测试信号的转换与调理

1、 4.3 4.3 调制与解调调制与解调为什么要为什么要调制调制？ 1、采用交流放大比直流放大效果好；、采用交流放大比直流放大效果好； 2、抗干扰性好；、抗干扰性好； 3、工程遥测技术中也经常要用。、工程遥测技术中也经常要用。1第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理o 调制的用途调制的用途 4.3 4.3 调制与解调调制与解调调制解调调制解调技术中经常使用的术语技术中经常使用的术语1、调制信号调制信号，就是测试信号，也叫，就是测试信号，也叫原信号原信号，一般为，一般为低低频缓变频缓变信号；信号；2、载波信号载波信号，也叫，也叫工作信号工作信号，一般为，一般为高频简谐信号高频简谐信号；3、

2、调制波调制波，就是已调制的信号，就是已调制的信号， 幅值调制幅值调制时称为时称为调幅波调幅波； 频率调制频率调制时称为时称为调频波调频波； 相位调制相位调制时称为时称为调相波调相波。2第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理o 概念和术语概念和术语 4.3 4.3 调制与解调调制与解调4、所谓、所谓调制调制，就是在调制信号（测试信号）的控制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。值、频率、相位）发生变化的过程。5、所谓、所谓解调解调，就是从已调制波中，就是从已调制波中恢复恢复出调

3、制信号的出调制信号的过程。过程。3第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理o 概念和术语概念和术语 4.3 4.3 调制与解调调制与解调o调制处理的分类调制处理的分类4第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理o 分类分类 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调1.1.调幅原理调幅原理（1）调幅）调幅的目的，使缓慢变化的测试信号便于放大和传输。的目的，使缓慢变化的测试信号便于放大和传输。（2）解调）解调的目的，恢复原来的测试信号。的目的，恢复原来的测试信号。（3）调幅是将一个高频简谐信号（）调幅是将一个高频简谐信号（载波信号载波信号）与测试信号）与测试信号相乘相乘，使载波信号的

4、幅值随测试信号的变化而变化。，使载波信号的幅值随测试信号的变化而变化。5第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调缓变信号缓变信号调制调制高频信号高频信号放大放大放大高放大高频信号频信号解调解调放大缓放大缓变信号变信号7第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理)()(21)()(212cos)()(21)(212cos)()()()(000000fffXfffXtftxfffftffYfXtytx频域时域 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调 2.2.调幅信号的频谱调幅信号的频谱8第四

5、章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调 2.2.调幅信号的频谱调幅信号的频谱（a a）时域波形）时域波形 （b b）频域波形）频域波形9第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调 3.3.解调方法解调方法同步解调同步解调tftxtxtftftx0004cos)(212)(2cos2cos)( 第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理12o 整流检波整流检波 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调 3.3.解调方法解调方法 调制信号调制信号+直流分量直流分量A-整流整流-低通滤波低通滤

6、波-去直流分量去直流分量-复现原调制信号复现原调制信号o 相敏检波技术可以解决这一问题。相敏检波技术可以解决这一问题。o 相敏检波相敏检波o 相敏检波的原理如下图相敏检波的原理如下图4-33所示。所示。13第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调 3.3.解调方法解调方法 （a）调幅波）调幅波 （b）参考信号）参考信号14（c）检波电路）检波电路 （d）相敏检波输出波形）相敏检波输出波形（e）滤波后的波形）滤波后的波形 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调 3.3.解调方法解调方法o 相敏检波相敏检波：利用二极管的单向导通作用，将电：

7、利用二极管的单向导通作用，将电路输出极性换向。路输出极性换向。o考虑到交变信号在过零点时符号极性发生突考虑到交变信号在过零点时符号极性发生突变，调幅波的相位也相应地发生变，调幅波的相位也相应地发生180o的相位的相位跳变。利用载波信号与调幅波比相，便能既反跳变。利用载波信号与调幅波比相，便能既反映原信号的幅值又反映其极性。映原信号的幅值又反映其极性。o 相敏检波电路，相当于在相敏检波电路，相当于在 ，把零，把零线下的负部线下的负部翻上去翻上去；而在；而在 ，则把，则把零线上的正部零线上的正部翻下来翻下来；所检测到的；所检测到的 信号是信号是经过经过“翻转翻转”后信号的包络。后信号的包络。15第

