基于超声波的无线耳机及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于超声波的无线耳机及其控制系统，终端设备处的发送端中，将音频原始信号调制入载波形成相应的高频数据，放大后驱动第一超声换能器将电信号转换成超声波信号并向外发射；无线耳机作为超声波信号的接收端，设有第二超声换能器与第一超声换能器介质耦合，将接收的超声波信号转换成电信号，对其电压放大后通过检波还原出声音信号，再进行音频放大处理，使耳机发声。本实用新型专利技术中以超声波携带信息进行无线传输，有效提高抗电磁干扰能力和信号传输时的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于超声波的无线耳机及其控制系统
本技术涉及无线耳机及其控制技术，特别涉及一种基于超声波的无线耳机及其控制系统。
技术介绍
无线耳机作为手机、平板电脑、个人电脑、电视等终端的配件被广泛使用。无线耳机不受耳机线的限制，便携性和传输距离都有显著提升。如图1所示，发送设备发射的信号经由介质传播，无线耳机对该信号接收并进行匹配，通过解码等处理，从收到的信号还原出声音，驱使扬声器向用户播放。然而，现有的无线耳机，一般基于蓝牙技术或WiFi技术进行信号传输，其受环境的影响非常剧烈：由于都使用了2.4GHz附近ISM频段，当有限区域内集中使用同一频段上的各种无线通信技术时，相互之间就可能出现干扰，严重时甚至会导致无线通信的中断。同时，在某些强电磁环境(如变电站、有恶意电磁干扰的场合等)中，基于蓝牙或WiFi的无线通信会受到严重的干扰。尤其是具有金属外壳的耳机，WiFi和蓝牙模式下都可能出现信号差，传输不稳定的问题。而且，基于蓝牙和WiFi传输的数据，本身为数字信号，也容易受到强的电信号的干扰，出现误码、错码等问题。人们能听到声音是由于物体振动而产生的，它的频率在20Hz～20kHz范围内，超过20kHz称为超声波。由于人耳听觉限制，传统的手机等移动终端，几乎不关注超声波频段的声音，超声波在手机上的应用几乎空白。实际上，超声波作为一种人耳听不到的声音，自身拥有众多优点，在我们日常生活中的应用非常广泛。超声波作为一种机械波，常用的超声波频率为几十kHz～几十MHz，具有波长短、能量高、频率较高、沿直线传播、定向性好、穿透能力强、不受电磁干扰、不受电磁频段制约的特点，在医学、军事、工农业等领域，用于测距、测速、切割、清洗、杀菌、驱虫害，等等。例如，由于超声波遇到杂质或分界面时会产生反射，较多的利用这一特性来实施超声波探伤或测距。超声波遇到移动物体时，能产生多普勒效应，使接收到的频率发生变化，由此可制成多普勒测距系统。声音信号比较复杂，它由许多频率成分组成，但通常情况下一个复杂的声音信号可以看作是由许多不同频率正弦信号的叠加，因此，声音信号在声源处对载波信号的调制，其实相当于不同频率的载波信号在声源处对载波信号进行了调制。因此，如果利用超声波的特性运用在信息交互方面，使用超声波作为载体来传送声音或其他信号，将是移动终端领域的一大进步。
技术实现思路
为了解决目前蓝牙、WiFi无线耳机存在的问题，本技术提供一种基于超声波的无线耳机及其控制系统，以超声波携带信息进行无线传输，有效提高抗电磁干扰能力和信号传输时的效率。为了达到上述目的，本技术的一个技术方案是提供一种基于超声波的无线耳机：所述无线耳机作为超声波信号的接收端，包含：第二超声换能器，其与发送端的第一超声换能器通过介质耦合，以接收发送端输出的超声波信号并将其转换成电信号；电压放大器，其与第二超声换能器连接，对接收的电信号进行电压放大；检波器，其与电压放大器连接，对电压放大后的电信号进行解调，以还原出声音信号；音频功率放大器，其与检波器连接，接收还原出的声音信号进行音频放大，并使耳机发声。优选地，构建所述检波器的处理器，还与解码器连接，通过所述解码器对检波后的信号进行解码；所述解码器还与第一数模转换器连接，通过所述第一数模转换器对解码得到的信号转换成相应的模拟信号后，输出给所述音频功率放大器。优选地，所述接收端进一步设置有：第一麦克风，其对耳机内外包含噪音的声音信号进行采集；信号过滤模块，其与第一麦克风连接，从采集到的声音信号中过滤出噪音信号；频幅调整模块，其与信号过滤模块连接，对过滤出的噪音信号的频谱、幅度进行调整；信号反相模块，其与频幅调整模块连接，对频幅调整后的噪音信号进行反相处理；信号叠加模块，其与信号反相模块连接，将反相处理后的噪音信号，叠加到通过所述音频功率放大器输出的声音上，通过耳机播放。优选地，所述接收端还设置有分析模块，其与所述信号过滤模块、频幅调整模块分别连接，对过滤出的噪音信号进行分析，以识别出用户当前所处环境的噪音模式，并结合用户选择的参数，向所述频幅调整模块输出对噪音信号的频幅调整程度进行控制的指令。优选地，所述分析模块识别出用户当前所处环境有第二声源时，还驱使与该分析模块连接的所述音频功率放大器对根据超声波信号还原出的声音信号的音量减弱，并对其叠加经由频幅调整模块、信号反相模块、信号叠加模块依次处理后得到的与第二声源对应的声音信号，一起通过耳机播放。本专利技术的另一个技术方案是提供一种基于超声波的无线耳机的控制系统，其包含：设置在终端设备处的发送端，其进一步包含：调制模块，确定超声波对应的载波，并将接收到的音频原始信号调制形成相应的高频数据；驱动功率放大器，其与调制模块连接，对高频数据进行放大；第一超声换能器，其与驱动功率放大器连接，所述第一超声换能器被放大后的高频数据驱动，将与音频原始信号相对应的电信号转换成超声波信号并向外发射；上述任意一项基于超声波的无线耳机，作为接收端将超声波信号还原成可通过耳机播放的声音。