專利名稱：組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及揚(yáng)聲器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器是一種在諸如空氣之類的介質(zhì)中直接產(chǎn)生超聲頻率的聲發(fā) 射裝置，它是由多個(gè)能夠單獨(dú)工作的參量聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器按照一定的組合方式組合而 成。傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器直接向空氣中輻射可聽聲，而參量聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器的發(fā)聲機(jī)理與傳 統(tǒng)的揚(yáng)聲器完全不同，它向空氣中發(fā)射在前處理中調(diào)制后的超聲波，超聲波在空氣中非線性 交互作用自解調(diào)，從而產(chǎn)生低頻可聽聲，并高指向地傳播給收聽者。其工作原理如下所述 fl、 f2是在前處理中對(duì)音頻信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后的兩列具有不同頻率(fl、 f2)的有限振幅超聲波， 經(jīng)過超聲波揚(yáng)聲器將其輻射到空氣中并且沿著同一方向傳播時(shí)，兩基波的非線性交互作用可 以產(chǎn)生兩個(gè)不同的分量，即兩頻率之差(fl-f2)和兩頻率之和(fl+f2)，并產(chǎn)生諧波；進(jìn)入 空氣中后，由于高次諧波振幅小，衰減速率與頻率成正比，使得高次諧波比差頻分量衰減的 快，在傳輸?shù)倪^程中，高頻分量逐漸衰減掉了，只有差頻分量的低頻可聽聲信號(hào)存在，形成 可聽聲。單個(gè)參量聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器由于它的發(fā)聲面積及功率的限制，因此其產(chǎn)生的可聽聲 的聲壓比較小，傳播的距離比較近。為了得到高指向性、高聲壓輸出，單個(gè)參量聲頻定向超 聲波揚(yáng)聲器難以滿足要求，但將多個(gè)可以單獨(dú)工作的聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器組合在一起工作 就能夠很好的滿足要求。發(fā)明內(nèi)容組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，是將若干個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器按照串聯(lián)或者并聯(lián)的方式排列組合在一起。音頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)處理以后，通過超聲波功 率放大器來驅(qū)動(dòng)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器。相比現(xiàn)有的單個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，組合式聲 頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)能夠克服單個(gè)聲頻定向揚(yáng)聲器聲壓小，失真大，指向性差等缺點(diǎn)。 可以根據(jù)不同的場(chǎng)合，變更揚(yáng)聲器的組合方式及揚(yáng)聲器的數(shù)目，可以產(chǎn)生具有高指向性，大 聲壓的聲音?；蛘邔P(yáng)聲器分別布置在不同的位置，例如，在每一個(gè)火車臥鋪上方，或是在
餐廳的每一張餐桌上方布置一個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器。這樣可以同時(shí)在不同的位置產(chǎn)生具 有高指向性的聲音?；蛘咄ㄟ^揚(yáng)聲器放置在不同位置，輸入不同超聲信號(hào)，揚(yáng)聲器指向某一 點(diǎn)或某一方向，產(chǎn)生多種音效。 本發(fā)明的詳細(xì)技術(shù)方案組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，超聲波功率放大器和揚(yáng)聲 器組。所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)其特征在于，音頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理之 后，通過超聲波放大器放大，驅(qū)動(dòng)后級(jí)的揚(yáng)聲器組，揚(yáng)聲器組的個(gè)數(shù)可以根據(jù)需要的不同， 變化組合。各個(gè)揚(yáng)聲器之間可以采用串聯(lián)方式、并聯(lián)方式，或者是采用串并聯(lián)混合的方式。上述組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所有的揚(yáng)聲器可以由一個(gè)功放來 驅(qū)動(dòng)，也可以采用單個(gè)功放驅(qū)動(dòng)單個(gè)揚(yáng)聲器的方式，或者是一個(gè)功放驅(qū)動(dòng)幾個(gè)揚(yáng)聲器，整個(gè) 系統(tǒng)采用多個(gè)功放驅(qū)動(dòng)的方式。上述組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所有的揚(yáng)聲器可以分布在同一平 面，或者分布在多個(gè)不同平面內(nèi)。上述組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所有的揚(yáng)聲器可以組合布置在一 個(gè)平面，同時(shí)向同一個(gè)方向發(fā)出具有高指向性的聲音，或者將每個(gè)揚(yáng)聲器分別安放在不同的 空間范圍內(nèi)，向不同的方向產(chǎn)生高指向性的聲音。


圖l組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)框2組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器組內(nèi)單個(gè)參量揚(yáng)聲器之間采甩的連接方式一 圖3組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器組內(nèi)單個(gè)參量揚(yáng)聲器之間采用并聯(lián)的連接方式二 圖4組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器采用的功放驅(qū)動(dòng)方式之一 圖5組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器采用的功放驅(qū)動(dòng)方式之二 圖6組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器采用組合方式的一種實(shí)施例 圖7組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器采用的組合方式另一種實(shí)施例具體實(shí)施方式
