运用速度反馈的扬声器相位畸变控制制造技术

ＡＮＣ系统消噪扬声器的整个喇叭线圈和锥体的速度与消噪扬声器产生的声音相对应。通过检测喇叭线圈／锥体的速度并将检测到的速度与来自控制器的驱动信号相比较，可以缩短响应时间和距离。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在传统的有源消澡(ANC)方案中，响应于检测到的来自噪声源的噪声，驱动位于下游的扬声器以产生消澡信号。在发生消澡后，位于扬声器下游的诸如麦克风一类的动态压力传感器检测最后的噪声，并向扬声器驱动电路提供反馈信号以修正扬声器发出的消澡信号。传统的有源消澡方案的缺点在于在输入噪声传感器、消澡器和误差噪声传感器之间连续地要求积累的物理距离。物理距离反映检测噪声、处理信息、产生抵销信号和检测抵销信号的结果所需的时间，而每一步所对应的时间延迟要求附加的物理距离。缩短这些时间延迟将导致包装尺寸的减少，从而使ANC更具有商业吸引力。众所周知，ANC系统的因果性是对系统稳定性和运转性能的一种要求。通常，因果性是指系统的输出不能先于输入这一事实。对于ANC系统，因果性要求与所有ANC系统元件有关的时间滞后或时间延迟的和，比入射压力波从输入麦克风运行到控制驱动器所需的时间少。例如麦克风、抗混淆滤波器、控制器和扬声器等ANC系统的每一个元件都具有关联的频率响应。即，每个元件可以使输入信号发生有限量的畸变，而这种畸变可以是频率相关的。在元件级上，这类畸变导致改变输入信号的幅度和相位的滤波作用。与输入信号的相位变化有关的构思是群时延。数学上将这个术语定义为测得的输入到输出的相位对频率响应的导数，即信号传递函数。从概念上讲，群时延是与ANC系统每个元件有关的平均时延的量度。这些时延是依赖于扬声器的分量和频率，通常认为是整个ANC系统延迟的一个重要部分。对于扬声器，最大的群时延发生在圆锥/悬架系统的共振频率的附近。这是相位响应的递度最大的地方。对于大型扬声器(直径＞12英寸)，这种延迟可以超过3毫秒。与修正用于响应由误差麦克风检测到的噪声而驱动消噪扬声器的信号不同，本专利技术提供表示扬声器锥体速度的反馈，直接表示所产生的声音。实质上，将与扬声锥体速度成比例的信号对控制器输出用作反馈以修正驱动信号，从而提供非延迟修正。本专利技术的一个目的在于减小扬声器中的畸变和关联的群时延。本专利技术的另一个目的在于为管道(duct)ANC系统应用提供一种理想化源。本专利技术的又一个目的在于减小倒相式扬声器的相位或时延畸变。本专利技术的又一个目的在于减小与ANC系统中的扬声器相关的群时延，从而允许缩短系统设备的长度。由本专利技术实现在下文中变得明显的这些目的和其它目。基本原理是，ANC系统抵消扬声器的整个喇叭线圈和锥体的速度与由抵消扬声器产生的声音相对应。通过检测喇叭线圈/锥体的速度并将检测的速度与来自控制器的驱动信号相比较，可以缩短响应时间和距离。附图说明图1是表示ANC系统消噪扬声器的驱动和理论反馈电路的示意图；图2是图1的另一种实际电路；图3是不带速度反馈的45Hz方波的扬声器锥体速度对时间的比较；图4是带有速度反馈的45Hz方波的扬声器锥体速度对时间的比较；图5示出带有宽带噪声输入的扬声器的开环幅值响应；图6示出带有宽带噪声输入的扬声器的开环相位响应；图7示出带有宽带噪声输入的扬声器的闭环幅值响应；图8示出带有宽带噪声输入的扬声器的闭环相位响应；图9是开环或非伺服扬声器的群时延与频率的关系；和图10是闭环或伺服扬声器的群时延与频率的关系。在图1中，标号10是ANC系统的消噪扬声器，诸如在美国专利第4,677,676和4,677,677号中所揭示的。本专利技术添加了扬声器的锥体速度反馈。传统的扬声器10通过电路12驱动，所述电路包括与扬声器10的锥体部分为一体的线圈，当向线圈提供电流时，它在磁铁极间的环形空隙内运动。向线圈提供电流使它相对于磁铁移动，从而移动整个锥体并产生代表消噪的声音。随着扬声器10的锥体停止移动，可以决定线圈电阻和电感。具有电阻RE的电阻器12-1表示电路12中制动的线圈电阻。类似的，由具有电感LE的线圈12-2表示电路12中制动的线圈电感。电路12的制动线圈电阻RE远远大于功率电阻器14的电阻R，电路12通过所述功率电阻器14与音频功率放大器16相连。放大器16具有单位增益。