基于MATLAB的工频干扰陷波器设计
50Hz陷波器设计(matlab)
源代码： %陷波器的设计 %陷波器的传输函数为 % B(1/z) (z-exp(j*2*pi*f0))*(z-exp(-j*2*pi*f0)) %H(z) = -------- = -------------------------------------------- % A(1/z) (z-a*exp(j*2*pi*f0))*(z-a*exp(-j*2*pi*f0)) %其中f0为陷波器要滤除信号的频率，a为与陷波器深度相关的参数，a越大，深度越深。% %已知信号中50Hz工频干扰，信号为x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts); %要求通过陷波器滤除50Hz干扰信号 %参数设置：采样率Ts=0.001s，采样长度：512点 clf;clear; %设置初值 f0=50; Ts=0.001; fs=1/Ts; NLen=512; n=0:NLen-1; %陷波器的设计 apha=-2*cos(2*pi*f0*Ts); beta=0.96; b=[1 apha 1]; a=[1 apha*beta beta^2]; figure(1); freqz(b,a,NLen,fs);%陷波器特性显示 x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%原信号 y=dlsim(b,a,x);%陷波器滤波处理 %对信号进行频域变换。 xfft=fft(x,NLen); xfft=xfft.*conj(xfft)/NLen; y1=fft(y,NLen); y2=y1.*conj(y1)/NLen; figure(2);%滤除前后的信号对比。 subplot(2,2,1);plot(n,x);grid; xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Input signal'); subplot(2,2,3);plot(n,y);grid; xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Filter output'); subplot(2,2,2);plot(n*fs/NLen,xfft);axis([0 fs/2 min(xfft) max(xfft)]);grid; xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Input signal'); subplot(2,2,4);plot(n*fs/NLen,y2);axis([0 fs/2 min(y2) max(y2)]);grid; xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Filter output');
Hz工频信陷波器设计
H z工频信陷波器设计 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
第1章摘要本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。叙述内容包括工频信号陷波器的工作原理与设计思路，介绍了陷波器的参数计算及其选择，通过multisim仿真，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了 该陷波器的可行性。 此次设计的陷波器优点是：陷波性能良好，带宽较小，品质因数Q可调，即滤波性能便于调整，电路线路简单，具有实际应用价值。缺点是：对于元器件的参数要求高，需要仔细调节。 第2章设计原理概述及设计要求 陷波器的基本原理及作用 陷波器也称带阻滤波器（窄带阻滤波器），它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。所以当电路中需要滤除存在的某一特定频率的干扰信号时，就经常用到陷波器。 在我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处 理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰， 因此50Hz陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。 工频陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。 设计要求 1：完成题目的理论设计模型； 2：完成电路的multisim仿真；
