[发明专利]一种宽频环式相控阵音箱系统

说明书

本发明公开了一种宽频环式相控阵音箱系统。包括宽频信号输入模块、ADC模/数转换模块、初级DSP分频模块、MCU主控制器模块、DSP延相器模块、MCU次级控制模块、DA转换模块、AMP放大模块、扬声器，所述DSP延相器模块、所述MCU次级控制模块、所述DA转换模块、所述AMP放大模块共同组成扬声器控制单元模块，每个窄频带环形相控子系统包括均匀排成环形一圈的所述多个扬声器及所述多个扬声器控制单元模块。本发明能实现宽频带语音相控发声和三维声波波束指向调节，可广泛应用于声场控制技术领域。

技术领域

本发明涉及音频波束控制领域，尤其涉及一种宽频环式相控阵音箱系统。

背景技术

在电声技术领域内，对扬声器发声指向控制的研究一直是前沿重点领域。现有实现扬声器定向发射强指向声频的技术一般基于超声参量阵差频原理或相控阵原理。基于前者超声参量阵所实现的定向发声效果严重受制于声能转换效率，往往需要很高的驱动电压和功率，才能产生可听清的定向音频声压；而基于相控阵原理的强指向音箱则受阵元数量和不同信号频率的波长影响，若扬声器阵元距离超过中心频率的半波长，则容易产生大量旁瓣，严重影响音箱的声指向效果。

因此现有相控阵音箱多以等距离排布的条形扬声器阵列为主，通常仅在部分垂直方向和中频窄频带范围内实现较强的声指向调节效果，在其余的高低音频带范围内和水平方向上难以形成较强的声波波束偏转或聚焦效果，导致定向发射效果欠佳，仍然受到室内声场环境条件的各种制约。

因而需要一种能够在宽频带范围内实现音频波束的垂直、水平方向调整的指向性音箱系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种宽频环式相控阵音箱系统。

本发明采用的技术方案为：

一种宽频环式相控阵音箱系统，其特征在于，包括：

宽频信号输入模块，用于接入宽频带音频模拟信号；

ADC模/数转换模块，用于将所述宽频带音频模拟信号转换为宽频带音频数字信号；

初级DSP分频模块，用于对所述宽频带音频数字信号转换进行带通滤波处理和划分，获得分频后的多路窄频带数字音频信号；

MCU主控制器模块，用于控制所述初级DSP分频模块的带通滤波参数和频段划分数量；

DSP延相器模块，用于对所述窄频带数字音频信号施加时间延迟；

MCU次级控制模块，用于控制所述DSP延相器模块的时间延迟参数；

DA转换模块，用于将所述窄频带数字音频信号转换为窄频带音频模拟信号；

AMP放大模块，用于放大所述窄频带音频模拟信号并驱动扬声器；

扬声器，用于将放大后的窄频带音频信号输出为可听声波；

其中，所述DSP延相器模块、所述MCU次级控制模块、所述DA转换模块、所述AMP放大模块共同组成扬声器控制单元模块，每个窄频带环形相控子系统包括均匀排成环形一圈的所述多个扬声器及所述多个扬声器控制单元模块。

其特征在于，还包括：所述MCU次级控制模块根据声波波束空间偏转方向在扬声器平面上的投影与扬声器平面极轴夹角θ1、声波波束空间偏转方向与扬声器平面的法线方向夹角θ2、及扬声器分布半径R计算调整所述各个DSP延相器模块的时间延迟参数T。

优选的，所述多个窄频带环形相控子系统呈同心圆排布，所述每个窄频带环形相控子系统包含的所述扬声器数量和所述扬声器控制单元模块数量相同。

优选的，宽频带声音信号被分频为频带范围不同的多路音频讯号，所述多个窄频带环形相控子系统播放的声音频带范围各不相同。