Manejo del cambio de fase con ANC

He estado trabajando en un circuito para realizar la cancelación activa de ruido, pero me preocupa controlar la fase. Estas son mis suposiciones, y me encantaría que me ayuden a entender 1) qué de mis suposiciones son incorrectas y 2) ¿de qué debo/no debo preocuparme con respecto a los posibles problemas (enumerados a continuación)?

Todo este ANC será mono, para simplificar las cosas.

Si paso la salida del micrófono directamente a un amplificador operacional inversor, debería obtener exactamente (?) 180 0 cambio de fase. Entonces, si el micrófono y el altavoz estuvieran exactamente en la misma ubicación (y no consideramos nada más en la ruta de la señal), debería ser un ANC "perfecto". Dicho esto, el micrófono y el circuito no estarán exactamente en el mismo lugar, por motivos de cálculo diremos que estarán a 1 metro de distancia. Para una frecuencia muy baja, como 20 Hz, eso es 1/15000000 de longitud de onda, lo que probablemente no haga mucha diferencia. Para una frecuencia mucho más alta, digamos 20 khz, esa es una diferencia de 1/15000, que es considerablemente más alta, pero no sé si eso es lo suficientemente alto como para preocuparme por eso.

Si eso ES lo suficientemente preocupante como para preocuparme por eso, ¿qué enfoque debo tomar? ¿Quiero intentar imponer un cambio de fase uniforme en todas las frecuencias o quiero un retardo de tiempo uniforme? Me confundo cada vez que trato de pensar en ello.

Compliquemos el problema aún más: mi altavoz (singular, no de mega alta calidad) probablemente no pueda producir 20 Hz muy bien, por lo que querré lanzar un filtro de paso alto en la salida del amplificador operacional inversor. Una vez más, mi altavoz no puede producir 20 khz muy bien, así que querré poner un filtro de paso bajo. Ahora tengo un filtro de paso de banda, que impone algunos cambios de fase extraños dependiendo de la selección exacta de componentes. ¿Es ESTA una preocupación lo suficientemente grande como para que deba compensarla? Si es así, ¿cómo lo hago?

He estado buscando una solución analógica, pero si lo digital es más fácil, no me opongo; solo quería probar lo analógico ya que nunca antes había abordado un problema como este. ¡Gracias por el aporte!

Respuestas (1)

Estos son los requisitos de diseño de un buen altavoz para eliminar el efecto local del micrófono. Pero en un teléfono con altavoz, la latencia del micrófono al altavoz es un retraso y una longitud de onda cortos, por lo que el cambio de fase en el micrófono y el altavoz es bastante fácil de medir y compensar con algo para obtener 180 grados.

Pero no en tu caso.

Con micrófono de respuesta de fase no plana y altavoz con reflejos en la pared, DEBE ser un micrófono con cancelación de ruido que no captará los sonidos del altavoz. Esto significa que con la retroalimentación siempre habrá una frecuencia con suficiente ganancia de retroalimentación para hacer que aúlle u oscile. Entonces tienes dos opciones, creo.

  1. Use dos micrófonos baratos en modo de fase diferencial de modo que su voz esté entre los dos micrófonos. La respuesta de baja frecuencia se corta debido a la longitud de onda entre los micrófonos, a menos que esté desviada para que hable en uno y use el otro para cancelar los sonidos de campo lejano sin perturbar la retroalimentación de ambos. Luego, la ganancia es controlada por la resistencia de drenaje que puede necesitar ser sintonizada.

  2. Un micrófono de cancelación de ruido pasivo barato con tela de malla respirable en la parte posterior. El equilibrio de la presión sobre el micrófono puede o no depender de la calidad aleatoria de los micrófonos electret o MEM.

El problema es que solo capta la presión acústica de campo cercano, con su voz cerca de la esquina de su boca con una posición estable en un auricular.

¡Gracias! Creo que entiendo la solución propuesta #1. Esto está destinado a cancelar algunos ruidos de la carretera, por lo que tendría un micrófono, luego el altavoz, luego un segundo micrófono después del altavoz, y mediría la diferencia entre ellos antes de invertir, o...?
Un ecualizador paramétrico de media octava puede ayudar a ajustar la respuesta o un viejo sistema de sonido controlado por PC con un ecualizador de software como Audacity con grabación activa y controladores de sonido para habilitar el micrófono sobre los altavoces.
Veo. Aquí necesita un micrófono lejos de la valla o la carretera, pero cerca de donde desea cancelar el ruido de la carretera con los altavoces pero no captar los sonidos locales. Luego mida la amplitud y la fase de los parlantes con una frecuencia de barrido e intente igualar la amplitud y la fase con un filtro con una inversión de 180 grados sobre el ancho de banda más ofensivo en unas pocas octavas o 1 década. Hacer más que esto será difícil o imposible sin una fase de precisión y filtros controlados por ganancia. Mida el espectro de ruido con Audacity para hacer coincidir el filtro con el ruido y compensar el micrófono+altavoces
Por lo tanto, los micrófonos pueden estar cerca de los parlantes pero mirando al tráfico con una vista amplia y los parlantes mirando hacia el patio en un intento de cancelar la pared de sonido sobre la cerca, que en realidad son puntos en movimiento, por lo que no será tan bueno como usted desea.
Estoy en el segundo piso, y la mayoría de los ruidos de la carretera parecen venir a través de mi ventana. Creo que trataré de tratarlo como "fuente", aunque no será perfecto. Mediré esta noche y veré dónde están las frecuencias más molestas, luego intentaré ajustar mi circuito alrededor de eso dentro de una octava o dos. Si entiendo su segundo comentario, ¿debería obtener un micrófono e intentar invertir esas frecuencias ofensivas? Si es así, ¿cómo sugiere que compense el cambio de fase dentro de un filtro de paso alto o bajo?