JP6307216B2 - 音響変換器 - Google Patents
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Description
次に、本発明のいくつかの実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
Im=Vm/Zm (1)
ここで、Zmは可動コイル120のインピーダンスに対応する。ある実施形態において、Zmは抵抗でモデリングされる。
Is=Vs/Zs (2)
ここで、Zsは固定コイル118でのインピーダンスに対応する。ある実施形態において、Zsは抵抗としてモデリングされる。
ここで、Zmは可動コイル120のインピーダンスを表し、Rmは可動コイル120の抵抗を表す。同様に、固定コイル電力ブロック572は、固定コイル118においてインピーダンスにより生じる損失を決定する。それは次式で与えられる
ここで、Zsは固定コイル118のインピーダンスを表し、Rsは固定コイル118の抵抗を表す。
ここで、RESは電気側で反射された機械的抵抗であり、QMSは機械的損失だけを考量した場合の共振点におけるドライバ106の減衰を表し、τATは共振時定数を表す。式(5)の逆数は次のようになる。
RESはエアーギャップ136内の磁束Bとともに変化し、次のように表されることが分かる。
ここで、SDは振動板114の表面積を表し、RASはサスペンション損失の音響抵抗を表し、Ieffectiveはエアーギャップ136内の磁束中の可動コイル120の有効長を表す。
ここで、a0、b0は現在の反復の係数を表し、a1、b1は以前の反復の係数を表し、a2、b2はさらにその前の反復の係数を表す。式(7)から分かるようにRESの値が磁束Bに依存するので、式(8)のある係数は、磁束Bに依存する。エアーギャップ136内の磁束Bは反復ごとに変化するので、式(8)の係数は反復ごとに決定する必要があることは理解されるであろう。反復ごとに決定される係数を使用して、可動コイル120のインピーダンスが決定され、かつ可動コイル120での損失が次に式(3)を使って決定される。ある実施形態において、係数はルックアップテーブルで決定してもよいし、あるいは双線形変換から直接計算してもよい。別の実施形態において、類似の形式の適切な式が利用されてもよい。
式(9)、(10)により、Y(s,B)を次のように定義することができる。
図7に示す動的等化ブロック160のような閉ループシステムにおいては、誤差信号E(s,B)は次式で決定される。
ここで、Qhpは2次のハイパスフィルタの減衰を表し、Thpは2次のハイパスフィルタの時定数を表す。
ここで、Q(B)tsはドライバ106の減衰を表し、TATはドライバ106の時定数を表す。式(14)は音響変換器の自然な応答を表す。また、Q(B)tsは次式で表現される。
ここで、CATはドライバ106の弾性コンプライアンス(スピーカボックスが記載の任意の音響変換器を囲んでいる場合にはスピーカボックスの弾性コンプライアンスも含む)であり、Bはエアーギャップ136の磁束を表し、Ieffectiveはエアーギャップ136において磁束内にある可動コイル120の有効長を表す。
式(16)に双線形変換を適用して、次の式(17)に示すようなzドメインの4次多項式が生成される。そうすると誤差信号Eが離散時間ドメイン内にシミュレートできる。
ここで、a0、b0は現在の反復の係数を表し、a1、b1は以前の反復の係数を表し、a2、b2はさらにその前の反復の係数を表す。式(17)の係数のあるものは磁束Bに依存する。エアーギャップ136内の磁束Bは反復ごとに変化するので、式(17)の係数は反復ごとに決定する必要があることは理解されるであろう。ある実施形態において、係数はルックアップテーブルで決定してもよいし、あるいは双線形変換から直接計算してもよい。
ここでTShelfは、シェルフ等化の上端に対する時定数を表し、T(B)LRは可動コイル120のインダクタンスと抵抗の時定数を表す。可動コイル120のインダクタンスと抵抗はLm(B)/Rmで表現され、ここで可動コイルのインダクタンスLmはエアーギャップ136における磁束Bの関数である。
ここで、a0、b0は現在の反復の係数を表し、a1、b1は以前の反復の係数を表し、a2、b2はさらにその前の反復の係数を表す。式(19)の係数のあるものは磁束Bに依存する。エアーギャップ136内の磁束Bは反復ごとに可動コイルのインダクタンスLmを変化させるので、式(19)の係数は反復ごとに決定する必要があることは理解されるであろう。ある実施形態において、係数はルックアップテーブルで決定してもよいし、あるいは双線形変換から直接計算してもよい。また、可動コイルのインダクタンスLmはエアーギャップ136内の磁束Bの関数であるので、可動コイルインダクタンスLmもまたルックアップテーブル、あるいは1次、2次、3次またはそれより高次の多項式を用いて決定することができる。例えば、磁束Bの関数としての可動コイルのインダクタンスLmは、次式を用いて決定される。
ここで、Bはエアーギャップ136の磁束を表し、Nは固定コイル118のターン数を表し、Rはハイブリッド型音響変換器(磁気回路には永久磁石と磁性材料112とエアーギャップ136が含まれる)のリラクタンスを表し、Aは磁性材料112とエアーギャップ136の断面積を表し、Hmagnetは永久磁石の起磁力を表し、Imagnetは磁石の磁束(Bmagnet)の方向への永久磁石の長さを表す。磁石の起磁力Hmagnetは一般的に次のように表される。
ここで、Bmagnetは永久磁石の磁束密度を表し、Bremanenceは永久磁石の残留インダクタンスを表す。Bremanenceの値とパーマネンス係数はハイブリッド型音響変換器に使用される永久磁石に依存する。磁性材料112と永久磁石のそれぞれの断面積が等しい場合には、BとBmagnetの値は等しくなることが理解されるであろう。
