X被反馈至非线性参数块212的第二输入端以允许非线性参数块212基于先前的X值计算更新的非线性补偿参数值。
[0084]预定的非线性函数中的每一个的特性优选地已经关于与有源电动扬声器220相同的构造和模型的适当的代表性电动扬声器组或集结合某些实验测量被确定。在校准测量期间，已经针对每个扬声器样品测量了选定的扬声器变量与讨论中的扬声器参数之间的单独确定的非线性关系。一批代表性电动扬声器上的平均非线性函数关系已经被确定，如在下文中以进一步的细节所描述的。该平均非线性函数关系可以由表示选定的扬声器变量与讨论中的扬声器参数之间的多项式曲线拟合的各种机制(诸如，一个或多个多项式系数)限定。在另一个实施方案中，平均非线性函数关系可以由将扬声器变量映射到扬声器参数的对应的非线性补偿值的查阅表来限定。因此，可以利用多个查阅表来映射扬声器变量与扬声器参数的相应的非线性补偿参数值之间的平均非线性函数关系。一个或多个查阅表可以存储在声音再现组件的适当的非易失性存储器地址空间中或至少可访问的非易失性存储器空间中以便由声音再现组件的DSP读取。在后一种情形下，技术人员应明白，非易失性存储器地址空间可以位于便携式通信装置的应用处理器的数据存储器装置中。在两个实例中，一个或多个查阅表的内容优选地从例如与声音再现组件200的初始化相关的适当的非易失性存储器地址空间被读入到非线性参数块212中。
[0085]对非线性参数块212中的选定的扬声器变量与讨论中的扬声器参数之间的这些平均非线性关系的测量和后续使用是有利的，因为它消除对进行复杂校准测量以在便携式通信装置的制造期间或在语音和音乐信号的再现期间在组件的有源或在线操作期间确定一个或多个扬声器参数的非线性行为的需要。
[0086]由线性自适应数字扬声器模型210计算的多个线性扬声器参数的参数值的自适应或跟踪属性的效果在于，即使环境条件(诸如，湿度和温度)改变、材料老化和扬声器的声音操作条件(例如，外壳泄漏)改变，线性但时变的扬声器模型随时间也保持精确。线性自适应数字模型210能够跟踪由这些因素引起的自适应扬声器参数的参数值的这样的相对缓慢的不同的改变。另一方面，为了对扬声器振膜的瞬时偏移做出精确的确定并且因此能够防止较早描述的机械损伤，使用扬声器的非线性模型使得适当考虑扬声器参数的参数值的大信号引入的非线性效果仍然是非常有利的。尽管相关的扬声器参数的显著的非线性，但是后面一个特征使得精确地预测或估计扬声器振膜的瞬时偏移X可行。重要的扬声器参数(诸如，力因子(B*l)和悬架柔度或刚度)影响振膜偏移并且显示偏移依赖行为或属性，使得力因子的值随着增加的振膜偏移位移而减小。同样地，悬架柔度的值随着典型的扬声器结构的增加的振膜偏移而减小。
[0087]非线性状态空间模型214的第三输入端从输入端子201接收数字音频输入信号，并且基于数字音频输入信号、自适应扬声器参数的参数值和非线性补偿参数值，非线性状态空间模型214估计瞬时振膜偏移X和将该数量供应至先前讨论的幅度或电平限制器函数204。电平限制器函数204将估计的瞬时振膜偏移X与预定的偏移限制或阈值相比较。预定的偏移限制或阈值将典型地指示特定类型的扬声器220的最大允许的或推荐的振膜位移或偏移。因此，最大允许的或推荐的振膜位移可以根据扬声器制造商的建议来设置。
[0088]如果瞬时振膜偏移X小于预定的偏移限制，则电平限制器函数204可以将延迟的数字音频输入信号传输至输出放大器206的输入端而无衰减或电平限制。另一方面，如果瞬时振膜偏移X超过预定的偏移限制，则在将延迟的数字音频输入信号传输到输出放大器206之前，电平限制器函数204适于使延迟的数字音频输入信号衰减或限制延迟的数字音频输入信号。衰减优选地通过选择性地使延迟的数字音频输入信号的低频率子带(诸如，在800Hz或500Hz以下的低频带)衰减而保持较高频分量不衰减来完成。这对保护目的而言常常是非常有效的，因为低频率音频信号分量最可能驱动扬声器振膜超过其最大允许偏移限制。低频带可以包括在某一阈值频率(诸如800Hz或500Hz)以下的所有频率或仅单个低频带，诸如低频范围中以中心频率(诸如，400Hz或300Hz)为中心的三分之一倍频带。在另一个实施方案中，不存在低频带的任意小信号衰减，而是非线性幅度电平限制器被施加到延迟的数字音频输入信号以例如通过自动增益控制或可能的峰值限制器来限制峰值电平。
[0089]技术人员应明白，上文讨论的信号处理电路、函数或模型202、204、210、212、214和216中的每一个可以被实施为在软件可编程微处理器核心或DSP核心上执行的一组可执行程序指令、或程序例程。在后面的实施方案中，自适应线性数字扬声器模型210可以通过专用的一组可执行程序指令和保存模型210的多个可适应模型参数的多个数据存储器位置来实施。技术人员应理解，可编程DSP核心可以与先前讨论的便携式通信端子的应用处理器集成在一起或可以被实施为独立的可编程或硬连线的DSP核心，所述独立的可编程或硬连线的DSP核心被配置成执行上文描述的信号处理电路、函数或模型202、204、210、212、214和216。技术人员应理解，信号处理电路、函数或模型202、204、210、212、214和216中的一些可以被实施为相应的可执行程序指令组，而任意其余信号处理电路、函数或模型可以被实施为包括适当配置的连续且组合的数字逻辑的独立的硬连线数字逻辑电路。硬连线的数字逻辑电路可以集成在专用集成电路(ASIC)上或由其可编程逻辑或任意组合配置。
