源降噪(ANR)处理元件，其包括被声学地耦合至用户耳道的ANR反馈麦克风24以及ANR信号处理模块26和前馈麦克风28。耳机可以进一步包括由无源衰减模块30表示的无源衰减元件，并且还可以包括被操作地耦合至信号处理模块16、22和26的信号组合器32。信号组合器32通过输出信号处理模块36被操作地親合至声学驱动器34。声学驱动器34通过声学组合器38被声学地耦合至耳道。
[0015]在操作中，音频信号通过端子12和无线接收器14进入耳机10，并且由通信信号处理模块16进行处理。此外，用户所讲出的声音可以被悬挂式麦克风18转换为音频信号，并且可以由通信信号处理模块处理并且通过端子12或无线接收器/传送器14传送出去或者可以被处理并且与呼入的通信信号混合。由通信信号处理模块16施加的处理可以包括均衡化、放大、衰减、时移或相移或二者、滤波和缓冲。声学通信被对讲麦克风28转换为音频信号。并且音频信号由对讲处理模块22进行处理，这可以包括均衡化、放大、时移或相移或二者、滤波和处理以从音频信号中去除不期望出现的噪声。ANR反馈麦克风24将用户耳道中或附近的声音转换为音频信号，音频信号由ANR信号处理模块26进行处理以提供噪声消除的信号。来自信号处理模块16、22和26的输出信号在信号组合器32处被组合(这可以包括选择对讲信号、ANR信号或通信信号中的一个或多个并且排除其它音频信号)。信号组合器32的输出可以由输出信号处理器36进行处理。由输出信号处理模块16施加的处理可以包括均衡化以针对声学驱动器34的频率响应进行校正、放大等。输出信号处理器36的输出被声学驱动器34转换为声能。由声学驱动器23辐射的声能与已经被无源降噪模块30衰减并且已经进入耳机耳罩的环境噪声进行组合(如声学组合器38所表示的)，并且经组合的辐射进入耳道。反馈麦克风24将耳道处的声能转换为音频信号，音频信号由ANR信号处理器26进行处理以提供消除环境噪声的音频信号。ANR信号处理器26还可以包括前馈ANR电路，其响应于来自前馈麦克风28的输入以对反馈ANR进行补充。
[0016]图1的个体元件可以是常规的。ANR信号处理电路26可以是例如如美国专利4，494, 074中所描述的反馈电路，并且可以补充以例如如美国专利8，184,822中所描述的前馈降噪电路。
[0017]信号处理模块16、22、26和36需要电功率进行完全操作。用于耳机10的一种实施方式的可用电源在图2中进行了描述。根据图2，可以在内部或外部提供功率。内部提供的功率可以来自内部蓄电池40。外部提供的功率可以来自未被耦合至充电设备的外部电耦合设备44的蓄电池42，或者来自具有电耦合设备中的充电电源48的可再充电电池46。通常，内部蓄电池40提供例如高达3.0VDC的电压。蓄电池40可以通过电池接通/关断开关51被耦合至其它元件，电池接通/关断开关51在耳机未使用时可以被关断以使得电池不会漏电。电耦合设备44的蓄电池42可以提供例如5VDC的较高电压，但是其容量可能在电耦合设备和耳机以及其它设备之间共享，因此提供给耳机的功率可能是有限的，从而向耳机和其它设备提供功率与所期望的相比不会更快地耗尽所附接设备的蓄电池42的电荷。这样的电源可以被称作“有限”外部电源。具有充电电源48的充电蓄电池46(例如由交流发电机或车辆发动机驱动的发电机进行充电的电池)能够保持充足的电荷，从而相对于耳机的功率需求而言，该功率基本上是无限的，并且耳机的所有功能都能够满负荷操作而不会耗尽电池。这样的电源将被称作“无限”外部电源。由于内部蓄电池仅向耳机提供功率而不向任何其它设备提供功率，所以其可以提供充足功率而使得耳机的全部功能都满负荷操作直至内部电池被耗尽。
[0018]耳机10包括信号处理功率管理和分配逻辑52，用于选择电源并且管理功率并将其分配至信号处理模块16、22、26和36 (并且如果需要，分配至无线接收器/传送器14)。如以下将要描述的，被分配至信号处理模块的功率可能不足以以满负荷对所有信号处理模块进行操作。
[0019]耳机的功率管理和分配系统可以限制或排除信号处理模块16、22、26和36的操作以避免过快地耗尽电源。在这些处理模块中，ANR处理电路通常消耗最多功率。
[0020]在一种用于操作功率管理和分配逻辑52的方法中，确定输入电压。如果输入电压高于第一预定水平，则耳机可以以全部功能进行操作。如果输入电压低于第一预定水平但是高于第二预定水平，则耳机可以以缩减的功能进行操作，等等。如果输入电压低于预定最低水平，则耳机可以无源地操作。
