Cancelación de señales

OVIEDO ¥ 1997

Diseño de filtros adaptativos para la cancelación de señales periódicas acotadas en frecuencia
Antonio Piñera Lucas Escuela Universitaria de Gandía. Universidad Politécnica de Valencia Ctra. Nazaret-Oliva s/n. 46730 Gandía

Introducción
El objeto de la presente comunicación, como bien indica su nombre, es la cancelación de señales periódicas acotadas en frecuencia mediantefiltrado adaptativo, necesario para muchas y variadas aplicaciones reales. Para ello, se ha diseñado un sistema adaptativo (que se puede incluir en lo que se conoce como técnicas de control activo de ruido), utilizando el algoritmo LMS (Least Mean Square), el cual se implementa utilizando la estructura de un filtro transversal (FIR). Aunque, en principio, el foco de interés es estudiar elcomportamiento del sistema adaptativo para señales periódicas acotadas en frecuencia (dado el gran interés que presentan, ya que son asimilables a ellas ruidos que proceden de un sistema mecánico con régimen de giro variable), también se han sometido a análisis señales de naturaleza aleatoria e impulsiva (en concreto, lo que se midió para realizar este estudio, fue el ruido aéreo producido por la vibraciónde una estructura excitada por impulsos). Como complemento importante, se ha confeccionado un software que se ejecuta bajo el entorno de Matlab y presenta un aspecto como el de cualquier programa que funciona bajo Windows, con el cual se han efectuado todas y cada una de las simulaciones realizadas.

Descripción del sistema adaptativo diseñado
Como se puede observar en la figura 1, laaplicación realizada consiste en utilizar dos micrófonos, uno para recoger la señal de referencia (que, en principio consta de señal perturbante en su mayoría) y otro para recoger la señal primaria, que consta de señal deseada (en este caso concreto voz) y de señal perturbante. Para generar la señal perturbante se ha utilizado un altavoz. Cabe destacar que estas medidas se han realizado en un local quepresentaba unas condiciones de absorción importantes, con el fin de evitar que los transducto-

Figura 1. Esquema de bloques del sistema adaptativo.

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res utilizados para realizar las medidas recojan posibles reflexiones, ya que esto contribuye a una pérdida de la linealidad del sistema adaptativo y como consecuencia una disminución de su eficiencia.

Toma de medidas
En la figura 2 seobservan las distintas configuraciones empleadas para llevar a cabo la toma de medidas. Configuración 1. Micrófonos equidistantes, situados a 50 cm. de la fuente de ruido y completamente juntos. Configuración 2. Mecrófonos equidistantes, situados a 50 cm. de la fuente de ruido y completamente juntos. Configuración 3. Micrófonos en línea, situados a 1 metro de la fuente y separados entre sí 1 metro.Figura 2. Configuraciones para toma de medidas.

Resultados obtenidos
Antes de mostrar los resultados obtenidos mediante simulación, señalar que se ha utilizado el Algoritmo LMS Normalizado (de entre los tres tipos de algoritmos adaptativos ofertados en el programa de simulación), dado que es el más conveniente cuando se desconoce “a priori” cual es la constante de adaptación adecuada paraconseguir un funcionamiento óptimo del sistema (ya que éste tiene en cuenta la potencia de la señal de referencia, asegurando de esta forma la convergencia del algoritmo hasta el vector de pesos óptimo). Los resultados que se adjuntan se corresponden con la disposición de la configuración 3, debido a que es la que mayor alinealidad presenta. Se ha comprobado que para el resto de las configuracioneslos resultados obtenidos son bastante buenos. Los distintos tipos de ruido emitidos por la fuente son:

Simulación 1 (Tono de 500 Hz) Parámetros: Constante de adaptación Longitud del filtro

0.02 2

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Simulación 2 (Ruido Rosa) Parámetros: Constante de adaptación Longitud del filtro

0.5 8

Descripción del software realizado
Debido a la gran cantidad de simulaciones que se han...