有源降噪耳机制造技术

一种有源降噪听筒，包括扬声器、多个麦克风和反馈系统。每个麦克风从扬声器和其他麦克风移位，并且每个麦克风响应于接收到的声学噪声而生成麦克风信号。反馈系统接收麦克风信号的合并并且生成被应用到扬声器的反相噪声信号。扬声器生成反相声学噪声信号，其基本上消除在相对于扬声器和麦克风的预定位置处的声学噪声信号。反馈系统可以包括与麦克风联通的麦克风信号合并器。麦克风信号合并器生成可以是麦克风信号的求和或加权求和并且可以被用来生成反相噪声信号的信号。相对于常规听筒而言，该听筒具有增大的降噪带宽以及改进的消除能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本公开涉及有源降噪，并且更具体地，涉及使用用于有源降噪的多个反馈麦克风的耳机。
技术实现思路
以下提及的所有示例和特征可以以任何技术上可行的方式进行结合。在一个方面，有源降噪听筒包括听筒主体、扬声器、多个麦克风和反馈系统。扬声器被附接到听筒主体并且被配置为响应于扬声器输入信号而生成声学信号。麦克风被附接到听筒主体。每个麦克风从扬声器的位置并且从其他麦克风的位置移位。每个麦克风被配置为响应于在麦克风处接收到的声学噪声信号而生成麦克风信号。反馈系统与扬声器和麦克风联通。反馈系统接收麦克风信号并且生成扬声器输入信号。扬声器输入信号包括反相噪声信号以在扬声器处生成反相声学噪声信号。反相声学噪声信号基本上消除在相对于扬声器和麦克风的预定位置处的声学噪声信号。有源降噪耳机的各个实施例可以包括以下特征中的一个，或者其任意组合。麦克风中的一个麦克风可以被置于与扬声器接近并且麦克风中的另一个麦克风可以被置于与扬声器远离。麦克风中的一个麦克风被置于在其中由反相声学噪声信号导致的声压与在耳道内由反相声学噪声信号导致的声压基本上相等的位置。扬声器输入信号可以包括音频信号和反相噪声信号。听筒主体可以是罩耳式(circumaural)听筒主体、贴耳式(supra-aural)听筒主体或入耳式(intra-aural)听筒主体。反馈系统可以包括与麦克风联通的麦克风信号合并器。在一个示
例中，麦克风信号合并器生成作为由多个麦克风生成的麦克风信号的求和的信号。在另一示例中，麦克风合并器向麦克风信号中的至少一个麦克风信号应用权重，使得麦克风信号的求和是加权的求和。在另一方面，提供了一种用于主动降噪的方法。该方法包括响应于在声学腔体中的第一位置处的声学噪声信号而生成第一信号，响应于在声学腔体中的第二位置处的声学噪声信号而生成第二信号，并且合并第一信号与第二信号以形成合并信号。第二位置与扬声器分开并与第一位置分开。该方法还包括响应于合并信号而生成反相噪声信号以及响应于反相噪声信号而在声学腔体中生成反相声学噪声信号。反相声学噪声信号基本上消除在声学腔体中的预定位置处的声学噪声信号。该方法的各个实施例可以包括以上和/或以下特征中的一个，或者其任意组合。第一位置可以接近于扬声器。预定位置可以是耳道。合并第一信号与第二信号可以包括对第一信号与第二信号求和。在对第一信号与第二信号求和之前可以向第一信号和第二信号中的至少一个信号应用权重。该方法还可以包括响应于在与扬声器分开并且与第一位置、第二位置和任何其他附加信号被生成的任何其他位置分开的位置处的声学噪声信号而生成至少一个附加信号。在该示例中，合并信号可以包括第一信号、第二信号和附加信号的合并。附图说明图1是有源降噪耳机的实施例的图示。图2是用于在图1的耳机的听筒中使用的反馈环路的逻辑布置的框图。图3A和图3B是用于有源降噪耳机的听筒的相应的内部图和截面侧视图。图4是用于听筒的有源降噪的方法的实施例。图5是根据用于听筒的三个不同的麦克风配置布置的测量到的非最小相位的绘图。图6是针对在听筒中的单个麦克风配置以及其中在听筒中设置两个麦克风的实施例的测量到的传递函数的绘图。图7是可以根据针对具有单个麦克风的听筒以及针对具有双麦克风配置的听筒的实施例的频率被实现的消除的绘图。具体实施方式出于使用户的耳朵与不理想的环境声音隔离的目的的有源降噪(ANR)耳机和具有围绕用户的耳朵穿戴的听筒的个人ANR设备的其他物理配置已经变得普遍。在其中不理想的环境噪声声音被抗噪声音的主动生成抵消的ANR耳机已经变得流行，即使与仅采用无源降噪技术的耳机或耳塞相比(其中用户的耳朵与环境噪声被简单地物理隔离)。ANR耳机可以使用反馈控制系统或前馈控制系统或者这两者的组合。基于ANR耳机的反馈通常利用反馈系统，其包括位于接近用户的耳朵并且也接近听筒扬声器的位置处的麦克风。反馈电路尝试减小由于声学噪声而生成的麦克风信号中的能量至零。为了消除由麦克风感应到的噪声信号，补偿信号被生成，其与感应到的噪声信号的相位呈180反。由于在扬声器与麦克风之间的距离，在扬声器处的噪声信号与在麦克风处接收到的噪声信号之间的相位差随频率增大而增大。因而，更高的频率可以基于麦克风与扬声器的分离而经受显著的相位差，这导致在反馈系统上的带宽限制。较低的频率更容易被消除，而越来越高的频率变得更难消除，直到在某频率之上消除就不再可能。声学信号可以根据听筒中的位置而变化，因此通常理想的是在接近耳朵的位置处提供麦克风以更加精确地确定在耳朵处接收到的噪声。然而，在给定频率处的相位差根据与扬声器的距离增大而增大，因而从将麦克风放置在接近耳朵带来的任何益处至少部分被无效。麦克风在耳机中的位置通常被选择为平衡这两个竞争效应，并且该位置
