實驗名稱：基于冪級數(shù)形式的參量陣揚(yáng)聲器正交補(bǔ)償研究

　　研究方向：

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

　　實驗內(nèi)容：

　　Berktay遠(yuǎn)場解是目前絕大多數(shù)參量陣揚(yáng)聲器信號處理算法的基礎(chǔ)，可以在一定程度上表征參量陣揚(yáng)聲器的失真。但是，由于它在推導(dǎo)過程中的近似和假設(shè)，僅適用于求解遠(yuǎn)場中的二次波軸上聲壓，不能準(zhǔn)確計算出非遠(yuǎn)場以及二階以上的失真情況。為更準(zhǔn)確地表示參量陣揚(yáng)聲器系統(tǒng)的失真，可利用ODVF濾波器作為非線性模型對其進(jìn)行系統(tǒng)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(jīng)證明ODVF模型可以有效模擬參量陣揚(yáng)聲器系統(tǒng)的失真。與Volterra濾波器模型相比，ODVF模型在參數(shù)識別耗時與計算復(fù)雜度上均有較大優(yōu)勢。因此，分析Berktay遠(yuǎn)場解和基于ODVF的模型，并將模型輸出與實驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證模型的可行性。

　　測試系統(tǒng)：

　　考慮實際應(yīng)用，實驗在普通房間進(jìn)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(fā)生器產(chǎn)生測試信號并進(jìn)行調(diào)制，調(diào)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(fā)射的超聲波在空氣中自解調(diào)產(chǎn)生可聽聲，可聽聲由放置在參量陣揚(yáng)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(jīng)B&K公司NEXUS-2692調(diào)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(xué)濾波器。

　　結(jié)論

　　1、對補(bǔ)償算法的失真補(bǔ)償效果進(jìn)行實驗驗證，輸入信號選擇f1=1500Hz和f2=2200Hz，分別采用冪級數(shù)補(bǔ)償算法和MAM1法對輸入信號進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制系數(shù)為0.7，載波頻率為45kHz，其余設(shè)置與1.3節(jié)所述相同。冪級數(shù)補(bǔ)償算法的補(bǔ)償系數(shù)通過1.2節(jié)中所述基于ODVF的模型離線獲得，得到三階以內(nèi)的自解調(diào)情況如下所示。

　　2、改進(jìn)幅度調(diào)制（ModifiedAmplitudeModulation，MAM）法是一類基于Berktay遠(yuǎn)場解的正交調(diào)幅預(yù)處理技術(shù)，調(diào)制過程如下所示。

　　ATA-4052功率放大器參數(shù)指標(biāo)：

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　　本文實驗案例參考自知網(wǎng)論文《基于冪級數(shù)形式的參量陣揚(yáng)聲器正交補(bǔ)償研究》

 

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