CN110583028B - 用于叠加基波合成的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于干涉基波合成的装置和方法。本发明包括(i)接收定义输出波特性的信息，所述输出波特性包括至少一个输入波频率B及输出信号振幅M，(ii)确定恒值A及(iii)驱动一第一输入波生成器生成第一输入波及(iv)驱动一第二输入波生成器生成第二输入波，使得由第一输入波和第二输入波的干涉所合成的干涉波具有由接收的信息所定义的输出波特性。

Description

用于叠加基波合成的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于生成具有优选频率的输出波的装置和方法。本发明尤其实现了通过复数个输入波的叠加生成输出波。
背景技术
波的生成是具有各种实际应用的复杂领域，例如包括在音频技术领域内的应用。
每一个波可理解为一个或多个正弦信号的汇总，每个正弦信号可代表为可用以下函数的形式所表示的正弦波形：
F(t)＝M.sin(X.t+Z)…等式(1)
其中(i)M为振幅，(ii)X为频率，(iii)Z为初始相位。
然而人们发现波的生成受物理方面和用作生成这样的波为目的的驱动器的限制而管控。尤其是人们发现在某些频率下波的生成，相较于在其他频率下波的生成可能是复杂，低效或资源密集型的。通过一个具体的例子，在音频技术领域，人们发现频率低于200Hz(例如20Hz至200Hz，或甚至低于20Hz)的生成需要比用于生成更高频率的驱动器(如低音扬声器，中音扬声器和高音扬声器)在尺寸上大得多，和更高能耗需求(因此制造得更复杂和昂贵)的驱动器(如发声器)。提出了关于谐振频率和通常会影响如尺寸、重量、设计、结合和用于低频率驱动器的传统设计的话费的外壳的考虑的减震的问题。
一种对在特定频率下困难、复杂和不便生成波的问题的潜在的解决方案为，应用波的叠加原理以组合复数个具有特殊选定频率的输入波，从而生成具有期望频率的谐振(叠加的)输出波。这种途径的根本理论已在复数个输入波间的干涉将导致具有期望频率特性的输出波的生成。
然而人们发现当组合两个或更多具有不同频率的输入波将潜在地导致具有期望频率的组合输出波，所得的输出波将具有时变振幅分量，使得输出波不合实际应用的需要。在音频领域，当组合两个不同选择频率的输入波，导致具有期望频率，但也具有拍频波形(即时变振幅/音量特性)的输出波时，将观察到这个问题。
相应地需要一种解决办法，其中复数个输入波形可被有效地组合以生成具有可控的或期望频率和振幅特性的叠加的输出波。
发明内容
本发明提供了一种用于基波(basedwave)合成的干涉装置。该装置包括第一输入波生成器，第二输入波生成器和信号处理器。该信号处理器可配置为(i)接收定义输出波特性的信息，所述输出波特性包括至少一个输出波频率B和输出信号振幅M，(ii)确定恒量A，及(iii)驱动第一输入波生成器生成第一输入波，及(iv)驱动第二输入波生成器生成第二输入波。所述第一输入波可具有频率(A+B)，及满足函数1/(2*sin(A*t))的振幅。第二输入波可具有频率(A-B)，及满足函数1/(2*sin(A*t))的振幅。
该信号处理器可配置为(i)驱动第一输入波生成器生成第一输入波，从而所述第一输入波具有等于M/(2*sin(A*t))的振幅，及(ii)驱动第二输入波生成器生成第二输入波，从而所述第二输入波具有等于M/(2*sin(A*t))的振幅。
该第一输入波生成器可配置为定义第一波输出通道，该第二输入波生成器可配置为定义第二波输出通道，从而该第一输入波和第二输入波在一由第一波输出通道和第二波输出通道的交叉处定义的干涉区域互相干涉。
在一装置实现例中，由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
cosB＝(sin(A+B)+sin(A-B))/(2sinA)。
在另一实现例中，由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
sinB＝(sin(A+B)-sin(A-B))/(2cosA)。
由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
