改进的参量换能器及相关方法

摘要

一种超声波音频扬声器包括发射器和驱动器。发射器能够包括具有导电表面的第一层；具有导电表面的第二层；和设置在第一导电表面和第二导电表面之间的绝缘层，其中，第一层和第二层与绝缘层以接触关系设置的。驱动器电路能够包括两个输入端和两个输出端，输入端配置为经耦合以从放大器接收音频调制的超声信号，其中，第一输出端耦合到第一层的导电表面，并且第二输出端耦合到第二层的导电表面。

权利要求

1.一种超声波音频扬声器，包括：

具有谐振频率的静电超声波发射器，所述发射器包括：

具有第一导电表面的第一层；

具有第二导电表面的第二层；和

设置在所述第一导电表面和所述第二导电表面之间的绝缘层，其中，所述第一层和所述第二层与所述绝缘层以接触关系设置；以及驱动器电路，所述驱动器电路具有两个输入端和两个输出端，所述输入端配置为经耦合以从放大器接收音频调制的超声载波信号，其中，第一输出端耦合到所述第一层的所述第一导电表面，并且所述第二输出端耦合到所述第二层的所述第二导电表面，并且其中，所述调制的超声载波信号具有载波频率，所述载波频率在所述发射器的所述谐振频率的确定范围内。

2.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，超声载波信号具有载波频率，所述载波频率基本上与所述发射器的所述谐振频率相等。

3.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，超声载波信号具有载波频率，所述载波频率在所述发射器的所述谐振频率的+/-10％范围内。

4.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，超声载波信号具有载波频率，其在所述发射器的所述谐振频率的+/-5％范围内。

5.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，所述驱动器电路包括电感器，所述电感器经连接以与所述发射器构成并联谐振电路。

6.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，所述第二层包括金属化膜。

7.根据权利要求6所述的超声波音频扬声器，其中，所述金属化膜具有小于3欧姆/平方的电阻。

8.根据权利要求6所述的超声波音频扬声器，其中，所述金属化膜具有小于1欧姆/平方的电阻。

9.根据权利要求6所述的超声波音频扬声器，其中，所述绝缘层是所述金属化膜的衬底，并且所述第一层的所述第一导电表面是所述金属化膜的金属化部分。

10.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，进一步包括邻近所述第一层设置的光栅。

11.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，所述第二层包括导电光栅。

12.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，所述驱动器电路包括与所述发射器并联连接的电感器。

13.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，进一步包括配置为将偏压施加在所述发射器两端的偏压源。

14.根据权利要求13所述的超声波音频扬声器，其中，所述偏压在从200到500伏的范围内。

15.根据权利要求13所述的超声波音频扬声器，其中，为对抗在所述发射器上的反向偏压，所述偏压至少是所述反向偏压的两倍。

16.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中，所述第一层包括导电光栅。

17.一种超声波音频扬声器，包括：

具有谐振频率的静电超声波发射器，所述发射器包括：

包括具有第一导电表面的金属化膜的第一层，所述第一导电表面设置在衬底上；和具有第二导电表面的第二层；以及驱动器电路，所述驱动器电路具有两个输入端和两个输出端，所述输入端配置为经耦合以从放大器接收超声载波音频信号，其中，第一输出端耦合到所述第一导电表面，并且所述第二输出端耦合到所述第二导电表面，其中，所述超声载波音频信号具有在所述金属化膜的所述谐振频率的确定范围内的载波频率，并且其中，所述驱动器电路包括电感器，所述电感器经连接以与所述发射器构成并联谐振电路。

18.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，其中，超声载波信号具有载波频率，所述载波频率基本上与所述发射器的所述谐振频率相等。

19.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，其中，超声载波信号具有载波频率，其在所述发射器的所述谐振频率的+/-10％范围内。

20.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，其中，超声载波信号具有载波频率，其在所述发射器的所述谐振频率的+/-5％范围内。

21.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，进一步包括设置在所述第一导电表面和所述第二导电表面之间的绝缘层。

22.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，其中，所述第二层包括金属化膜。

23.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，进一步包括邻近所述第一层设置的光栅。

24.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，其中，所述第二层包括导电光栅。

25.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，进一步包括配置为将偏压施加在所述发射器两端的偏压源。

