Multisim11呼吸信号检出的电路设计与制作(5)
图3.1 实验电路流程图
3.1 调制电路
3.1.1 调制电路原理
幅度调制是指正弦型载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。即用低频调制电压去控制高频载波信号的幅度的过程。示意图如图3.2。
图3.2 AM调制示意图
图3.3 AM调制器的模型
AM调制器的模型如图3.3所示。
AM信号的时域和频域表示式分别为：
式中， 为外加的直流分量； 可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即 。
AM信号的典型波形和频谱分别如图3.4（a）、（b）所示，图中假定调制信号 的上限频率为 。显然，调制信号 的带宽为 。
图3.4 AM信号的波形与频谱
由图3.4（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号 成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 ，否则将出现过调幅现象而带来失真。
3.1.2 调制电路组成
根据3.1.1节的内容，在multisim程序中创建由乘法器（相乘系数为1）组成的AM信号产生电路，见图3.5。其中，高频载波为幅度为10V、频率为60Hz的正弦波，它送到乘法器的X输入端口。而直流电压源为1V，低频调制信号为幅度为1V、频率为0.3Hz的正弦波，两者叠加后送到乘法器的Y输入端口。
图3.5 60Hz调制电路仿真图
然后将高频载波改为频率为90Hz的正弦波，相位滞后π，幅度依然为10V不变，呼吸信号不变,电路见图3.6。
图3.6 75Hz调制电路仿真图
3.2 滤波电路
3.2.1 滤波器的特性
滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号(Analog Signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点 上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。 信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，有时，甚至是在相当多的情况下，这种 畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。
滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。
① 巴特沃思响应
巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。该响应非常平坦，非常接近DC信号，然后慢慢衰减至截止频率点为-3dB，最终逼近-20ndB/decade的衰减率，其中n为滤波器的阶数。巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用，其对于文护增益的平坦性来说非常重要。
② 切比雪夫响应
在一些应用当中，最为重要的因素是滤波器截断不必要信号的速度。如果你可以接受通带具有一些纹波，就可以得到比巴特沃斯滤波器更快速的衰减。
③ 贝塞尔响应
除了会改变依赖于频率的输入信号的幅度外，滤波器还会为其引入了一个延迟。延迟使得基于频率的相移产生非正弦信号失真。就像巴特沃斯响应利用通带最大化了幅度的平坦度一样，贝塞尔响应最小化了通带的相位非线性。