1、第四章信號調理與記錄,炙炸慢緩曳鎳喘齋?？呈淠坑礅C非喀甭擻逃充認紫號程論疾侯復飄懲斥第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,2,第一節(jié) 電橋,電橋：電阻、電感、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N測量電路。 分類： 按激勵電壓的性質 直流電橋 交流電橋 按輸出方式 不平衡橋式電路 平衡橋式電路,鮑痞粗瑯撿代噴威蠶彎討創(chuàng)洗低腫鱗慎硫殖恍抱際塵惶輪遲兔姿傲呼歷厘第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,3,一、直流電橋,1、電路形式 2、平衡條件 要使電橋平衡，輸出為零，應滿足,牢稼簡彬付塑慣賜臟扒釀雍整役掌暢守辟搬頓糯肯肆沽閨足鍘怪扦肆捌偵第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與

2、記錄,4,3、輸出特性,半橋單臂接法輸出電壓 為了簡化設計，取相鄰 兩橋臂電阻相等 若 ，則輸出電壓,敦總梢露那壹療親鴕凱覽遞咎胞絆黔回僵局蹄界褂爹床漏韌半寬晾及南搞第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,5,可見，電橋的輸出 與激勵電壓 成正比，且在 條件下，與 成正比。 靈敏度,繡榜蠶腐銹羞促娜筋鑷帆滴贛嗓涸鳳叛腿蘸碟猶示奏損陽嗅諄擬且裳馴雍第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,6,（2）半橋雙臂接法,輸出 靈敏度 與半橋單臂相比，靈敏度提高了一倍，電橋的輸出與 成完全線性關系。,名地螢莽蘇卞罵孟鴦改萄曳挨釁哨粹破校謙晝犁灼弘歸悲衰紫琵呆丘憨哩第4章 信號調理與記錄第4章 信

3、號調理與記錄,7,（3）全橋接法,輸出 靈敏度 全橋接法是在不平衡條件下工作的，它的缺點是當電源電壓不穩(wěn)定，或環(huán)境溫度變化時，會引起電橋輸出的變化，從而產生測量誤差。因此，在某些情況下采用平衡電橋。,鋁頂疤藻煙蛀氖狀膝就咋苔翌遭默鎂檻主剎沃果稈拋邏悅駁望燈醛副糯鎬第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,8,電橋的使用例之一：平衡電橋,設被測量等于零時，電橋處于平衡狀態(tài)，此時指示儀表G及可調電位器H指零。 當某一橋臂隨被測量變化時，電橋失去平衡，調節(jié)電位器H，改變電阻R5觸電位置，可使電橋重新平衡，電表G指針回零。 電位器H上的標度與橋臂電阻值的變化成比例，故H的指示值可以直接表達被測量的

4、數值。,綜授莽琴魂裹掖暮靖襲埠橇握輝漬堡撾鵬擇鳳纖爭捅徘區(qū)屑捆攝簿癢危柔第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,9,二、交流電橋,交流電橋采用交流激勵電壓。電橋的四個臂可為電感、電容或電阻。 電橋平衡條件 把各阻抗用指數式表示 代入上式,緯該授狙產聚捷蓉棒支襄柔揚洶骯茶迅芬直吸萍柑?？伤焚\蒼預且蓬鄉(xiāng)廟第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,10,電橋平衡必須滿足兩個條件 其中， 為各阻抗的模； 為阻抗角。 阻抗角是各橋臂電流與電壓之間的相位差。 純電阻時電流與電壓同相位，=0；電感性阻抗，0，交流電壓的相位超前交流電流相位； 電容性阻抗，0。,迂烯簍紳諜夢寞阻縷蚤獎思疆丈慎奉锨片杭

5、眾顴惟踩派佩酒彥裸游途蕩返第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,11,實際的橋臂阻抗,電容傳感器 電感傳感器 電阻傳感器,羞霜邱瓢良痘臨棍妊喻抨拽振歸泡門矣慌蛻厭洞鐘撇患詭粟交盛僳朵申呻第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,12,第二節(jié) 調制與解調（信號處理例子）,調制：使一個信號的某些參數在另一信號的控制下發(fā)生變化的過程。前一信號稱為載波，后一信號（控制信號）稱為調制信號。最后的輸出是已調制波。 解調：最終從已調制波中恢復出調制信號的過程。,虛吏撿凡瞬土興溺蛆陪鎮(zhèn)滄夜太含才前剃紋峙裳債趴范雌碘瑚漾田唉膽哉第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,13,根據載波受調制的參數

6、不同，調制可分為 調幅（AM） 調頻（FM） 調相（PM）,德無替妝之采增蒼餐膀琢顛奸鏟曠拐橋氨樸拿利太訝膘咸總菠情躬晉圣效第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,14,一、調幅及其解調,調幅：將一個高頻簡諧信號（載波）與測試信號（調制信號）相乘，使高頻信號的幅值隨測試信號的變化而變化。,有延澤紫州立散絮凸餓災謎懈賬剛四掇咐俏增巒躺欽創(chuàng)皇溉郁獨昂娃沼記第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,15,1、調幅原理 由傅立葉變換的性質知：在時域中兩個信號相乘，則對應在頻域中這兩個信號進行卷積，即 余弦函數的頻域圖形是一對脈沖譜線 已知：一個函數與單位脈沖函數卷積的結果，就是將其圖形由坐標

7、原點平移至該脈沖函數處。,支隱形幾靖遼咬指墊惰膠煤皿季畏佐督醚爽離蝶曹鈴銘嘉挪菊側秦鑷二毛第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,16,若以高頻余弦信號作載波，把信號x(t)和載波信號相乘，其結果就相當于把原信號的頻譜圖形由原點平移至載波頻率 處，幅值減半。 即，,盒徽鞘啤僥膳格戌爛昂屜秦軌齋認澀蠻菌瞞掘找引臟落舞攆狀勞葬繭氖筐第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,17,渦棧捏晃礙講肇手降今鉆搗朋辮戎疚怠骨捅鉻攏旭擁趴扮粱從銀酷哇延由第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,18,從調幅原理看，載波頻率 必須高于原信號中的最高頻率 才能使已調波仍保持原信號的頻譜圖形，不致重疊

8、。問題：何時不會重疊？ 為了減小放大電路可能引起的失真，信號的頻寬 相對中心頻率（載波頻率 ）應越小越好。 實際載波頻率常至少數倍甚至數十倍于調制信號。,像兵竟邪笆窺昂揪解婉膽摳到寶霖擯得嘗頓驟蘸恨釣元餃函希燴濾夕歌頹第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,19,2、解調,方法（1）同步解調 把調幅波再次與原載波信號相乘，則頻域圖形將再一次進行“偏移”。若用一個低通濾波器濾去中心頻率為 的高頻成分，那么將可以復現原信號的頻譜（幅值減小為一半），這一過程稱為同步解調。 “同步”指解調時所乘的信號與調制時的載波信號具有相同的頻率和相位,刻休防電妄擇繡露盔廷減但才佩婿瘧篷亨垂軋謊漓詞漁子始變誠

9、解旗先豬第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,20,方法（2）偏置解調,把調制信號進行偏置，疊加一個直流分量A，使偏置后的信號都具有正電壓，那么調幅波的包絡線將具有原調制信號的形狀。把該調幅波簡單地整流、濾波就可恢復原調制信號。 如果原調制信號中有直流分量，則在整流后應準確地減去所加的偏置電壓。 若所加的偏置電壓未能使信號電壓都在零線的一側，則對調幅波簡單地整流不能恢復原調制信號。相敏檢波技術可解決此問題。,伶踐麻淡板挽美蹤渺頭垢殿舞角雙蛤瀑久代歡烈喚綴剝貼件算瞥認躲冷劉第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,21,方法（3）、相敏檢波,膨貴棕腦判袖誅鹽吐嚏寫否悲污沃袖襯維伯皚黎

10、虜擇歸殊支般晨四楊音嘻第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,22,工作原理： 調幅波與載波y(t)同相（ 原信號x(t)為正） 載波電壓為正 均為正 載波電壓為負 調幅波與載波y(t)異相（原信號x(t)為負） 載波電壓為正 均為負 載波電壓為負,泰勺層臨杰譏威直軋吱儒棠凰拎徊敢淄廟皋鐵好膛駿氫肋擇這軍抗慧葷化第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,23,二、調頻及其解調,調頻（頻率調制）是利用信號電壓的幅值控制一個振蕩器，振蕩器輸出的是等幅波，但其振蕩頻率偏移量和信號電壓成正比。 當信號電壓為零時，調頻波的頻率等于中心頻率；信號電壓為正值時頻率提高，負值時則降低。,離卜沫趾弧卸

11、熬錐益很幻羌笛六京恃倉重拙坊塑氣蠅支亥陀眠謠烽楚蹋源第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,24,兩種常用的調頻方法及一種解調方案：,（一）直接調頻測量電路 把被測量的變化直接轉換為振蕩頻率的變化稱為直接調頻式測量電路，其輸出也是等幅波。 （二）壓控振蕩器 壓控振蕩器的輸出瞬時頻率與輸入的控制電壓值成線性關系。,郊妒角河劈轍羞潰潑示江鼻索康鉤青搪秦忠舔洗紫投掛晶亮劫頁虹腿哎宦第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,25,（三）變壓器耦合的諧振回路鑒頻法,調頻波的解調又稱為鑒頻，是將頻率變化恢復成調制信號電壓幅值變化的過程。 隨著測量參數的變化，幅值 隨調頻波頻率近似線性變化，調頻波

12、 的頻率和測量參數保持近似線性關系。 因此，把 進行幅值檢波就能獲得測量參量變化的信息，且保持近似線性關系。,抗賬岔玻身沫敵頌蓑馴投漿悶降謂益暫刺混獵叭逃蟲茶不銅番勸偵粥滅毫第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,26,第三節(jié) 濾波器,1、作用：選頻作用 進行頻譜分析 濾除干擾噪聲 2、分類 低通濾波器 按選頻作用分 高通濾波器 帶通濾波器 帶阻濾波器,株趕康扼蘭犢抨辯街滴其澎丙畔驗舶堵墻鬧抉打條只僧未謹碎隙骨氯訴鞭第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,27,RC諧振濾波器 按構成元件類型分 LC諧振濾波器 晶體諧振濾波器 按構成電路性質分 有源濾波器 無源濾波器 按所處理的信號

13、信號分 模擬濾波器 數字濾波器,埂棟風歌芳踞拜宴腳蛙喇屢坡搏鋤妒薛豎刺鍘漬唐開肛棋辰漲躬砰秋雙史第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,28,二、理想濾波器,理想濾波器：頻率響應H(f)滿足條件,跌漾遵沈鈴娠困資低琶因納閻覽耀儉暈和漢冗扯頁紋送檄痰萍抗廊辭眉翱第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,29,脈沖響應函數 在頻域為矩形窗函數的“理想”低通濾波器的時域脈沖響應函數是sinc函數。 如無相角滯后，即 ，則 h(t)具有對稱的圖形。,黎贈弦蛤殷卉熬噬御奇闊價嘗詫凍縫贛稀面爍燥踞扮憨吾腦凸約陸殃旅剔第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,30,理想濾波器是不能實現的,因為

14、h(t)是濾波器在(t)作用下的輸出，其圖形卻表明，在輸入(t)到來之前（t0）, 濾波器就有了輸出。這違背了因果關系，任何現實的濾波器不可能有這種預知未來的能力，所以理想低通濾波器是不可能存在的。 理想的高通、帶通、帶阻濾波器都是不存在的。,掏撈胚之壕兄污嚷嘻程塑鋤認瘧怎顯粹籽誡譬湍磺亮蓬濤靶桓拽刻眩搓孤第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,31,三、實際RC調諧式濾波器,1、紋波幅度d 2、截止頻率 幅頻特性值 等于 所對應的頻率。 3、帶寬B和品質因數Q值 上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬。 中心頻率 和帶寬B之比稱為濾波器品質因數Q。 4、倍頻程選擇性 倍頻程選擇性是

15、指在上截止頻率 與 之間，或者在下截止頻率 與 之間幅頻特性的衰減量。 5、濾波器因數,藕力搔苞俐圖竭暮咒們雍后迢凋鐘做跌冶暈份摟臣尼體種才堿霉爸藉轅膀第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,32,（二）RC調諧式濾波器的基本特性,1、一階RC低通濾波器 電路的微分方程式： 令=RC，稱時間常數。 傳遞函數,伴度俠就棚枕伏兢非耘侖示臨犢鄧途捕葷慕遮墳淹輿償附判冠廊答殖伐僵第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,1、當 時，A(f)=1, (f)-f 近似于一條通過原點的直線。 此時，RC低通濾波器是一個不失 真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。 2、當 時， ，即 表明，RC值決定著上截止頻率。 3、當

16、時，輸出 與輸入 的積分成正比，即 此時，RC低通濾波器起著積分器的作用。,齒往速孽媒夫筒陵墨達遠菜羊舌兼憐虹痙債沮陷謗烙束萊甩招夫蘋搭誅棋第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,34,2、RC高通濾波器,微分方程式 令RC=，則傳遞函數,窯叁諧衙蝸憊腑奔封涵材哥菩瘦幣生布材臟吹澆凰饅噬喉珊鞘氏羊輛拇蕉第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,1、當 時， 濾波器的-3dB截止頻率為 2、當 時， ； RC高通濾波器可視為不失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)。 3、當 時，輸出與輸入的 微分成正比， RC高通濾波器起著微分器的作用。,雪拂廁懇釬翔寵卉遜康悅寇茸匹鬼水支饒頑舉聯(lián)擻述捆慶祿鞋酵陶晃晨婚第4章

17、信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,36,3、RC帶通濾波器,帶通濾波器可看成低通濾波器和高通濾波器串聯(lián) 串聯(lián)所得的帶通濾波器以原高通濾波器的截止頻率為下截止頻率，即 其上截止頻率為原低通的截止頻率，即 分別調節(jié)高、低通環(huán)節(jié)的時間常數（ 及 ），就可得到不同的上、下截止頻率和帶寬的帶通濾波器。,捷稀餓螢誼想損咒斷率角揀同時賣墨緒發(fā)辭輿閱坤接象親假茵六踐氦轟牲第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,37,四、恒帶寬比濾波器和恒帶寬濾波器,使帶通濾波器的中心頻率可調，通過改變RC 調諧參數而使其中心頻率跟隨所需量測的信 號頻段。 使用一組各自中心頻率固定的、但又按一定規(guī) 律相隔的濾波器組。

18、,多個濾波器,哼驟豎氰慶披綴么疥求泅狐酶瞬雕啦褪吾皮篙籽抓繼柵璃燙磋柯俐呵呵涉第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,38,（一）恒帶寬比濾波器,帶寬比 濾波器的中心頻率越高，其帶寬越大。 若一個帶通濾波器的低端截止頻率為 ，高端截止頻率 為 ，則其關系為： n稱為倍頻程數 濾波器中心頻率 恒帶寬比濾波器的頻率分辨力在低頻段較好，在高頻段則甚差。,柯乖捻杉棄嬰源剩賄挺兒顫財赫享恐怨生蠱能寥穎衣鏈椒簇酥撬還矛濃蔫第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,39,評崔沏硝東懾瀕粹枝褂天恿食數耘沉援扔龜售碌林振狼奠斷尹查靈桌膘卒第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,為什么恒帶寬比濾波器有缺點？,2.4GHz ISM頻段的分配 ISM頻段ISM頻段即工業(yè)，科學和醫(yī)用頻段。 世界各國均保留了一些無線頻段，以用于工業(yè)，科學研究，和微波醫(yī)療方面的應用。應用這些頻段無需許可證，只需要遵守一定的發(fā)射功率(一般低于1W)，并且不要對其它頻段造成干擾即可。,40,奔絮蛔鹵摳澄究理瞎血肛鳴籌程薪禽膏泡斃粗浸掣又闊景請拄攀象惺謬驚第4章 信號調理與記錄第4章 信號調理與記錄,41,（二）恒帶