3：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果); 4：提交一份电路原理图 第3章 基于运算放大器的工频信号陷波器设计 理论分析 0f 和抑制带宽BW 之间的关系为： 陷波器的实现方法有很多，本次设计采用的是电路比较简单，易于实现的双T 型陷波器。双T 型带阻滤波器的主体包括三部分内容：选频部分、放大器部分、反馈部分。此陷波器具有良好的选频特性和比较高的Q 值。 图双T 型陷波器电路 图中，2A 用作放大器，其输出端作为整个电路的输出。1A 接成电压跟随器的形式。因为双T 网络只有在离中心频率较远时才能达到较好的衰减特性，因此滤波器的Q 值不高。加入电压跟随器是为了提高Q 值，此电路中，Q 值可以提高到50以上，调节1R 、2R 两个电阻的阻值，来控制陷波器的滤波特性，包括带阻滤波的频带宽度和Q 值的高低。 在图2中，O C U U =, 1C Z sC = ， 2212O O R U U R R =+，令212R K R R =+，1 n R = 对节点A 列KCL 方程，得： ()()()2i A O A A O U U sC U U sC n U KU -+-=- （1） 同样，对节点B 列KCL 方程，得： ()()()2i B O B B O U U n U U n sC U KU -+-=- （2） 同样，对节点C 列KCL 方程，得： ()()A O O B U U sC U U n -=- （3） 由式（1）、（2）、（3）可得到电路的传递函数为：
检波器设计(完整版)概要
职业技术学院学生课程设计报告 课程名称：高频电路课程设计 专业班级：信工102 姓名： 学号：20110311202 学期：大三第一学期
目录 1课程设计题目……………………………………………2课程设计目的…………………………………………3课程设计题目描述和要求……………………………4课程设计报告内容……………………………………… 4.1二极管包络检波电路的设计……………………… 4.2同步检波器的设计……………………………5结论……………………………………………………6结束语………………………………………………………7参考书目……………………………………………………8附录………………………………………………………
摘要 振幅调制信号的解调过程称为检波。有载波振幅调制信号的包络直接 反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑 制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变 换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。 同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调（当然也可以用于AM）。它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信 号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，实现 （t）,和输入的同步 同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号V s （t），经过乘法器相乘，可得输出信号，实现了双 信号（即载波信号）V c 边带信号解调 课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
陷波器设计
陷波器设计 陷波器是无限冲击响应(IIR)数字滤波器，该滤波器可以用以下常系数线性差分方程表示： ∑∑==---=M i N i i i i n y b i n x a n y 01)()()( (1) 式中： x(n)和y(n)分别为输人和输出信号序列；i a 和i b 为滤波器系数。 对式(1)两边进行z 变换，得到数字滤波器的传递函数为： ∏∏∑∑===-=---==N i i M i i N i i i M i i i p z z z z b z a z H 1100)()()( (2) 式中：i z 和i p 分别为传递函数的零点和极点。 由传递函数的零点和极点可以大致绘出频率响应图。在零点处，频率响应出现极小值；在极点处，频率响应出现极大值。因此可以根据所需频率响应配置零点和极点，然后反向设计带陷数字滤波器。考虑一种特殊情况，若零点i z 在第1象限单位圆上，极点i p 在单位圆内靠近零点的径向上。为了防止滤波器系数出现复数，必须在z 平面第4象限对称位置配置相应的共轭零点*i z 、共轭极点*i p 。 这样零点、极点配置的滤波器称为单一频率陷波器，在频率ωo 处出现凹陷。而把极点设置在零的的径向上距圆点的距离为l-μ处，陷波器的传递函数为： ) )1()()1(())(()(2121z z z z z z z z z H μμ------= (3) 式(3)中μ越小，极点越靠近单位圆，则频率响应曲线凹陷越深，凹陷的宽度也越窄。当需要消除窄带干扰而不能对其他频率有衰减时，陷波器是一种去除窄带干扰的理想数字滤波器。 当要对几个频率同时进行带陷滤波时，可以按(2)式把几个单独频率的带陷滤波器(3)式串接在一起。 一个例子：设有一个输入，它由50Hz 信号和100Hz 信号组成。50Hz 是一个干扰信号，要设计一个50 Hz 的带陷滤波器，采样频率为400Hz 。 4/400/5021ππω=?= 因此z 平面上的零极点可设置为 4/14 /1999.0ππj j e p e z ±±== 展开式为 7063 7064)707.0707.0(999.0)4 sin 4(cos 999.0999.0707.0707.02 2224sin 4cos 4/14/1j j j e p j j j e z j j ±=±=±=±=±=±=±±π ππ π ππ＝＝ 它的传递函数为
