好文档就是一把金锄头!
欢迎来到金锄头文库![会员中心]
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本

机械工程测试技术PPT教学课件-第五章 模拟信号调制、滤波和模数转换.ppt

56页
  • 卖家[上传人]:QQ15****706
  • 文档编号:110323807
  • 上传时间:2019-10-29
  • 文档格式:PPT
  • 文档大小:1.62MB
  • / 56 举报 版权申诉 马上下载
  • 文本预览
  • 下载提示
  • 常见问题
    • 第五章 模拟信号调制、滤波和模数转换,学习要求,1.了解模拟信号调制解调原理 2.了解信号滤波器工作原理 3.了解信号A/D转换的原理,5. 模拟信号调制、滤波和模数转换,1.传感器输出的电信号很微弱,大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去,需要进一步放大,有的还要进行阻抗变换3.某些场合,为便于信号的远距离传输,需要对传感器测量信进行调制解调处理2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声,需要去掉噪声,提高信噪比模拟信号分析是直接对连续时间信号进行调理,是数字信号分析的基础信号调理的目的是便于信号的传输与处理5. 模拟信号调制、滤波和模数转换,调制的目的,解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题5.1 模拟信号调制,将微弱的缓变信号(音频:50~20kHz、视频:0~6MH z)调制到高频交流信号(500kHz)中形成载波信号,利用交流放大器放大,在信道中传输,最后从信道传来的信号中解调出缓变信号5.1 模拟信号调制,调制的种类,(1)幅值调制(AM),5.1 模拟信号调制,一、幅值调制(AM),用基带信号改变高频载波信号的幅值,使载波信号幅值随基带信号的变化而线性变化5.1 模拟信号调制,1. 概述,调幅波:,5.1 模拟信号调制,幅值调制器,5.1 模拟信号调制,2. 调幅信号的频域分析,5.1 模拟信号调制,调幅信号频谱图,5.1 模拟信号调制,重要结论,(1)幅值调制过程是频谱搬移过程; (2)在正频率区间,调幅信号的频谱为两个频带: 下边带: 上边带: (3)在±ω0处出现冲激,表明载波分量的存在; (4)如基带信号f(t)的最高频率为Ωmax,调幅信号的带宽为2 Ωmax。

      调幅波的波形失真,mA为调制系数, mA1产生过调制, mA≤1为正常调制5.1 模拟信号调制,幅值调制的效率,5.1 模拟信号调制,如 f(t) 均值为零,则交叉功率为零调制效率,为了使 AM信号不产生过调制,mA≤1,即∣f(t)∣max≤A0,所以调制效率不大于50%5.1 模拟信号调制,3. 幅值调制信号的解调方法,(1)相干解调法(通过相干的本地载波相乘解调),5.1 模拟信号调制,相干解调器的算法,(1)调幅信号与本地载波相乘,(2)低通滤波器滤掉两倍载波频率成分,5.1 模拟信号调制,相干解调器的算法说明,(1)如果 是一个固定的相位差,则解调输出 幅值大小不会失真; (2)如果 ,解调输出 达到最大值,称为同步解调; (3)如果 ,解调输出为零; (4)如果 ,解调后得到的f(t)将改变符号5.1 模拟信号调制,(2)非相干解调法(包络检波),非相干解调,二极管检波,低通滤波,5.1 模拟信号调制,5.1 模拟信号调制,4. 双边带调幅,为提高调制效率,把载波分量从已调波中去掉,只发射两个边带分量。