[0021]用于操作功率管理和分配逻辑52的其它方法可以使用检测输入电压以外的方法来确定或推断外部电源的存在和/或特性。例如，一些连接器可以被配置为仅与提供无限外部电源的设备相配合，或者可以机械地确定或推断外部电源的存在和/或特性。此外，如以下所描述的，除了可用电压之外或者作为其替代，更复杂的功率管理技术可以基于电源是有限的还是无限的来配置功能。
[0022]图3图示了耳机在其未被电耦合至具有蓄电池的设备或者具有充电电池和充电电源的设备而且在内部电池不存在或被耗尽(例如，标称的3VDC电池或者电池组合提供小于1.8VDC)的情况下或者在开关51 (或者耳机接通/关断开关)处于“关断”位置的情况下的操作。在图3的配置中，ANR信号处理模块未被供电或者被禁用或者上述二者，并且不产生噪声消除的输出信号。通信信号处理模块16、对讲信号处理模块22和输出信号处理模块26未被供电或者被禁用或者上述二者。可以从线缆端子接收的音频信号可以通过绕过通信信号处理模块16和输出信号处理模块36直接重新指向声学驱动器34而在不被通信信号处理模块16或输出信号处理模块36处理的情况下传送至声学驱动器34，或者通过未供电的通信信号处理模块16和输出信号处理模块36进行传送而使得通信信号不以任何其它方式被通信信号处理模块16或输出信号处理模块36有源地均衡化、放大或处理。在一种配置中，用户将听到未被放大的、未被均衡化的、经转换的通信信号以及经无源衰减的环境噪声和声学地传送的通信。由于通信信号未被均衡化，所以转换的信号可能具有不期望的频率响应并且听上去可能不自然。而且，由于通信信号未被放大以及由于ANR信号处理26未工作，所以可能难以在嘈杂环境中听到转换的通信信号。在其中声学地传送的通信导致来自对讲麦克风20的音频信号过弱而无法被放大至能够听到的水平的实施方式中，声学地传送的通信被无源地衰减，声学地传送的通信可能难以听到。在该配置中未使用40mA的电流吸收器54并且将在下文进行解释。
[0023]图4图示了电池未被耗尽(例如，提供1.8VDC或更高的标称3VDC电池或电池组合)并且“接通/关断”或“电池接通/关断”开关处于“接通”位置并且没有外部功率可用的耳机的操作。在图4的配置中，ANR信号处理模块26被充分供电以提供完整的ANR能力。对讲信号处理模块22和通信信号处理模块16可以被完全供电。在该配置中，用户将听到经放大的、被均衡化的转换通信和对讲信号。由于转换通信和对讲信号被均衡化，所以它们听上去将比图3的条件下更自然。由于转换通信和对讲信号可以被放大，并且由于ANR信号处理模块26满负荷操作，所以转换的通信信号和转换的对讲信号比图3的条件下更清楚并且能够在适度嘈杂的环境中被辨别。例如，对讲能力可能是充分的而使得用户能够在不取下耳机的情况下听到对话水平的话音。
[0024]图5图示了具有有限(如这里所定义的)外部电源的耳机的操作，上述有限外部电源诸如由未附接至充电电源的蓄电池供电的附接的便携式无线电。对讲信号处理模块22和通信信号处理模块16可以被完全供电。在该配置中，用户将听到经放大和均衡化的、转换的通信和对讲信号。由于转换的通信和对讲信号被均衡化，所以它们听上去将比图3的配置更自然。由于转换的通信和对讲信号被放大，并且由于ANR信号处理模块26被至少部分使能，所以转换的通信信号和转换的对讲信号比图3的配置中的更清楚并且能够在适度嘈杂的环境中被辨别。例如，对讲能力可能是充分的而使得用户能够在不取下耳机的情况下听到对话水平的话音。便携式无线电提供至外部设备的功率可能是有限的，从而耳机的操作可以被修改而使得耳机不会比所期望的更快地耗尽无线电电池。例如，ANR可以以缩减的增益进行操作。图5的配置图示了如下条件:其中利用比图4的配置中更高的可用电压范围，耳机具有较少功能。在实践中，这通常并非是不利的，因为军用耳机并非经常在非常嘈杂的环境中由有限外部电压源供电。通常，当军用耳机在诸如操作军用车辆的车厢之类的非常嘈杂的环境中被使用时，诸如对讲系统之类的无限外部电源是可用的。
[0025]图6图示了未被配置为随驻极体麦克风和动态麦克风两者一起操作的具有无限外部电源的耳机的操作，诸如由被附接至诸如车辆发动机交变发电机或发电机之类的充电电源的