下所示设定时，
S1＝0
S2＝0
S3＝8.0×108，
这样，上述表达式2的刚性函数的S1项和S2项就小于S3项，因此实际上只有S3项具有一个值，所得到的位移与刚性特性的关系如图9所示，由振动器6所提供的振动力特性如图10所示。正如可从图10中看到的那样，振动力特性在上升的扫频和下降的扫频之间发生变化的频率范围f′-b′要比图6和7中所示的宽，用于上升的扫频的振动力特性线的坡度要小于图6和7中所示的情况。这样，由于输入信号的频率改变而引起的振动力的改变量就减小了，因此有可能更稳定地获得的大的振动力。
在上述两个例子中，都假定了S2项为0。但是，同样，当S2项不为0时，在上升的扫频和下降的扫频之间改变振动力特性的跳跃现象还是会以相同的方式发生。这种情况也适用于表达式中含有更高阶的项的情况。
其中x2项具有非零值的非线性悬置部件可以用这样的刚性特性这样实现，即该刚性特性的幅值随位移的增加而受到了限定。这种非线性特性可以通过例如减少悬置部件的长度从而限制悬置部件的幅度或是通过采用具有小延展性的材料等方法，而很容易地实现。
此外，使用本发明的机电声换能器100，由电信号发生器7所产生并提供给振动器6的频率信号并不会被限制为连续的扫频信号。另一种情况是，频率信号可以是离散点频率序列。该点频率序列最好包括至少一个低于频率范围Wb的下限频率fL的频率，将其作为初始输入频率。图11显示了这样一个点频率序列的例子。对振动器6的输入频率开始于P1，接着，其改变从P2→P3→P4→P5。输入信号的频率可以截止在最后一个频率P5，且此后可连续地提供固定的频率P5。在这种情况下，振动器6可连续输出大的振动力。另一种情况是，输入频率可以一开始就上升，从P1→P2→P3→P4→P5，之后，在频率范围Wb内周期性地上升并下降，即P5→P4→P3→P4→P5。当点频率被从初始频率切换到最大频率，其中这些频率彼此相距很远例如是从P1→P5，则有可能不能实现稳定操作。因此，最好是在初始频率和最大频率之间内插这样一种频率间隙，这例如可以利用象位于频率范围Wb内的P3这样的一个或更多个点频率来实现。但是，当初始频率以及最终频率(例如P2和P3)都位于下限频率fL附近时，即便是初始频率(P2)低于下限频率fL且最终频率(P3)位于频率范围Wb内，则上述那种做法可能是不必要的。
如上所述，由于机电声换能器100采用了使用非线性悬置部件的振动器6，所以，它可在宽的频带内有效地提供大的振动力。
虽然，输入信号的波形最好是一个正弦波，但如果矩形波输入信号的基频满足上述频率条件，则对上述矩形波输入信号，也能料到其具有如上所述的效果。但是，在这种情况下，很可能有较高的谐波分量要加到音圈13上，因而在振动器6振动时产生了一个不需要的音调。因此，最好是插入一个高阻滤波器151，它能去除电信号发生器7和振动器6之间的较高的频带。
但是由于由电信号发生器7产生并提供给振动器6的输入信号是包括高频分量的一个声音或音乐信号，因此振动膜12可以振动，其作用为扬声器，因此允许声音再现。在这种情况下，如果声音信号的下限频率被设定为高于频率范围Wb的下限频率，则有可能仅仅通过振动振动膜12而不用振动磁电路部件8就可产生声音。这在最好是分别再现振动和声音时是极有效的。
由电信号发生器7产生的频率信号最好是一个合成信号，该合成信号是通过将至少包含有一个低于频率范围Wb的频率的若干信号加在一起而得到的。
现在，将说明含有用于产生这样一种频率信号的电信号发生器7和具有非线性悬置部件的振动器6的机电声换能器100的操作。
来自电信号发生器7的频率信号被输入到振动器6。频率信号是一个合成信号，该合成信号是通过将与图12中所示的频率Wb内的
点t相应的频率(其中非线性悬置部件9和10的振动力特性在上升的扫频和下降的扫频之间变化)以及与低于频率范围Wb的点s相应的频率加在一起而得到的。
图13A到13D显示了当分别将(分别与点s和点t相应的)频率f1和f2输入给振动器时输入波形和输出波形。图13A显示了频率为f2的输入信号的波形，且该波形具有一个峰值电压幅度，该幅度为图13C中所示的频率为f1的另一个输入信号的峰值电压幅度的两倍。图13B显示了当输入具有频率f2的信号时，所得到的振动力波形。图13C显示了具有频率f1的输入信号。图13D显示了当输入频率为f1的信号时所得到的振动力波形。与点g相对应的频率信号f2是一个具有位于频率范围Wb内的频率的信号。与如上所述的参见图12的说明相同，是借助于上升的扫频而从振动器6得到大的振动输出的。但是，当单独使用频率信号f2时，振动力就减少到沿着用于降低的扫频的特性线的点U的值。与点S相应的频率f1是低于频率范围Wb的一个频率。使用频率f1，振动力并不在上升的扫频和下降的扫频之间发生变化。因此即使输入信号f1具有为输入频率信号f2的峰值电压幅度的1/2的峰值电压幅度，其所得到的输出波形(振动力波形)仍然具有比由输入频率信号f1所得到的波形要大的幅度，正如可从图13B和13D中所看到的那样。
图14A显示了合成的输入信号的波形，该合成的输入信号是通过将上述两个频率信号f1和f2加在一起而得到的。图14B显示了当将图14A中所示的合成输入信号输入给振动器6时所得到的振动力特性。输入波形是一个调幅信号，其幅度峰值周期性地增大并减小。振动力特性的输出波形的幅度峰值也随时间增大及减小。从图14B中可看出，与图13A到13D中所单独使用的单一的频率相比，该输出波形的幅度峰值是一个较大的值。这样，可看出通过使用将两个频率合成在一起而得到的一个信号，就可得到与用频率f2在上升的扫频期间所得到的点t相对应的振动力。
