CN204031425U - 有源定向扬声器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种有源定向扬声器，集信号调制处理、开关电源、开关功放、压电超声波换能器阵列板及外壳为一体。在输入220V交流市电之后，打开开关，由麦克风或AUX输入音频信号，信号经过信号调制模块处理后送到开关功放模块进行放大，然后激起超声波换能器阵列板的高频振动，通过空气自解调出有指向性的声频信号，达到声频信号的定向传播。本实用新型可用于广告、会展、导盲、候机厅、公交站亭、公园或居民小区晨练、广场舞、航道指挥、空中交通治安指挥、反恐等领域，对确定人群进行定向音乐播放、定向信息广播和喊话。
Description
技术领域
本实用新型涉及有源定向扬声器。
背景技术
实现可听声的定向传播，可以在许多领域得到广泛的应用。一般实现声波定向传播的方法有三种，其一是把普通扬声器发出的声波经过反射性较强的抛物面反射后形成有指向性的可听声；其二是由普通扬声器组阵形成有一定指向性的可听声；其三是由超声波和可听声信号形成超声波调制波，经功率放大后推动超声波换能器振动发出超声调制波，在空气中传播自解调出可听声。前两种方法指向性不够强，不能满足大多数使用场所对高指向性的要求，第三种方法虽然声波指向性比前两种好，但由于高频功放负荷重，超声波换能器几何尺寸和相位不一致等原因，导致系统体积大，发射出的声波信号失真度大，听觉效果差。
因此，在本领域迫切需要开发一种音质高、定向性能强、功耗低的有源定向扬声器。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种高音质效果的有源定向扬声器。
根据一个实施方式，该有源定向扬声器包括：信号处理模块，该信号处理模块对输入该有源定向扬声器的音频信号进行调制且输出调制波；功率放大模块，该功率放大模块对所述调制波进行功率放大；超声波换能器阵列板，该超声波换能器阵列板接收进行了功率放大之后的所述调制波进行高频振动且输出振动波以进行音频信号的定向传播；以及外壳，该外壳形成有开孔，覆盖所述超声波换能器阵列板的表面且与所述超声波换能器阵列板的形状和尺寸 相同，所述振动波穿过该开孔进入空气。
在一个优选的实施例中，所述外壳的形状是六边形、圆形、矩形、正方形和椭圆形中的一种。
在一个优选的实施例中，所述超声波换能器阵列板包括多个超声波换能器和印刷电路板，每个所述超声波换能器的两个电极焊接在所述印刷电路板上。
在一个优选的实施例中，所述超声波换能器的直径为8-25毫米，发射频率为20-60kHz，形状是圆形或六边形，
所述开孔与所述超声波换能器的形状和尺寸相同。
在一个优选的实施例中，该开孔的内侧铺设有防尘罩。
在一个优选的实施例中，多个所述超声波换能器相互之间相位相同且在同一个发射频率下具有实质相同的动态阻抗误差。
在一个优选的实施例中，所述信号处理模块进行的调制是模拟信号的压限调制。
在一个优选的实施例中，所述信号处理模块包括信号处理板、话筒输入端、AUX输入端、调制度调节旋钮和功率输出调节旋钮。
在一个优选的实施例中，在所述功率放大模块上集成有开关电源且具有五只管脚。
在一个优选的实施例中，还包括支架，该支架通过把手螺母可转动地连接于所述外壳，在该支架的下端设有连接孔。
根据本实用新型，可以得到一种音质高、定向性能强、功耗低的有源定向扬声器。
附图说明
为了使本主题的优点可被更容易地理解，上文简要描述的本发明的主题的更具体的描述将参考附图中示出的具体实施例来提供。可以理解的是这些附图仅为本发明的主题的典型实施例，因此不认为是其范围的限定，通过使用附图对本发明的主题的附加特征和细节进行描述和解释，其中：
图1是本实用新型的实施例的结构图。
具体实施方式
图1是本实用新型的实施例的有源定向扬声器1的结构图。有源定向扬声器1由前外壳2、超声波换能器阵列板3、后外壳4、开关电源和功率放大模块5、信号处理模块6、支架7、外接电源输入端8、麦克风输入端9、音频信号输入端10、调制度调节旋钮11和功率输出调节旋钮12组成。
前外壳2和后外壳4共同构成了有源定向扬声器1的外壳，后外壳4的前面部分和前外壳2对应，能和前外壳2通过螺丝连接在一起，并能拆卸。后面凸起部分用于安装开关电源和功率放大模块5、信号处理模块6、支架7、外接电源输入端8、麦克风输入端9、音频信号输入端10、调制度调节旋钮11和功率输出调节旋钮12。根据超声波换能器阵列板3，外壳可以做成六边形、圆形、矩形、正方形、椭圆形，外形尺寸都与超声波换能器阵列板3相同，能够完全覆盖在超声波换能器阵列板3的外面。外壳上形成有开孔，开孔与超声波换能器阵列板3上的超声波换能器的形状和尺寸相同，可以是圆形或六边形，数量与超声波换能器对应，在开孔的内侧铺设防尘罩，防尘罩例如可以是一层网布或网纱，防止尘土和水雾进行入。
