油气井工程测量理论与方法5-1(信号调理)

《油气井工程测量理论与方法5-1(信号调理)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、基础部分1频谱变换的基本概念1.1信号的频谱信号的频谱，是指组成信号的各个频率正弦分量按频率的分布情况。如果以频率为横坐标、以组成这个信号的各个频率正弦分量的振幅为纵坐标作图，就可以得到该信号的频谱图，简称频谱。用频谱表示信号，可以直观地了解信号的频率组成和特点。因此，一个信号有三种表示方法：写出数学表达式画出它的波形画出它的频谱三种表示方法在本质上是相同的，因此可由一种表达方法得到其它两种表示方法。应该指出，对于某些复杂的信号或无规律的信号，要写出它的数学表达式或画出它的波形是很困难的，这时用频谱来表示这种信号既容易、又方便。1.2频率变换调制：所谓调制是

2、将所需传送的基带信号加载到载波信号上去，以调幅波、调相波或调频波的形式辐射出去。解调：所谓解调是将接收到的已调波的原调制信号取出来，例如从调幅波的振幅变化中取出原调制信号。从调相波的瞬时相位变化中取出原调制信号。从调频波的瞬时频率变化中取出原调制信号。从频谱的角度来看：（1）调制：把低频的调制信号频谱变换为高频的已调波频谱（2）解调：把高频的已调波频谱变换为低频的调制信号频谱（3）变频：把高频的已调波频谱变换为中频的已调波频谱。因此调制、解调和变频电路都属于频谱变换电路。频率变换：指输出信号的频率与输入信号的频率不同，而且满足一定的变换关系。3、频谱变换电路：频

3、谱变换电路分为频谱搬移电路和频谱非线性变换电路两种。（1）频谱搬移电路：将输入信号频谱沿频率轴进行不失真的搬移，频谱内部结构保持不变，如调幅、检波、变频电路都是这类电路。（2）频谱非线性变换：将输入信号频谱进行特定的非线性变换，如调频、鉴频、调相、鉴相等电路。2模拟乘法器2.1模拟乘法器1、模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压或电流）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端，若输入信号用、表示，输出信号为，为比例系数，称为模拟乘法器的相乘增益，其单位为V－1，则模拟乘法器的符号根据两个输入电压的不同极性，乘法输出的极性有四种组合，用下图所示

4、的工作象限来说明。若信号均限定为某一极性的电压时才能正常工作，该乘法器称为单象限乘法器。若其中一个能适应正、负两种极性电压，而另一个只能适应单极性电压，则为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，称为四象限乘法器。2.2模拟乘法器的基本工作原理1、原理电路变跨导型模拟乘法器原理电路如图所示，它是一个具有恒流源的差动放大器，只是I0受输入电压控制uy，uy控制V3管的集电极电流I0变跨导型模拟乘法器原理电路2.3集成模拟乘法器的应用1、乘方器模拟乘法电路的两个输入端接同一个输入信号，就可以组成平方运算电路。电路如图4-5所示。它的输出电压与输入电压的关系是

5、如果平方运算电路的输入信号是正弦波则输出电压将是这时只要在电路输出端接一个电容隔断直流输出，就可得到频率为输入信号频率两倍（即2ω）的正弦波，即实现了正弦波倍频作用。2、除法器除法运算电路可以由模拟乘法器和运放组成，乘法器置于运放的反馈支路中。相除运算电路由上图可以得到乘法器的输出端电位为：而当R1＝RF时，有则从上式知，电路的输出电压与两个输入电压之商成正比，于是实现了除法运算。另外，还有开放电路等。3频谱搬移的实现原理模拟乘法器实现频谱搬移的原理原理电路（b)频谱变换模拟乘法器实现频谱搬移的原理它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和调制信号波形相似，

6、调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定1、调幅1.1普通调幅波的表达式设高频载波的表达式为调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随着调制信号线性地变化。由于调制信号为零时调幅波的振幅应等于载波振幅，则调幅波的振幅可写作：式中，是一个与调幅电路有关的比例常数。因此，调幅波的数学表达式为对输入单频调制信号：且，则式中是受调后载波电压振幅的最大变化量；称为调幅系数或调幅度，它反映了载波振幅受调制信号控制的程度，与成正比。是高频振荡的振幅，它反映了调制信号的变化规律，称为调幅波的包络。在调制信号的一个周期内，调制波的最大振幅：，最小振幅，，故有1.2普通调幅信号的波形如

7、图所示，是的振幅，调幅波的包络与调制信号的形状完全一致，它反映调幅信号的包络线的变化。由图可见，在输入调制信号的一个周期内，调幅信号的最大振幅为，最小振幅为。1.3普通调幅信号的频谱结构和频谱宽度组成调幅波信号的各正弦分量按频率分布的情况，即用频率f或角频率ω作横坐标，用组成信号的各正弦分量的幅度做纵坐标而表示的图形，称为频谱图若调制信号为单频正弦信号，则上式表明，单频正弦信号调制的调幅波是由三个频率分量构成的：第一项为载波分量；第二项的频率为，称为下边频分量，其振幅为；第三项的频率为，称为上边频分量，其振幅为。由此可画出相应的调幅波的频谱。如图所示：图单频信号

8、调制时的频谱三个频率相距