一、 緒論
1.1 主動式噪音控制簡介
主動式噪音控制（Active Noise Control，簡稱 ANC）於 1933 由 Paul Lueg 首 先提出。Lueg 提出兩個實現主動式消音的理論：「破壞性干涉消音原理」及「主 動式吸音原理」。所謂的破壞性干涉是聲波疊加原理的應用，利用喇叭產生一聲 場與原噪音產生破壞性干涉以達到消音的目的。主動式吸音原理是使喇叭震動的 動作與空氣一致，將聲壓力量承接吸收下來，造成喇叭附近區域的消音。而主動 式的噪音控制對消除低頻的噪音有較佳的效果，剛好與被動式的消音有互補的特 性。
但主動式的噪音控制只有在特定區域達成，並非所有區域能以主動式噪音控 制達成消音目的。在西元 1690 年，Huygens 對波在三度空間的干涉提出了一個通 用性的理論(Huygens Principle)[1]，他的理論是說：
“給定一個主要聲源（primary source）SP，他會在空間V中建立一個聲場FP， 同時指定一個表面Z0，圍繞 並且將空間V分割成在Z0內部的V1以及在Z0外部的 V2兩部分，如圖 1.1.1.(ａ)所示； 那麼會存在一組第二聲源（secondary sources）
SH經適當排置在Z0上以後產生聲場FH，使得FH在V1是 0 而在V2等於FP，如圖 1.1.1
（ｂ）。因此這組聲源可取代主要聲源在V2的聲場而沒有任何差別。現在我們這 組聲源變號且令其為SS，則由於線性的關係，這組聲源會產生聲場FS＝-FH，在 V2中則為-FP。若讓聲源SP和SS互相干涉，則所產生的聲場FC＝Fp+Fs在V1是Fp +0，
在V2則為Fp +（-Fp）＝0。
圖 1.1.1 (a)主要聲源聲場 (b)第二聲源聲場 (c)干涉結果
所以基本上主動式噪音控制是藉由引入第二聲源來改變在傳遞介質中聲場的 能量分佈，由上述原理可知噪音在某些區域降低，在其他區域則會被加強，這也 是為何主動式噪音控制只能是區域消音的原因。
主動式噪音控制的概念最早由 Paul Lueg 提出，並且於 1936 年獲得美國專利 [2]，其系統架構如圖 1.1.2
圖 1.1.2 Paul Lueg 的管路主動式消音構想
他所持的理由是：聲波的傳遞速度遠低於電子訊號的速度。所以當聲波從偵 測點傳送到消音點時，將有足夠的時間使用一些控制架構對噪音訊號加以控制。
但 Lueg 到最後沒有成功，因為他忽略了消音喇叭發出的聲波，會向上游傳遞到 偵測點的麥克風處（即聲場迴授（Acoustic feedback）現象），所以麥克風收到 的並不是純粹的噪音訊號，這樣會使得喇吧到麥克風形成一個迴授路徑，因此必 須謹慎處理系統的穩定問題。而以這種方式的控制架構歸類為前饋控制。
在沈寂了二十年後，ANC 才開始有突破性的發展：Olson 和 May[3][4]在 1953 年引入了”電子吸音器的觀念”，其架構如下
圖 1.1.3 Olson 和 May 的電子吸音器架構
其控制原理為利用一麥克風偵測噪音訊號，經過一控制器後，再由喇叭輸出，
明顯的此為一迴授架構的系統。這種架構可達到區域性的寬頻消音效果，也為今 日噪音回饋控制奠下了基礎。
主動式噪音消除的觀念雖萌芽於半世紀之前，但因牽扯許多領域的知識及技 術，例：噪音傳遞升學響應特性，電子元件特性、寬頻噪音源等問題，都攸關整 個系統效能的表現，受限於當時技術，未能有突破性的進展。而近幾十年來，由 於相關科技的進步，例如：控制系統技術的改善、適應理論、數位訊號處理理論 的快速進步以及固態電子的研究…等。這些技術的快速發展，使得主動式噪音消 除的可行性大為增加。因此發展出各種產品，例：消音耳機，房車內的靜音裝置，
戰鬥機上的通訊設備等等。