[发明专利]反馈系统中的不稳定性检测和避免

说明书

技术领域

本发明涉及反馈系统、特别是反馈主动降噪系统中的不稳定性检测和避免。

背景技术

环境中的环境声学噪声的存在对人的听力具有大范围的影响。环境噪声一些示例、例如喷气式客机的机舱中的发动机噪声会导致对乘客的轻微的干扰。环境噪声的其他示例、例如工地上的钻机会导致永久的听力损失。用于减少环境声学噪声的技术是积极的研究领域，提供例如更愉悦的听力体验和避免听力损失等优点。

很多常规的降噪系统使用主动降噪技术来减少用户能够察觉到的噪声的量。主动降噪系统通常利用前馈方法、反馈方法或前馈方法和反馈方法的组合来实施。基于反馈的系统一般测量希望降噪的区域附近(例如，在声腔、例如耳腔中)的噪声声波，该噪声声波可能与其他声波相组合。通常，测量的信号被用来生成“抗噪信号”，该“抗噪信号”是测量的噪声的相位颠倒且缩放了比例的形式。该抗噪信号被提供给噪声消除驱动器，该噪声消除驱动器将该信号转变为提供给用户的声波。当噪声消除驱动器产生的抗噪声波与噪声声波在声腔中组合时，这两个声波由于破坏性的干涉而相互抵消。结果是降低了期望降噪的区域中用户察觉到的噪声水平。

反馈系统通常具有不稳定和产生基于不稳定性的失真的可能。例如，如基于对反馈的经典分析所能够理解的，如果在反馈环的相位为180°时的频率下反馈环的增益大于1，那么在该频率下能够生成振荡加性信号。这种情形也可以描述为相位余量，即在增益为1时的频率下达到180°相位为零或为负的系统余量。

在声学主动降噪系统中，反馈路径的至少一部分可以包括声学部件。尽管反馈路径的电气部件或数字部件能够在主动降噪系统中被直接地控制，但是例如由于音频路径的物理特性的变化，声学部件可能经历变化。

发明内容

在一些示例中，由于反馈环增益或传递函数中产生的变化，音频路径的变化可能导致系统中的不稳定性。例如，声学部件可以具有声学驱动器与反馈麦克风之间的声学传递函数。声学传递函数变化的情形的一个示例是耳内耳机的穿戴者将耳机的耳塞插入耳道中时。在插入过程期间，耳塞的柔性末端会例如由于夹在或者折叠在自身上而堵塞。这种堵塞末端会改变声学传递函数，从而改变总的环增益并且可能导致系统中的不稳定性。

需要这样一种系统：其能够检测反馈降噪系统中的不稳定性的特性并调节系统的环增益以避免不稳定性。

在一个方面，一般而言，主动降噪系统通过检测与潜在的或实际的不稳定行为(例如，振荡)相关的系统特性来检测实际的或潜在的不稳定性，并且修改系统特性以减轻这种不稳定性。

在一些示例中，系统适应于已经导致或者可能导致不稳定行为的反馈路径的声学部件的特性的变化以改善用户的声学体验。

在另一个方面，一般而言，基于反馈的主动降噪系统包括反馈部件和不稳定性检测器，反馈部件用于形成具有音频路径分段的反馈环的至少一部分，不稳定性检测器用于检测反馈部件中的不稳定性状态并且基于检测结果形成控制参数。反馈部件包括：用于接受输入信号的第一信号输入；用于向音频路径分段的驱动器提供驱动器信号的驱动器输出；用于接受来自第一传感器的响应于音频路径分段上的信号的第一反馈信号的第一反馈输入；以及用于接受控制参数的控制输入，控制参数用于调节反馈环的增益特性和相位特性中的至少一个。不稳定性检测器包括：用于接受反馈环信号的反馈环信号输入；用于检测反馈环信号中的没有体现在输入信号中的振荡信号分量的电路；以及用于向反馈元件的控制参数输入提供控制参数的控制参数输出。

本发明的方面可以包括下述特征中的一个或多个。

反馈环信号可以表示驱动器信号。反馈环信号可以表示第一反馈信号。用于检测反馈环信号中的振荡信号分量的电路可以包括：用于形成修改的反馈环信号的电路，该电路包括用于从反馈环信号去除输入信号的分量的电路装置；以及用于检测修改的反馈环信号中的在指定频率范围内的振荡信号分量的电路。

用于检测振荡信号分量的电路可以包括：电压控制的振荡器以及用于将电压控制的振荡器的输出与修改的反馈环信号进行组合的电路。反馈分量可以包括前馈输入，该前馈输入用于接受来自第二传感器的响应于音频路径分段上的第二信号的第一前馈信号。用于检测反馈环信号中的振荡信号分量的电路可以包括高通滤波器，该高通滤波器用于从反馈环信号去除主动降噪信号分量。用于形成修改的反馈环信号的电路可以包括：用于形成输入信号的分量的滤波元件；以及用于从反馈环信号去除输入信号的分量的信号组合器。