换能器线性失真数字补偿系统研制

摘要

虽然现代电子技术的发展突飞猛进，已经达到前所未有的水平，但是电声技术的发展和电子技术的发展相比仍有很长的一段路要走。电声技术发展了几十年，虽然取得了很大的进步，但如何减少换能器的失真仍是一个需要做很多工作的问题。
　　本文以数字补偿技术为基础，依据特定补偿方法设计一种基于 DSP的数字补偿系统，该系统由硬件电路和软件系统两部分构成。系统的硬件部分分为模拟和数字两部分，模拟部分主要由放大及滤波电路构成，数字部分主要由数字信号处理部分和数据传输部分构成。本系统首先针对换能器设计模拟电路，对输入信号进行调理，得到适于AD采集及后续处理的大幅值信号。随后进行系统软件设计实现补偿方法，补偿方法的实现分为两个阶段，第一阶段先利用测试信号获得补偿参数和用于补偿的滤波器系数，第二阶段对实际信号进行实时补偿。对输入测试信号进行 FFT分析得出幅频特性，并根据换能器所应有的理想幅频特性，得出补偿参数，对补偿参数做IFFT得到用于补偿的滤波器系数，之后与实际输入信号进行卷积实现补偿。本文所采用的另一种补偿方法与上述方法的不同点是在得到补偿系数后直接在频域用补偿参数与特定频点幅度相乘再对补偿后的信号做IFFT得到时域的波形。补偿完成后将信号通过DSP送至DA进行声重放，研制的实验系统能够将实际输入信号及补偿过的信号通过USB传入上位机进行保存便于后续分析处理。
　　最后，本文利用音频软件通过声卡给出测试信号，将该信号接入系统调理电路的输入端，经过一系列步骤测试系统的功能，测试结果证实本文采用的对换能器的幅度响应进行补偿的方法可行。此外，对系统相关参数进行测试分析发现问题，提出改进方案。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究历史及现状

1.3 课题任务主要工作内容

第2章 失真补偿原理与方法

2.1 扬声器种类与失真

2.2 负反馈补偿法

2.3 预失真补偿法

2.4 数字滤波均衡法

2.5 本章小结

第3章 硬件电路设计

3.1 电源电路设计

3.2 传声器电路设计

3.3 信号调理电路设计

3.4 ADC模块与DAC模块

3.5 主控芯片选择与USB模块

3.6 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 系统工作流程

4.2 相关算法与实现

4.3 相关模块设计

4.4 USB软件设计

4.5 本章小结

第5章 系统性能测试

5.1 硬件系统调试

5.2 软件调试

5.3 补偿方法测试

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录