但是由于电信号发生器7产生了象曲调信号、音乐信号或声音信号这样的一个声信号，则耦合有音圈13的振动器6的振动膜12振动，因此生成了声信号。在这种情况下，甚至是在声信号的低频分量被包括在频率范围Wb内时，所产生的振动力也很小。所以，振动报警功能与声音报警功能可以完全分开。既可以输入振动信号也可以输入声信号，以便能同时再现振动信号和声音信号。这样，通过调整信号频带，并将若干信号合成在一起，振动器6可以起到能再现振动信号和声信号的多功能换能器的作用。
由频率范围Wb内的频率信号所得到的振动力要大于从低于频率范围Wb的频率信号而得到的振动力。因此，为了减小功耗，最好是在确保由频率范围Wb内的频率信号而得到稳定的振动力输出的同时，使低频信号的输入电压电平最小。虽然在这个例子中使用了两个正弦波信号作为输入频率信号，但使用三个或更多个正弦波信号也可以达到相似的效果。可依据与在这一实施例中所用的原理相似的原理来确定每个输入频率信号的电压电平。另一种方法是，如果矩形波信号的基频满足上述频率条件，则输入信号也可以是通过将两个矩形波信号加在一起而得到的一个合成信号。但是，在这种情况下，包含在信号中的较高的谐波分量很有可能会将失真引入由振动膜12所再现出的信号中。因此，最好是插入一个高阻滤波器，它能截断振动器6的前一级放大级内的较高的频带。
图15显示了由于批量生产的具有非线性悬置部件的振动器6的变化而导致的各振动力与频率特性L、M和H之间的关系。虽然图15仅仅显示了在连续增大频率时所观测到的特性，但在频率连续下降时也可看到相似的跳跃现象(特性在上升的扫频和下降的扫频之间发生改变的一种现象)，正如图6和12中可看到的那样。
由电信号发生器7所产生的频率信号是一个合成信号，该合成信号是通过在将信号的相位进行彼此移动的同时，将若干频率信号P1-P8加在一起而得到的。频率信号P1-P8中的至少一个具有低于被朝低频一侧移动的振动力特性线L的频率范围Wb的一个频率，频率信号P1-P8中的至少一个具有高于被朝高频一侧移动的振动力特性线H的频率范围Wb的一个频率。
下面，将说明具有非线性悬置部件的振动器6以及包含用于产生上述频率信号的电信号发生器7的机电声换能器100的操作。
来自电信号发生器7的频率信号被输入到振动器6。在这一例子中所用的频率信号是一个点频率P1-P8序列。最低的频率P1，P1低于朝低频一侧移动的振动力特性线L的频率范围Wb，最高频率为P8，P8高于朝高频一侧移动的振动力特性线H的频率范围Wb。其它频率P2-P7等间距地位于P1和P8之间。
现在将说明本发明的效果。图16A说明了通过将8个同相的点频率相加而得到的电信号的波形。电信号被输入到具有图7所示的振动与频率特性M关系的振动器6。图16B显示了振动器6的输出振动特性的波形。电信号的峰值随着周期T16而周期性地增加(图16A)，周期T16等于相应的频率间的频率间隔的倒数(即对5Hz的间隔为200ms)。因此，输出振动波形在每个周期的起始处具有大的峰值，但振动力在下一个周期开始前一直衰减。
虽然，这样一种振动波形产生了一个周期性增加的振动力，但最好的振动波形是那种在整个时间上都能保持产生大的振动力的波形。
图17A说明了电信号的波形，它是通过将8个点频率P1-P8加在一起而得到的，同时最低频率P1与下一个频率P2反相，P3与P4同相，P5与P6反相，P7与P8同相。图17B显示了对于输入电信号所得到的输出振动特性的波形。从图17A中可看到，与图16A中所示的情况相比，图17A中电压电平的峰值变大的周期减小了。因此输出振动波形的峰值不象图16B中所示那样在每个周期开始后衰减，而是能连续获得相对较大的振动输出。
图18A和18B说明了当合成信号被分别加到图15中所示的特性线L和H上时，所得到的输出振动的波形。与所得到的用于图17B中所示的特性线M的波形相似，可连续地产生大的振动输出。这表明即便在振动器6的振动力特性发生改变的情况下，也能确保稳定的振动输出。
由于电信号发生器7产生一个声信号，例如曲调信号、音乐信号或一个声音信号，耦合有音圈13的振动器6的振动膜12振动，因此产生了声信号。在这种情况下，即便声信号的低频分量是包括在频率范围Wb内的，但所产生的振动力仍然很小。因此，振动报警功能和声音报警功能可以完全分开。即可以输入振动信号也可以输入声音信号，以便同时再现出振动信号和声音信号。这样，通过调整信号频带，以及对若干信号进行合成，振动器6可以起到能再现振动信号和声音信号的多功能换能器的作用。
另一种方法是，如果矩形波信号的基频满足上述频率条件，则输入信号也可以是通过将若干矩形波信号加在一起而得到的一个合成信号。但是，在这种情况下，包含在信号中的较高的谐波分量很可能会将失真引入由振动膜12所再现的信号中，因此，最好是插入高阻滤波器151，它能消除振动器6的前一级内的较高的频带。
如上所述，本实施例的机电声换能器100可以使用振动器6以及上述合成信号，该合成信号包括若干组频率信号，每一组都包括第一对相邻频率信号以及第二对相邻频率信号。第一对相邻的频率信号是反相合成在一起的，第二对相邻的频率信号是按同相合成在一起的。这样，可保证即便是在若干点频率具有大的间隔时，这些频率中至少有一个是在频率范围Wb内的，在该频率范围Wb内，由于跳跃现象的存在而可获得大的振动力。此外，由于电信号波形的电压电平的峰值变大的周期缩短了，因此可得到连续的大的振动力。此外，即便是振动器6的振动与频率特性的关系发生改变，也可以通过设定点频率的频率范围，从而使得该范围包含能产生大的振动力的频率范围，因此有可能允许获取一个稳定的振动输出。另外，可依据所使用的信号的频率范围，选择性地再现振动信号以及声音信号。
(实施例2)
