改進的參數(shù)化變換器及相關方法
【專利摘要】一種超聲波音頻揚聲器，其包括背板，該背板包括第一主表面和導電區(qū)域，該背板進一步包括布置在該第一主表面上的多個紋理元件。鄰近該背板的第一主表面布置的柔性層包括導電區(qū)域和絕緣區(qū)域，其中該柔性層鄰近該背板布置，使得該絕緣區(qū)域被定位在該背板與該柔性層的導電區(qū)域之間，并且使得在該柔性層與紋理元件的表面之間存在大量空氣。
【專利說明】
改進的參數(shù)化變換器及相關方法
技術領域
[0001] 本說明書總體上涉及參數(shù)化揚聲器。更具體地，一些實施例涉及超聲波發(fā)射器。
【背景技術】
[0002] 非線性轉(zhuǎn)換是將足夠密集的、音頻調(diào)制超聲波信號引入空氣柱中的結果。自解調(diào) 或下變頻沿著空氣柱發(fā)生，導致可聽聲學信號的形成。此過程由于已知的物理原理而發(fā)生， 即，當在同一介質(zhì)中同時輻射具有不同頻率的兩個聲波時，由兩個聲波的非線性(參數(shù)化） 相互作用產(chǎn)生包括兩個頻率的總和以及差異的調(diào)制波形。當兩個原始聲波是超聲波并且其 之間的差異差被選擇為音頻頻率時，可以通過參數(shù)化相互作用生成可聽聲音。
[0003]參數(shù)化音頻重現(xiàn)系統(tǒng)通過在非線性過程中的兩個聲學信號的外差作用 (heterodyning)產(chǎn)生聲音，該非線性過程發(fā)生在諸如空氣的介質(zhì)中。聲學信號通常在超聲 頻率范圍中。介質(zhì)的非線性導致由介質(zhì)產(chǎn)生的作為聲學信號的總和以及差異的聲學信號。 因此，在頻率上分開的兩個超聲信號可以導致在60Hz至20,000Hz的人類聽覺范圍內(nèi)的差 首。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文中所描述的技術的實施例包括超聲波音頻揚聲器系統(tǒng)，其包括發(fā)射器和驅(qū)動 器。在一些實施例中，超聲波音頻揚聲器包括:包括第一主表面和導電區(qū)域的背板，該背板 進一步包括布置在第一主表面上的多個紋理元件;鄰近背板的第一主表面布置的柔性層， 該柔性層包括導電區(qū)域和絕緣區(qū)域，其中柔性層鄰近背板布置，使得絕緣區(qū)域被定位在背 板與柔性層的導電區(qū)域之間，并且使得在柔性層與紋理元件的表面之間存在大量空氣；其 中，背板和柔性層均被配置以被電耦接至攜帶音頻調(diào)制超聲波載波的一對信號線中的相應 的一個信號線，并且進一步地，其中，在應用音頻調(diào)制超聲波載波后，柔性層被配置以將音 頻調(diào)制超聲波載波信號的壓力波表示發(fā)射到空中。
[0005] 結合附圖，根據(jù)下列【具體實施方式】，本發(fā)明的其他特征和方面將變得明顯，該附圖 通過示例圖示說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的特征。上述
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在限制本發(fā)明的范圍， 該范圍僅由所附的權利要求書限定。
【附圖說明】
[0006] 根據(jù)一個或多個不同實施例參照附圖詳細描述了本發(fā)明。附圖被提供僅用于圖示 說明的目的并且僅描繪本發(fā)明的典型實施例或示例實施例。這些附圖被提供用于幫助讀者 理解本文所描述的系統(tǒng)和方法，并且不應被認為限制要求保護的發(fā)明的寬度、范圍或應用 性。
[0007] 本文中包括的附圖中的一些附圖從不同的視角圖示說明了本發(fā)明的不同實施例。 盡管所附的描述性文本可能參考在其中被描繪為在設備的"頂部"、"底部"或"側(cè)部"的元 件，然而除非以其他方式明確聲明，否則這種參考僅是描述性的并且不暗示或要求以特定 的空間取向?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。
[0008] 圖1是圖示說明適合與本文中所描述的發(fā)射器技術一起使用的超聲波聲音系統(tǒng)的 圖示。
[0009] 圖2是圖示說明適合與本文中所描述的發(fā)射器技術一起使用的信號處理系統(tǒng)的另 一示例的圖示。
[0010] 圖3是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的示例發(fā)射器的放大圖。
[0011] 圖4是圖示說明根據(jù)在圖3中圖示說明的示例的組裝發(fā)射器的橫截面視圖的圖示。
[0012] 圖5是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的超聲波發(fā)射器的另一示 例配置的圖示。
[0013] 圖6A是圖示說明能夠用于驅(qū)動本文中所披露的發(fā)射器的簡單驅(qū)動器電路的示例 的圖示。
[0014] 圖6B是圖示說明用來在從信號自身抽取需要的電壓的發(fā)射器處生成偏置電壓的 簡單電路的示例的圖示。在本示例中，電路被設計成在300V處偏置，但是通過改變二極管 ZDl，其他的電壓是可能的。
[0015] 圖6C是圖示說明能夠用于形成罐形磁芯電感器的罐形磁芯的示例的剖面圖的圖 不。
[0016] 圖7是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的另一示例發(fā)射器配置的 圖示。
[0017] 圖8是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的另一示例發(fā)射器配置的 圖示。
[0018] 圖9A是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的包括脊的不規(guī)則表面 的一部分的橫截面圖的圖示。
[0019] 圖9B是圖示說明在圖9A中示出的背板104的一個實施例的表面的多個行的透視圖 的圖示。
[0020] 圖9C是圖示說明在用于形成不規(guī)則表面的峰（而不是細長的脊）的形狀中形成的 不規(guī)則物的透視圖的圖示。
[0021] 圖10是圖示說明具有包括脊的不規(guī)則表面的另一個實施例的一部分的橫截面圖 的圖示。
[0022 ]圖IIA圖示說明根據(jù)以上參照圖9和圖10描述的實施例的紋理表面的示例尺寸。 [0023]圖IIB圖不說明根據(jù)以上參照圖9和圖10描述的實施例的紋理表面的另一不例尺 寸。
[0024]圖12A圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的紋理元件的橫截面圖。 [0025]圖12B圖示說明在圖12A中描繪的紋理元件的透視圖。
[0026]圖13是圖示說明具有多個紋理元件(諸如在圖12中圖示說明的紋理元件）的輪廓 的示例的圖示。
[0027] 圖14是圖示說明其中在每個相鄰脊之間提供倒圓狀表面的輪廓的示例的圖示。
[0028] 圖15是圖示說明根據(jù)以上參照圖12至圖14描述的實施例的紋理表面的示例性尺 寸的圖示。