超声波换能器阵列板3由多个超声波换能器和印刷线路板组成。超声波换能器为圆形或六边形，直径为8毫米到25毫米中的其中一种，对应的发射频率为20KHz到60KHz中的一种，每个超声波换能器阵列板所用超声波换能器的数量从几十只到几万只。多个所述超声波换能器相互之间相位相同且在同一个发射频率下具有实质相同的动态阻抗误差。印刷线路板用于焊接超声波换能器，把每只超声波换能器的两个电极分别焊接在印刷线路板上，组成并联或分成几组，每组并联后再串联，然后再和功率放大器连接。
开关电源和功率放大模块5在一块主板上同时设有开关电源和功率放大模块，优选为具有五只管脚。开关电源的输入为100V到240V交流电，频率为50Hz到60Hz，开关频率为110KHz，有5组输出，电压分别为+15V、-15V、+70V、-70V、-70V+15V；功率放大模块的输出电压为交流0到70V，输出功率为几十瓦到几千瓦。
信号处理模块6由信号处理板、麦克风输入端9、音频信号输入端10、 调制度调节旋钮11和功率输出调节旋钮12组成。信号处理板根据超声波换能器的频率产生确定的超声波载波信号，把经过滤波处理的声频信号加载到载波信号上，得到调制波，然后把调制波输入到功率放大模块，这种调制优选为调制是模拟信号的压限调制。
支架7通过两个把手螺母和外壳连接，支架和外壳之间可转动，松紧可以调节，支架下端设有用于连接的孔。
外接电源输入端8为有源定向扬声器的外接电源输入端，输入电压为交流100V到240V，频率为50Hz到60Hz，上面设有开关按钮。
参见图1，本实用新型的有源定向扬声器1可用支架7以任意角度、水平或垂直固定在空中支架、平台、交通工具或地面上，可用于广告、会展、导盲、候机厅、公交站亭、公园或居民小区晨练、广场舞、航道指挥、空中交通治安指挥、反恐领域，对确定人群进行定向音乐播放、定向信息广播和喊话。
参见图1，把有源定向扬声器固定后，由外接电源输入端8输入220V(100V到240V均可以工作)交流市电，打开开关，由麦克风输入端9或音频信号输入端10输入麦克风或音频信号(音频信号可以是收音机、MP3、MP4、电脑、手机的音频输出信号)，信号经过信号处理模块6处理后送到开关电源和功率放大模块5进行功率放大，然后送到超声波换能器阵列板3，激起超声波换能器阵列板3的高频振动，此振动波穿过前外壳2上的开孔传到空气中，通过空气媒质的非线性特性，自解调出有指向性的声频信号，把麦克风输入端9或音频信号输入端10输入的信号传给确定区域的人群，达到声频信号的定向传播。
最后，上述内容应当被认为是仅仅用于说明本实用新型的原理，本实用新型并不限制为上面描述和显示的具体构造和操作。在不超出本实用新型的构思的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型的方案进行修改和变化，所有这些修改和变化及其等同物也应落入本实用新型的范围中。
附图标号说明
1.有源定向扬声器；2.前外壳；3.超声波换能器阵列板；4.后外壳；5.开关电源和功率放大模块；6.信号处理模块；7.支架；8.外接电源输入端；9.麦克风输入端；10.AUX输入端；11.调制度调节旋钮；12.功率输出调节旋钮。
Claims (10)
1.一种有源定向扬声器，其特征在于，包括：
信号处理模块，该信号处理模块对输入该有源定向扬声器的音频信号进行调制且输出调制波；
功率放大模块，该功率放大模块对所述调制波进行功率放大；
超声波换能器阵列板，该超声波换能器阵列板接收进行了功率放大之后的所述调制波进行高频振动且输出振动波以进行音频信号的定向传播；以及
外壳，该外壳形成有开孔，覆盖所述超声波换能器阵列板的表面且与所述超声波换能器阵列板的形状和尺寸相同，所述振动波穿过该开孔进入空气。
2.根据权利要求1所述的有源定向扬声器，其特征在于，
所述外壳的形状是六边形、圆形、矩形、正方形和椭圆形中的一种。
3.根据权利要求1所述的有源定向扬声器，其特征在于，
所述超声波换能器阵列板包括多个超声波换能器和印刷电路板，每个所述超声波换能器的两个电极焊接在所述印刷电路板上。
4.根据权利要求3所述的有源定向扬声器，其特征在于，
所述超声波换能器的直径为8-25毫米，发射频率为20-60kHz，形状是圆形或六边形，
所述开孔与所述超声波换能器的形状和尺寸相同。
5.根据权利要求4所述的有源定向扬声器，其特征在于，
该开孔的内侧铺设有防尘罩。
6.根据权利要求3所述的有源定向扬声器，其特征在于，
多个所述超声波换能器相互之间相位相同且在同一个发射频率下具有实质相同的动态阻抗误差。
7.根据权利要求1所述的有源定向扬声器，其特征在于，
所述信号处理模块进行的调制是模拟信号的压限调制。
8.根据权利要求7所述的有源定向扬声器，其特征在于，
所述信号处理模块包括信号处理板、话筒输入端、AUX输入端、调制度调节旋钮和功率输出调节旋钮。
9.根据权利要求1所述的有源定向扬声器，其特征在于，
在所述功率放大模块上集成有开关电源且具有五只管脚。
10.根据权利要求1所述的有源定向扬声器，其特征在于，
还包括支架，该支架通过把手螺母可转动地连接于所述外壳，在该支架的下端设有连接孔。
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