      5.1 模拟信号调制,双边带调幅时域波形,5.1 模拟信号调制,双边带调幅频谱图,双边带调幅与解调过程(相干解调),,5.1 模拟信号调制,双边带调幅与解调过程(数学描述),,5.1 模拟信号调制,双边带调幅信号的非相干解调——相敏检波法,5.1 模拟信号调制,过调制,信号过零线时,幅值正负发生变化,相位也反相,可通过相敏检波“翻转”信号二、角度调制,5.1 模拟信号调制,1. 角度调制的概念,5.1 模拟信号调制,(1)调相波(PM),瞬时角频率:,5.1 模拟信号调制,调频信号与调相信号的时域波形,瞬时角频率:,5.1 模拟信号调制,2. 频率调制方法,(1)直接调频法 用基带信号对压控振荡器(VCO)进行电压控制,利用其振荡频率和控制电压成线性变化的特性,改变压控振荡器频率达到频率调制的目的2)间接调频法,5.1 模拟信号调制,3. 调频信号的解频,FM信号经过高通滤波器后,原来等幅信号的幅值变为随基带信号变化而变化的调幅信号FM鉴频器,鉴频器等效框图,5.1 模拟信号调制,鉴频器原理,一般鉴频器都可等效为一个微分器和一个包络检波器优点: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 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,因为频率调制足一种非线性调制频率调制的特点,5.1 模拟信号调制,例:铁路机车调度信号检测,调制频率8.5Hz,绿灯 调制频率23.5Hz,红灯,5.1 模拟信号调制,5.2 滤波器,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5.2 滤波器,一、基本概念,三、滤波性能分析,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1. 理想滤波器,理想低通滤波器频率特性,5.2 滤波器,2. 理想低通滤波器的冲激响应、阶跃响应,脉冲响应函数 h(t)为sinc函数,是一个时域无限函数5.2 滤波器,5.2 滤波器,四、实际滤波器,理想滤波器是不存在的,实际滤波器的幅频特性图中通带和阻带间应没有严格的界限,存在一个过渡带通频带不平坦,过渡带不陡直,滤波器设计是在一定限度内逼近的滤波器的理想特性与实际特性,5.2 滤波器,5.2 滤波器,1.实际滤波器基本参数,2. 恒带宽、恒带宽比滤波器,实际滤波器频率通带通常是可调的,根据实际滤波器中心频率与带宽之间的数值关系,可以分为两种。

      2) 恒带宽比带通滤波器,1) 恒带宽带通滤波器,5.2 滤波器,倍频程滤波器,5.2 滤波器,滤波器的应用,例:无损探伤中的应用,滤除信号中的零漂和低频晃动,便于门限报警,5.2 滤波器,例:机床轴心轨迹的滤波处理,,5.2 滤波器,机床轴心轨迹的滤波处理,滤除信号中的高频噪声,以便于观察轴心运动规律,5.2 滤波器,调节计算机mp3播放器等软件中的声音均衡器,体验其对音乐信号的滤波情况5.2 滤波器,数字信号处理的概念,5.3 A/D转换,5.3 A/D转换,5.3 A/D转换,A/D转换,5.3 A/D转换,D/A转换,D/A输出,模拟滤波输出,5.3 A/D转换,一、A/D转换,1. A/D转换过程和原理,采样——利用采样脉冲序列p(t),从连续时间信号x(t)中抽取一系列离散样值,使之成为采样信号x(nΔt)的过程编码——将离散幅值经过量化以后变为二进制数字的过程量化——把采样信号x(nΔt)经过舍入变为只有有限个有效数字的数,这一过程称为量化5.3 A/D转换,,,,,,,,,2. A/D转换的量化过程,5.3 A/D转换,3. A/D转换器,5.3 A/D转换,(1)采样保持电路,场效应管,5.3 A/D转换,(2)并联比较型A/D转换器,5.3 A/D转换,(3)逐次渐进型A/D转换器,4. A/D转换器的技术指标,(1) 分辨率 用输出二进制数码的位数表示。

      位数越多,量化误差越小,分辨力越高常用有8位、10位、12位、16位等; (2) 转换精度 转换精度=量程/(A/D转换器的分辨力*0.5); (3) 转换速度 指完成一次转换所用的时间,如:100ms(10Hz),10us(100kHz); (4) 模拟信号的输入范围 如:5V, +/-5V,10V,+/-10V等5.3 A/D转换,1. D/A转换过程,保持器,5.3 A/D转换,一、D/A转换,3. D/A转换器,5.3 A/D转换,(1)权电阻网络D/A转换器,5.3 A/D转换,(2)T形电阻网络D/A转换器,作 业,P113~114:5-2,5-4,5-9,。

      点击阅读更多内容
      关于金锄头网 - 版权申诉 - 免责声明 - 诚邀英才 - 联系我们
      手机版 | 川公网安备 51140202000112号 | 经营许可证(蜀ICP备13022795号)
      ©2008-2016 by Sichuan Goldhoe Inc. All Rights Reserved.