>[0027]本發(fā)明提供的定向傳輸裝置包括一個信號處理模塊，信號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、輸出接口、控制處理核心和人機(jī)交互接口?？刂铺幚砗诵陌ˋRM芯片和FPGA芯片，通過一系列數(shù)字信號算法，根據(jù)信號輸入模塊輸出的不同信號類型，可以實現(xiàn)對輸入信號的模-數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、音頻解碼、數(shù)字調(diào)幅、數(shù)-模轉(zhuǎn)換等信號采集、處理與輸出功能。人機(jī)交互接口包括鍵盤和指示燈，鍵盤用于調(diào)節(jié)設(shè)定參數(shù)，指示燈用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)。
[0028]在本實施例中，如圖3所示，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。輸入接口接收來自信號輸入模塊的信號，如果是模擬信號則輸入到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的信號輸入到數(shù)字濾波器；如果是數(shù)字信號，則輸入到音頻解碼器。數(shù)字濾波器和音頻解碼器的輸出都直接輸入到數(shù)字調(diào)幅器，經(jīng)過數(shù)字調(diào)幅器調(diào)幅處理后的信號輸入到數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，然后輸出到輸出接口。
[0029]本發(fā)明提供的定向傳輸裝置可通過對各個超聲波換能器陣列模塊相對位置的調(diào)整，實現(xiàn)對聲頻信號定點區(qū)間大小及位置的自由調(diào)整。圖4為兩個超聲波換能器陣列模塊的聲頻定點傳播示意圖。超聲波換能器陣列模塊一I與超聲波換能器陣列模塊二 2分別位于不同位置，兩者發(fā)射面中心間的的距離為L，中心指向方向的夾角為Θ。超聲波換能器陣列模塊一 I和超聲波換能器陣列模塊二 2分別發(fā)射不同頻率的超聲信號，在定點區(qū)域一 4內(nèi)發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)，產(chǎn)生可聽聲頻。通過調(diào)整兩個超聲波換能器陣列模塊的位置，即可改變定點區(qū)域一 4的位置；通過調(diào)整L和Θ的大小，即可改變定點區(qū)域一 4的大小，其中定點區(qū)域一 4的大小與L的大小成正比，與Θ的大小同樣成正比。
[0030]圖5為本發(fā)明實施例的三個超聲波換能器陣列模塊的星型聲頻定點傳播示意圖。超聲波換能器陣列模塊一 1、超聲波換能器陣列模塊二 2與超聲波換能器陣列模塊三3分別位于不同位置，超聲波換能器陣列模塊一 I與超聲波換能器陣列模塊二 2發(fā)射面中心間的的距離為L1,中心指向方向的夾角為Θ 1;超聲波換能器陣列模塊一 I與超聲波換能器陣列模塊三3發(fā)射面中心間的的距離為L2，中心指向方向的夾角為θ2。三個超聲波換能器陣列模塊分別發(fā)射不同頻率的超聲信號，便可在定點區(qū)域一 4內(nèi)發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)，產(chǎn)生可聽聲頻。通過調(diào)整三個超聲波換能器陣列模塊的位置，即可改變定點區(qū)域一 4的位置；通過調(diào)整U、L2以及Θ P θ2的大小，即可改變定點區(qū)域一 4的大小，其中定點區(qū)域一 4的大小與L PL2的大小成正比，與Θ 1、θ2的大小同樣成正比。
[0031]圖6為本發(fā)明實施例的三個超聲波換能器陣列模塊的總線型聲頻定點傳播示意圖。超聲波換能器陣列模塊一 1、超聲波換能器陣列模塊二 2與超聲波換能器陣列模塊三3分別位于不同位置，其中超聲波換能器陣列模塊二 2與超聲波換能器陣列模塊三3發(fā)射超聲信號的方向相互平行。超聲波換能器陣列模塊一I與超聲波換能器陣列模塊二 2發(fā)射面中心間的的距離為L1，中心指向方向的夾角為Θ ;超聲波換能器陣列模塊一 I與超聲波換能器陣列模塊三3發(fā)射面中心間的的距離為L2，中心指向方向的夾角同樣為Θ。三個超聲波換能器陣列模塊分別發(fā)射不同頻率的超聲信號，由于超聲波換能器陣列模塊二 2與超聲波換能器陣列模塊三3發(fā)射超聲信號的方向相互平行，因此二者發(fā)射的超聲信號并不會發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)。超聲波換能器陣列模塊一I發(fā)射的超聲信號分別與超聲波換能器陣列模塊二 2和超聲波換能器陣列模塊三3發(fā)射超聲信號發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)，在定點區(qū)域一 4和定點區(qū)域二 5內(nèi)產(chǎn)生可聽聲頻。通過調(diào)整三個超聲波換能器陣列模塊的位置，即可改變定點區(qū)域一 4和定點區(qū)域二 5的位置；通過調(diào)-1^L2以及Θ的大小，即可改變定點區(qū)域一 4和定點區(qū)域二 5的大小，其中定點區(qū)域一 4的大小與U、Θ的大小成正比，定點區(qū)域二 5的大小與L2、Θ的大小成正比。