在如上所述的实施例1中，振动器6采用了非线性悬置部件，使用该悬置部件会出现跳跃现象。即便是使用不会发生跳跃现象的线性悬置部件，也可以通过输入一个合成信号而得到一个连续的振动输出，该合成信号的获取与使用非线性悬置部件的情况相似，它是由位于某个频带内的多个信号而得到的，所述频带包括位于共振频率的较高一侧和较低一侧的两个频率。共振频率特性也随线性悬置部件而改变。但是，正如在非线性悬置部件的情况中那样，通过采用若干频率信号以便覆盖由这种变化而产生的所有频率，从而有可能获取稳定的振动输出。
图19是一张平面图，它显示了线性悬置部件130。磁电路部件8被固定在中心部件132，伸展部件133a和133b被固定在支撑部件11上。线性悬置部件130显示了当臂131的长度L为足够大时的线性力与位移特性线的关系。
图20是一张图，它显示了采用了线性悬置部件130的振动器6的振动力和频率之间的关系。图20显示了分别与不同的共振频率f01、f02以及f03对应的三条特性线I、II和III。由于悬置部件130是一个线性悬置部件，所以不会发生跳跃现象。
图20中所示的共振频率内的变化表示在振动器6的特性内所发生的变化。箭头P1-P8是所使用的点频率信号。选择点频率以确定能包括所有分别与特性线I、II和III相应的共振频率f01、f02以及f03的频率范围。
图21A显示了一个合成信号的波形，该合成信号是通过在控制8个点频率的相位的同时，对这8个点频率进行合成而得到的。图21B、22A以及22B显示了当有这种输入信号输入到线性悬置部件130时所产生的振动力特性的波形。在这个例子中，磁电路部件的重量例如可以是1.4g，包括线性悬置部件以及磁电路部件的机械共振系统具有共振频率f01＝125Hz，f02＝135Hz以及f03＝145Hz。范围从120Hz到155Hz的点P1-P8的间距为5Hz。P2和P6就其它点频率而言是反相。
图23显示了电信号发生器7的一个例子。参见图23，电信号发生器7包括频率信号发生器101到108、相位控制器110到117以及信号加法器120。
要加到振动器6上的合成信号是用以下方法从频率P1到P8中得到的。首先，频率信号发生器101到108分别产生以下频率：
f1＝120Hz、f2＝125Hz、f3＝130Hz、f4＝135Hz、f5＝140Hz、f6＝145Hz、f7＝150Hz以及f8＝155Hz。这些频率信号被分别输入到相位控制器110至117。频率信号f2和f6的相位被延迟180度，以便与其它频率信号反相，同时其它频率信号都是同相的。这些频率信号被用信号加法器120合成在一起，并从信号加法器120输出，从而提供给振动器6。
图21A显示了通过将点频率P1-P8加在一起而得到的输入信号的波形。图2B显示了当上述合成信号加到振动器6上时，振动器6(其共振频率为f01＝135Hz)的振动力特性的波形。图22A和22B分别显示了用于其它共振频率即f2＝125Hz以及145Hz的振动器6的振动力特性的波形。可以看出，即便振动器6的共振频率由于再现处理的变化、设备附件的振动或它被在何种条件下使用等条件而改变，也会因为这些点频率覆盖了很宽的频率范围，而仍可获得稳定的振动力。
振动器6的振动力特性的变化依赖于包含悬置部件以及磁电路部件的机械共振系统的Q值。图24显示了分别具有不同Q值即Q＝5、Q＝10、Q＝20的不同的线性悬置部件的相应的振动力与频率特性IV、V和VI之间的关系。图20中所示的特性是用于Q＝20的。图25A到25C中的每一个都说明了所得到的振动力的波形，这些振动力是在有8点信号分别加到振动器6上以分别用于不同的Q值即Q＝5、Q＝10以及Q＝20时所得到的。当Q值很小时，振动力随频率特性变平。因此，最好是降低点频率的数量(例如是用于小于或等于5的Q值的四个点或两个点)，因此有可能减少合成信号的电压电平内的变化，因而获得了大的较大的振动力。当Q值等于或大于10时，振动力水平将会很高，振动力曲线在共振频率附近非常陡。例如，在Q＝20的曲线和Q＝30的曲线之间，在对靠近共振频率的非常窄的频率的振动力水平上存在明显不同。但是，对距离共振频率至少有几个赫兹的频率，振动力水平大体上相同。因此，当使用由分散在一个宽频带上的8或更多点频率(例如它们按各自的方向离共振频率至少有几个赫兹)来合成信号时，在振动力水平内没有产生什么不同。因此，使用线性悬置部件，最好的做法是依据Q值优化选择能合成输入信号的点频率的数目。虽然Q值依赖于对振动器的设计，但降低Q值的一个有效方法是在磁电路内采用强磁铁，以便能增加音圈的电磁阻尼电阻。降低Q值的另一个有效途径是采用具有大的能量内耗的振动悬置部件材料作为其悬置部件的材料，以便增加机械阻力。但是，当电磁阻尼电阻增大时，磁电路的大小也增加了，因此很难实现小的振动器。另外，当机械阻力增加时，共振水平受到抑制，因此需要大的电输入，以便获取大的振动力，因此降低了振动器的效率。如上所述，对于非线性悬置部件，即便是在电磁阻尼电路不大的情况下，在其中可获取大的振动力的频率范围Wb仍被悬置部件的跳跃现象所展宽。因此，与线性悬置部件相比，使用非线性悬置部件，有可能实现小的振动器，同时还能提供较大的振动力。但是，不管悬置部件的非线性度如何，本发明的上述信号是都是有效的。
通过改变输入波形可以很容易地改变振动特性。这样，有可能用各种振动来警告用户有输入呼叫，但是时下流行的各种曲调都可用于振铃声。例如，有可能对不同的呼叫者采用不同的振动模式。
图26A显示了包括相距5Hz的8个点信号的电压信号的波形，这些点信号将要被输入到使用非线性悬置部件的振动器6中。图26B显示了振动器6响应图26A所示的输入信号的振动力特性的波形。图27A显示了将要输入到振动器6的电压信号的波形，这些电压信号包括相距4Hz的8个点信号。图27B显示了振动器6响应图27A所示的输入信号的振动力特性的波形。如图中所示，可通过改变多个点频率之间的间隔来改变振动力特性。这样，这样各种振动模式都可被很容易地切换到另一种模式中。另一种方法是，可依据点频率的数目、每个点频率信号的相位以及类似特征来改变振动模式。