Hz工频信号陷波器设计
第1章摘要 本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。叙述内容包括工频信号陷波器的工作原理与设计思路，介绍了陷波器的参数计算及其选择，通过multisim仿真，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。 此次设计的陷波器优点是：陷波性能良好，带宽较小，品质因数Q可调，即滤波性能便于调整，电路线路简单，具有实际应用价值。缺点是：对于元器件的参数要求高，需要仔细调节。 第2章设计原理概述及设计要求 陷波器的基本原理及作用 陷波器也称带阻滤波器（窄带阻滤波器），它能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。所以当电路中需要滤除存在的某一特定频率的干扰信号时，就经常用到陷波器。 在我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，因此50Hz陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。 工频陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。 设计要求 1：完成题目的理论设计模型； 2：完成电路的multisim仿真； 3：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果); 4：提交一份电路原理图 第3章基于运算放大器的工频信号陷波器设计 理论分析 f和抑制带宽BW之间的关系为：
陷波器的实现方法有很多，本次设计采用的是电路比较简单，易于实现的双T 型陷波器。双T 型带阻滤波器的主体包括三部分内容：选频部分、放大器部分、反馈部分。此陷波器具有良好的选频特性和比较高的Q 值。 图双T 型陷波器电路 图中，2A 用作放大器，其输出端作为整个电路的输出。1A 接成电压跟随器的形式。因为双T 网络只有在离中心频率较远时才能达到较好的衰减特性，因此滤波器的Q 值不高。加入电压跟随器是为了提高Q 值，此电路中，Q 值可以提高到50以上，调节1R 、2R 两个电阻的阻值，来控制陷波器的滤波特性，包括带阻滤波的频带宽度和Q 值的高低。 在图2中，O C U U =, 1C Z sC = ， 2212O O R U U R R =+，令212R K R R =+，1 n R = 对节点A 列KCL 方程，得： ()()()2i A O A A O U U sC U U sC n U KU -+-=- （1） 同样，对节点B 列KCL 方程，得： ()()()2i B O B B O U U n U U n sC U KU -+-=- （2） 同样，对节点C 列KCL 方程，得： ()()A O O B U U sC U U n -=- （3） 由式（1）、（2）、（3）可得到电路的传递函数为： ()222 22 2 s 44o i U s C n H U s C n nsC nsCK +==++- （4） 令s j ω=， 01RC ω= 得： ()()2 02 001141H j j K ωωωωωωω??- ???=????-+- ? ???? ? （5） 由带阻滤波器的标准形式：()2 020011H j j Q ωωωωωωω??- ? ??= ?? ? ????-+ ??? （6）
二极管包络检波器和同步检波器仿真实验报告
二极管包络检波器和同步检波器仿真实验报告 姓名： 学号： 班级：09电信二班
一、实验目的 1.进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。 2.了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真。 3.掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二、实验内容及步骤 （1）二极管包络检波电路 1．利用EWB软件绘制出如图 1.15的二极管包络检波电路。 2．按图设置各个元件参数，其中调幅信号源的调幅度M为0.8。打开仿真开关，从示波器上观察波形。画出波形图。 3．分别将Rp调到最大或最小，从示波器上可以观察到惰性失真和负峰切割失真，画出波形图。 附图1.15二极管包络检波器仿真实验电路 （2）同步检波电路 1．利用EWB软件绘制出如图 1.19的双边带调幅实验电路。 2. 按图设置各个元件参数,打开仿真开关，从示波器上观察同步检波器输入的双边带信号及输出信号。画出波形图。 3.改变同步检波器参考信号相位，观察输出波形的变化，画出波形图。
附图1.19 双边带调制及其同步检波的仿真实验电路 三．实验报告要求 1．画出二极管包络检波器的波形。画出二极管包络检波器的惰性失真和负峰切割失真波形。RP1=0% RP2=100% RP=0% RP2=0%负峰切割失真
RP1=100% RP2=0%负峰切割失真 R1=R2=100%惰性失真
2．对比画出同步检波电路的正常波形和改变参考信号相位波形。 同步检波电路的正常波形 Uc=3.5344V
