声频定向扬声器是一种全新概念的扬声设备,其理论基础是参量声学原理,所以其又被称作参量声学扬声器。声频定向扬声器与传统扬声器相比有本质的不同,其主要是利用超声波信号在空气中的非线性作用产生可听声差频信号,其得到的差频信号具有良好的指向性。本文的研究内容主要围绕声频定向信号处理平台和信号处理算法展开,主要进行声频定向信号处理电路的设计与声频定向算法的研究与实现。本文根据非线性声学原理以及Westervelt声学参量阵理论和Berktay宽带参量声学理论对声频定向扬声器的理论基础及工作原理进行了分析。此外,在结合声频定向算法特点的基础上设计了基于FPGA的声频定向信号处理电路的电源与配置电路设计,设计了外围的信号采集电路与信号滤波电路,完成了声频定向信号处理平台的硬件电路设计本文介绍了在声频定向扬声器中已经广泛应用的DSB调制和SSB调制算法,此外还研究了一种通过输入信号幅值来对声音信号进行调制的PPM产生方法,该方法与已有的DSB调制和SSB调制不同,其输出的调制信号为两电平方波信号,并且输出信号能够直接采用D类功放进行放大,经过放大的信号通过电感元件进行重建滤波后就可用于驱动换能器组。本文对DSB、SSB、PPM算法都通过VHDL语言编程在硬件平台进行了实现,对三种算法的实现程序进行了仿真验证,在程序下载后对采用三种算法的扬声器输出信号进行了测试和对比。此外,在幅值控制PPM信号产生方法的基础上,本文研究了另一种通过输入信号与载波信号进行比较来产生脉位信号的方法,并且文章对其产生原理和理论进行了详细的说明,最后在Matlab中对该方法进行了仿真验证。文中在改进脉位调制(PPM)算法理论分析的基础上,对改进后的PPM算法进行的仿真说明了改进后的PPM算法确实具有很小的失真。此外对DSB、SSB、PPM三种调制方法的实际效果分别进行了测试比较,采用脉位调制算法的扬声器系统在相同功率消耗的情况下获得的输出声压更大,由此说明脉位调制信号在减小统功耗上的优势与理论分析的一致。