26.根据权利要求25所述的超声波音频扬声器，其中，所述偏压在从200到500伏的范围内。

27.根据权利要求25所述的超声波音频扬声器，其中，为对抗在所述发射器上的反向偏压，所述偏压至少是所述反向偏压的两倍。

28.根据权利要求17所述的超声波音频扬声器，其中，所述第二导电表面包括粗糙的或有凹痕的表面。

说明书

改进的参量换能器及相关方法

技术领域

[0001] 本公开大致涉及参量扬声器。更具体地，一些实施例涉及一种超薄超声波发射器。

背景技术

[0002] 非线性转换是由将高密度的音频调制的超声信号充分地引入到空气柱中引起的。自解调或下转换沿着空气柱出现，导致产生听得见的声频信号。此过程的发生是由于已知的物理原理，即当具有不同频率的两个声波在相同的介质中同时辐射时，由两个声波的非线性(参数)相互作用产生包括两个频率的总和与差值的调制波形。当两个原始声波是超声波并且它们之间的差值被选为音频时，听得见的声音能够由参数相互作用生成。

[0003] 参量音频再现系统通过发生在介质(空气)中的非线性过程中的两个声频信号的外差产生声音。声频信号通常在超声频率范围内。介质的非线性导致由介质产生的声频信号，该声频信号是音频信号的总和与差值。因此，通过频率隔开的两个音频信号能够导致差值音调，其在人类听觉的60Hz到20,000Hz的范围内。

发明内容

[0004] 本文描述的技术的实施例包括超声波音频扬声器系统，其包括发射器和驱动器。在各种实施例中，发射器包括具有导电表面的第一层；具有导电表面的第二层；和设置在第一导电表面和第二导电表面之间的绝缘层，其中，第一层和第二层与绝缘层以接触关系设置。驱动器电路能够包括两个输入端和两个输出端，输入端配置为经耦合以从放大器接收音频调制的超声信号，其中，第一输出端耦合到第一层的导电表面，并且第二输出端耦合到第二层的导电表面。

[0005] 使用金属化膜能够制造任意一个导电表面或两个导电表面，其中，金属化导电表面设置在金属化膜中的膜衬底上。该衬底能够是，例如，聚丙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、轴向定向的聚对苯二甲酸乙二醇酯、双轴向聚对苯二甲酸乙二醇酯(如聚酯薄膜、聚酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯)、kapton或其他衬底。绝缘层能够是金属化膜的衬底或其能够是单独的绝缘层。

[0006] 在各种实施例中，超声波发射器进一步包括邻近第一导电层设置的屏(screen)或光栅(grating)。在一些实施例中，第一导电层包括金属化膜，并且第二导电层包括导电光栅。在进一步的实施例中，第二导电层包括导电光栅。

[0007] 根据下面详细的说明，结合附图，本发明的其他特征和方面将变得明显，其中附图通过示例的方式示出根据本发明的实施例的特征。本发明内容目的不在于限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求书单独限定。

附图说明

[0008] 根据一个或更多不同的实施例，参考附图详细地描述本发明。用于说明目的提供的附图仅仅只是描述本发明的典型或示例的实施例。提供这些附图以助于读者对本文描述的系统和方法的理解，并且不应当认为是限制所要求保护的发明的广度、范围或适用性。

[0009] 根据不同的视角，本文所包括的一些附图示出本发明的各种实施例。虽然，伴随的描述性文本可能将其中所描述的元件称为在装置的“顶部”、“底部”或“侧面”上，但是这种引用仅是说明性的，而不暗示或要求本发明在具体的空间定位中实施或使用，除非以其他方式明确声明。

[0010] 图1是示出适于使用本文描述的发射器技术的超声波声音系统的示意图。

[0011] 图2是示出适于使用本文描述的发射器技术的另一个信号处理系统的示例的示意图。

[0012] 图3是示出根据本文描述的技术的一个实施例的示例发射器的放大图。

[0013] 图4是示出根据图3中所示的示例的装配好的发射器的截面图的示意图。

[0014] 图5是示出根据本文描述的技术的一个实施例的超声波发射器的另一个示例配置的示意图。

[0015] 图6a是示出能够用来驱动本文所公开的发射器的简单驱动器电路的示例的示意图。

[0016] 图6b是示出能够用来构成罐形磁心电感器的罐形磁心的示例的剖面图的示意图。

[0017] 图7是示出根据本文描述的技术的一个实施例的另一个示例发射器配置的示意图。

[0018] 图8是示出根据本文描述的技术的一个实施例的另一个示例发射器配置的示意图。

[0019] 图9a和图10a是示出在弧形配置中的发射器的示例的示意图。

[0020] 图9b和图10b是示出在圆柱形配置中的发射器的示例的示意图。

[0021] 附图目的不在于穷尽或将本发明限制为公开的精确的形式。应当理解，本发明能够借助修改和改变而实践，并且本发明仅由权利要求及其等效物限定。

具体实施方式

[0022] 本文描述的系统和方法的实施例提供用于各种不同应用的特超声(HSS)音频系统或其他超声波音频系统。特定实施例提供薄膜超声波发射器用于超声载波音频应用。