[0032]上述自解調(diào)效應(yīng)是指當(dāng)頻率不同的多個超聲波束在非線性介質(zhì)中傳播時，由于受到介質(zhì)的非線性作用，從而產(chǎn)生原超聲波的和頻信號以及差頻信號的現(xiàn)象。
[0033]上述定點區(qū)域是指多個超聲波束發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)的區(qū)域。
[0034]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種定向傳輸裝置，其特征在于:包括一個信號輸入模塊、一個信號處理模塊、兩個或兩個以上功率放大驅(qū)動電路模塊、兩個或兩個以上匹配電路模塊以及兩個或兩個以上超聲波換能器陣列模塊；所述信號輸入模塊與信號處理模塊相互連接；所述每個功率放大驅(qū)動電路模塊分別與信號處理模塊連接；所述功率放大驅(qū)動電路模塊、匹配電路模塊與超聲波換能器陣列模塊的數(shù)量相同；所述每個功率放大驅(qū)動電路模塊與超聲波換能器陣列模塊之間通過匹配電路模塊連接；至少兩個所述超生波換能器陣列模塊發(fā)出的超聲波信號在定點區(qū)域內(nèi)發(fā)生自解調(diào)效應(yīng)，產(chǎn)生可聽聲頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向傳輸裝置，其特征在于:所述每個超聲波換能器陣列模塊由9-400個超聲波換能器通過直插或者表貼形式安裝在PCB電路板上構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向傳輸裝置，其特征在于:所述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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的定向傳輸裝置，其特征在于:所述超聲波換能器的形狀為圓形、橢圓形或者任意多邊形；所述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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向傳輸裝置，其特征在于:所述信號輸入模塊包括麥克風(fēng)輸入接口、音頻輸入接口、存儲卡輸入接口、按鍵控制端口和輸出端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向傳輸裝置，其特征在于:所述信號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 ；所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換器和音頻解碼器分別與輸入接口連接；所述數(shù)字濾波器與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器連接；所述數(shù)字調(diào)幅器分別與數(shù)字濾波器和音頻解碼器連接；所述數(shù)字調(diào)幅器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和輸出接口依次連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、6任一所述的定向傳輸裝置，其特征在于:所述信號處理模塊還包括控制處理核心和人機(jī)交互接口 ；所述控制處理核心包括ARM芯片和FPGA芯片；所述人機(jī)交互接口包括鍵盤和指示燈。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定向傳輸裝置，包括一個信號輸入模塊、一個信號處理模塊、兩個或兩個以上功率放大驅(qū)動電路模塊、兩個或兩個以上匹配電路模塊以及兩個或兩個以上超聲波換能器陣列模塊；信號輸入模塊與信號處理模塊相互連接，每個功率放大驅(qū)動電路模塊分別與信號處理模塊連接，功率放大驅(qū)動電路模塊、匹配電路模塊與超聲波換能器陣列模塊的數(shù)量相同，每個功率放大驅(qū)動電路模塊與超聲波換能器陣列模塊之間通過匹配電路模塊連接。本發(fā)明使用兩個或兩個以上超聲波換能器陣列模塊作為超聲波發(fā)射源，實現(xiàn)了聲頻信號的定點傳播；同時各個超聲波換能器陣列模塊的相對位置可調(diào)整，實現(xiàn)了對聲頻信號定點區(qū)間大小及位置的自由調(diào)整。
【IPC分類】H04R1-20
【公開號】CN104683907
【申請?zhí)枴緾N201510038237
【發(fā)明人】杜鵬, 姜楠
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月26日