声频定向扬声器信号处理系统设计与测试

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1、摘要声频定向扬声器是～种新型声音装置，它基于空气介质中超声的非线性交互作用产生高指向毪可听声。本文主罄为搭建声频定向扬声器中实时完成调制算法的数字信号处理(DigitalSignalProcessing，DSP)软硬件平台，并通过本文搭建的测试平台确定最优算法，获得具有低失真度、高指向性的可听声。本文选用ADSP．Blackfin533数字信号处理芯片搭建了实时信号处理的软硬件平台，基于PC枧搭建测试声压级(SoundPressureLevel，SP∞、总谐波失真(TotalHarmonicDistor

2、tion，THD)及指向性的测试平台，在系统参数设定方法、调制算法等方面作了创新性研究。主要内容为：1．分析国内外声频定向相关技术韵研究现状，篱要说龋空气中超声的非线性交互作用和参量声学阵理论，为提出调制算法奠定理论基础；2．根据声频定向扬声器整体结构要求设计数字信号处理模块，根据DSP的接口特点设计信号采集单元、信号输出单元、存储单元、电源单元、复位电路等，根据高速电路板信号完整性、电磁兼容等要求完成高速印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)设计；3。数字间隔脉冲调制技术有效地解

3、决了后级功率放大器对其输入信号低开关频率的要求，对调制后输出信号时域波形、频域波形进行测试分析，高次谐波成分减少，效率提高{4．系统地建立了确定调制算法中载波频率、调制系数等参数的方法，限定了最大输出声压，并给定最佳测试距离：5。分折对比截断双边带、平方根截断双边带、近似平方根、单边带调制翻种算法，比较SPL、THD等测试结果确定最优调制算法。经测试，前三种算法中近似平方根算法谐波失真最小，理论分析单边带调制的谐波失真最小。通过实验测试，证实了本课题研发的声频定向扬声器具有极强的指向性：-3dB指向性锐

4、角约为30，．15dB指向性锐角约为300。关键词：声频定向扬声器，数字信号处理，双边带调制，单边带调制，指向性ABS瞰CTABSTRACTDirectionalloudspeakerisarevolutionaryacousticdevicegeneratingaudiblesound诚thllighdirectivitywhichisbasedonnon-linearinteractionofultrasoundintheair．ADSP(Di酉talSignalProcessing)platfor

5、m,wheremodulationalgorithmsruninreal-time,iscreatedinthisthesis，andthebestalgorithmisdefinedtoproduceaudiblesound蛾氇lowdistortionandhighdirectivitytestedandverified．TheDSPplatform，basedonADSP-Blackm633，isdesignedtomodulatethecan'ierwithaudiblesoundinrealt

6、ime．Whilethemeasurmentinstrument,whichranksSPL(SoundPressureLevel)，THD(TomHarmonicDistortion)anddireetivityoftheloudspeaker,issetupinPC。Parameterssettingandmodulationalgorithmarediscussedinnovatively．nemaincontentofthisthesisisasfollowing：1．Researchesond

7、irectionalaudioalestated，whilenon—linearinteractionofultrasoundsandparametricarrayaleillustrated．Abovealetheoreticalbasisofmodulationalgorithms．2．DSPmoduleisestablishedaccordingtotherequirementofwholedirectionalloudspeaker．Thesignalsampling,signaloutput,

8、memory,powerandresetaredesigned．AndthelayoutofPCB(PrintedCircuitBoard)isaccomplishedconformingtosignalintegrityandelectromagneticcompatibility．3．Distalintervalpulsemodulationisproposedtoloadswitchsignal、历也lowfrequencytoamp