外部耦接扬声器系统技术方案

本发明专利技术提供一种扬声器系统，所述扬声器系统包括布置在车辆乘客室与乘客室外部之间的挡板中的扬声器。所述扬声器被配置来将声学信号传播到所述乘客室。所述扬声器系统还包括有源噪声控制系统，其中麦克风通过辅助路径来声学耦接到所述扬声器，并且所述扬声器通过有源噪声控制滤波器来电耦接到所述麦克风。

【技术实现步骤摘要】
外部耦接扬声器系统
本公开涉及外部耦接扬声器系统，并且更具体地涉及车辆中的外部耦接扬声器系统。
技术介绍
汽车声音系统通常包括定位在车辆乘客室内的各个位置中的若干扬声器。典型的扬声器位置包括门板或内饰板。低频再现扬声器(也称为低音喇叭或超低音喇叭)经常定位在行李箱、后板支架、底盘或车辆的任何框架元件中。因为扬声器的前侧和后侧分别通过后板支架或底盘而彼此隔离，以这种方式可省略否则必要的扬声器外壳。因此，这种方式在不损失声学性能的情况下允许非常紧凑且重量上有效的布置。然而，在没有外壳的情况下，扬声器组件必须忍受极端的环境条件，这使得有必要(例如，通过抗天气隔膜)保护扬声器。另外，正常将由以其他方式密闭的乘客舱阻挡的噪声可能进入车辆，这导致更高的噪声污染。
技术实现思路
扬声器系统包括扬声器，其布置在车辆乘客室与乘客室外部之间的挡板中。所述扬声器被配置来将声学信号传播到所述乘客室。所述扬声器系统还包括有源噪声控制系统，其中麦克风通过辅助路径来声学耦接到所述扬声器，并且所述扬声器通过有源噪声控制滤波器来电耦接到所述麦克风。减少噪声的声音再现方法包括通过扬声器将声学信号传播到乘客室内部，所述扬声器布置在乘客室与乘客室外部之间的挡板中。所述方法还包括通过有源噪声控制系统减少干扰信号，所述有源噪声控制系统包括通过辅助路径来声学耦接到扬声器的麦克风，其中所述扬声器通过有源噪声控制滤波器来电耦接到麦克风。本领域的技术人员将在查阅以下详述和附图后明白或变得明白其他系统、方法、特征和优点。意图是，所有此类额外系统、方法、特征和优点包括于本说明书内，包括于本专利技术的范围内，并且受随附权利要求书保护。附图说明可参考以下描述和附图更好地理解系统。附图中的组件不一定按比例绘制，而是强调示出本专利技术的原理。此外，在附图中，相同参考数字在所有不同视图中指示对应的部分。图1是示出车辆中的扬声器的示意图。图2是通用反馈型有源噪声减少系统的框图，在所述系统中有用信号供应到扬声器信号路径。图3是通用反馈型有源噪声减少系统的框图，在所述系统中有用信号供应到麦克风信号路径。图4是通用反馈型有源噪声减少系统的框图，在所述系统中有用信号供应到扬声器信号路径和麦克风信号路径。图5是图4的有源噪声减少系统的框图，在所述系统中有用信号通过频谱整形滤波器供应到扬声器路径。图6是示出带有麦克风的外部耦接扬声器系统的示意图。图7是示出减少噪声的声音再现方法的流程图。具体实施方式图1示出带有扬声器110的车辆100。扬声器110可以是汽车声音系统的一部分。汽车声音系统通常包括若干扬声器。在图1中示例性地示出的仅一个扬声器110。扬声器110可定位在车辆100的乘客室101内的不同位置中。如果扬声器110在乘客室101与车辆100的外部102之间定位在车辆100的底盘中，那么可忽略否则必要的扬声器外壳。因此，这种方式在不损失声学性能的情况下是非常紧凑且重量上有效的。然而，在没有外壳的情况下，扬声器组件(在图1中未详细示出)必须忍受极端的环境条件，这使得有必要(例如，通过抗天气隔膜)保护扬声器110。由于扬声器110直接耦接到车辆100的外部102引起的另一个缺点是(例如，当以高速行驶到隧道中时或当在升高的速度中打开天窗时)汽车内部101与外部102之间的瞬时空气压力差。这可影响薄膜静止位置和/或移动音圈的位移以及由此影响扬声器110的整体性能。这还可导致动态改变的操作点，所述操作点影响扬声器110的声学性能，例如，谐波失真。另外，通常将由以其他方式密闭的乘客舱101阻挡的噪声可能进入乘客舱101，这导致更高的噪声污染。因此，扬声器110耦接到噪声减少系统，即反馈有源噪声控制(ANC)系统。反馈ANC系统通常旨在通过在收听站点处提供噪声减少信号来减少或甚至抵消干扰信号(诸如噪声)，所述噪声减少信号理想地与噪声信号相比具有随时间推移相同的振幅但相反的相位。通过叠加噪声信号和噪声减少信号，所产生的信号(也称为误差信号)理想地趋向于零。噪声减少的质量取决于所谓的辅助路径的质量，即扬声器与表示收听者耳朵的麦克风之间的声学路径。噪声减少的质量还取决于所谓的ANC滤波器的质量，所述ANC滤波器连接在麦克风与扬声器之间并且对麦克风所提供的误差信号进行滤波，以使得当扬声器再现滤波的误差信号时，它进一步减少误差信号。然而，当在收听站点处提供除滤波的误差信号之外的诸如音乐或语音的有用信号(尤其通过也再现滤波的误差信号的扬声器)时，发生问题。随后，有用信号可能被系统劣化。为了简洁起见，本文中未在电信号与声学信号之间进行区分。然而，扬声器所提供的或麦克风所接收的所有信号实际上具有声学本质。所有其他信号在本质上是电的。扬声器和麦克风可以是具有由扬声器形成的输入级和由麦克风形成的输出级的声学子系统(例如，扬声器-室-麦克风系统)的一部分；所述子系统供应有电输入信号并且提供电输出信号。“路径”在此方面指还可包括元件(诸如信号传导装置、放大器、滤波器等)的电连接或声学连接。频谱整形滤波器是其中输入信号和输出信号的频谱在频率上不同的滤波器。现在参考图2，图2是示出通用反馈型有源噪声减少(ANC)系统的框图，其中干扰信号d[n](也被称为噪声信号)通过主路径221传递(传播)到收听站点(例如，收听者的耳朵)。主路径221具有传递特性P(z)。此外，输入信号v[n]通过辅助路径222从扬声器223传递(传播)到收听站点。辅助路径222具有传递特性S(z)。定位在收听站点处的麦克风224接收从扬声器223产生的由辅助路径S(z)滤波的信号、连同由主路径P(z)滤波的干扰信号d[n]。麦克风224提供表示这些接收信号的总和的麦克风输出信号y[n]。麦克风输出信号y[n]作为滤波器输入信号u[n]供应到ANC滤波器225，所述ANC滤波器225将误差信号e[n]输出到加法器226。可以是自适应滤波器或静态滤波器的ANC滤波器225具有传递特性W(z)。加法器226还接收任选预过滤(例如，通过频谱整形滤波器(附图中未示出))的有用信号x[n](诸如音乐或语音)，并且将输入信号v[n]提供到扬声器223。信号x[n]、y[n]、e[n]、u[n]和v[n]处于离散时间域中。出于以下考虑因素，使用它们的频谱表示X(z)、Y(z)、E(z)、U(z)和V(z)。描述图2所示的系统的微分方程如下：Y(z)＝S(z)·V(z)＝S(z)·(E(z)+X(z))(1)E(z)＝W(z)·U(z)＝W(z)·Y(z)(2)在图2的系统中，有用信号传递特性M(z)＝Y(z)/X(z)因此是M(z)＝S(z)/(1-W(z)·S(z))(3)假设W(z)＝1，那么假设W(z)＝∞，那么可以从等式(4)-(7)看出，当ANC滤波器225的传递特性W(z)增加，而辅助路径传递函数S(z)保持中立，即在大约为1的水平处(即0[dB])时，有用信号传递特性M(z)接近0。出于这个原因，有用信号x[n]必须相应地适配，以确保当ANC开或关时收听者同样地理解有用信号x[n]。另外，有用信号传递特性M(z)还取决于辅助路径222的传递特性意思是：有用信号x[n]的适配还取决于传递特性S(z)以及由于老化、温度、收听者改变等的传递特性S(z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扬声器系统，其包括：扬声器，其布置在车辆乘客室与所述乘客室外部之间的挡板中，其中所述扬声器被配置来将声学信号传播到所述乘客室；以及有源噪声控制系统，其中麦克风通过辅助路径来声学耦接到所述扬声器，并且所述扬声器通过有源噪声控制滤波器来电耦接到所述麦克风。

