学校代码： 11059学号：Hefei University毕业设计（论文）BACH ELOR DISSERTATION论文题目：基于PWM调制的微弱信号检测学位类别：工学学士年级专业：作者姓名：孙悟空导师姓名：完成时间： 2015年5月8号中文摘要工程设计领域中在强噪声环境下对微弱信号的检测始终是个技术难点。
因此，全面地去研究、分析微弱信号在时域、频域等方面的特点，以及微弱信号的检测技术，都非常重要且有意义的。
本文首先介绍了在电子设备中元器件内部因为载流粒子的运动及外部因素导致系统噪声产生的原理。
阐述了在分析研究微弱信号的方法中，时域分析法是目前应用范围最为广泛的分析方法，比如短时Fourier、小波变换。
在此基础上，本文从工程设计的角度重点分析了PWM技术检测微弱信号的原理及实现的方法。
PWM检测技术是利用PWM脉冲对微弱信号的调制, 从而达到进行频谱搬移。
最后，对于调制后的信号，本文中采用带通、全波整形以及低通等三种方式实现了对待调制信号的解调，并在解调端得到最终的解调信号。
在电路仿真方面本文给出了基于Multisim软件的系统电路仿真图。
通过搭建各个模块然后利用仿真电路给出了系统调制解调的各个过程及波形图。
利用示波器对系统调制、解调等模块的波形检测可以发现各个模块的信号波形与理论波形基本吻合，系统的设计满足对微弱信号检测的要求。
关键词:微弱信号检测；频谱搬移；PWM调制AbstractThe detection of weak signal in the field of engineering design is always a technical difficulty.. Therefore, it is very important and meaningful to study and analyze the characteristics of weak signal in time domain and frequency domain and the detection technology of weak signal..In this paper, we first introduce the in Zhongyuan electronic equipment device for load flow particle's motion and external factors lead to system noise principle. In the research of weak signal analysis, time-domain analysis is the most widely used method, such as short time Fourier and wavelet transform.. On this basis, the paper analyzes the principle and the method of the weak signal detection from the angle of the engineering design from the point of view of the engineering design.. PWM detection technology is the use of PWM pulse modulation of the weak signal, so as to achieve the frequency shift. Finally, for modulated signals, this paper by band-pass, full wave shaping and low pass in three ways the treated signal modulation and demodulation, and the final demodulation signal at the end of the demodulation.In the circuit simulation, the paper presents the simulation chart of the system circuit based on Multisim.. By building each module and using the simulation circuit, the process and the waveform of the system modulation and demodulation are given.. Using the oscilloscope system modulation and demodulation module of waveform detection can be found that each module of signal waveform and theoretical waveforms are basically consistent, the design of the system meet the requirements of weak signal detection..Keyword：Weak signal detection ；Frequency shift ；PWM detection目录前言 (1)第一章绪论 (2)第二章微弱信号的检测方法 (3)2.2 时域平均 (4)2.3 时频检测法 (5)2.4 PWM调制检测技术 (6)第三章 PWM调制检测系统设计 (7)3.1 信号调制 (7)3.2信号解调 (7)3.2.1 带通滤波器的设计 (7)3.2.2 全波整流的设计 (10)3.2.3 低通滤波器的设计 (12)第四章系统仿真及总结 (16)4.1仿真环境简介 (16)4.2系统仿真 (17)4.2.1 调制电路部分 (17)4.2.2 系统混入噪声信号图 (20)4.2.3 带通滤波器仿真 (21)4.2.4 整流电路 (22)4.2.5 低通滤波器的仿真 (23)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)前言若对电子器件（电阻、电容、电感）的两端外加某一数值的直流偏致电压V 时，元器件内部会因外部直流电压的作用，电荷产生定向移动形成电流，但该电流的瞬时值却不是保持固定不变的，它会因元器件内部属性以及外部因素做随机变化。
对于电子元器件两侧的信号测量值，测量者能得到的是直流的电压值、电流值以及由于随机起伏导致的交流电压值、电流这两个成分的相加[3]。
这种起伏涨落是由电子元器件内部载流子的无规律的运动，以及元器件的内部缺陷等对载流子的随机俘获释放和原子晶体势垒对载流子的辐射、散射等多种因素导致的。
在微弱信号研究领域，我们将这种信号的无规律涨落称为噪声。
这种噪声信号可以是电流信号、电压信号以及辐射信号。
在检测这类微弱信号时当样品接入检测电路中，电路不仅仅会有直流电源的作用，检测电路中同时还会伴随产生一定的低频噪声，一般情况下将其视为相应检测系统中的微弱噪声的来源。
噪声信号虽然微弱但其大多数情况下却包含了丰富的信息。
通常情况下，由不同机理特征产生的电流噪声信号一般情况下会具有不同的频率分布特性。
由于一般常见导电样品中微弱信号十分微小，因此在检测时需要利用放大倍数和系数足够大以及频带范围足够宽的放大器电路对微弱噪声进行充分放大才能对样品的微弱信号进行有效地分析。
分析论证表明电子器件噪声和材料中微弱噪声主要是由三类噪声成分组成，分别为白噪声（重要的有热噪声以及散粒噪声）、1/f 噪声以及G-R噪声等。
在工程项目使用中，电子元器件的低频微弱噪声大致可分为如下四类：热噪声、g-r噪声、1/f噪声以及散粒噪声。
这四种噪声的性质特征各不相同，理论分析也不尽相同，通常噪声测试技术在实际生活应用中主要考虑的有如下两种：g-r噪声以及1/f噪声。
这两种是最常考虑的，这是由于这两种噪声和器件的属性缺陷特征直接相关，这些噪声信号为低频微弱噪声分析、研究领域之中的重要研究方向。
第一章绪论由于信息科学技术以及生产力的不断提升，人们越来越想去获得一些现实量的微小改变。
例如：微弱电压或电流，细小温度更新，细微的偏移，细小的抖动，等等。
尤其是在特殊周围环境因素下对细微信号的观察。
一般说来，可以通过利用传感器装置去将微小信号量的变化进行处理，从而有利于信号的放大以及记录分析。
但是如果把实际遇到的细小量的改变用传感器将其改变成相应电信号，在对这些细小的变化信号进行分析时，噪声则是分析微弱信号中需要解决问题。
因为物体大多是由携有一定能量的粒子构成，而且物体通常情况下都是以特定的属性置于相应的环境中。
携有能量的粒子的运动会形成相应的热噪声[5]。
此外，在电子硬件系统里由于半导体物质里的能量粒子因聚集和重新生成而形成的微弱噪声，和由于半导体外部变化产生变化噪声，导致这些干扰引起的噪声压值会把所需要的有价值的微弱信号埋藏在无用的干扰中。
排除以上的这些情况之外，很多研究者认为影响还存在于外界自然。
这些影响因素均出自电子硬件系统之外。
一般来说能够利用噪声滤除的手段让干扰变到合适的要求点。
但是，在现实的检测中，如果想合理的滤除外来的无用噪声，是非常不容易做到的。
微弱信号检测技术主要是分析、探讨、观测科研及实验过程中所遇到的众多物理信号量的细小改变，提出质疑，并完成如何在干扰的情况下获得所需要的微弱信号。
相对于普通的放大器件来说，因为微弱噪声、外界干扰以及有效信息值都掺和在共同的系统，因此在放大的过程中，放大器将无用的噪声、干扰信号以及有效信号全都放大，这样的结果对微弱信号的检测分析产生了严重的干扰，甚至使有用的信号失真。
假使微弱的众多影响因素的物理量值都比所需要的有效微弱信号量值大，经过放大电路后，是无法提取所需的有效信息。
而且，放大器的输出信号同样也包含了放大器元器件本身的噪声，这样的结果就是使有用信号被噪声淹没的更加的严重。
即使假设放大器是优良的，忽略器件自己的内部影响，这也只可以保证器件输入与输出的信噪比。
近数十年来，信息论、电子传感器等学科在对微弱信号以及噪声的自身统计、属性特征方面都做了很多的探索与分析。
这些理论研究的结论与经验为检测、分析淹没在噪声背景里的微弱信号的提取提供了理论依据。
同时总结出了实际工作中在噪声的自身属性不同的条件下，利用特定的检测系统在一定的误差允许范围之内检测噪声中我们所需要的实际微弱信号的方法。
第二章微弱信号的检测方法微弱信号的检测是基于电路理论技术、信号的传递技术、现代化超高速计算等学科知识领域的理论，其适用于研究外界以及自身内部干扰形成的微弱信号。