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扬声器的控制和保护制造技术

技术编号:12388517 阅读:109 留言:0更新日期:2015-11-25 22:01
一种非线性控制系统和扬声器保护系统。更具体地,公开了一种包括控制器、音频系统及模型的非线性控制系统。所述控制器被配置为接受一个或多个输入信号,以及由所述模型产生的一个或多个估计状态从而产生一个或多个控制信号。所述音频系统包括一个或多个换能器,其被配置为接受控制信号以根据控制信号产生呈现的音频流。公开了一种具有集成放大器的有源扬声器。公开了一种扬声器保护系统和质量控制系统。更具体地,公开了一种用于依赖于有代表性的模型库而钳制扬声器的输入的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及扬声器的数字控制和保护,且特别地涉及适用于在音频信号处理中实施的非线性数字控制和保护系统。本公开进一步涉及扬声器、耳机、头戴耳机,和其他电声换能器系统的保护,以及用于预测其使用寿命的实施方案。本公开进一步涉及用于预测在使用中的扬声器元件的剩余使用寿命的系统和方法。
技术介绍
移动技术和消费类电子设备(CED)继续在全世界扩大应用和范围。在移动技术和CED继续增长的同时,设备硬件和部件存在快速的技术进步,从而使得计算能力提高和新型外围板载设备的并入,以及设备尺寸、功耗等的降低。诸如手机、平板电脑及笔记本电脑的大多数设备包括音频通信系统,且特别地,包括一个或多个扬声器以与用户交互和/或使音频数据流传送至用户。每个设备都具有声学特征(acousticsignature),这意指由影响设备所产生的声音的其结构和设计或其与声音交互的方式所规定的设备的可听特性。声学特征可以包括非线性幅形(aspect)的范围,其可能依赖于设备的设计,设备的年龄,相关数据流的内容(例如,声压级、频谱等),和/或设备运行的环境。设备的声学特征可以显著地影响用户的音频体验。通常利用额外的成本、增加计算复杂性,和/或增大部件尺寸可以实现对声学性能的提高。这些方面都与当前的设计趋势相冲突。因此,成本、计算技术,以及对尺寸敏感的方法对于解决设备的非线性声学特征来说将会是补充给设计师工具箱受欢迎的方法。此外,往往与涉及扬声器的故障和使用寿命问题相关联的产品返工率是主要的行业关注点。与热和振幅(excursion)相结合有关的损坏可能是这样故障的根本原因。性能和使用寿命之间的折衷方案往往是很有必要的以便于平衡这样的问题。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种用于扬声器的控制系统。本公开的另一个目的是提供一种用于增强来自消费类电子设备的音频输出的滤波系统。本公开的又一个目的是根据本公开为相关的消费类电子设备提供一种用于配置非线性控制系统的制造方法。另一个目的是为防止在使用过程中损坏扬声器提供一种保护系统。又一个目的是提供一种简化的且可靠的扬声器。依照本公开,由与所附权利要求书相应的设备、系统,以及方法来完全地或部分地满足上述目的。依照本公开,在所附权利要求书中、在下文的说明书中,以及在附图中详细阐述了特征和方案。根据第一方案,提供了一种用于根据一个或多个输入信号产生呈现的音频流的扬声器保护系统,其包括估计器,所述估计器包括一个或多个状态估计模型,每一个状态估计模型被配置为接受一个或多个输入信号,并且根据所述一个或多个输入信号来生成一个或多个估计状态;和扬声器保护部,其被配置为接受一个或多个输入信号和/或延迟的所述输入信号,以及所述估计状态和/或根据所述估计状态生成的信号,并根据它们的组合来产生输出信号。在方案中,扬声器保护部可以包括压缩器、限幅器、削波器等以便于产生所述输出信号。压缩器/限幅器/削波器中的一个或多个特征(例如,增益、截止波幅、用于压缩的阈值等)可以取决于所述估计状态,并应用于输入信号。在方案中,所述系统可以包括根据本公开的联接到估计器和扬声器保护部的选择器,其被配置为分析一个或多个估计状态和/或状态估计模型,并根据所述一个或多个估计状态和/或状态估计模型来生成估计信号,所述扬声器保护部被配置为在所述输出信号的产生中使用估计信号。