8、四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理段的10)(ttxm段的21)(t ttxmoU 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调o 举例举例16第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理图图4-35 4-35 动态电阻应变仪方框图动态电阻应变仪方框图 4.3.1 4.3.1 调幅与解调调幅与解调o 粘贴在试件上的粘贴在试件上的电阻应变片电阻应变片，在应变作用下，产生相，在应变作用下，产生相应的电阻变化，并接于应的电阻变化，并接于交流电桥交流电桥；o 振荡器产生振荡器产生高频正弦信号，高频正弦信号，一般频率为一般频率为1020kHz，一方面作为一方面作为电桥电源（载波信号）电桥电源

9、（载波信号），另一方面作为，另一方面作为相相敏检波敏检波的载波信号；的载波信号；o 携带有电阻应变片信息的电桥输出的携带有电阻应变片信息的电桥输出的调幅波调幅波， 经放经放大、相敏检波、低通滤波，最后得到与原来极性相同大、相敏检波、低通滤波，最后得到与原来极性相同但经过放大处理的信号，驱动但经过放大处理的信号，驱动显示记录仪表显示记录仪表或接入后或接入后续仪器。续仪器。17第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理o 举例举例说明 o 调频，也称为频率调制，是利用测试信号（调制信调频，也称为频率调制，是利用测试信号（调制信号）的幅值控制调频波的频率。调频波为等幅波，号）的幅值控制调频波的频

10、率。调频波为等幅波，其其瞬时频率瞬时频率和测试信号的幅值成正比。和测试信号的幅值成正比。o 频率调制的频率调制的优点优点： 对噪声的幅度影响不太敏感，对噪声的幅度影响不太敏感， 抗干扰能力强，信噪比高。抗干扰能力强，信噪比高。o 调频波的瞬时频率、载波频率及总相角。调频波的瞬时频率、载波频率及总相角。18第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理0000d)(d)()(dd)()(ttxkttttfttkxto：总相角或：载波频率：瞬时频率 4.3.2 4.3.2 调频与鉴频调频与鉴频 1. 频率调制原理频率调制原理o 调频波的表达式为调频波的表达式为o 当当信号电压信号电压为零时，调频波

11、的频率就等于中心频率；为零时，调频波的频率就等于中心频率；o 当信号电压为正值时，频率偏移当信号电压为正值时，频率偏移 增加，调频波的增加，调频波的瞬时频率提高；瞬时频率提高；o 当信号电压为负值时，频率偏移当信号电压为负值时，频率偏移 减少，调频波的减少，调频波的瞬时频率降低；瞬时频率降低； 调频波是频率随测试信号而变化的疏密不等的调频波是频率随测试信号而变化的疏密不等的等幅波等幅波。19第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理000)(sin)(sin)()sin()(dttxktAtAtxtAtym调频波：载波信号 4.3.2 4.3.2 调频与鉴频调频与鉴频 1. 频率调制原理频

12、率调制原理 4.3.2 4.3.2 调频与鉴频调频与鉴频 1. 频率调制原理频率调制原理 举例：举例：20(b)调频信号波形调频信号波形(a) 三角波调制信号三角波调制信号000)(sin)(sin)()sin()(dttxktAtAtxtAtym调频波：载波信号o 直接调频式直接调频式 21第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.3.2 4.3.2 调频与鉴频调频与鉴频 2. 频率调制方法频率调制方法以电容传感器作为调谐参数为例，若以电容传感器作为调谐参数为例，若C0的增量为的增量为C ， 22CfLLCCf212121230000021-2CCffffCCff0021LCfo

13、对调频波的解调亦称对调频波的解调亦称鉴频鉴频。鉴频的原理是将。鉴频的原理是将调频信号频率的变化相应地复原为原来电压调频信号频率的变化相应地复原为原来电压幅值的变化。鉴频有多种方法，一般采用鉴幅值的变化。鉴频有多种方法，一般采用鉴频器和锁相环解调器。前者结构简单，在测频器和锁相环解调器。前者结构简单，在测试技术中经常使用；后者解调性能优良，但试技术中经常使用；后者解调性能优良，但结构复杂，一般用于要求较高的场合。结构复杂，一般用于要求较高的场合。o 一种测试技术中常用的振幅鉴频电路原理如一种测试技术中常用的振幅鉴频电路原理如图图4-39所示。所示。23第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调

