高频信号
放大高 频信号
解调
放大缓 变信号
5.4调制与解调 幅度调制与解调过程（波形分析）
x(t)
乘法器
z(t)
x m(t)
放大器
乘法器
z(t)
滤波器
x(t)
5.4调制与解调 幅度调制与解调过程（频谱分析）
x(t)
乘法器
z(t) w w w w
x m(t)
放大器
乘法器
z(t) w
滤波器
x(t)
w
5.4调制与解调 幅度调制与解调过程（数学分析）
x(t)
乘法器
z(t)
x(t )
z (t )
x m(t)
放大器
xm (t ) x(t ) cos(2f zt )
z (t )
z(t)
乘法器
ym (t ) x(t ) cos 2f zt
2
滤波器
x(t)
x(t ) 1 2 x(t ) cos(2 2 f z t )
5.4调制与解调 实验：同步调治与解调实验 上述调制方法，将信号x(t)
非抑制调幅
若对信号x(t)进行偏置，叠加一个直流分量D， 使偏置后的信号都具有正电压。
x(t ) x' (t ) D x(t )
t
t
xm (t ) [ D x(t )]cos(2ft )
5.4调制与解调
调幅
5.4调制与解调
解调
二极管检波
低通滤波
5.4调制与解调
调幅波的波形失真
5.4调制与解调
案例：旋转机械扭距测量
RF Av 1 R1
同相放大器具有输入阻抗非 常高，输出阻抗很低的特点， 广泛用于前置放大级。
5.2 信号放大电路
3） 交流放大电路
若只需要放大交流信号，可采用图示的集成 运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3 为隔直电容。
RF Av 1 R1
R1一般取几十千欧。耦合电容C1、C3可根据交流 放大器的下限频率fL来确定。
直接与载波z(t)相乘．这种 调幅波具有极性变化，解调 时必须再乘与z(t)相位相同 的z’(t) 方能复原出原信号， 故称同步解调．
5.4调制与解调 调幅失真：调幅波是由一对每边为fm的双边带信号 组成．当载波频率fz较低时，正频端的下边带将与 负频端的下边带相重叠．要求: fz＞fm
5.4调制与解调
5.4调制与解调
5.4调制与解调
鉴频：
T2
T4
T1
T3
F
5.4调制与解调
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。
5.3 电桥电路
R1 E R2
R4
V
R3
5.3 电桥电路 对于半桥 R1 单臂，令：
R
R2 R
R3 R
R4 R dR
RR R( R dR) V E ( R R)(R R dR)
E dR 4 R
5.3 电桥电路 电桥的接法：
半桥单臂
半桥双臂
全桥
电桥输出灵敏度增倍
R1 R3 R2 R4 V E ( R1 R2 )(R3 R4 )
●平衡条件
R1R3 R2 R4
5.3 电桥电路
1 直流电桥：供桥电源为直流
上式中,四个桥臂产生的电阻变化分别为△R1, △R2, △R3,
以及△R4,且初始各臂阻值相等R1=R2=R3=R4=R,考虑到 △R1<<R,于
工程测试技术基础
第五章、测试信号调理技术
本章学习要求：
1.了解模拟信号放大电路原理 2、了解电桥工作原理
3.了解信号调制解调原理
4.了解信号滤波器工作原理
第五章、测试信号调理技术
5.1 信号调理的目的
信号调理的目的是便于信号的传输以及后续处理。 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。 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。 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。
是,上式可简化为:
E R1 R2 R3 R4 V 4 R R R R
各应变片灵敏度相同为Sg,于是
E V S g 1 2 3 4 4
由此可见：1）若相邻桥臂电阻同向变换，电桥输出电压变化相互抵消； 2）若相邻桥臂电阻反向变换，电桥输出电压变化叠加；
5.3 电桥电路
2 交流电桥
传感器
传感器
●平衡条件 电感
Z1Z3 Z 2 Z 4
电容
第五章、测试信号调理技术
5.4调制与解调
1 目的
解决微弱缓变信号的传输问题。
第五章、测试信号调理技术 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去， 然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的 输出信号中取出放大了的缓变信号。 例：交流电桥
5.2 信号放大电路
5.2 信号放大
1) 反相放大器
电压增益:
RF Av R1
反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的 噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的 取值应远大于信号源Ui的内阻。
5.2 信号放大电路 2)同相放大器 同相放大器也是最基 本的电路 ，其闭环电压 增益Av为:
C1 C3 (3 ~ 10) /(2RL f L )
5.2 信号放大电路
4） 电荷放大器
q ei (Ca Cc Ci ) (ei e y )C f
Kq ey (C C f ) KC f
+
F
5.3 电桥电路
电桥就是将电阻、电容、电感等参数转化 为电压或电流信号输出的一种测量电路。
c) 相位调制(PM)
y(t ) A cos(2ft [0 x(t )])
5.4调制与解调
3 幅度调制
调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与 测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变 化而变化．
பைடு நூலகம்
y(t ) [ A0 * x(t )]cos(2ft )
调制
放大
缓变信号
a）过调失真：对于非抑制调幅，要求其直流偏 置必须足够大，否则x(t)的相位将发生180。
5.4调制与解调
4 频率调制
调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频 率，或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压 幅值而变化的疏密度不同的等幅波.
y(t ) A cos(2 [ f 0 x(t )]* t )
R1 R3
Vin
R2
Vo
R4
5.4调制与解调
2 种类
x(t) 调制信号
0 t
载波信号
z (t ) A cos(2ft )
z(t)
0 t
5.4调制与解调 a) 幅度凋制(AM)
y(t ) [ A * x(t )]cos(2ft )
b) 频率调制(FM)
y(t ) A cos(2 [ f0 x(t )]* t )