功率放大器在參量陣揚聲器正交補償研究中的應用
實驗名稱：基于冪級數(shù)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(diào)幅的失真補償方法，將補償成分與原音頻信號分別調(diào)制到相互正交的載波上。補償成分采用冪級數(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(tǒng)的失真特性進行建模，利用建立的模型離線調(diào)整補償成分的補償系數(shù)，以達成在較低的計算復雜度下有效補償系統(tǒng)失真的效果。
實驗內(nèi)容：
Berktay遠場解是目前絕大多數(shù)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(tǒng)的失真，可利用ODVF濾波器作為非線性模型對其進行系統(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)識別耗時與計算復雜度上均有較大優(yōu)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(tǒng)：
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(fā)生器產(chǎn)生測試信號并進行調(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(shù)補償算法和MAM1法對輸入信號進行調(diào)制，調(diào)制系數(shù)為0.7，載波頻率為45kHz，其余設置與1.3節(jié)所述相同。冪級數(shù)補償算法的補償系數(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、改進幅度調(diào)制（ModifiedAmplitudeModulation，MAM）法是一類基于Berktay遠場解的正交調(diào)幅預處理技術，調(diào)制過程如下所示。
ATA-4052功率放大器參數(shù)指標：
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本文實驗案例參考自知網(wǎng)論文《基于冪級數(shù)形式的參量陣揚聲器正交補償研究》
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