14、理 4.3.2 4.3.2 调频与鉴频调频与鉴频 3.调频信号的解调调频信号的解调24第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 (a)鉴频器电路鉴频器电路 (b)高通滤波器幅频特性高通滤波器幅频特性 (c)恢复出的调制信号恢复出的调制信号o 等幅的调频信号等幅的调频信号Uf(t)的瞬时频率正比于的瞬时频率正比于x(t);o 高通滤波器幅频特性高通滤波器幅频特性H(f)过渡带线性区中点频率过渡带线性区中点频率f0。o Uf(t)经高通滤波器后变换为经高通滤波器后变换为“调幅波调幅波” Ua(t);o Ua(t)经二极管整流检波器检出包络信号经二极管整流检波器检出包络信号Uo(t)=x(t)

15、; 4.3.2 4.3.2 调频与鉴频调频与鉴频 3.调频信号的解调调频信号的解调 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.1 概述概述o 滤波器滤波器是一种是一种选频装置选频装置，可以使信号中特定频，可以使信号中特定频带的频率成分带的频率成分通过通过，而极大地，而极大地衰减衰减其它频率成其它频率成分。分。o 滤波是信号处理的重要内容，特别适合于过滤滤波是信号处理的重要内容，特别适合于过滤测试信号中的噪声。滤波器在自动检测、自动测试信号中的噪声。滤波器在自动检测、自动控制及电子测试仪器中被广泛应用。控制及电子测试仪器中被广泛应用。25第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.4 4.4

16、 滤波器滤波器 4.4.1 概述概述o 根据根据滤波器滤波器的选频作用，一般将滤波器分为以的选频作用，一般将滤波器分为以下下四种，其幅频特性四种，其幅频特性如图。如图。o 滤波器过渡带滤波器过渡带是不希望的，但也是不可避免的。是不希望的，但也是不可避免的。26第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理图图4-40 不同滤波器的幅频特性不同滤波器的幅频特性(a)(a)低通低通 (b)(b)高通高通 (c)(c)带通带通 (d)(d)带阻带阻 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.1 概述概述o 四种滤波器特性之间是的四种滤波器特性之间是的联系联系 是低通滤波器的特性，而高通滤波器的幅频是低通

17、滤波器的特性，而高通滤波器的幅频特性可以看作是特性可以看作是 ，所以，可以用低通，所以，可以用低通滤波器作负反馈回路而获得高通滤波器；滤波器作负反馈回路而获得高通滤波器； 带阻滤波器，是低通和高通的组合；带阻滤波器，是低通和高通的组合； 带通滤波器，可以用带阻滤波器作负反馈获得。带通滤波器，可以用带阻滤波器作负反馈获得。27第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理)(1fA)(1 )(12fAfA 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.1 概述概述o 滤波器的分类滤波器的分类o 根据构成滤波器的元件分类：根据构成滤波器的元件分类：o 根据构成滤波器的电路性质：根据构成滤波器的电路性质：o

18、 根据滤波器处理的信号性质：根据滤波器处理的信号性质：o 本节讲述模拟滤波器，而且仅限于讨论以电压为输本节讲述模拟滤波器，而且仅限于讨论以电压为输入、输出的电路网络滤波器。入、输出的电路网络滤波器。28第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理晶体谐振滤波器滤波器滤波器LCRC无源滤波器有源滤波器数字滤波器模拟滤波器 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.2 理想滤波器理想滤波器o 理想滤波器是一个理想化的模型，物理上不可实现。理想滤波器是一个理想化的模型，物理上不可实现。但是，具有理论分析意义，对于深入理解滤波器的传但是，具有理论分析意义，对于深入理解滤波器的传输特性有帮助。输特性有帮助

19、。 1. 理想滤波器的理想滤波器的 数学模型数学模型29第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理00202)(0)()(0tfffffAfHeAfHctfj，其他， 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.2 理想滤波器理想滤波器o 2. 理想滤波器的理想滤波器的单位脉冲响应单位脉冲响应o 理想低通滤波器在频域为矩形窗函数，其对应的脉冲理想低通滤波器在频域为矩形窗函数，其对应的脉冲响应函数是响应函数是sinc 函数，如图所示。函数，如图所示。30第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理(a) t0=0 (b) to0 )(2sinc2)(00ttffAthcc 4.4 4.4 滤波器

