WO2006105974A1 - Kopfhörer zum anschluss an eine externe aktive lärmkompensationsvorrichtun - Google Patents

Kopfhörer zum anschluss an eine externe aktive lärmkompensationsvorrichtun Download PDF

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Definitions

  • Headphone for connection to an external active noise compensation device
  • the present invention relates to a headphone for connection to an external active noise compensation device and an adapter unit for connection between an external active noise compensation device and a headphone.
  • Headphones with active noise compensation are well known.
  • the corresponding electronics for the active noise compensation can either be arranged on the headphones or designed as an external unit.
  • External noise compensation units are known, for example, from aircraft, where noise compensation headphones are used in the so-called In Flight Entertainment System.
  • a headphone has a microphone in the ear-close area, which serves to detect the noise and supply the electronics for active noise compensation.
  • Such solutions often represent only proprietary solutions, so that the required headphones can not be easily replaced with those of another manufacturer.
  • WO 2004/002383 shows a noise compensation system and a corresponding headphone.
  • the headphone has a microphone for active noise compensation as well as a filtering network, which serves to adapt the response of the microphone to a normalized impedance or response curve.
  • DE 693 17 827 T2 discloses a headphone having an active noise compensation unit and a filter which selectively lowers the level of the high frequency component of the output of the microphone so as to reduce the level of the low frequency component of the outside noise by the output of the electroacoustic transducer.
  • a headphone for connection to an external active noise compensation device.
  • the headphone has at least one earpiece, a near-ear microphone and a passive circuit network for increasing the gain of the external noise compensation device.
  • the noise compensation of the external noise compensation can be increased by increasing the overall gain through the passive network.
  • the passive circuit network is configured to use the gain of the external active noise cancellation device such that initiated and / or useful feedback is present.
  • the invention further relates to an adapter unit for connection between an external active noise compensation device and a headphone.
  • the adapter unit has a passive circuit network to increase the amplification kung of the external noise compensation device. The strengthened Signa! will then be output to the headphones accordingly.
  • an adapter unit which can be connected to a noise compensation headset to tailor the headset to the external active noise compensation device.
  • Fig. 1 shows a circuit diagram of a noise compensation headphone, an interface between the headphone and an external noise compensation device, and Fig. 2 shows a graph of measurements of the compensation.
  • Fig. 1 an implementation of a noise compensation headphone is shown.
  • the circuit of Fig. 1 shows only one side of the headphone.
  • the other side of the headset can be implemented analogously.
  • An external active noise compensation device LKV with an amplifier V and an active noise compensation unit ANR can be connected to a circuit network comprising the passive circuit network N.
  • a handset A and a microphone M are connected to the network.
  • the passive circuit network has three resistors R11, R12 and R14 and optionally a capacitor C12.
  • the earphone H of the headset is connected to the terminals AP14 and AP16 of the network.
  • the microphone is connected to the terminals AP15 and AP16.
  • the output AP11 controls the gain of the amplifier V in the external active noise compensation device LKV and the output AP13 represents the signal to be amplified by the external noise compensation device.
  • the amplified signal is passed to the active noise compensation unit ANR where the corresponding noise compensation is performed .
  • the output of the noise compensation input ANR is routed to port AP12, such as an in-flight stereo jack, of the network.
  • the resistors R11 and R12 are connected in series between the terminal AP12 and ground.
  • the resistor R14 is connected between the terminal AP15 and the terminal between the resistor R11 and R12.
  • the capacitor C12 is arranged in parallel to the resistor R12.
  • the design of the circuit network N with the three resistors and optionally the capacitor C12 increases the loop gain.
  • the network N uses the gain of the external active noise compensation device to achieve an initiated useful feedback.
  • the network described above can be implemented in the headset or in a housing on the cable of the headset or in an adapter unit which can be connected to the headphone.
  • the adapter unit may also be provided between the external active noise compensation device and the headphone.
  • a network as described above may be implemented in the external active noise compensation device.
  • the gain achieved in terms of the performance of the active noise compensation depends on the acoustics, the position of the resistor R16 and the other resistors. In a frequency range between 200 Hz and 500 Hz, an increase of the compensation by> 5 dB is achieved, without reducing the stability of the system.
  • Fig. 2 shows a graph of the measurement of the achieved compensation.
  • the upper graph K1 represents the achieved compensation without the circuit network N, while the lower curve K2 shows the compensation with the corresponding circuit network.
  • the measurements of FIG. 2 show the influence of the network for a very high positive feedback share, ie the The resistance R14 is small and the resistance R16 is large. The size deviations between the two measured curves occur between 200 and 700 hertz.
  • the advantages of the arrangement described above represent an increased compensation of the active noise compensation. Furthermore, different headphones can be combined with already existing active noise compensation units, without having to adapt the acoustics.
  • the basic idea of the invention can be implemented, for example, in aviation (for example in an aircraft seat), consumer (for example in a car seat or in a seat in a tram, a train or in a subway) and military area. This is preferably done when a noise compensation headset is to be connected to external electronics active noise compensation. Thus, an adaptation of the acoustics of the headphones to the corresponding external noise compensation units can be avoided.

