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DE102006027383A1 - A method for damping an acoustic noise and arrangement for carrying out the method - Google Patents

A method for damping an acoustic noise and arrangement for carrying out the method Download PDF

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DE102006027383A1
DE102006027383A1 DE102006027383A DE102006027383A DE102006027383A1 DE 102006027383 A1 DE102006027383 A1 DE 102006027383A1 DE 102006027383 A DE102006027383 A DE 102006027383A DE 102006027383 A DE102006027383 A DE 102006027383A DE 102006027383 A1 DE102006027383 A1 DE 102006027383A1
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noise
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dds
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DE102006027383A
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German (de)
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Andreas Hipp
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Original Assignee
TRIODATA GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Dämpfung eines akustischen Störschalls. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Störschall akustisch über eine Mikrofoneinrichtung mit einer Umsetzung in ein Störsignal erfasst wird, anschließend daran eine Synchronisation eines phasengekoppelten Regelkreises auf das Störsignal erfolgt, aufgrund des Störsignals durch den phasengekoppelten Regelkreis ein Antischallsignal erzeugt und akustisch in die Umgebung zur destruktiven Interferenz mit dem akustischen Störschall abgegeben wird. Die Anordnung zur Dämpfung eines akustischen Störschalls ist gekennzeichnet durch ein Störsignalmikrofon (Mic1) zur akustischen Aufnahme des Störschalls und Wandlung in ein Eingangssignal (x(n)), eine mit dem Störsignalmikrofon verbundene programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit (10), eine Audioverstärkereinheit (NF-PA) mit einem angeschlossenen, ein akustisches Antischallsignal (7) abstrahlenden Antischalllautsprecher (Sp2) sowie ein Errorsignalmikrofon (Mic2) zum Erfassen eines verbleibenden Errorsignals (e(n)) in Verbindung mit der Steuer- und Verarbeitungseinheit.The invention relates to a method and an arrangement for damping an acoustic noise. The method is characterized in that the noise is acoustically detected by a microphone device with a conversion into an interference signal, then a synchronization of a phase-locked loop takes place on the interference signal, due to the interference signal generated by the phase-locked loop an anti-noise signal and acoustically in the environment destructive interference with the acoustic noise is emitted. The arrangement for attenuating an acoustic noise is characterized by a noise microphone (Mic1) for acoustic recording of noise and conversion into an input signal (x (n)), connected to the Störsignalmikrophone programmable control and processing unit (10), an audio amplifier unit (NF -PA) with a connected, an acoustic anti-noise signal (7) radiating anti-noise speaker (Sp2) and a Errorsignalmikrofon (Mic2) for detecting a residual error signal (e (n)) in connection with the control and processing unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfung eines akustischen Störschalls nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The The invention relates to a method for damping an acoustic noise according to the preamble of claim 1 and an arrangement for carrying out the Method according to the preamble of claim 13.

Zur Dämpfung von akustischem Störschall, zur Lärmminderung und aus Gründen des Gehörschutzes werden passive Schalldämmungsmittel, beispielsweise gedämmte kopfhörerartige Ohrenschützer, Verdämmungen und dergleichen Mittel eingesetzt. Derartige Schalldämmungen lassen sich jedoch oft genug nicht oder in nicht ausreichender Menge in einem dafür vorgesehenen Bereich anbringen oder installieren, dämpfen den Schall oft genug nur in einem unzureichenden Maße oder bringen andere Nachteile mit sich, wie beispielsweise eine nicht erwünschte Wärmedämmung, eine nachteilige Massenzunahme oder – im Falle der Ohrenschützer – ein auf Dauer unbequemes Tragegefühl.to damping of acoustic noise, for noise reduction and for reasons of hearing protection passive sound insulation, for example, insulated headphone type Earmuffs, Verdämmungen and the like means. Such sound insulation However, often enough, they are not enough or not enough in one for that install or install the intended area, dampen the Often enough, sound only in an insufficient degree or bring other disadvantages with them, such as an undesirable thermal insulation, a disadvantageous increase in mass or - im Trap the earmuffs - one on Duration uncomfortable wearing.

Ein Beispiel hierfür ist die Schalldämmung in einem Flugzeugcockpit. Aus Gründen der Masseneinsparung bei Ultraleichflugzeugen und einmotorigen Maschinen muss auf eine aufwändige Schalldämmung im Cockpitbereich verzichtet werden. Der Gehörschutz gegen den vom Motor und Propeller erzeugten Schall wird in diesem Fall ausschließlich durch entsprechende Kopfhörer mit Dämmung realisiert. Diese Kopfhörer dienen sowohl dem Gehörschutz, als auch der Verständigung zwischen Pilot und Bodenstation sowie der Unterhaltung zwischen Pilot und Copilot. Das Tragen derartiger recht schwerer und ausladender, Kopfhörer ist auf die Dauer höchst unbequem und beseitigt trotzdem nicht ganz den wahrnehmbaren Motorenlärm.One Example for this is the sound insulation in an airplane cockpit. For reasons Mass savings in ultra-low and single engine aircraft has to be an elaborate one soundproofing be dispensed with in the cockpit area. The ear protection against the engine and propeller generated sound is in this case exclusively by appropriate headphones with insulation realized. These headphones serve both the hearing protection, as well as understanding between pilot and ground station as well as the conversation between Pilot and copilot. Wearing such quite heavy and sweeping, headphone is highest in the long run uncomfortable and still does not quite eliminate the perceptible engine noise.

Es ergibt sich nun aus dem Vorgenannten die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anordnung zur Dämpfung eines akustischen Störschalles anzugeben, bei dem mit gezielten, platzsparenden Mitteln und weitgehend ohne passive Dämmvorrichtungen und -materialien akustischer Störschall und Lärm wirksam gedämpft und sogar beseitigt werden kann. Das Verfahren bzw. die Anordnung soll aufwandsarm an dem Ort angewendet werden können, an dem der Störschall zu beseitigen bzw. zu dämpfen ist. Es soll möglichst universell einsetzbar sein, d.h. das Verfahren bzw. die Anordnung soll es ermöglichen, möglichst alle Frequenzen des Störschalls wirksam unter eine zweckmäßige Intensitätsschwelle zu drücken, und sich selbst auf die im Störschall vorhandenen Frequenzen einstellen und anpassen.It The task, a procedure, now results from the above and an arrangement for damping an acoustic background noise specify, with targeted, space-saving and largely without passive insulation devices and materials acoustic noise and noise effectively steamed and even can be eliminated. The method or the arrangement should little effort can be applied to the place where the noise to eliminate or dampen is. It should as possible be universally applicable, i. the method or the arrangement should make it possible preferably all frequencies of the noise effectively below a convenient intensity threshold to press and yourself on the existing in background noise Set and adjust frequencies.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Dämpfung akustischen Störschalls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Anordnung zur Dämpfung akustischen Störschalls mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Dabei beinhalten die Unteransprüche zweckmäßige bzw. vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Anordnung.The Task is with a method for damping acoustic noise with the features of claim 1 and an arrangement for damping acoustic interference noise solved with the features of claim 13. The subclaims include appropriate or advantageous embodiments of the method or the arrangement.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Störschall akustisch über eine Mikrofoneinrichtung mit einer Umsetzung in ein Störsignal erfasst wird. Anschließend erfolgt eine Synchronisation eines phasengekoppelten Regelkreises auf das Störsignal. Dieser erzeugt daraufhin ein Antischallsignal, das akustisch in die Umgebung zur destruktiven Interferenz mit dem akustischen Störschall abgegeben wird.The Process according to the invention is characterized characterized in that the background noise acoustically over a microphone device with a conversion into an interference signal is detected. Subsequently there is a synchronization of a phase-locked loop on the interference signal. This then generates an anti-noise signal that is acoustically in the environment for destructive interference with the acoustic noise is delivered.

Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also, den Störschall in aktiver Weise mit einem Antischallsignal zur destruktiven Interferenz zu bringen und damit auszulöschen oder zumindest nachhaltig zu dämpfen. Dazu wird mittels der Mikrofoneinrichtung zunächst der Störschall aufgenommen und in ein elektronisches Störsignal umgeformt. Dieses zeitlich periodische Signal liegt dann an einem phasengekoppelten Regelkreis an. Dieser erzeugt ein Antischallsignal, dessen zeitlicher Verlauf so beschaffen ist, dass es sich mit dem Verlauf des Störsignals destruktiv überlagert. Das Antischallsignal wird akustisch in die Umgebung abgestrahlt und überlagert sich dort mit dem akustischen Störschall, sodass im Bereich des Störschalls und des Antischalls eine gegenseitige Auslöschung des Schalls in Verbindung mit einer nachhaltigen Dämpfung der Schallintensität stattfindet. Diese Überlagerung kann prinzipiell in allen schallleitenden Medien, also in Luft, Festkörpern und Flüssigkeiten, stattfinden.basic idea the method according to the invention So it is, the background noise in an active manner with an anti-noise signal for destructive interference to bring and thus extinguish or at least to dampen sustainably. For this purpose, the noise is first recorded by means of the microphone device and in an electronic interference signal reshaped. This time-periodic signal is then at a phase-locked loop. This generates an anti-siren signal, whose course of time is such that it coincides with the course of the interference signal destructively superimposed. The anti-noise signal is emitted acoustically into the environment and superimposed there with the acoustic noise, so in the field of noise and the anti-noise a mutual extinction of the sound in conjunction with a sustainable damping the sound intensity takes place. This overlay can in principle in all sound conducting media, ie in air, solids and Liquids, occur.

Der Vorteil eines derartigen Verfahrens liegt in seiner Flexibilität und hochgradigen Anpassungsfähigkeit. Durch den phasengekoppelten Regelkreis werden genau die Frequenzen aus dem akustischen Störsignal herausgefiltert, die gedämpft werden müssen. Das Antischallsignal bildet dabei exakt das akustische Störsignal ab und dämpft es durch destruktive Interferenz unter eine gewisse Intensität und Lautstärke. Bei einer Änderung des Frequenzganges des Störschalls reguliert sich der phasengekoppelte Regelkreis auf die nun vorliegende neue Frequenz des Störschalls ein. Eine derartige Anpassung ist mit passiven Schalldämmungen prinzipiell unmöglich.Of the Advantage of such a method lies in its flexibility and high-grade Adaptability. Due to the phase-locked loop exactly the frequencies filtered out of the acoustic interference signal, the muted Need to become. The anti-noise signal forms exactly the acoustic interference signal off and steams it by destructive interference under a certain intensity and volume. at a change the frequency response of the noise The phase-locked loop regulates itself to the present one new frequency of the noise one. Such an adaptation is in principle with passive sound insulation impossible.

Das Verfahren weist folgende zweckmäßige Verfahrensschritte auf. Der akustische Störschall wird über ein Störsignalmikrofon akustisch erfasst und in ein sinusförmiges Eingangssignal für den phasengekoppelten Regelkreis umgesetzt. Der phasengekoppelte Regelkreis erzeugt nun über eine Direkte Digitale Synthese (DDS) ein DDS-Signal. Dieses DDS-Signal wird in das Antischallsignal umgesetzt. Das Antischallsignal wird akustisch über einen Antischalllautsprecher abgestrahlt. Dabei findet eine akustische Überlagerung des Störschalls und des Antischalls statt. Der aus dieser Überlagerung resultierende Überlagerungsschall wird über ein Errorsignalmikrofon erfasst und in ein Errorsignal umgesetzt. Das Errorsignal und das DDS-Signal werden sodann in einen Last Mean Square Algorithmus (LMS) eingekoppelt. Der LMS-Algorithmus erzeugt daraufhin ein Antischall-Steuersignal. Das Antischall-Steuersignal führt eine steuernde Rückkopplung auf das Umsetzen des DDS-Signals in das Antischallsignal aus.The Method has the following expedient method steps on. The acoustic noise will over a jamming microphone detected acoustically and in a sinusoidal input signal for the phase-locked Implemented control loop. The phase-locked loop now generates over one Direct Digital Synthesis (DDS) a DDS signal. This DDS signal is converted into the anti-noise signal. The anti-noise signal is acoustically over an anti-noise speaker radiated. There is an acoustic overlay of the noise and the anti-noise. The overlay sound resulting from this overlay will over a Errorsignalmicrophone detected and converted into a Errorsignal. The error signal and the DDS signal then become a load mean Square Algorithm (LMS) coupled. The LMS algorithm generates then an anti-sound control signal. The anti-sound control signal leads one controlling feedback to converting the DDS signal into the anti-noise signal.

Bei dieser Ausführungsform wird das Antischallsignal in Abhängigkeit von der tatsächlich am Ort der Schalldämpfung erzielten Wirkung fortlaufend reguliert. Dies betrifft insbesondere dessen Phasenlage und Frequenz. Für die Regelung wird das aus der Digitalen Direkten Synthese gewonnene DDS-Signal des pha sengekoppelten Regelkreises und das mittels des Errorsignalmikrofons erfasste Errorsignal des Überlagerungsschalls am Ort der Schalldämpfung dazu benutzt, um die Erzeugung des Antischalls aus dem DDS-Signal zu beeinflussen, bis das Errorsignal unter einen definierten Pegel fällt.at this embodiment the antisound signal becomes dependent from the actual at the place of soundproofing have been continuously regulated. This applies in particular its phase position and frequency. This will be the rule for the regulation the Digital Direct Synthesis Dsa signal obtained from the phase-locked Control circuit and detected by the Errorsignalmikrofons error signal of overlay sound at the place of soundproofing used to stop the generation of the anti-noise signal from the DDS signal affect until the error signal falls below a defined level falls.

Der phasengekoppelte Regelkreis führt die Frequenzerzeugung in Form der direkten digitalen Synthese in Verbindung mit einem Phasendetektor aus. Dabei werden durch die direkte digitale Synthese ein Inphase-Signal und ein Quadratursignal erzeugt. Deren Phasenfehler gegenüber dem Eingangssignal werden über den Phasendetektor bestimmt. Zum Minimieren des Phasenfehlers werden die Frequenzen des Inphase-Signals und des Quadratursignals mittels eines Regelgliedes nachgestimmt. Diese Prozedur ermöglicht ein selbständiges Nachstimmen des phasengekoppelten Regelkreises auf das aus der Erfassung des Störschalls stammende Eingangssignal.Of the phase-locked loop leads Frequency generation in the form of direct digital synthesis in Connection with a phase detector off. It will be through the direct digital synthesis an in-phase signal and a quadrature signal generated. Their phase error with respect to the input signal via the Phase detector determines. To minimize the phase error the frequencies of the in-phase signal and the quadrature signal by means of tuned to a control element. This procedure allows a independent Re-tuning of the phase-locked loop to that from the detection the Störschalls originating Input signal.

Zweckmäßigerweise führt der Phasendetektor eine schmalbandige Demodulation aus, um den Einfluss von Störfrequenzen so umfassend wie möglich zu minimieren. Bei einer außerhalb des Fangbereichs des phasengekoppelten Regelkreises liegenden Eingangsfrequenz des Eingangssignals wird ein Durchsweepen der direkten digitalen Synthese bis zum Anliegen eines Signals am Phasendetektor ausgeführt.Conveniently, leads the Phase detector from a narrowband demodulation to the influence of interfering frequencies as comprehensive as possible to minimize. At an outside the capture range of the phase-locked loop lying input frequency of the input signal is a sweeping of the direct digital Synthesis performed until the presence of a signal on the phase detector.

Der Phasendetektor ist zweckmäßigerweise als ein digital mittelnder Phasendetektor ausgebildet. Dabei wird das Inphasesignal und das Quadratursignal in jeweils einem Multiplizierglied mit dem Eingangssignal multipliziert. Anschließend erfolgt in jeweils einem Filterglied ein Ausblenden additiver Mischprodukte mit dem Erzeugen je eines Differenzausgangssignals und eine Division der Differenzausgangssignale in einem Divisionsglied. In einem sich daran anschließenden Arctan-Glied wird eine Actan-Berechnung mit einer Ausgabe des Phasenfehlers ausgeführt.Of the Phase detector is expediently is designed as a digitally averaging phase detector. It will the in-phase signal and the quadrature signal in each case a multiplier multiplied by the input signal. Subsequently, each takes place in one Filter member hiding additive mixing products with the generating each of a differential output signal and a division of the differential output signals in a divisional term. In an adjoining Arctan link an Actan calculation is performed with an output of the phase error.

Das jeweils eine Filterglied wird als ein kaskadierender Tiefpass-Dezimationsfilter mit mindestens zwei Filterstufen betrieben. Derartige Filterglieder lassen sich in besonders einfacher Weise durch eine Programmierung implementieren.The one filter element each is called a cascading low-pass decimation filter operated with at least two filter stages. Such filter members can be in a particularly simple way by programming to implement.

Das Regelglied regelt die Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal und dem DDS-Signal auf Null ein. Dabei wird der Regelvorgang in Form eines D- und P-Regelvorgangs mit einem nach geschalteten I-Regelvorgang, also in Form eines PI-Regelvorgangs ausgeführt.The Control element regulates the phase difference between the input signal and the DDS signal to zero. The control process is in Form of a D and P control process with a downstream I-control process, ie executed in the form of a PI control process.

Für das erwähnte Umschalten zwischen Sweep- und Regelmodus ist ein Amplitudendetektor vorgesehen. Dabei werden die Beträge der Ausgangssignale nach dem Filtern addiert und mit einem Schwellwert verglichen. Bei einem unterhalb des Schwellwertes liegenden Wert wird der Sweep-Modus gestartet. Anderenfalls wird der Regelmodus aufgerufen.For the mentioned switching between sweep and control mode, an amplitude detector is provided. Here are the amounts the output signals added after filtering and compared with a threshold value. At a value below the threshold, the sweep mode started. Otherwise the rule mode is called.

Dem LMS-Algorithmus ist zweckmäßigerweise eine Zweit-Weg-Verzögerungseinheit zugeordnet. Diese erzeugt eine der Verzögerungszeit zwischen Antischallautsprecher und Errorsignalmikrofon entsprechende Verzögerung zum Erzeugen einer Phasendifferenz zwischen dem phasengekoppelten Regelkreis und dem Errorsignal. Die Verzögerungseinheit berücksichtigt die endliche Laufzeit des akustischen Signals zwischen dem Antischallautsprecher und dem Errorsignalmikrofon und synchronisiert die Steuer- und Regelungsvorgänge des LMS-Algorithmus in ihrem Zeitablauf mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Signale im schallgedämpften Raumbereich.the LMS algorithm is expediently a second-way delay unit assigned. This generates one of the delay time between anti-noise speakers and error signal microphone corresponding delay for generating a phase difference between the phase-locked loop and the error signal. The delay unit considered the finite duration of the acoustic signal between the anti-noise loudspeaker and the error signal microphone and synchronizes the control operations of the LMS algorithm in their time with the propagation speed of the acoustic Signals in the silenced Room area.

