用于有源噪声控制的控制电路和用于有源噪声控制的方法技术

一种用于有源噪声控制ANC的控制电路，其耦接至扬声器(SP)和ANC麦克风(MIC)，该扬声器(SP)基于放大的音频信号来产生扬声器信号(SPS)，该ANC麦克风(MIC)基于外界噪声(NOISE)和扬声器信号(SPS)来产生干扰音频信号。控制电路包括：第一混频器(M1)，其通过将音频信号(IN)与第一补偿信号(CS1)叠加来产生中间音频信号；第一放大器(AMP1)，其基于中间音频信号来产生放大的音频信号；以及补偿单元(CU)，其基于音频信号(IN)来产生第二补偿信号(CS2)。调节单元(TUNE)基于干扰音频信号和第二补偿信号(CS2)来产生经补偿的音频信号。耦接至调节单元(TUNE)的ANC滤波器(ANCF)通过对经补偿的音频信号实施滤波操作来产生第一补偿信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于有源噪声控制的控制电路以及用于针对声音再现装置(尤其是耳机)进行有源噪声控制的控制方法。
技术介绍
在例如耳机的声音再现装置中，可以实现有源噪声控制ANC。ANC的目的是减小或者移除来自用户的声印象的不需要的外部噪声。为此，麦克风被置于声音再现装置处或声音再现装置内，用于记录与用户接收到的声音或音乐(包括噪声或其他不需要的外部声音)相对应的声音。对于ANC，为了使环境噪声或其他的干扰声音的影响最小化，评估由麦克风接收到的声音并且产生修正信号。然而，在用于ANC的现有的解决方案中，包含修正信号可能导致对用户接收到的声音质量或音乐质量的负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供针对ANC的改进的概念，以使对要再现的音频信号的不利影响最小化。通过独立权利要求的主题来实现该目的。从属权利要求的主题是进一步的实施方案和实现方式。根据改进的概念，除了上文提到的修正信号，基于音频输入信号来产生另外的修正信号。然后在ANC装置中使用该另外的修正信号，以减小由于音频输入信号的处理而引起的不利影响。例如在某频率范围、具体地在低频范围，以这样的方式可以实现改进的声音再现。根据依据改进的概念的用于ANC的控制电路的实施方案，控制电路被设计为耦接至扬声器和ANC麦克风。扬声器基于放大的音频信号来产生扬声器信号，而ANC麦克风基于外界噪声和扬声器信号产生干扰音频信号。控制电路包括第一混频器，被配置为通过将音频信号和第一补偿信号叠加来产生中间音频信号。控制电路还包括第一放大器，被配置为基于中间音频信号来产生放大的音频信号。控制电路还包括例如被实现为过滤网络的补偿单元。补偿单元被配置为基于音频信号来产生第二补偿信号。为此，补偿单元对音频信号实施滤波操作。调节单元耦接至ANC麦克风和补偿单元。调节单元被配置为基于被干扰音频信号和第二补偿信号来产生经补偿的音频信号。最后，控制电路包括ANC滤波器，被配置为通过对经补偿的音频信号实施滤波操作来产生第一补偿信号。例如，ANC麦克风可以是数字麦克风，动圈式(dynamic)麦克风，电容式麦克风，驻极体麦克风，压电麦克风，或者另一类型的麦克风。扬声器信号与用户实际上想要听到的声音对应。然而，表示例如环境噪声或其他不想要的外部声音的外界噪声与扬声器信号叠加，其最终导致干扰音频信号。干扰音频信号近似地相应于在没有ANC的情况下用户实际上听到的声音。为了减小来自干扰音频信号的音频信号的残留，或者在理想的情况下完全移除来自干扰音频信号的音频信号的残留，调节单元使用第二补偿信号。那意味着，在理想的情况下，经补偿的音频信号仅仅包含关于经处理的外界噪声的信息，而不包括关于经处理的音频信号的信息。为此，补偿单元对关于包含在干扰音频信号中的经处理的音频信号的信息进行仿真。此外，在第二补偿信号的产生期间可以加入相位延迟，以说明干扰音频信号到达调节单元和第二补偿信号到达调节单元之间存在时间延迟的事实。然后，ANC滤波器对经补偿的音频信号实施滤波操作。