[0029] 圖16A圖示說明根據(jù)本文中描述的實施例的示例紋理表面的橫截面圖。
[0030] 圖16B圖示說明根據(jù)本文中描述的實施例的示例紋理表面的透視圖。
[0031] 圖17A是圖示說明以拱形配置形成的示例發(fā)射器的自頂向下視圖的圖示。
[0032] 圖17B圖示說明以柱形配置形成的示例發(fā)射器的自頂向下視圖。
[0033] 圖18A圖示說明拱形配置的示例發(fā)射器的透視圖。
[0034] 圖18B圖示說明柱形配置的示例發(fā)射器的透視圖。
[0035] 這些附圖并不意是窮舉性的或?qū)⒈景l(fā)明限制于所披露的精確形式。應理解，本發(fā) 明可以通過修改和替換來實現(xiàn)，并且本發(fā)明僅由權利要求及其等同物限制。
【具體實施方式】
[0036]本文中所描述的系統(tǒng)和方法的實施例針對各種不同的應用提供超音速聲音 (Hypersonic SouncUHSS)音頻系統(tǒng)或其他超聲波音頻系統(tǒng)。某些實施例針對超聲波載波音 頻應用提供薄膜超聲波發(fā)射器。
[0037] 圖1是圖示說明適合與本文中所描述的系統(tǒng)和方法一起使用的超聲波聲音系統(tǒng)的 圖示。在這個示例性超聲波系統(tǒng)1中，來自音頻源2(例如，麥克風、存儲器、數(shù)據(jù)存儲裝置、流 媒體源、CD、DVD或其他音頻源)的音頻內(nèi)容被接收。音頻內(nèi)容可以根據(jù)來源被解碼并且從數(shù) 字形式轉(zhuǎn)換成模擬形式。使用調(diào)制器將由音頻系統(tǒng)1接收的音頻內(nèi)容調(diào)制到頻率為Π 的超 聲波載波上。調(diào)制器通常包括用于生成超聲波載波信號的本地振蕩器3以及用于將音頻信 號調(diào)制到載波信號上的倍增器4。所產(chǎn)生的信號是具有頻率為Π 的載波的雙邊帶或單邊帶 信號。在一些實施例中，信號是參數(shù)化超聲波或HSS信號。在大多數(shù)情況中，所使用的調(diào)制方 案是幅度調(diào)制或AM 可以通過用信息承載信號乘以超聲波載波來實現(xiàn)，該信息承載信號 在這種情況中是音頻信號。經(jīng)調(diào)制的信號的頻譜具有兩個邊帶（即上邊帶和下邊帶)和載波 自身，這兩個邊帶關于載波頻率是對稱的。
[0038] 將經(jīng)調(diào)制的超聲波信號提供至變換器6,該變換器將超聲波發(fā)射到空中以產(chǎn)生超 聲波7。當通過變換器以足夠高的聲壓水平進行回放時，由于通過其進行"播放"或傳輸?shù)目?氣的非線性性能，信號中的載波與（多個)邊帶混合以解調(diào)信號并重現(xiàn)音頻內(nèi)容。這有時候 被稱為自解調(diào)。因此，即使針對單邊帶實現(xiàn)方式，載波也包括有發(fā)射的信號使得自解調(diào)可以 發(fā)生。盡管在圖3中所圖示說明的系統(tǒng)使用單個變換器來發(fā)射單信道音頻內(nèi)容，然而本領域 的普通技術人員在閱讀本說明書之后將理解，多個混合器、放大器和變換器可以如何被用 于使用超聲波載波傳輸多信道音頻。
[0039] 在圖2中示意性地圖示說明了適合與本文中描述的技術一起使用的信號處理系統(tǒng) 10的一個示例。在該實施例中，各種處理電路或者部件以根據(jù)一種實現(xiàn)方式對它們進行布 置的順序(相對于信號的處理路徑)來圖示說明。將理解，處理電路的部件可以變化，同樣每 個電路或部件處理輸入信號的順序可以變化。同樣，根據(jù)實施例，處理系統(tǒng)10可以包括比所 圖示說明的那些部件或電路更多或更少的部件或電路。
[0040] 同樣，在圖1中示出的示例被優(yōu)化以用于處理兩個輸入和輸出信道(例如，"立體 聲"信號），其中各種部件或電路對于每個信號信道包括基本上匹配的部件。本領域的普通 技術人員在閱讀本說明書之后將理解，可以使用單信道(例如，"單耳"或"單聲道"信號）、雙 信道(如圖2所圖示說明的)或更多數(shù)量的信道來實現(xiàn)音頻系統(tǒng)。
[0041] 現(xiàn)在參照圖2,示例信號處理系統(tǒng)10可以包括音頻輸入，該音頻輸入可以對應于音 頻輸入信號的左信道12a和右信道12b。均衡網(wǎng)絡14a、14b可以被包括以提供信號的均衡。均 衡網(wǎng)絡可以例如升高或抑制預定的頻率或頻率范圍以增加由參數(shù)化發(fā)射器組件的發(fā)射器/ 電感器組合本質(zhì)上提供的益處。
[0042]在音頻信號被壓縮之后，壓縮器電路16a、16b可以被包括以壓縮輸入信號的動態(tài) 范圍，有效地提高輸入信號的某些部分的幅度并降低輸入信號的某些其他部分的幅度。更 具體地，壓縮器電路16a、16b可以被包括以縮小音頻幅度的范圍。一方面，壓縮器以不小于 約2:1的比率使輸入信號的峰到峰幅度變小。將輸入信號調(diào)整至更窄的幅度范圍可以被完 成以最小化失真，這是這類調(diào)制系統(tǒng)的有限動態(tài)范圍的特征。在其他實施例中，可以在壓縮 器16a、16b之前提供均衡網(wǎng)絡14a、14b以在壓縮之后對信號進行均衡。在替代實施例中，壓 縮可以發(fā)生在均衡之前。
[0043]低通濾波器電路18a、18b可以被包括以提供信號的高頻部分的截止，并且高通濾 波器電路20a、20b提供音頻信號的低頻部分的截止。在一個示例性實施例中，低通濾波器電 路18a、18b用于截除高于約15-20kHz的信號，而高通濾波器電路20a、20b用于截除低于約 20-200HZ的信號。
[0044]高通濾波器20a、20b可以被配置以消除低頻，這些低頻在調(diào)制之后將引起載波頻 率的偏差(例如，圖6中的最接近載波頻率的經(jīng)調(diào)制信號的那些部分）。同樣，系統(tǒng)難以有效 地重現(xiàn)一些低頻并且因此嘗試重現(xiàn)這些頻率會浪費很多能量。因此，高通濾波器20a、20b可 以被配置以截除這些頻率。
[0045]低通濾波器18a、18b可以被配置以消除較高頻率，這些較高頻率在調(diào)制之后可能 導致通過載波產(chǎn)生可聽差拍信號(beat signal)。舉例來講，如果低通濾波器截除15kHz以 上的頻率，并且載波頻率約為44kHz，那么差信號將不低于約29kHz，該差信號仍在人類的可 聽范圍之外。然而，如果高達25kHz的頻率被允許通過濾波器電路，那么所生成的差信號可 以在19kHz的范圍內(nèi)，這在人類聽覺的范圍內(nèi)。
[0046] 在示例系統(tǒng)10中，在通過低通和高通濾波器之后，音頻信號由調(diào)制器22a、22b進行 調(diào)制。調(diào)制器22a、22b將音頻信號與由振蕩器23生成的載波信號進行混合或組合。例如，在 一些實施例中，單個振蕩器(該振蕩器在一個實施例中以40kHz至50kHz的選定頻率來驅(qū)動， 該范圍對應于可以用于振蕩器中的易得到的晶體)被用來驅(qū)動兩個調(diào)制器22a、22b。通過針 對多個調(diào)制器利用單個振蕩器，向多個信道提供相同的載波頻率，其在調(diào)制器的輸出端 24a、24b處被輸出。針對每個信道使用相同的載波頻率使得可能發(fā)生任何可聽差拍頻率的 風險變小。
