調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程課件

第五章信號調(diào)理技術(shù)信號調(diào)理的目的傳感器信號放大電路調(diào)制解調(diào)電路濾波電路1目的

解決微弱緩變信號的放大以及信號的傳輸問題。

5.4調(diào)制與解調(diào)

先將微弱的緩變信號加載到高頻交流信號中去，然后利用交流放大器進行放大，最后再從放大器的輸出信號中取出放大了的緩變信號。例：交流電橋VinVoR1R3R2R4調(diào)制與解調(diào)2種類調(diào)制信號x(t)0t載波信號z(t)0t調(diào)制與解調(diào)a)幅度調(diào)制(AM)b)頻率調(diào)制(FM)c)相位調(diào)制(PM)調(diào)制與解調(diào)3幅度調(diào)制

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．緩變信號調(diào)制高頻信號放大放大高頻信號解調(diào)放大緩變信號調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（波形分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（頻譜分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)過程（數(shù)學分析）乘法器放大器x(t)z(t)xm(t)乘法器濾波器z(t)x(t)調(diào)制與解調(diào)實驗：同步調(diào)制與解調(diào)實驗

上述調(diào)制方法，將信號x(t)直接與載波z(t)相乘．這種調(diào)幅波具有極性變化，解調(diào)時必須再乘與z(t)相位相同的z’(t)方能復原出原信號，故稱同步解調(diào)．

調(diào)制與解調(diào)非抑制調(diào)幅

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。調(diào)制與解調(diào)調(diào)幅調(diào)制與解調(diào)解調(diào)二極管檢波低通濾波

調(diào)制與解調(diào)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)的相位將發(fā)生180。

調(diào)制與解調(diào)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．當載波頻率fz較低時，正頻端的下邊帶將與負頻端的下邊帶相重疊．要求:fz＞fm調(diào)制與解調(diào)4頻率調(diào)制

調(diào)頻是利用信號x(t)的幅值調(diào)制載波的頻率，或者說，調(diào)頻波是一種隨信號x(t)的電壓幅值而變化的疏密度不同的等幅波.調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)鑒頻：T1T2T3T4F調(diào)制與解調(diào)優(yōu)點：抗干擾能力強。

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)復雜，因為頻率調(diào)制足一種非線性調(diào)制。

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，復雜

調(diào)制與解調(diào)案例：鐵路機車調(diào)度信號檢測調(diào)制頻率8.6Hz，綠燈調(diào)制頻率23.6Hz，紅燈

濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分．5.5信號的濾波按照電氣和電子工程師學會(IEEE)制定的頻譜劃分低頻頻率為30~300kHz，中頻頻率為300~3000kHz，高頻頻率為3~30MHz，頻率范圍在30~300MHz的為甚高頻，在300~1000MHz的為特高頻。

相對于低頻信號，高頻信號變化非?？臁⒂型蛔?；低頻信號變化緩慢、波形平滑。1理想濾波器

理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號的幅值和相位都不失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器。fcH(f)fQ(f)理想濾波器的物理不可實現(xiàn)

理想濾波器在時域內(nèi)的脈沖響應函數(shù)h（t）為sinc函數(shù)。脈沖響應的波形沿橫坐標左、右無限延伸。

給理想濾波器一個脈沖激勵，在t=0時刻單位脈沖輸入濾波器之前，濾波器就已經(jīng)有響應了。故物理不可實現(xiàn)。fcH(f)2實際濾波器

理想濾波器是不存在的，實際濾波器幅頻特性中通帶和阻帶間沒有嚴格界限,，存在過渡帶。0fA0ffc1fc2A00.707A01)截止頻率fc：0.707A0所對應的頻率．

d2)紋波幅度d：繞幅頻特性均值A0波動值3)帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q：下兩截頻間的頻率范圍稱為帶寬。中心頻率和帶寬之比稱為品質(zhì)因數(shù)。BQ=W0/B3濾波器分類

1）：通帶和阻帶的分布不同濾波器的串/并聯(lián)

低通濾波器和高通濾波器是濾波器的兩種最基本的形式，其它的濾波器都可以分解為這兩種類型的濾波器。2）：按濾波器以何種方法逼近理想濾波器來分，（1）巴特沃斯濾波器特點：而不考慮相頻特性，具有最大平坦幅度特性，即在其通帶和阻帶內(nèi)的幅頻特性都沒有起伏變化

（2）：切比雪夫濾波器ε是決定通帶波紋大小的系數(shù)，紋波的產(chǎn)生是由于實際濾波網(wǎng)絡中含有電抗元件；Tn為第一類切貝雪夫多項式。切比雪夫濾波器的特點是幅頻特性在通帶內(nèi)呈等波紋起伏，而在阻帶內(nèi)則呈單調(diào)下降。

（3）：貝塞爾濾波器

又稱最平時延或恒時延濾波器。其相移和頻率成正比，即為線性關系，但是由于它的幅頻特性欠佳，因而限制了它的應用。3）：按處理信號的性質(zhì)4）：按電路組成無源濾波器和有源濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩大類。

5）:按傳遞函數(shù)的微分方程階次：一階濾波器、二階濾波器和高階濾波器

一階和二階濾波器的傳遞函數(shù)階次低通高通帶通帶阻一階

二階4RC無源濾波器

在測試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因為這一領域中信號頻率相對來說不高。而RC濾波器電路簡單，抗干擾強，有較好的低頻性能，并且選用標準阻容元件。1)一階RC低通濾波器

2)一階RC高通濾波器

3)RC帶通濾波器

可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)

5模擬有源濾波器

1)壓控電壓源型濾波電路

有限增益LPF有限增益高通濾波器有限增益帶通濾波器有限增益帶阻濾波器6：開關電容濾波器

開關電容濾波器的基本原理是采用開關和電容來取代傳統(tǒng)RC有源濾波器中的電阻，而等效電阻的阻值由開關頻率來決定。

（a）一階低通濾波器；b）等效開關電容濾波器(1)當時鐘頻率一定時，開關電容濾波器的特性僅取決于電容的比值。由于采用了特種工藝，這種電容的比值精度可達0.01％，并且具有良好的溫度穩(wěn)定性。(2)當電路結(jié)構(gòu)確定之后，開關電容濾波器的特性僅與時鐘頻率有關，改變時鐘頻率即可改變其濾波器特性。(3)開關電容濾波器可直接處理模擬信號，而不必像數(shù)字濾波器那樣需要A/D、D/A變換，簡化了電路設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。此外，由于MOS器件在速度、集成度、相對精度控制和微功耗等方面都有獨特的優(yōu)勢，為開關電容濾波器電路的迅猛發(fā)展提供了很好的條件。開關