优选地，所述调制模块的算法是SSB调制、DSB调制、PPM调制、2FSK调制中的任意一种。优选地，所述的发送端还包含：第二数模转换器，其与调制模块连接，将调制模块输出的数字格式的高频数据，转换成相应的模拟信号；后级滤波器，其与第二数模转换器、驱动功率放大器分别连接，对所述第二数模转换器输出的模拟信号进行滤波，并将滤波后的信号输出给所述驱动功率放大器；或者，所述调制模块输出的是模拟格式的高频数据时，直接对其接收的驱动功率放大器是D类功率放大器；所述发送端还包含重建滤波器，其与D类功率放大器、第一超声换能器分别连接，对D类功率放大器输出的放大信号进行滤波后输出给第一超声换能器。优选地，所述的发送端还包含：第二麦克风，采集发送端外部的声音信号；前级滤波器，其与第二麦克风连接，对采集到的声音信号进行滤波；模数转换器，其与前级滤波器连接，将滤波后的声音信号转换成数字格式；构建所述调制模块的处理器，其与模数转换器连接，接收数字格式的声音信号进行调制处理；其中，构建所述调制模块的处理器还与编码器连接，通过编码器控制所述调制模块输出两种不同频率的超声波信号，与数字格式的声音信号的0和1相对应；或者，所述处理器不与编码器连接。优选地，设置第一超声换能器及驱动功率放大器的外接设备，通过所述终端设备的耳机接口或USB接口与该终端设备连接，所述终端设备内部设有发送端中除第一超声换能器及驱动功率放大器以外的其他部件。综上所述，与现有的蓝牙、WiFi无线耳机相比，本技术提供基于超声波的无线耳机及其控制系统，将载波信号从电磁波变为超声波，有效地提高了抗电磁干扰的能力和传输的效率。本技术的架构简单，实现方便，成本较低。附图说明图1是现有无线耳机的信号处理示意图；图2是本技术基于超声波的无线耳机的控制原理示意图；图3是本技术中发送端的第一实施例的示意图；图4是本技术中发送端的第二实施例的示意图；图5是本技术中发送端的第三实施例的示意图；图6是本技术中发送端的第四实施例的示意图；图7是本技术中发送端的第五实施例的示意图；图8是本技术中接收端的第一实施例的示意图；图9是本技术中接收端的第二实施例的示意图；图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波的无线耳机，其特征在于，所述无线耳机作为超声波信号的接收端，包含：第二超声换能器，其与发送端的第一超声换能器通过介质耦合，以接收发送端输出的超声波信号并将其转换成电信号；电压放大器，其与第二超声换能器连接，对接收的电信号进行电压放大；检波器，其与电压放大器连接，对电压放大后的电信号进行解调，以还原出声音信号；音频功率放大器，其与检波器连接，接收还原出的声音信号进行音频放大，并使耳机发声。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的无线耳机，其特征在于，所述无线耳机作为超声波信号的接收端，包含：第二超声换能器，其与发送端的第一超声换能器通过介质耦合，以接收发送端输出的超声波信号并将其转换成电信号；电压放大器，其与第二超声换能器连接，对接收的电信号进行电压放大；检波器，其与电压放大器连接，对电压放大后的电信号进行解调，以还原出声音信号；音频功率放大器，其与检波器连接，接收还原出的声音信号进行音频放大，并使耳机发声。2.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，构建所述检波器的处理器，还与解码器连接，通过所述解码器对检波后的信号进行解码；所述解码器还与第一数模转换器连接，通过所述第一数模转换器对解码得到的信号转换成相应的模拟信号后，输出给所述音频功率放大器。3.如权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述接收端进一步设置有：第一麦克风，其对耳机内外包含噪音的声音信号进行采集；信号过滤模块，其与第一麦克风连接，从采集到的声音信号中过滤出噪音信号；频幅调整模块，其与信号过滤模块连接，对过滤出的噪音信号的频谱、幅度进行调整；信号反相模块，其与频幅调整模块连接，对频幅调整后的噪音信号进行反相处理；信号叠加模块，其与信号反相模块连接，将反相处理后的噪音信号，叠加到通过所述音频功率放大器输出的声音上，通过耳机播放。4.如权利要求3所述的无线耳机，其特征在于，所述接收端还设置有分析模块，其与所述信号过滤模块、频幅调整模块分别连接，对过滤出的噪音信号进行分析，以识别出用户当前所处环境的噪音模式，并结合用户选择的参数，向所述频幅调整模块输出对噪音信号的频幅调整程度进行控制的指令。5.如权利要求4所述的无线耳机，其特征在于，所述分析模块识别出用户当前所处环境有第二声源时，还驱使与该分析模块连接的所述音频功率放大器对根据超声波信号还原出的声音信号的音量减弱，并对其叠加经由频幅调整模块、信号反相模块、信号叠加模块依次处理后得到的与第二声源对应的声音信号，一起通过耳机播放。6.一种基于超声波的无线耳机的控制系统，其特征在于，包含：设置在终端设备处的发送端，其进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞杰，许逸君，张玉磊，
申请(专利权)人：深圳传音通讯有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44