参考信号相位30度波形Uc=3.0668V 参考信号相位45度波形Uc=2.5082V
二极管检波电路设计
目录 第1章二极管检波电路设计方案论证 (1) 1.1检波的定义 (1) 1.2二极管检波电路原理 (1) 1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 (1) 第2章对二极管检波电路各单元电路设计 (2) 2.1检波器电路设计检波器电路 (2) 2.1.1检波器电路原理及工作原理 (2) 2.1.2检波器质量指标 (3) 第3章二极管检波电路整体电路设计及仿真结果 (4) 3.1整体电路图及工作原理 (4) 3.3电路仿真图形 (4) 第4章总结 (5) 参考文献 (6) 元器件清单 (7)
第1章二极管检波电路设计方案论证 1.1检波的定义 广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说，是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波来说，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波来说，是从它的相位变化提取调制信号的过程。 狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。因此，有时把这种检波称为包络检波或幅度检波。图1-20-21出了表示这种检波的原理：先让调幅波经过检波器（通常是晶体二极管），从而得到依调幅波包络变化的脉动电流，再经过一个低通滤波器滤去高频成分，就得到反映调幅波包络的调制信号 1.2二极管检波电路原理 调幅波信号是二极管检波电路的输入，由于二极管只允许单向导电，所以，如果使用的是硅管，则只有电压高于0.7V的部分可以通过二极管。 同时，由于二极管的输出端连接了一个电容，这个电容与电阻配合对二极管输出中的高频信号对地短路，使得输出信号基本上就是AM信号包络线。电容和电阻构成的这种电路功能叫做滤波。 1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 1．对常规调幅信号进行二极管检波解调并仿真，能够观察输入输出波形。 2．根据电路结果求出电压利用系数 3．判断设计的电路是否能够产生失真 参数：常规调幅信号调幅系数为0.5，输入信号载波频率10000HZ，载波电压100mV左右。
包络检波器设计书
《通信电子线路》课程设计说明书 包络检波器 学院：电气与信息工程学院 学生：磊 指导教师：欣职称/学位实验师 专业：通信工程 班级：通信1302班 学号：1330440253 完成时间：2015-12-31
工学院通信电子线路课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：通信工程
摘要 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。检波广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波是从它的相位变化提取调制信号的过程。 工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。 关键词：调幅波；低频信号；振幅检波
目录 1 绪论 (1) 2 包络检波器设计原理 (2) 2.1原理框图 (2) 2.2原理电路 (3) 2.3工作原理分析 (3) 2.4 峰值包络检波器的输出电路 (5) 2.5 电压传输系数 (5) 2.6检波器的惰性失真 (6) 2.7检波器的底部切割失真 (7) 3包络检波器电路设计 (8) 4调试 (9) 4.1 AM发射机实验 (9) 4.2 AM接收机实验 (10) 参考文献 (12) 致 (13)
50HZ自适应陷波器
一 课题意义的及要求 陷波器也叫带阻滤波器，能保证在其他频率信号不损失的情况下，有效地抑制输入信号中某一频率的干扰。由于我国采用的是50Hz 的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，经常会存在50Hz 工频干扰，对于信号的处理造成很大的干扰，于是，很有必要设计50Hz 的陷波器。采用自适应滤波组成的陷波器，与一般硬件组成的固定网络的陷波器比较，它既能自适应地准确跟踪干扰频率又容易控制带宽。 在本次设计中，应用自适应滤波器滤除输入随机信号中的50Hz 工频干扰，并分析比较了不同算法在此设计中的优缺点，及在何种参数下效果最优和那一种机构更适合此设计。 二 自适应陷波器原理 自适应陷波器原理图 其原始输入为任意信号s(t)与t 0cos ω单频干扰的叠加，经采样后送入k d 端， k d =k d +)cos(0kt ω。参考输入分两路，其中一路经?90向移，两路都经过采样后加到1x 及2x 端，它门分别是 )c o s (0,1φω+=kt c x k )sin(0,2φω+=kt c x k 所以，采用两个权可以使组合后的正弦波的振幅和相位都能加以调整，而两个权也意味着有两个自由度待调整。经过k k x w ,1,1与k k x w ,2,2相加得到k y ，其相位和振
