專利名稱：聲參量陣揚聲器系統(tǒng)及其調(diào)制方法
聲參量陣揚聲器系統(tǒng)及其調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種揚聲器系統(tǒng)，尤其涉及一種通過數(shù)字方式進行載波調(diào)制的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)及其調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
隨著聲學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高品質(zhì)的揚聲器系統(tǒng)已普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域及場合， 而帶有指向性的聲參量陣揚聲器以其高指向性、超聲傳播的方式而廣為人們歡迎，其為遠距離傳播、無音箱及磁鐵線圈的超薄揚聲器結(jié)構(gòu)開辟了一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，其應(yīng)用場合有 會議廳、展覽館、博物館及保密通訊等場合。人們不但要求其有定向傳聲的功能，更加要求該聲參量陣揚聲器具有多個方向傳音的特點，能滿足客戶在多個方向都能接收到聲音的需求。聲參量陣揚聲器一般分為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)兩種，其模擬系統(tǒng)是通過模擬器件進行載波調(diào)制，使用AB類功率放大裝置進行功率放大，再由一組超聲換能器陣發(fā)射超聲； 其數(shù)字系統(tǒng)是通過數(shù)字方式進行載波調(diào)制，輸出脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)信號，經(jīng)過D類數(shù)字功率放大裝置進行功率放大，再由一組超聲換能器陣發(fā)射超聲。然而，數(shù)字系統(tǒng)的高度集成性和D類數(shù)字功率放大裝置的高效性比傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)更優(yōu)越。由于相關(guān)技術(shù)的聲參量陣揚聲器數(shù)字系統(tǒng)將信號經(jīng)過載波調(diào)制后，輸出脈沖寬度調(diào)制信號，而脈沖寬度調(diào)制信號不具有后續(xù)信號處理的功能，不易實現(xiàn)方向可控的功能，只能單一地向發(fā)射陣正面發(fā)射超聲。而很多商家通過機械裝置來實現(xiàn)聲音方向的可控性，不僅增加了系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度，而且使用和維護都不方便。同時，采用機械裝置實現(xiàn)方向的可控性需要一定的啟動時間和停止時間，而且方向精度有限，聲音的傳播方向不能連續(xù)變化，通常該揚聲器的指向性方向只有一個。很不符合客戶對有多方向傳音功能的揚聲器的需求。因此，實有必要提出一種新的聲參量陣音頻重放系統(tǒng)克服上述問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需解決的技術(shù)問題是提供一種能實現(xiàn)多個方向同時放音且可任意調(diào)整其放音方向的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種聲參量陣揚聲器系統(tǒng)，其包括載波調(diào)制處理裝置、與載波調(diào)制處理裝置相連的功率放大裝置及與功率放大裝置相連的超聲換能器陣列，其特征在于所述載波調(diào)制處理裝置包括載波幅度調(diào)制單元，用于接收數(shù)字音頻信號S，將數(shù)字音頻信號與載波信號c相乘，以得到調(diào)制后的載波信號CA ；脈沖密度調(diào)制單元，用于接收載波幅度調(diào)制單元的輸出信號cA，并按下式對其進行脈沖密度調(diào)制PDM，而得到由η個單比特載波信號bn組成的單比特流載波信號cAP，
Cap = Lb1 b2 b3 . . . bn] = PDM {cA}；分組和方向調(diào)整單元，用于接收脈沖密度調(diào)制單元輸出的單比特流載波信號cAP， 并按框架矩陣FRAME對信號cAP進行K個分組，得到K個分組信號(\，再將通過STEER調(diào)整對進行方向調(diào)整，進而得到方向調(diào)整后的信號Wk，
權(quán)利要求
1. 一種聲參量陣揚聲器系統(tǒng)，其包括載波調(diào)制處理裝置、與載波調(diào)制處理裝置相連的功率放大裝置及與功率放大裝置相連的超聲換能器陣列，其特征在于所述載波調(diào)制處理裝置包括載波幅度調(diào)制單元，用于接收數(shù)字音頻信號S，將數(shù)字音頻信號與載波信號c相乘，以得到調(diào)制后的載波信號Ca ；脈沖密度調(diào)制單元，用于接收載波幅度調(diào)制單元的輸出信號CA，并按下式對其進行脈沖密度調(diào)制PDM，而得到由η個單比特載波信號bn組成的單比特流載波信號cAP， cAP = Lb1 b2 b3. · · bn] = PDMlcJ ；分組和方向調(diào)整單元，用于接收脈沖密度調(diào)制單元輸出的單比特流載波信號cAP，并按框架矩陣FRAME對信號cAP進行K個分組，得到K個分組信號Gk，再將通過STEER調(diào)整對(ik 進行方向調(diào)整，進而得到方向調(diào)整后的信號Wk，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)，其特征在于所述功率放大裝置和超聲換能器陣列之間還設(shè)有連接二者并用以濾除高頻噪聲的低通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)，其特征在于低通濾波器濾除的高頻噪聲頻率大于f。+20KHz，其中，fc為載波頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)，其特征在于所述低通濾波器包括8 階模擬電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)，其特征在于所述功率放大模塊采用D類數(shù)字功率放大器。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于該調(diào)制方法包括如下步驟步驟SOOl 提供數(shù)字音頻信號S，提供設(shè)有載波C的載波調(diào)制處理裝置，通過載波幅度調(diào)制，將載波c和數(shù)字音頻信號s相乘，得到幅度調(diào)制后的載波cA，即cA — C * s — [C1S1 C2S2 C3S3· · · CnSrJ其中，η為數(shù)字音頻信號S的采樣周期長度；步驟S002 對幅度調(diào)制后的載波cA進行脈沖密度調(diào)制，得到由η個單比特載波信號bn 組成的單比特流載波cAP，則cAP = Lb1 b2 b3. · · bn] = PDMlcJ ；步驟S003 信號分組，將脈沖密度調(diào)制信號的單比特流載波cAP按下式分解為K路信號
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于所述步驟006 中，載波Tk經(jīng)功率放大裝置處理后，再經(jīng)過用以濾除高頻噪聲的低通濾波器處理，而后傳給超聲換能器陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于低通濾波器濾除的高頻噪聲頻率大于f。+20KHz，其中，fc為載波頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于所述低通濾波器包括8階模擬電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任意一項所述的聲參量陣揚聲器系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于所述功率放大模塊為D類數(shù)字功率放大器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聲參量陣揚聲器系統(tǒng)及其調(diào)制方法，其系統(tǒng)中加入了脈沖密度調(diào)制模塊，就可以得到具有后續(xù)處理功能的信號，其方法包括對數(shù)字音頻信號進行載波調(diào)制、脈沖密度調(diào)制、多路分解、方向調(diào)整、多個方向的信號疊加，再經(jīng)過功率放大及超聲換能陣列而發(fā)出超聲。這樣，輸出的聲音信號具有方向可即時調(diào)整、多個強指向性方向同時放音的功能。此外，數(shù)字信號系統(tǒng)還具有抗干擾、高度集成性、可芯片化的優(yōu)點。
文檔編號H04R1/32GK102438192SQ201110420128
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者馮聲振, 張麗宏 申請人:瑞聲聲學(xué)科技(常州)有限公司, 瑞聲聲學(xué)科技(深圳)有限公司, 瑞聲聲學(xué)科技研發(fā)(南京)有限公司