一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置的制作方法

本发明涉及音频声波控制领域，尤其涉及一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置。

背景技术：

1、随着现代社会室内音箱的广泛使用，音箱在室内的声波扩散和反射产生了明显的噪声问题，无法实现有效的声音区域划分。现有扬声器实现定向发射音频，一般基于超声载频参量阵原理，不仅电-声转换效率低下，还容易在室内墙壁或固体端面产生大量反射，形成二次虚拟声源，难以解决室内噪声和室内声指向问题。

2、而传统相控阵列式音箱虽然解决了声指向和发射效率问题，但经过处理偏转后的声波主瓣，依然会在其指向的墙壁壁面上产生较强反射，与室内空间声场的简正模式耦合，同样产生混响等噪声问题。

3、因而需要一种播放指向性可以调节并能够抑制音箱反射的声频装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，其特征在于，包括：

4、第一adc模/数转换模块，用于接收外界音频模拟信号输入并转换为原始数字音频信号；

5、第一dsp相控处理模块，用于对所述原始数字音频信号进行滤波和相位控制处理，产生处理后的数字音频信号；

6、第一dac数/模转换模块，用于将所述处理后的数字音频信号转换为处理后的音频模拟信号；

7、第一amp放大模块，用于放大所述处理后的音频模拟信号并驱动扬声器；

8、第一扬声器阵列，用于将放大后的音频模拟信号转换为可听声波；

9、第二dsp反相相控处理模块，用于对所述原始数字音频信号进行频带加权滤波、时域延迟、相位反转处理，产生反相相控数字音频信号；

10、第二dac数/模转换模块，用于将所述反相相控数字音频信号转换为处理后的反相音频模拟信号。

11、第二amp放大模块，用于放大所述处理后反相音频模拟信号并驱动扬声器；

12、第二扬声器阵列，用于将放大后的反相音频模拟信号转换为反相降噪声波；

13、其中，所述第一adc模/数转换模块、所述第一dsp相控处理模块、所述第一dac数/模转换模块、所述第一amp放大模块、第一扬声器阵列共同组成第一相控阵发声阵列；所述第二dsp反相相控处理模块、第二dac数/模转换模块、第二amp放大模块、第二扬声器阵列共同组成第二相控阵反相发声阵列。

14、其特征在于，还包括：所述第一扬声器阵列和所述第二扬声器阵列按照二维面式阵列进行扬声器排布，所述第一扬声器阵列与所述第二扬声器阵列的扬声器排布位置保持一致，所述第一扬声器阵列和所述第二扬声器阵列的面式排布形状为中心对称形状。

15、优选的，所述第一相控阵发声阵列与第二相控阵反相发声阵列保持电连接，以保证所述第一adc模/数转换模块同时向所述第一dsp相控处理模块和所述第二dsp反相相控处理模块发送原始数字音频信号。

16、优选的，所述第一相控阵发声阵列与第二相控阵反相发声阵列保持正对面平行放置，任一阵列的轴线方向与两阵列连线夹角不超过40°，以保持正对面平行同轴放置为最佳。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、本发明所述的一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置采用第一相控阵发声阵列作为二维波束方向可调的尖锐指向发声部分，采用第二相控阵反相发声阵列作为第一相控阵发声阵列的主动抵消端；使第一相控阵发声阵列的尖锐指向声波在经过所需播放区域后，与第二相控阵反相发声阵列的尖锐指向声波在同一轴线上产生相位抵消，使所需播放区域声频组分中的直达声比例最大，在越过播放区域后的声频音量显著下降；同时受益于面阵列式相控阵音箱的强聚焦、低旁瓣散射特性，不处于声指向区域的其他室内位置将大大降低噪声水平，基本不受到室内简正模式影响；此外，第二dsp反相相控处理模块中的时序延迟和频率响应加权处理，可保证所需播放区域内不产生正反声波同时叠加所产生的声短路问题。

19、综合上述三方面因素，最终使室内声场简正模式、室内驻波分布模式对降噪效果的限制明显降低，使该装置播放的声频可被限制于室内指定区域，并且不产生明显的室内声反射、声混响等噪声问题。

20、本发明所述的一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置有别于常规相控阵音箱系统的部分在于，采用第二相控阵反相发声阵列作为第一相控阵发声阵列的主动抵消端，并通过数字音频信号传输的方式与第一相控阵发声阵列进行低延迟、低损耗、低干扰链接，第二相控阵反相发声阵列中的第二dsp反相相控处理模块针对第一相控阵发声阵列的波束指向进行总体时序延迟、阵元个体独立时序延迟、相反相位和频率响应加权处理，从而在不产生声短路、受室内声场简正模式影响较低的前提下，达到区域声波主动抵消和控制的效果，实现通用且有效的室内声频分布区域控制。

技术特征：

1.一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，其特征在于，所述第一扬声器阵列和所述第二扬声器阵列按照二维面式阵列进行扬声器排布，所述第一扬声器阵列与所述第二扬声器阵列的扬声器排布位置保持一致。

3.根据权利要求2所述的一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，其特征在于，所述第一相控阵发声阵列与第二相控阵反相发声阵列保持电连接，以保证所述第一adc模/数转换模块同时向所述第一dsp相控处理模块和所述第二dsp反相相控处理模块发送原始数字音频信号。

4.根据权利要求3所述的一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，其特征在于，所述第一相控阵发声阵列与第二相控阵反相发声阵列保持正对面平行放置，任一阵列的轴线方向与两阵列连线夹角不超过40°。

5.根据权利要求2所述的一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，其特征在于，所述第一扬声器阵列和所述第二扬声器阵列的面式排布形状为中心对称形状。

技术总结本发明公开了一种带有音箱噪声抑制的主动式相控阵列装置，包括第一ADC模/数转换模块、第一DSP相控处理模块、第一DAC数/模转换模块、第一AMP放大模块、第一扬声器阵列、第二DSP反相相控处理模块、第二DAC数/模转换模块、第二AMP放大模块、第二扬声器阵列，所述第二DSP反相相控处理模块、第二DAC数/模转换模块、第二AMP放大模块、第二扬声器阵列共同组成第二DSP反相相控处理模块，发出尖锐指向的反相声波进行抵消。本发明能实现在不产生声短路等负面影响前提下，达到区域声波主动抵消和控制的效果，实现通用有效的室内声频分布区域控制，可广泛应用于声频区域控制技术领域。技术研发人员：杨紫琼,刘洪利,郝润梦,王丁宁,李文强,王丽娜受保护的技术使用者：王丁宁技术研发日：技术公布日：2024/8/1