14-第四章 信号调理-调制(精品).ppt

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1、华北电力大学机械工程学院测试技术第二节 调制与解调 一一 目的目的由于传感器输出的电信号一般为较低的频率分量（在直流至几十千赫兹），当被测量信号比较弱时，为了实现信号的传输尤其是远距离传输，可以采用直流放大或调制与解调。信号传输过程中容易受到工频及其他信号的干扰，若采用直流放大器则在传输过程中必须采用有限措施抑制干扰信号的影响。而在实际中，往往采用更有效的先调制而后交流放大，即在被测信号上叠加一高频信号，将它从低频区推移到高频区，也可以提高电路的抗干扰能力和信号的信噪比。解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。华北电力大学机械工程学院测试技术二、概念二

2、、概念1、调制：就是利用缓变信号来控制、调节高频振荡信号的某个参数（幅值、频率或者相位），使其按缓变信号的规律变化。2、载波：高频振荡信号称为载波信号 3、调制信号：面缓变信号称为调制信号 4、已调制波：载波被缓变信号调制后称为已调波5、解调：从已调制波中恢复出调制信号的过程。华北电力大学机械工程学院测试技术三三 种类种类:根据载波受调制的参数的不同根据载波受调制的参数的不同 a)a)幅度凋制幅度凋制(AM)(AM)b)b)频率调制频率调制(FM)(FM)c)c)相位调制相位调制(PM(PM)四、四、幅值调制幅值调制(调幅调幅)调幅是将一个高频简谐信号（载波信号）与测试信号（调制调幅是将一个高

3、频简谐信号（载波信号）与测试信号（调制信号）相乘，使载波信号随测试信号的变化而变化。信号）相乘，使载波信号随测试信号的变化而变化。调幅的目的是为了便于缓变信号的放大和传送，然后再通过解调从放大的调制波中取出有用的信号。所以调幅过程就相当于频谱“搬移”过程。而解调的目的是为了恢复被调制的信号 华北电力大学机械工程学院测试技术1.原理原理调幅是将高频正弦或余弦信号（载波）与测量信号（调制波）相乘，使高频载波信号的幅值随测量信号的变化而变化。现以频率为f0的余弦信号作为载波进行讨论。由傅里叶变换的性质可知：时域中两个信号相乘，对应在频域中两个信号卷积，即 余弦函数的频谱:一个函数与单位脉冲函数卷积的

4、结果，就是将其以坐标原点为中心的频谱平移至该脉冲函数处。华北电力大学机械工程学院测试技术乘法器放大器x(t)z(t)x m(t)若把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域信号将再一次进行“搬移”,当用一低通滤波器滤去频率大于fm的成分时，则可以复现原信号的频谱。与原频谱的区别在于幅值为原来的一半，这可以通过放大来补偿。这一过程称为同步解调同步解调，同步是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。五、解调五、解调1)同步解调同步解调华北电力大学机械工程学院测试技术频谱乘法器滤波器z(t)x(t)华北电力大学机械工程学院测试技术2)整流检波整流检波(包络检波包络检波)同步解调需要性能良

5、好的线性乘法器件,因此常用整整流流检检波波和相敏检波和相敏检波 把调制信号x(t)进行偏偏置置，叠加一直流分量A，使偏置后的信号xA(t)都具有正正电电压压，然后再与高频载波相乘得到调幅波xm(t)，其包络线具有调制波的形状。调幅波经过整流、滤波就可以恢复偏置后的信号xA(t)，最后再将所加直流分量去掉，就可以恢复原调制信号x(t)。华北电力大学机械工程学院测试技术,华北电力大学机械工程学院测试技术若所加的偏置电压未能使信号电压都为正，若所加的偏置电压未能使信号电压都为正，x(t)的相位将发生的相位将发生180。，只有简单的整流不能恢复原调制信号，这时需要采用，只有简单的整流不能恢复原调制信号

6、，这时需要采用相敏检波相敏检波方法。方法。相敏检波无需对原信号再加偏置.根据调幅波和载波的相位差来判别调制信号极性的解调器，利用交变信号在过零位时其正、正、负极性发生突变负极性发生突变，使调幅波相位与载波信号相比较也相应地产生180相位跳变，从而既能反映原信号的幅值又能反映其相位。华北电力大学机械工程学院测试技术P101-102华北电力大学机械工程学院测试技术五五 频率调制频率调制 调调频频是是利利用用信信号号x(t)x(t)的的幅幅值值调调制制载载波波的的频频率率，或或者者说说，调调频频波波是是一一种种随随信信号号x(t)x(t)的的电电压压幅幅值值而而变变化化的的疏疏密密度度不不同同的的等

7、等幅幅波波.信信号号电电压压为为正正值值时时调调频频波波的的频频率率升升高高，负负值值时时则则降降低低；信信号号电电压压为为零零时时，调调频频波波的的频频率率就就等等于于中中心心频频率率。其频谱结构非常复杂，虽与原信号频谱有关，但却不像调幅那样进行简单的“搬移”，也不能用简单的函数关系描述。为了保证测量精度，对应于零信号的载波中心频率应远高于信号的最高频率成分。华北电力大学机械工程学院测试技术优点：抗干扰能力强。优点：抗干扰能力强。因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中 缺点：占频带宽度大，复杂缺点：占频带宽度大，复杂调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的的2020倍；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制倍；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制足一种非线性调制。足一种非线性调制。华北电力大学机械工程学院测试技术