楊柳

摘 要： 日常生活中，電子產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，電子產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)狀態(tài)，人們對(duì)于電子產(chǎn)品的追求越發(fā)強(qiáng)烈，對(duì)于電子產(chǎn)品品質(zhì)更加看重。耳機(jī)作為現(xiàn)代社會(huì)廣泛應(yīng)用的電子產(chǎn)品之一，人們對(duì)其的降噪效果要求嚴(yán)格?；诖?，本文就耳機(jī)主動(dòng)降噪技術(shù)展開(kāi)研究，首先闡述了主動(dòng)降噪耳機(jī)的降噪原理，其次對(duì)其系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，使人們能夠?qū)χ鲃?dòng)降噪耳機(jī)有初步的了解和認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞： 電子產(chǎn)品;耳機(jī);主動(dòng)降噪技術(shù);分析

【中圖分類(lèi)號(hào)】TN643 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）11-0235-01

降噪耳機(jī)能夠有效降低外界噪音，可以分為被動(dòng)降噪和主動(dòng)降噪兩種，被動(dòng)降噪，是使用非常厚的耳罩來(lái)阻擋外面的噪聲，整體結(jié)構(gòu)厚重，佩戴舒適度不佳。而主動(dòng)降噪則是基于徹底消除噪音，將外界干擾消除，內(nèi)部會(huì)設(shè)置降噪線路，效果更佳，佩戴感更好，更受人們歡迎。因此本文主要對(duì)主動(dòng)降噪耳機(jī)進(jìn)行分析和研究。

1 主動(dòng)降噪耳機(jī)概述

主動(dòng)降噪耳機(jī)利用專門(mén)的降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪聲相反的聲波，中和處理噪音，進(jìn)而達(dá)到降噪目的。其是圍繞消除噪音，主動(dòng)處理噪聲，耳機(jī)中配置專門(mén)的降噪電路，對(duì)于低頻噪聲而言效果更加顯著。主動(dòng)降噪耳機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)通過(guò)收集分析噪音，之后利用內(nèi)置電路進(jìn)行處理，進(jìn)而產(chǎn)生與之相位相反的噪音，彼此相互抵消。低頻段聲音的聲波較長(zhǎng)，其在一定空間中相互干涉較為容易達(dá)到，因此，主動(dòng)降噪耳機(jī)技術(shù)可以有效消除低頻段噪音，其也可以作為被動(dòng)降噪耳機(jī)補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

2 耳機(jī)主動(dòng)降噪系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)

2.1 主動(dòng)降噪系統(tǒng)

（1）開(kāi)環(huán)系統(tǒng)

耳機(jī)的主動(dòng)降噪系統(tǒng)是利用其中的噪音采集器收集并處理噪音，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的抗噪信號(hào)。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，傳聲器位于耳機(jī)耳罩外側(cè)，其收集的噪聲由方向放大器進(jìn)行處理后可以得到相應(yīng)的抗噪信號(hào)，進(jìn)而與噪音信號(hào)相互抵消，以減少外部噪音對(duì)其的影響?？乖胄盘?hào)十分重要，其可以將外界噪音影響降低，使原始聲音更清晰。一般情況下，主動(dòng)降噪開(kāi)關(guān)系統(tǒng)可以降低15-20dB噪音，該系統(tǒng)的最明顯優(yōu)勢(shì)在于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，相較于其他類(lèi)型的耳機(jī)而言，該系統(tǒng)可以滿足大多數(shù)人對(duì)耳機(jī)降噪的需求，但是對(duì)于音質(zhì)要求更高的使用者則無(wú)法滿足其要求。這是由于該系統(tǒng)是在耳罩為設(shè)置噪音采集器，采集的噪音和耳罩中實(shí)際噪音有所差異，通過(guò)系統(tǒng)處理后得到的抗噪信號(hào)也有所差異。

（2）閉環(huán)系統(tǒng)

如果降噪耳機(jī)中的噪音收集器位于耳罩換能器前，則主動(dòng)降噪系統(tǒng)可以通過(guò)收集噪音信號(hào)形成精確的抗噪信號(hào)，這時(shí)噪音收集器會(huì)收集耳機(jī)內(nèi)換能器聲音和耳罩內(nèi)部噪音（人們可聽(tīng)到的噪音），該信號(hào)即為糾錯(cuò)信號(hào)，這一系統(tǒng)也就是閉環(huán)系統(tǒng)。事實(shí)上，噪音是一種非線性變化，利用系統(tǒng)中的校正信號(hào)間這種變化降低甚至消除。耳機(jī)中的噪音收集器位于耳罩中，其收集的信息屬于混合聲，因此，系統(tǒng)要對(duì)其處理分離，之后利用反相抗噪信號(hào)作出補(bǔ)償，以將閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的噪音消除掉。由于抗噪信號(hào)要重新結(jié)合所需信號(hào)，最終在耳機(jī)換能器中重現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程是一個(gè)反饋過(guò)程，其在有些情況下會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象[2]。

（3）自適應(yīng)系統(tǒng)