所显示的输入信号是连续的。另一种可能是，输入信号有可能是一个中断的信号。在这种情况下，振动警告信号反复地振动以及停止振动，这能使用户更清楚地进行接收。
(实施例3)
现在，将参照附图28对依据本发明实施例3的机电声换能器200进行说明。对机电声换能器200中的那些在与实施例1中已经说明过的相同的器件将给予相同的参考号，并且以下不再进一步进行说明。与实施例1相比，除了电信号发生器7以外，机电声换能器200还包括一个声信号发生器12，这样可选择将来自电信号发生器7或是来自声信号发生器12的电信号通过开关SW2提供给振动器6。
电信号发生器7产生了一个扫频信号或由若干点频率得到的一个合成信号，以便能提供稳定的振动。另外，电信号发生器7可以产生一个声音信号或一个音乐信号。但是，在这种情况下，电路结构可能很复杂。本发明的实施例3就通过如下设计机电声换能器200从而解决了上述问题。当再现振动报警信号时，开关SW2受到控制，以便让来自电信号发生器7的信号通过该开关进行传送。当再现象音乐信号或声音信号这样的声信号时，开关SW2受到控制，以便通过该开关传递一个来自声信号发生器12的信号。这样，振动报警功能和声音报警功能就彼此分离开了，同时简化了电路结构。
电信号发生器7可以是象半导体存储器这样的一个记录媒体，这种半导体存储器可以记录/再现所需要的信号波形，这种半导体存储器也可以是一个DSP(数字信号处理器)。
(实施例4)
现在，将参照图29和30，对依据本发明实施例4的便携式终端设备进行说明。在实施例1中已经说明的那些便携式终端设备的器件将具有与其相同的参考号，并且以下将不再进一步对其进行说明。图29是一张透视图，它显示了一个便携式电话300，该电话是包括实施例1中所说明过的振动器6的本发明的一个典型的便携式终端设备。图30是一张框图，它说明了使用实施例1的振动器6的便携式电话300的主要部分。
参见图29，振动器6附着在便携式电话300的外壳13上。参见图30，便携式电话300包括一个天线14、一个接收信号处理部件15、一个电信号发生器16以及一个开关SW3，开关SW3用于选择传送来自接收信号处理部件15以及电信号发生器16之一的一个信号，将其传送给振动器6。
接下来，将说明便携式电话300的操作。天线14接收来自另一个便携式电话(未示出)的发射机的输入呼叫信号。输入呼叫信号包括一个接收信号以便警告用户有输入呼叫，同时还包括一个来自呼叫者的声音信号。接收信号处理部件15响应接收信号而处理输入呼叫信号，并产生一个信号K，以警告用户有输入呼叫。当信号K一产生，通常为关闭状态(即不与接收信号处理部件15联接也不与电信号发生器16联接)的开关SW3就与接收信号处理部件15或与电信号发生器16联接。当开关SW3与电信号发生器16联接时，就产生了如实施例1中所说明的频率信号。这种频率信号使由非线性悬置部件所支撑的振动器6的磁电路部件发生振动，因此振动了便携式电话300。这样，振动器6的作用是用于产生振动报警信号的一个振动器。当电信号发生器16产生一个振铃声时，振动器6的作用是用于再现声信号的一个扬声器。当由输入呼叫的振动报警信号或振铃声所通知的接收者(用户)打开便携式电话300时，则便携式电话300已准备好接收该呼叫，来自接收信号处理部件15的信号K使得开关SW3与接收信号处理部件15相联接。来自接收信号处理部件15的信号是呼叫者的声音信号。这样，振动器6的作用是一个接收器。另一种方法是，振动器6也可以是与便携式终端设备分离的用于再现呼叫者声音的一个扬声器。
如上所述，使用依据本发明实施例4的便携式电话300，可由电信号发生器16产生出扫频信号或由若干点频率而得到的一个合成信号，且这些信号被提供给振动器6，以便有可能有效使用来自振动器6的大量的振动。因此，有可能降低电池功耗，这对便携式电话来说是非常重要的事情。
在上述例子种，振铃声是由电信号发生器16产生的。另一种方法是，可以根据来自接收信号处理部件15的信号而产生振铃声。在这种情况下，接收信号处理部件15产生一个振铃声、呼叫者的声音以及扬声器的声音信号。
(实施例5)
现在将参照图31来说明依据本发明实施例5的便携式终端设备。
图31是一张框图，它显示了使用上述实施例1的振动器6的便携式电话400的主要部分。尽管没有在图31中显示出来，但正如实施例4中的那样，振动器6是与便携式电话400的机身相连的。参见图31，便携式电话400包括天线14、电信号发生器16、接收信号处理部件17、信号合成部件18。便携式电话400还包括开关SW4、开关SW5以及开关SW6，其中SW4位于接收信号处理部件17和信号合成部件18之间，SW5位于电信号发生器16和信号合成部件18之间，SW6位于信号合成部件18和振动器6之间。
接下来，将说明便携式电话400的操作。天线14接收来自另一个便携式电话(未示出)的发射机的输入呼叫信号。输入呼叫信号包括警告用户有输入呼叫的一个接收信号，同时还包括一个来自呼叫者的声音信号。接收信号处理部件17响应接收信号而处理输入呼叫信号并产生信号K1、K2和K3，以警告用户有输入呼叫。当产生出信号K1、K2和K3时，开关SW4、SW5和SW6分别响应信号K1、K2和K3而接通/断开。
当信号K1、K2和K3分别是OFF信号、ON信号和ON信号时，开关SW4、SW5和SW6就因此而分别变为OFF、ON以及ON，因而来自电信号发生器16的振动信号被输入到信号合成部件18，但来自接收信号处理部件17的信号被开关SW4切断。这样，信号合成部件18将来自电信号发生器16的振动信号提供给振动器6。