Bei einer ersten Ausführungsform wird die Verzögerung durch ein regelmäßiges Abstrahlen eines Dirac-Impulses über den Antischallautsprecher bestimmt, der über das Errorsignalmikrofon aufgenommen wird. Dabei wird die Zeit zwischen dem Erzeugen des Diracimpulses und dem Aufnehmen des Signals als Verzögerungszeit gemessen. Bei dieser Ausführungsform wird somit die tatsächliche Laufzeit eines Referenzsignals zwischen Antischallautsprecher und Errorsignalmikrofon unter den physikalischen Bedingungen des Raumbereiches direkt bestimmt.In a first embodiment, the delay is achieved by regularly emitting a Di Rac pulse via the anti-noise loudspeaker picked up by the error signal microphone. The time between the generation of the Diracimpulses and the recording of the signal is measured as a delay time. In this embodiment, the actual transit time of a reference signal between the anti-noise loudspeaker and the error signal microphone is thus determined directly under the physical conditions of the spatial region.

Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Verzögerung über das Ermitteln eines Phasenunterschiedes zwischen dem phasengekoppelten Regelkreis und dem Errorsignal mit Hilfe eines Phasendetektors ausgeführt. Dabei liegt das Errorsignal anstelle des Eingangssignals am entsprechenden Eingang des Phasendetektors an.at a second embodiment will the delay be over that Determining a phase difference between the phase-locked Run control circuit and the error signal using a phase detector. there is the error signal instead of the input signal at the corresponding Input of the phase detector on.

Bei einer dritten Ausführungsform wird die Verzögerung aus einer Regelungstendenz des LMS-Algorithmus auskorrigiert. Dabei werden bei einer falschen Regelungstendenz um einen Phasenwinkel von 90° verschobene Ausgangssig nale von dem phasengekoppelten Regelkreis solange an den LMS-Algorithmus übergeben, bis die Regelungstendenz die richtige Richtung zeigt.at a third embodiment will be the delay corrected out of a control tendency of the LMS algorithm. there will be at a wrong control tendency by a phase angle shifted by 90 ° Ausgangssig signals from the phase-locked loop on as long pass the LMS algorithm, until the control tendency shows the correct direction.

Eine Anordnung zur Dämpfung eines akustischen Störschalls ist gekennzeichnet durch ein Störsignalmikrofon zur akustischen Aufnahme des Störschalls und Wandlung in ein Eingangssignal, eine mit dem Störsignalmikrofon verbundene programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit, eine Audioverstärkerkeinheit mit einem angeschlossenen, ein akustisches Antischallsignal abstrahlenden Antischalllautsprecher sowie ein Errorsignalmikrofon zum Erfassen eines verbleibenden Errorsignals in Verbindung mit der Steuer- und Verarbeitungseinheit.A Arrangement for damping an acoustic noise is characterized by a noise microphone for the acoustic recording of the noise and conversion into an input signal, one with the interfering signal microphone connected programmable control and processing unit, a Audio amplifier unit with a connected, emitting an acoustic anti-noise signal Anti-noise loudspeakers as well as an error signal microphone for recording a remaining error signal in conjunction with the control and Processing unit.

Die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit weist einen phasengekoppelten Regelkreis aus einem Phasendetektor, einem Regler und einer Direkten Digitalen Synthese-Einheit auf. Der phasengekoppelte Regelkreis weist einen an dem Phasendetektor liegenden Eingang für das vom Störsignalmikrofon erfasste Eingangssignal und je einen Ausgang für ein von der Direkten Digitalen Synthese-Einheit erzeugtes Inphasesignal und ein Quadratursignal zum Erzeugen eines Antischallsignals auf.The programmable control and processing unit has a phase-locked Control circuit consisting of a phase detector, a controller and a direct Digital synthesis unit on. The phase-locked loop has an input lying at the phase detector for the from Noise signal microphone detected Input signal and one output each for one of the direct digital Synthesis unit generated in-phase signal and a quadrature signal for generating an anti-noise signal.

Weiterhin weist die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit einen Last Mean Square Algorithmus mit dem Inphasesignal, dem Quadratursignal und dem Errorsignal als Eingabegrößen in Rückkopplung auf Stellglieder für die Erzeugung des Antischallsignals auf.Farther the programmable control and processing unit has one Last Mean Square algorithm with the in-phase signal, the quadrature signal and the error signal as input quantities in feedback to actuators for the Generation of the anti-noise signal.

Weiterhin weist die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit ein Verzögerungsglied zur verzögerten Übergabe des Inphase- und Quadratursignals an den Last-Mean-Square-Algorithmus auf.Farther the programmable control and processing unit has a delay element for delayed delivery of the in-phase and quadrature signals to the load-mean-square algorithm on.

Die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit kann insbesondere als ein Evaluationsboard ADSP-BF533 EZ-KIT LITE mit einer aus einem C/C++-Compiler, einer Laufzeitbibliothek, einem Assembler, einem Linker und einem Loader bestehenden Entwicklungssoftware und einem Flash-Speicher ausgebildet sein. Ein derartiges Evaluationsboard eignet sich wegen der dadurch zur Verfügung stehenden Audio-Aus- und Eingänge und der auf Programmierbarkeit angelegten Gerätekonfiguration besonders gut für die Implementierung der genannten Verfahrensschritte und Verfahrenskomponenten.The programmable control and processing unit can in particular as an evaluation board ADSP-BF533 EZ-KIT LITE with one out of one C / C ++ - compiler, a runtime library, an assembler, a linker and a Loader existing development software and a flash memory be educated. Such an evaluation board is suitable because of the available standing audio outs and inputs and the programmability-based device configuration is particularly good for the Implementation of the mentioned process steps and process components.

Das Verfahren und die Anordnung sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die 1 bis 23. Es werden für gleiche oder gleich wirkende Teile und Verfahrensschritte die selben Bezugszeichen verwendet.The method and the arrangement will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. To clarify serve the 1 to 23 , The same reference numbers are used for identical or equivalent parts and method steps.

Es zeigt:It shows:

1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Anordnung zum Ausführen des Verfahrens, 1 a greatly simplified schematic representation of an arrangement for carrying out the method,

2 eine beispielhafte Systemarchitektur eines BF533 EZ-KIT LITE, 2 an exemplary system architecture of a BF533 EZ-KIT LITE,

3a eine Darstellung über den Aufbau eines Blackfin-Prozessors, 3a an illustration of the structure of a Blackfin processor,

3b eine Darstellung des Aufbaus eines Blackfin-Prozessorkerns, 3b a representation of the structure of a Blackfin processor core,

4 ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Anordnung zum Ausführen des Verfahrens, 4 an exemplary block diagram of an arrangement for carrying out the method,

5 ein beispielhaftes Blockschalbild eines phasengekoppelten Regelkreises zum Ausführen des Verfahrens, 5 an exemplary block diagram of a phase-locked loop for carrying out the method,

6a ein beispielhafter Plot der DDS-Signale, 6a an exemplary plot of the DDS signals,

6b ein beispielhafter Plot einer mit dem Eingangssignal multiplizierten DDS, 6b an exemplary plot of a DDS multiplied by the input signal,

7 ein beispielhaftes Blockschaltbild eines Phasendetektors, 7 an exemplary block diagram of a phase detector,

8 ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Filterkaskade, 8th an exemplary block diagram of a filter cascade,

9 eine Darstellung einer Auswahl eines Ausgangssignals der Filterkaskade, 9 a representation of a selection of an output signal of the filter cascade,

10a eine Darstellung eines Amplitudenganges der Filterkaskade am Ausgang 1, 10a a representation of an amplitude response of the filter cascade at the output 1,

10b eine Darstellung eines Amplitudenganges der Filterkaskade am Ausgang 2, 10b a representation of an amplitude response of the filter cascade at the output 2,

11a eine Darstellung eines Amplitudenganges der Filterkaskade am Ausgang 3, 11a a representation of an amplitude response of the filter cascade at the output 3,

11b eine Darstellung des Amplitudenganges der Filterkaskade am Ausgang 4, 11b a representation of the amplitude response of the filter cascade at the output 4,

12 eine Darstellung einer Anordnung zur Bandpassmessung, 12 a representation of an arrangement for bandpass measurement,

13 eine Darstellung des Amplitudenganges am Ausgang 7, 13 a representation of the amplitude response at the output 7,

14 eine Darstellung des Amplitudenganges am Ausgang 7 mit einer Mittenfrequenz von 1 kHz, 14 a representation of the amplitude response at the output 7 with a center frequency of 1 kHz,

15a ein beispielhafter Plot eines tiefpassgefilterten Signals nach einer Multiplikation von Signalen mit Frequenzen von 1 kHz und 900 Hz, 15a an exemplary plot of a low-pass filtered signal after multiplication of signals at frequencies of 1 kHz and 900 Hz,

15b ein beispielhafter Plot tiefpassgefilterter Signale und daraus resultierender Phasenunterschiede, 15b an exemplary plot of low-pass filtered signals and resulting phase differences,

16 ein beispielhafter Signalflussplan eines Reglers, 16 an exemplary signal flow diagram of a controller,

17a ein beispielhafter Plot der Frequenz- und Phasenregelung nach einer 3. Filterstufe, 17a an exemplary plot of the frequency and phase control after a third filter stage,

17b ein beispielhafter Plot der Frequenz- und Phasenregelung nach einer 7. Filterstufe, 17b an exemplary plot of the frequency and phase control after a seventh filter stage,

18 eine beispielhafte Ausgestaltung eines modifizierten Mikrofonanschlusses, 18 an exemplary embodiment of a modified microphone port,

19 eine beispielhafte Messanordnung zur Funktionsprüfung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 19 an exemplary measuring arrangement for functional testing of the method according to the invention,

20 ein beispielhaftes Spektrum mit und ohne Antischall bei 60 Hz, 20 an exemplary spectrum with and without anti-noise at 60 Hz,

21a ein beispielhaftes Spektrum mit und ohne Antischall bei 750 Hz, 21a an exemplary spectrum with and without anti-sound at 750 Hz,

21b ein beispielhaftes Spektrum mit und ohne Antischall bei 1000 Hz, 21b an exemplary spectrum with and without anti-sound at 1000 Hz,

22a ein beispielhaftes Spektrum mit und ohne Antischall bei 250 Hz, 22a an exemplary spectrum with and without anti-noise at 250 Hz,

22b ein beispielhaftes Spektrum mit und ohne Antischall bei 500 Hz, 22b an exemplary spectrum with and without anti-sound at 500 Hz,

23 ein beispielhaftes Spektrum mit und ohne Antischall bei 1500 Hz. 23 an exemplary spectrum with and without anti-noise at 1500 Hz.

1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Anordnung zum Ausführen des Verfahrens, bzw. eine Darstellung des erfindungsgemäßen Grundgedankens. Dieser besteht darin, die von einer Störschallquelle 5 ausgehende und sich in einem Medium ausbreitende Störschallwelle 6 mit einer kohärent in das Medium abgestrahlten und sich ebenfalls ausbreitenden Schallwelle 7 destruktiv interferieren zu lassen und somit auszulöschen. Die kohärente Schallwelle 7 wird als Antischall bezeichnet. Zum Erzeugen des Antischalls wird der Störschall mit einem Störschallmikrofon Mic1 akustisch erfasst, in ein elektronisches Signal umgesetzt und einer programmierbaren Steuer- und Verarbeitungseinheit 10 zugeführt. Diese erzeugt ein Antischallsignal mit der im wesentlichen gleichen Frequenz und Amplitude des Störschalls, dessen Phasenlage jedoch gegenüber dem des Störschalls um 180° verschoben ist, und gibt dieses Signal über einen Antischalllautsprecher Sp1 ab. Dabei wird im Raumbereich zwischen der Störschallquelle 5 und dem Antischalllautsprecher Sp1 eine Auslöschung oder zumindest eine beträchtliche Abschwächung der Schallintensität und Lautstärke erreicht. Eine externe Programmiereinheit 20 dient zu einer Funktionsbeeinflussung der Steuer- und Verarbeitungseinheit 10, insbesondere einer Programmierung, einer Parametersetzung oder der Implementierung von Messroutinen zur Funktionsüberprüfung. 1 shows a greatly simplified schematic representation of an arrangement for carrying out the method, or a representation of the inventive concept. This consists in that of an interfering sound source 5 Outgoing and propagating in a medium Störschallwelle 6 with a sound wave emitted coherently in the medium and also propagating 7 to destructively interfere and thus wipe out. The coherent sound wave 7 is called an antisound. To generate the As an alternative, the background noise is acoustically detected by a microfleed microphone Mic1, converted into an electronic signal and a programmable control and processing unit 10 fed. This generates an anti-noise signal with the substantially same frequency and amplitude of the noise, the phase position but is shifted from that of the noise by 180 °, and outputs this signal via an anti-noise speaker Sp1. It is in the space between the noise source 5 and the anti-noise speaker Sp1 achieves an extinction or at least a considerable attenuation of the sound intensity and volume. An external programming unit 20 serves to influence the function of the control and processing unit 10 , in particular a programming, a parameter setting or the implementation of measurement routines for functional testing.

Die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit 10 kann beispielsweise durch ein Evaluationsboard ADSP-BF533 EZ-KIT LITE ausgebildet sein. Ein derartiges Board stellt eine Entwicklungsumgebung bereit, mit der sich in einer sehr einfachen Weise das Störschallsignal erfassen und das Antischallsignal generieren lässt. Eine grundlegende Systemarchitektur des Entwicklungsboards ist in 2 beispielhaft dargestellt.The programmable control and processing unit 10 can for example be designed by an evaluation board ADSP-BF533 EZ-KIT LITE. Such a board provides a development environment that can detect the noise signal and generate the anti-noise signal in a very simple manner. A basic system architecture of the development board is in 2 exemplified.

Das Entwicklungsboard weist einen Blackfin BF533 Prozessor 21 als CPU auf. Dieser bildet den Kern des Boards. Entsprechend der technischen Spezifikation wird der Prozessor mit einer maximalen Core-Taktfrequenz von 600 MHz betrieben. Der Clock-In der CPU wird mit einem, auf dem Board befindlichen Oszillator 22 mit einem Taktsignal von 27 MHz versorgt. Die Real-Time-Clock 22a der CPU ist mit einem 32,768 kHz-Oszillator 23 getaktet.The development board has a Blackfin BF533 processor 21 as a CPU. This forms the core of the board. According to the technical specification, the processor is operated with a maximum core clock frequency of 600 MHz. The clock in the CPU is powered by an on-board oscillator 22 supplied with a clock signal of 27 MHz. The real-time clock 22a the CPU is equipped with a 32.768 kHz oscillator 23 clocked.

Das Board verfügt über 4 Cinch-Buchsen 24, die als Audioeingang verwendet werden. Außerdem sind 6 weitere Cinch-Buchsen 25 vorgesehen, die als Audioausgänge verwendet werden können. Die dem Board zugeführten Eingangssignale werden durch Kondensatorschaltungen von Gleichstromanteilen absepariert. Jeweils eine Operationsverstärker-Schaltung überführt die Eingangssignale in eine symmetrische Signalform. Die symmetrischen Signale werden anschließend in einen Audiocodec 26 eingespeist.The board has 4 RCA sockets 24 which are used as audio input. There are also 6 more RCA jacks 25 provided that can be used as audio outputs. The input signals supplied to the board are separated by capacitor circuits of DC components. In each case, an operational amplifier circuit converts the input signals into a symmetrical signal form. The balanced signals are then converted into an audio codec 26 fed.

Die Ausgangssignale des Boards werden in einer dazu entsprechenden Weise von einer symmetrischen in eine unsymmetrische Signalform überführt und liegen schließlich über einen DC-Blockkondensator an den entsprechenden Ausgangsbuchsen an.The Output signals of the board are in a corresponding manner transferred from a symmetric to an unbalanced waveform and finally lie about one DC blocking capacitor at the corresponding output sockets.

Als Audiocodec 26 kann beispielsweise ein AD1836 der Firma Analog Devices eingesetzt werden. Dieser kann mit Abtastfrequenzen von 96 kHz, 48 kHz und 16 kHz betrieben werden. Seine Wortbreite ist in drei Stufen, zwischen 16 Bit, 20 Bit und 24 Bit, wählbar. Das Signal-Rausch-Verhältnis und der Dynamikbereich der Audiocodecs betragen in diesem Fall 105 dB. Die Digital-Analog-Wandler haben einen Dynamikbereich und ein Signal-Rausch-Verhältnis von 108 dB. Die Register des Codecs werden über einen SPI-Port 27 des Blackfin-Prozessors beschrieben und ausgelesen, die digitalisierten Audiodaten im Packed AUX Modus über einen SPORT0 28 zum BF533-Prozessor transferiert. Bei der Verwendung des Packed AUX Modus können zusätzlich zwei externe Stereo-Analog-Digital-Wandler und ein externer Stereo-Digital-Analog-Wandler mit dem Codec über I2S verbunden werden. In diesem Falle überträgt der Codec dann die Daten aller Wandler im Zeitmultiplex zum Blackfin-Prozessor über den SPORT0. Da bei dieser Übertragung eine sehr hohe Anzahl von Daten transferiert werden muss, ist die maximale Abtastfrequenz unter diesen Bedingungen auf 48 kHz beschränkt.As an audio codec 26 For example, an AD1836 from Analog Devices can be used. This can be operated with sampling frequencies of 96 kHz, 48 kHz and 16 kHz. Its word width is selectable in three stages, between 16 bit, 20 bit and 24 bit. The signal-to-noise ratio and the dynamic range of the audio codecs are 105 dB in this case. The digital-to-analog converters have a dynamic range and a signal-to-noise ratio of 108 dB. The codec's registers are over an SPI port 27 The blackfin processor described and read out the digitized audio data in Packed AUX mode via a SPORT0 28 transferred to the BF533 processor. When using the Packed AUX mode, two external stereo analog-to-digital converters and one external stereo digital-to-analog converter can also be connected to the codec via I 2 S. In this case, the codec then time multiplexed the data from all transducers to the Blackfin processor via SPORT0. Since a very large amount of data has to be transferred in this transmission, the maximum sampling frequency under these conditions is limited to 48 kHz.