在方案中,所述选择器可以被配置为从所述估计状态中选择最差情形的估计状态,所述估计信号取决于所述最差情形的估计状态。在方案中,所述系统可以包括根据本公开的联接到相关扬声器、估计器和/或选择器的反馈部,其被配置为提供来自扬声器的一个或多个反馈信号给选择器,所述选择器被配置为在所述估计信号的生成中使用一个或多个所述反馈信号。在方案中,所述系统可以包括:根据本公开的联接到相关扬声器和/或驱动器的反馈部,其被配置为提供一个或多个反馈信号或根据一个或多个反馈信号来生成的信号给所述系统;包括一组均具有相关特征的模型的模型库;以及联接到反馈部、模型库和估计器的选择器,所述选择器被配置为接受一个或多个反馈信号或根据一个或多个反馈信号来生成的信号,根据反馈信号计算出一个或多个实测特征,将一个或多个模型特征与实测特征做比较,从模型库中选择最佳适配模型,以及为估计器内的操作加载、启用,和/或选择相关的最佳适配模型。在方案中,特征和/或反馈信号的一些非限制性的示例包括一种或多种形式的反馈(例如,电流特征、电压特征、阻抗特征、振幅水平、音圈温度、麦克风反馈、它们的关系曲线等)、设备水平反馈(例如,加速、旋转运动、用户设置、它们的关系曲线等)、环境反馈(例如,温度、湿度、海拔高度、局部压力、它们的关系曲线等)。在方案中,这些特征可以与扬声器的阻抗相关且估计状态可以与扬声器的振幅相关。在方案中,所述系统可以包括:根据本公开的联接到相关扬声器和/或驱动器的反馈部,其被配置为提供一个或多个反馈信号或根据一个或多个反馈信号来生成的信号给所述系统;根据本公开的模型库,其包括一组均与相应的状态估计模型相关的反馈估计模型,且被配置为根据一个或多个输入信号来计算数值;以及联接到反馈部、模型库和估计器的选择器,所述选择器被配置为将一个或多个所述数值与反馈信号做比较以从模型库中选择最佳适配反馈估计模型,所述选择器被配置为加载、启用,和/或选择相应的最佳适配状态估计模型用于估计器内的操作。在方案中,反馈信号可以与扬声器的电流和/或电压相关,且估计状态可以与扬声器的振幅相关。在方案中,保护部可以包括被配置为接受输入信号的压缩器和/或限幅器,所述压缩器和/或限幅器包括一个或多个特性,所述一个或多个特性可以通过估计状态和/或估计信号来配置。在方案中,系统的一个或多个部件可以被配置为接受来自外部功率管理器的功率约束和/或生成功率预测。在方案中,功率约束和/或功率预测可以用于输出信号的生成中。在方案中,功率保护部可以被配置为接受代表扬声器在环境中的运动的动力学反馈信号,且在输出信号的生成中使用动力学反馈信号。在方案中,动力学反馈信号的一些非限制性的示例包括线性加速、旋转运动、压力变化、自由降落情况、冲击等。在方案中,系统中的一个或多个部件可以根据本公开被配置为上传一个或多个估计状态、状态估计模型,和/或估计信号至数本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于从一个或多个输入信号产生呈现的音频流的扬声器保护系统,包括:估计器,其包括一个或多个状态估计模型,每一个状态估计模型均被配置为接受一个或多个所述输入信号,且根据一个或多个所述输入信号生成一个或多个估计状态;和扬声器保护部,其被配置为接受一个或多个所述输入信号和/或延迟的所述输入信号,以及所述估计状态和/或根据所述估计状态生成的信号,且根据其组合产生输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.24 US 61/705,1301.一种用于从一个或多个输入信号产生呈现的音频流的扬声器保
护系统,包括:
估计器,其包括一个或多个状态估计模型,每一个状态估计模型
均被配置为接受一个或多个所述输入信号,且根据一个或多个所述输
入信号生成一个或多个估计状态;和
扬声器保护部,其被配置为接受一个或多个所述输入信号和/或延
迟的所述输入信号,以及所述估计状态和/或根据所述估计状态生成的
信号,且根据其组合产生输出信号。
2.根据权利要求1所述的扬声器保护系统,包括选择器,其被联