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Abstract

Es wird ein Kopfhörer zum Anschluss an eine externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung vorgesehen. Der Kopfhörer weist mindestens einen Hörer, ein ohrnahes Mikrofon sowie ein passives Schaltungsnetzwerk zur Erhöhung der Verstärkung der externen Lärmkompensationsvorrichtung auf. Somit kann die Lärmkompensation der externen Lärmkompensation erhöht werden, indem die Gesamtverstärkung durch das passive Netzwerk erhöht wird.

Description

Kopfhörer zum Anschluss an eine externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopfhörer zum Anschluss an eine externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung sowie eine Adaptereinheit zum Anschluss zwischen einer externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung und einem Kopfhörer.
Kopfhörer mit einer aktiven Lärmkompensation sind hinlänglich bekannt. Hierbei kann die entsprechende Elektronik für die aktive Lärmkompensation entweder am Kopfhörer angeordnet sein oder als externe Einheit ausgestaltet sein. Externe Lärmkompensationseinheiten sind beispielsweise aus Flugzeugen bekannt, wo Lärmkompensationskopfhörer im sogenannten In Flight Entertainment System verwendet werden. Typischerweise weist ein derartiger Kopfhörer ein Mikrofon im ohrnahen Bereich auf, welches dazu dient, den Störschall zu erfassen und der Elektronik für die aktive Lärmkompensation zuzuführen. Derartige Lösungen stellen jedoch häufig lediglich proprietäre Lösungen dar, so dass die benötigten Kopfhörer nicht ohne Weiteres mit denen eines anderen Herstellers ausgetauscht werden können.
WO 2004/002383 zeigt ein Lärmkompensationssystem sowie einen entsprechenden Kopfhörer. Der Kopfhörer weist ein Mikrofon für die aktive Lärmkompensation sowie ein Filternetzwerk auf, welches dazu dient, das Ansprechverhalten des Mikrofons an eine normalisierte Impedanz bzw. Ansprechkurve anzupas- sen. DE 693 17 827 T2 zeigt einen Kopfhörer mit einer aktiven Lärmkompensationseinheit und einem Filter, welches wahlweise den Pegel der Hochfrequenzkomponente des Ausgangssignals des Mikrofons absenkt, um somit den Pegel der Niederfrequenzkomponente der Außengeräusche durch das Ausgangssignal des elektroakustischen Wandlers zu reduzieren.
Ferner wird auf die Dokumente DE 198 18 925 A1 , DE 698 27 245 12, US 2003/0228019 A1 und US 5,604,813 als allgemeiner Stand der Technik hingewiesen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kopfhörer vorzusehen, welcher bei einer aktiven Lärmkompensation universell einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Kopfhörer gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Adaptereinheit gemäß Anspruch 3 gelöst.
Somit wird ein Kopfhörer zum Anschluss an eine externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung vorgesehen. Der Kopfhörer weist mindestens einen Hörer, ein ohrnahes Mikrofon sowie ein passives Schaltungsnetzwerk zur Erhöhung der Verstärkung der externen Lärmkompensationsvorrichtung auf.
Somit kann die Lärmkompensation der externen Lärmkompensation erhöht werden, indem die Gesamtverstärkung durch das passive Netzwerk erhöht wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das passive Schaltungs- netzwerk dazu ausgestaltet, die Verstärkung der externen aktiven Lärmkompen- sationsvorrichtung derart zu verwenden, dass eine initiierte und/oder nutzbare Rückkopplung vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Adaptereinheit zum Anschluss zwischen einer externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung und einem Kopfhörer. Die A- daptereinheit weist ein passives Schaltungsnetzwerk zur Erhöhung der Verstär- kung der externen Lärmkompensationsvorrichtung auf. Das verstärkte Signa! wird dann entsprechend an den Kopfhörer ausgegeben.
Somit wird eine Adaptereinheit vorgesehen, welche an einen Lärmkompensationskopfhörer angeschlossen werden kann, um den Kopfhörer an die externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung anzupassen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Lärmkompensationskopfhörers, einer Schnittstelle zwischen dem Kopfhörer und einer externen Lärmkompensationsvorrichtung, und Fig. 2 zeigt einen Graphen von Messungen der Kompensation.