结果是通过第一混频器与音频信号叠加的第一补偿信号，用于例如说明环境噪声以及用于减小外界噪声的影响或者在理想的情况下消除外界噪声的影响。例如通过ANC滤波器实施的滤波操作也可以分别地说明从扬声器至用户的耳朵之间的声音传输的细节，以及其与从扬声器至ANC麦克风的声音传输的差异。具体地，一方面扬声器关于ANC麦克风以及另一方面扬声器关于耳朵的空间布置可以通过ANC滤波器并入。考虑到扬声器信号和外界噪声的叠加的空间变化，这些方面例如可以是相关的。例如第一混频器可以被实现为基本上将第一补偿信号与音频信号相加的加法器。在这样的情况下，例如通过ANC滤波器对经补偿的音频信号实施滤波操作包括有效的反相。可替选地，例如第一混合器可以被实现为减法器、加法器-减法器或者具有一个反相的输入和一个非反相的输入的加法器。在控制电路的实现方式中，通过补偿单元对音频信号实施的滤波操作实现传递函数。传递函数由于以下至少其中之一而具有对于信号的影响的特点：第一放大器、扬声器、ANC麦克风和从扬声器至ANC麦克风的声音传输。因此，本专利技术的目的例如是对关于被包含在干扰音频信号中的经处理的音频信号和/或传输的音频信号的信息进行仿真。然而，第二补偿信号的产生不受外界噪声的影响。通过补偿单元实现的传递函数例如可以在控制电路和/或声音再现装置的制造和/或校准期间被确定。为此，例如，测试信号可以与由通过相应的部件处理的测试信号而相应地产生的信号进行比较。传递函数的确定例如还可以包括对声音再现装置中的声音传输进行仿真。在控制电路的一些实现方式中，调节单元包括第二混频器。该第二混频器被配置为通过将第二补偿信号与基于干扰音频信号的信号叠加来产生中间噪声信号。具体地，第二混频器被配置为从基于干扰音频信号的信号中减去第二补偿信号。调节单元被配置为基于中间噪声信号来产生经补偿的音频信号。例如，第二混频器可以被实现为减法器、加法器-减法器或者具有一个反相的输入和一个非反相的输入的加法器。可替选地，第二混频器可以被实现为加法器。在这样的情况下，通过补偿单元对音频信号实施的滤波操作例如包括有效反相。在控制电路的另外的实现方式中，除了第二混频器，调节单元包括第二放大器。在这样的实施方案中，第二放大器被配置为基于干扰音频信号产生经调节的干扰音频信号。第二混频器被配置为通过将经调节的干扰音频信号与第二补偿信号叠加，特别地通过从经调节的干扰音频信号中减去第二补偿信号，来产生中间噪声信号。优选地，第二放大器的增益因子是可调节的，例如在控制电路和/或声音再现装置的制造和/或校准期间是可调节的。例如，第二放大器用于补偿例如扬声器和/或ANC麦克风的容限。通常地，相应的容限例如处于若干个分贝的量级，例如处于1db-10db或者约3db的量级。为了提高噪声减小的性能，相应地通过第二放大器将干扰音频信号调节为第二补偿信号。再者，第二放大器例如可以被用于对控制电路中噪声减小的总体性能水平进行控制。在控制电路的另外的实现方式中，调节单元还包括第三放大器，该第三放大器被配置为通过中间噪声信号的放大或衰减来产生经补偿的音频信号。这样的实现方式具有下述优点：可以独立于对噪声减小性能的总体水平的控制来执行将经调节的干扰音频信号调节至第二补偿信号。然后，第二放大器例如用于补偿扬声器和/或ANC麦克风的容限。然后第三放大器用于调节噪声减小性能的水平。在控制电路的另外的实现方式中，其中调节单元包括第三放大器，在操作期间，可以由用户改变通过第三放大器进行的中间噪声信号的放大或衰减。在控制电路的另外的实现方式中，调节单元包括测试终端，用于向外部读出装置提供中间噪声信号。在调节单元包括第三放大器的实现方式中，测试终端优选地位于第二混频器和第三放大器之间。测试终端和外部读出装置例如可以用于对麦克风和/或扬声器容限的准确补偿。例如，其可以在控制电路和/或声音再现装置的制造或校准期间被执行。根据控制电路的另外的实现方式，补偿单元利用延迟元件来产生第二补偿信号。