信号的处理与分析
来源:用户上传
作者: 周箭宇 花卉
摘 要：随着现代科技日新月异的进步，无线电子产品已遍布人们的日常生活，人们用手机跟远方的人进行沟通交流，或是人们使用电脑上网浏览听音乐，使用GPS导航仪找寻目的地的时候，广播发出声音，正在不断地进行发射信号与接收信号，这些信号充斥着世界的每个角落，这些信号的交互其实它的处理方法都大同小异。信号处理的方法其实有很多种，本文将详细地进行描述。
关键词：信号；处理；分析
1 信号的调制
1.1进行信号调制的意义
因为在某些场合，如需要对信号本身精密地测量或者我们为了满足某一方面的需求，只想获得模拟的电信号，然而这些信号本身很微弱，很容易与电噪声一起混合，对我们所需的信号或者测量信号进行调制后，就赋予了它一定的特性，便于区分出噪声信号和我们需要的信号。另一个原因就是信号接收端距离信号发射源很远，需要将信号本身进行长距离的传输，而低频信号的信号传输过程容易受到其他低频信号的干扰而导致失真，如人说话声音的频率一般在300―700Hz，属于一种低频的信号，结合自己的日常生活想象一下，当两个人在交谈的时候只要站在二三十米的地方就听不到了，这说明低频信号在传呼过程中很容受其他低频信号影响，但是低频信号可以进行调制，就是用我们所需要的低频信号加载到一个高频的载波信号上，让低频需求信号区控制载波信号上的某一种参数比如幅度，频率，相位。由电磁波波长*电磁波频率的公式可知，当电磁波频率越高时，电磁波波长越短，此时的电磁波由于波长短，能量大，能够远距离传输，而且抗干扰能力非常强，况且在我们的地球外有一层等离层，非常有利于短波的反射，因而原因显而易见，高频信号在传输中有着明显的优势。
1.2信号的调制方式
信号的调制方法有四种。一是调幅调，用一个低频的需求信号a去控制高频传输信号b的幅度。他的优点是电路简洁容易设计和使用，缺点是只能控制信号强度，却无法区分电信号的正负。二是调相调制，用低频的需求信号a区控制一个高频传输信的相位，电路设计与调幅电路相比相对复杂，但是能准确反映电信号的正负。三是调频调制，用低频的需求信号a去控制高频运载信号b的频率。四是脉冲宽度调制，用低频的需求信号去控制高频载波信号的脉冲宽度。
2 信号的干扰
噪声干扰形成有三要素：干扰噪声发生源，对干扰噪声敏感的器件或系统，以及干扰噪声源接收到电路间的耦合通道。
2.1外部干扰
经过调制后的信号经过长距离的传输后，尽管信号进过了低频转高频的调制，但还是或多或少地接受到外部干扰。干扰的来源：第一种天电干扰，雷电或者大气电作用以及其他气象引起的干扰信号。第二种天体干扰，太阳或者其他星体辐射的高频电磁波。第三种电气设备干扰：广播电台或者通讯发射台发出的电磁波动力机械，高频炉，电焊机等大型的电机，机械运行的时候都会产生干扰信号。针对上述外部干扰信号的要素排除外部信号干扰方法相应有三种：通过降低干扰噪声发生源的信号强度，来减少噪声信号对需求的信号的干扰。第二种是通过改变器件或者优化电路系统结构使敏感器件多噪声的敏感度消除或者降低。第三种是抑制或者切断噪声源与接收电路间耦合通道。
2.2内部干扰
内部电路本身释放的电磁会导致内部电路模块之间的电信号混乱，电路排版的合理与否很大程度上影响着电路的运行功能及稳定性，由电容，电感相互之间引起的耦合电感，以及长线传输造成的波反射。
3 信号的解调及放大
信号的解调一般由包络检波电路来实现，但由于三极管或者二极管自身存在导通压降，从而导致真正的输出电压一部分消耗在了三极管或者二极管上，会给检波带来一定的误差。相比于包络检波电路，由运算放大器和二极管构成的精密能则不受二极管或三极管的死区或非线性区的影响，使检波输出更为精确。信号经过解调后为了得到一个可以控制执行机构的电信号，我们还要对其进行放大处理，为了得到我们想要的信号，在每个电路模块环节，都会或多或少地有一些噪声信号带入到我们想要的信号里，所以在每个电路模块环节里，我们都要考虑到噪声的消除。在信号放大里面，一个微小的误差信号里，经过放大后会对接下来的电路模块造成影响，为了尽可能地减小误差，运放，电阻，电容等元器件都会成对出现，例如三运放高共模抑制比电路，前级两个性能一样的运放采用反向串联型结构，来充分抵消输入端带来的误差信号，以及运放自身输入失调电压和输入失调电流引起的输出电压的误差。
4 滤波
常用滤波电路分两种。一种是无源滤波电路；另一种是有源滤波电路。无源滤波器常用电阻电容等无源器件构成，其结构简单性能较差。在滤波的频率要求不太高的情况下可以使用。有源滤波器一般由运算放大器及电容电阻网络构成，结构相比于无源滤波电路，结构复杂，性能好。在这里我们对放大后信号的处理，对频率的要求不高，只要无源的低通滤波器即可。
5 结语
通过信号的分析与处理，我们可以对测控系统结构进行优化，以使整个系统的稳定性更佳，通过信号的分析与处理，我们可以对系统某个模块进行功能的转换，以达到我们的需求，这才了有了如今形形色色的电子产品。
参考文献：
[1]张国雄. 测控电路[J]. 普通高等教育.2011（1）： 57-95.
[2]华容. 信号分析与处理[J]. 普通高等教育.2010（1）： 210-218.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-6934806.htm
