一種定向傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定向傳輸裝置的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)頻率分別為&&的兩個(gè)波束在非線性介質(zhì)中傳播時(shí)，由于受到介質(zhì)的非線性作用，會(huì)發(fā)生自解調(diào)現(xiàn)象，從而產(chǎn)生原超聲波的和頻信號(hào)以及差頻信號(hào)。因此，將聲音信號(hào)調(diào)制到超聲載波信號(hào)上，然后通過(guò)超聲換能器發(fā)射到空氣中，根據(jù)超聲波在空氣中具有自解調(diào)效應(yīng)，可以產(chǎn)生具有方向性的可聽(tīng)聲波。人們應(yīng)用這種原理設(shè)計(jì)制作了聲頻定向揚(yáng)聲器。
[0003]聲頻定向揚(yáng)聲器又被稱作聲束揚(yáng)聲器、音頻聚光燈、超聲頻聲音系統(tǒng)、指向性聲學(xué)系統(tǒng)參量揚(yáng)聲器以及參量聲學(xué)陣列等。使用聲頻定向揚(yáng)聲器可以輸出具有高指向性的聲音信號(hào)，且傳播距離比較遠(yuǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、火車、餐廳、游戲室、網(wǎng)吧、會(huì)議廳等需要局部聲波傳播而區(qū)域間不產(chǎn)生相互聲音干擾的場(chǎng)合。然而，因?yàn)槁曨l定向揚(yáng)聲器發(fā)出的定向聲波具有較遠(yuǎn)的傳播距離，其在有限空間中由于墻壁等固體反射的作用，仍然會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中聲頻定向揚(yáng)聲器發(fā)出的定向聲波在有限空間中由于反射作用會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生干擾的問(wèn)題，提出了一種定向傳輸裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種定向傳輸裝置，包括一個(gè)信號(hào)輸入模塊、一個(gè)信號(hào)處理模塊、兩個(gè)或兩個(gè)以上功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊、兩個(gè)或兩個(gè)以上匹配電路模塊以及兩個(gè)或兩個(gè)以上超聲波換能器陣列模塊；信號(hào)輸入模塊與信號(hào)處理模塊相互連接，每個(gè)功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊分別與信號(hào)處理模塊連接，功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊、匹配電路模塊與超聲波換能器陣列模塊的數(shù)量相同，每個(gè)功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊與超聲波換能器陣列模塊之間通過(guò)匹配電路模塊連接；至少兩個(gè)超生波換能器陣列模塊發(fā)出的超聲波信號(hào)在定點(diǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)，產(chǎn)生可聽(tīng)聲頻。
[0006]優(yōu)選地，每個(gè)超聲波換能器陣列模塊由9-400個(gè)超聲波換能器通過(guò)直插或者表貼形式安裝在PCB電路板上構(gòu)成，作為不同頻率超聲波聲頻的發(fā)射裝置。
[0007]優(yōu)選地，超聲波換能器的類型為壓電式超聲波換能器、磁致伸縮式超聲波換能器或渦流式超聲波換能器。
[0008]優(yōu)選地，超聲波換能器的形狀為圓形、橢圓形或者任意多邊形，超聲波換能器陣列模塊的陣列排列形狀為圓形、橢圓形或者任意多邊形。
[0009]優(yōu)選地，信號(hào)輸入模塊包括麥克風(fēng)輸入接口、音頻輸入接口、存儲(chǔ)卡輸入接口、按鍵控制端口和輸出端口。與三種輸入接口相對(duì)應(yīng)，信號(hào)輸入模塊的信號(hào)輸入方式包括麥克風(fēng)輸入、數(shù)字音頻輸入和存儲(chǔ)卡輸入。
[0010]優(yōu)選地，信號(hào)處理模塊包括輸入接口、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、音頻解碼器、數(shù)字調(diào)幅器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和輸出接口 ；模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和音頻解碼器分別與輸入接口連接，數(shù)字濾波器與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)字調(diào)幅器分別與數(shù)字濾波器和音頻解碼器連接，數(shù)字調(diào)幅器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和輸出接口依次連接。
[0011]優(yōu)選地，信號(hào)處理模塊還包括控制處理核心和人機(jī)交互接口 ；控制處理核心包括ARM芯片和FPGA芯片，人機(jī)交互接口包括鍵盤和指示燈。信號(hào)處理模塊可以對(duì)信號(hào)輸入模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)輸入方式的自動(dòng)識(shí)別，根據(jù)不同輸入方式采取不同的信號(hào)處理方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、數(shù)字調(diào)幅、數(shù)-模轉(zhuǎn)換等功能。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明使用兩個(gè)或兩個(gè)以上超聲波換能器陣列模塊作為超聲波發(fā)射源，實(shí)現(xiàn)了聲頻信號(hào)的定點(diǎn)傳播；同時(shí)各個(gè)超聲波換能器陣列模塊的相對(duì)位置可調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聲頻信號(hào)定點(diǎn)區(qū)間大小及位置的自由調(diào)整。