第四章 信號的調(diào)理與記錄.ppt

1、信號的調(diào)制與解調(diào),調(diào)制：使一個信號的某些參數(shù)在另一個信號的控制下而發(fā)生 變化的過程；一般指利用某種低頻信號來控制或改變 一高頻振蕩信號的某個參數(shù)（幅值、頻率或相位）,載波： 一般為較高 頻率的交變信號,調(diào)制信號：,已調(diào)制波：,一、相關(guān)概念,解調(diào)：從已調(diào)制波中恢復(fù) 出原調(diào)制信號的過程,二、分類,調(diào)制信號x(t),載波信號,a) 幅度凋制(AM),b) 頻率調(diào)制(FM),c) 相位調(diào)制(PM),三、調(diào)幅及其解調(diào),1、調(diào)幅原理,調(diào)幅是將一個高頻正弦信號（或稱載波）與測試信號相乘，使載波信號幅值隨測試信號的變化而變化,2、幅度調(diào)制與解調(diào)過程（波形與頻譜分析）,幅度調(diào)制,同步解調(diào),2、幅度調(diào)制與解調(diào)過程

2、（數(shù)學(xué)描述）,幅度調(diào)制,同步解調(diào),（1）同步解調(diào)：解調(diào)時所乘的信號與調(diào)制時的 載波信號具有相同的頻率和相位；,注意：1載波頻率,與原信號中的最高頻率,一般要求：,數(shù)倍或幾十倍于,3、解調(diào)方法,（2）偏置解調(diào),若對信號x(t)進行偏置，疊加一個直流分量D，使偏置后的信號都具有正電壓,（3）相敏檢波,采用相敏檢波時，對原信號可個必再加偏置。注意到交變信號在其過零線時符號(、)發(fā)生突變，調(diào)幅波的相位(與載波比較)也相應(yīng)地發(fā)生180o的相位跳變。利用載波信號與之比相，便既能反映出原信號的幅值又能反映其極性。,4、調(diào)幅波的波形失真,a）過調(diào)失真：對于非抑制調(diào)幅，要求其直流偏置必須足夠大，否則x(t)的相

3、位將發(fā)生180。,b)重疊失真：調(diào)幅波是由一對每邊為fm的雙邊帶信號組成當(dāng)載波頻率fz較低時，正頻端的下邊帶將與負(fù)頻端的下邊帶相重疊要求: fzfm,(二) 整流檢波和相敏檢波,解調(diào)：,電橋調(diào)幅與相敏檢波的典型實例：動態(tài)電阻應(yīng)變儀,相敏檢波：既能鑒別調(diào)制信號的幅值又能反映其極性。,二、調(diào)頻及其解調(diào),調(diào)頻：利用信號電壓的幅值控制一個振蕩器，振蕩器 輸出的是等幅波，但其振蕩頻率的偏移量與信 號電壓成正比。當(dāng)信號電壓為零時，調(diào)頻波的 頻率就等于中心頻率；信號電壓為正時頻率提 高，負(fù)值時則降低。,調(diào)頻波：,（一）直接調(diào)頻測量電路,如：變極距型電容傳感器：,小范圍：,將電容作為自激振蕩回路中的一個調(diào)諧參

4、數(shù)，,則：電路的振蕩頻率：,在 附近,直接調(diào)頻電路：被測量的變化 - 振蕩頻率的變化,轉(zhuǎn)變?yōu)?調(diào)頻的特點：,優(yōu)點：抗干擾能力強。 因為調(diào)頻信號所攜帶的信息包含在頻率變化之中，并非振幅之中，而干擾波的干擾作用則主要表現(xiàn)在振幅之中,缺點：占頻帶寬度大，復(fù)雜 調(diào)頻波通常要求很寬的頻帶，甚至為調(diào)幅所要求帶寬的20倍；調(diào)頻系統(tǒng)較之調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，因為頻率調(diào)制是一種非線性調(diào)制。,習(xí)題4-5 已知:調(diào)幅波,求:1),所包含的各分量的頻率及幅值,2) 繪制調(diào)制信號和調(diào)幅波的頻譜,解:,-1.5 -1.0 0 1.0 1.5,頻率(KHz) 8.5 9.5 10 10.5 11.5 幅值: 10 15 100 1

