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微型声频定向系统的功耗优化方法与实现的详细资料说明
zhongyaode
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微型声频定向扬声器是应用于便携式移动多媒体设备中的微型声频定向系统，本文针对其在应用领域中存在的高功耗问题，从软硬件的角度优化系统设计，制造出系统功耗较小，系统成本较低的微型声频定向设备。
微型声频定向扬声器功耗高的根本原因在于后级功率放大器的低效率及换能器负载的低电声转换效率。本文通过提高系统功放及换能器的转换效率来降低系统功耗，从软件和硬件两个方面制定了两套不同的微型声频定向系统设计方案。现有声频定向系统使用较多的算法为单边带（SSB）和双边带（DSB）算法。理论分析表明传统 DSB、SSB 算法由于使用幅值恒定的载波调制，导致系统大部分功率都浪费在了载波信号上，系统功耗较大。针对上述问题软件方面提出了基于 SSB 算法的动态载波调制算法，优化改善了基于传统型声频定向系统的平均功耗。另一方面为了提高后级功放效率，降低系统功耗，寻找尝试以硬件方式实现数字调制产生高指向性可听声的系统设计方案。设计实现了一种数字式硬件调制的微型声频定向系统，该系统较传统型声频定向系统最大的改进即系统所用功放均为 D 类功放，系统效率极高，可以有效降低系统功耗。针对数字式调制方案在功率放大后级设计阻抗匹配电路以更好地补偿换能器响应，改善系统音质并降低系统功耗。此种硬件调制方式节约了系统成本，获得了较高的电声转换效率，降低了系统功耗。
针对调试完成的系统，搭建了硬件测试平台，对系统电路的各模块进行调试，包括电源、存储设备、数模转换电路、模数转换电路、功放电路及阻抗匹配电路。在系统电路各模块均工作正常的前提下对系统整体性能指标进行测试。测试内容包括系统声压级，THD（总谐波失真），系统总体平均功耗等，测试数据表明，SSB 算法调制与 DSB 算法在功耗上相近，动态载波 SSB 算法较 SSB、DSB 在平均功耗上有较大改善；硬件的数字式调制方式在保证系统输出音质的基础上，在功耗改善方面效果显著。
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