[发明专利]一种可扩展、波束可控的定向声波发射装置

权利要求书

1.一种可扩展、波束可控的定向声波发射装置，其特征在于，包括音频数字化单元、信号处理单元、信号放大单元和参量阵阵列；

音频数字化单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，用于对音频文件进行数字化处理；

信号处理单元，对输入的音频信号进行调制处理，并将调制信号输入后级的信号放大单元；

信号放大单元，用于对输入的调制信号进行功率放大处理；

参量阵阵列，由多列的换能器构成阵列，每列均以同一型号且中心频率一致的超声换能器为组成单元，所述参量阵阵列将经信号放大单元的调制信号接入参量阵阵列的不同发射通道，经参量阵列发射至非线性介质，通过非线性介质的非线性作用产生波束可控的定向声波；

其中，信号处理单元包括：信号调制模块、调制信号数字化模块和波束形成单元；

信号调制模块，其输出端与调制信号数字化模块的输入端连接，用于对音频信号进行和调制，并将调制信号输出到调制信号数字化模块；

调制信号数字化模块，其输出端与波束形成单元的输入端连接，用于将调制信号经过脉冲密度调制得到比特流的调制信号；

波束形成单元，其输出端与信号放大单元的输入端连接，波束形成单元通过控制每个发射通道的调制信号的相位，实现声束偏转。

2.如权利要求1所述的定向声波发射装置，其特征在于，波束形成单元控制其每个输入通道的调制信号的相位的方式为：对相邻的发射通道的比特流的调制信号进行整数倍的时钟周期延迟。

3.如权利要求1所述的定向声波发射装置，其特征在于，对于包括主设备和从属设备的定向声波发射装置，所述信号处理单元还包括同步模块，用于同步主设备发送的数据和从属设备接收的数据。

4.如权利要求1所述的定向声波发射装置，其特征在于，调制信号数字化模块包括：两个求和器、两个积分器、一个量化器和一个延迟器；

第一求和器的输入端与信号调制模块的输出端连接，输出端与第一积分器的输入端连接；

第一积分器的输出端与第二求和器的输入端连接；且第二求和器的输出端与第二积分器的输入端连接；

第二积分器的输出端与量化器的输入端连接；且量化器的输出还通过延迟器分别输入第一、第二求和器。

5.如权利要求1、2、3或4所述的定向声波发射装置，其特征在于，信号处理单元基于DSP或FPGA实现。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述非线性介质为空气和/水。