振动信号使得由非线性悬置部件所支撑的振动器6的磁电路部件振动，因此振动了便携式电话400。这样，振动器6的作用是用于产生振动报警信号的一个振动器。
当信号K1、K2和K3分别为ON信号、OFF信号和ON信号时，开关SW4、SW5和SW6就因此而分别变为ON、OFF以及ON，因此来自接收信号处理部件17的声信号被输入给信号合成部件18，但来自电信号发生器16的信号被开关SW5切断。这样，信号合成部件18将来自接收信号处理部件17的声信号加到振动器6。在这种情况下，振动器6的作用是用于再现声信号的一个扬声器。明确地说，振动器6的作用是一个振铃声发生器、接收机或扬声器。
当信号K1、K2和K3都是ON信号时，开关SW4、SW5和SW6变为ON，因此来自接收信号处理部件17的声信号以及来自电信号发生器16的振动信号被同时输入到信号合成部件18，之后，该信号合成部件将声信号与振动信号进行合成以提供一个合成信号，该合成信号又被提供给振动器6。这样，振动器6可以产生振动也可以产生声音，从而提醒用户有输入呼叫。另一种方法是，当用户正与第一呼叫者通话时又接收到来自第二呼叫者的一个呼叫，振动器6可以用振动提醒用户有来自第二呼叫者的呼叫输入。这种振动不干扰第一呼叫者的声音。这样，有可能实现这样一种便携式终端设备，该设备能在用户正在通话时接收一个第二呼叫，而不会使通话的声音质量恶化。
在上述实施例1-5中，振动器6是一个电动换能器，它利用在插入到磁场中的音圈内所产生的磁力。另一种方法是，振动器6可以是一个压电换能器、电磁换能器或类似的换能器，只要这些换能器能提供如上所述的非线性振动力特性。
如上所述，本发明的机电声换能器包括含有非线性悬置部件的一个振动器，以便在一个宽的频带内能获取大的振动力。同时，当使用线性悬置部件时，可以输入通过将若干点频率加在一起而得到的合成信号，从而有可能由于振动器的振动特性内的变化而消除振动力内所发生的变化，而且有可能简化其驱动电路，因而，可得到一个稳定的振动力。因此，本发明的机电声特性换能器可被用于便携式电话中，以便减小功耗，同时还能简化电路结构，从而减小了便携式电话的大小和重量。
不脱离本发明的范围及主旨的各种其它修改对本领域技术人员来说是显而易见的，且可由本领域技术人员很容易地就能作出。因此，申请人不打算将本发明的附加的权利要求书的范围限定到本文中所做的说明，申请人更愿意权利要求书受到更宽的解释。

Claims (54)

1.一种用于驱动具有在共振频率处共振的机械振动系统的振动器的驱动电路，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出多个具有包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的信号；以及
所述振动器具有将电信号转换为声音和振动之中至少一种的功能；以及
所述多个信号中的至少两个信号被同时输出来产生所述振动器的振动，其中所述至少两个信号的频率在所述共振频率附近且彼此不同。
2.依据权利要求1的一种驱动电路，其中所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号，第一信号具有低于共振频率的一个频率，第二信号具有高于共振频率的一个频率。
3.依据权利要求1的一种驱动电路，其中：
所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号；以及
所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号与第二信号相加而得到的一个合成信号。
4.依据权利要求1的一种驱动电路，其中：
所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号；以及
所述驱动电路向所述振动器输出在对第一信号和第二信号的相位进行彼此移动的同时将第一信号与第二信号相加而得到的一个合成信号。
5.依据权利要求1的一种驱动电路，其中：
所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号；以及
第一信号和第二信号中的至少一个包括一个正弦波信号。
6.依据权利要求1的一种驱动电路，其中：
所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号；以及
第一信号和第二信号中的至少一个包括一个矩形波信号。
7.依据权利要求3的一种驱动电路，进一步包括一个限幅器，用于限制合成信号的峰值输出电压。
8.依据权利要求1的一种驱动电路，其中所述振动器包括一个磁电路部件以及至少一个悬置部件。
9.依据权利要求8的一种驱动电路，其中所述悬置部件包括一个线性悬置部件。
10.依据权利要求1的一种驱动电路，其中所述驱动电路是一个电信号发生器，用来产生用于振动的一个频率信号或用于声音的一个电声信号。
11.依据权利要求2的一种驱动电路，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号与第二信号加在一起而得到的一个合成信号。
12.依据权利要求2的一种驱动电路，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出在对所述第一信号的相位和所述第二信号的相位进行彼此移动的同时将第一信号与第二信号加在一起而得到的一个合成信号。
13.依据权利要求2的一种驱动电路，其中：
所述第一信号和第二信号中的至少一个包括一个正弦波信号。
