参量阵音频播放系统技术方案

本发明专利技术提供一种参量阵音频播放系统，该参量阵音频播放系统用于播放预先设定的多个频率组合而成的可听音。该参量阵音频播放系统包括：接收装置、高频脉冲信号发生器、多路数字功率放大器和超声换能器阵列。其中，该接收装置接收频率组合内每个频率的幅度大小的控制信号，该高频脉冲信号发生器根据该控制信号生成载波频率的高频脉冲信号和频率组合内每个频率对应的幅度调制后的高频脉冲信号，该多路数字功率放大器独立地放大该高频脉冲信号发生器生成的不同频率的高频脉冲信号并输出对应的超声信号，该超声换能器阵列接收该超声信号，并生成频率组合的可听音。本发明专利技术参量阵音频播放系统具有结构简单、对超声换能器的性能要求低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种参量阵音频播放系统，尤其涉及一种用于播放预先设定的多个频 率组合的参量阵音频播放系统。
技术介绍
通常的参量阵音频播放系统是为宽带信号设计，可以用于播放频率丰富的音频信 号。但是此类系统需要专门的调制器和高频宽带信号功率放大器，使得系统结构复杂、性能 要求高。而且，在调制过程中如果使用双边带幅度调制，会引入谐波失真；而如果使用单边 带幅度调制，则需要额外的信号处理。同时还要求超声换能器的频响尽可能平坦。在一些应用场合并不需要宽带信号，只是多个频率的组合，例如用于警示或者提 示用的扬声器，或者模拟乐器的玩具等。这种情况下，应用通常的参量阵音频播放系统更显 得系统结构复杂和成本较高。
技术实现思路
针对现有参量阵音频播放系统存在系统结构复杂、对超声换能器性能要求高的问 题，本专利技术提供一种系统结构简单、对超声换能器的性能要求低的参量阵音频播放系统。一种参量阵音频播放系统，用于播放预先设定的多个频率组合而成的可听音。该 参量阵音频播放系统包括接收装置、高频脉冲信号发生器、多路数字功率放大器和超声 换能器阵列，其中，该接收装置接收频率组合内每个频率的幅度大小的控制信号，该高频脉 冲信号发生器根据该控制信号生成载波频率的高频脉冲信号和频率组合内每个频率对应 的幅度调制后的高频脉冲信号，该多路数字功率放大器独立地放大该高频脉冲信号发生器 生成的不同频率的高频脉冲信号并输出对应的超声信号，该超声换能器阵列接收该超声信 号，并生成频率组合的可听音。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该控制信号是单路信号，其包括该 频率组合内每个频率的幅度大小信息。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该控制信号是多路信号，其分别包 括一个或多个频率的幅度大小信息。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该高频脉冲信号发生器同时发出载 波频率的高频脉冲信号和频率组合内每个频率对应的幅度调制后的高频脉冲信号，频率组 合内每个频率对应的幅度调制后的高频脉冲信号的脉冲宽度由该控制信号控制。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该幅度调制是单边带调制，输出信 号只包括一个边带，并且频率组合内每个频率对应的边带独立的为上边带或者下边带。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该多路数字功率放大器的每一路分 别接收并分别放大载波频率的高频脉冲信号和该预先设定的多个频率组合内的每个频率 对应的幅度调制后的高频脉冲信号。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该超声换能器阵列包括多个不同中心频率的超声换能器，该多个超声换能器的中心频率分别对应于来自该多路数字功率放大 器输出的超声信号的频率。作为上述参量阵音频播放系统的进一步改进，该超声换能器阵列中相邻的超声换 能器的相同中心频率相异。本专利技术参量阵音频播放系统不需要调制器就可以输出调制后的高频脉冲信号，因 此其结构得到简化，而且每路数字功率放大器只对载波频率和频率组合内每个频率的幅度 调制后的高频脉冲信号中的某一个频率放大，因此多路数字功率放大器的设计也大为简 化。此外，对超声换能器的性能要求也降低。附图说明图1是本专利技术参量阵音频播放系统一较佳实施方式的主要流程示意图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术参量阵音频播放系统主要用来播放预先设定的多个频率组合而成的可听 音，该频率组合包括一个或多个预先设定的不同频率。该参量阵音频播放系统包括接收装 置、高频脉冲信号发生器、多路数字功率放大器和超声换能器阵列。