[发明专利]微型多声道声频定向扬声器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于手机等便携电子设备的微型多声道声频定向扬声器，属于电子技术领域，特别涉及扬声器领域。

背景技术

传统的扬声器直接向空气中辐射频率在可听声频段范围内的声波，声波发散，难以实现声音定向性。声频定向扬声器通过超声波在空气中的非线性交互作用产生高指向性的可听声，而不依赖扬声器固有的特性。其主要工作原理是：扬声器向空气中发射调制有可听声信号的超声波，由于空气非线性传播效应解调了携带音频信号的超声波调制信号，产生出高指向可听声。与传统的扬声器系统比较，声频定向扬声器系统具有输出声音指向性高，传播距离远等优点，在诸如博物馆、国际会议等要求存在多个互不干扰的声源的场合具有重要的应用。但是现有的声频定向扬声器传播方向单一，不能同时满足多人同时接收信息的需要。为听众造成了使用的不便。本发明中提出了通过在多个指定位置装置换能器，以及控制换能器转动方向的方式达到声频信号多声道传播的特点。

“微型多声道声频定向扬声器”是基于微机械加工技术设计终端换能器，利用多个微型超声换能器分别将含有该音频信号信息的超声波信号发射到空气中，经非线性解调效应产生多方向高指向性可听声的一种高新微型扬声器。微型超声换能器则使得声频定向扬声器的应用领域扩展到了如手机等便携式电子设备，为个人移动设备的使用者带来了全新的使用体验。

微型声频定向换能器可以采用PZT、PVDF、磁致伸缩材料或其它具有压电效应的材料。由于当外加适当的电激励信号时，压电材料即可产生较大的机械位移或压力。因此，将含有音频信息的超声波激励信号施加在换能器上，便可转化为机械振动，将信号发射出去。但是，单个换能器单元输出功率小，指向性差，接收灵敏度低，因此，本发明采用换能器阵列，旨在改善换能器指向性、增加传输距离、提高输出声压级、增大输出功率等。

本发明，换能器的摆放位置经过严格计算，转动角度范围在正负30°之间，通过对换能器的控制，音频信号可以覆盖360°范围。

发明内容

本发明的目的是通过应用压电材料(PZT或PVDF)、磁致伸缩材料或其他具有压电效应的材料，制作微型声频定向换能器，该换能器能够在20Hz～500kHz频带范围内有效地工作。将上述换能器按照指定位置排列，并使用微机械加工技术制成的微致动器为微型声频换能器提供机械偏转动力，使得微型声频定向换能器能够产生空间上的偏转角。以进一步解决现有的声频定向扬声器的传播方向单一的问题，实现声音多声道定向传播的效果。

本发明提供的微型多声道声频定向扬声器包括：

多个单元组成的阵列式微型声频定向换能器；

对应于上述换能器的一个或多个微致动器；

一个前置低通滤波器，用以滤除音频信号频带外成分；

一个AD转换器，用以将模拟音频信号转换为数字信号；

一个信号处理器，用以对AD采样的音频信号进行处理；

一个DA转换器，用以将信号处理器输出的数字信号转换为模拟信号；

一个或多个带通滤波器，用以将DA输出的数字信号转换为模拟信号，经功率放大后送给多个方向可调的阵列式微型声频定向换能器，通过换能器将电信号转化成超声信号按多方向传播。超声信号将在空气中自解调产生高指向性可听声信号，实现产生多声道的效果。通过控制微致动器，可微调换能器角度。

附图说明

图1示出了微型多声道声频定向扬声器的工作流程图；

图2示出了微型多声道声频定向扬声器的总体结构图；

图3示出了微型多声道声频定向扬声器的终端换能器阵列示意图；

图4是阵列式微型换能器各子阵列配以微致动器实例的转动示意图；

图5示出了换能器转动角度示意图。

具体实施方式

本发明旨在设计一个能多声道传播的微型声频定向扬声器，现在参照附图中示例性实施对本发明进行详细说明。但本发明的内容并不由此受到限制，相关领域的其它人员在此基础上所做改善及应用应视为在本发明内容。