20、滤波器 4.4.2 理想滤波器理想滤波器o 2. 理想滤波器的理想滤波器的单位阶跃响应单位阶跃响应31第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理)(2si121d)(2sinc2d)()()()()(0000ttfncAtffAthutxthtyctcc 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.2 理想滤波器理想滤波器o 2. 理想滤波器的理想滤波器的单位阶跃响应单位阶跃响应o tdB=1表明，低通滤波器阶跃响应的上升时间表明，低通滤波器阶跃响应的上升时间 与通与通 频带宽频带宽 成反比，或者说，上升时间与带宽之积为常数。成反比，或者说，上升时间与带宽之积为常数。o 物理意义物理意义：低通滤

21、波器阻衰了高频分量，通带越宽，低通滤波器阻衰了高频分量，通带越宽，阻衰的高频分量越少，通过滤波器的信号能量越大，阻衰的高频分量越少，通过滤波器的信号能量越大，所以上升时间就短；反之，则长。所以上升时间就短；反之，则长。32第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4.3 实际实际RC滤波器滤波器o 理想带通滤波器理想带通滤波器的幅频特性：细实线的幅频特性：细实线o 实际带通滤波器实际带通滤波器的幅频特性：粗实线的幅频特性：粗实线33第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理其它0)()(210fHfffAfHcc 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4

22、.3 实际实际RC滤波器滤波器o 1. 实际滤波器的基本参数实际滤波器的基本参数上、下上、下截止频率截止频率：fc2 , fc1 带宽带宽 B= fc2 - fc1 ,表示滤波器的分辨力。表示滤波器的分辨力。波纹幅度波纹幅度 越小越好越小越好。品质因子品质因子 Q=f0/B 越大滤波器的选择性越好。越大滤波器的选择性越好。倍频程选择性倍频程选择性 fc2与与2fc2之间之间过渡带过渡带频率衰减值频率衰减值。滤波器因数滤波器因数 一般为一般为15。 34第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理2/)()(021AfAfAcc2/0AdBdBBB360/ 4.4 4.4 滤波器滤波器 4.4

23、.3 实际实际RC滤波器滤波器2 .实际实际RC滤波器电路及其基本特性滤波器电路及其基本特性o RC滤波器，电路简单、抗干扰性强；滤波器，电路简单、抗干扰性强；o 选用标准元件，容易实现，应用广泛。选用标准元件，容易实现，应用广泛。35第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理4.4.3 实际实际RC滤波器滤波器 2 . 实际实际RC滤波电路及其滤波电路及其 基本特性基本特性o 一阶一阶RC低通滤波器低通滤波器364.4.3 实际实际RC滤波器滤波器 2 . 实际实际RC滤波电路及其滤波电路及其 基本特性基本特性o 一阶一阶RC高通滤波器高通滤波器38 2 . 实际实际RC滤波电路及其基本

24、特性滤波电路及其基本特性o RC带通滤波器带通滤波器402211212121221112121)()()()()()()()()(11)(1)(ccffffffAfAfAsHsHsHssHsssH：上截止频率：下截止频率：相频特性：幅频特性：带通滤波器：低通滤波器：高通滤波器4.4.3 实际实际RC滤波器滤波器 2 . 实际实际RC滤波电路及滤波电路及其基本特性其基本特性 RC带阻滤波器带阻滤波器42 （a a）T T型网络型网络 （b b）双）双T T型网络型网络4.4.3 实际实际RC滤波器滤波器 2 . 实际实际RC滤波电路及其基本特性滤波电路及其基本特性 高阶滤波器高阶滤波器 滤波器在

25、过渡带内的衰减速率非常慢，性能较差。滤波器在过渡带内的衰减速率非常慢，性能较差。如要加大衰减率、实现较为陡峭的滤波器边缘，应提高如要加大衰减率、实现较为陡峭的滤波器边缘，应提高滤波器的阶数，滤波器的阶数，将多个将多个 RC环节或环节或 LC环节级联，可以环节级联，可以使滤波器的性能有显著的提高，使过渡带曲线的陡峭度使滤波器的性能有显著的提高，使过渡带曲线的陡峭度得到改善。得到改善。但同时也会带来负载效应或耦合影响。但同时也会带来负载效应或耦合影响。434.4.3 实际实际RC滤波器滤波器 2 . 实际实际RC滤波电路及其基本特性滤波电路及其基本特性 基于运算放大器的基于运算放大器的有源有源滤波

