專利名稱：參量陣音頻播放系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種參量陣音頻播放系統(tǒng)，尤其涉及一種用于播放預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻 率組合的參量陣音頻播放系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常的參量陣音頻播放系統(tǒng)是為寬帶信號(hào)設(shè)計(jì)，可以用于播放頻率豐富的音頻信 號(hào)。但是此類系統(tǒng)需要專門的調(diào)制器和高頻寬帶信號(hào)功率放大器，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能 要求高。而且，在調(diào)制過(guò)程中如果使用雙邊帶幅度調(diào)制，會(huì)引入諧波失真；而如果使用單邊 帶幅度調(diào)制，則需要額外的信號(hào)處理。同時(shí)還要求超聲換能器的頻響盡可能平坦。在一些應(yīng)用場(chǎng)合并不需要寬帶信號(hào)，只是多個(gè)頻率的組合，例如用于警示或者提 示用的揚(yáng)聲器，或者模擬樂(lè)器的玩具等。這種情況下，應(yīng)用通常的參量陣音頻播放系統(tǒng)更顯 得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有參量陣音頻播放系統(tǒng)存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)超聲換能器性能要求高的問(wèn) 題，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)超聲換能器的性能要求低的參量陣音頻播放系統(tǒng)。一種參量陣音頻播放系統(tǒng)，用于播放預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻率組合而成的可聽(tīng)音。該 參量陣音頻播放系統(tǒng)包括接收裝置、高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器、多路數(shù)字功率放大器和超聲 換能器陣列，其中，該接收裝置接收頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度大小的控制信號(hào)，該高頻脈 沖信號(hào)發(fā)生器根據(jù)該控制信號(hào)生成載波頻率的高頻脈沖信號(hào)和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng) 的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)，該多路數(shù)字功率放大器獨(dú)立地放大該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器 生成的不同頻率的高頻脈沖信號(hào)并輸出對(duì)應(yīng)的超聲信號(hào)，該超聲換能器陣列接收該超聲信 號(hào)，并生成頻率組合的可聽(tīng)音。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該控制信號(hào)是單路信號(hào)，其包括該 頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度大小信息。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該控制信號(hào)是多路信號(hào)，其分別包 括一個(gè)或多個(gè)頻率的幅度大小信息。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器同時(shí)發(fā)出載 波頻率的高頻脈沖信號(hào)和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)，頻率組 合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)的脈沖寬度由該控制信號(hào)控制。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該幅度調(diào)制是單邊帶調(diào)制，輸出信 號(hào)只包括一個(gè)邊帶，并且頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的邊帶獨(dú)立的為上邊帶或者下邊帶。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該多路數(shù)字功率放大器的每一路分 別接收并分別放大載波頻率的高頻脈沖信號(hào)和該預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻率組合內(nèi)的每個(gè)頻率 對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該超聲換能器陣列包括多個(gè)不同中心頻率的超聲換能器，該多個(gè)超聲換能器的中心頻率分別對(duì)應(yīng)于來(lái)自該多路數(shù)字功率放大 器輸出的超聲信號(hào)的頻率。作為上述參量陣音頻播放系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該超聲換能器陣列中相鄰的超聲換 能器的相同中心頻率相異。本發(fā)明參量陣音頻播放系統(tǒng)不需要調(diào)制器就可以輸出調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)，因 此其結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，而且每路數(shù)字功率放大器只對(duì)載波頻率和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度 調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)中的某一個(gè)頻率放大，因此多路數(shù)字功率放大器的設(shè)計(jì)也大為簡(jiǎn) 化。此外，對(duì)超聲換能器的性能要求也降低。


圖1是本發(fā)明參量陣音頻播放系統(tǒng)一較佳實(shí)施方式的主要流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明參量陣音頻播放系統(tǒng)主要用來(lái)播放預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻率組合而成的可聽(tīng) 音，該頻率組合包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)先設(shè)定的不同頻率。該參量陣音頻播放系統(tǒng)包括接收裝 置、高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器、多路數(shù)字功率放大器和超聲換能器陣列。其中，該接收裝置用于 接收頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度大小的控制信號(hào)。該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器用于生成載波頻 率的高頻脈沖信號(hào)和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)。該多路數(shù)字 功率放大器用于獨(dú)立地放大不同頻率的高頻脈沖信號(hào)，其可能包括兩路、三路或者更多路 數(shù)字功率放大器。該超聲換能器陣列由多種不同中心頻率的超聲換能器構(gòu)成。其中，相同 中心頻率的超聲換能器可以相鄰排列，也可以不相鄰排列，但在不相鄰排列的情況下，其所 達(dá)到的效果較佳。也就是說(shuō)，在效果較佳的情況下，該超聲換能器陣列中相鄰的超聲換能器 的相同中心頻率相異。請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明參量陣音頻播放系統(tǒng)一較佳實(shí)施方式的主要工作流程示意 圖。該參量陣音頻播放系統(tǒng)的工作流程主要包括(1)預(yù)先確定期望的具體頻率組合f1; f2，...，fN，一共為N個(gè)頻率，其中N >0。 確定超聲信號(hào)的載波頻率f。。計(jì)算出頻率組合經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制后，分別為f。1; fc2, . . .，f。N，且 有f。n = f?！纅n，其中η = 1，2，. . .，N，“士 ”表示任意選擇加法或是減法，分別對(duì)應(yīng)著上邊 帶幅度調(diào)制和下邊帶幅度調(diào)制；(2)設(shè)置頻率組合f1;f2，...，fN中每個(gè)頻率fn的幅度大小An的控制信號(hào)，控制信 號(hào)可以在任一時(shí)刻改變；其中，該控制信號(hào)可以為單獨(dú)信號(hào)，其包括頻率組合f” f2，. . .，fN 中每個(gè)頻率fn的幅度大小An信息，該控制信號(hào)也可以是多路信號(hào)，其分別包括一個(gè)或多個(gè) 頻率的幅度大小An信息；也就是說(shuō)，控制信號(hào)不必和頻率組合f\，f2，...，fN—一對(duì)應(yīng)，當(dāng)控 制信號(hào)為單路信號(hào)時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)控制；(3)高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生1路頻率為載波頻率f。、占空比為50%的第一高頻 脈沖信號(hào)U。，并根據(jù)每個(gè)頻率fn的幅度大小An，產(chǎn)生N路頻率為頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率fn對(duì) 應(yīng)的幅度調(diào)制后的頻率組合f。n，占空比為dn的第二高頻脈沖信號(hào)Un。也就是說(shuō)，高頻脈沖 信號(hào)發(fā)生器同時(shí)發(fā)出載波頻率f。的第一高頻脈沖信號(hào)U。和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率fn對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的第二高頻脈沖信號(hào)Un，其脈沖寬度由控制信號(hào)控制；(4)第一高頻脈沖信號(hào)Uc和第二高頻脈沖信號(hào)Un分別經(jīng)過(guò)多路數(shù)字功率放大器， 多路數(shù)字功率放大器中的每一路數(shù)字功率放大器分別接收并分別放大載波頻率f。的第一 高頻脈沖信號(hào)Uc和該頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率fn對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的第二高頻脈沖信號(hào)Un,然 后輸出第一超聲信號(hào)S。和第二超聲信號(hào)Sn ；(5)超聲換能器陣列由中心頻率分別為f?；騠。n的多種超聲換能器構(gòu)成。第一超 聲信號(hào)S。和第二超聲信號(hào)Sn分別送至與中心頻率吻合的超聲換能器。超聲換能器發(fā)射超 聲波，在空氣中傳播并自解調(diào)，生成頻率組合f2,...,fN的可聽(tīng)音。也就是說(shuō)，該多種不 同中心頻率的超聲換能器分別對(duì)應(yīng)于載波頻率f。和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率4對(duì)應(yīng)的幅度調(diào) 制后的頻率組合f。n。為了方便理解本發(fā)明，下面以單頻的可調(diào)幅度大小為IkHz和5kHz為例說(shuō)明本發(fā) 明，其中載波頻率選擇為25kHz。理論上IkHz單頻經(jīng)幅度調(diào)制后，產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)為24kHz和26kHz。這里只保 留下邊帶，即確定輸出信號(hào)為24kHz作為下邊帶幅度調(diào)制的結(jié)果。理論上5kHz單頻經(jīng)幅度調(diào)制后，產(chǎn)生的雙邊帶信號(hào)為20kHz和30kHz。這里只保 留上邊帶，即確定輸出信號(hào)為30kHz作為上邊帶幅度調(diào)制的結(jié)果。由此設(shè)計(jì)高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器，同時(shí)輸出三路信號(hào)，分別是24kHz、25kHz和 30kHz。設(shè)計(jì)三路數(shù)字功率放大器，放大的有效頻率分別是24kHz、25kHz和30kHz。對(duì)應(yīng)的，挑選三種超聲換能器，其中心頻率分別為24kHz、25kHz和30kHz。每類12 個(gè)，一共36個(gè)超聲換能器，構(gòu)成6x 6的方形陣列。其中，相鄰的超聲換能器的中心頻率不 同。輸入裝置為兩個(gè)旋鈕，分別控制IkHz和5kHz播放時(shí)的相對(duì)大小。兩個(gè)旋鈕對(duì)應(yīng) 兩個(gè)變化的電平，連接到信號(hào)發(fā)生器，控制24kHz和30kHz的脈沖寬度。25kHz的脈沖寬度 始終為50%的占空比。