Das Evaluationsboard verfügt über eine optional nutzbare Möglichkeit zur analogen Videoein- und Ausgabe. Dafür sind jeweils 3 Cinch-Buchsen 29 vorhanden. Die Videoeingänge führen nach einem DC-Blocker direkt auf die Eingänge eines Videodecoders ADV7183 30 von Analog Devices. Nach den Ausgängen eines Videoencoders ADV7171 31 folgen Tiefpassfilter und ein nichtinvertierender Verstärker mit einer Verstärkung von zwei. Zur Anpassung der Impedanz ist ein Widerstand von 75 Ohm vorgesehen und auf die Cinch-Buchsen geführt. Der Videoencoder und der Videodecoder sind über eine PPI-Schnittstelle 32 mit dem Blackfin-Prozessor verbunden.The evaluation board has an optionally usable option for analog video input and output. There are 3 RCA jacks for each 29 available. The video inputs lead after a DC blocker directly to the inputs of a video decoder ADV7183 30 from Analog Devices. After the outputs of a video encoder ADV7171 31 follow low-pass filters and a noninverting amplifier with a gain of two. To match the impedance, a resistor of 75 ohms is provided and routed to the RCA jacks. The video encoder and the video decoder have a PPI interface 32 connected to the Blackfin processor.

Der auch mit dem Audiocodec verbundene SPORT0 28 ist über einen Steckverbinder dem Entwickler zugänglich. Der Blackfin-Prozessor weist eine Reihe von UART-Anschlüssen 33 auf. Diese werden zur Regelanpassung über einen RS232-Treiberbaustein ADM3202 geleitet. Über eine 9-polige SUB-D-Buchse 34 werden die pegelgewandelten UART-Signale nach außen geführt.The SPORT0 also connected to the audio codec 28 is accessible via a connector to the developer. The Blackfin processor has a number of UART ports 33 on. These are routed via an RS232 driver module ADM3202 for adaptation of the control. Via a 9-pin SUB-D socket 34 The level-converted UART signals are led to the outside.

Das Evaluationsboard weist weiterhin einen 32 MB SDRAM-Speicherbaustein 35 und zwei Flash-Speicherchips 36 mit einer Größe von jeweils 1 MB auf. Die Speicherbausteine sind mit einer Externen Bus Interface Unit (EBIU) 37 des Prozessors 21 verbunden.The evaluation board also has a 32 MB SDRAM memory chip 35 and two flash memory chips 36 with a size of 1 MB each. The memory modules are equipped with an External Bus Interface Unit (EBIU) 37 of the processor 21 connected.

Das Evaluationsboard ist über 3 Expansionsports mit jeweils 90 Pins erweiterbar. Durch diese sind unter anderem ein Adressbuss, ein Datenbus, das PPI 32, die EBIU 37 sowie der SPORT0 28 und ein SPORT1 38 herausgeführt. An die Expansionsports kann beispielsweise eine Erweiterungsboard mit einem Netzwerkinterface angeschlossen werden.The evaluation board is expandable via 3 expansion ports with 90 pins each. These include an address bus, a data bus, the PPI 32 , the EBIU 37 as well as the SPORT0 28 and a SPORT1 38 led out. For example, an expansion board with a network interface can be connected to the expansion ports.

Der Blackfin-Prozessor weist ebenfalls einen JTAG-(Joint Test Action Group)-Port 39 auf. Dieser ist auf einen Steckverbinder herausgeführt. An diesen Port kann ein Emulator angeschlossen werden. Zum Zugriff von Entwicklungs- und Steuerungssoftware, beispielsweise Visual-DSP++, ist ein USB-Bus mit einer USB-Schnittstelle auf dem Board vorhanden. Diese wandelt die USB-Daten in JTAG-Signale TDI, TMS, TCK, TDO bzw. TRST um. Der Prozessor ist somit über die USB-Schnittstelle programmierbar. Ein Debuggen wird ebenfalls über die USB-Schnittstelle ausgeführt.The Blackfin processor also has a JTAG (Joint Test Action Group) port 39 on. This is led out to a connector. An emulator can be connected to this port. To access development and control software, such as Visual-DSP ++, a USB bus with a USB interface on the board is available. This converts the USB data into JTAG signals TDI, TMS, TCK, TDO or TRST. The processor is thus programmable via the USB interface. Debugging is also carried out via the USB interface.

Zur Programmierung und Implementierung der Verfahrensschritte bzw. zur externen Steuerung des Boards sind eine Reihe von Softwareinstrumenten einsetzbar. Diese können auch zu einem Entwicklungssoftwarepaket, beispielsweise Visual-DSP++, zusammengefasst sein. Das Paket enthält beispielsweise einen Compiler für eine höhere Programmiersprache, insbesondere C/C++, eine Laufzeitbibliothek mit einem Vorrat an mathematischen, DSP und C-Laufzeit- und Bibliotheksfunktionen, einem Assembler, einem Linker und einem Loader. Weiterhin können ein Simulator, ein Emulator und ein Debugger vorgesehen sein. Die Entwicklungs- und Steuerungssoftware kann zweckmäßigerweise eine Benutzeroberfläche generieren, auf der das Programmieren und Steuern des Boardes, bzw. der programmierbaren Steuer- und Verarbeitungseinheit durch eine Reihe zweckmäßiger Werkzeuge und Features, beispielsweise einem Mixed-Programming mit einer gleichzeitigen Anzeige eines C/C++- und eines Assemblercodes, vereinfacht wird. Nach einer fehlerfreien Programmierung wird der Code anschließend in den RAM des Evaluationsboardes bzw. der Steuer- und Verarbeitungseinheit geladen und dort ausgeführt.to Programming and implementation of the method steps or for external control of the board are a set of software tools used. these can also to a development software package, for example Visual-DSP ++, be summarized. For example, the package contains a compiler for one higher Programming language, especially C / C ++, a runtime library with a supply of mathematical, DSP and C runtime and library functions, an assembler, a linker and a loader. Furthermore, a Be provided simulator, an emulator and a debugger. The development and control software may conveniently generate a user interface, on the programming and control of the board, or the programmable Control and processing unit through a set of convenient tools and features, such as a mixed-programming with a concurrent one Display of a C / C ++ and an assembler code, is simplified. After a faultless The code is then written into the RAM of the evaluation board or the control and processing unit loaded and executed there.

Zum Debuggen steht eine Plot-Funktion zur Verfügung, bei der ein Array als Plot betrachtet werden kann. So kann beispielsweise eine Signal mit einer Frequenz von 300 Hz auf einen Audioeingang gegeben und mit einer Abtastfrequenz von 16 kHz abgetastet werden. Die dabei gewonnenen Daten werden fortlaufend in ein Array geschrieben, der als ein Ringpuffer gestaltet ist. Ein Plot des Arrays wird nach dem Anhalten der CPU erstellt. Andere Darstellungen, beispielsweise ein X/Y-Diagramm, ein Wasserfalldiagramm oder ein Augendiagramm, sind ebenfalls erstellbar.To the Debugging has a plot function that uses an array as a Plot can be considered. For example, a signal given at a frequency of 300 Hz to an audio input and sampled at a sampling frequency of 16 kHz. The case obtained data are written continuously in an array, the designed as a ring buffer. A plot of the array will be after created by stopping the CPU. Other representations, for example an X / Y diagram, a waterfall diagram or an eye diagram, are also buildable.

Eine weitere Möglichkeit des Debuggens wird zweckmäßigerweise durch einen Background Telemetry Channel (BTC) bereitgestellt. Über den BTC können zwischen einem Host-Computer, auf dem die genannte Entwicklungs- und Steuerungssoftware läuft, und dem Blackfin-Prozessor auf dem Board, bzw. einem entsprechenden Prozessor in der Steuerungs- und Verarbeitungseinheit, während des laufenden Betriebs Datenausgetauscht werden. Ein Realtime-Debugging, also ein Verfolgen des Betriebsablaufs und der Parameterentwicklung in Echtzeit, werden dabei ermöglicht. Ein Benutzer kann somit in den laufenden Betrieb des Boards bzw. der Steuer- und Verarbeitungseinheit, eingreifen und Prozessdaten bzw. Prozessvariablen ändern. Die vom Prozessor gelesenen Daten können dann auch in einem Diagramm über der Verlaufszeit aufgetragen werden.A another possibility Debugging becomes expediently provided by a Background Telemetry Channel (BTC). On the BTC can between a host computer hosting the named development and control software is running, and the Blackfin processor on the board, or equivalent Processor in the control and processing unit, during the ongoing data exchange. A real-time debugging, so a Tracking of operation and parameter development in real time, are possible. A user can thus be in the ongoing operation of the board or the control and processing unit, intervene and process data or change process variables. The data read by the processor can then also be displayed in a diagram above the Course time are applied.

Unterprogrammfunktionen und deren Leistungsfähigkeit kann über ein Statistical Profiling angezeigt werden. Dazu wird statistisch während des Ablaufs der Programmroutinen ein Programm-Zähler bzw. Programm-Counter ausgelesen. Damit wird ermittelt, wie lange sich der Prozessor in welchem Unterprogramm aufhält. So können Programmteile aufgefunden werden, die schlecht geschrieben sind und die Geschwindigkeit des Programmablaufs verlangsamen.Subroutine functions and their performance can over a statistical profiling will be displayed. This will be statistical while the execution of the program routines a program counter or program counter read. This determines how long the processor has been in which subroutine is stopped. So can Program parts are found that are poorly written and slow down the speed of the program.

Schließlich kann ein Flash Programmer vorgesehen sein. Dieser schreibt ein fertig geschriebenes und optimiertes Programm in den Flash-Speicher des Boards bzw. der Steuer- und Verarbeitungseinheit. Das Programm liegt dann permanent im Flash-Speicher vor und wird nach einem Einschalten des Boards bzw. der Steuer- und Verarbeitungseinheit sofort neu gestartet.Finally, can a flash programmer may be provided. This one finished written and optimized program in the flash memory of the Boards or the control and processing unit. The program is up then permanently in the flash memory and will turn on after a power up the board or the control and processing unit immediately started.

Die 3a und 3b zeigen schematisch einen Aufbau des Blackfin-Prozessors bzw. des Prozessorkerns.The 3a and 3b show schematically a structure of the Blackfin processor or the processor core.

Der Prozessorkern besteht im wesentlichen aus einer Data Atithmetic Unit 40, einer Adress Arithmetic Unit 41 und einer Control Unit.The core of the processor consists essentially of a Data Atithmetic Unit 40 , an address arithmetic unit 41 and a control unit.

Die Data Arithmetic Unit weist zwei sogenannte MACs (Multiplizierer/Akkumulatoren) auf. Diese bestehen aus zwei 16 Bit Fixed-Point Multiplizierern 42 und zwei 40 Bit Akkumulatoren 43. Das Ergebnis der Multiplizierer wird als ein 32 Bit-Wert ausgegeben. Weiterhin sind zwei 32 Bit ALUs für arithmetische und logische Operationen, vier 8 Bit Video ALUs, ein Barrel-Shifter zum Ausführen von Schiebeoperationen und ein 32 Bit Register vorgesehen.The Data Arithmetic Unit has two so-called MACs (multipliers / accumulators). These be consist of two 16-bit fixed-point multipliers 42 and two 40-bit accumulators 43 , The result of the multipliers is output as a 32-bit value. Also provided are two 32-bit ALUs for arithmetic and logic operations, four 8-bit video ALUs, a barrel shifter for performing shift operations, and a 32-bit register.

Die Address Arithmetic Unit besteht aus einem 8 Pointer Register 44, einem 16 Index Register 45, die von Datenadressgeneratoren verwendet werden, und zwei Datenadressgeneratoren 46 zur Steuerung eines zirkularen Puffers.The Address Arithmetic Unit consists of an 8 pointer register 44 , a 16-index register 45 used by data address generators and two data address generators 46 for controlling a circular buffer.

Die Control Unit enthält einen Sequenzer 47. Dieser steuert den Programmablauf, wertet Sprungbefehle aus und steuert Schleifen.The Control Unit contains a sequencer 47 , This controls the program execution, evaluates jump instructions and controls loops.

Der Prozessor enthält bis zu 80 KByte Programmspeicher und bis zu 68 KByte Datenspeicher. Beide Speicher können wahlweise als SRAM oder Cache verwendet werden. Ein DMA Controller ist ebenfalls im Blackfin-Prozessor integriert.Of the Contains processor Up to 80 KB of program memory and up to 68 KB of data memory. Both memories can optionally used as SRAM or cache. A DMA controller is also integrated in the Blackfin processor.

Dem Prozessor ist eine Systemperipherie zugeordnet. Deren Baugruppen dienen der Versorgung des Prozessors. Es ist ein Regelkreis 48 zum Erzeugen eines Core-Taktes auf der Grundlage des eingespeisten Taktes vorhanden. Der Core-Takt kann bis zu 750 MHz betragen. Aus diesem Clock-Signal werden alle anderen Systemtakte abgeleitet. Ein Spannungsregler dient der Spannungsversorgung des Prozessors. Er verfügt zweckmäßigerweise über ein dynamisches Power Management und passt den Core-Takt und die Versorgungsspannung dem Leistungsverbrauch der jeweils laufenden Anwendung an. Schließlich ist eine Real Time Clock 49, ein Watchdog-Timer 50 und eine JTAG-Schnittstelle 51 vorhanden.The processor is assigned a system periphery. Their assemblies serve to supply the processor. It is a loop 48 for generating a core clock based on the input clock. The core clock can be up to 750 MHz. From this clock signal all other system clocks are derived. A voltage regulator is used to supply power to the processor. It expediently has a dynamic power management and adapts the core clock and the supply voltage to the power consumption of the currently running application. Finally, a Real Time Clock 49 , a watchdog timer 50 and a JTAG interface 51 available.

Wie erwähnt verfügt der Prozessor weiterhin über eine EBIU Schnittstelle zur Ansteuerung eines externen Speichers. Ebenfalls ist ein Controller für einen asynchronen Zugriff auf den Blackfin-Prozessor vorhanden. Damit kann ein SRAM oder ein Flash-Speicher angesteuert werden.As mentioned has the processor continues to over an EBIU interface for controlling an external memory. Also is a controller for Asynchronous access to the Blackfin processor. This can be used to control an SRAM or a flash memory.

Als Nutzerperipherie sind serielle Schnittstellen, eine parallele Schnittstelle, Timer und ein I/O Interface vorhanden. Es sind drei Arten an seriellen Schnittstellen verfügbar. Als Peripherie ist ein Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) integriert, der beispielsweise aus der Verbindung zwischen Telefonmodems zum Computer bekannt ist. Diese Schnittstelle kann im Vollduplexmodus verwendet werden. Eine weitere Verwendung kann halbduplex IrDA sein.When User peripherals are serial interfaces, a parallel interface, Timer and an I / O interface available. There are three types of serial Interfaces available. As a peripheral is a Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART), for example, the connection between Telephone modem to the computer is known. This interface can in full duplex mode. Another use can be half duplex IrDA.

Eine weitere Schnittstelle ist die bereits erwähnte SPORT-Schnittstelle. Der beispielhafte Prozessor enthält 2 synchrone serielle Schnittstellen, die unter anderem einen Zeitduplexmodus mit 128 Zeitschlitzen unterstützen. Diese Schnittstelle ist sehr gut dazu geeignet, Prozessoren in einem Mehrprozessor system direkt miteinander zu unterstützen. Sie kann mit einer sehr hohen Übertragungsrate betrieben werden.A Another interface is the already mentioned SPORT interface. Of the includes exemplary processor 2 synchronous serial interfaces, including a time-duplex mode with 128 time slots support. This interface is very well suited to processors in one Multiprocessor system to support each other directly. she can with a very high transfer rate operate.

Des Weiteren kann eine Serial Peripheral Interface (SPI)-Schnittstelle vorgesehen sein. Diese Schnittstelle wird typischerweise zur Kommunikation mit Codec, insbesondere den erwähnten Audiocodecs, D/A und A/D-Wandlern, LCDs oder anderen Mikrocontrollern verwendet. Hierbei handelt es sich um eine 4-Leitungs-Schnittstelle. Zwei Leitungen werden dabei als Datenleitungen, eine als Taktleitung und die vierte als eine Device-Select-Leitung verwendet. Durch die Device-Select-Leitung können auch mehrere Slave-Devices mit einem Master-Device verbunden werden.Of Further, a Serial Peripheral Interface (SPI) interface be provided. This interface is typically used for communication with codec, especially the one mentioned Audio codecs, D / A and A / D converters, LCDs or other microcontrollers used. This is a 4-wire interface. Two lines are used as data lines, one as a clock line and the fourth is used as a device select line. By the Device select line can also several slave devices are connected to a master device.

Als parallele Schnittstelle ist das erwähnte Parallel Peripheral Interface (PPI) vorhanden. Hierbei handelt es sich um einen bidirektionalen Bus mit einer variablen Busbreite zwischen 8 und 16 Bit. Er ist halbduplexfähig und kann mit einer variablen Clockfrequenz von 66 MHz betrieben werden. Dieses Interface wird vorwiegend zum Datenaustausch mit Videocodecs verwendet.When parallel interface is the mentioned Parallel Peripheral Interface (PPI) available. This is a bidirectional one Bus with a variable bus width between 8 and 16 bits. He is half-duplex capable and can be operated with a variable clock frequency of 66 MHz become. This interface is mainly used for data exchange Video codecs used.

Zum Erzeugen einer Pulsweitenmodulation (PWM) besitzt der Blackfin-Prozessor drei Timer. Des Weiteren sind 16 frei programmierbare I/O Pins vorhanden. Diese können beispielsweise zur Auswahl eines SPI-Slaves oder zum Ansteuern von Leuchtdioden verwendet werden.To the Generation of pulse width modulation (PWM) is possessed by the Blackfin processor three timers. Furthermore there are 16 freely programmable I / O pins. these can For example, to select an SPI slave or to control LEDs are used.

Schließlich enthält der Prozessor einen Interrupt-Controller.Finally, the processor contains an interrupt controller.

