聲參量陣揚聲器系統及其調製方法
2023-05-25 20:25:06 1
專利名稱：聲參量陣揚聲器系統及其調製方法
聲參量陣揚聲器系統及其調製方法
技術領域：
本發明涉及一種揚聲器系統，尤其涉及一種通過數字方式進行載波調製的聲參量陣揚聲器系統及其調製方法。
背景技術：
隨著聲學技術的快速發展，高品質的揚聲器系統已普遍應用於各個領域及場合， 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構開闢了一個新的應用領域，其應用場合有 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和數字系統兩種，其模擬系統是通過模擬器件進行載波調製，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射超聲； 其數字系統是通過數字方式進行載波調製，輸出脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation, PWM)信號，經過D類數字功率放大裝置進行功率放大，再由一組超聲換能器陣發射超聲。然而，數字系統的高度集成性和D類數字功率放大裝置的高效性比傳統的模擬系統更優越。由於相關技術的聲參量陣揚聲器數字系統將信號經過載波調製後，輸出脈衝寬度調製信號，而脈衝寬度調製信號不具有後續信號處理的功能，不易實現方向可控的功能，只能單一地向發射陣正面發射超聲。而很多商家通過機械裝置來實現聲音方向的可控性，不僅增加了系統的體積和複雜度，而且使用和維護都不方便。同時，採用機械裝置實現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克服上述問題。
發明內容本發明需解決的技術問題是提供一種能實現多個方向同時放音且可任意調整其放音方向的聲參量陣揚聲器系統及其方法。本發明是通過這樣的技術方案實現的一種聲參量陣揚聲器系統，其包括載波調製處理裝置、與載波調製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，其特徵在於所述載波調製處理裝置包括載波幅度調製單元，用於接收數字音頻信號S，將數字音頻信號與載波信號c相乘，以得到調製後的載波信號CA ；脈衝密度調製單元，用於接收載波幅度調製單元的輸出信號cA，並按下式對其進行脈衝密度調製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}；分組和方向調整單元，用於接收脈衝密度調製單元輸出的單比特流載波信號cAP， 並按框架矩陣FRAME對信號cAP進行K個分組，得到K個分組信號(\，再將通過STEER調整對進行方向調整，進而得到方向調整後的信號Wk，
權利要求
1. 一種聲參量陣揚聲器系統，其包括載波調製處理裝置、與載波調製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，其特徵在於所述載波調製處理裝置包括載波幅度調製單元，用於接收數字音頻信號S，將數字音頻信號與載波信號c相乘，以得到調製後的載波信號Ca ；脈衝密度調製單元，用於接收載波幅度調製單元的輸出信號CA，並按下式對其進行脈衝密度調製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 ；分組和方向調整單元，用於接收脈衝密度調製單元輸出的單比特流載波信號cAP，並按框架矩陣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調整對(ik 進行方向調整，進而得到方向調整後的信號Wk，
2.根據權利要求1所述的聲參量陣揚聲器系統，其特徵在於所述功率放大裝置和超聲換能器陣列之間還設有連接二者並用以濾除高頻噪聲的低通濾波器。
3.根據權利要求2所述的聲參量陣揚聲器系統，其特徵在於低通濾波器濾除的高頻噪聲頻率大於f。+20KHz，其中，fc為載波頻率。
4.根據權利要求3所述的聲參量陣揚聲器系統，其特徵在於所述低通濾波器包括8 階模擬電路。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的聲參量陣揚聲器系統，其特徵在於所述功率放大模塊採用D類數字功率放大器。
6.一種基於權利要求1所述的聲參量陣揚聲器系統的調製方法，其特徵在於該調製方法包括如下步驟步驟SOOl 提供數字音頻信號S，提供設有載波C的載波調製處理裝置，通過載波幅度調製，將載波c和數字音頻信號s相乘，得到幅度調製後的載波cA，即cA — C * s — [C1S1 C2S2 C3S3· · · CnSrJ其中，η為數字音頻信號S的採樣周期長度；步驟S002 對幅度調製後的載波cA進行脈衝密度調製，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，將脈衝密度調製信號的單比特流載波cAP按下式分解為K路信號
7.根據權利要求6所述的聲參量陣揚聲器系統的調製方法，其特徵在於所述步驟006 中，載波Tk經功率放大裝置處理後，再經過用以濾除高頻噪聲的低通濾波器處理，而後傳給超聲換能器陣列。
8.根據權利要求7所述的聲參量陣揚聲器系統的調製方法，其特徵在於低通濾波器濾除的高頻噪聲頻率大於f。+20KHz，其中，fc為載波頻率。
9.根據權利要求8所述的聲參量陣揚聲器系統的調製方法，其特徵在於所述低通濾波器包括8階模擬電路。
10.根據權利要求6至9任意一項所述的聲參量陣揚聲器系統的調製方法，其特徵在於所述功率放大模塊為D類數字功率放大器。
全文摘要
本發明提供了一種聲參量陣揚聲器系統及其調製方法，其系統中加入了脈衝密度調製模塊，就可以得到具有後續處理功能的信號，其方法包括對數字音頻信號進行載波調製、脈衝密度調製、多路分解、方向調整、多個方向的信號疊加，再經過功率放大及超聲換能陣列而發出超聲。這樣，輸出的聲音信號具有方向可即時調整、多個強指向性方向同時放音的功能。此外，數位訊號系統還具有抗幹擾、高度集成性、可晶片化的優點。
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 優先權日2011年12月15日
發明者馮聲振, 張麗宏 申請人:瑞聲聲學科技(常州)有限公司, 瑞聲聲學科技(深圳)有限公司, 瑞聲聲學科技研發(南京)有限公司