5、5 10,頻率(KHZ) 8.5 9.5 10 10.5 11.5 幅值: 10 15 100 15 10,（二）變壓器耦合的諧振回路鑒頻法,鑒頻：調(diào)頻波的解調(diào),將頻率變化 - 調(diào)制信號電壓幅值的變化,轉(zhuǎn)變?yōu)?：等幅的調(diào)頻波,：二次邊輸出電壓,的頻率與,保持一致,回路的諧振頻率,小范圍內(nèi)：,例 1 用電阻應(yīng)變片接成全橋，測量某一構(gòu)件的應(yīng)變， 已知其變化規(guī)律為：,如果電橋激勵電壓：,求此電橋的輸出信號的頻譜,解： 全橋：,應(yīng)變片：,=常數(shù) K,第三節(jié) 濾波器,（選頻）,1. 濾除干擾噪聲 作用 2. 頻譜分析,一. 濾波器的分類,按選頻 :低通、 高通、帶通、帶阻,下截止頻率,上截止頻率,注意：

6、1。過渡帶：不希望有，但不可避免,2濾波器特性的相互關(guān)聯(lián)：,3任何裝置均可看成是一個濾波器，例：隔振臺（低通）,二、理想濾波器,物理上不可實現(xiàn),線性系統(tǒng)的不失真條件：,若濾波器的頻率響應(yīng),為：,h(t):脈沖響應(yīng)函數(shù),討論：濾波器的通頻帶寬 B和建立較穩(wěn)定的輸出 所需要的時間 之間的關(guān)系；,分辨力極其影響因素：,建立時間：,按理論響應(yīng)值（0.1- 0.9）：,即,的圖形愈,陡峭,有：,=常數(shù),物理意義：輸入信號如有突變處必然含有豐富的高頻分量， 低通濾波器阻衰了高頻分量，其結(jié)果是把輸出波形 “圓滑”了。通帶愈寬，阻衰的高頻分量愈少，使信號 能量更多、更快地通過，建立時間就短；反之，則長。,分辨

7、力,高分辨力與快速響應(yīng)的要求相互矛盾,一般采用：,三實際RC 調(diào)諧式濾波器,(一) 實際濾波器的基本參數(shù),紋波幅度 d,幅頻特性的平均值,一般要求：,2. 截止頻率,幅頻特性等于,所對應(yīng)的頻率:,：-3dB點,半功率點：,3帶寬B,，品質(zhì)因數(shù)Q,4. 頻程選擇性,濾波器對帶寬外頻率成分衰阻的能力,即：頻率變化一個倍頻程時的衰減量,5、濾波器因數(shù),理想:,(二) 調(diào)諧式濾波器的基本特性,特點：簡單，抗干擾性強，較好 的低頻性能，易實現(xiàn),1一階RC 低通濾波器,(1),(2),(3),為提高衰減，可將幾個低通濾波器串聯(lián)使用,2. RC高通濾波器,(1).,(2),(3),3. 帶通濾波器,低通與高通串聯(lián),前提：后一級不能從前一級吸收能量,為消除兩級間耦合時的相互影響，兩級間常用射極輸出器或者運算放大器阻隔,4. 濾波器的連接,中心頻率相同的濾波器串接加強濾波效果,四. 恒帶寬比濾波器和恒帶寬濾波器,“實時”的譜分析,(一) 恒帶寬比濾波器,濾波器的中心頻率：,可證明：對一組相鄰接的濾波器,：后一個濾波器的中心頻率,(二) 恒帶寬濾波器,B恒定,參考信號,信號的掃描時間，掃描速度,第四節(jié) 信號的指示和記錄裝置,一. 動圈式磁電指示機構(gòu),二 光線