14.依据权利要求2的一种驱动电路，其中：
所述第一信号和所述第二信号中的至少一个包括一个矩形波信号。
15.一种用于驱动具有在共振频率处共振的机械振动系统的振动器的驱动电路，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出至少两个具有包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的信号；以及
所述振动器具有将电信号转换为声音和振动之中至少一种的功能；
所述至少两个信号包括第一信号和第二信号；
所述驱动电路向所述振动器输出通过将所述第一信号和所述第二信号加在一起获得的合成信号；和
其中所述合成信号是通过将多组频率信号合成在一起形成的正弦波信号，其中每组信号包括第一对相邻频率信号和第二对相邻频率信号，所述第一对相邻频率信号反相合成在一起，而所述第二对相邻频率信号同相合成在一起。
16.一种用于驱动具有包括预定的振动力与频率特性关系的机械振动系统的振动器的一种驱动电路，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器；
所述振动器具有将电信号转换为声音或振动之中至少一种的功能；以及
所述第一和第二信号产生所述振动器的振动，所述第一和第二信号的频率在所述共振频率附近且彼此不同。
17.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述振动器包括一个磁电路和至少一个悬置部件。
18.依据权利要求17的一种驱动电路，其中所述悬置部件包括一个非线性悬置部件。
19.依据权利要求17的一种驱动电路，其中所述悬置部件具有刚性S，这样当用与位移X相关的多维函数来表示刚性S时，多维函数的X2项具有一个非零值。
20.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述驱动电路是一个电信号发生器，用来产生用于振动的一个频率信号或用于声音的一个电声信号，
21.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述第二信号包括其频率随时间连续变化的一个扫频信号。
22.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述第二信号包括若干点频率信号。
23.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述第一信号和所述第二信号中的至少一个包括其频率随时间增加的一个增长的信号。
24.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述第一信号包括至少一个点频率信号。
25.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号。
26.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述驱动电路向所述振动器输出通过在对第一信号的相位和第二信号的相位进行彼此移动的同时将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号。
27.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述第一信号和所述第二信号中的至少一个包括一个正弦波信号。
28.依据权利要求16的一种驱动电路，其中所述第一信号和所述第二信号中的至少一个包括一个矩形波信号。
29.依据权利要求25的一种驱动电路，还包括一个限幅器，用于限制所述合成信号的峰值输出电压。
30.一种用于驱动具有包括预定的振动力与频率特性关系的机械振动系统的振动器的驱动电路，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器；
所述振动器具有将电信号转换为声音或振动之中至少一种的功能；
所述第一信号包括一个其频率随时间连续变化的扫频信号；
所述第一信号具有第一反转频率和第二反转频率，在所述第一反转频率点，第一信号的频率停止增长并开始下降，在所述第二反转频率点，第一信号的频率停止下降并开始增长；
所述第一反转频率低于所述上限频率；以及
所述第二反转频率高于所述下限频率。
31.一种用于驱动具有包括预定的振动力与频率特性关系的机械振动系统的振动器的驱动电路，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器；
所述振动器具有将电信号转换为声音或振动之中至少一种的功能；
所述驱动电路向所述振动器输出通过在对第一信号的相位和第二信号的相位进行彼此移动的同时将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号；和
所述合成信号是通过将若干组频率信号合成在一起而得到的一个正弦波信号，其中每一组都包括第一对相邻频率信号和第二对相邻频率信号，所述第一对相邻频率信号是反相合成的，所述第二对相邻频率信号是同相合成的。
32.一种机电声换能器，包括：
一个振动器，具有在共振频率处共振的一个机械振动系统；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出多个具有包括在含有共振频率的频率范围内的不同频率的信号；以及
所述多个信号中的至少两个信号产生所述振动器的振动，所述至少两个信号的频率在所述共振频率附近且彼此不同。
