由于傳感器輸出的電信號一般為較低的頻率分量(在直流至幾十千赫茲),當被測量信號比較弱時,為了實現(xiàn)信號的傳輸尤其是遠距離傳輸,可以采用直流放大或調(diào)制與解調(diào)。信號傳輸過程中容易受到工頻及其他信號的干擾,若采用直流放大器則在傳輸過程中必須采用有限措施抑制干擾信號的影響。而在實際中,往往采用更有效的先調(diào)制而后交流放大,即在被測信號上疊加一高頻信號,將它從低頻區(qū)推移到高頻區(qū),也可以提高電路的抗干擾能力和信號的信噪比。
對應(yīng)于信號的三要素:幅值、頻率和相位,根據(jù)載波的幅值、頻率和相位隨調(diào)制信號而變化的過程,調(diào)制可以分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。其波形分別稱為調(diào)幅波、調(diào)頻波和調(diào)相波。
一、幅值調(diào)制與解調(diào)
調(diào)幅是將一個高頻簡諧信號(載波信號)與測試信號(調(diào)制信號)相乘,使載波信號隨測試信號的變化而變化。調(diào)幅的目的是為了便于緩變信號的放大和傳送,然后再通過解調(diào)從放大的調(diào)制波中取出有用的信號。所以調(diào)幅過程就相當于頻譜“搬移”過程。而解調(diào)的目的是為了恢復被調(diào)制的信號。
把調(diào)幅波再次與原載波信號相乘,則頻域圖形將再一次進行“搬移”,其結(jié)果如圖5-12所示。當用一低通濾波器濾去頻率大于fm的成分時,則可以復現(xiàn)原信號的頻譜。與原頻譜的區(qū)別在于幅值為原來的一半,這可以通過放大來補償。這一過程稱為同步解調(diào),同步是指解調(diào)時所乘的信號與調(diào)制時的載波信號具有相同的頻率和相位。用等式表示為:
二、頻率調(diào)制與解調(diào)
調(diào)頻比較容易實現(xiàn)數(shù)字化,特別是調(diào)頻信號在傳輸過程中不易受到干擾,所以在測量、通信和電子技術(shù)的許多領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
調(diào)頻是利用信號電壓的幅值控制一個振蕩器,振蕩器輸出的是等幅波,但其振蕩頻率偏移量和信號電壓成正比。信號電壓為正值時調(diào)頻波的頻率升高,負值時則降低;信號電壓為零時,調(diào)頻波的頻率就等于中心頻率。 調(diào)頻波的瞬時頻率為:
式中:f0 為載波頻率;δf 為頻率偏移,與調(diào)制信號的幅值成正比。