具体地，延迟元件可以添加相位延迟以说明干扰音频信号到达调节单元和第二补偿信号到达调节单元之间的时间延迟。例如，延迟元件可以仅添加相位延迟的第一部分，然后通过补偿单元的其他的部件来添加相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有源噪声控制ANC的控制电路，所述控制电路耦接至扬声器(SP)以及ANC麦克风(MIC)，其中所述扬声器(SP)基于放大的音频信号来产生扬声器信号(SPS)，所述ANC麦克风(MIC)基于外界噪声(NOISE)和所述扬声器信号(SPS)来产生干扰音频信号，所述控制电路包括：‑第一混频器(M1)，被配置为通过将音频信号(IN)与第一补偿信号(CS1)叠加来产生中间音频信号；‑第一放大器(AMP1)，被配置为基于所述中间音频信号来产生所述放大的音频信号；‑补偿单元(CU)，被配置为通过对所述音频信号(IN)实施滤波操作来产生第二补偿信号(CS2)；‑调节单元(TUNE)，被配置为基于所述干扰音频信号和所述第二补偿信号(CS2)来产生经补偿的音频信号；‑ANC滤波器(ANCF)，被配置为通过对所述经补偿的音频信号实施滤波操作来产生所述第一补偿信号(CS1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 EP 14162336.31.一种用于有源噪声控制ANC的控制电路，所述控制电路耦接至扬声器(SP)以及ANC麦克风(MIC)，其中所述扬声器(SP)基于放大的音频信号来产生扬声器信号(SPS)，所述ANC麦克风(MIC)基于外界噪声(NOISE)和所述扬声器信号(SPS)来产生干扰音频信号，所述控制电路包括：-第一混频器(M1)，被配置为通过将音频信号(IN)与第一补偿信号(CS1)叠加来产生中间音频信号；-第一放大器(AMP1)，被配置为基于所述中间音频信号来产生所述放大的音频信号；-补偿单元(CU)，被配置为通过对所述音频信号(IN)实施滤波操作来产生第二补偿信号(CS2)；-调节单元(TUNE)，被配置为基于所述干扰音频信号和所述第二补偿信号(CS2)来产生经补偿的音频信号；-ANC滤波器(ANCF)，被配置为通过对所述经补偿的音频信号实施滤波操作来产生所述第一补偿信号(CS1)。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述补偿单元(CU)对所述音频信号(IN)实施的所述滤波操作实现具有由于以下至少其中之一而对信号产生影响的特点的传递函数：所述第一放大器(AMP1)、所述扬声器(SP)、所述ANC麦克风(MIC)以及从所述扬声器(SP)至所述ANC麦克风(MIC)的声音传输。3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其中-所述调节单元(TUNE)包括第二混频器(M2)，所述第二混频器(M2)被配置为通过从基于所述干扰音频信号的信号中减去所述第二补偿信号(CS2)来产生中间噪声信号；以及-所述调节单元(TUNE)被配置为基于所述中间噪声信号来产生所述经补偿的音频信号。4.根据权利要求3所述的控制电路，其中-所述调节单元(TUNE)还包括第二放大器(AMP2)，所述第二放大器(AMP2)被配置为基于所述干扰音频信号来产生经调节的干扰音频信号；以及-所述第二混频器(M2)通过从所述经调节的干扰音频信号中减去所述第二补偿信号(CS2)来产生所述中间噪声信号。5.根据权利要求3或4所述的控制电路，其中所述调节单元还包括第三放大器(AMP3)，所述第三放大器(AMP3)被配置为通过对所述中间噪声信号进行放大或衰减来产生所述经补偿的音频信号。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：霍斯特·歌特，马丁·舍尔克迈尔，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT