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

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。 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，即在t＜0时，滤波器就已经有响应了。 物理不可实现 5.2 滤波器　 上升时间与通频带的关系： 或 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　 3) 矩形系数λ：-60dB带宽与-30dB带宽的比值，表明滤波器的选择性。 1) 截止频率fc：幅频特性值等于0.707A0所对应的频率。 2) 带宽B：上下截止频率间的频率范围称为带宽。 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　 机械工程测试技术 湖南工业大学机械工程学院 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 基带信号 f(t) 载波信号 （1）幅值调制(AM) 5.1 模拟信号调制　 （3）频率调制(FM) （2）相位调制(PM) 角度调制： 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 正常调制 过调制 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　 调制信号总功率 = 载波功率Pc + 边带功率Ps + 交叉功率 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