[0090]声音再现组件200包括可选的信号自适应控制处理函数或块216，该信号自适应控制处理函数或块216被配置成在数字音频输入信号的某些不利条件下中断或停止先前讨论的自适应线性数字扬声器模型210的自适应扬声器参数的自适应。信号自适应控制块216优选将音频输入信号与预定的信号电平准则和/或预定的频谱准则相比较并且基于比较的结果中断多个自适应扬声器参数的自适应。信号自适应控制块216可以例如计算数字音频输入信号的连续信号频谱并且将计算的信号频谱中的每一个与频谱准则相比较。如果数字音频输入信号的信号频谱具有比由预定的频谱准则限定的预设信号带宽更小的带宽，则自适应被中断。这确保:如果数字音频输入信号为倾向于脱轨诸如最小均方根的自适应滤波器算法的纯音或其它窄带音频信号，则中断多个自适应扬声器参数的自适应。该类型的自适应滤波器算法可以通过自适应线性数字扬声器模型210施加，如下文进一步详细解释的。
[0091]声音再现组件200被供应来自正功率供应电压Vdd的运行功率。接地(未示出)或负DC电压可以形成扬声器偏移检测器200的负供应电压。取决于声音再现组件200的特定应用，Vdd的DC电压可以变化相当大，并且可以典型地被设置成在1.5伏与100伏之间的电压。时钟信号输入f:clk设置A/D转换器208的时钟频率。
[0092]图3示出在图2上描绘的自适应线性数字扬声器模型210中应用的优选信号处理函数的详细示意框图。为了便于比较，已经对图2和图3中相同的结构提供相同的附图标记。如上所讨论的，数字音圈电流信号Im[n]和数字音圈电压信号Vm[n]被应用于自适应数字扬声器模型210的相应的输入端。Im[n]和Vm[n]信号中的每一个由数字低通滤波器301低通滤波并且被施加到抽取器303的输入端，抽取器303从数字音频输入信号的第一采样频率至显著较低的采样频率(诸如，小于0.5倍、0.25倍或0.125倍的第一采样频率)对Im[n]和Vm[n]信号中的每一个进行降采样。该组合的低通滤波和降采样操作减小组件的自适应线性数字扬声器模型210和其它信号处理函数中信号的采样速度，产生减小的计算负载和减少的功率消耗。
[0093]低通滤波且降采样的Im[n]和Vm[n]信号被供给内部信号计算块305，该内部信号计算块305推导或计算施加到电动扬声器的自适应数字阻抗或导纳模型307的力信号F和音圈电压信号V。下面参照图4以附加细节下面解释自适应数字阻抗模型307的自适应操作。自适应数字阻抗模型307被配置成自适应地计算和输出示出的四个自适应模型参数:RDC(音圈的DC电阻)；B*1(力因子)以及为如下所述的z域阻抗模型参数的al和a2。依据处理块309中的某些预设参数限制可选地检查四个自适应模型参数的参数值中的每一个以验证，自适应数字阻抗模型307似乎正确地工作，例如，验证阻抗模型是不离散的并且输出明智的参数值。处理块309可以包括提高自适应数字阻抗模型307的自适应速度的某些扬声器特定数据。
[0094]四个自适应模型参数的计算值随后被传输到扬声器模型311，扬声器模型311将四个自适应模型参数转换成由线性自适应数字扬声器模型210输出的多个自适应扬声器参数的先前讨论的多个参数值。在本实施方案中，扬声器模型311已经被配置成计算如图所示的下列五个自适应扬声器参数:RDC(音圈的DC电阻)；B*1(力因子)；RMS(总机械阻尼)；ΚΒ(总机械刚度)和Qts(总阻尼因数)。技术人员应明白，在本发明的其它实施方案中，假设参数选择为非线性状态空间模型214提供充分详细的扬声器信息，则可以选择其它自适应扬声器参数。
[0095]保护方案块或函数313包括根据由非线性状态空间模型214计算的瞬时偏移的计算或估计值操作的先前讨论的幅度或水平限制器函数204。技术人员应理解，保护方案块313优选地包括电动扬声器的附加保护机构，诸如热保护，然而，这种附加保护机构在本公开的范围之外。
[0096]图4为电动扬声器的先前讨论的自适应数字阻抗或导纳模型307的内部信号处理部件或计算块的详细视图。电动扬声器的自适应数字阻抗或导纳模型307包括自适应二阶IIR滤波器401，该自适应二阶IIR滤波器401自适应地跟踪或模拟微型电动扬声器的音圈的尤其反映扬声器的基本谐振频率的时变阻抗。先前讨论的数字音圈电流信号Im[n]被施加到自适应数字扬声器模型210的第一输入端，并且数字音圈电压信号Vm[n]被施加到自适应数字阻抗模型307的第二输入端。自适应