cosB＝(cos(A+B)+cos(A-B))/(2cosA)。
在另一实现例中，其中由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
sinB＝(cos(A-B)-cos(A+B))/(2sinA)。
该第一输入波生成器可包括第一输入波生成表面，第二输入波生成器包括第二输入波生成表面。其中所述第一输入波生成表面和所述第二输入波生成表面互相面对而设。
在一装置实现例中，频率B为在20Hz至200Hz范围内的频率，且频率(A+B)和频率(A-B)均为在20000Hz至20MHz范围内的频率。
在一实现例中，该装置为发声器。
本发明还提供了一种基波合成干涉方法。该方法包括(i)接收定义输出波特性的信息，所述输出波特性包括至少一个输出波频率B和输出信号振幅M，(ii)确定恒量A，(iii)生成第一输入波，其中所述第一输入波具有频率(A+B)，及满足函数1/(2*sin(A*t))的振幅，及(iv)生成第二输入波，其中所述第二输入波可具有频率(A-B)，及满足函数1/(2*sin(A*t))的振幅。
在一方法实现例中，该第一输入波具有等于M/(2*sin(A*t))的振幅，该第二输入波具有等于M/(2*sin(A*t))的振幅。
在该方法的另一实现例中，一第一输入波生成器可配置为生成具有定义的第一波输出通道的第一输入波，一第二输入波生成器可配置为生成具有定义的第二波输出通道的第二输入波，从而该第一输入波和第二输入波在一由第一波输出通道和第二波输出通道的交叉处定义的干涉区域互相干涉。
在一方法实现例中，由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
cosB＝(sin(A+B)+sin(A-B))/(2sinA)。
在方法的另一实现例中，由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
sinB＝(sin(A+B)-sin(A-B))/(2cosA)。
在一进一步实现例中，由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
cosB＝(cos(A+B)+cos(A-B))/(2cosA)。
在方法的可选实现例中，其中由第一输入波和第二输入波干涉而生成的一输出波满足波形表达式：
sinB＝(cos(A-B)-cos(A+B))/(2sinA)。
本发明又提供了一种计算机程序产品，用于实现基波合成干扰。该计算机程序产品可包括具有具体化计算机可读程序代码的非暂时性计算机可用介质，该计算机可读程序代码包括用于(i)接收定义输出波特性的信息，所述输出波特性包括至少一个输出波频率B和输出信号振幅M，(ii)确定恒量A，(iii)生成第一输入波，其中所述第一输入波具有频率(A+B)，及满足函数1/(2*sin(A*t))的振幅，及(iv)生成第二输入波，其中所述第一输入波可具有频率(A-B)，及满足函数1/(2*sin(A*t))的振幅的指令。
附图说明
图1-3描绘了波叠加的示例性实例。
图4描绘了在音频领域内的波叠加的方法的示例性图示。
图5为干涉的/叠加的输入波形和所得的叠加的输出波的示例性图形。
图6描绘了本发明的装置实现例。
图7和8描绘了根据本发明教导的驱动器/波生成器的示例性配置。
图9描绘了配置为实现本发明教导的系统。
具体实现方式
图1描绘了波叠加的示例性实例，其中第一波和第二波具有相同的振幅和频率特性，且具有彼此相对π(180°)的偶数倍的相位差，因此相长组合从而所得的波的振幅为第一波和第二波的振幅之和，且大于任一单独的振幅。
图2描绘了波叠加的实例，其中第一波和第二波具有相同的振幅和由一彼此相对π(180°)的奇数倍的相位差分隔的频率特性，因此相消组合从而所得的波的振幅为第一和第二波的振幅的中间值，因此互相抵消。
然而可以理解的是，波叠加并不必需(或通常是重要的)涉及具有相同振幅和频率特性的波的组合，而因此很少导致完美的相长或相消干涉。相反地，波叠加更多地涉及如图3所述描绘的至少一个第一波和第二波的种类，具有不同振幅，频率和/或相位特性，导致输出波具有如图3所描绘的复杂的波形。
本发明以令人惊讶的发现为前提，具有不同(和便与生成)特性，如频率、振幅、相位等的波可以可控方式被选定、生成和组合，以生成具有期望特性，如频率、振幅、相位等的输出波。
