主动降噪设备制造技术

本发明专利技术涉及一种通过降噪扬声器(107)与麦克风(103)之间的叠加备声学通路(105)对噪声源(102)与麦克风(103)之间的主声学通路(101)进行降噪的主动降噪设备(100)，该设备包括：第一输入(104)，用于从麦克风(103)接收麦克风信号；第一电学补偿通路(111)和第二电学补偿通路(121)，其中，所述第一电学补偿通路(111)和所述第二电学补偿通路(121)并行耦合在第一节点(140)与第一输入(104)之间，第一节点(140)提供用于噪声源(102)的后向反馈预测；第三电学补偿通路(104)，第二节点(240)提供用于噪声源(102)的前向反馈预测；其中，后向反馈预测中的所述第一电学补偿通路(111)和所述第二电学补偿通路(121)以及前向反馈预测中的所述第三电学补偿通路(211)和所述第四电学补偿路径(221)通过减法单元(153)耦合到所述第一输入(104)。第一电学补偿通路(111)与第一自适应滤波器(113)级联的第一再现滤波器(115)。第二电学补偿通路(121)包括第一自适应滤波器(113)的复制件(123)，复制件(123)与第二再现滤波器(125)级联。第三电学补偿通路(211)包括与第二自适应滤波器(313)级联的第三再现滤波器(315)。第四电学补偿通路(221)包括第二自适应滤波器(313)的复制件(323)，复制件(323)与第四再现滤波器(325)级联。用于接收远端扬声器信号(202)的第三输入耦合到第五再现滤波器(215)。第二减法单元(227)，用于从所述麦克风信号或第三减法单元(153)输出中的一个中减去所述第五再现滤波器(215)的输出，以向所述第一自适应电路(131)和第二自适应电路(231)提供误差信号(204)。第六再现滤波器(217)，耦合在所述第一输出(106)与所述第一输入(104)之间。第一减法单元(223)，用于从所述麦克风信号中或从所述第三减法单元(153)的输出中减去所述第六再现滤波器(217)的输出，以向延迟元件提供补偿信号。第一到第六中的任何一个再现滤波器(115，125,315,325,215,217)再现备声学通路(105)的电学估计。

Active noise reduction equipment

The invention relates to a noise reduction through the speaker (107) and a microphone (103) between the acoustic pathway (105) by superposition of noise source (102) and a microphone (103) main acoustic path between the (101) active noise reduction noise reduction device (100), the device includes a first input (104). For from the microphone (103) receives the microphone signal; the first electrical compensation pathway (111) and second (121), the electrical compensation pathway in which the first electrical compensation pathway (111) and the second electrical compensation pathway (121) parallel coupling at a first node (140) and a first input (104). The first node (140) for noise source (102) to the feedback prediction; third electrical compensation pathway (104), second (240) nodes provided for noise source (102) prior to the feedback prediction; the backward feedback forecast in the first electrical compensation pathway (111) and the second electrical A third compensation path (211) and the fourth electrical compensation path (221) are coupled to the first input (104) via a subtraction unit (153) in a learning compensation path (121) and forward feedback prediction. The first electrically compensated path (111) is a first reproduction filter (115) cascaded with the first adaptive filter (113). Second electrical compensation pathway (121) includes a first adaptive filter (113) copies (123), (123) and second copies (125) cascade filter reproduction. The third electrical compensation path (211) includes a third reproduction filter (315) cascaded with the second adaptive filter (313). Fourth electrical compensation pathway (221) including second adaptive filter (313) copies (323), (323) and fourth copies (325) cascade filter reproduction. A third input for receiving a remote speaker signal (202) is coupled to a fifth reproduction filter (215). The second unit (227), for subtraction from the microphone signal or the third subtraction unit (153) in the output of one minus the fifth filter (215) reproduction output to the first adaptive circuit (131) and second (231) to provide adaptive circuit error signal (204). The sixth reproduction filter (217) is coupled between the first output (106) and the first input (104). The first subtraction unit (223) subtracts the output of the sixth reproduction filter (217) from the output of the microphone signal or from the output of the third subtraction unit (153) to provide a compensating signal to the delay element. Any reproduction filter (115125315325215217) in the first to sixth reproduces the electrical estimation of the acoustic path (105).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种主动降噪设备，尤其涉及使用前向反馈、后向反馈和混合噪声控制以及远端信号补偿技术的主动噪声控制系统。本专利技术还涉及主动噪声控制方法。
技术介绍
在许多工业应用、磁共振成像等医疗设备、风道、高品质耳机、头戴式耳机、手机等中都出现了声学降噪问题，这些都需要降低听者位置的背景噪声。由于噪声出现、传播并存在于空气中时，即在声学环境中时，所以噪声只能以声学方式降低或衰减。该问题通常由主动噪声控制(ActiveNoiseControl，ANC)系统解决。ANC系统产生抗噪声，即声波，其与降噪平面中的降低噪声具有相同的振幅和相反的相位。通过抗噪声12降低的正弦波噪声11的原理在图1a、1b和1c中所示的图10示出。如果噪声11和抗噪声12具有相同幅度和相反相位，则实现完美降噪，如图1a所示。如果幅度(参见图1b)或相位(参见图1c)失配，则仅实现噪声的部分降低，即衰减。这里，13为残余(已降低或已衰减)噪声。ANC系统是可以在操作期间参照失配最小化来调整上述失配的系统。由于ANC系统的性能取决于其架构和所使用的算法，因此需要提高主动降噪。为了详细描述本专利技术，将使用以下术语、缩写和符号：ANC：主动噪声控制；主动降噪FF：前向反馈FB：后向反馈混合：前向反馈和后向反馈的组合