[0023] 图1是示出适于使用本文描述的系统和方法的超声波声音系统的示意图。在此示例性超声波系统1中，接收来自音频源2(如，例如，麦克风、存储器、数据存储装置、流媒体源、CD、DVD或其他音频源)的音频内容。音频内容可以被解码并且从数字形式转换为模拟形式，这取决于源。使用调制器将由音频系统1接收的音频内容调制到频率f1的超声载波上。调制器通常包括用于生成超声载波信号的本地振荡器3和将音频信号乘以载波信号的乘法器4。结果信号是具有在频率f1处的载波的双边带信号或单边带信号。在一些实施例中，信号是参量超声波或HSS信号。在大多数情况下，所使用的调制方案是幅值调制或AM。AM能够通过将超声载波乘以信息运载信号(在这种情况下是音频信号)实现。已调制信号的频谱具有两个边带，即上边带和下边带，其相对于载波频率和载波本身是对称的。

[0024] 已调制超声波信号被提供到换能器6，其将超声波发射到产生超声波7的空气中。当通过转换器以足够高的声压水平回放信号时，由于“播放”或传输它的空气的非线性表现，信号中的载波与边带(一个或更多)混合以解调信号并且再现音频内容。这有时被称为自解调。因此，即使针对单边带实施方式，还是包括载波和发射的信号，从而自解调能够发生。虽然在图3中的系统使用单个换能器发射单个信道的音频内容，但是本领域技术人员在阅读此说明书之后将理解多个混频器、放大器和换能器能够怎样用于使用超声载波传输多个信道的音频。

[0025] 适于使用本文描述的技术的信号处理系统10的一个示例在图2中示意性地示出。在此实施例中，各种处理电路或部件按照根据一个实施方式布置的顺序(相对于信号的处理路径)示出。应当理解的是，处理电路的部件能够变化，每个电路或部件处理输入信号的顺序也能够变化。另外，取决于实施例，处理系统10能够包括比示出的那些部件或电路更多或更少的电路或部件。

[0026] 另外，在图1中所示的示例适用于处理两个输入和输出信道(如“立体声”信号)，其中，各部件或电路大体包括针对每个信道的信号的匹配元件。本领域技术人员在阅读此说明书之后将理解，音频系统能够使用单信道(如“单声道”信号或“单”信号)、两个信道(如图2中所示)、或更多信道实施。

[0027] 现在参考图2，示例信号处理系统10能够包括音频输入端，其能够相当于音频输入信号的左侧12a信道和右侧12b信道。能够包括压缩器电路14a、14b以压缩入射信号的动态范围、有效提高入射信号的某些部分的幅值并且降低入射信号的某些其他部分的幅值。更具体地，能够包括压缩器电路14a、14b以使音频幅值的范围变窄。在一个方面中，压缩器使输入信号的峰-峰幅值减小不小于2:1的比例。将输入信号调节到幅值的更窄的范围能够实现以最小化失真，其是此类调制系统的受限动态范围的特性。

[0028] 在压缩音频信号之后，能够包括均衡网络16a、16b以提供信号的均衡。均衡网络能够，例如，提高或抑制预定频率或频率范围以提高由参量发射器装置的发射器/电感器的组合自然提供的优势。

[0029] 能够包括低通滤波电路18a、18b以提供信号的高部分的截止，以及提供音频信号的低部分的截止的高通滤波电路20a、20b。在一个示例性实施例中，低通滤波电路18a、18b用来截止高于约15-20kHz的信号，而高通滤波电路20a、20b用来截止低于约20-200Hz的信号。

[0030] 高通滤波器20a、20b能够配置为消除在调制之后会导致载波频率的偏差的低频(如，图6的最接近载波频率的已调制信号的那些部分)。另外，对于系统而言，一些低频很难有效再现，并因此试图再现这些频率能够浪费很多能量。因此，高通滤波器20a、20b能够配置为切断这些频率。

[0031] 低通滤波器18a、18b能够配置为消除在调制之后会导致产生具有载波的听得见的差拍信号的较高频率。举例来说，如果低通滤波器切断在15kHz以上的频率，并且载波频率接近44kHz，那么差值信号将不会低于29kHz左右，其仍在人类听得见的范围之外。然而，如果高至25kHz的频率允许通过滤波器电路，那么所生成的差值信号会在19kHz的范围内，其在人类听力范围内。

[0032] 在示例系统10中，在通过低通滤波器和高通滤波器之后，音频信号被调制器22a、22b调制。调制器22a、22b将音频信号与由振荡器23生成的载波信号混合/组合。例如，在一些实施例中，单个振荡器(其在一个实施例中在40kHz到50kHz的已选频率处被驱动，该范围对应于能够用在振荡器中的容易获得晶体)用来驱动调制器22a、22b二者。通过使用单个振荡器用于多个调制器，相同的载波频率在24a、24b处输出并被提供到多个信道。针对每个信道使用相同的载波频率减少任意听得见的差拍频率可能发生的风险。

[0033] 在调制阶段之后，还能够包括高通滤波器27a、27b。高通滤波器27a、27b能够用来通过已调制的超声载波信号并且确保没有音频频率经由输出端24a、24b进入放大器。因此，在一些实施例中，高通滤波器27a、27b能够配置为滤出在约25kHz以下的信号。

[0034] 图3是示出根据本文描述的技术的一个实施例的示例发射器的放大图。图3中所示的示例发射器包括一个导电表面45、另一个导电表面46、绝缘层47和光栅48。在所示出的示例中，导电层45设置在背板49上。在各实施例中，背板49是非导电背板并且用来绝缘背侧上的导电表面45。例如，导电表面45和背板49能够实施为金属化层，其设置在非导电或相对低导电性的衬底上。

[0035] 作为进一步的示例，导电表面45和背板49能够实施为印刷电路板(或其他类似材料)，其上沉积有金属化层。作为另一个示例，导电表面45能够层压或溅射到背板49上，或使用各种沉积技术(包括气相沉积或蒸发沉积和热喷涂，仅举几个例子)应用到背板49。作为又一个示例，导电层45能够是金属化膜。

[0036] 导电表面45能够是连续表面或其能够具有各种形状的槽、洞、开孔或其他非导电区域。此外，导电表面45能够是光滑的或大体光滑的表面，或其能够是粗糙的或有凹痕的。例如，导电表面45能够是轧花的、冲压的、打磨的、喷砂的，能够在表面形成有凹痕或不规则形状，以及能够以期望程度的“橘皮状”或以其他方式提供纹理进行沉积。

[0037] 导电表面45不需要沉积在专有背板49上。相反，在一些实施例中，导电表面45能够沉积在构件(如，是扬声器壳体的一部分的构件)上，该构件提供其他功能。导电表面45还能够直接沉积在壁或发射器将被固定到的其他位置等等上。

[0038] 导电表面46提供发射器的另一个电极。导电表面能够实施为金属化膜，其中，金属化层沉积在膜衬底(未单独示出)上。衬底能够是，例如，聚丙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴向聚对苯二甲酸乙二醇酯(如聚酯薄膜、聚酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯)、kapton或其他衬底。在一些实施例中，衬底具有低导电性，并且当其被定位使得衬底在层45和层46的导电表面之间时，作为在导电表面45和导电表面46之间的绝缘体。

[0039] 另外，在一些实施例中，导电表面46(及其包括的绝缘衬底)与导电表面45通过绝缘层47隔开。能够使用，例如，PET、轴向聚对苯二甲酸乙二醇酯或双轴向聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺或其他绝缘膜或材料制成绝缘层47。

[0040] 为了以足够的功率驱动发射器从而得到充足的超声压水平，在导电表面45和导电表面46之间的间隔太薄的地方电弧放电能够发生。然而，间隔太厚的地方，发射器不会实现谐振。在一个实施例中，绝缘层47是约为0.92毫英寸厚的层。在一些实施例中，绝缘层47是从约为.90毫英寸至约1毫英寸厚的层。在进一步的实施例中，绝缘层47是从约为.75毫英寸至约1.2毫英寸厚的层。在更进一步的实施例中，绝缘层47是约为0.33毫英寸或0.25毫英寸厚的层。能够使用其他厚度，并且在一些实施例中，不提供单独的绝缘层47。例如，一些实施例依靠导电层46的绝缘衬底(如，在金属化膜的情况下)以提供在导电表面45和导电表面46之间的绝缘。包括绝缘层47的一个优势是其能够允许更高水平的偏压应用到第一导电表面45和第二导电表面46两端，而不发生电弧放电。当考虑在导电表面45和导电表面46之间的材料的绝缘属性时，人们应当考虑层47(如果包括)的绝缘值和衬底(如果有)的绝缘值，其中导电表面46沉积在该衬底上。

[0041] 光栅48能够包括在堆叠的顶部。光栅48能够由导电材料或非导电材料制成。在一些实施例中，光栅48能够是形成用于扬声器的外部扬声器光栅的光栅。在一些实施例中，由于光栅48与导电表面46接触，所以光栅48能够使用非导电材料制成以屏蔽用户免受在导电表面46上存在的偏压。光栅48能够包括洞51、槽或其他开口。这些开口能够是相同的或者它们能够跨区域变化，并且它们能够是从光栅48的一个表面延伸到另一个表面的贯穿开口。光栅48能够有各种厚度。例如，光栅48能够近似60毫英寸，虽然能够使用其他厚度。