[0047] 在調(diào)制階段之后還可以包括高通濾波器27a、27b。高通濾波器27a、27b可以用于使 經(jīng)調(diào)制的超聲波載波信號通過并且確保沒有音頻頻率經(jīng)由輸出端24a、24b進入放大器。因 此，在一些實施例中，高通濾波器27a、27b可以被配置以過濾出低于約25kHz的信號。
[0048] 圖3是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的示例發(fā)射器的放大圖 不。圖3中不出的不例發(fā)射器包括一個導電表面45、另一個導電表面46、絕緣層47和光柵48。 在所圖示說明的示例中，導電層45布置在背板49上。在各種實施例中，背板49是非導電背板 并且用于使導電表面45在背側(cè)上絕緣。例如，導電表面45和背板49可以被實現(xiàn)為沉積在非 導電的或相對低導電性的襯底上的金屬化層。
[0049]作為進一步的示例，導電表面45和背板49可以被實現(xiàn)為具有沉積在其上的金屬化 層的印刷電路板(或其他類似材料）。作為另一示例，導電表面45可以層疊或噴鍍于背板49 之上，或者使用各種沉積技術(包括氣相或蒸發(fā)沉積以及熱噴涂)被涂敷于背板49上。又作 為另一示例，導電層45可以是金屬化膜。
[0050]導電表面45可以是連續(xù)的表面或者其可以具有狹縫、洞、各種形狀的開孔或其他 非導電區(qū)域。此外，導電表面45可以是光滑的或基本上光滑的表面，或者其可以是粗糙的或 有凹痕的。例如，導電表面45可以被隆起、沖壓、鋪沙、噴砂、在表面形成有凹陷或不規(guī)則物、 以期望的"橘皮皺"程度沉積或者以其他方式具有紋理。
[0051 ] 導電表面45不必布置于專用背板49上。相反地，在一些實施例中，導電表面45可以 沉積在提供另外功能的構件上，如作為揚聲器外殼的一部分的構件。導電表面45還可以直 接沉積在發(fā)射器將安裝于其上的壁或其他位置上，等等。
[0052]導電表面46提供發(fā)射器的另一個電極。導電表面可以被實現(xiàn)為金屬化膜，其中，金 屬化層沉積于膜襯底之上(未單獨地圖示說明）。該襯底可以例如是聚丙烯、聚酰亞胺、聚對 苯二甲酸乙二醇酯（PET)、雙軸向定向的聚對苯二甲酸乙二醇酯（例如，Mylar、Melinex或 Hostaphan聚酯薄膜）、Kapton或其他襯底。在一些實施例中，襯底具有低導電性，并且當被 定位使得該襯底位于層45與層46的導電表面之間時，該襯底充當導電表面45與導電表面46 之間的絕緣體。
[0053]此外，在一些實施例中，導電表面46(以及其包括在其中的其絕緣襯底)通過絕緣 層47與導電表面45分開。絕緣層47可以例如使用PET、軸向或雙軸向定向的聚乙烯對笨二甲 酸酯、聚丙烯、聚酰亞胺或其他絕緣膜或材料制成。
[0054]為了用足夠的電力驅(qū)動發(fā)射器以達到足夠的超聲波壓力水平，可能在導電表面46 與導電表面45之間的間隔太薄的情況下出現(xiàn)電弧。然而，在間隔太厚的情況下，發(fā)射器將不 會實現(xiàn)諧振。在一個實施例中，絕緣層47是厚度約為0.92密耳的層。在一些實施例中，絕緣 層47是厚度為從約0.90密耳至約1密耳的層。在進一步的實施例中，絕緣層47是厚度為從約 0.75密耳至約1.2密耳的層。在又進一步的實施例中，絕緣層47的厚度薄至約0.33或0.25密 耳?？梢允褂闷渌穸龋⑶以谝恍嵤├胁惶峁﹩为毜慕^緣層47。例如，一些實施例依 賴導電層46的絕緣襯底(例如，如在金屬化膜的情況下）來提供在導電表面45與46之間的絕 緣。包括絕緣層47的一個益處是其可以允許更高等級的偏置電壓被施加到第一和第二導電 表面45、46之間而沒有電弧。當考慮兩個導電表面45、46之間的材料的絕緣屬性時，應當考 慮層47(如果有的話)的絕緣值以及導電層46沉積于其上的襯底(如果有的話)的絕緣值。 [0055]光柵48可以被包括在堆疊的頂部上。光柵48可以由導電或非導電材料制成。在一 些實施例中，光柵48可以是形成用于揚聲器的外部揚聲器光柵的光柵。因為光柵48在一些 實施例中與導電表面46接觸，所以光柵48可以使用非導電材料制成以屏蔽用戶免受存在于 導電表面46上的偏置電壓。光柵48可以包括洞51、狹縫或其他開口。這些開口可以是一致 的，或者它們可以跨區(qū)域變化，并且它們可以是從光柵48的一個表面延伸到另一個表面的 通孔。光柵48可以具有各種厚度。例如，光柵48可以約為60密耳，然而可以使用其他厚度。 [00 56]電觸點（electrical contact)52a、52b用于將經(jīng)調(diào)制的載波信號親接于發(fā)射器 中。以下描述發(fā)射器的驅(qū)動器電路的示例。
[0057]圖4是圖示說明根據(jù)在圖3中所圖示說明的示例的組裝發(fā)射器的橫截面圖的圖示。 如所圖不說明的，此實施例包括背板49、導電表面45、導電表面46(包括沉積在襯底46b上的 導電表面46a)、在導電表面45與導電表面46a之間的絕緣層47,以及光柵48。這些和其他附 圖中的尺寸，并且特別是層的厚度沒有按比例繪制。
[0058]發(fā)射器可以被制成為幾乎任何尺寸。在一個應用中，發(fā)射器的長度1為10英寸且其 寬度ω為5英寸，然而其他尺寸即更大和更小的尺寸都是可能的。長度和寬度的實際范圍可 以類似于常規(guī)書架型揚聲器的長度和寬度。更大的發(fā)射器面積可以導致更大的聲音輸出， 但也可能要求更高的偏置電壓。
[0059]表1描述了可以用于提供導電表面46的金屬化膜的示例。針對導電表面46,優(yōu)選低 薄層電阻或低Ω/□。因此，在表1上具有<5且<1Ω/□的膜比具有較高Ω/□電阻的膜展 現(xiàn)出更好的性能。展現(xiàn)2k或更大Ω/□的膜在開發(fā)測試中不提供高輸出等級。Kapton聚酰亞 胺可能是期望的材料，因為它在操作發(fā)射器所期望的溫度范圍內(nèi)相對是溫度不敏感的。聚 丙烯由于其相對小的電容可能是其次期望的。發(fā)射器中更小的電容意味著需要更大的電感 (并且因此需要物理上更大的電感器)來形成諧振電路。如表1所示，用于提供導電表面46的 膜的范圍可以從約0.25密耳到3密耳(襯底包括在內(nèi)）。 ΓηηΑΠ? 豐 1

L〇〇63j 盡営禾在表1中不出，然而η」以用亍提供導電表_46的另一種膜是可從Dunmore Corporation(鄧莫爾公司）獲得的DE 320鋁/聚酰亞胺膜。此膜是在兩側(cè)鍍鋁的聚酰亞胺基 產(chǎn)品。該膜厚約1密耳并且提供<1的Ω/□。如這些示例所示，多個不同的金屬化膜中的任 何金屬化膜可以被提供作為導電表面45、46。金屬化通常使用噴鍍或物理氣相沉積工藝來 執(zhí)行?？紤]到對低Ω/□材料的優(yōu)選，鋁、鎳、鉻、銅或其他導電材料可以用作金屬層。
