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邊頻信號的形成原因及分析?

調幅——幅值調製

一個單一頻率的振動, 其幅值隨時間週期性地變化, 稱為調幅。 其單一頻率的振動信號為載波信號。 而幅值隨時間變化的信號為調製信號。

所以, 調幅就是由調製信號對載波信號進行幅值調製。

這種調幅信號的頻譜在載波峰兩側各有一個幅值相同的峰, 此即邊頻(如下圖)。 設載波頻率為fc, 調製頻率為fs, 則邊頻的頻率為fc±fs。 其中, fc+fs為上邊頻, fc-fs為下邊頻, 它們與載波峰的頻率間隔都是fs。

如果調製信號是一般的週期信號, 它包含多個諧波分量, 則每個諧波分量對載波信號調製的結果都在載波峰兩側產生一對邊頻, 最終組成邊頻族。 最靠近載波峰的一對邊頻由調製信號的基頻產生, 再往外一對由調製信號的二次諧波產生, 如此等等。 相鄰邊頻的間距等於調製信號頻率, 各邊頻幅值比例與調製信號各次諧波幅值比例相同。

在調製信號的特殊情況下,

載波峰幅值可能為零, 也就是說, 只剩上邊頻和下邊頻。

調頻——頻率調製

一個單一頻率信號的幅值保持不變, 但是頻率隨時間週期性的變化, 稱為調頻(頻率調製)。 最簡單的情況是調製信號單一頻率的正弦信號(如下圖), 但即使這種最簡單的情況,

頻譜也十分複雜。 載波峰兩邊等間隔地分佈著邊頻族, 相鄰邊頻的間距等於調製頻率。

只有頻率調製而不存在幅值調製時, 載波峰兩側左右對稱。 但實際上兩種調製往往同時存在, 使載波峰兩側一般不對稱、不規則, 而且載波峰和某些邊頻的幅值有可能很小,

甚至為零, 這使得在某些情況下難於確認究竟哪個是載波峰。 若調製信號不是單一頻率, 而是一般週期信號, 則頻譜更加複雜。 但是, 相鄰邊頻的間距仍然等於調製信號的基本頻率。

例如, 齒輪齒距的改變、載荷波動、局部缺陷以及連成片的缺陷都會對嚙合頻率產生調製作用(如下圖)。 其中, 齒輪局部缺陷激發的是窄脈衝, 其頻譜在較寬的頻率範圍內具有相等而較小的幅值。 連成片的缺陷激發的脈衝較寬, 其頻譜的頻率範圍窄, 幅值衰減較快。 由上述兩種缺陷的調製作用而形成的邊帶也不同:局部缺陷情況下, 邊帶範圍寬, 幅值小, 變化平緩;連成片的缺陷情況下, 邊帶範圍窄, 集中于載波峰附近,

幅值較大, 衰減較快。

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