26、器滤波器 有源滤波器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻有源滤波器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，有利于多级串联，参数调整更加容易，并能方便抗，有利于多级串联，参数调整更加容易，并能方便地在不同滤波器类型之间进行转换地在不同滤波器类型之间进行转换 。 有源低通滤波器的一个典型应用是在数字信号采有源低通滤波器的一个典型应用是在数字信号采集系统中用作抗混滤波。集系统中用作抗混滤波。44 4.4.4 4.4.4 可实现的典型滤波函数可实现的典型滤波函数o 实用中的滤波器特性，在通频带内不平坦；在过渡实用中的滤波器特性，在通频带内不平坦；在过渡带内不陡直；阻带部分不为零。而滤波器的设计往带内不陡直；阻

27、带部分不为零。而滤波器的设计往往是在一定限度内对理想滤波器进行的逼近往是在一定限度内对理想滤波器进行的逼近。o 由集中参数元件构成的滤波系统，其传递函数和频由集中参数元件构成的滤波系统，其传递函数和频响函数的一般形式如下。响函数的一般形式如下。45第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理niimjjniiimjjjpszsksasbsXsYsH1100)()()()()(niimjjpzkH11)(j)(j)( 4.4.4 4.4.4 可实现的典型滤波函数可实现的典型滤波函数o 滤波器阶次滤波器阶次n 值影响着传递函数特性，对于同一类值影响着传递函数特性，对于同一类型的逼近函数，型的逼近

28、函数， n 值越大，逼近特性越好，系统所值越大，逼近特性越好，系统所需元件数量越多越复杂。需元件数量越多越复杂。o 对理想滤波器的对理想滤波器的“最佳逼近特性最佳逼近特性”的标准是根据滤的标准是根据滤波器性能的不同需要而规定的。波器性能的不同需要而规定的。o 可以从幅频特性提出较高的要求，而不考虑相频特可以从幅频特性提出较高的要求，而不考虑相频特性；最常用的滤波器有巴特沃思性；最常用的滤波器有巴特沃思（Butterworth）、切比、切比雪夫雪夫(Chebyshev)和椭圆和椭圆（Elliptic）滤波器等；滤波器等；o 也可以只满足相频特性而不必关心幅频特性也可以只满足相频特性而不必关心幅频

29、特性，贝塞贝塞尔尔(Bessel)滤波器等。滤波器等。46第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.4.4 4.4.4 可实现的典型滤波函数可实现的典型滤波函数o 1. 巴特沃思滤波器巴特沃思滤波器o 巴特沃思滤波器具有最大平坦幅度特性，随着巴特沃思滤波器具有最大平坦幅度特性，随着 n值值的增大，巴特沃思滤波函数特性逼近理想滤波器。的增大，巴特沃思滤波函数特性逼近理想滤波器。47212)/(1)(ncfffH 4.4.4 4.4.4 可实现的典型滤波函数可实现的典型滤波函数o 2. 切比雪夫滤波器切比雪夫滤波器o 通带内等波纹、阻带内单调的滤波器。波纹大小由通带内等波纹、阻带内单调的

30、滤波器。波纹大小由系数系数 决定，决定， 值越小通带波纹越小，一般小于值越小通带波纹越小，一般小于0.05dB。Tn 是第一类切比雪夫多项式是第一类切比雪夫多项式。482122)/(1)(cnffTfH1)chch(1)coscos()(11xxnxxnxTn 4.4.4 4.4.4 可实现的典型滤波函数可实现的典型滤波函数o 3. 椭圆滤波器椭圆滤波器o 通带和阻带内均为等波纹，能满足过渡过程宽度最小通带和阻带内均为等波纹，能满足过渡过程宽度最小的要求，在给定的性能指标下能以最低的阶次实现。的要求，在给定的性能指标下能以最低的阶次实现。49422213122) 1/2/() 1/() 1/(