開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)都是通過(guò)模擬濾波器來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)抗噪信號(hào)，達(dá)到降噪目的的，而這種數(shù)字濾波器功能強(qiáng)大，設(shè)置簡(jiǎn)單，主動(dòng)降噪中的自適應(yīng)系統(tǒng)也會(huì)應(yīng)用數(shù)字濾波器，也就是自身硬濾波法，其利用計(jì)算能力糾正相位和幅度錯(cuò)誤。例如頭戴式主動(dòng)降噪自適應(yīng)系統(tǒng)，其利用耳機(jī)頂部噪音收集器收集噪音信號(hào)，在此基礎(chǔ)上利用自適應(yīng)濾波器在耳機(jī)系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)移函數(shù)計(jì)算下對(duì)耳機(jī)內(nèi)部噪音進(jìn)行預(yù)測(cè)，之后系統(tǒng)將其反相后結(jié)合疊加所需音頻信號(hào)，進(jìn)而傳輸?shù)蕉鷻C(jī)中的換能器中。耳罩中的噪音收集器能夠獲取實(shí)際噪聲，經(jīng)過(guò)處理得到精準(zhǔn)誤差信號(hào)，之后利用濾波器處理得到抗噪信號(hào)。

2.2 耳機(jī)元件結(jié)構(gòu)

（1）傳聲器

對(duì)于主動(dòng)降噪耳機(jī)而言，其中都包含傳聲器和次級(jí)聲源，復(fù)合式主動(dòng)降噪耳機(jī)中有2個(gè)傳聲器和1個(gè)次級(jí)聲源，其中一個(gè)用于獲取外部噪聲，也就是參考傳聲器，另一個(gè)用于獲取內(nèi)部噪音，也就是誤差傳聲器。根據(jù)主動(dòng)降噪耳機(jī)實(shí)際需求，傳聲器需要保持小體積、高度靈敏等特征，因此，可以選用駐極體傳聲器。非聲學(xué)領(lǐng)域中的駐極體是可以長(zhǎng)時(shí)間保持電極化的高分子聚合物材料，聲學(xué)領(lǐng)域中的駐極體通常應(yīng)用該材料來(lái)制造送話器麥克風(fēng)，在主動(dòng)降噪系統(tǒng)中可以作為傳聲器。駐極體傳聲器的組成包括1個(gè)金屬電極與1個(gè)駐極體薄片，二者之間空氣間隙，與駐極體共同構(gòu)成絕緣層，進(jìn)而組成電容器結(jié)構(gòu)。由于駐極體可以長(zhǎng)期處于電極化狀態(tài)中，因此，在其薄膜上會(huì)出現(xiàn)自由電荷，這種電容器中的兩級(jí)間會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電荷。隨聲音振動(dòng)，駐極體薄片也會(huì)隨之振動(dòng)，兩級(jí)間會(huì)出現(xiàn)位移現(xiàn)象，其內(nèi)部電容值會(huì)隨之產(chǎn)生變化。當(dāng)前，主動(dòng)降噪耳機(jī)中常用的產(chǎn)傳聲器就是駐極體傳聲器。

（2）次級(jí)聲源

次級(jí)聲源就是各種揚(yáng)聲器，其可以使電能轉(zhuǎn)成聲音，進(jìn)而輻射出去。揚(yáng)聲器類(lèi)型比較多，按照輻射方式其可以分成直接和間接兩種輻射。其中，直接輻射就是振膜可以與揚(yáng)聲器直接完成空氣耦合，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好，成本低，在主動(dòng)降噪系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。而間接輻射的揚(yáng)聲器振膜是利用聲腔與空氣耦合，其本身效能高，但是所需功率更大。通過(guò)分析各種揚(yáng)聲器特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)降噪耳機(jī)中應(yīng)用的揚(yáng)聲器為電動(dòng)式聚合物盆直接輻射揚(yáng)聲器，一致性和靈敏性最好，降噪效果最佳。

結(jié)束語(yǔ)：當(dāng)今社會(huì)，主動(dòng)降噪耳機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用十分廣泛，但是在眾多同類(lèi)耳機(jī)中，降噪原理基本一致。而對(duì)于人們來(lái)說(shuō)，選擇主動(dòng)降噪耳機(jī)時(shí)不僅需要關(guān)注其降噪技術(shù)和降噪效果，同時(shí)還需要注意耳機(jī)的價(jià)格與兼容性。大部分耳機(jī)的降噪性能很出色，但是其價(jià)格很高，對(duì)主動(dòng)降噪耳機(jī)的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生了一定影響，對(duì)此，需要加大研究相關(guān)技術(shù)，提高技術(shù)的同時(shí)降低成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏嵬.耳機(jī)主動(dòng)降噪技術(shù)中國(guó)專利申請(qǐng)狀況分析[J].電聲技術(shù)，2019（11）.

[2] 王世強(qiáng).歌爾與Synaptics合作開(kāi)發(fā)適用于USBType-C耳機(jī)的主動(dòng)降噪技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2018，044（004）：74-75.