接到所述估计器和所述扬声器保护部且被配置为分析一个或多个所述
估计状态和/或状态估计模型,以及根据一个或多个所述估计状态和/
或状态估计模型生成估计信号,其中,所述扬声器保护部被进一步配
置为在所述输出信号的产生中使用所述估计信号。
3.根据权利要求2所述的扬声器保护系统,其中,所述选择器被
配置为从所述估计状态中选择最差情形估计状态,其中,所述估计信
号依赖于所述最差情形估计状态。
4.根据权利要求2所述的扬声器保护系统,包括反馈部,其被联
接到相关的扬声器和所述选择器,且被配置为提供来自所述扬声器的
一个或多个反馈信号给所述选择器,其中所述选择器被进一步配置为
在所述估计信号的生成中使用一个或多个所述反馈信号。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的扬声器保护系统,其中,
基于所述估计信号改变一个或多个所述状态估计模型。
6.根据权利要求1所述的扬声器保护系统,进一步包括:
反馈部,其被联接到相关的扬声器和/或驱动器且被配置为提供一
个或多个反馈信号或根据一个或多个反馈信号生成的信号给所述系
统;
模型库,其包括一组各具有相关特征的模型;以及
选择器,其被联接到所述反馈部、所述模型库和所述估计器,所
述选择器被配置为接受一个或多个所述反馈信号或根据一个或多个所
述反馈信号所生成的信号,根据所述反馈信号计算一个或多个实测特

\t征,将一个或多个模型特征与所述实测特征进行比较以从所述模型库
中选择最佳适配的模型,并加载、启用和/或选择相关的最佳适配的模
型用于所述估计器内的操作。
7.根据权利要求6所述的扬声器保护系统,其中,所述实测特征
与扬声器阻抗有关且所述估计状态与扬声器振幅有关。
8.根据权利要求1所述的扬声器保护系统,包括:
反馈部,其被联接到相关的扬声器和/或驱动器,所述反馈部被配
置为提供一个或多个反馈信号或根据一个或多个反馈信号所生成的信
号给所述系统;
模型库,其包括一组反馈估计模型,每一个反馈估计模型均与相
应的状态估计模型相关且被配置为根据一个或多个所述输入信号计算
出值;以及
选择器,其被联接到所述反馈部、所述模型库和所述估计器,所
述选择器被配置为将一个或多个所述值与所述反馈信号进行比较以从
所述模型库中选择最佳适配的反馈估计模型,其中,所述选择器被进
一步配置为加载、启用,和/或选择相应的最佳适配的状态估计模型用
于所述估计器内的操作。
9.根据权利要求8所述的扬声器保护系统,其中,所述反馈信号
与扬声器电流和/或电压有关,且所述估计状态与扬声器振幅有关。
10.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,一个
或多个所述状态估计模型是前馈传递函数。
11.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
保护部包括压缩器、限幅器和/或削波器且被配置为接受所述输入信号,
所述压缩器、限幅器和/或削波器包括一个或多个特性,由所述估计状
态和/或估计信号来配置该一个或多个特性。
12.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
保护部、模型库,和/或选择器被配置为从外部功率管理器接受功率约
束。
13.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
估计器、模型库,和/或选择器被配置为生成功率预测。
14.根据权利要求13所述的扬声器保护系统,其中,在所述输出

\t信号的生成中使用所述功率预测。
15.根据权利要求14结合权利要求12所述的扬声器保护系统,
其中,所述功率保护部被配置为在所述输出信号的生成中将所述功率
预测与所述功率约束进行比较。
16.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
保护部、压缩器、限幅器和/或削波器被配置为接受代表所述扬声器在
环境内的运动的动力学反馈信号,并基于所述动力学反馈信号生成所
述输出信号。
17.根据权利要求16所述的扬声器保护系统,其中,所述动力学
