传感器PPT-第五章.ppt

理想滤波器是一个理想化的模型，在物理上是不能实现的。 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，其通带和阻带之间有明显的分界线。也就是说，理想滤波器在通带内的幅频特性应为常数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅频特性应为零。 根据线性系统的不失真传输条件，理想测量系统的频率响应函数应是： 理想低通滤波器的频率响应函数为： 其幅频及相频特性曲线为 2.理想滤波器 (c) 带通滤波器 (band pass filter) (d) 带阻滤波器 (band stop filter) 通带 通带 阻带 通带 阻带 阻带 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。 H(? )=A(?)ejφ(2π?) A(?)=A0=const φ(?)=-2π?t0 物理不可实现 　 理想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，从图中可以看出，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。 h(t) δ(t) -3dB 在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。 3.实际滤波器 　 1) 截止频率: 幅频特性值等于 所对应的频率 衰减-3dB -3dB 3.实际滤波器 　 2)带宽B：上下两截频间的频率 范围称为带宽 恒带宽滤波器 B=fc2-fc1 恒带宽比滤波器 B=fc2-fc1=fc1(2n-1) n为倍频程数。 n=1时，称为倍频程滤波器 n=1/3时，称为1/3倍频程滤波器 -3dB 3.实际滤波器 　 3)纹波幅度d ：波动幅度d与幅频特性平均值A0相比应小于-3dB。 4)中心频率fn: 恒带宽滤波器： 恒带宽比滤波器： 3.幅值调制（调幅）及其解调 调幅是将一个高频简谐信号y(t)（载波信号）与缓变信号（调制信号）x(t)相乘，使载波信号y(t)的幅值随缓变信号x(t)的幅值变化而变化过程。幅值调制后的信号称为调幅波。 缓变信号 调制 高频信号 放大 放大高 频信号 解调 放大缓变信号 以频率为f0的余弦信号作为载波进行讨论。 由傅里叶变换的性质知，在时域中两个信号相乘，则对应于在频域中这两个信号进行卷积，即 余弦函数的频域图形是一对脉冲谱线，即 一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处。 所以，若以高频余弦信号作载波，把信号x(t)和载波信号y(t)相乘，其结果就相当于把原信号频谱图形由原点平移至载波频率处，其幅值减半。因此调幅过程就相当于频率“搬移”过程。 若把调幅波xm(t)再次与载波信号z(t)相乘，则频域图形将再一次进行“搬移”，即xm(t)与y(t)相乘积的傅里叶变换为 ： 若用一个低通滤波器滤除中心频率为2f0的高频成分，那末将可以复现原信号的频谱（只是其幅值减少了一半，这可用放大处理来补偿），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。 在时域分析中也可以看到： 低通滤波器将频率为2f0的高频信号滤去，得到 可见：调幅的目的是使缓变信号便于放大和传输。 解调的目的则是为了恢复原信号。 载波频率f0必须高于原信号中的最高频率fm才能使已调波仍保持原信号的频率图形，不致重叠。 幅值调制装置实质上是一个乘法器。 调制信号 载波信号 调幅波 (1).调幅的时域表达 小 结 假设调制信号x(t)的最高频率成分为 ，载波信号 (2).调幅的频域表达 如果 则 ，则有调幅波： 调制信号 载波信号 调幅波 ? 时域 频域 音频信号 广播电台的发射塔 调幅 AM 调幅波 载波信号 广播电台的发射塔 对已调波进行鉴别以恢复缓变信号的过程。 调幅波 恢复所需要的缓变信号 幅值解调的目的 接收 解调 Demodulation 同步解调 同步解调 (a)调幅波频谱 (b)载波信号频谱 (c)同步解调后频谱 (d)调制信号频谱 解调 音频信号 实验：同步调制与解调实验 上述调制方法，将信号x(t)直接与载波y(t)相乘．这种调幅波具有极性变化，解调时必须再乘与y(t)相位相同的y(t) 方能复原出原信号，故称同步解调． 幅度调制与解调过程（波形分析） 乘法器 放大器 x(t) z(t) x m(t) 乘法器 滤波器 z(t) x(t) 幅