In Fig. 1 ist eine Implementierung eines Lärmkompensationskopfhörers gezeigt. Die Schaltung von Fig. 1 zeigt lediglich eine Seite des Kopfhörers. Die andere Seite des Kopfhörers kann analog dazu implementiert werden. Eine externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung LKV mit einem Verstärker V und einer aktiven Lärmkompensationseinheit ANR kann an ein Schaltungsnetzwerk angeschlossen werden, welches das passive Schaltungsnetzwerk N aufweist. Femer wird ein Hörer A sowie ein Mikrofon M an das Netzwerk angeschlossen. Das passive Schaltungsnetzwerk weist drei Widerstände R11 , R12 und R14 sowie optional einen Kondensator C12 auf. Der Hörer H des Kopfhörers wird an die Anschlüsse AP14 und AP16 des Netzwerkes angeschlossen. Das Mikrofon wird an die Anschlüsse AP15 und AP16 angeschlossen. Der Ausgang AP11 steuert die Verstärkung des Verstärkers V in der externen aktiven Lärmkompensations- Vorrichtung LKV, und der Ausgang AP13 stellt das durch die externe Lärmkompensationsvorrichtung zu verstärkende Signal dar. Das verstärkte Signal wird an die aktive Lärmkompensationseinheit ANR weitergeleitet, wo die entsprechende Lärmkompensation durchgeführt wird. Der Ausgang der Lärmkompensationsein- heit ANR wird an den Anschluss AP12, wie beispielsweise ein Inflight Stereo Jack, des Netzwerkes weitergeleitet. Die Widerstände R11 und R12 sind in Reihe zwischen dem Anschluss AP12 und Masse geschaltet. Der Widerstand R14 wird zwischen dem Anschluss AP15 und dem Anschluss zwischen dem Widerstand R11 und R12 geschaltet. Der Kondensator C12 wird parallel zum Widerstand R12 angeordnet.
Durch die Ausgestaltung des Schaltungsnetzwerkes N mit den drei Widerständen und optional dem Kondensator C12 wird die Schleifenverstärkung erhöht. Mit anderen Worten, das Netzwerk N verwendet die Verstärkung der externen akti- ven Lärmkompensationsvorrichtung, um eine initiierte nutzbare Rückkopplung zu erreichen.
Das oben beschriebene Netzwerk kann in dem Kopfhörer bzw. in einem Gehäuse am Kabel des Kopfhörers oder aber in einer Adaptereinheit implementiert werden, welche mit dem Kopfhörer verbunden werden kann. Die Adaptereinheit kann auch zwischen der externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung und dem Kopfhörer vorgesehen werden.
Alternativ bzw. zusätzlich dazu kann ein oben beschriebenes Netzwerk in der externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung implementiert werden.
Der hiermit erreichte Gewinn hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der aktiven Lärmkompensation ist abhängig von der Akustik, der Stellung des Widerstandes R16 sowie den weiteren Widerständen. In einem Frequenzbereich zwischen 200 Hz und 500 Hz wird eine Erhöhung der Kompensation um >5dB erreicht, ohne die Stabilität des Systems zu vermindern.
Fig. 2 zeigt einen Graph der Messung der erreichten Kompensation. Der obere Graph K1 stellt dabei die erreichte Kompensation ohne das Schaltungsnetzwerk N dar, während die untere Kurve K2 die Kompensation mit dem entsprechenden Schaltungsnetzwerk zeigt. Insbesondere zeigen die Messungen von Fig. 2 den Einfluss des Netzwerkes für einen sehr hohen Mitkopplungsanteil, d. h. der Wi- derstand R14 ist klein und der Widerstand R16 ist groß. Die Größenabweichungen zwischen den beiden gemessenen Kurven treten zwischen 200 und 700 Hertz auf.
Die Vorteile der oben beschriebenen Anordnung stellen eine erhöhte Kompensa- tion der aktiven Lärmkompensation dar. Ferner können unterschiedliche Kopfhörer mit bereits vorhanden aktiven Lärmkompensationseinheiten kombiniert werden, ohne dass es zu einer Anpassung der Akustik kommen muss. Die Grundidee der Erfindung lässt sich beispielsweise in Aviation (beispielsweise in einem Flugzeugsitz), Consumer (beispielsweise in einem Autositz oder in einem Sitz in einer Straßenbahn, einem Zug oder in einer U-Bahn) und Militärbereich implementieren. Dies erfolgt vorzugsweise, wenn ein Lärmkompensationskopfhörer mit einer externen Elektronik einer aktiven Lärmkompensation verbunden werden soll. Somit kann eine Anpassung der Akustik des Kopfhörers an die entsprechenden externen Lärmkompensationseinheiten vermieden werden.

Claims

Ansprüche
1. Kopfhörer zum Anschluss an eine externe aktive Lärmkompensationsvorrichtung (LKV), mit mindestens einem Hörer (H), einem ohrnahen Mikrofon (M), und einem passiven Schaltungsnetzwerk (N) zur Erhöhung der Verstärkung der externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung.
2. Kopfhörer nach Anspruch 1 , wobei das passive Schaltungsnetzwerk (N) dazu ausgestaltet ist, die Verstärkung der externen aktiven Lärmkompensations- Vorrichtung derart zu verwenden, dass eine initiierte und/oder nutzbare Rückkopplung vorgesehen wird.
3. Adaptereinheit zum Anschluss zwischen einer externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung (LKV) und einem Kopfhörer, mit einem passiven Schaltungsnetzwerk (N) zur Erhöhung der Verstärkung der externen aktiven Lärmkompensationsvorrichtung und zur Ausgabe des verstärkten Signals an einen Kopfhörer.
4. Aktive Lärmkompensationsvorrichtung (LKV), mit einem passiven Schaltungsnetzwerk (N) zur Erhöhung der Verstärkung der aktiven Lärmkompensationsvorrichtung und zur Ausgabe des verstärkten Signals an einen Kopfhörer.
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