該參量陣音頻播放系統(tǒng)不需要調(diào)制器就可以輸出調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)，因此其 結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。其次，由于每路數(shù)字功率放大器只對(duì)單一頻率放大，因此該多路數(shù)字功率放 大器的設(shè)計(jì)也大為簡(jiǎn)化。其中，單一頻率為載波頻率f。和頻率組合f1; f2，. . .，fN內(nèi)每個(gè)頻 率fn的幅度調(diào)制后的頻率組合f。n中的某一個(gè)頻率。此外，只需超聲換能器的中心頻率和 調(diào)制后的頻率一致，不需要平坦的頻率響應(yīng)，因此對(duì)超聲換能器的性能要求也降低。綜上所述，本發(fā)明參量陣音頻播放系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)超聲換能器的性能要求 低等優(yōu)點(diǎn)。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施案例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種參量陣音頻播放系統(tǒng)，用于播放預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻率組合而成的可聽(tīng)音，其特征在于，該參量陣音頻播放系統(tǒng)包括接收裝置、高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器、多路數(shù)字功率放大器和超聲換能器陣列，其中，該接收裝置接收頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度大小的控制信號(hào)，該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器根據(jù)該控制信號(hào)生成載波頻率的高頻脈沖信號(hào)和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)，該多路數(shù)字功率放大器獨(dú)立地放大該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器生成的不同頻率的高頻脈沖信號(hào)并輸出對(duì)應(yīng)的超聲信號(hào)，該超聲換能器陣列接收該超聲信號(hào)，并生成頻率組合的可聽(tīng)音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該控制信號(hào)是單路信號(hào)， 其包括該頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度大小信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該控制信號(hào)是多路信號(hào)， 其分別包括一個(gè)或多個(gè)頻率的幅度大小信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器 同時(shí)發(fā)出載波頻率的高頻脈沖信號(hào)和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖 信號(hào)，頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)的脈沖寬度由該控制信號(hào)控 制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該幅度調(diào)制是單邊帶調(diào) 制，輸出信號(hào)只包括一個(gè)邊帶，并且頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的邊帶獨(dú)立的為上邊帶或者 下邊帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該多路數(shù)字功率放大器 的每一路分別接收并分別放大載波頻率的高頻脈沖信號(hào)和該預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻率組合內(nèi) 的每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該超聲換能器陣列包括 多個(gè)不同中心頻率的超聲換能器，該多個(gè)超聲換能器的中心頻率分別對(duì)應(yīng)于來(lái)自該多路數(shù) 字功率放大器輸出的超聲信號(hào)的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的參量陣音頻播放系統(tǒng)，其特征在于，該超聲換能器陣列中相 鄰的超聲換能器的相同中心頻率相異。
全文摘要
本發(fā)明提供一種參量陣音頻播放系統(tǒng)，該參量陣音頻播放系統(tǒng)用于播放預(yù)先設(shè)定的多個(gè)頻率組合而成的可聽(tīng)音。該參量陣音頻播放系統(tǒng)包括接收裝置、高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器、多路數(shù)字功率放大器和超聲換能器陣列。其中，該接收裝置接收頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率的幅度大小的控制信號(hào)，該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器根據(jù)該控制信號(hào)生成載波頻率的高頻脈沖信號(hào)和頻率組合內(nèi)每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的幅度調(diào)制后的高頻脈沖信號(hào)，該多路數(shù)字功率放大器獨(dú)立地放大該高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器生成的不同頻率的高頻脈沖信號(hào)并輸出對(duì)應(yīng)的超聲信號(hào)，該超聲換能器陣列接收該超聲信號(hào)，并生成頻率組合的可聽(tīng)音。本發(fā)明參量陣音頻播放系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)超聲換能器的性能要求低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03F1/32GK101984555SQ20101053821
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者馮聲振, 張麗宏 申請(qǐng)人:瑞聲聲學(xué)科技(深圳)有限公司;瑞聲聲學(xué)科技(常州)有限公司