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于提高主动降噪的概念。该目的由独立权利要求的特征来实现。其它实施形式在从属权利要求、说明书和附图中显而易见。本专利技术通过应用一种或多种以下技术来解决上述问题：修改FB30和混合40ANC系统(参见图3和4)，向自适应滤波器和滤波器自适应算法提供同一输入信号；所述FB30和混合40ANC系统(参见图3和4)中的应用，即一种用于从误差麦克风103接收的信号中减去远端信号的电路；基于如下所述的修改(下文表示为滤波后的X修改)，在改进型FF、FB和混合ANC系统中，使用所述用于从误差麦克风103接收的信号中减去远端信号的电路。本专利技术具有以下优势：使用上述滤波后的X修改能够估计如所述改进型FB和混合ANC系统中基于梯度搜索的自适应算法中的等式(22)定义的最大步长值μmax。在所述步长增加的情况下，会导致适配的加速。使用上述滤波后的X修改使RLS算法在所述FB和混合ANC系统中稳定。使用所述用于从FB和混合ANC系统的信号中减去远端信号的电路可使系统在高品质耳机、头戴式耳机、手机等中的远端声音再现期间操作。同时使用上述滤波后的X修改和所述用于从FF、FB和混合ANC系统中的信号中减去远端信号的电路可使系统在远端声音再现期间操作。根据第一方面，本专利技术涉及一种通过降噪扬声器与麦克风之间的叠加备声学通路对噪声源与所述麦克风之间的主声学通路进行降噪的主动降噪设备，所述设备包括：第一输入，用于从所述麦克风接收麦克风信号；第一输出，用于向所述降噪扬声器提供第一降噪信号；第一电学补偿通路；第二电学补偿通路，其中，所述第一电学补偿通路和所述第二电学补偿通路并行耦合在第一节点与所述第一输入之间，以提供所述第一降噪信号，所述第一节点提供所述噪声源的预测。所述主动降噪设备提供了灵活配置，可以用于以下两种情况：可以在噪声源附近安装参考麦克风以及不可以安装此种参考麦克风。由于所述第一和第二补偿通路，所述设备提供了改进型主动降噪。根据所述第一方面，在所述设备的第一可能实施形式中，所述第一电学补偿通路和所述第二电学补偿通路通过第三减法单元耦合到所述第一输入。这提供了以下优势：来自所述第一电学补偿通路和所述第二电学补偿通路中的两个补偿信号有助于补偿，从而提高噪声补偿的效率。根据所述第一方面，在所述设备的第二可能实施形式中，所述设备还包括：第二输出，用于向所述降噪扬声器提供第二降噪信号；第三电学补偿通路；第四电学补偿通路，其中，所述第三电学补偿通路和所述第四电学补偿通路并行耦合在第二节点与所述第一输入之间，所述第二节点提供所述噪声源的前向反馈预测，所述第一节点提供所述噪声源的后向反馈预测。这种设备提供了以下优势：噪声的前向反馈预测和后向反馈预测都可以用来提高所述噪声补偿。根据所述第一方面的所述第二实施形式，在所述设备的第三可能实施形式中，所述第三电学补偿通路和所述第四电学补偿通路通过所述第三减法单元耦合到所述第一输入。这提供了以下优点：来自所述第一电学补偿通路、所述第二电学补偿通路、所述第三电学补偿通路和所述第四电学补偿通路中的所有四个补偿信号，即来自前向反馈和后向反馈补偿电路的补偿信号，都有助于所述补偿，从而提高噪声补偿的效率。根据所述第一方面的所述第二实施形式或所述第三实施形式，在所述设备的第四可能实施形式中，所述设备还包括：延迟元件，耦合在所述第一输入与所述第一节点之间，用于提供所述噪声源的所述后向反馈预测。这提供了以下优势：延迟元件易于实现，并且可以实现所述噪声源的后向反馈预测。根据所述第一方面，或者根据所述第一方面的任意前述实施形式，在所述设备的第五可能实施形式中，所述第一电学补偿通路包括第一再现滤波器，所述第一再现滤波器与第一自适应滤波器级联，所述第一再现滤波器再现备声学通路的电学估计。这提供了以下优势：通过这种级联，可以将所述补偿滤波器即所述第一自适应滤波器的总长度减少所述第一再现滤波器的长度。这有助于所述自适应滤波器的实现，因为较短的滤波器长度提高了自适应方法的稳定性。可以有利地对所述第一再现滤波器进行离线估计。根据所述第一方面的所述第五实施形式，在所述设备的第六可能实施形式中，所述第二电学补偿通路包括所述第一自适应滤波器的复制件，所述复制件与再现所述备声学通路的所述电学估计的第二再现过滤器级联。这提供了以下优势：通过这种级联，所述第一自适应滤波器的所述复制件具有与所述第一自适应滤波器相同的行为。可以将所述滤波器通路的总长度减少与所述第一再现滤波器的长度相同的所述第二再现滤波器的长度。因此，第一电学补偿通路和第二电学补偿通路都显示相同的行为。可以有利地对所述第二再现滤波器进行离线估计。根据所述第一方面的所述第六实施形式，在所述设备的第七可能实施形式中，所述第一自适应滤波器的所述复制件与所述第二再现滤波器之间的第一抽头耦合到所述第一输出。这提供了以下优势：所述第二再现滤波器可以再现所述备声学通路的行为，因此所述第一自适应滤波器的所述复制件可以具有较少量的系数，使得自适应更稳定、更快速。