Page 211 - 《应用声学》2025年第1期

第 44 卷 第 1 期 温怀疆等： 相控阵列扬声器实验系统设计与研究 207

φ=0O φ=30O φ=60O
ᣣ࠱வՔڏ὘ܱڤܦԍጟ/dB ᣣ࠱வՔڏ὘ܱڤܦԍጟ/dB
0O 0O
15O -15O 15O -15O
30O -30O 30O -30O
45O 45O 45O 45O
60O 60O 60O 60O
75O 75O 75O 75O

90O 90O 90O 90O
40 60 80 40 50 60 70 80
(a) ฑҿҫి (b) ѭඋᭃܻҫి
图 4 250 Hz 的仿真声压级分布曲线
Fig. 4 Simulated sound pressure distribution with a frequency of 250 Hz

10O 0O -10O 10O 0O -10O
20O -20O 20O -20O
30O -30O 30O -30O
40O -40O 40O -40O
50O -50O 50O -50O
60O -60O 60O -60O
70O -70O 70O -70O
80O -80O 80O -80O
90O -90O 90O -90O
50 60 70 80 90 50 60 70 80 90
(a) 1000 Hzad⊳λ=0.25 ฉౌࠕए27.4O (b) 1000 Hzad⊳λ=0.5 ฉౌࠕए14.4O

10O 0O -10O 10O 0O -10O
20O -20O 20O -20O
30O -30O 30O -30O
40O -40O 40O -40O
50O -50O 50O -50O
60O -60O 60O -60O
70O -70O 70O -70O
80O -80O 80O -80O
90O -90O 90O -90O
50 60 70 80 90 50 60 70 80 90
(c) 1000 Hzad⊳λ=0.75 ฉౌࠕए9.7O (d) 1000 Hzad⊳λ=1.00 ฉౌࠕए7.15O

图 5 不同 d/λ 的外场声压级辐射方向图
Fig. 5 The radiation direction diagram of the external field at different d/λ

(2) 当频率很高时，由于阵元尺寸所限，d/λ 很 充分发挥各阵元的长处，同时保证阵元间距随频率
难做到0.5，旁瓣较大，如图5(c)、图5(d)所示。 升高变小，使d/λ尽量在0.5附近。
(3) 阵元数量越多指向性就会越强，对于低频
2.2 信号处理单元设计
段来说，阵元越多，阵列的长度就会越大。
2.2.1 电路功能与需求
鉴于以上问题，在相控阵线阵列系统设计时，
需要把信号按 1/n 倍频程进行细分，分为多个子频 信号处理电路主要有以下几个功能：
域，如按 1/4 倍频程进行细分，需要有 24 个线阵列。 (1) 对输入的声频信号进行 1/4 倍频程分频，6
考虑可实现性，最终采用6 个线阵列组合，倍频程分 个倍频程将输出 24 路信号。要求分频点准确、带外
段，每段用7个阵元，其中200 ∼ 400 Hz段由于波长 信号抑制能力强、相位失真较小。
较长，7 阵元阵列尺寸过大，经仿真后拟折中采用 5 (2) 对输入的声频信号进行移相，设计输出7个
阵元。图6为相控阵列扬声器实验系统箱体布局图， 等差相位输出，分别是0 、30 、60 、· · · 、180 或者是
◦
◦
◦
◦
这里不同频域的阵列采用不同口径的扬声器，可以 0 、60 、120 、· · · 、360 。
◦
◦
◦
◦