工程测试技术-第四章 第二讲

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.

解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题！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2fz

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)xm(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)xm(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:PhaseSensitiveDetectionLIA:Lock-InAmplifier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)]<0，意味着x(t)的相位将发生180°的倒相，称为过调。调幅误差分析过调发生过调时，如采用包络法检波，则检出信号会产生失真，不能恢复出原信号！调幅波是由一对每边为fm的双边带信号组成．当载波频率fz较低时，正频端的下边带将与负频端的上边带相重叠,类似于采样频率较低时所发生的频率混叠现象。2)重叠失真要求载波频率fZ

必须大于调制信号x(t)的最高频率(fz>fm)。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