[0064]金屬化膜與背板一起通常具有固有諧振頻率，在該諧振頻率處它們將諧振。針對 一些膜/背板組合，它們的固有諧振頻率可以在約30-150kHz的范圍內(nèi)。例如，在如上所述的 背板的情況下，一些0.33密耳的Kapton膜在約54kHz處諧振，而一些1.0密耳的Kapton膜在 約34kHz處諧振。因此，可以選擇膜和超聲波載波的載波頻率從而使得載波頻率與膜/背板 組合的諧振頻率匹配。將載波頻率選擇在膜/背板組合的諧振頻率處可以增加發(fā)射器的輸 出。
[0065] 圖5是圖示說明根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的超聲波發(fā)射器的另一示 例配置的圖不。圖5中的不例包括導電表面45和46以及光柵48。圖5中不出的實施例與圖3和 圖4中示出的實施例之間的不同在于圖5中示出的實施例不包括單獨的絕緣層47。可以使用 如以上參照圖3和圖4描述的相同的材料實現(xiàn)層45、46和48。具體地，為了避免在導電表面 45、46之間短路或電弧，導電表面46沉積在具有絕緣屬性的襯底上。例如，與在表1中不出的 膜相似的金屬化My Iar膜或Kapton膜可以用于實現(xiàn)導電表面46，其中膜被定向使得絕緣襯 底定位在導電表面45、46之間。
[0066] 圖6A是圖示說明可以用于驅(qū)動本文中所披露的發(fā)射器的簡單驅(qū)動器電路的示例 的圖示。如將由本領域的普通技術人員認識的，在使用多個發(fā)射器的情況下（例如，針對立 體聲應用），可以針對每個發(fā)射器提供驅(qū)動器電路50。在一些實施例中，驅(qū)動器電路50被提 供在與發(fā)射器相同的外殼或組件中。在其他實施例中，驅(qū)動器電路50被提供在單獨的外殼 中。此驅(qū)動器電路僅是示例，并且本領域的普通技術人員將認識其他驅(qū)動器電路可以與本 文中所描述的發(fā)射器技術一起使用。
[0067]通常，來自信號處理系統(tǒng)10的經(jīng)調(diào)制的信號電耦接至放大器(未示出）。放大器可 以是驅(qū)動器電路50的一部分并且與其在相同的外殼或殼體中。替代地，放大器可以被單獨 地封裝。在放大之后，信號被遞送至驅(qū)動器電路50的輸入端Al、A2。在本文中所描述的實施 例中，發(fā)射器組件包括可以用超聲波頻率操作的發(fā)射器。該發(fā)射器(未在圖6中示出）在觸點 D1、D2處連接到驅(qū)動器電路50。電感器54與發(fā)射器一起形成并聯(lián)諧振電路。通過配置與發(fā)射 器并聯(lián)的電感器54,可以實現(xiàn)通過電感器和發(fā)射器以及并聯(lián)諧振電路的電流循環(huán)。因此，發(fā) 射器的電容變得重要，因為發(fā)射器的較低電容值要求較高的電感來實現(xiàn)在期望頻率處的諧 振。因此，在發(fā)射器設計中，層與發(fā)射器的電容值作為整體可以是重要的考慮因素。
[0068]偏置電壓被施加到端子BI、B2兩端以為發(fā)射器提供偏置。全波整流器57和濾波電 容器58向發(fā)射器輸入端D1、D2兩端的電路提供DC偏置。理想地，所使用的偏置電壓約為發(fā)射 器期望采用的反向偏置的兩倍(或更大）。這是為了確保偏置電壓足以將發(fā)射器從反向偏至 狀態(tài)中拉出。在一個實施例中，偏置電壓近似300-450伏特，然而可以使用其他范圍中的電 壓。例如，可以使用350伏特。針對超聲波發(fā)射器，偏置電壓通常在幾百至數(shù)百伏特的范圍 中。
[0069] 盡管可以使用串聯(lián)安排，將電感器54與發(fā)射器并聯(lián)地安排相對于串聯(lián)安排可以提 供優(yōu)點。例如，在該配置中，可以在放大器未直接存在于電流路徑中的情況下在電感器-發(fā) 射器電路中實現(xiàn)諧振。與串聯(lián)配置相比，這可以導致發(fā)射器更穩(wěn)定和可預測的性能，以及更 少的功率被浪費。
[0070] 在最優(yōu)系統(tǒng)性能下獲得諧振可以提高系統(tǒng)的效率（即，減少由系統(tǒng)消耗的功率)并 減少由系統(tǒng)產(chǎn)生的熱。
[0071] 在串聯(lián)安排的情況下，電路使浪費的電流流過電感器。如本領域中已知的，發(fā)射器 將在電路中實現(xiàn)電諧振的點處(或附近)表現(xiàn)最佳。然而，放大器在電路中引入變化，其可以 隨著溫度、信號偏差、系統(tǒng)性能等變化。因此，當電感器54與發(fā)射器(和放大器)串聯(lián)定向時， 可能更加難以獲得(并維持)電路中穩(wěn)定的諧振。
[0072] 圖6B是圖示說明可以與本文中所披露的發(fā)射器一起使用的簡單偏置電路的示例 的圖示。如將由本領域的普通技術人員認識的，在使用多個發(fā)射器的情況下（例如，用于立 體聲應用），可以針對每個發(fā)射器提供偏置電路53。在一些實施例中，偏置電路53被提供在 與發(fā)射器相同的外殼或組件中。在其他實施例中，偏置電路53被提供在單獨的外殼中。此驅(qū) 動器電路僅是示例，并且本領域的普通技術人員將認識到，其他驅(qū)動器電路可以與本文中 所描述的發(fā)射器技術一起使用。
[0073] 通常，來自信號處理器10的經(jīng)調(diào)制的信號電耦接至放大器(未示出）。放大器可以 是驅(qū)動器電路53的一部分并且與其在相同的外殼或殼體中?？商娲兀糯笃骺梢员粏为?地封裝。在放大之后，信號被遞送至電路53的輸入端A1、A2。在本文中所描述的實施例中，發(fā) 射器組件包括可以以超聲波頻率操作的發(fā)射器。發(fā)射器在觸點E1、E2處連接到驅(qū)動器電路 53。圖5B中示出的電路的優(yōu)勢在于可以從超聲波載波信號中生成偏壓，并且不需要供應單 獨的偏置供應。在操作中，二極管D1-D4結合電容器C1-C4被配置以作為整流器或電壓倍增 器操作。具體地，二極管D1-D4和電容器C1-C4被配置以作為整流器和電壓四倍器，該電壓四 倍器產(chǎn)生高達節(jié)點E1、E2兩端的載波電壓幅度的約四倍的DC偏置電壓?？梢允褂妙愃频囊?知的電壓倍增技術提供其他級別的電壓倍增。
[0074]電容器C5被選擇得足夠大以保持偏置并向El處的DC電壓呈現(xiàn)開路（即，防止DC短 路到地），但是足夠小以允許經(jīng)調(diào)制的超聲波載波通過發(fā)射器。電阻器R1、R2形成分壓器，并 且與齊納二極管ZDl組合以將偏置電壓限制到期望等級，該期望等級在所圖示說明的示例 中為300伏特。
[0075]電感器54可以是本領域的普通技術人員已知的各種類型。然而，電感器生成可以 "泄漏"超出電感器約束的磁場。該場可以干擾發(fā)射器的操作和/或響應。同樣，在超聲波聲 音應用中使用的許多電感器/發(fā)射器對以生成大量熱能的電壓操作。熱量還可以負面地影 響參數(shù)化發(fā)射器的性能。
