[发明专利]一种定向声产生装置及方法

摘要

本发明提供一种定向声产生装置及方法，装置包括：信号预处理模块对输入的数字音频信号依次进行带通滤波、增益放大、低频补偿和压缩限幅处理，将处理后的信号发送给脉冲宽度调制模块；脉冲宽度调制模块将处理后的信号利用脉冲宽度调制得到已调制的超声载波信号；驱动放大模块对已调制的超声载波信号进行驱动放大；超声换能器阵列模块将放大后的已调制的超声载波信号通过LC低通滤波电路匹配超声传感器阵列发射出超声信号，利用超声信号在空气中的非线性传播产生定向声音；超声换能器中的超声传感器阵列包括多个阵元，超声载波信号的载波频率根据每个阵元的工作频率设置。脉冲宽度调制结构比较简单，失真较小，具有良好的集成性和能效比。

主权项

1.一种定向声产生装置，其特征在于，包括：信号预处理模块、脉冲宽度调制模块、驱动放大模块和超声换能器阵列模块；所述信号预处理模块，用于对输入的数字音频信号依次进行带通滤波、增益放大、低频补偿和压缩限幅处理，将处理后的信号发送给所述脉冲宽度调制模块；所述带通滤波由带通滤波器实现，所述带通滤波器的截止频率和通带带宽由所述数字音频信号的带宽和超声换能器的带宽决定；所述脉冲宽度调制模块，用于将所述处理后的信号利用脉冲宽度调制得到已调制的超声载波信号；所述脉冲宽度调制模块根据以下脉冲宽度调制传输函数进行脉冲宽度调制得到所述已调制的超声载波信号：S_o＝H_PWM{S_t}；其中，S_o为已调制的超声载波信号；S_t为输入的数字音频信号；H_PWM为脉冲宽度调制传输函数；所述超声载波信号的频率为f_c；f_c＝f_t‑f_e；其中，f_t为所述超声换能器阵列中阵元的中心工作频率，f_e为误差补偿因子，f_e∈[‑100,0)∪(0,100]；所述驱动放大模块，用于对所述已调制的超声载波信号进行驱动放大；所述超声换能器阵列模块，用于将放大后的已调制的超声载波信号通过LC低通滤波电路匹配超声传感器阵列发射出超声信号，利用超声信号在空气中的非线性传播产生定向声音；所述超声换能器中的超声传感器阵列包括多个阵元，所述超声载波信号的载波频率根据每个所述阵元的工作频率设置。