具有相同振幅M和各自频率X、Y的任意两个正弦波的干涉/叠加，可表达如下：
M*sin(X*t)+M*sin(Y*t)＝2*M*sin(((X+Y)/2)*t)*cos(((X-Y)/2)*t)…等式(2)
或可选地，可表达如下：
sin(X*t)+sin(Y*t)＝2*sin(((X+Y)/2)*t)*cos(((X-Y)/2)*t)...等式(3)
通过以两频率A、B的和与差表示X和Y(即X＝(A+B),andY＝(A-B))，具有振幅M和各自频率X、Y的任意两个正弦波的干涉/叠加，可表达如下：
M*sin((A+B)*t)+M*sin((A-B)*t)＝2*M*sin(A*t)*cos(B*t)…等式(4)
因而，如果两具有振幅M和各自频率(A+B)和(A-B)的正弦波干涉/叠加，所得的波形为具有两频率成分A和B的拍频。因此具有频率A或频率B的波可由具有各自频率(A+B)和(A-B)的两波干涉或叠加生成。
举例来说，若上述叠加的波形视为具有叠加的频率B，所述叠加的波形的振幅可表达为：2*M*sin(A*t)。
该振幅为时变且不恒定的，作为结果，该所得的波形通常对于频率A或B几乎无法使用。
本发明通过处理两输入波的每一个解决了这个问题，从而两输入波的每一个满足函数1/(2*M*sin(A*t))。一实现例中，本发明通过保证两输入波的每一个的振幅等于(i)叠加的输出波的预期振幅和(ii)1/(2*M*sin(A*t))，解决了时变振幅的问题。
通过干涉或叠加各自具有频率等于(A+B)和(A-B)的频率和振幅满足(且优选地等于)函数M/(2*sin(A*t))的两输入波，所得的叠加输出波可以下列任一表达：
cos(B*t)＝sin((A+B)*t)/(2*sin(A*t))+sin*(A-B)*t)/(2*sin(A*t))…等式(5)
或
sinAcosB＝(sin(A+B)+sin(A-B))/2…等式(6)
或
cosB＝(sin(A+B)+sin(A-B))/(2sinA)…等式(7)
或
cosAsinB＝(sin(A+B)-sin(A-B))/2…等式(8)
或
sinB＝(sin(A+B)-sin(A-B))/(2cosA)…等式(9)
或
cosAcosB＝(cos(A+B)+cos(A-B))/2…等式(10)
或
cosB＝(cos(A+B)+cos(A-B))/(2cosA)…等式(11)
或
cosA＝(cos(A+B)+cos(A-B))/(2cosB)…等式(12)
或
sinAsinB＝(cos(A-B)-cos(A+B))/2…等式(13)
或
sinB＝(cos(A-B)-cos(A+B))/(2sinA)…等式(14)
或
sinA＝(cos(A-B)-cos(A+B))/(2sinB)…等式(15)
通过选定各自具有频率(A+B)和(A-B)和等于M/(2*sin(A)*t)的振幅的输入波，本发明实现了具有频率B和恒定振幅M的叠加的输出波的生成，不同于当两非预调波(non-preconditionedwaves)干涉或叠加时所得的输出波的时变(拍频模式)振幅。
相较于过去的途径的一重要优势为所得的波的振幅为恒定的，不同于当两非预调波干涉或叠加所导致的无法实际使用的拍频模式时，所得的输出波的时变振幅。
可以理解的是，为了生成具有频率B的叠加的输出波，本发明允许任意可便于生成具有频率(A+B)和(A-B)的输入波的恒值A的选定。由于恒值A的选定值可以是任意值，本发明实现了在第一频率范围内使用具有频率(A+B)和(A-B)的输入波的具有频率B的波的生成，其中包含频率(A+B)和(A-B)的该频率范围内可从期望的叠加的输出波的频率B中明显地移除。通过恒值A的适当选定，期望的叠加的输出波的频率B可明显不同于输入波的频率(A+B)和(A-B)。