[0076]至少由于這些原因，在大多數(shù)常規(guī)參數(shù)化聲音系統(tǒng)中，電感器物理上位于距發(fā)射 器相當遠的距離處。雖然這種解決方案解決了以上概述的問題，但是其添加了另外的并發(fā) 問題。從電感器傳送到發(fā)射器的信號可能是相對高的電壓(近似160V峰到峰或更高）。由此， 將電感器連接到發(fā)射器的布線針對高電壓應用必須是額定的。同樣，在某些安裝中線路的 長期運轉(zhuǎn)是必要的，這可能是既昂貴又危險的，并且還可能干擾與參數(shù)化發(fā)射器系統(tǒng)無關 的通信系統(tǒng)。
[0077] 可以使用罐形磁芯電感器實現(xiàn)電感器54(包括如在圖6A和圖6B的配置中示出的部 件）。罐形磁芯電感器被封裝在罐形磁芯內(nèi)，該罐形磁芯通常由鐵氧體材料制成。這約束了 電感器繞組以及由電感器生成的磁場。通常，罐形磁芯包括限定腔體60的兩個鐵氧體半體 59a、59b，其中電感器的繞組可以布置在該腔體中。參見圖6C?？諝忾g隙G可以被包括以增加 罐形磁芯的磁導率而不影響磁芯的屏蔽能力。因此，通過增加空氣間隙G的大小，罐形磁芯 的磁導率被增大。然而，增加空氣間隙G還要求增加保持在罐形磁芯中的電感器的匝數(shù)以便 實現(xiàn)期望的電感量。因此，空氣間隙可以增加磁導率并且同時降低由罐形磁芯電感器生成 的熱量，而不犧牲磁芯的屏蔽屬性。
[0078]在圖6A和圖6B中所圖示說明的示例中，使用雙繞組升壓變壓器。然而，在通常被稱 為自耦變壓器配置中可以將主繞組55和次繞組56組合，主繞組和次繞組中的任一者或兩者 可以包含在罐形磁芯中。
[0079]如以上所討論的，期望的是利用電感器54和發(fā)射器實現(xiàn)并聯(lián)諧振電路。還期望的 是使電感器/發(fā)射器對的阻抗與放大器期望的阻抗匹配。這通常要求增加電感器發(fā)射器對 的阻抗。還可能期望的是實現(xiàn)這些目標同時將電感器物理上定位在發(fā)射器附近。因此，在一 些實施例中，罐形磁芯的空氣間隙被選擇使得主繞組55的匝數(shù)呈現(xiàn)放大器期望的阻抗負 載。以此方式，電路的每個回路可以被調(diào)諧來以增加的效率等級操作。增加罐形磁芯中的空 氣間隙提供能力來增加電感器元件55的匝數(shù)而不改變電感器元件56的期望電感(這將以其 他方式影響發(fā)射器回路的諧振）。這進而提供能力來調(diào)整電感器元件55的匝數(shù)以匹配放大 器期望的阻抗負載。
[0080]增加空氣間隙的大小的附加益處是罐形磁芯的物理大小可以被減小。因此，可以 使用更小的罐形磁芯同時仍然提供相同的電感以與發(fā)射器產(chǎn)生諧振。
[0081]使用升壓變壓器為本系統(tǒng)提供附加的優(yōu)點。因為變壓器從放大器到發(fā)射器的方向 上"升壓"，所以其必須從發(fā)射器到放大器的方向上"降壓"。因此，可能以其他方式從電感 器/發(fā)射器對行進至放大器的任何負反饋通過降壓過程被減弱，因此通常使在放大器和系 統(tǒng)上的任何此類事件的影響被最小化(具體地，電感器/發(fā)射器對中可能影響由放大器經(jīng)歷 的阻抗負載的變化被減小）。
[0082] 在一個實施例中，涂漆的Litz線30/46用于主繞組和次繞組。Litz線包括許多單獨 絕緣并且絞合或編織在一起的細線股。Litz電線使用多根平行的細的單獨絕緣的導線。單 根導線的直徑被選擇為小于在工作頻率處的趨膚深度，使得這些線股不遭受可感知的趨膚 效應損耗。因此，Litz線可以允許在更高頻率下的更好性能。
[0083]偏置電壓被施加到端子BI、B2兩端以為發(fā)射器提供偏置。全波整流器57和濾波電 容器58向發(fā)射器輸入端D1、D2兩端的電路提供DC偏置。理想地，所使用的偏置電壓約為預望 發(fā)射器所呈現(xiàn)的反向偏置的兩倍(或更大）。這是為了確保偏置電壓足以將發(fā)射器從反向偏 壓狀態(tài)中拉出。在一個實施例中，偏置電壓近似350-420伏特。在其他實施例中，可以使用其 他偏置電壓。針對超聲波發(fā)射器，偏置電壓通常在幾百至數(shù)百伏特的范圍中。
[0084] 盡管未在附圖中示出，然而在偏置電壓足夠高的情況下，可能在導電層45、46之間 出現(xiàn)電弧。該電弧可以通過中間絕緣層以及在發(fā)射器的邊緣處(在絕緣層的外邊緣周圍）出 現(xiàn)。因此，絕緣層47可以被制得在長度和寬度上比導電表面45、46更大以防止邊緣電弧。同 樣地，在導電層46是絕緣襯底上的金屬化膜的情況下，導電層46可以被制得在長度和寬度 上比導電層45更大，以增加從導電層46的邊緣到導電層45的邊緣的距離。
[0085] 電阻器Rl可以被包括以降低諧振電路的Q因數(shù)或使其平坦化。并非在所有情況中 都需要電阻器Rl并且作為負載的空氣將自然地降低Q。同樣地，電感器54中較細的Litz線也 可以降低Q從而使得峰不會過度尖銳。
[0086] 圖7是圖示說明了根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的另一示例發(fā)射器配置 的圖示。在該配置中的發(fā)射器包括作為底層的導電光柵65、絕緣中間層47以及上導電層46。 可以使用以上參照圖3和圖4描述的用于層46和47的示例實現(xiàn)層46和47?？梢允褂脤щ姴牧?或具有導電表面或涂層的材料制成導電光柵65。因為導電光柵65形成發(fā)射電極中的一個電 極，所以輸入引線52b連接至導電光柵65。
[0087] 導電光柵65可以具有洞、狹縫或其他開口的圖案。在一些實施例中，這些開口組成 導電光柵65的約50%的面積。在其他實施例中，這些開口可以組成導電光柵65的更大或更 小百分比的面積。導電光柵65的厚度可以約為60密耳。在其他實施例中，導電光柵65可以具 有不同的厚度。
[0088] 圖8是圖示說明了根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的另一示例發(fā)射器配置 的圖示。在該配置中的發(fā)射器包括作為底層的導電光柵65、絕緣中間層47以及上導電層46 和上光柵48。除了光柵48之外，在圖8中圖示說明的發(fā)射器類似于在圖7中圖示說明的示例。
[0089] 組成本文中所描述的發(fā)射器的層可以使用多種不同的技術接合在一起。例如，可 以使用框架、鉗夾、夾子、粘合劑或其他附接機制將這些層接合在一起。這些層可以在邊緣 處接合在一起以避免干擾發(fā)射器膜的諧振。
[0090] 如以上指出的，在各種實施例中，導電表面45具有不規(guī)則的表面。為了產(chǎn)生該不規(guī) 則表面，在以上所討論的實施例中，表面可以被隆起、沖壓、鋪沙、噴砂、在表面形成有凹陷 或不規(guī)則形狀、以期望的"橘皮皺"程度沉積或者以其他方式具有紋理。在其他實施例中，導 電表面45可以包括導電板或其他構件，該構件被形成有或具有脊或其他類似的紋理元件以 向?qū)щ姲l(fā)射器膜46呈現(xiàn)不規(guī)則表面。