33.依据权利要求32的一种机电声换能器，其中所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号，所述第一信号具有低于所述共振频率的一个频率，所述第二信号具有高于所述共振频率的一个频率。
34.依据权利要求32的一种机电声换能器，其中：
所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号，所述第一信号具有低于所述共振频率的一个频率，所述第二信号具有高于所述共振频率的一个频率；
所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号与第二信号加在一起而得到的一个合成信号；以及
所述驱动电路通过改变所述第一信号的频率、所述第二信号的频率、所述第一信号的频率与所述第二信号的频率之间的频率间隔、所述第一信号的相位，所述第二信号的相位、所述第一信号的电压电平以及所述第二信号的电压电平之中的至少一个，从而有选择地改变合成信号。
35.一种机电声换能器，包括：
一个振动器，具有包含预定振动力与频率特性关系的一个机械振动系统；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定的频率范围被定义在表示预定频率范围内最低频率的下限频率与表示预定频率范围内最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有所述频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；以及
所述第二信号与第一信号同时被输出到所述振动器；以及
所述第一和第二信号产生所述振动器的振动，所述第一和第二信号的频率在所述共振频率附近且彼此不同。
36.依据权利要求35的一种机电声换能器，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号；以及
所述驱动电路通过改变所述第一信号的频率、所述第二信号的频率、所述第一信号的频率与所述第二信号的频率之间的频率间隔、所述第一信号的相位，所述第二信号的相位、所述第一信号的电压电平以及所述第二信号的电压电平之中的至少一个，从而有选择地改变合成信号。
37.一种便携式终端设备，包括：
一个振动器，具有在共振频率处共振的一个机械振动系统；
一个天线，用于接收输入呼叫信号；
一个接收信号处理部件，用于处理所述输入呼叫信号，以便向振动器输出一个电信号；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出多个具有包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的信号；以及
所述多个信号中的至少两个产生所述振动器的振动，所述至少两个信号的频率在所述共振频率附近且彼此不同。
38.依据权利要求37的一个便携式终端设备，其中所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号，所述第一信号具有低于共振频率的一个频率，而第二信号具有高于共振频率的一个频率。
39.依据权利要求37的一种便携式终端设备，进一步包括一个切换部件，用于根据来自所述接收信号处理部件的一个输出，而将振动器连接到驱动电路以及接收信号处理部件中的一个上。
40.依据权利要求37的一种便携式终端设备，进一步包括一个信号合成部件，用于将由接收信号处理部件输出的电信号以及由驱动电路输出的电信号合成在一起。
41.依据权利要求40的一种便携式终端设备，进一步包括；
第一开关，位于所述接收信号处理部件和所述信号合成部件之间；
第二开关，位于所述驱动电路和所述信号合成部件之间；以及
第三开关，位于所述信号合成部件与所述振动器之间。
42.依据权利要求41的一种便携式终端设备，其中所述第一开关、第二开关和第二开关是依据由接收信号处理部件输出的信号而执行操作的。
43.依据权利要求37的一种便携式终端设备，其中：
所述至少两个信号包括一个第一信号以及一个第二信号，所述第一信号具有低于所述共振频率的一个频率，所述第二信号具有高于所述共振频率的一个频率；
所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号；以及
所述驱动电路通过改变所述第一信号的频率、所述第二信号的频率、所述第一信号的频率与所述第二信号的频率之间的频率间隔、所述第一信号的相位，所述第二信号的相位、所述第一信号的电压电平以及所述第二信号的电压电平之中的至少一个，从而有选择地改变合成信号。
44.一种便携式终端设备，包括：
一个振动器，具有包含预定的振动力与频率特性关系的一个机械振动系统；
一个天线，用于接收一个输入呼叫信号；
一个接收信号处理部件，用于处理所述输入呼叫信号，以便向振动器输出一个电信号；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述机械振动系统对预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；以及
所述第二信号与所述第一信号同时被输出到振动器；以及
所述第一和第二信号产生所述振动器的振动，所述第一和第二信号的频率在所述共振频率附近且彼此不同。
45.依据权利要求44的一种便携式终端设备，进一步包括一个切换部件，以便依据来自接收信号处理部件的一个输出而将振动器连接到驱动电路和接收信号处理部件中的一个上。
46.依据权利要求44的一个便携式终端设备，进一步包括一个信号合成部件，用于将从接收信号处理部件输出的一个电信号与从所述驱动电路输出的电信号合成在一起。
47.依据权利要求46的一个便携式终端设备，进一步包括：