在本发明具体实现例中，在音频领域的具体应用中，本发明的方法和装置可实现为使用具有高频率的输入波来生成具有相对低频率的叠加的输出波。可以理解的是对于一期望输出频率B，可选定恒值A的高值从而(A+B)和(A-B)均在更高的频率范围内，因而实现具有更低频率B的输出声音的生成。通过生成具有频率(A+B)和(A-B)的高频输入波，以生成更低频率B，本发明允许使用适合更高频率配置的驱动器的低频和超低频的生成，因而避免与生成低频和超低频有关的驱动器尺寸和输入电量需求。本发明还避免其他与用于生成低频和超低频的系统和组件有关的劣势，如大外壳尺寸/系统尺寸/系统重量/系统维度、大形态因素、高相长成本、设计约束和高系统复杂性。本发明还实现了基于可反过来以任意方式，包括(i)自然的、周期性的/重复的、非重复的或非周期性的波，(ii)一个或多个干涉波，包括根据需要通过数学函数生成的相长阵列、相位阵列，(iii)查找表(LUT)或上述的任何排列/组合，包括重复，而生成的输入波的期望输出波的生成。
很快可以理解的是，上文所述的方法可用于生成具有通常由低音扬声器和重低音扬声器(即20Hz至500Hz范围)通过干涉或叠加具有明显更高频率，如中频(250Hz至2,000Hz)，高音频率(2,000Hz至20,000Hz)和超声频率(20,000Hz及以上)的输入波而生成的频率的输出波。给定一期望输出波频率值B，可选定使得输入波频率(A+B)和(A-B)各自落入到上文所述的任意频率范围内的恒值A。
在本发明一特别有利的实现例中，对于一给定的期望输出频率B，可选定使得输入波频率(A+B)和(A-B)均落入到超声频率内，如大于20,000Hz(或可选地在20,000Hz和20MHz间)的恒值A，从而输入波落在人类听力的范围外，且不会干扰外期望输出波的人类感知。在本发明的另一更优选实现例中，具有落入20Hz至500Hz的频率B的期望输出波由均具有各自输入频率(A+B)和(A-B)的两输入波干涉或叠加生成，其中输入波频率(A+B)和(A-B)均落入超声频率内，即大于20,000Hz(或可选地在20,000Hz和20MHz间)。
通过实现本发明的教导所得的低频声音在空气/介质中通过波的干涉而不是直接由发声器本身生成。不同于传统低音扬声器或超低音扬声器，实现本发明教导的发声器系统的谐振频率位于超声范围内。对应地，发声器驱动器和组件的谐振处理应用地简易地多，使得整个组件/系统明显更轻、更小、更薄、更便宜和更简单地设计。此外，还实现了过去不可能的发声器或发声器组件的多个外形因素的制造。
图4描绘了本发明的音频领域基础实现，其中第一音频信号驱动器S1用于生成第一输入波W1，第二音频信号驱动器S2用于生成第二输入波W2，其中音频信号驱动器S1和S2的位置设为第一输入波W1和第二输入波W2干涉，引起叠加的输出波W3。根据上文所述的方法，通过配置或操作第一和第二音频信号驱动器S1和S2以生成输入波W1和W2，本发明实现例保证了叠加的输出波W3可具有明显不同于(在一特别实现例中明显低于)输入波W1和W2的各自频率的波频率。
图5描绘了示出两输入波(输入波1和输入波2各自由虚线表示)的各自振幅-时间域的图谱，且所得的输出波具有可控的或非变振幅(输出波由实线正弦波表示，出于描绘的目的叠加在两输入波上)。
图6描绘了一示例性装置600，配置为实现本发明的教导。装置600包括信号源602，信号处理器604，第一输入波生成器610和第二输入波生成器612。
信号源602可包括任意数据源或信息源，可提供关于预期为由装置600生成的输出波的信号特性的信息。在一实现例中，信号源602可包括数字信号源，其内可提取一个或多个可定义期望输出波的信号特性的数字信号。数字信号源的示例性实例可包括任意的暂时性或非暂时性存储器，其内可接收或提取一个或多个数字信号，例如配置为检测一个或多个模拟信号，及可选地转换一个或多个模拟信号为数字信号的麦克风或换能器。在另一实现例中，信号源602可包括一个或多个可生成基于模拟信号和数字信号的组合的结合或混合信号的信号源。此外可以理解的是，数字信号需要从存储器取回，反之可实时地由数字信号源生成和接收。
信号处理器604分别包括信号分析器606和信号控制器608。在一实现例中，每一信号分析器606和信号控制器608可通过一个或多个处理器、集成电路、专用集成电路或其他半导体装置、光学装置，或者就此而言任何其他装置的方式实现。信号分析器606可配置为分析一自信号源602接收的期望输出波的数字信号特性，包括输出信号的振幅、频率和/或相位特性。信号分析器606还可配置为为复数个可叠加以生成具有从信号源602接收的输出波特性的叠加的输出波的输入波确定合适的频率。在本发明的示例性实现例中，对于具有频率B和振幅M的输出波，信号分析器可配置为确定至少一第一输入波频率(A+B)和一第二输入波频率(A-B)，其中A为恒值，使得频率(A+B)和(A-B)为可分别由第一输入波生成器610和第二输入波生成器612生成的频率值。
