[发明专利]一种超指向性扬声器

说明书

技术领域

本发明涉及一种扬声器，具体涉及一种超指向性扬声器。

背景技术

超指向性扬声器技术是一种利用不同频率的超声波信号在空气中传播时由于空气介质的非线性作用而产生的具有可听差频信号的技术。目前世界上的声频定向系统还都处于实验样品向产品转化阶段，还存在诸多关键理论和关键技术有待突破，如信号处理、换能器制作以及功率放大等方面的理论与技术。声频定向系统目前面临的主要问题在于如何提高音频传输效率和音质，音频传输效率和音质问题一直是影响声频定向系统发展应用的主要因素。

超指向性扬声器系统生成的可听声频能量通常只占发射超声波总能量很小一部分，本专利采用放大效率更高的D类功放。D类功放相较于A类、AB类功放的放大效率得到了极大的提升。

但是当放大效率得到提升后，音频系统整体会存在较大的总谐波失真（THD），减小D类功放的THD对声频定向系统的效率、音质改善具有较大的现实意义。本专利针对总体谐波失真提出了互调失真补偿算法降低整体系统的THD。

超指向性扬声器系统普遍采用超声换能器作为发射设备，超声换能器的性能特征直接决定了声频定向系统的音频传输效率和音质。同时，超声换能器是一种强非线性时变系统，在不同的工作频率下阻抗等特性差别很大。

目前市面上存在一些基于反射原理的声聚焦扬声器亦称为聚音罩。配置透明材质直径20~30in的声反射罩，通过抛物线形的声反射结构进行聚声，但是整体聚声效果并不理想，不能完全达到定向传播声音的效果。因此产生了基于参量阵技术的指向性扬声器。

实现参量阵扬声器的技术流程可简述为: ( 1) 对输入的音频信号进行信号处理, 其中信号处理主要分两步, 第一步是互调失真处理, 第二步是将预处理过的音频信号与超声载波信号进行振幅调制, 生成超声载波调制信号；(2) 将该调制信号用功率放大器放大后, 通过超声波发射器发射到空气中, 利用该信号在空气中传播时产生的非线性效应自我解调重新生成音频信号。其中, 信号处理部分及超声波发射器部分是参量阵扬声器实现和进一步发展的关键。

目前日常生活中普遍使用的扬声器基本上都是传统扬声器，此扬声器中，无论传感器的设计是何种结构, 都具有一个“直接传输”的共同点，原理上是由一特定机构直接激励空气分子运动产生可以收听的声波。因为传统扬声器具有发射元件, 它的主要缺点是因可移动模的质量问题和发射组件导致的失真,由于发射组件导致的失真而产生的相关问题分别存在于低频,中频和高频频谱内,采用低音, 中音和高音扬声器可部分地解决存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能以更高的效率、更低的失真度、更强的功率发射具有更尖锐指向性的声波。通过蓝牙传输、U盘读取、TF卡读取等方式丰富了音箱人机交互的方式，让音箱更加智能。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种超指向性扬声器，包括机壳，设置于机壳中的一个以上的超声换能器，超声换能器安装于PCB板上，PCB板安装于机壳中，所述机壳上还安装有红外传感器，当有人通过后，红外传感器会给信号处理主板触发信号，激活整个扬声器对目标区域播放声音。

所述信号处理主板上安装有电源适配器、数字功放、长距离信号传输线接口端子、音量调节旋钮、信号输入端口、红外开关、红外传感器、信号指示灯以及电源开关，信号处理主板外部包裹边缘屏蔽条，电源适配器插入外部电源，整个信号处理主板通过操作遥控器远程控制。

作为优选的技术方案，还包括一音频输入板。

作为优选的技术方案，所述音频输入板包括蓝牙输入、USB端口输入、TF内存卡输入。

作为优选的技术方案，所述操作遥控器上设置有EQ按键，分别为Normal、Class、Jazz、Rock、Bass以及POP。

作为优选的技术方案，超声换能器共有139个，换能器中心点连线构成60°夹角排列，换能器引脚连线互相平行排列。

作为优选的技术方案，PCB板四周有6个凸起为螺丝固定孔位，PCB整体通过螺栓进行固定。

作为优选的技术方案，超指向性扬声器安装于桌面、墙面或者内嵌天花板或者安装于地面上。

作为优选的技术方案，还包括有声束保护吸声结构，在障碍物表面铺设吸声物体。

作为优选的技术方案，所述超指向性扬声器主要包括音频输入、电源模块、信号处理系统电路以及超声换能器。

一种互调失真处理的方法，具体包括：

（一）音频信号输入后，乘上调制系数m，对其做希尔伯特变换，再做取平方操作，通过计算式；