通常根据针对不同类型的听筒的尺寸变化而改变。而且，ANR可以被有效实施的频率范围通常在不同类型的听筒之间变化。如在附图中所示，现在将参照其各个实施例以更多细节描述现有的教导。在本说明书中涉及的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例相关描述的特定的特征、结构或特性被包括在本教导的至少一个实施例中。对本说明书内的特定实施例的参考并不必全部涉及相同的实施例。虽然本教导结合各个实施例和示例进行了描述，本教导并不旨在被限制为这样的实施例。相反地，本教导包括各种可替代方式、修改和等同物，如将由本领域技术人员所领会的。获取本文的教导的本领域技术人员将认识到附加的实施方式、修改方式和实施例，以及其他使用领域，其在本文描述的本公开的范围内。在简要的概览中，本专利技术涉及一种方法和一种有源降噪听筒，其包括听筒主体、扬声器、多个麦克风和反馈系统。每个麦克风从扬声器和其他麦克风移位，并且响应于接收到的声学噪声而生成麦克风信号。反馈系统接收麦克风信号的合并并且生成被应用到扬声器的反相噪声信号。扬声器生成反相声学噪声信号，其基本上消除在相对于扬声器和麦克风的预定位置处的声学噪声信号。有利地，该方法和听筒例如通过增大降噪带宽而允许性能改进，并且在与基于采用单个麦克风的噪声消除反馈系统的常规听筒相比时通常可以改进消除能力。图1示出了包括由头带18连接的两个听筒14的有源降噪耳机10。如图示的，每个听筒14包括具有杯形壳22和垫26的听筒主体。头带18在如由箭头30表示的向内的方向上施加力，使得垫26抵靠用户的头部并且环绕耳朵(通常被称为罩耳式)以包围声学腔体，该声学腔体可包括外耳和耳道。在可替代配置中，听筒主体可以具有不同的形式并且可以被抵靠用户的耳朵(通常称为贴耳式)以包围声学腔体，其可以包括外耳和耳道，或进入耳道(通常称为入耳式)以限定可包括耳道的声学腔体。通过将听筒的一部分插入到耳道中，入耳式耳机可以被实施为没有头带18。参照图2，框图图示了在ANR耳机的实施例中反馈环路32的逻辑布置。信号合并器34被耦合到端子38以接收可选的输入音频信号V1并且与反馈前置放大器42和继而耦合到功率放大器50的补偿器46联通。功率放大器50与在由点线58表示的腔体中的声学驱动器(即扬声器)54联通。当ANR耳机的听筒中的一个听筒被压入、抵靠或围绕用户的耳朵时，腔体58被形成。在腔体58内呈现的合并器62并不是物理元件而是功能性地表示了从外部环境进入腔体5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源降噪听筒，包括：扬声器，所述扬声器被配置为响应于扬声器输入信号而生成声学信号；多个麦克风，所述多个麦克风中的每个麦克风在位置上相对于所述扬声器并且相对于其他麦克风中的每个麦克风被固定，所述麦克风中的每个麦克风被配置为响应于在所述麦克风处接收到的声学噪声信号而生成麦克风信号；以及反馈系统，所述反馈系统与所述扬声器和所述多个麦克风联通，所述反馈系统接收所述麦克风信号并且生成所述扬声器输入信号，其中所述扬声器输入信号包括反相噪声信号以在所述扬声器处生成反相声学噪声信号，所述反相声学噪声信号在相对于所述扬声器和所述麦克风的预定位置处基本上消除所述声学噪声信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.03 US 14/095,5071.一种有源降噪听筒，包括：扬声器，所述扬声器被配置为响应于扬声器输入信号而生成声学信号；多个麦克风，所述多个麦克风中的每个麦克风在位置上相对于所述扬声器并且相对于其他麦克风中的每个麦克风被固定，所述麦克风中的每个麦克风被配置为响应于在所述麦克风处接收到的声学噪声信号而生成麦克风信号；以及反馈系统，所述反馈系统与所述扬声器和所述多个麦克风联通，所述反馈系统接收所述麦克风信号并且生成所述扬声器输入信号，其中所述扬声器输入信号包括反相噪声信号以在所述扬声器处生成反相声学噪声信号，所述反相声学噪声信号在相对于所述扬声器和所述麦克风的预定位置处基本上消除所述声学噪声信号。2.根据权利要求1所述的有源降噪听筒，其中所述麦克风中的一个麦克风被置于与所述扬声器接近的位置并且所述麦克风中的另一个麦克风被置于远离所述扬声器的位置。3.根据权利要求1所述的有源降噪听筒，其中所述扬声器输入信号包括音频信号和所述反相噪声信号。4.根据权利要求1所述的有源降噪听筒，进一步包括听筒主体。5.根据权利要求4所述的有源降噪听筒，其中所述听筒主体包括罩耳式听筒主体、贴耳式听筒主体和入耳式听筒主体之一。6.根据权利要求1所述的有源降噪听筒，其中所述麦克风中的一个麦克风被置于如下位置：在所述位置处由所述反相声学噪声信号导致的声压与在耳道内由所述反相声学噪声信号导致的声压基本上相等。7.根据权利要求1所述的有源降噪听筒，其中所述反馈系统包括与所述多个麦克风联通的麦克风信号合并器。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·林，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US