信号控制器608继而可配置为(i)驱动第一输入波生成器610生成具有频率(A+B)和振幅M/(2*sin(A)的第一输入波，(ii)驱动第二输入波生成器612生成具有频率(A-B)和振幅M/(2*sin(A*t))的第二输入波。
一实现例中，所述第一和第二输入波生成器610、612可配置为或设置为所得的输入波1和输入波2在由对应于第一输入波生成器610的第一输出通道和对应于第二输入波生成器612的第二输出通道的交叉区域干涉。输入波1和输入波2在交叉区域内的干涉使得具有振幅M和频率B的叠加的输出波的生成。虽然图6描绘了单个信号源，单个处理器和单个信号控制器，可以理解的是本发明也考虑具有任意复数个的一个或多个信号源、信号处理器和信号控制器的实现例。
在本发明的一装置实现例中，信号处理器604可配置为根据如本发明上文详述的任意实现例，分析和生成对应于输入波1和2的信号。可以理解的是，虽然图6描绘了两个输入波，本发明的教导也可应用在任意更多的输入波。
虽然本发明上述方法和装置实现例已就通过组合两输入波生成叠加的输出波进行描述，可以理解的是，本发明的原理可等效地应用在通过组合两个以上输入波生成叠加的输出波。在本发明的一实现例中，生成叠加的输出波可包括组合至少一第一输入波和一第二输入波以生成中间输出波，继而将中间输出波与第三输入波组合以生成叠加的输出波。可以理解的是，预期的叠加的输出波的生成可包括组合两个波以生成第三输入波的多个实例，因而该第三输入波可与另一输入波组合，直到期望的叠加的输出波最终生成。在每一组合步骤中，选定输入波的频率和振幅至所述组合步骤的方法，可基于从特定组合步骤的输出波的期望频率和振幅，其中为了从特定组合步骤中的期望的输出波具有频率B和振幅M，所述组合步骤中的两输入波可分别具有频率(A+B)和(A-B)，且振幅满足(或优选地等于)函数M/(2*sin(A*t))，在一可选实现例中，A可选定为大于B值的任意恒值。
可以理解的是，本发明的方法和装置并不对干涉的或叠加的输入波设置限制或约束，包括就任何波类型、波源、波的数量、波特性或波参数、波传输媒介和影响干涉或叠加的装置而言。尤其可以理解的是，本发明并不限于仅创造正弦或余弦波，也可用于创造任何类型，包括由数学公式或任意的波或传统的波描绘的波。
本发明不限于仅创造正弦/余弦波，也可用于创造任何类型，包括由数学公式或任意的波/传统的波描绘的波。
在本发明的不同实现例中，输入波可以是自然的、周期性/重复性的、非重复性的、非周期性的、由一个或多个干涉波，包括相长干涉、相控阵、通过数学函数根据需要生成的、显示查找表(LUT)、或任意上述波的排列/组合包括重复而创造的。
波可在真空中、一个介质中、多个介质中或任意其他方式中干涉。输入波可在输入波互相相交、面向相同方向、平行、逆平行、相互呈一角度的配置中或在任意其他允许波干涉的配置中干涉。
更进一步地，干涉/叠加的波的数量的选定，和波参数的选定，如频率、振幅、相位、干涉/叠加的机械件等的物理实现可取决于具体的应用和应用的因素，例如效率、指向性、尺寸、能量、速度、花费、设计、复杂度、不必要副作用的减轻等。
此外，输出波的生成的优化也可通过多个方法执行，包括合适的波源、特性、波源的数量、基准频率方法、波的干涉的序列和/或中间波、待进行的转化和他们的顺序、创造的选定，和/或显示查找表及其中值的选定等。
在本发明一装置实现例中，第一和第二输入波生成器可配置为，保证所生成的第一和第二输入波直接互相相交以增强最大干涉(即干涉波的最大可能数量)。其他装置实现例中可包括额外的特征，例如配置为防止超声波频率从第一和第二输入波生成器的交叉区域逃逸的隔音器或超声波减震器，也防止角度输入波生成器位于使得发出的输入波指向向下或远离对象耳朵的区域(以防止由于暴露至超声波频率的器官损伤)等。在具体实现例中，该装置可包括一个或多个波导，以优化第一和第二输入波在预期波交叉区域内的干涉。
本发明的方法和装置具有对于所有种类的波所应用的通用/宽广范围，包括但不限于声波、所有种类的电磁波，包括光、激光、射频、通过例如冲击波介质的波、引力波等。示例性应用包括用于音频、远程声学设备、不需要解调、对源加密技术和/或生成所得的波的中间波的应用的能量/数据传输设备等的叠加的输出波合成。
本发明的另一好处在于他也消除了解调所得的波以提取原始信号的需求，这将在大量的应用，包括但不限于包括参与有私有(或安全)解调、包含有参与有私有计量等的能量传输技术的传输频谱通信技术的通信提供潜在的利益。
如上文所述，本发明的一重要实现例包括本发明在生成音频信号和音频输出的领域内的应用，其中本发明可用于通过干涉或叠加具有明显更高频率的输入波，例如中频(250Hz至2,000Hz)，高频(2,000Hz至20,000Hz)和超声波频率，生成具有在低音扬声器(woofer)和/或超低音扬声器(sub-woofer)(即在20Hz至500Hz范围内)的输出波。给定一期望输出波频率值B，恒值A可选定为输入波频率(A+B)和(A-B)分别落入上文所述任意频率范围内。在本发明的一尤其优选实现例中，本发明可通过叠加具有超声波范围频率的复数个输入波，用于具有低音扬声器或超低音扬声器范围频率的叠加的输出波。在本发明尤其优选的实现例中，上述发明实现可用于制造基于具有明显更高频率的输入波，例如中频、高频或超频的叠加，可生成20Hz至500Hz范围的输出声波的低音扬声器或超低音扬声器，由此明显减少需要生成所述输出声波的音频驱动器/波生成器/发声器的所需尺寸和能量输入。此种实现已使得低音扬声器和超低音扬声器大幅度地更薄、更轻，且可在相比于现有低音扬声器/超低音扬声器系统明显更低花费下制造，还可在一些可想象的外形因素下制造(在没有与先前与低音扬声器和超低音扬声器系统关联的最小尺寸需求下)。
图7描绘了用于复数个配置为基于本发明的教导生成用于干涉的输入波的驱动器/输入波生成器一示例性配置。在描绘的实现例中，该装置包括固定表面702和704，及位于两者之间的可移动表面(例如隔膜表面)706。在一实现例中，表面702和704可包括电磁带电表面或网格，而表面706可以是永磁表面。基于本发明的教导的两预处理的输入波可分别应用在表面702和706上，作为结果，表面组702、704生成输入波1，而表面组704、706生成输入波2，且输入波1和2的干涉或叠加在表面704自身内发生。
图8描绘了用于复数个配置为基于本发明的教导生成用于干涉的输入波的驱动器/输入波生成器的一可选示例性配置。该描绘的实现例包括四个平行设置的磁性表面802、804、806和808。
表面802和808为固定表面，而表面804和806分别为可移动或隔膜表面。此外，表面802和804可每一包括有电磁带电表面，或可选地两个之一可包括一电磁带电表面而另一为永磁表面。同样表面806和808可每一包括电磁带点表面，或两个之一可包括电磁带电表面而另一为永磁表面。两个预处理输入波可分别用于第一表面组802、804和第二表面组806、808的每一个。表面组802、804可用于生成输入波1，而表面组806、808可用于生成输入波2，使得输入波1和输入波2的干涉/叠加发生在表面804和806间的介质内。
图9描绘了实现本发明的示例性系统。
该计算机系统包括一个或多个处理器904，及至少一个存储器906。处理器904配置为执行程序指令，其可以是真实处理器或虚拟处理器。可以理解的是，计算机系统902不对描述的实现例的使用和功能范围作限定。该计算机系统902可包括但不限于一个或多个通用计算机、一可编程微处理器、一微型控制器、一集成电路、光学处理器、ASIC、FPGA、SOC、开发/定制电路板、嵌入式设备、定制计算机、DSP、A/V功放接收机、媒体箱、智能手表、任何其他电子设备和其他可实现构成本发明的方法步骤的设备或设备的装备。根据本发明的系统902的示例性实现例，可包括一个或多个服务器、台式机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、移动手机、移动通信设备、平板电脑、平板手机和个人数字助理。在本发明的一实现例中，存储器906可存储用于实现本发明不同实现例的软件。计算机系统902可具有额外组件。例如计算机系统902可包括一个或多个信道908、一个或多个输入设备910、一个或多个输出设备912、和存储914。一互联机械件(未示出)例如车辆、控制器或网络、互联计算机系统902的部件。在本发明的不同实现例中，操作系统软件(未示出)提供了在计算机系统902内使用处理器904执行的不同软件的操作环境，并管理计算机系统902的部件的不同功能。