[0042] 电触头52a、52b用来将已调制载波信号耦合到发射器中。用于发射器的驱动器电路的示例如下所述。

[0043] 图4是示出根据图3中所示的示例的装配好的发射器的截面图的示意图。如图所示，此实施例包括背板49、导电表面45、导电表面46(包括沉积在衬底46b上的导电表面46a)、在导电表面45和导电表面46a之间的绝缘层47和光栅48。在这些图和其他图中的尺寸，并且尤其是这些层的厚度未按比例示出。

[0044] 发射器能够制成几乎任何尺寸。在一个应用中，发射器的长度l为10英寸，并且它的宽度w为5英寸，虽然其他尺寸(更大和更小的尺寸)是可能的。长度和宽度的实际范围能够是常规书架型扬声器的类似的长度和宽度。更大的发射器区域能够导致更大的声音输出，但是也可能需要更高的偏压。

[0045] 表1描述能够用来提供导电表面46的金属化膜的示例。针对导电表面46，优选低薄膜电阻或低欧姆/平方。因此，在表1上具有<5和<1的欧姆/平方的膜展示出比具有更高的欧姆/平方电阻的膜更好的性能。展示出2k或更高的欧姆/平方的膜在开发测试中不提供高输出电平。kapton能够是期望的材料，因为在发射器的操作期望的温度范围中它相对温度不敏感。聚丙烯由于其相对低的电容可能是不令人满意的。在发射器中的更低电容意味着需要更大的电感(并因此需要物理上更大的电感器)以构成谐振电路。正如表1所示，用于提供导电表面46的膜能够从约0.25毫英寸到3毫英寸变动，包括衬底在内。

[0046] 表1

[0047]厚度 材料 欧姆/平方
3毫英寸 聚酯薄膜 2000
.8毫英寸 聚丙烯 5
3毫英寸 超材料 2000+
1/4毫英寸 聚酯薄膜 2000+
1/4毫英寸 聚酯薄膜 2000+

[0048]1/4毫英寸 聚酯薄膜 2000+
1/4毫英寸 聚酯薄膜 2000+
3毫英寸 聚酯薄膜 168
.8毫英寸 聚丙烯 <10
.92毫英寸 聚酯薄膜 100
2毫英寸 聚酯薄膜 160
.8毫英寸 聚丙烯 93
3毫英寸 聚酯薄膜 <1
1.67 聚丙烯 100
.8毫英寸 聚丙烯 43
3毫英寸 聚酯薄膜 <1
3毫英寸 kapton 49.5
3毫英寸 聚酯薄膜 <5
3毫英寸 超材料  
3毫英寸 聚酯薄膜 <5
3毫英寸 聚酯薄膜 <1
1毫英寸 kapton <1
1/4毫英寸 聚酯薄膜 5
.92毫英寸 聚酯薄膜 10

[0049] 虽然在表1中未示出，能够用来提供导电表面46的另一个膜是可向Dunmore Corporation购买的DE 320铝/聚酰亚胺膜。这种膜是基于聚酰亚胺的产品，在两侧上镀铝。它的厚度近似1毫英寸并且提供<1的欧姆/平方。正如这些示例所示，若干不同的金属化膜中的任意一个能够提供为导电表面45、导电表面46。通常使用溅射或物理气相沉积工艺执行金属化。铝、镍、铬、铜或其他导电材料能够用作金属层，牢记优选低欧姆/平方材料。

[0050] 金属化膜或膜与背板通常具有固有谐振频率，它们在该频率处共振。针对一些膜/背板组合，它们的固有谐振频率能够在近似30kHz-150kHz的范围内。例如，具有如上所述的背板，一些.33毫英寸的kapton膜在近似54kHz处共振，而一些1.0毫英寸的kapton膜在约34kHz处共振。因此，能够选择膜和超声载波的载波频率，使得载波频率匹配膜/背板组合的谐振频率。选择在膜/背板组合的谐振频率处的载波频率能够增加发射器的输出。例如，在一些实施例中，载波频率能够选择为与膜/背板组合的谐振频率完全相同或大体相同的频率。在其他实施例中，载波频率能够在发射器的谐振频率的预定范围内选择。例如，在一些实施例中，载波频率能够选择为在膜/背板组合的谐振频率的+/-15％内。在另外的实施例中，发射器的谐振频率在超声载波信号的频率的+/-25％内。在又一个的实施例中，发射器的谐振频率在超声载波信号的频率的+/-5％内。在又一个的实施例中，发射器的谐振频率在超声载波信号的频率的+/-10％内。