圖l為本發(fā)明的總的結(jié)構(gòu)框圖，總體上有三部分組成，DSP系統(tǒng)1，超聲波功率放大器2 和組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器3 。 DSP系統(tǒng)1對(duì)音頻信號(hào)經(jīng)過特定的算法處理，將音頻信 號(hào)調(diào)制到超聲波的頻段范圍。然后輸入到功率放大器2，功率放大器2實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)濾波放大 并且跟后級(jí)的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器進(jìn)行阻抗匹配，組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器將 經(jīng)功率放大后的信號(hào)輻射到空氣中。圖2為組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器3的一種實(shí)施例，它由多個(gè)可以單獨(dú)工作的揚(yáng)聲器 4串聯(lián)組合而成，所采用的單個(gè)揚(yáng)聲器4的個(gè)數(shù)根據(jù)聲壓，指向性和傳輸距離的要求不同而 變化。采用的單個(gè)揚(yáng)聲器4的個(gè)數(shù)越多，輻射面積越大，產(chǎn)生的超聲波聲壓越大，指向性越 好，傳輸距離也將越遠(yuǎn)。最后經(jīng)過空氣解調(diào)出的可聽聲的聲壓也就越大。圖3為組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器3的另一種實(shí)施例，如圖中所示，它是由多個(gè)單個(gè) 超聲波揚(yáng)聲器5采用并聯(lián)的方式組合而成，其中的超聲波的揚(yáng)聲器5的個(gè)數(shù)由聲壓、指向性 和傳輸距離決定。圖4為功率放大器的一種結(jié)構(gòu)形式，采用單獨(dú)一個(gè)功率放大器6來驅(qū)動(dòng)組合式聲頻定向 超聲波揚(yáng)聲器7中的所有的揚(yáng)聲器。圖5中所示的功率放大器8有多個(gè)功率放大單元9組成，每一個(gè)功率放大單元9驅(qū)動(dòng)組 合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器中的若干個(gè)揚(yáng)聲器。功率^t大器8中的功率放大單元9的數(shù)量根 據(jù)揚(yáng)聲器的數(shù)目的變化而變化。圖6所示，單個(gè)超聲波揚(yáng)聲器10組合排列在同一個(gè)平面內(nèi)，組合成為一個(gè)大的聲頻定向 超聲波揚(yáng)聲器，所有的超聲波揚(yáng)聲器10指向同一個(gè)方向，向同一個(gè)方向輻射超聲波。其所采 用的單個(gè)超聲波揚(yáng)聲器10的個(gè)數(shù)由聲壓，指向性和傳輸距離等一些具體參數(shù)決定。圖7所示，單個(gè)超聲波揚(yáng)聲器ll組合排列在兩個(gè)平面板內(nèi)，同一個(gè)平面板內(nèi)的所有的單 個(gè)超聲波揚(yáng)聲器11指向同一個(gè)方向。兩個(gè)平面板之間有一個(gè)夾角9 ， 9角的范圍在0°~180° 之間。改變9角的大小，可以改變揚(yáng)聲器的指向性角，9角越小，對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器的指向性角 也越小，反之亦然。單個(gè)超聲波揚(yáng)聲器11的個(gè)數(shù)由聲壓，指向性和傳輸距離等參數(shù)決定，所 采用的單個(gè)超聲波揚(yáng)聲器11的個(gè)數(shù)越多，組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器12輻射出的可聽聲 聲壓越大，指向性越強(qiáng)，傳輸距離越遠(yuǎn)。
權(quán)利要求
1、組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括一個(gè)或者多個(gè)DSP信號(hào)處理裝置，一個(gè)或者多個(gè)功率放大裝置和由多個(gè)單個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器構(gòu)成的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所述的聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器的排列方式，可以組合排列在同一平面內(nèi)，或者在空間不同位置立體排布。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所 述排列平面，可以為方形平面，圓形平面，橢圓形平面或者正多邊形平面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，單個(gè)聲頻定向超 聲波揚(yáng)聲器可以是方形的，圓形的，橢圓形的或者是任意正多邊形的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所述的聲頻定向 超聲波揚(yáng)聲器組合的個(gè)數(shù)在2個(gè)至500個(gè)之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，單個(gè)聲頻定向超 聲波揚(yáng)聲器的諧振頻率在20K 500K之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所述的單個(gè)聲 頻定向超聲波揚(yáng)聲器之間采用并聯(lián)，串聯(lián)或者串并聯(lián)的方式連接在一起。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所有的聲頻定向 超聲波揚(yáng)聲器可以共同由一個(gè)功率放大器驅(qū)動(dòng)，或者每個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器由單個(gè)功率 放大器單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，或者是每2 100個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器由一個(gè)功放驅(qū)動(dòng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所述的聲頻定向 超聲波揚(yáng)聲器可以組合在一起，向同一個(gè)方向發(fā)射高指向性的聲音，或者每一個(gè)揚(yáng)聲器單獨(dú) 布置在空間的不同位置，向不同的方向發(fā)射高指向性的聲音。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，其特征在于，所述的單個(gè)聲 頻定向超聲波揚(yáng)聲器可以加載相同或不同的超聲信號(hào)。
全文摘要
組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器系統(tǒng)，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及揚(yáng)聲器技術(shù)領(lǐng)域。組合式聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器，是將多個(gè)聲頻定向超聲波揚(yáng)聲器組合成一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)，每一個(gè)揚(yáng)聲器都可以獨(dú)立工作。所有的揚(yáng)聲器組合在一起，可以同時(shí)朝同一個(gè)方向發(fā)聲，產(chǎn)生的可聽聲的聲壓更大，指向性更強(qiáng)，傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)。也可將每一個(gè)揚(yáng)聲器安放在空間的不同位置，向不同的方向發(fā)射高指向性的可聽聲。本發(fā)明特別適合用于要求產(chǎn)生具有高指向性且傳輸距離遠(yuǎn)的聲音的地方。
文檔編號(hào)H04R3/00GK101111096SQ200710049508
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者徐利梅, 祎 王, 瑩 王, 敏 陳 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)