31、)(iniininjmjsssssH 4.4.4 4.4.4 可实现的典型滤波函数可实现的典型滤波函数o 4. 贝塞尔滤波器贝塞尔滤波器o 又称恒时延滤波器，其相移和频率成正比，即时移又称恒时延滤波器，其相移和频率成正比，即时移 值对所有频率为一常数。当通带中要求线性相移时，值对所有频率为一常数。当通带中要求线性相移时，选择贝塞尔滤波器是最合适的。选择贝塞尔滤波器是最合适的。50)(dd412222)(ininiinissH 4.4.54.4.5 数字滤波技术数字滤波技术o 模拟滤波器在理论上和实践上都已达到很高的水平，模拟滤波器在理论上和实践上都已达到很高的水平，但是在需要更多更灵活以及程序

32、可控制性的场合，但是在需要更多更灵活以及程序可控制性的场合，数字滤波器得到广泛的应用。数字滤波器得到广泛的应用。o 数字滤波也称为软件滤波。通过一定的计算程序对数字滤波也称为软件滤波。通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，减少干扰在有用信号中的采样信号进行平滑加工，减少干扰在有用信号中的比重。可靠性高，稳定性好。比重。可靠性高，稳定性好。51第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.4.5 4.4.5 数字滤波技术数字滤波技术 1.程序判断虑波程序判断虑波 限幅滤波限幅滤波52第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 限速滤波限速滤波 4.4.5 4.4.5 数字滤波技术数

33、字滤波技术o 2. 递推平均递推平均虑波虑波 又称算术平均滤波。又称算术平均滤波。53o 3. 加权递推平均滤波加权递推平均滤波 4.4.5 4.4.5 数字滤波技术数字滤波技术 4. 动态滤波动态滤波o 前述的前述的RC 滤波网络都属于模拟动态滤波。滤波网络都属于模拟动态滤波。o 动态滤波器的数字化设计任务，可以通过模拟滤波动态滤波器的数字化设计任务，可以通过模拟滤波器的离散化来实现。设计过程如下器的离散化来实现。设计过程如下：o 将数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技将数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技术指标。术指标。o 设计模拟滤波器设计模拟滤波器G(s) 。o 将将G(s)转

34、换为数字滤波器转换为数字滤波器G(z) 。o 可以利用可以利用MATLAB信号处理工具箱。信号处理工具箱。54第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.4.6 4.4.6 滤波滤波原理的综合应用原理的综合应用o 1. 滤波器的串联滤波器的串联o 为加强滤波效果，将两个具有相同中心频率的带通为加强滤波效果，将两个具有相同中心频率的带通滤波器串联，其合成系统的总幅频特性是两滤波器滤波器串联，其合成系统的总幅频特性是两滤波器幅值特性的乘积，从而使通带外的频率成分有更大幅值特性的乘积，从而使通带外的频率成分有更大的衰减。的衰减。o 高阶滤波器便是由低阶滤波器串联而成的。但由于高阶滤波器便是由

35、低阶滤波器串联而成的。但由于串联系统的相频特性是各环节相频特性的相加，因串联系统的相频特性是各环节相频特性的相加，因此将增加相位的变化，在使用中应加以注意。此将增加相位的变化，在使用中应加以注意。55第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理 4.4.6 4.4.6 滤波滤波原理的综合应用原理的综合应用o 2. 滤波器的并联滤波器的并联o 用于信号的频谱分析和信号中特定频率成分的提取。用于信号的频谱分析和信号中特定频率成分的提取。将被分析信号输入一组中心频率不同的滤波器，各滤将被分析信号输入一组中心频率不同的滤波器，各滤波器的输出便反映了信号中所含的各个频率成分。波器的输出便反映了信号中所含的各个频率成分。o 这组并联的、增益相同而中心频率不同的带通滤波器这组并联的、增益相同而中心频率不同的带通滤波器的带宽，通常有两种不同的构成方法：恒带宽滤波器的带宽，通常有两种不同的构成方法：恒带宽滤波器和恒带宽比滤波器。和恒带宽比滤波器。56第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理4.4.64.4.6 滤波滤波原理的综合应用原理的综合应用2. 滤波器的并联滤波器的并联57第四章第四章 信号的转换与调理信号的转换与调理4.4.64.4.6 滤波滤波原理的综合应用原理的综合应用2. 滤波器的并联滤波器的并联58