反馈信号选自线性加速度、旋转运动、压力变化、自由降落状态、冲
击及其组合。
18.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
扬声器保护系统被配置为上传一个或多个所述估计状态、状态估计模
型和/或估计信号给数据中心。
19.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,一个
或多个所述模型的类型选自最小相位模型、线性相位模型和一组一个
或多个双二阶滤波器。
20.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
扬声器保护部被配置为叠加测试信号到所述输出信号上。
21.根据权利要求20进一步根据权利要求6或7所述的扬声器保
护系统,其中,所述选择器被配置为从所述反馈信号中提取与所述测
试信号有关的测试反馈信号。
22.根据权利要求21所述的扬声器保护系统,其中,所述选择器
被配置为基于所述测试信号和所述测试反馈信号生成模型。
23.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,所述
扬声器保护系统被配置为定期地更新一个或多个所述状态估计模型。
24.根据权利要求23所述的扬声器保护系统,其中,所述扬声器
保护系统被配置为从数据中心下载更新后的模型。
25.根据任一前述权利要求所述的扬声器保护系统,其中,一个
或多个所述选择器、所述模型库或所述估计器在操作系统兼容的后台
服务中被实现。
26.一种消费类电子设备,其包括根据权利要求1至25中任一项
所述的扬声器保护系统。
27.根据权利要求1至25中任一项所述的扬声器保护系统在消费
类电子设备中的应用。
28.一种用于保护扬声器的方法,包括:
接收包括音频流的输入信号;
从所述音频流中估计出一个或多个扬声器状态;
确定哪一个估计出的扬声器状态最能代表实际扬声器状态;以及
基于所确定的最佳估计出的扬声器状态来修正所述音频流。
29.根据权利要求28所述的用于保护扬声器的方法,其中,所述
修正步骤包括基于所述最佳估计出的扬声器状态的值来限制所述音频
流。
30.根据权利要求28或29所述的用于保护扬声器的方法,进一
步包括:
从所述扬声器测量反馈信号;和
使所述确定至少部分基于所述反馈信号。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的用于保护扬声器的方
法,其中,所述估计步骤包括利用前馈模型计算一个或多个状态估计
值。
32.根据权利要求28至30中任一项所述的用于保护扬声器的方
法,进一步包括:
根据相应的模型对,计算出状态估计值并输出估计值;
将来自每一个模型对的输出估计值与来自所述扬声器的反馈信号
进行比较以选择出最佳的模型对;以及
从所述最佳的模型对选择出最佳的估计扬声器状态。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的用于保护扬声器的方
法,进一步包括:
根据所述输入信号和/或所述反馈信号计算出功率估计值;以及
在所述修正步骤中使用所述功率估计值。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的用于保护扬声器的方
法,进一步包括:
接收功率约束;以及
基于所述功率约束来限制所述输出信号。
35.根据权利要求28至34中任一项所述的用于保护扬声器的方
法,进一步包括发送对应于一个或多个状态估计值的数据给数据中心
和/或从所述数据中心接收一个或多个功率约束。
36.根据权利要求28至34中任一项所述的用于保护扬声器的方
法,进一步包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:帕尔·贡纳斯·里斯贝里埃里克·林达尔马库斯·阿维德松丹尼尔·卡尔松兰迪·托特
申请(专利权)人:ACTIWAVE公司
类型:发明
国别省市:瑞典;SE

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