【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及定向发声超声换能器，特别是一种微型定向发声超声换能器阵列。
技术介绍
1、传统的音频扬声器通常会将声音以均匀的方式辐射到空间的各个方向，因此它们的声音指向性较差，无法有效地保护用户的隐私。但是，现在有一种新型的定向扬声器，可以实现声音的精确定向传播。其原理如下：信号源首先经过前处理，然后与载波调制，形成两列不同频率的有限振幅超声波，分别为f1和f2。这些超声波经超声波扬声器辐射到空气中，并朝着同一方向传播。由于f1和f2两个频率之间的非线性相互作用，产生了谐波信号。其中，频率差f2-f1的差频信号具有极高的指向性，可以生成清晰、精确定向的可听声音，确保了出色的声音定向性。这项技术为用户提供了更好的声音体验，并提高了隐私保护水平。
2、但是上述的定向扬声器目前存在一些不足之处，其中包括尺寸结构较大、重量较重以及高功耗，这些因素在很大程度上限制了它们在小型便携式设备中的应用。此外，这些扬声器只能在与载波附近的频段输出高声压级音频信号，这导致它们最终产生的差频可听声信号频段相对较窄，无法完全涵盖整个可听声信号频段。
3、这些限制意味着在追求更小型化和便携式设备的场景中，这种定向扬声器可能并不适用。此外，频段较窄的可听声信号也可能限制其在某些应用中的音频表现能力。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种微型定向发声超声换能器阵列，实现高指向性的可听声定向发声。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微型定向发
3、在一较佳的实施例中，每个超声换能器阵元的功能层和基底层从上到下依次设置顶部电极、顶部电极外接引线及焊盘、压电材料、底部电极、底部电极via孔、功能层硅、二氧化硅及基底层硅。
4、在一较佳的实施例中，所述压电材料包括压电晶体或压电陶瓷。
5、在一较佳的实施例中，每个超声换能器单元的功能层和基底层的厚度一致。
6、在一较佳的实施例中，空腔为基底层底面通过刻蚀形成的盲孔，贯穿至基底层顶部并到达功能层二氧化硅下方。
7、在一较佳的实施例中，顶部电极尺寸为阵元尺寸的65％。
8、在一较佳的实施例中，超声换能器阵元为圆形。
9、在一较佳的实施例中，按规律排列有多个中心工作频率不同的超声换能器阵元。
10、在一较佳的实施例中，所述规律排列包括：对应频带的频率由低到高，按照中心工作频率由低到高排列多个中心工作频率不同的超声换能器阵元，布设方式为各阵元间距声波半波长的矩形线阵或圆周阵列。
11、在一较佳的实施例中，所述中心工作频率不同的超声换能器阵元组成子阵列，子阵列通过矩形线阵形式共同组成超声换能器阵列，每个超声换能器阵元分别通过外接引线独立控制。
12、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
13、本专利技术超声换能器阵列尺寸小，功耗较低，可结合mems工艺大批量生产。
14、本专利技术通过改变超声换能器单元空腔尺寸大小依次递增或递减，进而实现超声换能器中心工作频率不同且依次变化，使得处于相邻频带的换能器在工作时，于频带相交的频点进行激励的转换，从而形成一个在频带上连续、不中断的宽带频率输出的特性，同时结合音频定向发声原理，实现宽频率范围内的定向可听声的输出。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，包括功能层和基底层，其中功能层由顶部电极、顶部电极外接引线及焊盘、压电材料、底部电极、底部电极Via孔、功能层硅及二氧化硅组成，基底层由硅组成空腔结构，每个功能层与对应的空腔共同组成单个阵元结构，整个超声换能器阵列由不同中心工作频率大小的阵元排列组成，相邻超声换能器阵元中心间距约为声波半波长；不同频率的声波半波长不是定值，λ＝c/2f，λ为声波半波长，c为空气声速，f为声波频率。
2.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，每个超声换能器阵元的功能层和基底层从上到下依次设置顶部电极、顶部电极外接引线及焊盘、压电材料、底部电极、底部电极Via孔、功能层硅、二氧化硅及基底层硅。
3.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，所述压电材料包括压电晶体或压电陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，每个超声换能器单元的功能层和基底层的厚度一致。
5.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，空
6.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，顶部电极尺寸为阵元尺寸的65％。
7.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，超声换能器阵元为圆形。
8.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，按规律排列有多个中心工作频率不同的超声换能器阵元。
9.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，所述规律排列包括：对应频带的频率由低到高，按照中心工作频率由低到高排列多个中心工作频率不同的超声换能器阵元，布设方式为各阵元间距声波半波长的矩形线阵或圆周阵列。
10.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，所述中心工作频率不同的超声换能器阵元组成子阵列，子阵列通过矩形线阵形式共同组成超声换能器阵列，每个超声换能器阵元分别通过外接引线独立控制。
...【技术特征摘要】
1.一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，包括功能层和基底层，其中功能层由顶部电极、顶部电极外接引线及焊盘、压电材料、底部电极、底部电极via孔、功能层硅及二氧化硅组成，基底层由硅组成空腔结构，每个功能层与对应的空腔共同组成单个阵元结构，整个超声换能器阵列由不同中心工作频率大小的阵元排列组成，相邻超声换能器阵元中心间距约为声波半波长；不同频率的声波半波长不是定值，λ＝c/2f，λ为声波半波长，c为空气声速，f为声波频率。
2.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，每个超声换能器阵元的功能层和基底层从上到下依次设置顶部电极、顶部电极外接引线及焊盘、压电材料、底部电极、底部电极via孔、功能层硅、二氧化硅及基底层硅。
3.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，所述压电材料包括压电晶体或压电陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种微型定向发声超声换能器阵列，其特征在于，每个超声换能器单元的功能层和基底层的厚度一致。
5.根据权利要求1...
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