4 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Anordnung zum Ausführen des Verfahrens. Das nachfolgend beschriebene Verfahren unterdrückt einen Störschall mit einer variablen Frequenz im Bereich von 50 Hz bis 1,5 kHz. Die Grundlage bildet ein Single-Tone ANC-System mit adaptivem Notch-Filter. Aus einem sinusförmigen Eingangssignal x(n) wird dabei ein Inphasesignal x0(n) und ein Quadratursignal x1(n) gebildet. Das Signal d(n) stellt das Störsignal, in diesem Falle den Störschall, dar, der sich von einer Störquelle über ein Übertragungsmedium mit der Übertragungsfunktion P(z) ausbreitet. Das Antischallsignal y(n) wird aus dem Inphasesignal x0(n) und dem Quadratursignal x1(n) generiert. Es wird von dem Antischallautsprecher Sp1 nach einer vorhergehenden Audioverstärkung NF-PA abgestrahlt und gelangt mit einer Übertragungsfunktion H(z) an die Stelle bzw. den Raumbereich, an dem der Störschall ausgelöscht werden soll. Die Übertragungsfunktionen P(z) und H(z) beschreiben die Schallausbreitung im betreffenden Medium, beispielsweise in Luft, aber auch in einer Flüssigkeit oder einem Festkörper. Sie enthalten Angaben über die Entfernung zwischen Störschallquelle und Auslöschungsort, bzw. Antischalllautsprecher und Auslöschungsort sowie Angaben über gegebenenfalls vorliegende Schallübergänge in unterschiedlichen Medien und dergleichen Parameter und funktionale Abhängigkeiten, die für eine korrekte Ausführung des Verfahrens, insbesondere ein optimales Auslöschen des Störschalls, notwendig sind und berücksichtigt werden müssen. 4 shows an exemplary block diagram of an arrangement for carrying out the method. The method described below suppresses a noise with a variable frequency in the range of 50 Hz to 1.5 kHz. The basis is a single-tone ANC system with adaptive notch filter. From a sinusoidal input signal x (n) is an in-phase signal x 0 (n) and a quadrature signal x 1 (n) is formed. The signal d (n) represents the noise, in this case the noise, propagating from a source of interference via a transmission medium having the transfer function P (z). The antisound signal y (n) is generated from the in-phase signal x 0 (n) and the quadrature signal x 1 (n). It is emitted by the anti-noise loudspeaker Sp1 after a preceding audio amplification NF-PA and arrives with a transfer function H (z) to the place or the spatial area at which the background noise is to be extinguished. The transfer functions P (z) and H (z) describe the sound propagation in the relevant medium, for example in air, but also in a liquid or a solid. They contain information on the distance between source of noise and extinction location, or anti-sounding loudspeaker and extinguishing location and information on possibly existing sound transitions in different media and the like parameters and functional dependencies that are necessary for a correct execution of the method, in particular an optimal extinction of the noise, and must be taken into account.

Bei der Überlagerung von Schall und Antischall addieren sich das Antischallsignal und das Störschallsignal und erzeugen ein Errorsignal e(n). Das Errorsignal wird mit einem Errorsignalmikrofon Mic2 erfasst und an einen Least Mean Square-Algorithmus LMS rückgekoppelt. Dieser stellt daraufhin Verstärkungsfaktoren w0(n) und w1(n) für das Inphasesignal x0(n) und das Quadratursignal x1(n) ein. Das Antischallsignal y(n) setzt sich aus einer Linearkombination aus dem Inphasesignal und dem Quadratursignal zusammen. Die Verstärkungsfaktoren bilden die linearen Koeffizienten in der Linearkombination. Das Antischallsignal y(n) besteht somit aus y(n) = w0(n)x0(n) + w1(n)x1(n). When superimposing sound and anti-sound, the anti-noise signal and the noise signal add together and generate a detected signal e (n). The error signal is detected with a microphone signal Mic2 and fed back to a Least Mean Square algorithm LMS. This then sets gain factors w 0 (n) and w 1 (n) for the in-phase signal x 0 (n) and the quadrature signal x 1 (n). The antisound signal y (n) is composed of a linear combination of the in-phase signal and the quadrature signal. The gain factors form the linear coefficients in the linear combination. The antisound signal y (n) thus consists of y (n) = w 0 (N) x 0 (n) + w 1 (N) x 1 (N).

Bei einer Amplitude der beiden Signale x0(n) und x1(n) kann y(n) jede mögliche Amplitude bis zum Betrag 1 und jeden Phasenwinkel annehmen, sofern w0(n) und w1(n) in beliebig kleinen Schritten einstellbar sind.With an amplitude of the two signals x 0 (n) and x 1 (n), y (n) can assume any possible amplitude up to magnitude 1 and every phase angle, provided w 0 (n) and w 1 (n) in arbitrarily small steps are adjustable.

Die Aufgabe des LMS-Algorithmus ist es somit, die Amplitude und Phase des Antischallsignals y(n) so einzustellen, dass sich das Störsignal d(n) und das Antischallsignal y(n) nach dem Durchlauf von H(z) möglichst vollständig auslöschen. Der LMS-Algorithmus erhält somit das Errorsignal e(n) und zusätzlich ein verzögertes Inphase- und Quadratursignal x0'(n) bzw. x1'(n). Diese werden aus einer Verzögerungseinrichtung DELAY erzeugt und berücksichtigen die endliche Laufzeit des Antischalls unter dem Einfluss der Übertragungsfunktion H(z).The task of the LMS algorithm is thus to set the amplitude and phase of the anti-noise signal y (n) so that the interference signal d (n) and the anti-sound signal y (n) cancel out as completely as possible after the passage of H (z). The LMS algorithm thus receives the error signal e (n) and additionally a delayed in-phase and quadrature signal x 0 '(n) or x 1 ' (n). These are generated from a delay DELAY and take into account the finite duration of the anti-noise under the influence of the transfer function H (z).

Zum Erfassen des Störschalls und des Errorschallsignals werden zwei Mikrofone Mic1 und Mic2 verwendet. Das Störschallmikrofon Mic1 ist in unmittelba rer Nähe der Störschallquelle positioniert und nimmt dort den Störschall auf. Ein phasengekoppelter Regelkreis PLL erzeugt das Inphasesignal x0(n) und das Quadratursignal x1(n) und synchronisiert sich auf das vom Störschallmikrofon Mic1 erfasste Eingangssignal x(n) auf. Das Errorsignalmikrofon Mic2 nimmt das Errorsignal e(n) auf und führt dies in den LMS-Algorithmus. Diese Ausführungsform mit zwei Mikrofonen hat den Vorteil, dass stets ein Eingangssignal für den phasengekoppelten Regelkreis vorhanden ist. Bei einer Synchronisation des phasengekoppelten Regelkreises PLL auf ein nur vom Mikrofon Mic2 geliefertes Signal würde der phasengekoppelte Regelkreis im Falle einer vollständigen Auslöschung von Störschall und Antischall kein zur Synchronisation geeignetes Signal mehr empfangen.Two microphones Mic1 and Mic2 are used to detect the background noise and the error sound signal. The noise-isolating microphone Mic1 is positioned in the immediate vicinity of the noise source and picks up the background noise there. A phase-locked loop PLL generates the in-phase signal x 0 (n) and the quadrature signal x 1 (n) and synchronizes to the detected by the noise microphone Mic input signal x (n). The error signal microphone Mic2 receives the error signal e (n) and introduces this into the LMS algorithm. This embodiment with two microphones has the advantage that there is always an input signal for the phase-locked loop. In a synchronization of the phase-locked loop PLL to a signal supplied only by the microphone Mic2 signal would the phase-locked loop in the event of complete cancellation of noise and anti-sound no longer suitable for synchronization signal received.

5 zeigt eine beispielhafte Realisierung des phasengekoppelten Regelkreises PLL. Der PLL bildet das Herzstück des erfindungsgemäßen Verfahrens und wird auch als Phaselocked Loop bezeichnet. Er dient dazu, das aus dem Störschall gewonnenen Eingangssignal x(n) in ein Signalpaar x0(n) und x1(n) umzusetzen, aus dem das Antischallsignal y(n) generiert werden kann. 5 shows an exemplary implementation of the phase-locked loop PLL. The PLL forms the heart of the method according to the invention and is also referred to as a phase-locked loop. It serves to convert the input signal x (n) obtained from the background noise into a signal pair x 0 (n) and x 1 (n), from which the anti-noise signal y (n) can be generated.

Der PLL ist in diesem Beispiel in verschiedene Blöcke aufgeteilt. Den frequenzerzeugenden Teil des PLL bildet ein Block für eine Direkte Digitale Synthese DDS. Die DDS erzeugt das Inphasesignal x0(n) und das Quadratursignal x1(n). Ein Phasendetektor PD ermittelt einen Phasenfehler Φ zwischen der DDS und dem Eingangssignal x(n). Zur Minimierung des Phasenfehlers wird die DDS nachgeregelt. Dieser Regelkreis bewirkt die erwähnte Aufsynchronisation des PLL auf das Eingangssignal x(n).The PLL is divided into different blocks in this example. The frequency generating part of the PLL forms a block for a Direct Digital Synthesis DDS. The DDS generates the in-phase signal x 0 (n) and the quadrature signal x 1 (n). A phase detector PD detects a phase error Φ between the DDS and the input signal x (n). To minimize the phase error, the DDS is readjusted. This control loop causes the mentioned synchronization of the PLL to the input signal x (n).

Zum Vermeiden von Störungen durch Nachbarfrequenzen ist eine möglichst schmalbandige Demodulation im Phasendetektor PD vorteilhaft. Unter dieser Bedingung kann es vorkommen, dass sich das Eingangssignal x(n) außerhalb der Bandbreite des Demodulators im Phasendetektor befindet. Der Phasendetektor liefert in diesem Fall kein Signal mehr. Das Eingangssignal x(n) liegt in diesem Fall außerhalb des Fangbereichs des PLL. Für diesen Fall ist ein Amplitudendetektor AMP vorgesehen, der bei einem fehlenden Signal vom Phasendetektor PD den Regelkreis öffnet und ein SWEEP-Modul aktiviert, der die DDS solange durchstimmt, bis der Phasendetektor ein Signal erhält. Der PLL wird dadurch auf einen neuen Frequenzbereich eingestimmt.To avoid disturbances due to neighboring frequencies, the narrowest possible demodulation in the phase detector PD is advantageous. Under this condition, it may happen that the input signal x (n) is outside the bandwidth of the demodulator in the phase detector. The phase detector in this case no longer provides a signal. The input signal x (n) is in this case outside the capture range of the PLL. In this case, an amplitude detector AMP is provided, which opens the control loop in the event of a missing signal from the phase detector PD and activates a SWEEP module which tunes the DDS as long as possible. until the phase detector receives a signal. The PLL is thereby tuned to a new frequency range.

Bei der Direkten Digitalen Synthese DDS wird das sinusförmige Eingangssignal x(n) durch ein treppenförmiges Signal zeit- und wertdiskret nachgebildet. Das bedeutet, dass in regelmäßigen Abständen nach einer Abtastperiode TA ein neuer Wert ausgegeben wird. Die Länge der Abtastperiode wird durch die Abtastfrequenz bestimmt. Die Abtastfrequenz ist eine zweckmäßig eingestellte Gerätekonstante.In the direct digital synthesis DDS, the sinusoidal input signal x (n) is reproduced by a step-shaped signal with discrete-time and discrete values. This means that a new value is output at regular intervals after a sampling period T A. The length of the sampling period is determined by the sampling frequency. The sampling frequency is a suitably set device constant.

Für das hier dargestellte Beispiel wird zum Ausführen der DDS auf programmierbare Bibliotheksfunktionen zurückgegriffen. Die DDS erzeugt ein Cosinus-Signal als Inphasesignal x0(n) und ein Sinus-Signal als Quadratursignal x1(n). Zur Berechnung des Cosinus und des Sinus wird auf Assemblerfunktionen zurückgegriffen, um die Berechnung möglichst hardwarenah auszuführen. Prinzipiell ist es möglich, beide Funktionen sowohl in das Intervall [0; π] über eine Halbperiode, als auch in das Intervall [0; 2π] über eine volle Periode nachzubilden. Die digitale Synthese beginnt nach dem Durchlaufen der Intervalle wieder von vorn, wobei bei einer Nachbildung der Funktionen innerhalb einer Halbperiode ein alternierender Vorzeichenwechsel erfolgen muss.For the example shown here, programmable library functions are used to execute the DDS. The DDS generates a cosine signal as an in-phase signal x 0 (n) and a sine signal as a quadrature signal x 1 (n). To calculate the cosine and the sine, use is made of assembler functions in order to carry out the calculation as close to the hardware as possible. In principle, it is possible to have both functions both in the interval [0; π] over a half period, as well as in the interval [0; 2π] over a full period. The digital synthesis starts again from the beginning after passing through the intervals, with an alternation of sign changes having to be performed within one half-period of a simulation of the functions.

Von besonderer Bedeutung ist bei der DDS die Abtastfrequenz. Bei einer Auslöschung von Störschall bis zu einer Frequenz von 1,5 kHz ist erfahrungsgemäß eine Abtastfrequenz von 16 kHz ausreichend. Dadurch wird Zeit gewonnen, die für die sonstigen Berechnungen zur Verfügung steht.From Of particular importance in the DDS is the sampling frequency. At a extinction from background noise to At a frequency of 1.5 kHz, experience shows that a sampling frequency of 16 kHz sufficient. This will save time for the others Calculations available stands.

Bei der DDS kann die Frequenz der erzeugten Inphase- und Quadratursignale durch eine Veränderung eines Phasenwinkels Δφ pro Abtastintervall verändert werden. Die bei der DDS generierte Frequenz berechnet sich durch die Beziehung fDDS = Δφ fA/X. In the DDS, the frequency of the generated in-phase and quadrature signals can be changed by changing a phase angle Δφ per sampling interval. The frequency generated at the DDS is calculated by the relationship f DDS = Δφ f A / X.

Dabei stellt X eine gerätespezifische Konstante dar. Ein typischer Wert für X ist in hexadezimaler Schreibweise X = 0xFFFF + 1. Dies entspricht einem Wert von 65536 in dezimaler Schreibweise.there X represents a device-specific Constant. A typical value for X is in hexadecimal notation X = 0xFFFF + 1. This corresponds to a value of 65536 in decimal Notation.

Zweckmäßigerweise wird für die Realisierung der DDS ein Programm verwendet, das das Eingangssignal am Audioeingang der programmierbaren Steuer- und Verarbeitungseinheit 10 einliest und anschließend an deren Audioausgän gen die DDS-Signale ausgibt. Der innerhalb der Steuer- und Verarbeitungseinheit befindliche Prozessor erhält dabei einen regelmäßigen Interrupt vom Audiocodec nach der Abtastperiode TA. Anschließend führt der Prozessor eine Interrupt Service Routine (ISR) aus. Die ISR ermöglicht das Einlesen der Daten vom Audiocodec, das Aufrufen eines Programms zur Manipulation der Daten des Eingangssignals und ein Schreiben der Ausgabewerte in den Codec.Conveniently, a program is used for the realization of the DDS, which is the input signal to the audio input of the programmable control and processing unit 10 reads in and then outputs the DDS signals to their audio outputs. The processor located within the control and processing unit receives a regular interrupt from the audio codec after the sampling period T A. The processor then executes an interrupt service routine (ISR). The ISR allows reading the data from the audio codec, calling a program to manipulate the data of the input signal, and writing the output values to the codec.

Zweckmäßigerweise kann die DDS als ein Array realisiert werden, um die spätere Implementierung weiterer Merkmale und Funktionen zu ermöglichen. 6a zeigt beispielhaft die Ausgangssignale der DDS mit einer Frequenz von 250 Hz. Wie aus dem Plot zu erkennen ist, weisen beide Signale eine Phasendifferenz von 90° auf.Conveniently, the DDS can be implemented as an array to allow later implementation of additional features and functions. 6a shows by way of example the output signals of the DDS with a frequency of 250 Hz. As can be seen from the plot, both signals have a phase difference of 90 °.

7 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild eines Phasendetektors PD. Wie bereits erwähnt, dient der Phasendetektor innerhalb des phasengekoppelten Regelkreises PLL dazu, den Phasenfehler Φ zwischen dem Eingangssignal x(n) und den von der DDS generierten Signalen zu ermitteln. Der in 7 dargestellte Phasendetektor wirkt als ein digital-averaging Phasedetector, also ein digital-mittelnder Phasendetektor. 7 shows an exemplary block diagram of a phase detector PD. As already mentioned, the phase detector within the phase-locked loop PLL serves to determine the phase error Φ between the input signal x (n) and the signals generated by the DDS. The in 7 The phase detector shown acts as a digital averaging phase detector, ie a digital-averaging phase detector.

Die von der DDS generierten Signale x0(n) und x1(n) werden jeweils in einem Multiplizierglied M1 bzw. M2 mit dem Eingangssignal x(n) multipliziert. Eine derartige Multiplikation entspricht jeweils einer Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger. Es wird angenommen, dass am Eingang des Phasendetektors eine Eingangsfrequenz fEing mit einer Phasenverschiebung φEing anliegt und die DDS die Frequenz fDDS erzeugt. Für die nach den Multipliziergliedern vorliegenden Signale in_cos(t) bzw. in_sin(t) folgt daraus unter der Verwendung der Additionstheoreme für Winkelfunktionen: in_cos(t) = ½ [cos(2π(fEing – fDDS)t + φEing) + cos(2π(fEing + fDDS)t + φEing)] in_sin(t) = ½ [sin(2π(fEing – fDDS)t + φEing) + sin(2π(fEing + fDDS)t + φEing)]. The signals x 0 (n) and x 1 (n) generated by the DDS are respectively multiplied by the input signal x (n) in a multiplier M1 or M2. Such a multiplication corresponds in each case to an amplitude modulation with a suppressed carrier. It is assumed that an input frequency f inputs present at the input of the phase detector with a phase shift φ inputs and the DDS frequency f DDS generated. For the signals in_cos (t) and in_sin (t) present after the multipliers, it follows, using the addition theorems for trigonometric functions: in_cos (t) = ½ [cos (2π (f Input - f DDS ) t + φ Input ) + cos (2π (f Input + f DDS ) t + φ Input )] in_sin (t) = ½ [sin (2π (f Input - f DDS ) t + φ Input ) + sin (2π (f Input + f DDS ) t + φ Input )].