信道908允许一通信介质至不同其他计算实体的通信。通信介质提供了例如计算指令，或通信介质内其他数据的信息。通信介质包括但不限于实现在电学、光学、射频、红外、声学、微波、蓝牙或其他传输媒介内的有线的或无线的方法。
输入设备910可包括但不限于触摸屏、键盘、鼠标、笔、手柄、轨迹球、声音设备、扫描设备或任何可提供输入至计算机系统902的其他设备。在本发明的一实现例中，输入设备910可以是声卡或相似的设备，接收模拟形式或数字形式的音频输入。输出设备912包括但不限于CRT、LCD、LED显示器上的用户交互，或任何其他与服务器、台式机、笔记本电脑、智能手机、移动手机、移动通信设备、平板电脑、平板手机和个人数字助理、打印机、发声器、CD/DVD读写机、或任何其他从计算机系统902提供输出的设备所关联的显示器。
存储914可包括但不限于磁盘、磁带、只读光盘、可擦写光盘、DVD、任何类型的计算机存储器、磁条、智能卡、打印条码、或任何其他可用于存储信息和接入计算机系统902的暂时性或非暂时性介质。在本发明的不同实现例中，存储914可包含用于实现上述任意实现例的程序指令。
在本发明的一实现例中，计算机系统902为分布式网络的一部分或一组可用云资源的一部分。
本发明可在大量方法中，包括作为系统、作为方法、作为计算机程序产品，如计算机可读存储介质或程序指令与远程位置通信的计算机网络实现。
本发明可适用为为计算机系统902使用的计算机程序产品。本文所述的方法通常实现为计算机程序产品，包括一组由计算机系统902或其他相似设备执行的程序指令。该组程序指令可以是存储在有形介质，如计算机可读存储介质(存储914)，例如软盘、只读光盘、只读存储器、闪存驱动器或硬盘、或通过调制解调器或其他接口设备，基于包括但不限于光学或模拟信道908的有形介质传输至计算机系统902上的一系列计算机可读代码。本发明作为计算机程序产品可使用无线技术，包括但不限于微波、红外、蓝牙或其他传输技术，以无形介质实现。这些指令可预下载在系统内，或记录在存储介质上，如只读光盘，或设置为可通过如互联网或移动电话网络下载。该系列计算机可读指令可体现前文所述的所有或部分功能。
虽然本发明的示例性实现例如上文所描述和描绘，但可理解的是实现例仅为说明性的。可以理解的是，本领域技术人员可在不离开和违反由附加权利要求所定义的本发明的精神和范围内，作出形式和细节上的不同修改。此外，本发明说明性的公开适当地可以在不存在于本文未具体公开的任何要素的情况下实现，及在特别考虑具体实现例下，旨在不存在本文未具体公开的任何要素的情况下实现。

Claims (18)

1.一种用于干涉基波合成的装置，该装置包括：
第一输入波生成器；
第二输入波生成器；及
信号处理器，配置为：
接收将通过分别干扰由第一输入波生成器和第二输入波发生器产生的波而产生的输出波的定义输出波特征的信息，所述输出波特征包括至少一个输出波频率B，及输出信号振幅M；
确定一恒值A；
驱动第一输入波生成器生成第一输入波，其中所述第一输入波具有：
频率（A+B），其中A为确定的恒值而B为输出波的输出波频率；及
满足函数M/(2*sin(A*t))而生成的具有第一振幅值的振幅；
及
驱动第二输入波生成器生成第二输入波，其中所述第二输入波具有：
频率（A-B），其中A为确定的恒值而B为输出波的输出波频率；及
满足函数M/(2*sin(A*t))而生成的具有第二振幅值的振幅。
2.如权利要求1所述的装置，其中信号处理器配置为：
驱动第一输入波生成器生成第一输入波，使得所述第一输入波的第一振幅值等于M/(2*sin(A*t))；及
驱动第二输入波生成器生成第二输入波，使得所述第二输入波的第二振幅值等于M/(2*sin(A*t))。
3.如权利要求1所述的装置，其中第一输入波生成器配置为定义第一波输出通道，第二输入波生成器配置为定义第二波输出通道，使得第一输入波和第二输入波在由第一波输出通道和第二波输出通道的交叉所定义的干涉区域内互相干涉。
4.如权利要求1所述的装置，其中输出波频率B具有的值，满足波形表达式
cos B = (sin(A + B) + sin(A − B))/(2 sin A)。
5.如权利要求1所述的装置，其中具有输出波频率B和输出信号振幅M的输出波，通过干扰第一输入波和第二输入波来产生，其中A和B的值分别满足波形表达式