ここで、係数n1、n2、n3、n4は曲線820に合うように選択される。同様の形式の別の式を用いることもできる。
Claims (21)
- 音響変換器の動作方法であって、
入力音響信号を受信するステップと、
固定コイル中に時間変化する固定コイル信号を生成するステップであって、前記時間変化する固定コイル信号は、前記入力音響信号に対応し、前記固定コイルは、磁路中に磁束を誘起する、ステップと、
前記入力音響信号および前記時間変化する固定コイル信号に基づいて誤差信号を生成するステップと、
可動コイル中に時間変化する可動コイル信号を生成するステップであって、前記可動コイルは、前記磁路内に配置され、前記時間変化する可動コイル信号は、前記時間変化する固定コイル信号と前記誤差信号との両方に対応し、前記可動コイルに結合された可動振動板は、前記時間変化する可動コイル信号に応答して運動する、ステップと、
前記時間変化する固定コイル信号に対応する磁束値に応答して、前記誤差信号を生成するステップと
を含み、
前記磁束値は、多項式を使用することにより決定される、方法。 - 前記入力音響信号に応答してターゲット入力音響信号を提供するステップと、
更新された誤差信号を生成するステップであって、前記更新された誤差信号は、前記磁束値と前記ターゲット入力音響信号とに対応する、ステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記更新された誤差信号を生成するステップが、さらに、
伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記更新された誤差信号を決定するステップであって、前記伝達関数は、前記磁束値に対応する、ステップを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記誤差信号は、前記磁束値に応答して反復して更新される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記時間変化する固定コイル信号を生成するステップが、さらに、
前記入力音響信号に対応する固定コイル制御信号を生成するステップと、
前記固定コイル制御信号に対応する前記時間変化する固定コイル信号を生成するステップと
を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記時間変化する可動コイル信号を生成するステップが、さらに、前記誤差信号を前記固定コイル制御信号で割るステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記音響変換器は、前記磁路中に磁束を誘起する永久磁石を含むハイブリッド型音響変換器であり、前記時間変化する固定コイル信号は、前記永久磁石により誘起された前記磁束と前記入力音響信号との両者に対応する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 音響変換器であって、前記音響変換器は、
入力音響信号を受信するための音響入力端子と、
可動振動板と、エアーギャップを有する磁性材料と、前記磁性材料と前記エアーギャップ中に磁束を誘起するための固定コイルと、前記可動振動板に結合された可動コイルとを有するドライバであって、前記可動コイルは、少なくとも部分的に前記エアーギャップ内に配置される、ドライバと、
制御システムと
を備え、
前記制御システムは、
前記固定コイル中に時間変化する固定コイル信号を生成することであって、前記時間変化する固定コイル信号は、前記入力音響信号に対応する、ことと、
前記入力音響信号および前記時間変化する固定コイル信号に基づいて誤差信号を生成することと、
前記可動コイル中に時間変化する可動コイル信号を生成することであって、前記時間変化する可動コイル信号は、前記時間変化する固定コイル信号と前記誤差信号との両者に対応し、前記可動コイルに結合された前記可動振動板は、前記時間変化する可動コイル信号に応答して運動する、ことと、
前記時間変化する固定コイル信号に対応する磁束値に応答して、前記誤差信号を生成することと
を実行するように適合されており、
前記磁束値は、多項式により決定される、音響変換器。 - 前記制御システムは、さらに、
前記入力音響信号に応答してターゲット入力音響信号を提供することと、
更新された誤差信号を生成することであって、前記更新された誤差信号は、前記磁束値と前記ターゲット入力音響信号とに対応する、ことと
を実行するように適合されている、請求項8に記載の音響変換器。 - 前記制御システムは、さらに、
伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記誤差信号を反復更新するように適合されており、前記伝達関数は、前記磁束値に対応する、請求項9に記載の音響変換器。 - 前記制御システムは、さらに、
前記入力音響信号に対応する固定コイル制御信号を生成することと、
前記固定コイル制御信号に対応する前記時間変化する固定コイル信号を生成することと
を実行するように適合されている、請求項8〜10のいずれか1項に記載の音響変換器。 - 前記制御システムは、さらに、
前記誤差信号を前記固定コイル制御信号で割るように適合されている、請求項11に記載の音響変換器。 - 前記エアーギャップ中に磁束を誘起するための永久磁石をさらに備え、前記制御システムは、前記入力音響信号と前記永久磁石によって前記エアーギャップ中に誘起された前記磁束との両者に対応する前記時間変化する固定コイル信号を生成するように適合されている、請求項8〜12のいずれか1項に記載の音響変換器。
- 音響変換器の動作方法であって、