【技术特征摘要】
2015.12.23 EP 15202357.81.一种扬声器系统，其包括：扬声器，其布置在车辆乘客室与所述乘客室外部之间的挡板中，其中所述扬声器被配置来将声学信号传播到所述乘客室；以及有源噪声控制系统，其中麦克风通过辅助路径来声学耦接到所述扬声器，并且所述扬声器通过有源噪声控制滤波器来电耦接到所述麦克风。2.如权利要求1所述的系统，其中所述扬声器连接到扬声器输入路径；所述麦克风连接到麦克风输出路径；减法器连接在所述麦克风输出路径和第一有用信号路径的下游；所述有源噪声控制滤波器连接在所述减法器的下游；加法器连接在所述有源噪声控制滤波器与所述扬声器输入路径之间并且连接到第二有用信号路径；并且两个有用信号路径都供应有将被再现的有用信号。3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述有用信号路径中的至少一个包括一个或多个频谱整形滤波器。4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述有源噪声控制滤波器被配置来消除低频噪声。5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其还包括被配置来消除高频噪声的无源噪声减少系统。6.如权利要求5所述的系统，其中所述有源噪声减少滤波器被配置来消除频率低于1kHz的噪声，并且所述无源噪声减少系统被配置来消除频率高于1kHz的噪声。7.如权利要求6所述的系统，其中所述有源噪声减少滤波器被配置来消除频率低于500Hz的噪声，并且所述无源噪声减少系统被配置来消除频率高于500Hz的噪声。8.如权利要求5至7中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克里斯托夫，A普费弗，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE