應用案例

　    實驗名稱：基于冪級數形式的參量陣揚聲器正交補償研究

　　研究方向：

　　本文提出了一種基于正交調幅的失真補償方法，將補償成分與原音頻信號分別調制到相互正交的載波上。補償成分采用冪級數形式，通過調整冪級數的系數改進失真補償效果。此外，本文建立了一維Volterra濾波器模型對參量陣揚聲器系統的失真特性進行建模，利用建立的模型離線調整補償成分的補償系數，以達成在較低的計算復雜度下有效補償系統失真的效果。

　　實驗內容：

　　Berktay遠場解是目前絕大多數參量陣揚聲器信號處理算法的基礎，可以在一定程度上表征參量陣揚聲器的失真。但是，由于它在推導過程中的近似和假設，僅適用于求解遠場中的二次波軸上聲壓，不能準確計算出非遠場以及二階以上的失真情況。為更準確地表示參量陣揚聲器系統的失真，可利用ODVF濾波器作為非線性模型對其進行系統辨識。ODVF濾波器是Volterra濾波器模型的簡化。沐永生博士等人已經證明ODVF模型可以有效模擬參量陣揚聲器系統的失真。與Volterra濾波器模型相比，ODVF模型在參數識別耗時與計算復雜度上均有較大優勢。因此，分析Berktay遠場解和基于ODVF的模型，并將模型輸出與實驗結果進行對比，驗證模型的可行性。

　　測試系統：

　　考慮實際應用，實驗在普通房間進行，房間尺寸為8m×7m×3.5m，實驗場景如下所示。首先通過NI公司的PXI-5412任意波形發生器產生測試信號并進行調制，調制信號由ATA-4052高速放大器放大后送至超聲換能器陣列。ATA-4052高壓功率放大器工作頻帶為0～500kHz。超聲換能器的中心頻率為45kHz，由128個壓電換能器組成，分布如下所示。超聲換能器陣列發射的超聲波在空氣中自解調產生可聽聲，可聽聲由放置在參量陣揚聲器軸線方向上的GRAS-40PH傳聲器采集，傳聲器距換能器表面1.5m。傳聲器采集到的信號經B&K公司NEXUS-2692調理放大器放大，最后由PXI5015示波器采集并存儲。由于1.5m處超聲波會帶來偽噪聲，在傳聲器前放置聲學濾波器。

　　結論

　　1、對補償算法的失真補償效果進行實驗驗證，輸入信號選擇f1=1500Hz和f2=2200Hz，分別采用冪級數補償算法和MAM1法對輸入信號進行調制，調制系數為0.7，載波頻率為45kHz，其余設置與1.3節所述相同。冪級數補償算法的補償系數通過1.2節中所述基于ODVF的模型離線獲得，得到三階以內的自解調情況如下所示。

　　2、改進幅度調制（ModifiedAmplitudeModulation，MAM）法是一類基于Berktay遠場解的正交調幅預處理技術，調制過程如下所示。

　　ATA-4052功率放大器參數指標：

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　　本文實驗案例參考自知網論文《基于冪級數形式的參量陣揚聲器正交補償研究》

 

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