Modulation Methods and Beamforming Techniques on a Steerable Parametric Acoustic Array Loudspeaker
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Directional sound have many use cases in today’s society. By targeting specific users with directional instead of wide-spreading sound, amplitude can be reduced for unintended listeners. A Parametric Acoustic Array loudspeaker transmits hearable sound in an ultrasonic beam by utilizing a nonlinear acoustic phenomenon called Parametric Acoustic Array. The shorter wavelengths of the ultrasonic frequencies makes it easier to design loudspeakers with higher directivity compared to using conventional methods. The same nonlinear process that give rise to this phenomenon also induce severe distortion to the signal. Several modulation methods have been proposed to mitigate this problem. This thesis evaluates several commonly used modulation methods and how they affect the distortion. The thesis also evaluates steering of a parametric array loudspeaker by utilizing a phased array. The evaluation is done in an empirical, experimental way by measuring the sound generated by a Parametric Acoustic Array loudspeaker. Results show that the sound beam can be steered by only applying phase shift on the carrier wave, and that different modulation methods impose different amount of distortion.
Abstract [sv]
Riktat ljud har många användningsområden i dagens samhälle. Genom att rikta ljudet mot specifika användare istället för att sprida det brett i omgivningen kan ljudnivån för oönskade lyssnare minskas. En parametrisk akustisk array-högtalare sänder hörbart ljud i en ultraljudsstråle genom att utnyttja det olinjära akustiska fenomenet Parametric Acoustic Array. Den korta våglängden hos ultraljudsfrekvenserna gör det enklare att designa högtalare med hög riktverkan jämfört med konventionella metoder. Den olinjära process som ligger bakom detta akustiska fenomen introducerar även distortion till signalen. Flera modulationstekniker har föreslagits för att motverka detta problem. Denna avhandling testar och utvärderar några olika moduleringsmetoder som ofta används i detta scenario och hur de påverkar distorsion. Avhandlingen utvärderar också styrbarheten av den parametriska akustiska arrayen genom ett fasstyrt system. Utvärderandet görs med en experimentell, empirisk metod genom mäta ljud utsänt från en parametrisk akustisk array-högtalare. Resultaten visar att det är möjligt att styra ljudstrålen med en phased array genom att bara fasstyra bärvågen och att olika moduleringsmetoder ger olika mängd distortion in signalen.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 34
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:427
Keywords [en]
Parametric Acoustic Array, Speaker, Ultrasound, Phased Array, Beamforming, Modulation
Keywords [sv]
Parametrisk akustisk array, Högtalare, Ultraljud, Phased array, Beamforming, Modulation
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-351269OAI: oai:DiVA.org:kth-351269DiVA, id: diva2:1886975
External cooperation
Sigma Connectivity WSI AB
Supervisors
Examiners
2024-09-192024-08-052024-09-19Bibliographically approved