工程测试技术 第四章 第二讲模拟信号处理.ppt

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1、工程测试技术本章学习要点：第4章　模拟信号处理掌握模拟信号放大原理掌握电桥原理及基本特性掌握信号调制及解调原理掌握理想滤波器模型及特性了解实际滤波器基本参数上讲内容信号调理的目的和内容信号放大原理电桥原理和基本特性幅度调制及解调原理频率调制及解调原理理想滤波器模型实际滤波器基本参数RC无源滤波器特性本讲内容第4章　模拟信号处理频率调制（调频）是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率。4.4.2频率调制调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波。第4章　模拟信号处理鉴频：T1T2T

2、3T4F4.4调制优点：改善了信噪比，抗干扰能力强。调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍。调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制是一种非线性调制。不能运用叠加原理，分析调频波比分析调幅波困难。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。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。4.4调制频率调制的实现频率调制是使载波频率对应于调制信号x(t)的幅值的变化。信号x(t)幅值是一个随时间而变化的函数。载波频率应是一个“随时间而变化的频率”。4.4调制频

3、率调制的实现角频率w0x(t)是载波被信号所调制部分的瞬时频率。载波信号频率是载波中心频率与随信号幅值而变化的瞬时频率之和。频率调制就是利用瞬时频率来表示信号的调制。载波信号相位角调制频率载波中心频率调制信号4.4调制案例：旋转机械扭距测量4.4调制遥测电路4.4调制1.传感器信号经过放大和滤波处理；2.由压频转换器(V/F)输出与传感器信号电压成正比的调频信号；3.调频信号经功率放大后，驱动红外二极管闪烁；4.光电晶体管接收闪烁信号，并经过放大、整形等环节处理；5.由频压转换器(F/V)还原为模

4、拟电压信号。案例：旋转探头检测中的红外无线信号传输4.4调制滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。4.5滤波第4章　模拟信号处理4.5滤波滤波器的传递特性广义地讲，任何一种信息传输通道（媒质）那可视为是一种滤波器．任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性，即传递函数。x(t)h(t)y(t)X(f)H(f)Y(f)4.5滤波低通高通4.5.1滤波器分类（根据滤波器的选频作用分）4.5滤波带通带阻4.5滤波低通滤波器和高通滤波器是滤波

5、器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。滤波器的串/并联4.5滤波带通滤波器是低通滤波器和高通滤波器的串联带阻滤波器是低通滤波器和高通滤波器的并联理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。4.5.2理想滤波器4.5滤波这种理想低通滤波器，将信号中低于截止频率的频率成分予以传输，而无任何失真；将高于的频率成分则完全衰减掉。fc为截止频率响应时间滞后于激励时间：τ0为相时延。理想滤波器的脉冲响应4.5滤波理想滤波器的物理不可实现理想

6、滤波器在时域内的脉冲响应函数h(t)为sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。给理想滤波器一个脉冲激励，在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。4.5滤波t=τ0时刻t=0时刻滤波器输入：单位阶跃滤波器输出：该输入与脉冲响应函数的卷积si[y]表示正弦积分理想滤波器的阶跃响应u(t)h(t)yu(t)4.5滤波理想滤波器的阶跃响应τ0为相时延τd=1/fc为上升时间4.5滤波B=fc=1/τd为带宽4.4.3实际滤波器在实际滤波器的幅频特性图中通带和阻

7、带间没有严格的界限,没有明显的转折点，存在一个过渡带。通频带中幅频特性也并非常数，需用更多的参数来描述实际滤波器的性能：截止频率fc纹波幅度d带宽B品质因数Q倍频程选择性W理想滤波器，只需规定截止频率fc就可以说明它的性能。在截止频率之间的幅频特性为常数A0，截止频率以外则为零。理想滤波器是不存在的。4.5滤波截止频率fc：幅频特性值等于0.707A0所对应的频率。-3dB1)截止频率fc截止频率A0为幅频特性的平均值。以A0为参考值，-3dB点即相对于A0衰减3dB。若以信号的幅值平方表示信号功

8、率，则所对应的点正好是半功率点。4.5滤波在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特性呈波纹变化。其波动幅度d与幅频特性的平均值A0相比，越小越好。-3dB2)纹波幅度d4.5滤波3)带宽B和品质因数QB=fc2-fc1Q=f0/Bf0=(fc1+fc2)/2上下两截频间的频率范围称为滤波器带宽B，或-3dB带宽，单位为Hz。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力，即频率分辨力。对于带通滤波器，通常把中心频率f0和带宽B之比称为滤波器的品质因数Q。Q值越大，表明滤波器分辨力越高．例