幅得到相应调整后可与原输入中的干扰分量相一致，使输出k e 中的0 频率的干扰得以抵消，达到陷波的目的。 三 结构及方法的选择 自适应滤波器的结构有横向滤波器和格型结构，用自适应横向滤波器实现陷波，比较简单且易于实现，而格型滤波器的计算复杂，不易于实际运用。故本设计中选择横向滤波器结构。 在算法选择方面，分别对LMS 算法，RLS 算法， 进行了仿真实验。比较了其优劣。 四 LMS 算法不同参数的实验结果分析 3.1带有50Hz 工频干扰的随机信号及其功率谱图
包络检波器的设计与实现
2013~2014学年第一学期 《高频电子线路》 课程设计报告 题目：包络检波器的设计与实现 专业：电子信息工程 班级：11电信1班 姓名： 指导教师：冯锁 电气工程学院 2013年12月12日
任务书
摘要 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。检波广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。 工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。 为了生动直观的分析检波电路，利用了最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验,Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段,是一种很好的选择,可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解,从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。
目录 第1章设计目的及原理 (4) 1.1设计目的和要求 (4) 1.1设计原理 (4) 第2章指标参数的计算 (8) 2.1电压传输系数的计算 (8) 2.2参数的选择设置 (8) 第3章 Multisim的仿真结果及分析 (11) 总结 (16) 参考文献 (17) 答辩记录及评分表 (18)
表面肌电信号测试中工频干扰的抑制
表面肌电信号测试中工频干扰的抑制 X 罗志增任晓亮 (杭州电子工业学院杭州310037) 摘要介绍了一种表面肌电信号( EMG) 测试调理电路和信号处理的方法。表面EMG测量中最难处理的问题之一是工频 (50Hz) 干扰,它处在有效的肌电信号频带之中。针对表面EMG的测量特点设计了一种信号调理电路,使肌电信号和工频信 号并行单独处理,避免了不加区分地采用工频陷波器,这一设计思想在实际的肌电信号检测时取得了较好的实验结果。 关键词表面肌电信号工频干扰信号处理 Power Frequency Noise Restraint in Surface Electromyography Measurement Luo Zhizeng Ren Xiaoliang ( Hangz hou Institute of Elect ronic Engineering , Hangz hou 310037 , China) Abstract A surface electromyography ( EMG) detection and processing circuit is discussed. The surface EMGis usually disturbed by power frequency noise. In that cases , it is a problem , because the surface EMGis confused with power fre2 quency noise. A processing circuit for the measurement of surface EMGis designed by using a parallel structure respec2 tively for EMG signal processing and power frequency noise processing. It can be avoided that a 50Hz trap filter abused. The experimentation proved the developed circuit was effective. Key words Surface EMG Power frequency noise Signal processing 1 引言 肌电信号( EMG) 是一种伴随肌肉运动而产生的 生物电信号,表面EMG 则是通过检测手段获取的肌 肉外表皮肤上的电信号。在人的肢体运动时,大脑皮 层中控制运动区域的神经元兴奋并产生一定频率的电 脉冲,这个电脉冲通过神经系统精确地传导至特定的 肌肉纤维。当这些电脉冲到达神经—肌肉突触时,在 肌纤维中产生终板电位,它的去极化将在肌纤维中产 生一串动作电位,引起肌肉收缩,使肢体完成大脑所设 定的动作,与此同时,在皮肤表面也产生复杂的生物电 现象。表面EMG是肢体运动中各部分肌肉活动所生 成的综合生理电现象,对表面EMG 的分析研究可发 现它与肌肉生理状态和肢体运动模式之间的对应关 系,进而可广泛应用于临床医学、运动医学、医疗康复 (包括仿生假肢) 等诸多领域[1 ] 。 表面EMG是一种很微弱的生理电现象。早先,为 了获得稳定的肌电信号,一般采用针电极(扎入对应的 肌肉部位) 。近年来,随着检测技术和信号处理手段的 进步,研究如何用表面EMG信号代替针电极EMG进 行全面临床无损诊断,已经成为医学和生物医学界研究