其中，该接收装置用于 接收频率组合内每个频率的幅度大小的控制信号。该高频脉冲信号发生器用于生成载波频 率的高频脉冲信号和频率组合内每个频率对应的幅度调制后的高频脉冲信号。该多路数字 功率放大器用于独立地放大不同频率的高频脉冲信号，其可能包括两路、三路或者更多路 数字功率放大器。该超声换能器阵列由多种不同中心频率的超声换能器构成。其中，相同 中心频率的超声换能器可以相邻排列，也可以不相邻排列，但在不相邻排列的情况下，其所 达到的效果较佳。也就是说，在效果较佳的情况下，该超声换能器阵列中相邻的超声换能器 的相同中心频率相异。请参阅图1，是本专利技术参量阵音频播放系统一较佳实施方式的主要工作流程示意 图。该参量阵音频播放系统的工作流程主要包括(1)预先确定期望的具体频率组合f1; f2，...，fN，一共为N个频率，其中N >0。 确定超声信号的载波频率f。。计算出频率组合经过幅度调制后，分别为f。1; fc2, . . .，f。N，且 有f。n = f。±fn，其中η = 1，2，. . .，N，“士 ”表示任意选择加法或是减法，分别对应着上边 带幅度调制和下边带幅度调制；(2)设置频率组合f1;f2，...，fN中每个频率fn的幅度大小An的控制信号，控制信 号可以在任一时刻改变；其中，该控制信号可以为单独信号，其包括频率组合f” f2，. . .，fN 中每个频率fn的幅度大小An信息，该控制信号也可以是多路信号，其分别包括一个或多个 频率的幅度大小An信息；也就是说，控制信号不必和频率组合f\，f2，...，fN—一对应，当控 制信号为单路信号时，也可以实现控制；(3)高频脉冲信号发生器产生1路频率为载波频率f。、占空比为50%的第一高频 脉冲信号U。，并根据每个频率fn的幅度大小An，产生N路频率为频率组合内每个频率fn对 应的幅度调制后的频率组合f。n，占空比为dn的第二高频脉冲信号Un。也就是说，高频脉冲 信号发生器同时发出载波频率f。的第一高频脉冲信号U。和频率组合内每个频率fn对应的幅度调制后的第二高频脉冲信号Un，其脉冲宽度由控制信号控制；(4)第一高频脉冲信号Uc和第二高频脉冲信号Un分别经过多路数字功率放大器， 多路数字功率放大器中的每一路数字功率放大器分别接收并分别放大载波频率f。的第一 高频脉冲信号Uc和该频率组合内每个频率fn对应的幅度调制后的第二高频脉冲信号Un,然 后输出第一超声信号S。和第二超声信号Sn ；(5)超声换能器阵列由中心频率分别为f。或f。n的多种超声换能器构成。第一超 声信号S。和第二超声信号Sn分别送至与中心频率吻合的超声换能器。超声换能器发射超 声波，在空气中传播并自解调，生成频率组合f2,...,fN的可听音。也就是说，该多种不 同中心频率的超声换能器分别对应于载波频率f。和频率组合内每个频率4对应的幅度调 制后的频率组合f。n。为了方便理解本专利技术，下面以单频的可调幅度大小为IkHz和5kHz为例说明本发 明，其中载波频率选择为25kHz。理论上IkHz单频经幅度调制后，产生的双边带信号为24kHz和26kHz。这里只保 留下边带，即确定输出信号为24kHz作为下边带幅度调制的结果。理论上5kHz单频经幅度调制后，产生的双边带信号为20kHz和30kHz。这里只保 留上边带，即确定输出信号为30kHz作为上边带幅度调制的结果。由此设计高频脉冲信号发生器，同时输出三路信号，分别是24kHz、25kHz和 30kHz。设计三路数字功率放大器，放大的有效频率分别是24kHz、25kHz和30kHz。对应的，挑选三种超声换能器，其中心频率分别为24kHz、25kHz和30kHz。每类12 个，一共36个超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种参量阵音频播放系统，用于播放预先设定的多个频率组合而成的可听音，其特征在于，该参量阵音频播放系统包括：接收装置、高频脉冲信号发生器、多路数字功率放大器和超声换能器阵列，其中，该接收装置接收频率组合内每个频率的幅度大小的控制信号，该高频脉冲信号发生器根据该控制信号生成载波频率的高频脉冲信号和频率组合内每个频率对应的幅度调制后的高频脉冲信号，该多路数字功率放大器独立地放大该高频脉冲信号发生器生成的不同频率的高频脉冲信号并输出对应的超声信号，该超声换能器阵列接收该超声信号，并生成频率组合的可听音。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯声振，张丽宏，
申请(专利权)人：瑞声声学科技深圳有限公司，瑞声声学科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]