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(hào)調(diào)理技術(shù)信號(hào)調(diào)理的目的傳感器信號(hào)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(hào)的放大以及信號(hào)的傳輸問題。

5.4調(diào)制與解調(diào)

先將微弱的緩變信號(hào)加載到高頻交流信號(hào)中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大，最后再從放大器的輸出信號(hào)中取出放大了的緩變信號(hào)。例：交流電橋VinVoR1R3R2R4調(diào)制與解調(diào)2種類調(diào)制信號(hào)x(t)0t載波信號(hào)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(gè)高頻正弦信號(hào)（或稱載波）與測試信號(hào)相乘，使載波信號(hào)幅值隨測試信號(hào)的變化而變化．緩變信號(hào)調(diào)制高頻信號(hào)放大放大高頻信號(hào)解調(diào)放大緩變信號(hào)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(xué)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(shí)驗(yàn)：同步調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)

上述調(diào)制方法，將信號(hào)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(shí)必須再乘與z(t)相位相同的z’(t)方能復(fù)原出原信號(hào)，故稱同步解調(diào)．

調(diào)制與解調(diào)非抑制調(diào)幅

若對(duì)信號(hào)x(t)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量D，使偏置后的信號(hào)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(duì)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(duì)每邊為fm的雙邊帶信號(hào)組成．當(dāng)載波頻率fz較低時(shí)，正頻端的下邊帶將與負(fù)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(hào)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(hào)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(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)。

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?yàn)轭l率調(diào)制足一種非線性調(diào)制。

因?yàn)檎{(diào)頻信號(hào)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(diǎn)：占頻帶寬度大，復(fù)雜

調(diào)制與解調(diào)案例：鐵路機(jī)車調(diào)度信號(hào)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(hào)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(hào)的濾波按照電氣和電子工程師學(xué)會(huì)(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(duì)于低頻信號(hào)，高頻信號(hào)變化非?？?、有突變；低頻信號(hào)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(hào)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(shí)現(xiàn)

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

給理想濾波器一個(gè)脈沖激勵(lì)，在t=0時(shí)刻單位脈沖輸入濾波器之前，濾波器就已經(jīng)有響應(yīng)了。故物理不可實(shí)現(xiàn)。fcH(f)2實(shí)際濾波器

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

d2)紋波幅度d：繞幅頻特性均值A(chǔ)0波動(dòng)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(diǎn)：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?yàn)V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(shí)際濾波網(wǎng)絡(luò)中含有電抗元件；Tn為第一類切貝雪夫多項(xiàng)式。切比雪夫?yàn)V波器的特點(diǎn)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(shí)延或恒時(shí)延濾波器。其相移和頻率成正比，即為線性關(guān)系，但是由于它的幅頻特性欠佳，因而限制了它的應(yīng)用。3）：按處理信號(hào)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?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對(duì)來說不高。而RC濾波器電路簡單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)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(guān)電容濾波器

開關(guān)電容濾波器的基本原理是采用開關(guān)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(guān)頻率來決定。

（a）一階低通濾波器；b）等效開關(guān)電容濾波器(1)當(dāng)時(shí)鐘頻率一定時(shí)，開關(guān)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(dá)0.01％，并且具有良好的溫度穩(wěn)定性。(2)當(dāng)電路結(jié)構(gòu)確定之后，開關(guān)電容濾波器的特性僅與時(shí)鐘頻率有關(guān)，改變時(shí)鐘頻率即可改變其濾波器特性。(3)開關(guān)電容濾波器可直接處理模擬信號(hào)，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(shè)計(jì)，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(duì)精度控制和微功耗等方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢，為開關(guān)電容濾波器電路的迅猛發(fā)展提供了很好的條件。開關(guān)