同步检波器的设计与调试
引言 课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
1 设计任务描述 1.1 设计题目：同步检波器的设计与调试 1.2 设计要求 1.2.1 设计目的 (1) 深入理解同步检波器的工作原理，熟悉电路的构成和各元件的作用； (2)掌握同步检波器的设计方法及参数计算； (3)学会同步检波器的调试； 1.2.2 基本要求 (1)设计同步检波器； (2)研究电路的设计方法，完成电路参数计算； (3) 进行电路调试。
2 设计思路 2.1 功能分析及方案对比 2.1.1 同步检波器功能分析 根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有用信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用中,调制度 a m 在0.1～1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要小。为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,单边带调制信号已经包含了所有有用信号成分,电视信号采用残留单边带发送图像的调幅信号就是其中一例。而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB 或单边带调制信号SSB 进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普通的二极管包络检波电路,而需要用同步检波电路。 同步检波电路与包络检波不同,检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图2.1所示。 图2.1 普通调幅电压乘积器原理框图 图2.1中,设输入信号)(t U AM 为普通调幅信号: t t m U U x y a XM AM ωωcos )cos 1(+= （2.1） 限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为: )()()(t v t v K t v c s E o = t V V K t V V K C cm sm E cm sm E )2cos(4 1 cos 21Ω++Ω=ωt V V K c cm sm E )2cos(4 1 Ω-+ω
50Hz工频陷波电路图
50Hz工频陷波电路图 图2前置放大器电路 A VCC LMC6464
主放大电路 <无线心电信号采集系统研究> 李罗，卢建刚 计算机测量与控制 英文刊名：COMPUTER MEASUREMENT & CONTROL 年，卷(期)： 2006，14(12) 被引用次数： 2次 图2 系统原理图
图 1 nRF905 模块的高频头用户接口电路管脚 [21] 李朝青．无线发送/接收IC 芯片及其数据通信技术选编．北京：北京航空航天大学出版社．2003 [26] 张毅刚，彭喜元．单片机原理与应用设计．哈尔滨工业大学出版社．2008，7 NRF905 应用原理图
心电信号接收电路图 通信电路
图3-4 单片机最小系统板
显示模块 无线射频收发芯片nRF905内置有天线，同时内部集成有调制，解调、编码／解码等功能，故在通信过程中能自动生成前导码和CRC校验，而不需要"接人"网络就能享受通信服务。本设计根据nRF905的特点设计的无线数据收发系统，经过多次实验证明，其发射端能正确地将数据传送出去；同时，经nRF905发射后，接收端也能正确接收并显示数据，有效通信距离大于200米。在有障碍物体的混凝土结构的建筑内测试，其有效直线通信距离大于50 m。此外，该系统采用了比较完善的软件、硬件设计以及抗干扰措施，这样，就可以保证系统工作的安全性和可靠性，并具有通用性，便于投入实际应用，而且稍作改动就可以应用到小区传呼、工业数据采集、生物信号采集，无线遥控等其它一些短距离无线通信领域，以实现无线数据的双向传输，具有较好的市场应用价值。 为了减少电路板对无线射频部分的通信干扰，本系统中所用的nRF905将构成一个最小系统作为一个功能模块，直接以功能模块的形式引出与单片机的接口。这样既敬爱年少了电路板对无线通信的干扰，又方便了无线模块的更换。nRF905芯片内部集成了电源管理、晶振、低噪放大器、频率合成器、功放等模块，可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验）的工作，片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码。本系统所选取的以NRF905为核心的无线通信模块采用的频率为433MHz，最大数据传输率（曼彻斯特编码）为100kbps，工作温度范围为-40℃~85℃，调制方式为GFSK。单片机将数据以SPI协议写入nRF905 后，nRF905自动将数据加前导打包发送。
高频电子线路课程设计-同步检波器设计[新版]
