[发明专利]扬声器及其阵列、驱动方法和相关设备

说明书

本申请公开了一种扬声器及其阵列、驱动方法和相关设备。扬声器阵列包括：第一扬声器子阵列，包括第一扬声器行，所述第一扬声器行包括多个第一扬声器单元；第二扬声器子阵列，与所述第一扬声器子阵列平行且对齐设置，包括多个第二扬声器单元，所述多个第二扬声器单元分成相邻设置的第二扬声器行和第三扬声器行，所述第二扬声器行中的第二扬声器单元与所述第三扬声器行中的第二扬声器单元交错设置；其中，所述第一扬声器单元的尺寸大于所述第二扬声器单元的尺寸。上述方案，能够提高频率混叠的上限，提高低频的指向性，使得声音能量集中在期望范围内。

技术领域

本申请涉及扬声器技术领域，特别是涉及一种扬声器及其阵列、驱动方法和相关设备。

背景技术

单个扬声器单元视为“点声源”，辐射的声压级有限，其声波是球面波，是向四面八方发散传播的，因而在音箱的侧面和背面，声音也感觉很响。

随着发展，出现了多个扬声器单元组合成的扬声器阵列，以提高声压级，使得扬声器辐射的范围变大。呈“线性阵列”的音箱或音柱，即将音箱或音柱排列成一行，可视为“线声源”，其声波辐射呈柱状，俗称“音柱式扬声器”或“声柱”。音柱式扬声器，利用柱状声源在近场每倍频程下降3dB的特性，相比于传统的单个点源音响，在近场每倍频程下降9dB的特性，柱状扬声器更有优势，能够产生声能衰减更慢、分布更均匀的声场。利用恒定束宽换能器(Constant beamwidth transducer,CBT)算法，可以控制其辐射角度，实现定向传播，在指定方向上，获得更大的声压级SPL。恒定束宽换能器阵列可以在一定频率范围内采用与频率无关的简单阵元权重实现恒定束宽的波束特性，并且具有较小的旁瓣，能抑制对其他非期望方向的干扰。

目前，恒定束宽技术主要分为常规音柱、直线型CBT音柱、弧面CBT音柱。

常规音柱中，所有扬声器单元一字排开，每个单元使用同样的信号进行驱动。然而，由于每个单元使用同样的信号进行驱动，信号之间会产生干涉，形成梳状滤波，导致声压急剧变化，影响音质和声压级，特别是当两个信号相位差相反时，信号会被抵消。

直线型CBT音柱中，所有扬声器单元也一字排开，但是每个扬声器单元插入不同的延时量和衰减量，通过延迟控制音柱的相位，通过衰减量实现对每格单元的信号幅度控制，从而实现控制音柱发出的声波的方向和宽度。然而，经典的时延方法仅能实现某个目标方向的定向传播，无法控制定向区域。

弧面CBT音柱中，扬声器单元安装在一个弧形的面上，利用弧面形成天然的延迟，从而改变了每个单元的延时，单元越靠后，声波传输距离越远，延迟越长，相位移动越大。此外，对不同的单元增加不同的衰减量来控制信号幅度。可以看出，弧面CBT音柱对扬声器阵列的形状有要求，还需要对不同的单元增加不同的衰减量来控制信号幅度，设计和计算相对复杂。

发明内容

本申请至少提供一种扬声器及其阵列、驱动方法和相关设备。

本申请第一方面提供了一种扬声器阵列，包括：第一扬声器子阵列，包括第一扬声器行，所述第一扬声器行包括多个第一扬声器单元；第二扬声器子阵列，与所述第一扬声器子阵列平行且对齐设置，包括多个第二扬声器单元，所述多个第二扬声器单元分成相邻设置的第二扬声器行和第三扬声器行，所述第二扬声器行中的第二扬声器单元与所述第三扬声器行中的第二扬声器单元交错设置；其中，所述第一扬声器单元的尺寸大于所述第二扬声器单元的尺寸。

本申请第二方面提供了一种扬声器，包括：扬声器阵列，为水平设置的上述第一方面所述的扬声器阵列；多个功率放大器，分别与每个所述第一扬声器单元和每个所述第二扬声器单元耦接；滤波处理电路，与所述多个功率放大器耦接。

本申请第三方面提供了一种扬声器的驱动方法，应用于上述第二方面所述的扬声器，包括：确定所述扬声器的期望波束图；以及根据所述期望波束图，获得所述滤波处理电路的滤波器系数，以使用所述滤波器系数，通过所述滤波处理电路和所述多个功率放大器对所述扬声器阵列进行驱动。