[0091]圖9A是圖示說明了根據(jù)本文中所描述的技術的一個實施例的包括脊的不規(guī)則表 面的一部分的橫截面圖的圖示。在圖9A中所圖示說明的示例中，導電背板104具有脊狀表面 105。脊狀表面105的峰支撐導電層46。盡管導電層46被不為由脊狀表面的峰105間隔開，然 而導電層46可以?？吭诩範畋砻娴姆?05上或與之接觸。在一些實施例中，導電層46包括傳 導層46a和將傳導層46a與峰分隔開的絕緣層46b。盡管未圖示說明，然而當偏置電壓被施加 到發(fā)射器兩端時，導電層46將被吸入與表面105更穩(wěn)定地接觸，從而導致層46接觸峰，在充 分的偏置的情況下，被至少部分向下吸入到谷中。優(yōu)選地，偏置不足以強到將層46吸入與整 個表面105完整接觸，因為期望一些空氣量以允許層46響應于音頻調(diào)制超聲波信號的應用 而移動。
[0092]圖9B是圖示說明了在圖9A中示出的背板104的一個實施例的表面的多行的透視圖 的圖示。在所圖示說明的示例中，脊狀表面105的峰在跨背板104的全部或部分的長度上延 伸。可以用細長的紋理元件1〇7(在該示例中，為基本上一致的脊)制造背板104的部分，該紋 理元件跨背板104的全部或部分大致平行地延伸。在其他實施例中，表面105中的不規(guī)則物 17具有較短的長度。圖9C是圖示說明了在用于形成不規(guī)則表面的峰(而不是細長的脊)的形 狀中形成的不規(guī)則物的透視圖的圖示。在圖9C所圖示說明的示例中，表面不規(guī)則物是正方 棱錐的形式(具有被截去的平坦的峰），然而也可以使用矩形錐。盡管表面不規(guī)則物(例如， 圖9B的脊107和圖9C的椎體108)的邊緣被示為具有尖銳的邊緣，然而表面不規(guī)則物的邊緣 的部分或全部可以具有較大的半徑(即，其可被緩和或不那么尖銳）。
[0093] 在圖9所圖示說明的實施例中，每個峰的高度基本上是一致的或者基本上是相同 的高度。在替代實施例中，脊的峰的高度可以逐行或逐峰變化。圖10是圖示說明了具有包括 脊的不規(guī)則表面的另一個實施例的一部分的橫截面圖的圖示。在圖10所圖示說明的實施例 中，脊狀表面111的峰具有不同的高度。具體地，存在由較高峰112限定的多個較低峰114。在 該示例中，峰112是負載峰（loaded peak)，因為它們支撐發(fā)射器層46。較短峰114是非負載 峰并且可以以被選擇用于在發(fā)射器層46與背板104之間提供期望的空氣量的高度來提供。 如在參照圖9B圖示說明并描述的實施例的情況下，表面111可以包括跨背板104的全部或部 分延伸的多個細長的脊。替代地，如以上參照圖9C圖示說明并描述的實施例的情況下，表面 111可以包括布置在背板104的表面上或形成背板104的表面的多個正方棱錐或矩形錐。在 這種情況下，負載錐體可以被安排成行使得負載椎體的行鄰近非負載椎體的多行。替代地， 負載錐體可以被安排使得它們被非負載錐體環(huán)繞。
[0094] 紋理元件(例如，錐體）的高度可以變化，但是優(yōu)選地該變化相對較小。圖IIA和圖 IlB是圖示說明了根據(jù)以上參照圖9和圖10描述的實施例的紋理表面的示例性尺寸的圖示。 在圖IIA的示例中，脊或錐體的高度為0.008〃并且以0.019〃的間距被安排。在錐體的頂部處 的平坦臺面的寬度是0.003〃。在相鄰錐體的側(cè)壁之間形成的交叉區(qū)處的角度優(yōu)選地是直 角，然而可以使用其他角度。類似地，在圖IlB的示例中，錐體或脊可以具有類似的尺寸，BP 具有0.019〃的間距、0.008〃的負載錐體高度以及0.003〃的峰寬度。在圖IIB的示例實施例 中，負載錐體與非負載錐體之間的高度差可以相對較小，近似0.00025〃-0.004〃。然而，這些 尺寸是示例性的并且可以隨著應用變化，這些示例圖示說明了由紋理元件提供的紋理可以 是精細的紋理。例如，脊或錐體的高度的范圍可以從0.005〃至0.015〃，并且間距的范圍可以 從0.012〃至0.100〃，然而在兩種情況中可以使用更小或更大的尺寸。
[0095]包括圖12A和圖12B的圖12提供背板的紋理元件的又一替代實施例。圖12A是根據(jù) 本文中所描述的技術的一個實施例的紋理元件的橫截面圖，而圖12B呈現(xiàn)了透視圖。現(xiàn)在參 照圖12A和圖12B，在該示例中，脊120具有經(jīng)修改的扇形頂表面121。表面121包括多個高點 125和凹陷127,其提供了紋理元件(例如，脊120)的頂部的輪廓。
[0096]同樣在圖12A中圖示說明的是定位在背板104上方的導電層46。雖然導電層46被示 為與脊120的峰間隔開，然而導電層46可以?？吭诩範畋砻?20的峰上或與之接觸，條件是 導電層46在傳導層46a與背板104之間包括絕緣層46b。盡管未圖不說明，然而當偏置電壓施 加到發(fā)射器兩端時，導電層46將被吸入與扇形頂表面121的更穩(wěn)定的接觸中，從而導致層46 接觸高點125,并且在充分偏置的情況下可能被至少部分地吸入到脊之間的凹陷127和谷 中。優(yōu)選地，偏置不足以強到將層46吸入與背板104的整個表面的完全接觸中，因為期望一 些空氣量以允許層46響應于音頻調(diào)制超聲波信號的應用而移動。
[0097]圖13是圖示說明了具有如在圖12中所圖示說明的那些紋理元件的多個紋理元件 的輪廓的示例的圖示。在該示例中，紋理元件以彼此平行定位脊的形式安排，這些脊跨背板 104的全部或部分擴展(running)。如該示例中示出的，紋理元件在每個紋理脊的底部處符 合V形。在相鄰錐體的側(cè)壁之間形成的交叉區(qū)處的V形的角度優(yōu)選地是直角，然而可以使用 其他角度。
[0098] 在替代實施例中，紋理元件在脊之間的谷中不符合V形配置。例如，在一個替代方 案中，在相鄰脊120之間的表面是倒圓表面(radius surface)(例如，U形配置）。此倒圓表面 的示例在圖14中示出，其中在相鄰脊120的每個脊之間提供放倒圓狀表面122。作為另一個 示例，在另一替代中，相鄰脊121之間的表面具有平坦的底部或基底123。此表面的示例在圖 15中示出，其中脊121從其對應的峰向下傾斜(在示例中為恒定斜率，然而也可以使用彎曲 表面)并且在基本上平坦的谷基底123處相遇。從脊斜坡到谷基底的過渡可以是尖銳的，或 者其可以是倒圓狀的。
[0099] 紋理元件(例如，脊120)的高度可以變化，但是優(yōu)選地該變化相對較小。圖16是圖 示說明了根據(jù)以上參照圖12至圖15描述的實施例的紋理表面的示例性尺寸的圖示。圖16A 呈現(xiàn)沿著脊120的行向下看的橫截面圖，而圖16B呈現(xiàn)觀看具有多個高點125和凹陷127的單 個脊120的透視圖。在圖16的示例中，脊120的高度為0.008〃并且以0.035〃的間距被間隔開。 每個脊的峰以0.035〃的間距被安排;在高點125的頂部處的平坦臺面的長度和寬度分別是 0.003〃和0.030〃 ；并且凹陷127的深度是0.008"。
[0100] 然而，這些尺寸是示例性的并且可以隨著應用變化，這些示例圖示說明了由紋理 元件提供的紋理可以是精細的紋理。例如，脊或錐體的高度的范圍可以從0.005〃至0.015〃， 并且間距的范圍可以從0.012〃至0.100〃，然而在兩種情況中可以使用更小或更大的尺寸。
[0101] 在這些和其他實施例中，在脊或錐體之間的信道的深度在確定膜/背板發(fā)射器系 統(tǒng)的諧振中可以是重要的因素。優(yōu)選地，經(jīng)調(diào)制的超聲波信號的載波頻率被選擇為發(fā)射器 系統(tǒng)的諧振頻率或在該頻率附近以便于有效操作。在各實施例中，諧振頻率優(yōu)選地大于 35kHz。在進一步的實施例中，諧振頻率優(yōu)選地大于50kHz。在一些實施例中，發(fā)射器層46可 以具有在從30kHz到150kHz的范圍中的任何值處的固有諧振頻率，然而替代方案可能高于 或低于此范圍。在一個實施例中，使用諧振頻率為80kHz的膜/背板發(fā)射器。
[0102] 同樣地，在膜46與背板104之間的空氣量可以被調(diào)整以形成范圍在30kHz到150kHz 中的諧振系統(tǒng)，然而高于或低于此范圍的其他頻率是有可能的。在一個實施例中，使用 80kHz的載波頻率并且空氣量被配置以給出80kHz的系統(tǒng)諧振頻率。在各種應用中，空氣量 將是確定諧振頻率的主導因素。在其他配置中，膜的剛度將是主導的而空氣量可以被任意 地選擇。在其他配置中，它們兩者幾乎貢獻相等的作用。因此，設計折衷可以被考慮并且利 用低于理想的頻率匹配。
[0103] 在以上參照圖9至圖16所描述的實施例中，以及在其他類似實施例中，背板104可 以由鋁或其他導電材料制成。鋁由于其質(zhì)量輕且耐腐蝕因而是期望的。鋁或其他導電材料 可以被機加工(例如，銑削）、鑄造、沖壓、或以其他方式被制造以形成背板104的期望的表面 圖案。此外，背板可以由塑料或其他非導電材料制成并且然后用諸如鎳或鋁的導電材料涂 覆。該非導電背板可以被注模、鑄造、沖壓或以其他方式制造以形成期望的表面圖案。
[0104]發(fā)射器可以通過使用多種不同的制造技術將層46與背板104接合來制造。例如，在 一個實施例中，層46沿著其長度和寬度被拉緊并且使用粘合劑、機械緊固件或其他緊固技 術被固定地附連到背板104。進一步舉例來講，可以提供圍繞背板104的周邊的相對平坦的 區(qū)域以呈現(xiàn)膜46可以被粘合到或以其他方式附連到背板104的平坦區(qū)域。膜46可以沿著背 板104的整個周邊或在選定的位置處被粘合到或以其他方式固定到背板104。此外，膜46可 以在周邊內(nèi)的選定的點或位置處被粘合到或以其他方式固定到背板104。在制造過程中施 加到膜的張力優(yōu)選地是足夠大的張力以使該膜平滑從而避免褶皺或者不必要的多余材料。 所期望的是在均勻地施加偏置電壓到背板的區(qū)域兩端后，足夠大的張力允許膜被吸引到 板。在一些應用中，張力的量可以近似為10PSI，然而可以使用其他張力。
[0105]為了避免在附連操作期間在膜46與背板104之間捕獲不想要的空氣，可以在背板 104的背部提供一個或多個空氣洞以允許空氣逸出。這可以避免在空氣腔中建立不想要的 壓力并且避免在組件后膜的"鼓脹"。
[0106]此外，在一些實施例中，背板的紋理導電表面可以被陽極化處理或者以其他方式 在頂表面上配備絕緣材料的薄涂覆。如以上指出的，在一些實施例中，膜46可以是具有傳導 表面的金屬化My Iar膜或Kapton膜，其被應用于聚合物或其他類似絕緣膜上。在背板104的 表面被陽極化處理的情況下，不需要雙層膜(例如，層46a、46b)來將膜46與背板104隔離，并 且傳導膜(在沒有絕緣膜的情況下)可以被利用。
[0107]組成本文中所披露的各種發(fā)射器的導電層和非導電層可以使用柔性材料制成。例 如，本文中所描述的實施例使用柔性金屬化膜來形成導電層，并且使用非金屬化膜來形成 電阻層。由于這些材料的柔性性質(zhì)，它們可以被模制以形成期望的配置和形狀。在其他實施 例中，組成發(fā)射器的這些層可以使用模制材料或成形材料來形成以實現(xiàn)期望的配置或形 狀。
[0108] 例如，如在圖17A中所圖示說明的，這些層可以以拱形配置施加于襯底74。圖18A提 供了以拱形配置形成的發(fā)射器的透視圖。在該示例中，襯背材料(blacking material)71被 模制或形成拱形形狀而發(fā)射器層72附裝于其上。其他示例包括柱形（圖17b和圖18b)和球 形。如在閱讀本說明書之后對本領域的普通技術人員將是明顯的是，根據(jù)本文中所披露的 技術，可以使用其他形狀的襯背材料或在其上的其他形狀的襯底來形成超聲波發(fā)射器。 [0109] Mylar膜、Kapton膜和其他金屬化膜可以被拉伸或伸展至一定程度。伸展膜并且以 拉伸配置使用膜可以為發(fā)射器增添更高程度的定向性。超聲波信號本質(zhì)傾向于是自然定向 的。然而，伸展膜產(chǎn)生更高等級的定向性。同樣地，導電層可以使用多種導電材料中的任何 導電材料制成?？梢允褂玫某Ｒ妼щ姴牧习ㄤX、鎳、鉻、金、鍺、銅、銀、鈦、媽、鉬和鉭。導電 金屬合金也可以被使用。
[0110] 如以上指出的，導電層45、46可以使用金屬化膜制成。這些金屬化膜包括Mylar膜、 Kapton膜和其他類似的膜?？色@得不同透明程度(從基本上完全透明到不透明）的此類金屬 化膜。同樣地，絕緣層47可以使用透明膜制成。因此，本文中所披露的發(fā)射器可以使用透明 材料制成，從而產(chǎn)生透明的發(fā)射器。這種發(fā)射器可以被配置以放置在各種物體上以形成超 聲波揚聲器。例如，一個或一對(或更多）的透明發(fā)射器可以作為透明膜被放在電視屏幕上 方。這是有利的，因為隨著電視變得越來越薄，存在可用于大揚聲器的較小的空間。將（多 個)發(fā)射器層疊在電視屏幕上允許放置揚聲器而不需要附加的機柜空間。作為另一示例，發(fā) 射器可以被放置在相框上，從而將圖片轉(zhuǎn)換成超聲波發(fā)射器。同樣，因為金屬化膜也可以是 高反射性的，所以超聲波發(fā)射器可以被制成鏡子。
[0111] 雖然以上已描述了本發(fā)明的各種實施例，但應理解的是它們僅通過示例而不是限 制的方式來呈現(xiàn)。同樣地，各種圖示可以描繪本發(fā)明的示例架構或其他配置，其被完成以幫 助理解可以包括在本發(fā)明中的特征和功能性。本發(fā)明不局限于所圖示說明的示例架構或配 置，而是可以使用各種替代性架構和配置來實現(xiàn)期望的特征。實際上，將對本領域技術人員 明顯的是，可以如何實現(xiàn)替代性功能的、邏輯的或物理的分區(qū)和配置以實現(xiàn)本發(fā)明的期望 特征。同樣，不同于本文中所描繪的那些名稱的眾多不同的構成模塊名稱可以應用于各部 分。此外，關于流程圖、操作說明以及方法權利要求，除非另有明確說明，否則本文中呈現(xiàn)的 步驟的順序并不要求各種實施例被實施以便以相同順序來執(zhí)行所闡述的功能。
[0112] 盡管以上就不同示例性實施例和實現(xiàn)方式而言描述了本發(fā)明，但是應理解，在一 個或多個單獨實施例中描述的不同特征、方面以及功能不限于這些特征、方面以及功能對 通過其被描述的特定實施例的適用性，而是相反地，這些特征、方面以及功能可以單獨或以 不同組合應用到本發(fā)明的一個或多個其他實施例，而不論此類實施例是否被描述并且也無 論此類特征是否呈現(xiàn)為所描述的實施例的一部分。因此，本發(fā)明的寬度和范圍不應該受以 上描述的示例性實施例中的任何示例實施例的限制。
