TWS耳机主动降噪原理

大家都体验过AirPods Pro等旗舰TWS耳机超强的降噪能力吗？大家有了解过背后的技术原理吗？接下来小编就给大家介绍一下主动降噪（ANC，Active Noise Control）的技术原理吧。

通常情况下，消除或降低噪声有三种措施：在声源处降噪、在传播过程中降噪、在人耳处降噪。但这几种方式都属于被动降噪，在实际使用过程中低频降噪效果往往较差，因此主动降噪（有源消声）技术应运而生。

主动降噪原理在于通过麦克风收集噪音的波型特点，然后通过内置的处理芯片计算出反相的波，再通过高还原度扬声器相抵消，从而实现降噪的效果。所以主动降噪耳机必备的设备有拾音器、处理芯片、扬声器，这一过程中，每一个元器件都要保证高质量才能达到最终的降噪效果。

图1 主动降噪原理

主动降噪根据控制结构分类可以分为前馈式、反馈式和复合式三种。

前馈式主动降噪

前馈式主动降噪系统又称为开环式噪声控制系统，结构如图2所示。参考MIC通过拾取声音和噪声的叠加信号送入前馈式控制器进行处理，产生一个相应的控制信号，驱动扬声器产生次级声场，进而和实际通过物理途径中传来的原始声波信号相叠加。误差传声器检测初级声场和次级声场的叠加所形成的误差信号，送到控制器中，控制器根据特定的算法调整次级声源信号的强度。

图2 前馈式主动降噪典型结构

前馈式有源噪声控制的优点是外面的麦克风接收的是纯噪声，并不接收喇叭发出的声音，所以系统是一个开环，不会引起任何的闭环振荡和啸叫，因此可以独立地调试电路，使降噪的效果达到最佳。但噪声经过扬声器并在扬声器内多次反射，其大小和相位已发生变化，外面的麦克风采集到的噪声与扬声器内的噪声将有很大的不同，且外部噪声的方向性很强，难以使用同一电路满足来自不同方向的噪声的降噪要求，这些都是在前馈式有源降噪耳机的设计中需要克服的问题。

反馈式主动降噪

反馈式主动降噪系统又称为闭环式噪声控制系统，结构如图3所示。将采集麦克风置于耳机内侧，无参考输入信号，仅通过误差麦克风获取残余噪声，并送入反馈控制器，从而调整次级声源。单反馈系统稳定性难保证。

图3 反馈式主动降噪典型结构

复合式主动降噪

复合式主动降噪耳机是同时采用了前馈式主动降系统和反馈式主动降噪系统，两者结合使用，可以增强有源噪声控制系统的灵活性，从而比使用单一结构获得更好的降噪效果，但缺点是系统实现复杂、成本也比较高。

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