基于FPGA的聲頻定向揚(yáng)聲器系統(tǒng)研究.pdf

1、聲頻定向揚(yáng)聲器又被稱作參量揚(yáng)聲器，利用超聲波在空氣中的非線性交互作用實(shí)現(xiàn)聲音的定向傳播。兩列超聲波在空氣中傳播，自解調(diào)出和頻與差頻信號(hào)，高頻的聲音信號(hào)在空氣中很快衰減，差頻信號(hào)能被人耳聽(tīng)到。聲頻定向技術(shù)的重點(diǎn)之一是信號(hào)處理方法的實(shí)現(xiàn)，而信號(hào)處理方法實(shí)現(xiàn)需要硬件平臺(tái)支持。目前硬件平臺(tái)主要有DSP和FPGA平臺(tái)。FPGA是一種現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯芯片，能通過(guò)在芯片上直接編程去實(shí)現(xiàn)各種電路功能，而不用設(shè)計(jì)專用電路，能加快電路設(shè)計(jì)的周期，降低成本，而

2、且其并行處理的特點(diǎn)，在高速數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域能發(fā)揮重要作用。本文目標(biāo)是應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA（Field Programmable Gate Array）和外圍電路組成音頻信號(hào)處理電路，實(shí)現(xiàn)聲頻定向的數(shù)字信號(hào)處理。
　　聲頻定向的信號(hào)處理方法都是基于參量陣?yán)碚撻_(kāi)發(fā)的，本文闡述了參量陣的理論來(lái)源，討論了超聲波在空氣傳播中的定向性和非線性作用。然后分析了聲頻定向技術(shù)的數(shù)字信號(hào)處理算法，目前聲頻定向的信號(hào)處理的算法主要有雙邊帶（DSB

3、）、單邊帶（SSB）、平方根法和雙積分后開(kāi)方法，文中分析了這幾種方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并且在MATLAB中進(jìn)行仿真，應(yīng)用Verilog語(yǔ)言在ISE開(kāi)發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了雙邊帶、單邊帶調(diào)制。最后設(shè)計(jì)FPGA的硬件數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)，在FPGA硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了DSB調(diào)制、SSB調(diào)制，對(duì)這兩種調(diào)制后的聲壓級(jí)和諧波失真進(jìn)行了比較。
　　通過(guò)對(duì)這兩種信號(hào)處理方式實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)單邊帶在聲壓級(jí)和諧波失真上比雙邊帶調(diào)制有優(yōu)勢(shì)，在相同條件下，單邊帶調(diào)制后