经过线路20提供的小信号输入电压表示用于扬声器的未经放大和修正的驱动信号，作为第一输入提供给加法器18，而加法器18的输出提供给放大器16。在功率电力电阻器14的两端连接比例1volt/amp电路30，该电路接收表示电阻14任一侧的电压的两个电压输入。电压差与电流成正比例。若已知功率电阻器14的电阻R，通过欧姆定律，可以决定电阻14中的电流，该电流和电路12中的电流同值。比例lvolt/amp电路30将电阻14两端测得的信号转换成与电流相等的电压，其输出对应于通过电阻器14的电流i，并向反馈电路40中的增益级42和增益级44提供这个输出。下面将要介绍的反馈电路40是“理论上的电路”，从某种意义上说，在高频下其值趋于无穷大。增益级42表示制动线圈电阻RE，具有作为第一输入向加法器50提供的输出i·RE。增益级44表示制动线圈电感LE，具有向微分器46提供的输出i·LE，微分器46对增益级44的输出求微分，提供的输出i·j·ω·LE作为第二输入供给加法器50。在输出i·j·ω·LE中，j是 ，ω是角频率。对于高频，ω实际上是无穷的，器件不工作。加法器50对输入求和，其输出i(RE+j·ω·LE)等于i·ZE，这里，ZE等于RE+j·ω·LE，表示组合的制动线圈阻抗。向加法器60提供加法器50的输出，并把它从作为第二输入通过线路20和20-1向加法器60提供的小信号输入电压中减去。加法器60的输出是扬声器锥体的速度Ucone。向增益级70提供加法器60的输出，其增益值通常介于50和100之间。将增益级70的输出作为第二输入提供给加法器18，以对通过线路20提供的小信号输入电压提供锥体速度反馈修正。如上所述，将反馈电路40定为“理论上的电路”，因为在高频下，该项接近无穷大并使电路无效。可用图2的补偿器网络140(用滤波器144代替增益级44和微分器46)替代电路40。滤波器具有i(s·LE/(1+s·LE/K))的输出，其中s＝j·ω，K是大约20的增益因数。将滤波器144的输出与微分器46的输出相比，注意，滤波器144添加了1+s·LE/K的分母值。结果，当s趋于无穷大时，s·LE/(1+s·LE/K)趋于K。在工作中，从音频功率放大器16开始，向由电路12表示的扬声器10的线圈提供驱动电流以驱动扬声器锥体，从而产生消噪信号。驱动电流将随着要被抵消的噪声而改变，锥体将变速运动，速度取决于要生成的抵消噪声。因此，放大器16提供的电流将发生变化。获得的电压信号是驱动扬声器10的电流的直接量度。这是通过在功率电阻器14两端连接比例lvole/amp电路30实现的。应注意，功率电阻器14与扬声器的线圈串联，从而功率电阻器14中的电流与向扬声器10的线圈提供的电流相同。将来自电路30的信号送到补偿器网络140，补偿器网络140在制动的扬声器的音圈合成电阻和电感的两端建立净电压降的模型。由加法器60决定的信号、在由线路20-1提供的小信号电压输入和由电路40和140决定的电路12的制动线圈电阻和电感两端的净电压降之间的差，给出了扬声器音圈速度的间接测量，而且通过增益级70将它反馈到加法器18以修正向扬声器10的线圈提供的电压信号。下面等式1给出了制动线圈电阻和电感两端的电压降VD的本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有消噪扬声器（１０）的管道有源消噪电路（１２），其中所述消噪扬声器（１０）具有用于驱动所述扬声器的线圈（１２－２）和一装置（１６），装置（１６）用于向所述线圈提供驱动信号，引起所述扬声器产生消噪信号，其特征在于，用于所述扬声器的闭环速度伺服包括： 电阻器（１４），它与所述线圈串联并设置在用于提供驱动信号的所述装置和所述线圈中间； 跨接于所述电阻器两端的装置（３０），用于决定所述电阻器两端的电压降和所述电阻器中的电流，并用于产生与所述决定的电流成正比的电压输出。 电路（４０；１４０），用于接收所述电压输出并产生表示所述线圈的速度的信号；和 装置（６０，７０，１８），用于调节所述装置响应于表示所述线圈的速度的所述信号提供驱动信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA丹尼尔斯，
申请(专利权)人：运载器有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]