一种手机屏幕定向发声系统技术方案

本发明专利技术公开一种手机屏幕定向发声系统，包括：信号预处理模块，A/D转换器，数字信号调制模块，功率放大器，负载匹配网络，透明定向换能器，手机显示屏幕；所述信号预处理模块通过所述A/D转换器与所述数字信号调制模块连接；所述功率放大器通过所述负载匹配网络与所述透明定向换能器连接；所述数字信号调制模块与所述功率放大器连接；所述透明定向换能器位于所述手机显示屏幕后方，所述透明定向换能器包括压电振动器，所述压电振动器的振动方向垂直于所述手机显示屏幕。本发明专利技术提供的技术方案能够使手机屏幕实现定向发声，进而使手机整体构造更加轻薄化。

【技术实现步骤摘要】
一种手机屏幕定向发声系统
本专利技术属于扬声器领域，尤其涉及一种手机屏幕定向发声系统。
技术介绍
现代社会中手机技术已经发展得非常成熟，甚至已经像钱包和钥匙一样成为了人们随身必备品。然而即使经历了多年的发展，现今所有的手机设备中，在音频信号输出方面一直还是采用的传统扩散式扬声器，这使得这些设备在欣赏音乐、观看电影时必须佩带耳机，否则所发出的声音就会影响他人或者泄露个人信息。同时，传统结构的扬声器产品结构复杂，而且占用大量手机内部空间，从而严重限制了手机等移动终端向薄型化发展。因此，一种具有指向性的、能提供私人视听空间且占用空间较小的发声系统的研究是有价值的。声频定向系统是一种利用超声波在空气中的非线性传播效应产生高指向性可听声的一种新型扬声器系统。音频信号经过处理后形成含有该音频信号信息的超声波信号，由声频定向换能器将该超声波发射到空气中，然后该超声波在空气中会自解调出其中含有的音频信号，形成一个具有很强指向性的可听声信号。将声频定向扬声器可以安装在手机中。对于汽车驾驶者，不必手持或佩戴耳机就可以通话，有利于安全驾驶；对于在公共场合通过手机收看视频节目的使用者，不必佩戴耳机就可以拥有良好的视听体验，而不会干扰到他人。而这其中，在手机中去除传统的扬声器，将声频定向扬声器和手机屏幕结合起来形成手机屏幕定向发声系统是目前手机定向发声的具有广阔应用前景的研究方向。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种手机屏幕定向发声系统，能够使手机屏幕实现定向发声，进而使手机整体构造更加轻薄化。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种手机屏幕定向发声系统，包括：信号预处理模块，A/D转换器，数字信号调制模块，功率放大器，负载匹配网络，透明定向换能器，手机显示屏幕；所述信号预处理模块通过所述A/D转换器与所述数字信号调制模块连接；所述功率放大器通过所述负载匹配网络与所述透明定向换能器连接；所述数字信号调制模块与所述功率放大器连接；所述透明定向换能器位于所述手机显示屏幕后方，所述透明定向换能器包括压电振动器，所述压电振动器的振动方向垂直于所述手机显示屏幕。进一步地，所述透明定向换能器和所述手机显示屏幕之间还设有起衔接作用的外框架。进一步地，所述压电振动器包括基片和压电片，所述压电片粘贴在所述基片上。进一步地，所述数字信号调制模块在对所述A/D转换器输出的数字音频信号进行调制之前，还对所述数字音频信号进行带通滤波、增益放大、低频补偿和压缩限幅处理。优选地，所述功率放大器为D类功率放大器。优选地，所述数字信号调制模块包括DSP处理器或FPGA处理器。本专利技术提供的手机屏幕定向发声系统，通过在手机内部设置数字信号调制模块，将所述数字音频信号调制到超声信号中，再通过透明定向换能器实现电声转换，向空气中发射具有指向性的超声信号，由于超声信号在空气中的非线性传播效应，最终能够输出定向的可听声信号。将透明定向换能器安装在手机显示屏幕后方，通过压电振动器的振动来实现发声，使得手机上不再需要传统的扬声器，手机屏幕就可以实现定向发声，从而使手机的整体构造更加轻薄化，进而满足不同的用户需求。附图说明图1为本专利技术手机屏幕定向发声系统的结构框图；图2为本专利技术手机屏幕定向发声系统中超声定向换能器、外框架、手机显示屏幕、手机电路板的结构示意图；其中，1-透明定向换能器，2-外框架，3-手机显示屏幕，4-手机电路板，5-非振动区域，6-振动区域，7-信号后处理模块，8-手机主板。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。图1为本专利技术手机屏幕定向发声系统的结构框图。