Beide Ausdrücke enthalten jeweils einen additiven Mischterm, bei dem sich die Frequenzen fEing und fDDS addieren und der beseitigt werden muss. Die in dem Blockschaltbild in 7 gezeigten Filter F1 und F2 filtern die damit verbunde nen Signale heraus. Nach den Filtern F1 und F2 liegen somit nur noch folgende Signale an: out_cos(t) = ½ [cos(2π(fEing – fDDS)t + φEing)] out_sin(t) = ½ [sin(2π(fEing – fDDS)t + φEing)] Both expressions contain an additive mixing Term, wherein the adding up the frequencies f inputs and f DDS and must be eliminated. The in the block diagram in 7 shown filters F1 and F2 filter out the associated signals. After the filters F1 and F2, only the following signals are available: out_cos (t) = ½ [cos (2π (f Input - f DDS ) t + φ Input )] out_sin (t) = ½ [sin (2π (f Input - f DDS ) t + φ Input )]

Eine sich daran anschließende Division in einem Divisionsglied div führt auf die Bildung eines Tangens der beiden Ausdrücke, sodass abschließend in einem Arctan-Glied tan–1 eine zeitabhängige Phase ϕe(t) = 2π (fEing – fDDS)t + φEing ermittelt werden kann. Sind beide Frequenzen fEing und fDDS gleich, nimmt ϕe(t) einen zeitlich konstanten Wert φEing an. Um diesen Betrag muss die DDS nachgeregelt werden. Bei voneinander abweichenden Beträgen von fEing und fDDS ergibt sich für ϕe(t) ein Sägezahnsignal.An adjoining division in a div div div leads to the formation of a tangent of the two terms, so that finally in a Arctan term tan -1 a time-dependent phase φ e (t) = 2π (f Input - f DDS ) t + φ Input can be determined. If both frequencies f inputs and f DDS same, takes φ e (t) has a time constant value φ on inputs. The DDS must be readjusted by this amount. In differing amounts of f inputs and f DDS is obtained for φ e (t) is a sawtooth signal.

Die Multiplizierer M1 und M2 werden beispielsweise als eine 32-Bit-Multiplikationsfunktion realisiert, die beispielsweise in C/C++ programmiert sein kann. Zur Kontrolle des Ausgangssignals des Inphase-Pfades x0(n) kann das Signal gegebenenfalls über einen D/A-Wandler ausgegeben werden. 6b zeigt beispielhaft das Resultat einer Multiplikation einer DDS-Frequenz von 250 Hz mit einer Eingangsfrequenz von 4 kHz. Das Signal zeigt eine 4 kHz Trägerfrequenz mit einer Hüllkurvenschwankung von 250 Hz, wie bei einer Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger zu erwarten ist.For example, the multipliers M1 and M2 are implemented as a 32-bit multiplication function, which may be programmed in C / C ++, for example. To control the output signal of the in-phase path x 0 (n), the signal can optionally be output via a D / A converter. 6b shows by way of example the result of a multiplication of a DDS frequency of 250 Hz with an input frequency of 4 kHz. The signal shows a 4 kHz carrier frequency with an envelope fluctuation of 250 Hz, as expected in suppressed carrier amplitude modulation.

Die Filter F1 und F2 aus 7 haben im wesentlichen zwei Aufgaben. Die erste Aufgabe besteht darin, das additive Mischprodukt nach den Multipliziergliedern M1 bzw. M2 aus dem Signal auszufiltern. Hierzu sollte die Filterbandbreite den Beträgen von fDDS oder fEing entsprechen, je nachdem, welche der beiden Frequenzen den größeren Betrag aufweist. Bei einer unbekannten Frequenz fEing wird als maximale Bandbreite fDDS angenommen, wobei die zu fangende Frequenz unterhalb der DDS-Frequenz liegen muss. Unter diesen Umständen ist ein oktavweise schaltbarer Filter gegenüber einem Filter mit variabler Bandbreite vorteilhaft und wird bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bevorzugt.The filters F1 and F2 off 7 essentially have two tasks. The first task is to filter out the additive mixed product after the multipliers M1 and M2 from the signal. For this purpose, the filter bandwidth should correspond to the amounts of DDS f or f inputs depending on which of the two frequencies the larger amount. At an unknown frequency f inputs is assumed to be maximum bandwidth f DDS, wherein the side to be scavenging frequency below the DDS frequency. Under these circumstances, an octave-wise switchable filter is advantageous over a variable bandwidth filter and is preferred in the embodiment shown here.

Die zweite Aufgabe der Filter F1 und F2 besteht darin, den phasengekoppelten Regelkreis PLL gegen Nachbarstörfrequenzen abzuschirmen. Dafür muss deren Bandbreite relativ schmal sein. Ist beispielsweise der PLL auf eine Frequenz von 1 kHz eingestimmt und beträgt die Nebenstörfrequenz 1050 Hz, ergibt sich nach den Multipliziergliedern eine unerwünschte Frequenz von 50 Hz. Diese Frequenz muss durch die Filter unterdrückt werden. Da im Spektrum des Störschalls hauptsächlich mit Oberwellen der Grundfrequenz zu rechnen ist, können diese bei der niedrigsten Grundfrequenz von 50 Hz einen Abstand von 50 Hz aufweisen. Demnach sollte der Filter mit einer Bandbreite von weniger als 50 Hz realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist dafür eine Realisierung des Filters in Form eines kaskadierenden Dezimationsfilters mit mehreren Ausgängen.The second task of the filters F1 and F2 is the phase-locked Control loop PLL against neighboring interference frequencies shield. Therefore their bandwidth must be relatively narrow. Is for example the PLL tuned to a frequency of 1 kHz and is the Nebenstörfrequenz 1050 Hz, results after the multipliers an undesirable frequency of 50 Hz. This frequency must be suppressed by the filters. As in the spectrum of background noise mainly With harmonics of the fundamental frequency is expected, these can at the lowest fundamental frequency of 50 Hz, a distance of 50 Hz. Accordingly, the filter should have a bandwidth of less than 50 Hz can be realized. Particularly advantageous for this is a realization of the filter in the form of a cascading decimation filter with several outputs.

8 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Filterkaskade. Als Mindestanforderung sollte der Dezimationsfilter eine Eingangsabtastfrequenz des Audiocodecs, beispielsweise von 16 kHz, und eine entsprechende Ausgangsabtastfrequenz, beispielsweise von 8 kHz, aufweisen. Die Abtastfrequenz und die Bandbreite wird durch eine Kaskadierung des Filters weiter gesenkt. Es ist für ein Umschalten zu kleineren Bandbreiten vorteilhaft, wenn die Welligkeit des Signals im Durchlassbereich möglichst gering ist. Die jeweiligen Stufen der Filterkaskade können in Assembler oder in C realisiert werden. Vorteilhaft ist es, wenn der Funktion ein Array zum Eintragen der Ausgangswerte sowie die Anzahl der Eingangswerte und ein Zeiger auf ein Filterstatus-Struct übergeben werden. Über den Filterstatus-Struct erhält die Filterfunktion einen Speicherort für Filterkoeffizienten, einer Verzögerungsleitung und eines Lese/Schreib-Zeigers zugewiesen. Außerdem enthält der Struct die Anzahl der Filterkoeffizienten und einen Dezimationsindex. Zur möglichst vereinfachten Initialisierung des Structs sollte eine Definitionsanweisung vorhanden sein, die die Initialisierung des Programms in möglichst einer Zeile ausführt. 8th shows an exemplary block diagram of a filter cascade. As a minimum requirement, the decimation filter should have an input sampling frequency of the audio codec, for example 16 kHz, and a corresponding output sampling frequency, for example 8 kHz. The sampling frequency and the bandwidth are further reduced by cascading the filter. It is advantageous for switching to smaller bandwidths, if the ripple of the signal in the passband is as low as possible. The respective stages of the filter cascade can be realized in assembler or in C. It is advantageous if an array for inputting the output values as well as the number of input values and a pointer to a filter status structure are transferred to the function. The filter state is assigned a filter coefficient, delay line and read / write pointer location via the filter status structure. In addition, the struct contains the number of filter coefficients and a decimation index. To simplify the initialization of the struct as much as possible, there should be a definition statement that executes the initialization of the program in one line as far as possible.

Die einzelne Filterstufe bildet die Grundlage der Filterkaskade. Für den phasengekoppelten Regelkreis PLL werden für den Inphase-Signalpfad und den Quadratur-Signalpfad je eine Filterkaskade benötigt. Zweckmäßigerweise wird nur eine Filterkaskadenfunktion verwendet, an die die Daten des Filters über geben werden und die den Ausgangswert des Filters für jeden Signalpfad getrennt berechnet. Zweckmäßigerweise sollte eine Möglichkeit vorgesehen werden, die Anzahl des Kaskadenelementes vorzugeben, nach dem der Ausgangswert des Filters ausgegeben wird.The single filter stage forms the basis of the filter cascade. For the phase-locked Control loop PLL will be for the in-phase signal path and the quadrature signal path each a filter cascade needed. Conveniently, Only one filter cascade function is used to which the data of the filter and separate the output of the filter for each signal path calculated. Conveniently, should be a possibility be provided to specify the number of cascade element after which the output value of the filter is output.

Die für die Filterkaskade nötigen Funktionen und Parameter werden in einem Struct zusammengefasst. Dadurch wird die Anzahl der zu übergebenden Parameter nachhaltig beschränkt. Der von dem Prozessor zu verwaltende Stack bleibt dabei so übersichtlich und klein wie möglich und kann mit einem minimalen Zeitverlust beschrieben und ausgelesen werden.The for the Necessary filter cascade Functions and parameters are summarized in a struct. This will set the number of submissions Parameters sustainably limited. The stack to be managed by the processor remains so clear and small as possible and can be written and read with minimal time loss become.

Der Struct enthält Zeiger, die jeweils auf den ersten Eintrag eines Arrays zeigen. Die Eingaswerte für die Filterstufen bilden ein zweidimensionales Array. Die erste Ebene des Arrays gibt die jeweilige Filterstufe an, die zweite Ebene dient zum Speichern der beiden Eingangswerte für jede Filterstufe.Of the Struct contains Pointers pointing to the first entry of an array. The initial values for the Filter stages form a two-dimensional array. The first level of the array indicates the respective filter level, the second level is used for storing the two input values for each filter stage.

Es ist ebenso ein Zeiger auf Verzögerungsleitungen vorgesehen. Ebenfalls werden Statusstructs, auf die ein Pointer im Struct vorhanden ist, von der Filterfunktion verwendet.It is also a pointer to delay lines intended. Also, statusstructs pointing to a pointer is present in the struct used by the filter function.

Die Funktionsweise einer beispielhaften C-Funktion der Filterkaskade ist in 8 beispielhaft gezeigt. Die Funktion erhält einen Eingabewert inval. Daraufhin schreibt eine Kaskadefunktion in einen Eingangspuffer der Filterstufe in[0] einen Eingangswert. Ob nach in[0] ein Wert [0] oder [1] geschrieben wird, wird durch einen Dezimationszähler counter[0] gesteuert. Der Dezimationszähler counter[0] ändert nach jedem Abspeichern den Wertes in den Eingangspuffer seinen Wert entweder von 0 nach 1 oder von 1 nach 0. Der Wert des Dezimationszählers bestimmt die Stelle, in der beim nächsten Aufruf der Filterkaskade hinein geschrieben wird. Sind beide Speicherstellen gefüllt, befindet sich der Dezimationszähler wieder auf 0 und es wird eine Funktion fir_decima aufgerufen. Diese berechnet den Ausgangswert der Filterstufe und speichert ihn im Eingangspuffer der 2. Filterstufe in[1] ab. Nun wird der Wert im Dezimationszähler counter[1] der zweiten Filterstufe verändert. In genau der gleich Weise wird der Vorgang bis zur letzten Filterstufe fortgesetzt.The functioning of an exemplary C function of the filter cascade is shown in FIG 8th shown by way of example. The function receives an input value inval. Then, a cascade function writes an input value into an input buffer of the filter stage in [0]. Whether a value [0] or [1] is written to [0] is controlled by a decimation counter counter [0]. The decimation counter counter [0] changes its value in the input buffer either from 0 to 1 or from 1 to 0 after each saving. The value of the decimation counter determines the position in which the next time the filter cascade is written into it. If both memory locations are filled, the decimation counter is reset to 0 and a function fir_decima is called. This calculates the output value of the filter stage and stores it in the input buffer of the 2nd filter stage in [1]. Now the value in the decimation counter [1] of the second filter stage is changed. In exactly the same way, the process continues until the last filter stage.

Die Filterkaskade soll wie beschrieben den Ausgangswert einer bestimmten Filterstufe übergeben. 9 zeigt eine diesbezügliche Darstellung. Zur Aus gabe des Ausgangswertes wird der Filterkaskadenfunktion ein Parameter n_out übergeben. Der Parameter n_out wirkt als Schalter, der zwischen zwei Filterstufen, in dem hier dargestellten Beispiel zwischen den Stufen in[2] und in[1], auswählt und von einer der beiden Stufen einen Wert out val abruft. Die Entscheidung, ob der Wert aus dem Speicherplatz 0 oder 1 abgerufen wird, erfolgt über den jeweiligen Dezimationszähler counter[2] bzw. counter[1].As described, the filter cascade should transfer the output value of a specific filter level. 9 shows a related representation. To output the output value, the filter cascade function is given a parameter n_out. The parameter n_out acts as a switch that selects between two filter stages, in the example shown here between the stages in [2] and in [1], and retrieves a value out val from one of the two stages. The decision as to whether the value is recalled from memory location 0 or 1 takes place via the respective decimation counter counter [2] or counter [1].

Zur Initialisierung der Filterkaskade wird eine Initialisierungsroutine verwendet. Diese reserviert den benötigten Speicher und initialisiert in einer Schleife die Filterkaskaden-Structs sowie die Status-Structs der Filterstufen.to Initialization of the filter cascade becomes an initialization routine used. This reserves the required memory and initializes in a loop the filter cascade structs and the status structs the filter stages.

Die 10a bis 14 zeigen einige Amplitudengänge der Filterkaskade an jeweils verschiedenen Ausgängen. Auf der Abszisse sind jeweils Frequenzbereiche linear, auf der Ordinate die dazu gehörenden Amplituden logarithmisch aufgetragen.The 10a to 14 show some amplitude responses of the filter cascade at different outputs. Frequency ranges are linear on the abscissa, and the associated amplitudes are plotted logarithmically on the ordinate.

10a zeigt einen Amplitudengang am Ausgang 1 der Filterkaskade. Man erkennt, dass am Ausgang 1 alle Frequenzen über 2,0 kHz herausgefiltert werden. 10b zeigt einen Amplitudengang am Ausgang 2 der Filterkaskade. In diesem Beispiel werden alle Frequenzen über 1,0 kHz ausgefiltert. 10a shows an amplitude response at the output 1 of the filter cascade. It can be seen that at output 1 all frequencies above 2.0 kHz are filtered out. 10b shows an amplitude response at the output 2 of the filter cascade. In this example, all frequencies above 1.0 kHz are filtered out.

11a zeigt einen Amplitudengang am Ausgang 3 der Filterkaskade. An diesem Ausgang werden Frequenzen über 500 Hz ausgefiltert. 11b zeigt einen Amplitudengang am Ausgang 4 der Filterkaskade. Frequenzen über 250 Hz werden hier ausgefiltert. 11a shows an amplitude response at the output 3 of the filter cascade. At this output frequencies above 500 Hz are filtered out. 11b shows an amplitude response at the output 4 of the filter cascade. Frequencies above 250 Hz are filtered out here.

12 zeigt die verwendete Anordnung zur Bandpassmessung an den einzelnen Filterausgängen. An einem Filter F, bzw. an dessen n-ten Ausgang wird eine DDS angelegt, die eine Frequenz von 1kHz liefert. Diese wird jeweils an Multiplizierglieder M angelegt, die vor und nach der Filterstufe F angeordnet sind. Ein Spektrumanalysator und Trackinggenerator S liest die Signale am der Filterstufe F nachgeschalteten Multiplizierglied ein und gibt einen Tracking-Impuls auf das der Filterstufe vorgeschaltete Multiplizierglied aus. 12 shows the arrangement used for bandpass measurement at the individual filter outputs. At a filter F, or at its nth output a DDS is applied, which provides a frequency of 1kHz. This is applied in each case to multipliers M, which are arranged before and after the filter stage F. A spectrum analyzer and tracking generator S reads in the signals at the multiplier connected downstream of the filter stage F and outputs a tracking pulse to the multiplier preceding the filter stage.

13 zeigt einen Amplitudengang am Ausgang 7 der Filterkaskade. An diesem Ausgang werden Frequenzen über 30 Hz ausgeblendet. 14 zeigt einen Amplitudengang am Ausgang 7 mit einer Mittenfrequenz von 1 kHz mit einer links- und rechtsseitigen 3dB-Bandbreite von jeweils ca. 15 Hz. 13 shows an amplitude response at the output 7 of the filter cascade. At this output frequencies above 30 Hz are hidden. 14 shows an amplitude response at the output 7 with a center frequency of 1 kHz with a left and right side 3dB bandwidth of about 15 Hz.

Die jeweiligen Abtastfrequenzen und 3dB-Bandbreiten an den Ausgängen der Filterstufen sind beispielhaft aus folgender Tabelle zu entnehmen:

Figure 00240001
The respective sampling frequencies and 3dB bandwidths at the outputs of the filter stages are shown by way of example in the following table:
Figure 00240001

15a zeigt eine beispielhafte Zeitbereichsmessung. Die DDS liefert in diesem Fall ein Signal mit einer Frequenz von 1 kHz. Zu diesem Signal wurde ein Eingangssignal von 900 Hz multipliziert. Das dabei gemessene Signal ist in 15a oben dargestellt. Das Signal zeigt als resultierendes Signal eine Sinusschwingung mit einer Frequenz von 100 Hz, der eine Frequenz von 1,9 kHz überlagert ist. Der darunter gezeigte Signalverlauf zeigt ein durch die Filterkaskade tiefpassgefiltertes Signal. In dem hier gezeigten Beispiel wurde das Signal am Ausgang 1 der Kaskade ausgegeben. Die 3 dB-Bandbreite beträgt in diesem Fall 1,15 kHz. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, ergibt sich nach der Filterung ein Signal mit einer Frequenz von 100 Hz, der Differenzfrequenz zwischen 1 kHz und 900 Hz, das mit einer Abtastfrequenz von 4 kHz ausgelesen wird. Mit diesem Signal und dem Signal des Quadraturpfades kann die Phasendifferenz zwischen der DDS-Frequenz und dem Eingangssignal bestimmt werden. 15a shows an exemplary time domain measurement. In this case, the DDS supplies a signal with a frequency of 1 kHz. To this signal, an input signal of 900 Hz was multiplied. The measured signal is in 15a shown above. The signal shows as a resulting signal a sine wave with a frequency of 100 Hz, which is superimposed on a frequency of 1.9 kHz. The waveform shown below shows a low pass filtered signal through the filter cascade. In the example shown here, the signal was output at output 1 of the cascade. The 3 dB bandwidth is 1.15 kHz in this case. As can be seen from the figure results after filtering a signal with a frequency of 100 Hz, the difference frequency between 1 kHz and 900 Hz, which is read out with a sampling frequency of 4 kHz. With this signal and the signal of the quadrature path, the phase difference between the DDS frequency and the input signal can be determined.

Nachdem die tiefpassgefilterten Signale out_cos und out_sin vorliegen, kann wie beschrieben mit diesen Signalen der Phasenunterschied zwischen den DDS-Signalen und dem Eingangssignal berechnet werden. 15b zeigt ein diesbe zügliches Beispiel. In diesem Fall erzeugt die DDS ein Signal mit einer Frequenz von 1kHz, während ein Eingangssignal mit einer Frequenz von 900 Hz anliegt. Die tiefpassgefilterten Signale sowie der daraus berechnete Phasenwinkel wurden ausgegeben. Wie bereits vorhergehend beschrieben weist in diesem Fall der Phasenwinkel über der Zeit einen sägezahnförmigen Verlauf auf. Die Frequenz des Sägezahns entspricht dem Frequenzunterschied zwischen der DDS-Frequenz und der Eingangsfrequenz. In diesem Beispiel beträgt der Frequenzunterschied –100 Hz. Die Anstiege des Sägezahns sind daher abfallend.After the low-pass filtered signals out_cos and out_sin are present, as described with these signals, the phase difference between the DDS signals and the input signal can be calculated. 15b shows a related example. In this case, the DDS generates a signal at a frequency of 1 kHz while an input signal at a frequency of 900 Hz is applied. The low-pass filtered signals as well as the calculated phase angle were output. As previously described, in this case, the phase angle over time has a sawtooth shape. The frequency of the sawtooth corresponds to the frequency difference between the DDS frequency and the input frequency. In this example, the frequency difference is -100 Hz. The slopes of the sawtooth are therefore sloping.

Aufgabe des Reglers REG ist es nun, den Phasenunterschied möglichst auf einen Wert von Null zu bringen und zu halten. Bei einem verschwindenden Phasenunterschied ist die Eingangsfrequenz gleich der DDS-Frequenz. Zum Auslöschen des Störschalls müssen die Frequenzen des Eingangssignals und des DDS-Signals die gleichen Frequenzen aufweisen.task of the regulator REG, it is now the phase difference as possible to bring to a value of zero and keep. At a disappearing Phase difference is the input frequency equal to the DDS frequency. To extinguish of the noise have to the frequencies of the input signal and the DDS signal are the same Have frequencies.

Vom Phasendetektor erhält der Regler REG ein Signal ϕe(t) = 2π (fEing – fDDS)t + φEing. From the phase detector, the regulator REG receives a signal φ e (t) = 2π (f Input - f DDS ) t + φ Input ,

Das Signal gibt den aktuellen Phasenunterschied zwischen der DDS und dem Eingangssignal an. Bei einem Differenzieren von ϕe(t) kann auch der Frequenzunterschied bestimmt werden. Der Regler kann nun in die Regelung der Frequenz und der Phase aufgeteilt werden.The signal indicates the actual phase difference between the DDS and the input signal. By differentiating φ e (t), the frequency difference can also be determined. The controller can now be divided into the regulation of the frequency and the phase.

Zur Bestimmung des Frequenzunterschiedes muss die Differenz des Phasenunterschiedes an zwei aufeinander folgenden Abtastzeitpunkten berechnet werden. Der Regler muss nun zur DDS-Frequenz den Frequenzunterschied aufaddieren. Weil die Tiefpassfilter Laufzeiten verursachen, muss darauf geachtet werden, dass das System nicht in einen schwingenden Zustand gerät. Es wird daher zweckmäßigerweise nur ein Teil des Frequenzunterschiedes aufaddiert. Dieser Teil der Regelung kann nun schnell auf Frequenzänderungen des Eingangssignals reagieren. Beträgt der Frequenzunterschied Null, ist ϕe(t) konstant und enthält die feste Winkelabweichung zwischen der DDS und dem Eingangssignal. Ist ϕe(t) positiv, eilt das Eingangssignal der DDS voraus. Zum Ausgleichen des Phasenunterschieds muss in diesem Fall die DDS-Frequenz erhöht werden. Bei einem negativen Phasenunterschied muss entsprechend die DDS-Frequenz abgesenkt werden. Zur Regelung der Phase kann also ein Teil von ϕe(t) der DDS-Frequenz aufaddiert werden. Hier muss ebenfalls darauf geachtet werden, dass das System nicht schwingt.To determine the frequency difference, the difference of the phase difference must be calculated at two consecutive sampling times. The controller now has to add up the frequency difference to the DDS frequency. Because the low-pass filters cause run-time, care must be taken that the system does not vibrate. It is therefore expediently only a part of the frequency difference added. This part of the control can now respond quickly to changes in the frequency of the input signal. If the frequency difference is zero, then φ e (t) is constant and contains the fixed angular deviation between the DDS and the input signal. If φ e (t) is positive, the input signal of the DDS leads ahead. To compensate for the phase difference in this case, the DDS frequency must be increased. If the phase difference is negative, the DDS frequency must be lowered accordingly. In order to regulate the phase, therefore, a part of φ e (t) of the DDS frequency can be added up. Here too, care must be taken that the system does not oscillate.

Ein beispielhafter Signalflussplan des Reglers ist in 16 gezeigt. Die mit T bezeichneten Glieder stellen Zeitverzögerungsglieder dar, KP und KD sind Multiplikatoren.An exemplary signal flow diagram of the controller is shown in FIG 16 shown. The terms labeled T represent time delays, K P and K D are multipliers.

Der Regler kann ebenfalls in einer höheren Programmiersprache, insbesondere in C, realisiert werden. Der Differenzierer des Reglers soll die Differenz zwischen zwei Phasenwinkeln bestimmen. Da die Phase nur im Bereich von –π bis π dargestellt wird, erfolgt bei einem linearen Phasenverlauf nach π ein Sprung zu –π. Eine normals Subtraktionsfunktion würde dabei eine Änderung von 2π ergeben, was aber falsch ist. Die verwendete Subtraktionsfunktion muss diese Sprungausnahme berücksichtigen.Of the Regulator can also be in a higher Programming language, especially in C, be realized. The differentiator The controller should determine the difference between two phase angles. Since the phase is shown only in the range from -π to π, takes place at a linear phase progression after π a jump to -π. A normal Subtraction function would doing a change from 2π, which is wrong. The subtraction function used must be this Consider jump exception.

Die Koeffizienten in den Multiplikatoren KP und KD müssen kleiner als 1 sein. Zu deren Realisierung können Rechtsschiebeoperationen angewendet werden. Tests haben ergeben, dass die Regelung am besten mit einem KP, das 11 Rechtsschiebungen und einem KD, das 5 Rechtsschiebungen entspricht, funktioniert. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, dass KP ungefähr einen Wert von 0,0004 und KD ungefähr 0,03 aufweisen sollte.The coefficients in the multipliers K P and K D must be less than 1. To implement them, right shift operations can be used. Tests have shown that the scheme works best with a K P that has 11 right shifts and a K D that equals 5 shifts. It has been found to be useful for K P to have a value of approximately 0.0004 and K D approximately 0.03.

Weil die Filterbandbreite und somit auch die Abtastfrequenz der Filter verstellbar ist, sollte der Regler mit der Ausgangsabtastfrequenz des Filters betrieben werden, weil der Regler nur in diesem zeitlichen Abstand einen neuen Wert aus dem Filter erhält. Der Regler ist bevorzugt als ein D- und P-Regler mit nachgeschaltetem I-Regler realisiert. Dies entspricht einem PI-Regler. Da die Regelstrecke in diesem Fall ein I-Glied ist, weil die Phase über die Frequenz geregelt wird, eignet sich diese Art von Regler besonders, um eine Regelabweichung von 0 zu erzeugen.Because the filter bandwidth and thus also the sampling frequency of the filters is adjustable, the regulator should be at the output sampling frequency of the filter are operated because the controller only in this temporal Distance gets a new value from the filter. The regulator is preferred implemented as a D and P controller with downstream I controller. This corresponds to a PI controller. Because the controlled system in this case an I-member is because the phase is over the frequency is regulated, this type of regulator is particularly suitable, to generate a control deviation of 0.

Die 17a und 17b zeigen beispielhafte Plots des Regelverhaltens. Die Regelung der Frequenz und der Phase wurden in diesem Beispiel mit einer Filterbandbreite von 280 Hz am Ausgang der 3. Filterstufe aufgenommen. Am Eingang des phasengekoppelten Regelkreises PLL liegt in diesem Beispiel ein Frequenzsprung von 700 Hz auf 900 Hz an. Der entsprechende Plot ist in 12a gezeigt. Aus dem Plot ist ersichtlich, dass der PLL bei diesem Sprung nach ca. 200 ms eingeregelt ist. Das Regelverhalten nach der 7. Filterstufe mit einem Frequenzsprung von 700 Hz auf 715 Hz ist in dem Plot in 17b zu sehen.The 17a and 17b show exemplary plots of the control behavior. The control of the frequency and the phase were recorded in this example with a filter bandwidth of 280 Hz at the output of the third filter stage. At the input of the phase-locked loop PLL in this example is a frequency jump from 700 Hz to 900 Hz. The corresponding plot is in 12a shown. It can be seen from the plot that the PLL is adjusted after about 200 ms in this jump. The control behavior after the 7th filter stage with a frequency hopping from 700 Hz to 715 Hz is in the plot in 17b to see.

Der bereits in 5 gezeigte Amplitudendetektor AMP dient wie erwähnt dazu, zwischen dem Suchmodus und dem Regelmodus umzuschalten. Der Suchmodus dient zum Auffinden einer Frequenz innerhalb der Filterbandbreite. Das Umschaltkriterium ist hierbei, ob nach dem Filter ein Signal mit einer ausreichenden Amplitude anliegt und somit ein Signal innerhalb der Filterbandbreite vorhanden ist, oder nicht. Hierzu werden die Beträge der Ausgangssignale von den Filtern addiert und dann mit einem Schwellwert verglichen. Ist die Summe unterhalb des Schwellwertes, wird der Suchmodus gestartet. Wenn die Summe oberhalb des Schwellwertes liegt, wird der Regler wie vorhergehend beschrieben aufgerufen.The already in 5 As shown, amplitude detector AMP serves to switch between the search mode and the control mode. The search mode is used to find a frequency within the filter bandwidth. The switching criterion here is whether after the filter, a signal with a sufficient amplitude is applied and thus a signal within the filter bandwidth is present or not. For this purpose, the amounts of the output signals are added by the filters and then compared with a threshold value. If the sum is below the threshold value, the search mode is started. If the sum is above the threshold, the controller is called as previously described.

Wenn das Störschallsignal ausgelöscht werden soll, ist es wichtig, die stabile Frequenzlage des PLL zu detektieren. Dies wird als Lockdetektion bezeichnet. Erst dann, wenn die Frequenz des Störschalls und die DDS-Frequenz gleich ist, führt der erzeugte Antischall zu einer Auslöschung des Störschalls. Der PLL ist dann stabil auf eine Frequenz eingerastet, wenn der Phasenfehler Null ist.If the noise signal extinguished It is important to maintain the stable frequency response of the PLL detect. This is called lock detection. Only, if the frequency of the noise and the DDS frequency is the same, the generated anti-noise to an extinction of the noise. The PLL is then stably locked to a frequency when the Phase error is zero.

Hierzu wird vor der Auswertung des Phasendetektors überprüft, ob nach dem Filter ein Signal mit genügend großer Amplitude vorhanden ist. Dies ist dann der Nachweis, dass das Eingangssignal in der Filterbandbreite liegt.For this is checked before the evaluation of the phase detector, if after the filter on Signal with enough greater Amplitude is present. This is then proof that the input signal lies in the filter bandwidth.

Schaltet der Amplitudendetektor in den Suchmodus, wird der Lockstatus somit als nicht gelockt ausgegeben. Bei einem Schalten in den Regelmodus wird nach dem Regeln die Lockdetektion aufgerufen. Bei der Lockdetektion wird der Betrag des aktuell vorliegenden und des vorhergehenden Wertes des Phasendetektors addiert und mit einem Schwellwert verglichen. Ein endlicher Schwellwert wird deswegen verwendet, weil bei einem Vergleich mit der Größe Null bereits eine Abweichung von weniger als 0,007° bereits einen nicht gelockten Zustand des PLL anzeigen würde. Hinreichend genau ist erfahrungsgemäß ein Schwellwert von ca. 2°.switches the amplitude detector in the search mode, the lock status thus becomes spent as not curled. When switching to the control mode the lock detection is called after the rules. At the lock detection will be the amount of the current and the previous one Value of the phase detector added and compared with a threshold value. A finite threshold is used because of a Comparison with size zero already a deviation of less than 0.007 ° already a non-curled State of the PLL would show. Sufficiently accurate, according to experience, a threshold of about 2 °.

Im Suchmodus kann das Störsignal entweder über eine Fast Fouriertransformation (FFT) oder über ein Durchsweepen der DDS-Frequenz erfolgen. Bei dem hier gezeigten Beispiel wurde die Methode des Durchsweepens angewendet. Dies bringt einen geringeren Programmieraufwand mit sich als die Realisierung einer FFT.in the Seek mode can be the jamming signal either over a Fast Fourier Transform (FFT) or a sweep of the DDS frequency respectively. In the example shown here, the method of sweeping was applied. This brings a lower programming effort itself as the realization of an FFT.

Der Suchmodus kann mit einer festen Filterbandbreite und somit gleich großen Frequenzschritten stattfinden oder bei steigender Frequenz mit einer größeren Bandbreite und somit größeren Frequenzschritten durchlaufen werden. Eine Beschleunigung des Suchlaufs ergibt sich bei einer variablen, auf die durchsuchten Frequenzen angepassten Schrittgröße. Für das Durchsuchen des Frequenzbereichs zwischen 50 Hz und 1,5 kHz wird ungefähr eine Sekunde benötigt.The search mode can take place with a fixed filter bandwidth and thus equal frequency steps or with increasing frequency with a larger bandwidth and thus larger frequency steps to go through. An acceleration of the search results in a variable, adapted to the frequencies searched step size. It takes about one second to search the frequency range between 50 Hz and 1.5 kHz.

Zum akustischen Erfassen des Störsignals dient wie erwähnt ein Mikrofon. Wegen der relativ hohen Empfindlichkeit, der kleinen Bauform und einer niedrigen Versorgungsspannung wird dabei ein Elektretmikrofon bevorzugt. Hierzu ist eine Spannungsversorgung für das Mikrofon und eine Verstärkung des Mikrofonsignals notwendig.To the acoustic detection of the interference signal serves as mentioned a microphone. Because of the relatively high sensitivity, the small Design and a low supply voltage while an electret microphone prefers. This is a power supply for the microphone and a gain of the Microphone signal necessary.

Elektretmikrofone benötigen für den im Mikrofon integrierten Impedanzwandler eine Versorgungsspannung von 1,5 bis 10 V. Ein Mikrofon nimmt dabei einen maximalen Strom von 0,5 mA auf. Zur Strombegrenzung kann ein Widerstand eingefügt werden. Die Größe des Widerstandes ist relativ unkritisch, es kann ein Widerstand in der Größenordnung zwischen 1 kΩ und 10 kΩ verwendet werden. Im Schaltplan aus 18 ist ein beispielhafter Audioeingang zu entnehmen.Electret microphones require a supply voltage of 1.5 to 10 V for the impedance converter integrated in the microphone. A microphone consumes a maximum current of 0.5 mA. To limit the current, a resistor can be inserted. The size of the resistor is relatively uncritical, a resistance on the order of between 1 kΩ and 10 kΩ can be used. In the wiring diagram 18 is an exemplary audio input can be seen.

Da Elektretmikrofone nur eine sehr geringe Ausgangsspannung von ca. 5 mV/Pa liefern, ist eine Verstärkung des Signals notwendig, um den Audiocodec anzusteuern. Dabei muss eine Übersteuerung vermieden werden, um Oberwellen und eine Synchronisation des PLL auf falsche Frequenzen auszuschließen.There Electret microphones only a very low output voltage of approx. 5 mV / Pa is a gain of the signal necessary to control the audio codec. It must an override be avoided to harmonics and synchronization of the PLL to rule out wrong frequencies.

Wie aus 18 zu entnehmen ist, ist am Audioeingang eine OPV-Verstärkerstufe mit nach geschaltetem Inverter zur Erzeugung eines symmetrischen Signales vorgesehen. Die Verstärkung der 1. Verstärkerstufe wirkt als Impedanzwandler. Um die Verstärkung zu erhöhen, kann der Widerstand R87 in 18 zweckmäßig geändert werden. Weil der Schallpegel im realen Betrieb der Antischalleinrichtung noch nicht bekannt ist, kann der Widerstand R87 mit einem 120 kΩ Widerstand ersetzt werden. Wenn der Widerstand R105 5,76 kΩ beträgt, wird eine Verstärkung von –20,83 erreicht. Diese Ausführungen sollten für zwei Audioeingänge vorgenommen werden. Der erste Audioeingang dient zur Aufnahme des Störschalls direkt an der Störquelle und zur Synchronisation des PLL. Der zweite Audioeingang ist für ein Mikrofon vorgesehen, das das Störgeräusch an der Stelle aufnimmt, an dem der Störschall ausgelöscht werden soll. Das dabei erzeugte Signal wird einem Least Mean Square Algorithmus (LMS-Algorithmus) zugeführt.How out 18 can be seen, is provided at the audio input an OPV amplifier stage with switched after inverter to generate a balanced signal. The gain of the 1st amplifier stage acts as an impedance converter. To increase the gain, the resistor R87 in 18 be changed appropriately. Because the sound level in the real operation of the anti-noise device is not yet known, the resistor R87 can be replaced with a 120 kΩ resistor. When resistor R105 is 5.76 kΩ, a gain of -20.83 is achieved. These designs should be made for two audio inputs. The first audio input is used to record the noise directly to the source of interference and to synchronize the PLL. The second audio input is for a microphone that picks up the noise at the point where you want to cancel the noise. The generated signal is fed to a Least Mean Square (LMS) algorithm.

Der LMS-Algorithmus ist ein gradientenbasiertes Suchverfahren. Er wurde von B. Widrow und M. E. Hoff 1960 entwickelt. Der Algorithmus dient bei dem hier gezeigten Verfahren dazu, um die Koeffizienten w0(n) und w1(n) des Antischallsignals einzustellen. Der LMS-Algorithmus erhält als Eingangssignale das Errorsignal e(n) sowie die Signale x0(n) und x1(n) aus dem PLL.The LMS algorithm is a gradient-based search method. It was developed by B. Widrow and ME Hoff in 1960. The algorithm is used in the method shown here to set the coefficients w 0 (n) and w 1 (n) of the anti-noise signal. The LMS algorithm receives as inputs the error signal e (n) as well as the signals x 0 (n) and x 1 (n) from the PLL.

Das Errorsignal ist dabei die Addition aus Störschall und Antischall. Das Ziel des LMS-Algorithmus ist es, die Koeffizienten w0(n) und w1(n) so nachzustellen, dass der Anteil der auszulöschenden Störfrequenz in e(n) verschwindet. Der LMS-Algorithmus folgt der Rekusionsformel w(n + 1) = n(n) + μ e(n) × (n). The error signal is the addition of background noise and anti-sound. The goal of the LMS algorithm is to adjust the coefficients w 0 (n) and w 1 (n) so that the portion of the noise frequency to be canceled disappears into e (n). The LMS algorithm follows the recombination formula w (n + 1) = n (n) + μ e (n) × (n).

μ stellt dabei die Schrittweite dar, mit der die Geschwindigkeit des Algorithmus und dessen Genauigkeit eingestellt werden kann. Ist μ zu groß, konvergiert der Algorithmus nicht. Eine weitere Konvergenzbedingung ist es, dass das Errorsignal und der PLL einen maximalen Phasenunterschied von 90° aufweisen. Diese Bedingung wird durch die bereits erwähnte Verzögerungseinheit DELAY verwirklicht. Hierbei kann eine sogenannte Secondary Delay Unit verwendet werden. Die Verzögerung entspricht im wesentlichen der Laufzeit des Schalls zwischen Antischallautsprecher und Errormikrofon, die in der Laufzeitfunktion H(z) enthalten ist. Es kann davon ausgegangen werden, dass der Abstand zwischen Antischalllautsprecher und Errormikrofon gleich bleibt. Damit kann eine feste und konstante Länge der Verzögerung angenommen werden.μ represents the increment represents the speed of the algorithm and whose accuracy can be adjusted. If μ is too large, converges the algorithm is not. Another convergence condition is that the error signal and the PLL have a maximum phase difference of 90 °. This condition is realized by the already mentioned delay unit DELAY. Here, a so-called secondary delay unit can be used. The delay essentially corresponds to the duration of the sound between the anti-noise loudspeaker and Morph microphone contained in the runtime function H (z). It can be assumed that the distance between anti-noise speakers and Morale microphone stays the same. This can be a solid and constant Length of delay be accepted.

Ein derartiger LMS-Algorithmus mit einberechneter Verzögerung wird auch als Filtered-X LMS-Algorithmus oder FXLMS bezeichnet. Die Rekursionsformel für einen FXLMS lautet dann w(n + 1) = w(n) + μ e(n) × (n – Δk). Such LMS algorithm with calculated delay is also called Filtered-X LMS algorithm or FXLMS. The recursion formula for an FXLMS is then w (n + 1) = w (n) + μ e (n) × (n - Δ k ).

Dabei stellt Δk die Anzahl der Verzögerungen dar und berechnet sich aus Δk = tf fs. tf ist dabei die Zeit, die der Schall vom Antischallautsprecher zum Errormikrofon benötigt, fs ist die Abtastfrequenz.Here, Δ k represents the number of delays and is calculated from Δ t k = f s f. t f is the time required by the sound from the anti-noise loudspeaker to the microphone, f s is the sampling frequency.

Es können unterschiedliche Ansätze zur Realisierung der Secondary Path Delay Unit DELAY bei einem veränderlichen Abstand zwischen Antischallautsprecher und Errormikrofon verfolgt werden.It can different approaches to realize the secondary path delay unit DELAY in a variable Distance between the anti-noise speaker and the microphone become.

Als erste Möglichkeit kann ein Dirac-Stoß, d.h. ein sehr kurzzeitiges, peakartiges Signal mit hoher Amplitude über den Antischallautsprecher abgestrahlt werden, der vom Errormikrofon aufgenommen wird. Der Dirac-Stoß kann zur Korrelation zwischen dem Zeitpunkt des Abstrahlens und dem Zeitpunkt des Aufnehmens des Signals benutzt werden, wobei sich die Verzögerungszeit direkt messen lässt. Um genau dieses Zeitintervall muss die Secondary Path Delay Unit verzögern. Eine derartige Kalibrierung wird in regelmäßig wiederkehrenden zeitlichen Abstanden ausgeführt.When first option can a dirac push, i.e. a very short-term, peak-like signal with high amplitude over the Anti-noise loudspeakers are emitted from the microphone is recorded. The Dirac push can to the correlation between the time of emission and the time be used to record the signal, with the delay time can be measured directly. The Secondary Path Delay Unit must be at exactly this time interval delay. Such a calibration is in regularly recurring temporal Spacing performed.

Als zweite Möglichkeit wird ein Phasenunterschied zwischen dem PLL und dem Errorsignal mit Hilfe eines Phasendetektors in der vorhergehenden Beschreibung ermittelt. Statt des Eingangssignals x(n) wird das Errorsignal e(n) am Phasendetektor angelegt. Die Signale, die dem LMS-Algorithmus übergeben werden, müssen dann neu berechnet werden. Dies geschieht, indem der Phasenwinkel des PLL genommen und zu dem Phasenunterschied zwischen dem PLL und dem Errorsignal aufaddiert wird. Anschließend werden dann die Sinus- und Cosinuswerte zu dem entsprechenden Winkel berechnet und dem LMS-Algorithmus übergeben.When second option becomes a phase difference between the PLL and the error signal with the aid of a phase detector in the preceding description determined. Instead of the input signal x (n), the error signal e (n) applied to the phase detector. The signals passed to the LMS algorithm Need to become then recalculated. This is done by changing the phase angle of the PLL and the phase difference between the PLL and is added to the error signal. Then the sine and cosine values will be calculated calculated to the appropriate angle and passed to the LMS algorithm.

Als dritte Möglichkeit wird die Richtung überwacht, in welche der LMS-Algorithmus regelt. Regelt der LMS in die falsche Richtung, werden aus dem PLL um 90° verschobene Signale an den LMS übergeben. Bei einer wiederum fal schen Regelungsrichtung wird das Signal für den LMS nochmals um 90° gedreht.When third possibility the direction is monitored, in which the LMS algorithm governs. Regulates the LMS in the wrong Direction, are shifted from the PLL by 90 ° shifted signals to the Pass LMS. If the control direction is again wrong, the signal for the LMS becomes again rotated by 90 °.

Die dritte Möglichkeit ist dabei am einfachsten zu realisieren und mit einem Minimum an Rechenaufwand zu betreiben. Falls der LMS nicht konvergiert, wird entweder w0 oder w1 auf 1 oder –1 geregelt. Dies kann als Indikation für eine zu große Phasenverschiebung genommen werden, vorausgesetzt, dass das Antischallsignal in jedem Falle lauter werden kann als das Störschallsignal. Ein Nachteil dieser Variante ist, dass bei einem zu großen Phasenunterschied das Antischallsignal kurzzeitig laut werden kann, bis der Phasenunterschied nachgeregelt worden ist. Der LMS-Algorithmus und die Secondary-Path-Delay-Unit können in C programmiert und realisiert werden.The third option is the easiest to implement and operate with a minimum of computational effort. If the LMS does not converge, either w 0 or w 1 is controlled to 1 or -1. This can be taken as an indication of a too large phase shift, provided that the anti-noise signal can in any case become louder than the noise signal. A disadvantage of this variant is that if the phase difference is too large, the anti-siren signal can briefly become loud until the phase difference has been readjusted. The LMS algorithm and the secondary path delay unit can be programmed and implemented in C.

19 zeigt eine beispielhafte Messanordnung zur Funktionsprüfung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Anordnung. Als Messgerät dient bei diesem Ausführungsbeispiel ein Computer PC mit einem Audiotest-Programm, beispielsweise dem von U. Müller entwickelten Programm Audiotester. Der PC dient bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl als Funktionsgenerator, als auch als Oszillograf und Spektrumanalysator im Audiobereich. 19 shows an exemplary measuring arrangement for functional testing of the method and the arrangement according to the invention. As a measuring device is used in this embodiment, a computer PC with an audio test program, such as the program developed by U. Müller program audio tester. The PC is used in this embodiment both as a function generator, as well as oscillograph and spectrum analyzer in the audio field.

Zur Messung werden vom Funktionsgenerator des im PC ablaufenden Programms Sinustöne erzeugt, die über einen Line-Out Ausgang einer Soundkarte ausgegeben werden. Das Audiosignal wird mit einer Aktivbox AB verstärkt und ausgestrahlt. Dieses Signal stellt den Störschall dar. Zur Synchronisierung des PLL der Antischallanordnung wird in einem Abstand a vom Aktivlautsprecher AB das Mikrofon Mic1 angebracht. Der Punkt, an dem der Störschall ausgelöscht werden soll, befindet sich in einem Abstand b vom Aktivlautsprecher AB. Es gilt, dass der Abstand b groß gegenüber dem Abstand a sein sollte. Beispielsweise gilt a = 14cm und b = 180cm. Am Abstand b befindet sich das Errormikrofon Mic2.to Measurement is performed by the function generator of the program running in the PC pure tones generated over output a line-out output from a sound card. The audio signal is reinforced with an active box AB and aired. This signal represents the background noise. For synchronization the PLL of the anti-noise device is at a distance a from the active speaker AB the microphone Mic1 attached. The point where the background noise extinguished is to be located at a distance b from the active speaker AB. It is true that the distance b is large compared to the Distance should be a. For example, a = 14cm and b = 180cm. At the distance b is the Morre Microphone Mic2.

Der Antischalllautsprecher ist bei der Anordnung aus 19 als eine weitere Aktivbox AB2 ausgebildet. Dieser befindet sich in einem Abstand c vom Errormikrofon MIC2. Bei den genannten Größen von a und b beträgt c = 70cm. Zum Messen des Pegels am Ort des Errormikrofons MIC2 wird das Errorsignal zunächst an die Steuer- und Verarbeitungseinheit, in diesem Fall ein Board zur digitalen Signalverarbeitung DSP, geleitet und von diesem an einen Line-In Eingang der Soundkarte am PC weitergeleitet. Die am Line-In Eingang einlaufenden Daten werden mit der Spektrumanalysatorfunktion des Audiotest-Programms im PC ausgewertet. Für das Audiotestprogramm wird eine zweckmäßige Abtastfrequenz mit einer ausreichenden Datenbreite und einer hinreichend feinen Punkteanzahl für die FFT gewählt. Zweckmäßig ist eine Abtastfrequenz von 8 kHz mit einer Datenbreite von 16 Bit und eine FFT-Punkteanzahl von 32768. Die sich daraus ergebende Frequenzauflösung liegt bei 0,24 Hz. Als Fensterfunktion für die FFT kann die Hamming-Fensterfunktion verwendet werden.The anti-noise speaker is off in the arrangement 19 formed as another active box AB2. This is located at a distance c from the microphone MIC2. For the sizes of a and b c = 70cm. To measure the level at the location of the microphone MIC2 the error signal is first to the control and processing unit, in this case a board for digital signal processing DSP, passed and forwarded by this to a line-in input of the sound card on the PC. The incoming data at the line-in input are evaluated with the spectrum analyzer function of the audio test program in the PC. For the audio test program, an appropriate sampling frequency having a sufficient data width and a sufficiently fine dot count is selected for the FFT. A sampling frequency of 8 kHz with a data width of 16 bits and an FFT point number of 32768 is expedient. The resulting frequency resolution is 0.24 Hz. The window function for the FFT can be the Hamming window function.

Die mit der Testanordnung aus 19 gemessenen Ergebnisse zeigen, dass bei einem Pegel des Störschalls von –18 dBFS durch eine Antischalleinstrahlung der Pegel auf weniger als –80 dBFS abgesenkt werden kann. Damit sinkt der Pegel des Störsignals unter die Rauschgrenze. Das Störsignal wird dabei bis zur unteren Grenze des Dynamikbereichs des Errormikrofons MIC2 unterdrückt. Ein Pegelunterschied von 60 dB entspricht ungefähr dem Verhältnis zwischen dem Lärm eines Schwertransporters und leisem Flüstern.The with the test arrangement 19 measured results show that at a noise level of -18 dBFS an anti-noise radiation can reduce the level to less than -80 dBFS. This reduces the level of the interference signal below the noise limit. The interference signal is suppressed to the lower limit of the dynamic range of the microphone MIC2. A level difference of 60 dB is roughly the ratio between the noise of a heavy truck and soft whisper.

Einige beispielhaft gemessene Spektren sind in den 20 bis 23 gezeigt. 20 zeigt ein beispielhaftes Spektrum mit einem Störschallsignal bei 60 Hz mit und ohne Antischall. Das Störschallsignal wird in diesem Beispiel durch den Antischall um mehr als 50 dB gedämpft. 21a zeigt ein Spektrum mit und ohne Antischall bei einer Frequenz des Störschalls von 750 Hz. Man erkennt ein Maximum im Audiospektrum, das nach Einstrahlung des Antischalls um ca. 60 dB gedämpft ist. 21b zeigt ein Spektrum mit einem Störschallsignal von 1000 Hz mit und ohne Antischall. Der Störschallpeak bei 1000 Hz ist hier um 72 dB gedämpft.Some spectra exemplified are in the 20 to 23 shown. 20 shows an exemplary spectrum with a noise at 60 Hz with and without anti-sound. The noise signal is attenuated by more than 50 dB in this example by the anti-sound. 21a shows a spectrum with and without anti-sound at a frequency of the noise of 750 Hz. One recognizes a maximum in the audio spectrum, which is attenuated after irradiation of the anti-sound by about 60 dB. 21b shows a spectrum with a noise signal of 1000 Hz with and without anti-sound. The Störschallpeak at 1000 Hz is attenuated here by 72 dB.

22a zeigt ein Spektrum mit einem Störschallsignal von 250 Hz. Nach Einstrahlen des Antischalls ist der Pegel des Maximums um ca. 67 dB gedämpft. 22b zeigt ein Störschallspektrum mit einem Maximum bei 500 Hz. Nach Einstrahlen des Antischalls ergibt sich eine Dämpfung um etwa 70 dB. 22a shows a spectrum with a noise signal of 250 Hz. After irradiation of the anti-noise, the level of the maximum is attenuated by about 67 dB. 22b shows a Störschallspektrum with a maximum at 500 Hz. After irradiation of the anti-noise results in an attenuation of about 70 dB.

23 zeigt schließlich ein Störschallspektrum bei 1500 kHz. Nach Einstrahlen des Antischalls ist das entsprechende Maximum um 59 dB gedämpft. 23 finally shows a noise spectrum at 1500 kHz. After irradiation of the anti-noise, the corresponding maximum is attenuated by 59 dB.

Mehrere Töne, d.h. mehrere Frequenzen des Störschalls lassen sich durch eine parallelisierte Ausführungsform des Antischallverfahrens dämpfen. Dabei werden mehrere PLL verwendet, die jeweils auf die jeweiligen Maxima der einzelnen Frequenzen des Störschalls gelockt sind. Eine gegenseitige Beeinflussung der Antischallsignale kann dann in jedem Falle ausgeschlossen werden, wenn die jeweiligen Frequenzen des Störschalls in keinem ganzzahligen Verhältnis stehen. In diesem Fall interferiert das Antischallsignal immer nur mit dem Störschall der jeweiligen Frequenz.Several Tones, i. several frequencies of background noise can be achieved by a parallelized embodiment of the anti-sounding method dampen. There are several PLL used, each on the respective Maxima of the individual frequencies of Störschalls are lured. A Mutual influence of the anti-noise signals can then in each Be excluded if the respective frequencies of the interference noise in no integer ratio stand. In this case, the antisound signal always only interferes with the noise the respective frequency.

Bei Leerlaufzeiten kann die CPU der Anordnung in einen Idle-Modus zum zwecke der Energieeinsparung versetzt werden.at Idle times may cause the CPU of the device to enter an idle mode purposes of energy saving.

Wie bereits erwähnt, kann das Auffinden der Frequenzen im Störschall über eine FFT realisiert werden. Dadurch wird die Geschwindigkeit beim Auffinden der Störtöne erhöht. Die Secondary Path Delay Unit kann auch nach anderen Varianten realisiert werden, bei dem der große Phasenunterschied vermieden wird, der wie erwähnt zu einem vorübergehend lauten Antischallsignal führt.As already mentioned, the finding of frequencies in background noise can be realized via an FFT. This increases the speed of finding the disturbing sounds. The Secondary Path Delay Unit can also be realized according to other variants be where the big one Phase difference is avoided, as mentioned, to a temporary loud anti-noise signal leads.

Sämtliche softwaretechnischen Realisierungen können auch in Form einer spezialisierten, datenverarbeitenden Hardware realisiert werden und auf einer Platine integriert sein. Zudem ist es möglich, den Antischallautsprecher in einem Kopfhörer anzuordnen. Der Antischalllautsprecher muss in diesem Fall keine große akustische Leistung abgeben, während der Bereich, in welchem der Störschall ausgelöscht wird, durch die Gestaltung des Kopfhörers unmittelbar auf die Umgebung des geschützten Ohrs beschränkt bleibt. In diesem Fall kann die Verstärkerendstufe entfallen und der Störschall wird unmittelbar am Ohr des Benutzers gedämpft.All Software implementations can also take the form of a specialized, Data processing hardware can be realized and stored on a circuit board be integrated. It is also possible to arrange the anti-noise speaker in a headphone. The anti-noise speaker in this case does not have a large acoustic Give up performance while the area in which the background noise extinguished becomes, by the design of the headphone directly on the environment of the protected Ear limited remains. In this case, the amplifier output stage can be omitted and the background noise is steamed immediately at the user's ear.

Im Rahmen fachmännischen Handelns können weitere Veränderungen an den gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgen. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.in the Frame expert Acting can more changes on the embodiments shown respectively. Further embodiments emerge from the dependent claims.