[0051] 图5是示出根据本文描述的技术的一个实施例的超声波发射器的另一个示例配置的示意图。在图5中的示例包括导电表面45和导电表面46和光栅48。在图5中所示的实施例与在图3和图4中所示的实施例之间的差别是在图5中所示的实施例不包括单独的绝缘层47。能够使用与上述参考图3和图4所述的相同的材料实现层45、46和48。特别地，为了避免导电表面45和导电表面46之间短路或电弧放电，导电表面46沉积在具有绝缘属性的衬底上。例如，金属化聚酯薄膜或kapton膜(如在表1中所示的膜)能够用来实现带有定向膜的导电表面46，使得绝缘衬底定位在导电表面45和导电表面46之间。

[0052] 图6a是示出能够用来驱动本文所公开的发射器的简单驱动器电路的示例的示意图。本领域技术人员将理解，多个发射器使用的地方(如，用于立体声应用)，驱动器电路50能够提供给每个发射器。在一些实施例中，驱动器电路50与发射器提供在相同的壳体或组装中。在其他实施例中，驱动器电路50在单独的壳体中提供。

[0053] 通常地，来自信号处理系统10的已调制信号电耦合到放大器(未示出)。放大器能够是驱动器电路50的一部分，并且与驱动器电路50在相同的壳体或外壳中。可选择地，放大器能够是单独封装的。在放大之后，信号传递到驱动器电路50的输入端A1和输入端A2。在本文描述的实施例中，发射器组装包括能够在超声波频率处操作的发射器。发射器(在图6中未示出)在触点Dl、触点D2处连接到驱动器电路50。电感器54与发射器形成并联谐振电路。通过将电感器54与发射器并联配置，电流在电感器和发射器中流通，并且能够实现并联谐振电路。因此，发射器的电容变得重要，因为发射器的更低的电容值需要更大的电感以实现在期望的频率处的谐振。因此，层的电容值和发射器的电容值作为整体能够在发射器设计中成为重要的考虑因素。

[0054] 将电感器54与发射器并联布置能够提供超过串联布置的优势。例如，在此配置中，在电流路径中没有直接存在放大器的情况下，能够在电感器-发射器电路中实现谐振。与串联布置相比，这能够导致发射器的更稳定且可预测性能，以及更低的功率浪费。

[0055] 在最佳的系统性能获得谐振能够改进系统的效率(即，减少系统消耗的功率)，并且减少系统产生的热量。

[0056] 在串联布置的情况下，电路引起浪费的电流流经电感器。正如本领域所知的，发射器将在电路中实现电谐振的点处(或该点附近处)执行的最好。然而，放大器在电路中引入变化，其能够随温度、信号方差、系统性能等变化。因此，当电感器54定向为与发射器(和放大器)串联时，在电路中获得(和维持)稳定的谐振能够是更困难的。

[0057] 电感器54能够是本领域普通技术人员已知的各种类型。然而，电感器生成磁场，其能够“泄露”到电感器的约束之外。这种场能够干扰发射器的操作和/或响应。同样，用在超声波声音应用中的许多电感器/发射器对在生成大量热能的电压处运行。热能也能够负面影响参量发射器的性能。

[0058] 至少由于这些原因，在大多数常规参量声音系统中，电感器物理上定位在距离发射器相当大距离处。尽管此方案解决了上述问题时，它增添另一个问题。从电感器运载到发射器的信号能够是相对高的电压(近似160V峰-峰或更高)。因此，将电感器连接到发射器的线路必须适用于高电压应用。同样，在某些装置中，长期运行的线路可能是必要的，其能够是昂贵且危险的，并且还能够干扰与参量发射器系统无关的通信系统。

[0059] 电感器54(包括在图6a的配置中所示的元件)能够使用罐形磁心电感器实施。罐形磁心电感器封装在罐形磁心内，其通常由铁氧体材料形成。这限制电感器绕组和由电感器生成的磁场。通常，罐形磁心包括两半铁氧体59a、59b，其限定腔60，电感器的绕组能够设置在腔60内。参见图6b。能够包括空气间隙G以提高罐形磁心的磁导率而不影响磁心的屏蔽能力。因此，通过提高空气间隙G的尺寸，罐形磁心的磁导率得以提高。然而，提高空气间隙G还需要提高容纳在罐形磁心内的电感器(一个或更多个)匝数的数量，以实现期望数量的电感。因此，空气间隙G能够提高磁导率并且同时降低由罐形磁心电感器生成的热量，而不影响磁心的屏蔽性能。

[0060] 在图6a中所示的示例，使用双绕组升压器。然而，初级绕组55和次级绕组56能够组合在通常被称为自耦变压器配置中。初级绕组和次级绕组中的一个或二者能够包含在罐形磁心内。

