[发明专利]包括换能器组件的波束成形系统

说明书

技术领域

本发明的一方面涉及一种包括换能器组件的波束成形系统。所述波束成形系统例如可以具有音频系统的形式，其包括多个扬声器，所述扬声器在一个或多个特定方向上辐射声能。本发明的其他方面涉及一种换能器模块、一种操作波束成形系统的方法以及一种计算机程序产品。

背景技术

波束成形是一种允许借助于多个换能器实现特定的定向响应型式的技术。在发射模式下，波束成形允许在将要于其中发送信号的特定方向上集束辐射功率。也就是说，波束成形允许发射器具有所期望的定向辐射型式。相反，在接收模式下，波束成形允许在所期望的信号于其中到达的特定方向上获得最大灵敏度。也就是说，波束成形允许接收器具有所期望的定向灵敏度型式。波束成形可以被视为空间过滤。波束成形例如可以对声波和任何波长的无线电波进行。声学波束成形可能涉及到扬声器或麦克风或全部二者的阵列。无线电波束成形可能涉及到天线阵列。

一般来说，波束成形涉及到形成波束成形系统的一部分的各换能器之间的特定信号关系。换能器在所述波束成形系统内具有特定几何位置。实现特定的定向响应型式所需要的特定信号关系取决于对应的换能器所具有的对应几何位置。适当编程的处理器可以在以下输入数据的基础上计算所需要的特定信号关系：所期望的特定定向响应型式以及对应的换能器的对应几何位置。所述适当编程的处理器还可以考虑到对应的换能器的对应特性。通常通过提供对应于每一个单独换能器的特定转移函数来定义所述特定信号关系。在这种情况下，所述适当编程的处理器计算对应的换能器的对应转移函数。

美国专利申请公开号US2005/0175190A1公开了一种包括存储器的自描述麦克风阵列，所述存储器包含设备描述。所述设备描述包括定义所述麦克风阵列的操作特性和配置的参数化信息。一旦连接之后，所述麦克风阵列就将其设备描述提供给计算设备。驻留在所述计算设备内的声音处理软件随后被自动配置成与由所述麦克风阵列提供的一个或多个音频信号进行适当交互。所述麦克风阵列可以执行自校准，以便自动更新设备描述。在连接到所述计算设备后执行所述自校准，或者以规则的或用户指定的间隔执行所述自校准。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可以按照成本高效的方式定制的波束成形系统。独立权利要求限定本发明的各方面。从属权利要求限定用于有利地实施本发明的附加特征。

本发明考虑到以下几点。特定应用在换能器数目方面以及在结构方面可能需要特定的换能器组件。举例来说，一种特定应用可能需要被设置在H形结构中的7个换能器。另一种特定应用可能需要被设置成3x3的换能器正方形的9个换能器。对于给定应用可以测试许多不同的换能器组件。

在原理上有可能针对多种不同应用设计并制造多种换能器组件。对于每一个换能器组件可以建立设备描述并且将其存储在存储器中，类似于在上面提到的现有技术中所描述的那样。但是在所述多种换能器组件当中可能不包括足够适用于特定应用的任何种类。在这种情况下，必须针对该特定应用设计并制造新的换能器组件。这种做法的代价相对较高。还有可能发生的情况是事先不知道哪一种换能器组件最适用于特定应用。在这种情况下，需要有几种换能器组件可供测试。这种做法通常来说比较麻烦，并且因此代价相对较高。

根据本发明，一种波束成形系统包括由多个换能器模块构成的模块化换能器组件。换能器模块包括多个接口，所述接口具有不同的几何指向。接口允许所述换能器模块物理地耦合到另一个换能器模块。在侦测阶段中，所述波束成形系统识别出存在于所述模块化换能器组件中的各换能器模块。所述波束成形系统进一步识别出所述各换能器模块以其为依据彼此物理地耦合的结构。在配置阶段中，所述波束成形系统基于在所述侦测阶段中获得的标识数据以及所期望的定向响应型式确定各换能器模块之间的信号关系。

相应地，本发明允许通过适当地组装各换能器模块针对特定应用建立定制换能器组件。可以利用给定的换能器模块集合建立具有不同结构的多种换能器组件。此外，通过添加或去除换能器模块可以很容易地修整给定的换能器组件。很重要的是，根据本发明的波束成形系统自动识别出存在于一个换能器组件中的各换能器模块并且识别出其结构。所述波束成形系统可以从该信息中导出对应的换能器的对应几何位置。所述波束成形系统因此可以自动定义对应的换能器之间的信号关系，从而提供所期望的定向响应型式。与现有技术不同，不需要设计并制造其中每一个单独的换能器组件都携带设备描述的多种不同的换能器组件。出于上述原因，本发明允许实现可以按照成本高效的方式定制的波束成形系统。