声参量阵是一种新型的扬声器,能够把音频信号向指定方向发射,是近年来的研究热点,在广播、通信等领域具有广阔应用前景。声参量阵通过幅度调制方法将音频信号调制到超声载波上,然后通过空气的非线性作用,音频信号会沿着信号传播方向进行自解调,进而形成高指向性的声波束。本论文研究了声学参量阵的基础理论,对Westervelt方向、Berktay远场解以及KZK方程进行了简要说明。为优化声学参量阵的合成波束,本论文将声学参量阵与相控阵技术结合,通过波束合成算法、改善超声换能器阵元谐振频率以及硬件控制精度,实现了差频声波束的灵活控制。主要工作内容如下:(1)针对参量阵波束的指向性问题,提出了相位加权与声聚焦相结合的方式进行改善。通过推导一维线阵的波束聚焦算法,仿真分析证明了不同焦距对波束的影响。同时仿真对比分析了切比雪夫加权法与相位加权的声聚焦算法,结果显示声聚焦的波束合成算法可以有效提高波束指向性。(2)针对参量阵换能器谐振频率不一致问题,提出了等效电参数匹配法进行换能器选择。研究分析了换能器的谐振频率不一致对参量阵阵列波束的影响,将筛选后的换能器组成换能器阵列进行实验验证。实验结果显示参数一致的换能器可以提高参量阵波束强度。(3)针对相控阵信号相位控制精度问题,提出了一种系统延时与相位延时结合的复合延时法。通过仿真和实验验证了延时方法的有效性,实现了误差小于1ns的高精度延时控制。(4)设计并搭建了以FPGA为核心的相控参量阵系统,并对提出波束合成算法进行实验测试。通过实验对两种不同波束合成算法进行验证与分析。在同样的测试距离下,分别对基于幅值加权的切比雪夫加权法与基于相位加权的声聚焦波束合成法进行实际声场测试。通过对相控参量阵的指向性研究,分别验证了幅值加权相控阵波束控制算法与相位加权聚焦参量阵声束控制算法有效性。同时筛选一致的换能器并组成换能器阵列并进行实验,证明该方法可以提高参量阵波束的指向性。这些研究成果对相控参量阵波束合成技术的应用与发展具有重要指导意义。