sin B = (sin(A + B) − sin(A − B))/(2 cos A)。
6.如权利要求1所述的装置，具有输出波频率B和输出信号振幅M的输出波，通过干扰第一输入波和第二输入波来产生，其中A和B的值分别满足波形表达式
cos B = (cos(A + B) + cos(A − B))/(2 cos A)。
7.如权利要求1所述的装置，具有输出波频率B和输出信号振幅M的输出波，通过干扰第一输入波和第二输入波来产生，其中A和B的值分别满足波形表达式
sin B = (cos(A − B) − cos(A + B))/(2 sin A)。
8.如权利要求1所述的装置，其中第一输入波生成器包括第一输入波生成表面，且第二输入波生成器包括第二输入波生成表面，其中所述第一输入波生成表面和所述第二输入波生成表面互相面对而设。
9.如权利要求1所述的装置，其中频率B为20Hz至200Hz范围内的频率，且具有第一频率值等于（A+B）的频率，和具有第二频率值等于（A-B）的频率的每一，均为20,000Hz至20MHz范围内的频率。
10.如权利要求1所述的装置，其中该装置为发声器。
11.一种用于干涉基波合成的方法，该方法包括：
接收将通过分别干扰由第一输入波生成器和第二输入波发生器产生的波而产生的输出波的定义输出波特征的信息，所述输出波特征包括至少一个输出波频率B，及输出信号振幅M；
确定恒值A；
生成第一输入波，其中所述第一输入波具有：
频率（A+B），其中A为确定的恒值而B为输出波的输出波频率；及
满足函数M/(2*sin(A*t))而生成的具有第一振幅值的振幅；
及
生成第二输入波，其中所述第二输入波具有：
频率（A-B），其中A为确定的恒值而B为输出波的输出波频率；及
满足函数M/(2*sin(A*t))而生成的具有第二振幅值的振幅。
12.如权利要求11所述的方法，其中：
所述第一输入波的第一振幅值等于M/(2*sin(A*t))的振幅；及
所述第二输入波的第二振幅值等于M/(2*sin(A*t))的振幅。
13.如权利要求11所述的方法，其中一第一输入波生成器配置为生成具有定义的第一输出波通道的第一输入波，且一第二输入波生成器配置为生成具有定义的第二波输出通道的第二输入波，使得第一输入波和第二输入波在由第一波输出通道和第二波输出通道的交叉所定义的干涉区域内互相干涉。
14.如权利要求11所述的方法，其中输出波频率B具有的值，满足波形表达式
cos B = (sin(A + B) + sin(A − B))/(2 sin A)。
15.如权利要求11所述的方法，其中具有输出波频率B和输出信号振幅M的输出波，通过干扰第一输入波和第二输入波来产生，其中A和B的值分别满足波形表达式
sin B = (sin(A + B) − sin(A − B))/(2 cos A)。
16.如权利要求11所述的方法，其中具有输出波频率B和输出信号振幅M的输出波，通过干扰第一输入波和第二输入波来产生，其中A和B的值分别满足波形表达式
cos B = (cos(A + B) + cos(A − B))/(2 cos A)。
17.如权利要求11所述的方法，其中具有输出波频率B和输出信号振幅M的输出波，通过干扰第一输入波和第二输入波来产生，其中A和B的值分别满足波形表达式
sin B = (cos(A − B) − cos(A + B))/(2 sin A)。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收将通过分别干扰由第一输入波生成器和第二输入波发生器产生的波而产生的输出波的定义输出波特征的信息，所述输出波特征包括至少一个输出波频率B，及输出信号振幅M；
确定恒值A；
生成第一输入波，其中所述第一输入波具有：
频率（A+B），其中A为确定的恒值而B为输出波的输出波频率；及
满足函数M/(2*sin(A*t))而生成的具有第一振幅值的振幅；
及
生成第二输入波，其中所述第二输入波具有：
频率（A-B），其中A为确定的恒值而B为输出波的输出波频率；及
满足函数M/(2*sin(A*t))而生成的具有第二振幅值的振幅。
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