根据所述第一方面的所述第四至第七实施形式中的任一实施形式，在所述设备的第八可能实施形式中，所述设备还包括：第三输入，用于接收远端扬声器信号，其中，所述第三输入与所述第一输出和所述第二输出中的至少一个一起耦合到所述降噪扬声器；第五再现滤波器，耦合在所述第三输入与所述第一自适应电路的误差输入之间，所述第五再现滤波器再现所述备声学通路的电学估计；第六再现滤波器，耦合在所述第一输出和所述第一输入之间，所述第六再现滤波器再现所述第二声通络的电学估计。这提供了以下优势：即使存在远端扬声器信号，所述设备也可以有效地补偿噪声，而不干扰所述远端扬声器信号。根据所述第一方面的所述第八实施形式，在所述设备的第九可能实施形式中，所述设备还包括：第二减法单元，用于从所述麦克风信号或第三减法单元输出中的一个中减去所述第五再现滤波器的输出，以向所述第一自适应电路和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过降噪扬声器(107)与麦克风(103)之间的备声学通路(105)对噪声源(102)与所述麦克风(103)之间的叠加主声学通路(101)进行降噪的主动降噪设备(100、200、300、400、500、600、700)，其特征在于，所述设备包括：第一输入(104)，用于从麦克风(103)接收麦克风信号(α(k))；第一输出(106)，用于向所述降噪扬声器(107)提供第一降噪信号(‑y2(k))；第一电学补偿通路(111)；第二电学补偿通路(121)；其中，所述第一电学补偿通路(111)和所述第二电学补偿通路(121)并行耦合在第一节点(140)与所述第一输入(104)之间，以提供所述第一降噪信号(‑y2(k))，所述第一节点(140)提供所述噪声源(102)的预测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过降噪扬声器(107)与麦克风(103)之间的备声学通路(105)对噪声源(102)与所述麦克风(103)之间的叠加主声学通路(101)进行降噪的主动降噪设备(100、200、300、400、500、600、700)，其特征在于，所述设备包括：第一输入(104)，用于从麦克风(103)接收麦克风信号(α(k))；第一输出(106)，用于向所述降噪扬声器(107)提供第一降噪信号(-y2(k))；第一电学补偿通路(111)；第二电学补偿通路(121)；其中，所述第一电学补偿通路(111)和所述第二电学补偿通路(121)并行耦合在第一节点(140)与所述第一输入(104)之间，以提供所述第一降噪信号(-y2(k))，所述第一节点(140)提供所述噪声源(102)的预测。2.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的主动降噪设备，其特征在于，所述第一电学补偿通路(111)和所述第二电学补偿通路(121)通过第三减法单元(153)耦合到所述第一输入(104)。3.根据权利要求1所述的主动降噪设备，其特征在于，还包括：第二输出(206)，用于向所述降噪扬声器(107)提供第二降噪信号(-y1(k))；第三电学补偿通路(211)；第四电学补偿通路(221)；其中，所述第三电学补偿通路(211)和所述第四电学补偿通路(221)并行耦合在第二节点(240)与所述第一输入(104)之间，所述第二节点(240)提供所述噪声源(102)的前向反馈预测，第一节点(140)提供所述噪声源(102)的后向反馈预测。4.根据权利要求3所述的主动降噪设备，其特征在于，所述第三电学补偿通路(211)和所述第四电学补偿通路(221)通过所述第三减法单元(153)耦合到所述第一输入(104)。5.根据权利要求3或权利要求4所述的主动降噪设备，其特征在于，包括：延迟元件(151)，耦合在所述第一输入(104)与所述第一节点(140)之间，用于提供所述噪声源(102)的所述后向反馈预测。6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的主动降噪设备，其特征在于，所述第一电学补偿通路(111)包括第一再现滤波器(115)，所述第一再现滤波器(115)与第一自适应滤波器(113)级联，所述第一再现滤波器(115)再现所述备声学通路(105)的第一电学估计(hNs’)。7.根据权利要求6所述的主动降噪设备，其特征在于，所述第二电学补偿通路(121)包括所述第一自适应滤波器(113)的复制件(123)，所述复制件(123)与再现所述备声学通路(105)的所述第一电学估计(hNs’)的第二再现滤波器(125)级联。8.根据权利要求7所述的主动降噪设备，其特征在于，所述第一自适应滤波器(113)的所述复制件(123)与所述第二再现滤波器(125)...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克多·伊万诺维奇·基甘，阿列克谢·亚历山大诺维奇·彼得罗夫斯基，覃景繁，宋扬，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44