[0113] 除非另有明確聲明，否則在本文檔中使用的術語和短語以及其變體應該被解釋為 開放性的而不是限制性的。如前述的示例:術語"包括"應被解讀為意味著"包括，但不限于" 等等；術語"示例"用于提供所討論的項的示例性實例，并非窮舉性的或限制其列表;術語 "一種"或"一個"應被解讀為意味著"至少一個"、"一個或多個"等等;并且諸如"常規(guī)的"、 "傳統(tǒng)的"、"正常的"、"標準的"、"已知的"的形容詞以及類似含義的術語不應被解釋為將所 描述的項限制于給定的時間段或者限制為在給定時間可獲得的項，而是相反地應被理解為 包含可在現(xiàn)在或在未來的任何時候獲得的常規(guī)的、傳統(tǒng)的、正常的或標準的技術。同樣，在 本文檔指那些本領域的普通技術人員將清楚或已知的技術的情況下，此類技術包括現(xiàn)在或 在未來的任何時候熟練的業(yè)內(nèi)人士清楚或已知的那些技術。
[0114] 在一些實例中，擴展性詞匯和短語諸如"一個或多個"、"至少"、"但不限于"等的存 在不應被解釋為意味著在可能不存在此類擴展性短語的情形下期望或需要更窄的情況。術 語"模塊"的使用并不暗示所描述的或所要求保護的部件或功能性作為模塊的一部分全部 被配置在共同的封裝體中。事實上，模塊的任何或所有不同部件(無論是控制邏輯還是其他 部件)都可以被組合在單個封裝體中或被單獨地維護，并且可以進一步分布在多個分組或 封裝體中或跨越多個位置來分布。
[0115]此外，本文中陳述的不同實施例在示例性框圖、流程圖以及其他圖示方面被描述。 如在閱讀了本文文檔之后對本領域的普通技術人員將變得清楚的是，所示的實施例及其不 同替代方案可以被實施而不受所示示例的約束。例如，框圖及其隨附描述不應該被解釋為 要求特定架構或配置。
【主權項】
1. 一種超聲波音頻揚聲器，包括： 背板，所述背板包括第一主表面和導電區(qū)域，所述背板進一步包括布置在所述第一主 表面上的多個紋理元件； 鄰近所述背板的所述第一主表面布置的柔性層，所述柔性層包括導電區(qū)域和絕緣區(qū) 域，其中所述柔性層鄰近所述背板布置使得所述絕緣區(qū)域被定位在所述背板與所述柔性層 的所述導電區(qū)域之間，并且使得在所述柔性層與所述紋理元件的表面之間存在大量空氣； 其中所述背板和所述柔性層均被配置以被電耦接至攜帶音頻調(diào)制超聲波載波的一對 信號線中的相應一個信號線上，并且進一步地，其中在應用所述音頻調(diào)制超聲波載波后，所 述柔性層被配置以將所述音頻調(diào)制超聲波載波信號的壓力波表示發(fā)射到空中。2. 如權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述紋理元件包括布置在所述背板的 所述第一主表面上的多個脊，其中對應的凹陷被布置在每個相鄰的一對脊之間。3. 如權利要求2所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述多個脊中的每個脊包括以某一角 度從相鄰的凹陷延伸的兩個表面和沿著所述脊的峰擴展的平坦部分。4. 如權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述谷包括一對相鄰脊的相鄰表面的 交叉區(qū)。5. 如權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中谷包括在一對相鄰脊的相鄰表面之間 的倒圓狀表面。6. 如權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中谷包括在一對相鄰脊的相鄰表面之間 的平坦表面。7. 如權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述多個脊中的每個脊的峰包括扇形 輪廓。8. 如權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述柔性層包括金屬化膜。9. 一種靜電發(fā)射器，其包括： 第一電極，所述第一電極包括具有紋理表面的導電元件； 第二電極，所述第二電極包括鄰近所述第一電極的所述紋理表面布置的金屬化膜； 其中，在應用音頻調(diào)制超聲波載波后，所述第二電極被配置以響應于音頻調(diào)制信號發(fā) 生諧振并且將所述音頻調(diào)制超聲波載波信號的壓力波表示發(fā)射到空中。10. 如權利要求9所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述紋理表面包括布置在所述背板的 所述第一主表面上的多個脊，其中相應的凹陷被布置在每個相鄰的一對脊之間。11. 如權利要求10所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述多個脊中的每個脊包括以某一 角度從相鄰的凹陷延伸的兩個表面和沿著所述脊的峰擴展的平坦部分。12. 如權利要求11所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述谷包括一對相鄰脊的相鄰表面 的交叉區(qū)。13. 如權利要求11所述的超聲波音頻揚聲器，其中谷包括在一對相鄰脊的相鄰表面之 間的倒圓狀表面。14. 如權利要求11所述的超聲波音頻揚聲器，其中谷包括在一對相鄰脊的相鄰表面之 間的平坦表面。15. 如權利要求11所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述多個脊中的每個脊的峰包括扇 形輪廓。16. -種超聲波音頻揚聲器，其包括： 第一層，所述第一層具有第一主表面、第二主表面和導電區(qū)域； 第二層，所述第二層鄰近所述第一層布置并且具有第一主表面、第二主表面和導電區(qū) 域；以及 布置在所述第一區(qū)域與所述第二區(qū)域之間的絕緣區(qū)域； 其中所述第二層包括背板并且所述背板包括多個紋理元件。17. 如權利要求16所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一層包括鄰近所述背板的所 述紋理元件布置的柔性層，所述柔性層包括導電區(qū)域和絕緣區(qū)域，其中所述柔性層鄰近所 述背板布置，使得所述絕緣區(qū)域被定位在所述背板與所述柔性層的所述導電區(qū)域之間，并 且使得在所述柔性層與所述紋理元件的表面之間存在大量空氣。18. 如權利要求16所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一層和所述第二層均被配置 以電耦接至攜帶音頻調(diào)制超聲波載波的一對信號線中的相應的一個信號線，并且進一步 地，其中在應用所述音頻調(diào)制超聲波載波后，所述柔性層被配置以將所述音頻調(diào)制超聲波 載波信號的壓力波表示發(fā)射到空中。
【文檔編號】H04R19/00GK105917667SQ201480073022
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年10月28日
【發(fā)明人】E·G·諾里斯
【申請人】烏龜海岸公司