入力音響信号を受信するステップと、
前記入力音響信号および固定コイル中の時間変化する固定コイル信号に基づいて誤差信号を生成するステップと、
可動コイル中に時間変化する可動コイル信号を生成するステップであって、前記可動コイルは、磁路内に配置され、前記時間変化する可動コイル信号は、少なくとも前記誤差信号に対応し、前記可動コイルは、前記時間変化する可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されている、ステップと、
前記時間変化する可動コイル信号を更新するためのフィードバック信号を生成するステップと、
前記固定コイル内に前記時間変化する固定コイル信号を印加するステップであって、前記固定コイルは、前記磁路中に磁束を誘起し、前記時間変化する固定コイル信号は、前記フィードバック信号に対応する、ステップと、
前記フィードバック信号に応答して前記時間変化する可動コイル信号を更新するステップと
を含み、
前記時間変化する可動コイル信号を更新するステップは、さらに、
前記入力音響信号に対応するターゲット入力音響信号を提供するステップと、
前記ターゲット入力音響信号に基づいて、更新された誤差信号を生成するステップと
を含み、
前記更新された誤差信号を生成するステップは、さらに、
前記フィードバック信号に対応するフィードバック磁束値を決定するステップと、
伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記誤差信号を反復更新するステップと
を含み、
前記伝達関数は、前記フィードバック磁束値に対応し、
前記フィードバック磁束値は、多項式を使用することにより決定される、方法。 - 前記時間変化する可動コイル信号を更新するためのフィードバック信号を生成するステップが、さらに、
前記固定コイルにおける損失に対応する固定コイル損失と、前記可動コイルにおける損失に対応する可動コイル損失とを決定するステップと、
パワーバランス信号を決定するステップであって、前記パワーバランス信号は、前記固定コイル損失と前記可動コイル損失との差に対応する、ステップと、
前記パワーバランス信号に基づいて前記フィードバック信号を決定するステップと
を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記時間変化する可動コイル信号を生成するステップが、さらに、
前記誤差信号を前記フィードバック信号で割るステップを含む、請求項14に記載の方法。 - 前記音響変換器は、前記磁路中に磁束を誘起する永久磁石を含むハイブリッド型音響変換器であり、前記時間変化する固定コイル信号は、前記永久磁石により誘起された前記磁束と前記入力音響信号との両方に対応する、請求項14〜16のいずれか1項に記載の方法。
- 音響変換器であって、前記音響変換器は、
入力音響信号を受信するための音響入力端子と、
可動振動板と、エアーギャップを有する磁性材料と、前記磁性材料と前記エアーギャップ中に磁束を誘起するための固定コイルと、前記可動振動板に結合された可動コイルとを有するドライバであって、前記可動コイルは、少なくとも部分的に前記エアーギャップ内に配置される、ドライバと、
制御システムと
を備え、
前記制御システムは、
前記入力音響信号および前記固定コイル中の時間変化する固定コイル信号に基づいて誤差信号を生成することと、
前記可動コイル中に時間変化する可動コイル信号を生成することであって、前記時間変化する可動コイル信号は、少なくとも前記誤差信号に対応し、前記可動コイルは、前記時間変化する可動コイル信号に応答して運動する前記可動振動板に結合されている、ことと、
前記時間変化する可動コイル信号を更新するためのフィードバック信号を生成することと、
前記固定コイル内に前記時間変化する固定コイル信号を印加することであって、前記時間変化する固定コイル信号は、前記フィードバック信号に対応する、ことと、
前記フィードバック信号に応答して前記時間変化する可動コイル信号を更新することと
を実行するように適合されており、
前記制御システムは、さらに、
前記入力音響信号に対応するターゲット入力音響信号を提供することと、
前記ターゲット入力音響信号に基づいて、更新された誤差信号を生成することと、
前記フィードバック信号に対応するフィードバック磁束値を決定することと、
伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記更新された誤差信号を反復更新することと
を実行するように適合されており、
前記伝達関数は、前記フィードバック磁束値に対応し、
前記フィードバック磁束値は、多項式を使用することにより決定される、音響変換器。 - 前記制御システムは、さらに、
前記固定コイルにおける損失に対応する固定コイル損失と、前記可動コイルにおける損失に対応する可動コイル損失とを決定することと、
パワーバランス信号を決定することであって、前記パワーバランス信号は、前記固定コイル損失と前記可動コイル損失との差に対応する、ことと、
前記パワーバランス信号に基づいて前記フィードバック信号を決定することと
を実行するように適合されている、請求項18に記載の音響変換器。 - 前記制御システムは、さらに、
前記誤差信号を前記フィードバック信号で割るように適合されている、請求項19に記載の音響変換器。 - 前記エアーギャップ中に磁束を誘起するための永久磁石をさらに備え、前記制御システムは、前記入力音響信号と前記永久磁石によって前記エアーギャップ中に誘起された前記磁束との両者に対応する前記時間変化する固定コイル信号を生成するように適合されている、請求項18〜20のいずれか1項に記載の音響変換器。
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