工程测试技术 第四章 第二讲模拟信号处理

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程测试技术,*,第四章、模拟信号处理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题！,4.4 调制,1 调制,(1)为什么要调制?,(a)传感器输出的直流信号放大问题;,(b)模拟信号处理器要求;,(c)信号传输要求.,电缆,电阻值：,0.033,欧姆,/,米；电容值：,30pF/,米,工作频带窄、传输速率低、保密性能差,光缆,工作频带宽、传输速率高、保密性能好,费用高,无线,工作频带受限、传输距离大、保密性能差,费用高,传输干扰,1.,先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中,2.,然后利用交流放大器进行放大,3.,最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。,调制解调过程,调制种类,调制信号,x(t),载波信号,a),幅度调制,(AM),b),频率调制,(FM),c),相位调制,(PM),使载波的振幅与信号振幅成比例地变化的方法，称为调幅。,使载波的频率与信号振幅成比例地变化的方法，称为调频。,使载波的相位与信号振幅成比例地变化的方法，称为调相。,幅度调制,调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化,载波,调幅波,信号,由卷积定理，在时域中两个信号相乘，则对应在频域中这两个信号进行卷积。,调幅过程，相当于频率,“,搬移,”,过程！,解调,将原信号从接收到的调制波中抽取出来称为解调,(demodulation),。,只解调调幅波时，特称为检波,(detection),。,将解调电路称为解调器,(demodulator),，,有时也称检波器,(detector),。,同步解调,若用一个低通滤波器滤除中心频率为,2,f,z,的高频成分，就可以复现原信号的频谱（幅值减半，可用放大处理补偿），这一过程称为同步解调。,“,同步,”,指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。,把调幅波再次与载波信号相乘，则频域图形将再一次进行,“,搬移,”,。,幅度调制与解调过程（波形与频谱分析）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x,m,(t),乘法器,滤波器,z(t),x(t),幅度调制与解调过程（数学描述）,乘法器,放大器,x(t),z(t),x,m,(t),乘法器,滤波器,z(t),x(t),实验：同步调制与解调实验,抑制调幅,将调制信号,x(t),直接与载波信号,z(t),相乘，这种调幅波具有极性变化。,即：在信号过零线时幅值发生由正到负,(,或由负到正）的突然变化，调幅波的相位,(,相对于载波,),也相应地发生,180,度的相位变化，此种调制方法称为抑制调幅。,抑制调幅波须采用同步解调（也叫相敏解调，相敏检波，锁相放大），方能反映出原信号的幅值和极性。,PSD:Phase Sensitive Detection,LIA:Lock-In Amplifier,非抑制调幅,对信号,x(t),进行偏置，叠加直流分量,A,，使偏置后信号都具有正电压，这种调制方法称为非抑制调幅，或偏置调幅，其调幅波包络线具有原信号形状。,称为调幅指数,非抑制调幅波一般采用整流、滤波（或称包络法）检波就可以恢复原信号！,1),过调失真,正常调制,m,1,时，当,x,(,t,),取最大负值时，可能使,A,1+,mx,(,t,)f,m,),。,实际应用中往往选择载波频率至少数倍甚至数十倍于信号中的最高频率。,调幅误差分析,3),调幅波通过系统时的波形失真,(a),为理想情况下,调幅波不变,;(b),则为边带被衰减，使调幅深度变浅；,(c),则为边带波被放大，使调幅波深度变深,系统的带通特性所引起的调幅波发生波形变化。,调幅误差分析,典型调幅波的波形及频谱,(a),直流调制,(b),余弦调制,(c),余弦偏置调制,(d),矩形脉冲调制,(e),周期矩形脉冲调制,(f),任意频限信号调制,a),直流调制,典型调幅波的波形及频谱,b),余弦调制,典型调幅波的波形及频谱,(c),余弦偏置调制,典型调幅波的波形及频谱,(d),矩形脉冲调制,典型调幅波的波形及频谱,调制解调应用实例,动态电阻应变仪,动手做：,用个人测试实验室中数字信号发生器、波形运算器等软件芯片，设计一个非抑制调幅与解调系统。,思考题：,1,信号调理的内容和目的？,2,信号放大电路的种类，如何根据传感器输出,特性选择合适的放大电路？,3,信号调制与解调的种类？,4,幅度调制与解调的原理？,5,调幅波的失真，如何消除？,作业：,2008,年,12,月,10,日上交,P188,第,4,章第,6,题,P189,第,4,章第,10,题,P188,第,4,章第,3,题,P188,第,4,章第,9,题,本讲习题,下讲习题,