该手机屏幕定向发声系统，包括：信号预处理模块，A/D转换器，数字信号调制模块，功率放大器，负载匹配网络，透明定向换能器1，手机显示屏幕3；所述信号预处理模块通过所述A/D转换器与所述数字信号调制模块连接；所述功率放大器通过所述负载匹配网络与所述透明定向换能器1连接；所述数字信号调制模块与所述功率放大器连接；所述透明定向换能器1位于所述手机显示屏幕3下方，所述透明定向换能器1和所述手机显示屏幕3之间还设有起衔接作用的外框架2；所述透明定向换能器1包括压电振动器，所述压电振动器包括基片和压电片，所述压电片粘贴在所述基片上，所述压电振动器的振动方向垂直于所述手机显示屏幕3，手机显示屏幕3可以为曲面屏，也可以为平面屏，其具体结构包括：玻璃层，显示模块层，触摸感应层，所述触摸感应层位于所述玻璃层和所述显示模块层之间。如图1和图2所示，在本专利技术中，透明定向换能器1包括振动区域6和非振动区域5，振动区域6为压电振动器，也可以为静电式透明材料。振动区域6和非振动区域5之间通过胶水连接。信号预处理模块、A/D转换器和数字信号调制模块集成在手机主板8中，位于手机电路板4的下方。功率放大器和负载匹配网络集成在信号后处理模块7中，位于外框架2的底端，与振动区域6相连接。信号预处理模块对接收到的音频信号进行滤波和下变频处理，然后将信号送入A/D转换器中将模拟信号转换为数字信号。数字信号调制模块对A/D转换器输出的数字音频信号加载算法进行调制，将所述数字音频信号调制到超声信号中。为了解决脉冲宽度调制的信号幅度较小以及超声在空气中的低频效果差的问题，在进行超声调制之前，还可以对数字音频信号进行带通滤波、增益放大、低频补偿和压缩限幅处理，由于脉冲宽度调制结构比较简单，失真较小，因而具有良好的集成性和能效比。所述数字信号调制模块包括DSP处理器或FPGA处理器，用于手机平台的调制器可由手机CPU实现，以缩小体积，简化结构。功率放大器接收数字信号调制模块输出的已调制的超声载波信号，并对该超声载波信号进行驱动放大。之后通过负载匹配网络将放大后的超声载波信号送入透明定向换能器1中，驱动其振动，并通过低通滤波电路匹配，向空气中发射超声波。其中，该超声频段部分经空气自解调而还原为原音频信号。由于超声波具有指向性，因此经其所解调出的可听声音频也具有定向性而形成定向可听声。由于超声换能器阻抗呈电抗性会大大提升其上的发热损耗，产生更大的声压，更有效率地完成超声波发射。因此，选用的换能器制作材料可以为压电材料—包括压电陶瓷、PZT、PVDF膜，也可以为磁致伸缩材料或是其他压电材料。在本专利技术中，选用PVDF透明镀膜作为换能器的材料。负载匹配网络用于将所述功率放大器和所述透明定向换能器之间的阻抗进行匹配。由于功率放大器的负载呈电容性，因此在将功率放大器与透明定向换能器进行连接时，要设计一个负载匹配网络。因为如果不进行负载匹配，透明定向换能器负载将会在输出的高频信号的驱动下近似短路，会造成烧毁元器件或换能器的灾难性后果。在本专利技术中，负载匹配网络可以利用电感、LC电路和变压器等进行阻抗变换和匹配。考虑到容性负载所需要的高功率，为了使功率放大器自身发热损耗达到最小，效率达到最高，该系统的功率放大器选用开关型数字功率放大器，在本专利技术中，选用D类功率放大器作为设计对象进行系统集成。本专利技术提供的手机屏幕定向发声系统，通过在手机内部设置数字信号调制模块，将所述数字音频信号调制到超声信号中，再通过透明定向换能器实现电声转换，向空气中发射具有指向性的超声信号，由于超声信号在空气中的非线性传播效应，最终能够输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手机屏幕定向发声系统，其特征在于，包括：信号预处理模块，A/D转换器，数字信号调制模块，功率放大器，负载匹配网络，透明定向换能器，手机显示屏幕；所述信号预处理模块通过所述A/D转换器与所述数字信号调制模块连接；所述功率放大器通过所述负载匹配网络与所述透明定向换能器连接；所述数字信号调制模块与所述功率放大器连接；所述透明定向换能器位于所述手机显示屏幕后方，所述透明定向换能器包括压电振动器，所述压电振动器的振动方向垂直于所述手机显示屏幕。

【技术特征摘要】
1.一种手机屏幕定向发声系统，其特征在于，包括：信号预处理模块，A/D转换器，数字信号调制模块，功率放大器，负载匹配网络，透明定向换能器，手机显示屏幕；所述信号预处理模块通过所述A/D转换器与所述数字信号调制模块连接；所述功率放大器通过所述负载匹配网络与所述透明定向换能器连接；所述数字信号调制模块与所述功率放大器连接；所述透明定向换能器位于所述手机显示屏幕后方，所述透明定向换能器包括压电振动器，所述压电振动器的振动方向垂直于所述手机显示屏幕。2.根据权利要求1所述的手机屏幕定向发声系统，其特征在于，所述透明定向换能器和所述手机显示屏幕之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐利梅，李学生，秦开宇，谢晓梅，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：成都泰声科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51