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的定向傳輸裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的超聲波換能器陣列模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)超聲波換能器陣列模塊的聲頻定點(diǎn)傳播示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的三個(gè)超聲波換能器陣列模塊的星型聲頻定點(diǎn)傳播示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的三個(gè)超聲波換能器陣列模塊的總線型聲頻定點(diǎn)傳播示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1 一超聲波換能器陣列模塊一、2—超聲波換能器陣列模塊二、3—超聲波換能器陣列模塊三、4 一定點(diǎn)區(qū)域一、5—定點(diǎn)區(qū)域二。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明提供的定向傳輸裝置包括一個(gè)信號(hào)輸入模塊、一個(gè)信號(hào)處理模塊、兩個(gè)或兩個(gè)以上功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊、兩個(gè)或兩個(gè)以上匹配電路模塊以及兩個(gè)或兩個(gè)以上超聲波換能器陣列模塊；信號(hào)輸入模塊與信號(hào)處理模塊相互連接，每個(gè)功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊分別與信號(hào)處理模塊連接，功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊、匹配電路模塊與超聲波換能器陣列模塊的數(shù)量相同，每個(gè)功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊與超聲波換能器陣列模塊之間通過(guò)匹配電路模塊連接；至少兩個(gè)超生波換能器陣列模塊發(fā)出的超聲波信號(hào)在定點(diǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)，產(chǎn)生可聽(tīng)聲頻。
[0022]信號(hào)輸入模塊用于對(duì)需要進(jìn)行定向或定點(diǎn)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行采集輸入；信號(hào)處理模塊用于將信號(hào)輸入模塊采集到的信號(hào)按照聲音定向或定點(diǎn)傳輸?shù)乃惴ㄟM(jìn)行處理；功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊用于接收信號(hào)處理模塊的輸出信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行功率放大；匹配電路模塊用于對(duì)超聲波換能器陣列模塊進(jìn)行阻抗匹配。
[0023]在本實(shí)施例中，如圖1所示，定向傳輸裝置包括一個(gè)信號(hào)輸入模塊、一個(gè)信號(hào)處理模塊、兩個(gè)功率放大驅(qū)動(dòng)電路模塊、兩個(gè)匹配電路模塊以及兩個(gè)超聲波換能器陣列模塊。其中信號(hào)輸入模塊與信號(hào)處理模塊連接，信號(hào)輸入模塊的輸出信號(hào)為信號(hào)處理模塊的輸入信號(hào)；信號(hào)處理模塊分別與第一放大驅(qū)動(dòng)電路模塊和第二放大驅(qū)動(dòng)電路模塊連接，信號(hào)處理模塊的輸出信號(hào)分為兩路輸出，分別為第一放大驅(qū)動(dòng)電路模塊和第二放大驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸入信號(hào)；第一放大驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸出端與第一匹配電路模塊的輸入端連接，第二放大驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸出端與第二匹配電路模塊的輸入端連接；第一超聲波換能器陣列模塊與第一匹配電路模塊的輸出端連接，第二超聲波換能器陣列模塊與第二匹配電路模塊的輸出端連接。
[0024]本發(fā)明提供的定向傳輸裝置包括兩個(gè)或兩個(gè)以上超聲波換能器陣列模塊，每個(gè)超聲波換能器陣列模塊由9-400個(gè)超聲波換能器通過(guò)直插或者表貼形式安裝在PCB電路板上構(gòu)成，作為不同頻率超聲波聲頻的發(fā)射裝置，PCB板根據(jù)需要切割成相應(yīng)的形狀。單個(gè)超聲波換能器的類型為壓電式超聲波換能器、磁致伸縮式超聲波換能器或渦流式超聲波換能器，形狀為圓形、橢圓形或者任意多邊形。超聲波換能器陣列模塊的陣列排列形狀為圓形、橢圓形或者任意多邊形。
[0025]在本實(shí)施例中，如圖2所示，超聲波換能器陣列模塊由19個(gè)圓形的壓電式超聲波換能器排列組合成正六邊形構(gòu)成。
[0026]本發(fā)明提供的定向傳輸裝置包括一個(gè)信號(hào)輸入模塊，信號(hào)輸入模塊包括麥克風(fēng)輸入接口、音頻輸入接口、存儲(chǔ)卡輸入接口、按鍵控制端口和輸出端口。與三種輸入接口相對(duì)應(yīng)，信號(hào)輸入模塊的信號(hào)輸入方式包括麥克風(fēng)輸入、數(shù)字音頻輸入和存儲(chǔ)卡輸入三種方式。麥克風(fēng)輸入接口主要用來(lái)接收人聲信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，麥克風(fēng)的類型可以為動(dòng)圈式、電容式等。音頻輸入接口采用3.5mmTRS接頭，可以實(shí)現(xiàn)電腦、手機(jī)、MP3等設(shè)備音頻信號(hào)的輸入。存儲(chǔ)卡輸入接口采用SD讀卡器，可以讀取SD卡中的數(shù)字音頻信號(hào)作為輸入信號(hào)。信號(hào)輸入模塊的輸入方式默認(rèn)為音頻輸入方式，可以通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)來(lái)選擇輸入方式的類型。其中，麥克風(fēng)輸入方式可分別與其它兩種輸入方式同時(shí)作為輸入方式，輸入的聲音信號(hào)在時(shí)域上進(jìn)行疊加。