[發明專利]聲波導

在審

• 申請號: 202011070874.6
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112653962A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: J·A·奧克利-布朗;M·A·多德
• 申請（專利權）人: GP聲學國際有限公司
• 主分類號: H04R1/32
• 分類號: H04R1/32;G10K11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 史婧;王麗輝

1.一種設計波導的方法，所述波導用于將聲波沿著波傳播路徑通過所述波導從波導入口傳送到波導出口，所述波導提供在聲波沿著所述波傳播路徑行進時限制聲波的邊界，并且被配置成將一維中的波的大小限制在小于高頻聲波的波長的距離，所述方法包括以下步驟：

（1）根據預定的外展和波導輸入阻抗，限定所述波導入口處和所述波導出口處的邊界形狀，以及限定所述波導入口和波導出口之間的距離和相對取向；

（2）限定用以將所述波導入口連接到所述波導出口的概念上的波導形狀，使得所述波導傳播路徑的邊界形狀和/或方向的任何變化沿著所述波導傳播路徑是漸進的；

（3）從所述波導的概念上的形狀導出沿著所述波導傳播路徑延伸并在平行于所述一維的方向上劃分波導的理論設計表面；

（4）沿著通過所述波導的波傳播路徑限定一系列三個或更多個間隔的點；

（5）在所述一系列點中的每個點處導出均勻波陣面表面及其在所述波導內的形狀；

（6）垂直于設計表面，使每對相繼的間隔的點之間的設計表面的形狀變形一段距離，使得在兩個間隔的點處導出的波陣面表面之間的傳播距離基本恒定；

（7）通過使變形的設計表面偏移小于所述間隔的點處的波長的所述距離來在平行于所述一個維度的方向上調整所述概念上的波導形狀，以及

（8）計算所述間隔的點中的每個點處的導出的波陣面表面的外展，并在平行于所述一維的方向上調整局部邊界尺寸，使得相繼的所導出的波陣面表面的外展適合于預定的聲負載，以及

（i）所述導出的波陣面表面的外展在整個所述導出的波陣面表面上是恒定的，抑或

（ii）所述外展在所述導出的波陣面表面上平滑且逐漸地變化。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述波導入口處和所述波導出口處的邊界形狀是參照所期望的波形來限定的。

3.根據權利要求1或2的方法，對于具有用以限制波在所述一維中擴展的主表面和限制波在第二維中擴展的次級表面的波導，其中，所述方法包括通過假設如下內容來導出所述均勻波陣面表面的形狀：

i． 每個波陣面都具有恒定的外展，和

ii． 當所述波陣面沿著所述傳播路徑傳播時，每個波陣面在它接觸主表面和次級表面的地方是垂直的。

4.根據權利要求1、2或3所述的方法，對于具有用以限制波在所述一維上的擴展的主表面和限制波在第二維上的擴展的次級表面的波導，其中，所述方法包括以足夠低的頻率計算所述一系列點中的每個點處的均勻波陣面表面的形狀，所述頻率足夠低以使波長比所述主表面之間的距離大至少一個數量級，優選地大兩個數量級。

5.根據任一前述權利要求所述的方法，其中，通過求解拉普拉斯方程并通過所述一系列點找到所求解參數的恒定值的均勻表面，來導出所述一系列點中每個點處的均勻波陣面表面的形狀。

6.根據任一前述權利要求所述的方法，還包括步驟（7）和（8）的迭代，以便進一步使變形的設計表面偏移。

7.根據任一前述權利要求的方法，包括迭代所述步驟中的一者或多者，以便最小化波導出口處傳遞函數的變化。

8.一種用于將聲波沿著波傳播路徑通過波導從波導入口傳送到波導出口的波導，所述波導提供在所述聲波沿著所述波傳播路徑行進時限制所述聲波的邊界并且具有兩個基本平行的主表面，所述兩個主表面間隔開小于高頻聲波的波長的距離，所述波導根據任何前述權利要求進行設計。

9.根據權利要求8的波導，其中，所述邊界的形狀沿著所述路徑逐漸變化。

10.根據權利要求8或權利要求9所述的波導，其中，所述邊界在垂直于所述主表面的方向上偏移，以在所述傳播路徑中形成一個或多個局部變形。

11.根據權利要求10的波導，其中，所述偏移的程度在平行于主表面的方向上變化。