一种改进的扬声器Volterra模型研究

韦峻峰，冯海泓

（1.中国科学院 声学研究所东海研究站，上海 200032；2.中国科学院 声学研究所嘉兴工程中心，浙江 嘉兴 314006）

在电子消费类产品需求推动下，更轻、更薄且声音足够大成为当前扬声器的设计趋势。然而，这些设计使扬声器更多地工作在非线性区域，小信号模型已不能很好地表述其工作状态。扬声器的非线性参数辨识正成为当前研究的热点问题。Kaizer［1］最先将Volterra级数引入了扬声器的大信号建模。此后，Klippel将扬声器的小信号模型进行扩展，提出了镜像滤波器法［2］实现扬声器的大信号建模。Jeong［3］基于Volterra模型提出了谐波平衡法，简化了频域求解非线性方程的运算。

然而，在实际使用Volterra模型对扬声器进行建模时并不能很好地反映扬声器的非线性失真，模型在大幅度激励信号下输出误差显著增大。因此，一些基于扬声器Volterra模型的应用在小信号输入下的效果要优于大信号输入的结果，这些应用包括扬声器参数辨识、非线性失真补偿等［4-5］。针对这一问题，本文对动圈扬声器进行了1～3阶Volterra建模，结合扬声器大信号的工作特点，将振膜的平衡位置偏移量及高阶核函数互调响应用于模型的修正。实验表明，改进的Volterra模型在大信号激励的情况下与实验结果更为一致。

1 扬声器Volterra模型

1.1 动圈扬声器的大信号等效电路

考虑动圈扬声器在大振幅工作状态下，因定心支片、折环、磁路和音圈等部件的特性发生变化而导致回放声音中产生的失真，通常称为固有非线性失真。Klippel曾对固有非线性失真的成因、现象及模型参数进行了一系列的研究［6］。……