[发明专利]基于超声波的无线耳机及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线耳机及其控制技术，特别涉及一种基于超声波的无线耳机及其控制系统。

背景技术

无线耳机作为手机、平板电脑、个人电脑、电视等终端的配件被广泛使用。无线耳机不受耳机线的限制，便携性和传输距离都有显著提升。如图1所示，发送设备发射的信号经由介质传播，无线耳机对该信号接收并进行匹配，通过解码等处理，从收到的信号还原出声音，驱使扬声器向用户播放。

然而，现有的无线耳机，一般基于蓝牙技术或WiFi技术进行信号传输，其受环境的影响非常剧烈：由于都使用了2.4GHz附近ISM频段，当有限区域内集中使用同一频段上的各种无线通信技术时，相互之间就可能出现干扰，严重时甚至会导致无线通信的中断。同时，在某些强电磁环境(如变电站、有恶意电磁干扰的场合等)中，基于蓝牙或WiFi的无线通信会受到严重的干扰。尤其是具有金属外壳的耳机，WiFi和蓝牙模式下都可能出现信号差，传输不稳定的问题。而且，基于蓝牙和WiFi传输的数据，本身为数字信号，也容易受到强的电信号的干扰，出现误码、错码等问题。

人们能听到声音是由于物体振动而产生的，它的频率在20Hz～20kHz范围内，超过20kHz称为超声波。由于人耳听觉限制，传统的手机等移动终端，几乎不关注超声波频段的声音，超声波在手机上的应用几乎空白。实际上，超声波作为一种人耳听不到的声音，自身拥有众多优点，在我们日常生活中的应用非常广泛。

超声波作为一种机械波，常用的超声波频率为几十kHz～几十MHz，具有波长短、能量高、频率较高、沿直线传播、定向性好、穿透能力强、不受电磁干扰、不受电磁频段制约的特点，在医学、军事、工农业等领域，用于测距、测速、切割、清洗、杀菌、驱虫害，等等。例如，由于超声波遇到杂质或分界面时会产生反射，较多的利用这一特性来实施超声波探伤或测距。超声波遇到移动物体时，能产生多普勒效应，使接收到的频率发生变化，由此可制成多普勒测距系统。

声音信号比较复杂，它由许多频率成分组成，但通常情况下一个复杂的声音信号可以看作是由许多不同频率正弦信号的叠加，因此，声音信号在声源处对载波信号的调制，其实相当于不同频率的载波信号在声源处对载波信号进行了调制。因此，如果利用超声波的特性运用在信息交互方面，使用超声波作为载体来传送声音或其他信号，将是移动终端领域的一大进步。

发明内容

为了解决目前蓝牙、WiFi无线耳机存在的问题，本发明提供一种基于超声波的无线耳机及其控制系统，以超声波携带信息进行无线传输，有效提高抗电磁干扰能力和信号传输时的效率。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种基于超声波的无线耳机：

所述无线耳机作为超声波信号的接收端，包含：

第二超声换能器，其与发送端的第一超声换能器通过介质耦合，以接收发送端输出的超声波信号并将其转换成电信号；

电压放大器，对第二超声换能器接收的电信号进行电压放大；

检波器，对电压放大后的电信号进行解调，以还原出声音信号；

音频功率放大器，接收还原出的声音信号进行音频放大，并使耳机发声。

优选地，构建所述检波器的处理器，还与解码器连接，通过所述解码器对检波后的信号进行解码；所述解码器还与第一数模转换器连接，通过所述第一数模转换器对解码得到的信号转换成相应的模拟信号后，输出给所述音频功率放大器。

优选地，所述接收端进一步设置有：

第一麦克风，对耳机内外包含噪音的声音信号进行采集；

信号过滤模块，从第一麦克风采集的声音信号中过滤出噪音信号；

频幅调整模块，过滤出的噪音信号的频谱、幅度进行调整；

信号反相模块，对频幅调整后的噪音信号进行反相处理；

信号叠加模块，将反相处理后的噪音信号，叠加到通过音频功率放大器输出的声音上，通过耳机播放。

优选地，所述接收端还设置有分析模块，其与所述信号过滤模块、频幅调整模块分别连接，对过滤出的噪音信号进行分析，以识别出用户当前所处环境的噪音模式，并结合用户选择的参数，向所述频幅调整模块输出对噪音信号的频幅调整程度进行控制的指令。

优选地，所述分析模块识别出用户当前所处环境有第二声源时，还驱使与该分析模块连接的所述音频功率放大器对根据超声波信号还原出的声音信号的音量减弱，并对其叠加经由频幅调整模块、信号反相模块、信号叠加模块依次处理后得到的与第二声源对应的声音信号，一起通过耳机播放。