[0061] 如上所述，期望实现电感器54和发射器的并联谐振电路。还期望使电感器/发射器对的阻抗与放大器所期望的阻抗相匹配。这基本需要提高电感器/发射器对的阻抗。还可能期望实现这些目标同时将电感器物理地定位在发射器附近。因此，在一些实施例中，选择罐形磁心的空气间隙使得初级绕组55中的匝数的数量呈现出放大器所期望的阻抗负载。在此方式下，能够调整电路的每个线圈以便以改进后的效率水平运行。增加在罐形磁心中的空气间隙提供增加电感器元件55中的匝数的数量，而不改变电感器元件56的期望的电感(否则其会影响发射器回路中的谐振)的能力。进而，这提供调节电感器元件55中的匝数的数量以匹配放大器所期望的阻抗负载的能力。

[0062] 增加空气间隙的尺寸的额外的好处是能够减小罐形磁心的物理尺寸。因此，能够使用更小的罐形磁心变压器同时还提供相同的电感以产生发射器的谐振。

[0063] 使用升压器为当前系统提供额外优势。因为变压器从放大器到发射器的方向“升压”，所以其必然从发射器向放大器“降压”。因此，可能以其他方式从电感器/发射器对行进到放大器的任何负反馈通过降压过程降低，因此大体上最小化在放大器和系统上的任何这种事件的影响(特别是，降低在电感器/发射器对中的可以影响放大器所经历的阻抗负载的变化)。

[0064] 在一个实施例中，30/46涂漆的绞合线用于初级绕组和次级绕组。绞合线包括许多薄钢丝束，各自绝缘的并且扭曲或交织一起。绞合线使用多个薄的各自绝缘的导体并联。选择各个导体的直径小于在操作频率处的集肤深度，以便钢丝束不遭受可预见的集肤效应损耗。因此，绞合线能够允许在更高的频率处的更好的性能。

[0065] 偏压应用在端子B1、B2两端以便为发射器提供偏置。全波整流器57和滤波电容器58提供DC偏置到发射器输入端D1、D2两端的电路。理想地，所使用的偏压近似两倍于(或更大)发射器期望具有的反向偏压。这确保偏压足以将发射器从反向偏置状态中拉出。在一个实施例中，偏压近似为420伏。在其他实施例中，能够使用其他偏压。对于超声波发射器，偏压通常在几百伏的范围之间。

[0066] 尽管在图中未示出，，但是电弧放电能够发生在导电层45和导电层46之间偏压足够高的地方。这种电弧放电能够穿过中间的绝缘层发生，以及在发射器的边缘处(绝缘层的外边缘周围)发生。因此，与导电表面45和导电表面46相比，能够在更大的长度和宽度上制成绝缘层47以防止边缘电弧放电。同样地，导电表面46是绝缘衬底上的金属化膜的地方，导电层46与导电层45相比，能够在更大的长度和宽度上制成导电层46以增大从导电层46的边缘到导电层45的边缘的距离。

[0067] 能够包括电阻器R1以降低或减少谐振电路的Q因子。电阻器R1不是在所有情况下都需要，并且作为负载的空气将自然地降低Q。同样地，在电感器54中的较细的绞合线也能够降低Q，所以峰值不是过度尖锐的。

[0068] 图7是示出根据本文描述的技术的一个实施例的另一个示例发射器配置的示意图。在此配置中的发射器包括作为底部层的导电光栅65、绝缘中间层47和顶部导电层46。层46和47能够使用如上参考图3和图4的层46和47所述的示例实施。导电光栅65能够使用导电材料或具有导电表面或涂膜的材料制成。因为导电光栅65形成发射器电极中的一个，所以输入引线52b连接到导电光栅65。

[0069] 导电光栅65能够具有以下模式：洞、槽或其他开口。在一些实施例中，开口组成导电光栅65的约50％的区域。在其他实施例中，开口组成导电光栅65的更大或更少的百分比的区域。导电光栅65能够为约60毫英寸的厚度。在其他实施例中，导电光栅65能够是不同的厚度。

[0070] 图8是示出根据本文描述的技术的一个实施例的另一个示例发射器配置的示意图。在此配置中的发射器包括作为底部层的导电光栅65、绝缘中间层47和顶部导电层46和顶部光栅48。图8中所示的发射器与图7中所示的示例相似，其中增加光栅48。

[0071] 组成本文所描述的发射器的层能够使用若干不同技术结合在一起。例如，能够使用框、钳位、夹片粘合剂或其他附着机制将层结合在一起。能够在边缘将层结合在一起以避免干扰与发射器膜的谐振。

[0072] 组成本文所描述的各种发射器的导电和非导电层能够使用柔性材料制成。例如，本文所描述的实施例使用柔性金属化膜形成导电层，并且使用非金属化膜构成电阻层。由于这些材料的柔性性质，能够模塑它们以形成期望的配置和形状。