高频电子线路课程设计-同步检波器设计[新版] 同步检波器 摘要 振幅调制信号的解调过程称为检波。有载波振幅调制信号的包络直接反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。 同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调(当然也可以用于AM)。它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号V(t),和输入的同步信号(即载波信号)V(t)，经过乘法器相乘，sc 可得输出信号，实现了双边带信号解调 课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全 面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
同步检波器功能分析 根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有用 信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用中,调制度在0.1,1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要小。ma 为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,单边带调制信号已经包含了所有有用信号成分,电视信号采用残留单边带发送图像的调幅信号就是其中一例。而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB或单边带调制信号SSB进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普通的二极管包络检波电路,而需要用同步检波电路。 同步检波电路与包络检波不同,检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图2.1所示。 图2.1 普通调 幅电压乘积器原理框图 U(t) 图2.1中,设输入信号为普通调幅信号: AM U,U(1，mcos,t)cos,t (2.1)AMXMayx 限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为:
包络检波器的设计与实现
目录 前言 (1) 1 设计目的及原理 (2) 1.1设计目的和要求 (2) 1.1设计原理 (2) 2包络检波器指标参数的计算 (6) 2.1电压传输系数的计算 (6) 2.2参数的选择设置 (6) 3 包络检波器电路的仿真 (9) 3.1 Multisim的简单介绍 (10) 3.2 包络检波电路的仿真原理图及实现 (10) 4总结 (13) 5参考文献 (14)
前言 调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。 工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，对普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。 为了生动直观的分析检波电路，利用最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验。Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段，是一种很好的选择，可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解，从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。
实验三 带阻滤波抑制心电50HZ工频干扰
实验三带阻滤波抑制心电50HZ工频干扰 生物医学工程系罗融编一、实验目的： 1．学习带阻滤波器的设计方法。 2．学习用MATLAB语言编写带阻滤波器设计程序。 3．学习用带阻滤波器处理生理信号。 二、实验内容： 1．设计IIR带阻滤波器 中心频率f0=50Hz，通带边界频率f p=[48.04 52.04]，阻带边界频率f BS=[49.04 51.04]，通带最大波动 Amax=1dB ，阻带最小衰减Amin=20dB，抽样频率 fs=250Hz。要求绘出幅频特性曲线图与相频特性曲线图。（可用buttord，butter 函数设计IIR带阻滤波器，用freqz绘图） 2．设计FIR带阻滤波器 抽样频率fs=250Hz，阻带边界频率f BS=[49 51]，n=800，用窗函数法设计线性相位FIR带阻滤波器。要求绘出幅频特性曲线图与相频特性曲线图。（可用fir1函数设计FIR带阻滤波器，用freqz绘图） 3．用所设计的IIR带阻滤波器处理含有50Hz干扰的心电信号，要求显示输入输出的时域波形及它们的谱。（可用filter函数滤波，用fft函数计算频 谱，用plot，stem作图）。 4．用所设计的FIR带阻滤波器处理含有50Hz干扰的心电信号，要求显示输入输出的时域波形及它们的谱。（可用filter函数滤波，用fft函数计算频 谱，用plot，stem作图）。含有50HZ干扰的心电信号由数据文件 shiyansan.mat提供，用load shiyansan命令后，shiyansan数据文件中的变 量ecg50即在matlab工作空间中，可用plot（ecg50）语句观察该含有50HZ 干扰的心电信号。 三、报告要求： 报告格式要求同实验一。报告内容应包含实验名称，实验目的，实验内容，实验程序代码及结果，实验结果分析与讨论等，并对两种滤波器的特点进行比较分析。附录： 1）窗函数法：