55
Störschallquellenoise source
66
StörschallwelleStörschallwelle
77
AntischallwelleAnti sound wave
1010
Steuer- und VerarbeitungseinheitTax- and processing unit
2020
Programmiereinheitprogramming unit
2121
Prozessorprocessor
2222
Oszillatoroscillator
22a22a
Real Time Clockreal Time clock
2323
Oszillatoroscillator
2424
Cinch-Buchsen, AudioeingangRCA jacks, Audio input
2525
Cinch-Buchsen, AudioausgangRCA jacks, Audio output
2626
AudiocodecAudio codec
2727
SPI-PortSPI port
2828
SPORT0, Serial Port 0SPORT0, Serial Port 0
2929
Cinch-Buchsen, Videoein- und ausgangRCA jacks, Video input and output
3030
Videodecodervideo decoder
3131
Videoencodervideo encoder
3232
PPI-Schnittstelle, Parallel Peripheral InterfacePPI interface, Parallel Peripheral Interface
3333
UART-Anschlüsse, Universal Asynchronous Receiver/TransmitterUART connectors, universal Asynchronous receiver / transmitter
3434
SUB-D-Buchse, 9-poligSUB-D connector, 9 pin
3535
SDRAM-Speicherbaustein, Synchronous Dynamic RAMSDRAM memory module, Synchronous Dynamic RAM
3636
Flash-SpeicherFlash memory
3737
EBIU, External Bus Interface UnitEBIU, External bus interface unit
3838
SPORT1SPORT1
3939
JTAG-Port, Joint Test Action Group-PortJTAG port, Joint Test Action Group Port
4040
Data Arithmetic UnitData Arithmetic Unit
4141
Adress Arithmetic Unitaddress Arithmetic Unit
4242
Fixed Point MultipliziererFixed Point multiplier
4343
Akkumulatoren, 40 Bitaccumulators 40 bits
4444
8 Pointer Register8th Pointer register
4545
16-Index-Register16 index register
4646
DatenadressgeneratorData address generator
4747
Sequenzersequencer
4848
Core-Takt-RegelkreisCore clock control circuit
4949
Real Time Clockreal Time clock
5050
Watchdog-TimerWatchdog Timer
5151
JTAG-SchnittstelleJTAG interface
ABFROM
AktivlautsprecherPowered speakers
AB2STARTING AT 2
zweiter Aktivlautsprechersecond Powered speakers
AMPAMP
Amplitudendetektoramplitude detector
counter[N]counter [N]
Dezimationszähler N-te FilterstufeDecimation counter Nth filter stage
DELAYDELAY
Verzögerungseinrichtungdelay means
DDSDDS
Direkte Digitale Synthesedirect Digital synthesis
divdiv
Divisionsglieddivision element
DSP-BoardDSP board
digitale Signalverarbeitungdigital signal processing
fir_decimafir_decima
Filterfunktionfilter function
in[N]in [N]
Eingangspuffer N-te Filterstufeinput buffer Nth filter stage
invalinval
Eingabewert für Filterkaskadeinput value for filter cascade
KP, KD K P , K D
Multiplikatorenmultipliers
LMSLMS
Least Mean Square Algorithmusleast Mean Square Algorithm
M1M1
erstes Multipliziergliedfirst multiplier
M2M2
zweites Multipliziergliedsecond multiplier
Mic1Mic1
StörschallmikrofonStörschallmikrofon
Mic2Mic 2
ErrorsignalmikrofonError signal microphone
PDPD
Phasendetektorphase detector
PLLPLL
phasengekoppelter Regelkreisphase-coupled loop
REGREG
Reglerregulator
Sp1Sp1
AntischalllautsprecherAnti-sound speaker
SWEEPSWEEP
Sweep-ModulSweep module
TT
ZeitverzögerungsgliedTime delay element
tan–1 tan -1
Arctan-GliedArctan link
d(n)d (n)
Störsignalnoise
H(z)H (z)
Übertragungsfunktion Antischalltransfer function anti sound
P(z)P (z)
Übertragungsfunktion Störschalltransfer function background noise
e(n)e (n)
Errorsignalerror signal
TA T A
Abtastperiodesampling
w0(n)w 0 (n)
Verstärkungsfaktor Inphasesignalgain phase signal
w1(n)w 1 (n)
Verstärkungsfaktor Quadratursignalgain quadrature signal
x(n)x (n)
Eingangssignalinput
x0(n)x 0 (n)
Inphasesignalphase signal
x0'(n)x 0 '(n)
verzögertes Inphasesignaldelayed in-phase signal
x1(n)x 1 (n)
Quadratursignal quadrature signal
x1'(n)x 1 '(n)
verzögertes Quadratursignaldelayed quadrature signal
y(n)y (n)
AntischallsignalAnti-noise signal
ΦΦ
Phasenfehlerphase error
y(n)y (n)
AntischallsignalAnti-noise signal
φe(t)φ e (t)
zeitabhängige Phasetime-dependent phase

Claims (17)

Verfahren zur Dämpfung eines akustischen Störschalls, dadurch gekennzeichnet, dass der Störschall akustisch über eine Mikrofoneinrichtung mit einer Umsetzung in ein Störsignal erfasst wird, anschliessend daran eine Synchronisation eines phasengekoppelten Regelkreises auf das Störsignal erfolgt, aufgrund des Störsignals durch den phasengekoppelten Regelkreis ein Antischallsignal erzeugt und akustisch in die Umgebung zur destruktiven Interferenz mit dem akustischen Störschall abgegeben wird.A method for damping an acoustic noise, characterized in that the noise acoustically detected by a microphone device with a conversion into an interference signal, then a synchronization of a phase-locked loop on the interference occurs, due to the interference signal generated by the phase-locked loop an anti-noise signal and is emitted acoustically into the environment for destructive interference with the acoustic noise. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – akustisches Erfassen des akustischen Störschalls über ein Störsignalmikrofon (Mic1) und Umsetzen in ein sinusförmiges Eingangssignal (x(n)) für den phasengekoppelten Regelkreis (PLL), – Erzeugen eines DDS-Signals (x0(n), x1(n)) durch den phasengekoppelten Regelkreis mit einem Umsetzen in das Antischallsignal (y(n)), – akustische Abstrahlung des Antischallsignals über einen Antischalllautsprecher (Sp1), – akustische Überlagerung des Störschalls und des Antischalls, akustisches Erfassen eines aus dieser Überlagerung resultierenden Überla gerungsschalls über ein Errorsignalmikrofon (Mic2) und Umsetzen in ein Errorsignal (e(n)), – Einkoppeln des DDS-Signals (x0(n), x1(n)) und des Errorsignals (e(n)) in einen Last Mean Square Algorithmus (LMS) und Erzeugen eines Antischall-Steuersignals, – steuernde Rückkopplung des Antischall-Steuersignals auf das Umsetzen des DDS-Signals in das Antischallsignal.A method according to claim 1, characterized by the following method steps: - Acoustic detection of the acoustic noise on a Störsignalmikrofon (Mic1) and converting into a sinusoidal input signal (x (n)) for the phase-locked loop (PLL), - generating a DDS signal (x 0 (n), x 1 (n)) by the phase-locked loop with a conversion into the anti-noise signal (y (n)), - acoustic radiation of the anti-noise signal via an anti-noise speaker (Sp1), - acoustic interference of the noise and the anti-sound, acoustic Detecting a Überla fringing noise resulting from this overlay on a Errorsignalmikrofon (Mic2) and converting into a Errorsignal (e (n)), - coupling the DDS signal (x 0 (n), x 1 (n)) and the Errorsignals (e (n)) into a load mean square algorithm (LMS) and generating an antisound control signal, - controlling feedback of the antisound control signal to the conversion of the DDS signal into the A ntischallsignal. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der phasengekoppelte Regelkreis (PLL) eine Frequenzerzeugung in Form einer direkten digitalen Synthese (DDS) in Verbindung mit einem Phasendetektor (PD) ausführt, wobei durch die direkte digitale Synthese ein Inphasesignal x0(n) und ein Quadratursignal x1(n) erzeugt, deren Phasenfehler (Φ) zum Eingangssignal (x(n)) über den Phasendetektor bestimmt und deren Frequenzen zum Minimieren des Phasenfehlers mittels eines Regelgliedes (REG) nachgestimmt werden.Method according to Claims 1 and 2, characterized in that the phase-locked loop (PLL) carries out a frequency generation in the form of a direct digital synthesis (DDS) in conjunction with a phase detector (PD), wherein an in-phase signal x 0 (n ) and a quadrature signal x 1 (n) whose phase error (Φ) to the input signal (x (n)) determined by the phase detector and their frequencies to minimize the phase error by means of a control element (REG) are tuned. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendetektor (PD) eine schmalbandige Demodulation ausführt, wobei bei einer außerhalb des Fangbereich des phasengekoppelten Regelkreises liegenden Eingangsfrequenz des Eingangssignals (x(n)) ein Durchsweepen der direkten digitalen Synthese bis zum Anliegen eines Signals am Phasendetektor ausgeführt wird.Method according to claim 3, characterized in that the phase detector (PD) performs a narrowband demodulation, wherein at an outside the capture range of the phase-locked loop lying input frequency of the input signal (x (n)) a sweep of the direct digital Synthesis is performed until the presence of a signal at the phase detector. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendetektor (PD) als ein digital mittelnder Phasendetektor ausgebildet ist, wobei das Inphasesignal (x0(n)) und das Quadratursignal (x1(n)) in jeweils einem Multiplizierglied (M1, M2) mit dem Eingangssignal (x(n)) multipliziert werden, anschließend in jeweils einem Filterglied (F1, F2) ein Ausblenden additiver Mischprodukte mit einem Erzeugen je eines Differenzausgangssignals (out_sin, out_cos) mit einer Division der Differenzausgangssignale in einem Divisionsglied, einer sich daran anschließenden Arcan-Berechnung in einem arctan-Glied und einer Ausgabe des Phasenfehlers (Φ) ausgeführt wird.A method according to claim 3 and 4, characterized in that the phase detector (PD) is designed as a digitally averaging phase detector, wherein the in-phase signal (x 0 (n)) and the quadrature signal (x 1 (n)) in each case a multiplier (M1 , M2) are multiplied by the input signal (x (n)), then in each case a filter element (F1, F2) hiding additive mixing products with generating a differential output signal (out_sin, out_cos) with a division of the differential output signals in a divisional element, a subsequent Arcan computation is performed in an arctan and an output of the phase error (Φ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweils eine Filterglied (F1, F2) als ein kaskadierender Tiefpass-Dezimationsfilter mit mindestens zwei Filterstufen betrieben wird.Method according to claim 5, characterized in that that each one filter member (F1, F2) as a cascading Low-pass decimation filter operated with at least two filter stages becomes. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelglied (REG) die Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal (x(n)) und dem DDS-Signal auf Null einregelt, wobei der Regelvorgang in Form eines D- und P-Regelvorgangs mit einem nachgeschalteten I-Regelvorgangs in Form eines PI-Regelvorgangs ausgeführt wird.Method according to claim 3, characterized that the control element (REG) the phase difference between the input signal (x (n)) and the DDS signal to zero, the control process in the form of a D and P control operation with a downstream I control process is carried out in the form of a PI control process. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Umschalten zwischen Sweep- und Regelmodus ein Amplitudendetektor (AD) vorgesehen ist, wobei die Beträge der Ausgangssignale nach den Filtern addiert und mit einem Schwellwert verglichen werden und bei einem unterhalb des Schwellwertes liegendem Wert der Sweep-Modus gestartet und anderenfalls der Regelmodus aufgerufen wird.Method according to claim 4, characterized in that that for switching between sweep and control modes is an amplitude detector (AD) is provided, the amounts of the output signals after the filters are added and compared with a threshold and at a value below the threshold value, the sweep mode is started and otherwise the rule mode is called. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem LMS-Algorithmus eine konvergenzsichernde Zweit-Weg-Verzögerungs-Einheit (DELAY) zugeordnet ist, die eine der Verzögerungszeit zwischen Antischallautsprecher (Sp1) und Errorsignalmikrofon (Mic2) entsprechende Verzögerung zum Erzeugen einer Phasendifferenz zwischen dem phasengekoppelten Regelkreis (PLL) und dem Errorsignal (e(n)) erzeugt.Method according to claim 2, characterized in that that the LMS algorithm, a convergence securing second-way delay unit (DELAY), which is one of the delay time between anti-noise speakers (Sp1) and Errorsignalmikrofon (Mic2) appropriate delay for Generating a phase difference between the phase-locked loop (PLL) and the error signal (e (n)) generated. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Ausführungsform die Verzögerung durch ein regelmäßiges Abstrahlen eines Dirac-Impulses über den Antischalllautsprecher (Sp1) bestimmt wird, der über das Errorsignalmikrofon aufgenommen wird, wobei die Zeit zwischen dem Erzeugen des Dirac-Impulses und dem Aufnehmen des Signals als Verzögerungszeit gemessen wird.A method according to claim 9, characterized in that in a first embodiment Ver Delay is determined by a regular emission of a Dirac pulse through the anti-noise speaker (Sp1), which is recorded on the Errorsignalmikrofon, wherein the time between the generation of the Dirac pulse and the recording of the signal is measured as a delay time. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer zweiten Ausführungsform die Verzögerung über das Ermitteln eines Phasenunterschiedes zwischen dem phasengekoppelten Regelkreis (PLL) und dem Errorsignal mit Hilfe eines Phasendetektors ausgeführt wird, wobei das Errorsignal e(n)) anstelle des Eingangssignals anliegt.Method according to claim 9, characterized in that that in a second embodiment the delay over that Determining a phase difference between the phase-locked Control loop (PLL) and the error signal by means of a phase detector accomplished is, with the error signal e (n)) present in place of the input signal. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer dritten Ausführungsform die Verzögerung aus einer Regelungstendenz des LMS-Algorithmus auskorrigiert wird, wobei bei einer falschen Regelungstendenz um einen Phasenwinkel von 90° verschobene Ausgangssignale von dem phasengekoppelten Regelkreis (PLL) solange an den LMS-Algorithmus übergeben werden, bis die Regelungstendenz in die richtige Richtung verläuft.Method according to claim 9, characterized in that that in a third embodiment the delay is corrected out of a control tendency of the LMS algorithm, where at a wrong regulation tendency by a phase angle shifted by 90 ° Output signals from the phase-locked loop (PLL) as long passed to the LMS algorithm until the regulation trend is in the right direction. Anordnung zur Dämpfung eines akustischen Störschalls, gekennzeichnet durch ein Störsignalmikrofon (Mic1) zur akustischen Aufnahme des Störschalls und Wandlung in ein Eingangssignal (x(n)), eine mit dem Störsignalmikrofon verbundene programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit (10), eine Audioverstärkereinheit (NF-PA) mit einem angeschlossenen, ein akustisches Antischallsignal (7) abstrahlenden Antischalllautsprecher (Sp2) sowie ein Errorsignalmikrofon (Mic2) zum Erfassen eines verbleibenden Errorsignals (e(n)) in Verbindung mit der Steuer- und Verarbeitungseinheit.Arrangement for damping acoustic noise, characterized by a noise microphone (Mic1) for acoustically recording the noise and converting it into an input signal (x (n)), a programmable control and processing unit connected to the noise microphone ( 10 ), an audio amplifier unit (NF-PA) with a connected, an acoustic anti-noise signal ( 7 ) and an error signal microphone (Mic2) for detecting a residual error signal (e (n)) in connection with the control and processing unit. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit (10) einen phasengekoppelten Regelkreis (PLL) aus einem Phasendetektor (PD), einem Regler (REG) und einer Direkten Digitalen Synthese-Einheit (DDS) mit einem an dem Phasendetektor liegenden Eingang für das vom Störsignalmikrofon (Mic1 erfasste Eingangssignal (x(n)) und je einen Ausgang für ein von der Direkten Digitalen Synthese-Einheit erzeugtes Inphase signal (x0(n)) und ein Quadratursignal (x1(n)) zur Erzeugung eines Antischallsignals (y(n)) aufweist.Arrangement according to claim 13, characterized in that the programmable control and processing unit ( 10 ) a phase-locked loop (PLL) comprising a phase detector (PD), a regulator (REG) and a direct digital synthesis unit (DDS) with an input to the phase detector for the input signal (x (n) detected by the noise microphone (Mic1)) and each having an output for an in-phase signal (x 0 (n)) generated by the direct digital synthesis unit and a quadrature signal (x 1 (n)) for generating an antisound signal (y (n)). Anordnung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit (10) einen Last Mean Square-Algorithmus (LMS) mit dem Inphasesignal (x0(n)), dem Quadratursignal (x1(n)) und dem Errorsignal (e(n)) als Eingabegrößen in Rückkopplung auf Stellglieder (w0(n), w1(n)) für die Erzeugung des Antischallsignals (y(n)) enthält.Arrangement according to claim 13 and 14, characterized in that the programmable control and processing unit ( 10 ) a load mean square algorithm (LMS) with the in-phase signal (x 0 (n)), the quadrature signal (x 1 (n)) and the error signal (e (n)) as input quantities in feedback to actuators (w 0 (n ) w 1 (n)) for the generation of the antisound signal (y (n)). Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit (10) ein Verzögerungsglied (DELAY) zur verzögerten Übergabe des Inphase- und Quadratursignals an den Last Mean Square-Algorithmus (LMS) aufweist.Arrangement according to claim 15, characterized in that the programmable control and processing unit ( 10 ) has a delay (DELAY) for the delayed transfer of the in-phase and quadrature signal to the load Mean Square algorithm (LMS). Anordnung nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierbare Steuer- und Verarbeitungseinheit (10) als ein Evaluationsboard ADSP-BF533 EZ-KIT LITE mit einer aus mindestens einem C/C++-Compiler, einer Laufzeitbibliothek, einem Assembler, einem Linker und einem Loader bestehenden Entwicklungssoftware und einem Flash-Speicher ausgebildet ist.Arrangement according to claim 13 to 16, characterized in that the programmable control and processing unit ( 10 ) as an evaluation board ADSP-BF533 EZ-KIT LITE with a development of at least one C / C ++ compiler, a runtime library, an assembler, a linker and a loader development software and a flash memory is formed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2942567A1 (en) * 2009-02-26 2010-08-27 Oreal METHOD FOR MODIFYING THE NOISE EMITTED IN A LOCAL, IN PARTICULAR A HAIRDRESSING SALON
RU2850147C1 (en) * 2025-06-27 2025-11-05 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Method for determining sound insulation level of vehicle cockpit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2255256B (en) * 1991-04-12 1994-11-02 W S Atkins Engineering Science Method of and apparatus for reducing vibrations
JP3471370B2 (en) * 1991-07-05 2003-12-02 本田技研工業株式会社 Active vibration control device
JPH06230788A (en) * 1993-02-01 1994-08-19 Fuji Heavy Ind Ltd In-car noise reducing device
JPH06332474A (en) * 1993-05-25 1994-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Noise silencer
GB9414484D0 (en) * 1994-07-18 1994-09-21 Marconi Gec Ltd An apparatus for cancelling vibrations

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2942567A1 (en) * 2009-02-26 2010-08-27 Oreal METHOD FOR MODIFYING THE NOISE EMITTED IN A LOCAL, IN PARTICULAR A HAIRDRESSING SALON
WO2010097781A1 (en) * 2009-02-26 2010-09-02 L'oreal A method of modifying noise emitted in premises, in particular a hairdressing salon
RU2850147C1 (en) * 2025-06-27 2025-11-05 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Method for determining sound insulation level of vehicle cockpit

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