第一开关，位于所述接收信号处理部件与所述信号合成部件之间；
第二开关，位于所述驱动电路与所述信号合成部件之间；以及
第三开关，位于所述信号合成部件与所述振动器之间。
48.依据权利要求44的一种便携式终端设备，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出通过将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号；以及
所述驱动电路通过改变所述第一信号的频率、所述第二信号的频率、所述第一信号的频率与所述第二信号的频率之间的频率间隔、所述第一信号的相位，所述第二信号的相位、所述第一信号的电压电平以及所述第二信号的电压电平之中的至少一个，从而有选择地改变合成信号。
49、一种机电声换能器，包括：
一个具有在共振频率处共振的机械振动系统的振动器；以及
一个用于驱动所述振动器的驱动电路，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出至少两个具有包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的信号；
所述至少两个信号包括第一信号和第二信号；
所述驱动电路向所述振动器输出通过将所述第一信号和所述第二信号加在一起获得的合成信号；和
其中所述合成信号是通过将多组频率信号合成在一起形成的正弦波信号，其中每组信号包括第一对相邻频率信号和第二对相邻频率信号，所述第一对相邻频率信号反相合成在一起，而所述第二对相邻频率信号同相合成在一起。
50、一种机电声换能器，包括：
一个振动器，具有包含预定振动力与频率特性关系的一个机械振动系统；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器；
所述第一信号包括一个其频率随时间连续变化的扫频信号；
所述第一信号具有第一反转频率和第二反转频率，在所述第一反转频率点，第一信号的频率停止增长并开始下降，在所述第二反转频率点，第一信号的频率停止下降并开始增长；
所述第一反转频率低于所述上限频率；以及
所述第二反转频率高于所述下限频率。
51、一种机电声换能器，包括：
一个振动器，具有包含预定振动力与频率特性关系的一个机械振动系统；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到所述振动器；
所述驱动电路向所述振动器输出在对所述第一信号的相位和所述第二信号的相位进行彼此移动的同时将第一信号与第二信号加在一起而得到的一个合成信号；以及
所述合成信号是通过将多组频率信号合成在一起形成的正弦波信号，其中每组信号包括第一对相邻频率信号和第二对相邻频率信号，所述第一对相邻频率信号反相合成在一起，而所述第二对相邻频率信号同相合成在一起。
52、一种便携式终端装置，包括：
一个具有在共振频率处共振的机械振动系统的振动器；
一个天线，用于接收呼入呼叫信号；
一个接收信号处理部件，用于处理所述呼入呼叫信号以向所述振动器输出电信号；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述驱动电路向所述振动器输出至少两个具有包含在含有共振频率的频率范围内的不同频率的信号；
所述至少两个信号包括第一信号和第二信号；
所述驱动电路向所述振动器输出通过将所述第一信号和所述第二信号加在一起获得的合成信号；和
所述合成信号是通过将多组频率信号合成在一起形成的正弦波信号，其中每组信号包括第一对相邻频率信号和第二对相邻频率信号，所述第一对相邻频率信号反相合成在一起，而所述第二对相邻频率信号同相合成在一起。
53、一种便携式终端装置，包括：
一个振动器，具有包含预定振动力与频率特性关系的一个机械振动系统；
一个天线，用于接收呼入呼叫信号；
一个接收信号处理部件，用于处理所述呼入呼叫信号以向所述振动器输出电信号；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器；
所述第一信号包括一个其频率随时间连续变化的扫频信号；
所述第一信号具有第一反转频率和第二反转频率，在所述第一反转频率点，第一信号的频率停止增长并开始下降，在所述第二反转频率点，第一信号的频率停止下降并开始增长；
所述第一反转频率低于所述上限频率；以及
所述第二反转频率高于所述下限频率。
54、一种便携式终端装置，包括：
一个振动器，具有包含预定振动力与频率特性关系的一个机械振动系统；
一个天线，用于接收呼入呼叫信号；
一个接收信号处理部件，用于处理所述呼入呼叫信号以向所述振动器输出电信号；以及
一个驱动电路，用于驱动所述振动器，其中：
所述机械振动系统对位于预定频率范围内的频率上升的扫频和频率下降的扫频具有不同的振动力与频率特性关系；
所述预定频率范围被定义在表示预定频率范围内的最低频率的下限频率与表示预定频率范围内的最高频率的上限频率之间；
所述驱动电路向振动器输出具有频率范围内的一个频率的第一信号，以及具有低于所述下限频率的一个频率的第二信号；
所述第二信号与第一信号同时或先于第一信号而被输出到振动器；
所述驱动电路向所述振动器输出通过在对第一信号的相位和第二信号的相位进行彼此移动的同时将第一信号和第二信号加在一起而得到的一个合成信号；和
所述合成信号是通过将若干组频率信号合成在一起而得到的一个正弦波信号，其中每一组都包括第一对相邻频率信号和第二对相邻频率信号，所述第一对相邻频率信号是反相合成的，所述第二对相邻频率信号是同相合成的。
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