[0073] 例如，如图9A中所示，在拱形配置中，能够将层应用到衬底74。图10a提供拱形配置形成的发射器的透视图。在此示例中，模塑背部材料71或将其形成在拱形形状中并且将发射器层72粘在上面。其他示例包括圆柱形的(图9b和图10b)和球形的。在阅读此说明之后对于本领域技术人员会是明显的，能够使用背部材料或衬底的其他形状，根据本文所公开的技术在其上形成超声波发射器。

[0074] 聚酯薄膜、kapton和其他金属化膜能够拉伸到或延伸到某种程度。伸展膜并且在伸展配置中使用该膜能够给发射器带来更高的方向性程度。就性质而言，超声波信号本质上趋向于是定向的。然而，伸展膜产生更高的定向水平。

[0075] 能够使用任意数量的导电材料制成导电层。能够使用的常规导电材料包括铝、镍、铬、金、锗、铜、银、钛、钨、铂和钽。还可以使用导电金属合金。

[0076] 如上所述，导电层45和46能够使用金属化膜制成。这些包括聚酯薄膜、kapton和其他类似膜。这种金属化膜可用在从大体完全透明到不透明的变化的透明程度。同样地，绝缘层47能够使用透明膜制成。因此，本文所公开的发射器能够由导致透明发射器的透明材料制成。这种发射器能够配置为设置在不同的物体上以形成超声波扬声器。例如，一个或一对(或更多)透明发射器能够作为透明膜设置在电视频幕上。这能够是有益的，因为电视变得越来越薄，所以更少空间可用于大扬声器。将发射器(一个或更多个)层压在电视频幕上允许设置扬声器而不需要额外的箱体空间。作为另一个示例，发射器能够设置在画框上，将图像转换成超声波发射器。同样，因为金属化膜还能够是高反射性的，所以超声波发射器能够制成镜子。

[0077] 尽管上面已经描述本发明的各种实施例，应当理解它们仅以示例的方式而非限制的方式呈现。同样地，各种示意图可以示出用于发明的示例结构或其他配置，完成示意图以助于理解能够包含在发明内的特征和功能。本发明没有被限制在所示的示例结构或配置，但是能够使用各种可替代的结构和配置实现期望的特征。事实上，能够如何应用可替代的功能的、逻辑的或物理的划分和配置以实现本发明的期望特征对于本领域的技术人员而言将会是明显的。同样，多个不是本文所描述的名称的不同的构成模块能够应用到各种划分。此外，关于流程图、操作说明和方法权利要求，不应当要求各实施例被实施从而以与本文所呈现的步骤的顺序相同的顺序执行所叙述的功能，除非上下文另有指示。

[0078] 虽然上文根据各种示例性实施例和实施方式描述本发明，但是应当理解在各个实施例中的一个或更多个实施例所描述的各种特征、方面和功能没有将它们的适用性限制在描述它们的特定实施例中，而是相反能够单独地或以不同的组合应用到本发明的一个或更多其他实施例，不论这种实施例是否已描述并且不论这种特征是否已呈现为所描述的实施例的一部分。因此，本发明的广度和范围不应当受到上述示例性实施例中的任何一个限制。

[0079] 在此文件中所使用的术语和短语以及其变体，除非另有明确声明，应当解释为开放式的，而不是限制性的。正如之前的示例：术语“包括”应当解读为意为“包括，但不限于”诸如此类；术语“示例”用来提供所讨论的项目的示例性实例，不是其中的详尽的或穷尽性的列表；术语“一个”(“a”或“an”)应当解读为意为“至少一个、”“一个或更多”诸如此类；和形容词如“常规的”、“传统的”、“正规的”、“标准的”、“已知的”和类似意思的术语不应当解释为将所描述的项目限制为给定时期或限制为可用为给定时间的项目，而是应当解读为包含常规的、传统的、正规的、标准的技术，其可以是在当前或在未来任何时候可用的或已知的。同样地，此文件所指的对于本领域技术人员会是明显的或已知的技术，这种技术包含在当前或在未来任何时候对于技术人员是明显的或已知的技术。

[0080] 在一些实例中出现的扩展词或短语如“一个或更多”、“至少”、“但不限于”诸如此类不应当解读为意为在缺少这种扩展短语的实例中意在或需要更窄的情况。使用术语“模块”不意味着作为模块一部分的所描述的元件或功能全都配置在公共封装中。事实上，模块的任何一个的或所有各种元件，不管是控制逻辑还是其他元件，能够在单个封装中结合或单独保持，并且能够进一步分布在多个组群或封装中或跨过多个位置。

[0081] 此外，本文所提出的各种实施例根据示例性框图、流程图和其他示意图进行描述。在阅读此文件之后对于本领域技术人员将变得明显的是，所示的实施例和其各种替代选择能够实现而不必限制在所述示例。例如，框图和其所附说明不应当解释为要求具体的结构或配置。