陷波器设计
数字信号处理 课程设计报告书题目陷波器设计
课程设计任务书
课题题目 摘要 随着数字技术的发展，数字滤波器在许多领域得到广泛的应用。它是通信、语言、图像、自动控制、雷达、航空航天、生物医学信号处理等领域中的一种基本处理部件，具有稳定性好、精度高、灵活性大等突出优点。 在信号采集时，往往受到50Hz电源频率干扰，尤其是在供电系统不稳定、外界环境适应性差时严重影响要采集信号的正确判断。本设计研究一种在MATLAB语言环境下分别用IIR和FIR滤波器设计方法设计实现一个数字陷波器，并将设计的滤波器应用到混合的正弦信号，通过仿真测试，用两种方法设计的滤波器可以很好的消除50Hz的工频干扰，并分析比较了各种方法所设计的陷波器性能。 在设计IIR数字陷波器过程中,是用椭圆数字陷波滤波器的设计方法，而FIR数字陷波器的设计主要用窗函数法、频率采样法及等波纹逼近法。FIR滤波器可以得到严格的线性相位，但它的传递函数的极点固定在原点，只能通过改变零点位置来改变性能，为了达到高的选择性，必须用较高的阶数，对于同样的滤波器设计指标，FIR滤波器要求的阶数可能比IIR 滤波器高5～10倍。IIR滤波器的设计可以利用模拟滤波器的许多现成的设计公式、数据和表格，计算的工作量较小。 关键词数字陷波器；50Hz工频干扰；IIR和FIR滤波器
目录 课程设计任务书...................................................................................................................... I 摘要.................................................................................................................................... II 1设计概述 .. (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目的 (1) 1.3设计内容及要求 (1) 2设计方案及实现 (2) 2.1总体方案设计 (2) 2.2设计原理 (2) 2.2.1数字陷波器原理 (2) 2.2.2IIR数字陷波器原理 (3) 2.2.3FIR数字陷波器原理 (3) 3设计结果分析 (8) 3.1IIR数字陷波器设计 (8) 3.2FIR数字陷波器设计 (10) 3.2.1用窗函数法设计陷波器 (10) 3.2.2频率采样法设计陷波器 (12) 3.2.3基于切比雪夫等波纹逼近法 (13) 4总结 (16)
实验七 同步检波器
实验七 同步检波器 一 实验目的 1．进一步了调幅的原理，掌握全载波调幅波和平衡调幅波的解调方法。 2．掌握用集成电路实现同步检波的方法。 二 预习要求 1．复习课本中有关调幅和解调原理。 2．分析同步检波产生波形失真的主要因素。 三 实验仪器设备 1．双踪示波器 2，万用表 3 、CCTV —GPI 实验箱、板 3 四 实验电路说明 同步检波器：利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号的过程。本实验如图8-1所示，采F1496集成电路构成解调器。载波信号V C (t)经过电容C l 加在⑧、⑩脚之间，调幅信号经电容C 2加在①、④脚之间，相乘 后信号由○12脚输出，经C 4、C 5、R 6 组成的低通滤波器，在解调输出端，提取调制信号。 五 实验内容及步骤 1．解调全载波信号 (1)．将图8-1中的 C 4另一端接地，C 5另一端 接A ，按调幅实验中实验 内容2 (1)的条件获得调 制度分别为m=30 % 、100％、＞100％的调幅波。将它们依次加至解调器的输入端，并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形，并与调制信号相比较。 (2)．去掉C 4 , C 5观察记录m =30％的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。然后使电路复原。 2．解调抑制载波的双边带调幅信号 (1)．按平衡调幅实验中的方法获得抑制载波的调幅波，并加至图8-1的U AM 输入端，其它连线均不变，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。 (2)．去掉滤波电容 C 4 , C 5 观察记录输出波形。 六 实验报告要求 1．通过同步检波器实验，将下列内容整理在表内，并说明同步检波器的功能。 2．在同一张坐标纸上画出同步检波解调全载波调幅波及抑制载波的调幅波时去掉低通滤波器中电容 C 4、C 5前后各波形，并分析失真原因。 图8-1 F1496构成的解调器