信号调制解调电路

1、信号调制解调电路1 第三章 信号调制解调电路 n第一节 调制解调的功用与类型 n第二节 调幅式测量电路 n第三节 调频式测量电路 n第四节 调相式测量电路 n第五节 脉冲调制式测量电路 信号调制解调电路2 1、在测控系统中为什么要采用信号调制？、在测控系统中为什么要采用信号调制？ 在测控系统中，进入测控电路的除了传感器输出 的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输 出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信 号中分离出来是测控电路的一项重要任务。为了便 于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征给测量信号赋予一定特征， 这就是调制的主要功用。 第一节 调制解调的功用与类型 信号调制解调

2、电路3 第一节 调制解调的功用与类型 2、什么是信号调制？、什么是信号调制？ 调制调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一 个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一 特征参数按前者变化。 3、什么是解调？、什么是解调？ 在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处 理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的 测量信号，这一过程称为解调解调。 信号调制解调电路4 4、在测控系统中常用的调制方法有哪几种？、在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波 信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参 数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调幅、 调频

3、和调相调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可 以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的 是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽脉冲调宽。 第一节 调制解调的功用与类型 信号调制解调电路5 5、什么是调制信号、载波信号、已调信号？、什么是调制信号、载波信号、已调信号？ 调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由 作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或 脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号载波信号。 用来改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、 相位的信号称为调制信号调制信号。 在测控系统中，通常就用测量信号作调制信号。 经过调制的载波信号叫已调信号已调信号。 第一节 调制解调的功用与类型

4、信号调制解调电路6 第二节 调幅式测量电路 n2.1 调幅原理与方法 n2.2 包络检波电路 n2.3 相敏检波电路 信号调制解调电路7 （一）概念和定义（一）概念和定义 1、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画 出其波形。出其波形。 调幅调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。 常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号 x的线性函数变化。 调幅信号的一般表达式一般表达式可写为： us=(Um+mx)coswct 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路8 t x O t O uc us a)调制信号 b)载波信号 O t c)双边

5、带调幅信号 3.2.1 调幅原理与方法 tUu cmc cos tXx m cos ttUu cxms coscos 信号调制解调电路9 2、何谓双边带调幅？写出其数学表达式，画出波形、何谓双边带调幅？写出其数学表达式，画出波形 假设调制信号x是角频率为的余弦信号x=Xmcost，由 式（3-1）调幅信号可写为： us=Umcosct+ mXmcos(c+)t + mXmcos(c-)t/2 它包含三个不同频率的信号: 角频率为c的载波信号和 角频率分别为c的上下边频信号。载波信号中不含调 制信号x的信息，因此可以取Um=0，只保留两个边频信号。 这种调制称为双边带调制双边带调制。 其数学表达

6、式数学表达式为：us=Uxmcost cosct 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路10 为了正确进行信号调制必须要求c，通常至少要求 c10。 3.2.1 调幅原理与方法 B 1 2 n A 1 2 us=Uxmcost cosct 信号调制解调电路11 3、在测控系统中被测信号的变化频率为、在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz，应怎样，应怎样 选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号放大器的通选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号放大器的通 频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？ 为了正确进行信号调制必须要求c，通常至少要求 c

7、10。这样，解调时滤波器能较好地将调制信号与载 波信号分开，检出调制信号。若被测信号的变化频率为 0100Hz，则载波信号的频率c1000 Hz。调幅信号放大 器的通频带应为9001100 Hz。信号解调后，滤波器的通 频带应100 Hz，即让0100Hz的信号顺利通过，而将900 Hz以上的信号抑制，可选通频带为200 Hz。 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路12 （二）传感器调制 1、 为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？ 为了提高测量信号抗干扰能力，常要求从信号一 形成就已经是已调信号，因此常常在传感器中进行 调制。 3

8、.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路13 2、通过交流供电实现调制 如，电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。 R1 F R4R2 R3 R1R2 Uo U R3R4 应变式传感器输出信号的调制 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路14 3、用机械或光学的方法实现调制 1 2 3 4567 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路15 （三）电路调制 1、乘法器调制、乘法器调制 a)原理图 uc ux uo x y Kxy b) 实用电路 -8V 47k 0.1F 1k 0.1F 51 750 14 10 1 6 1k 3 8 MC1496 1k 3.3k 3.3k 75

9、0 1k 680k 20F 20F uc 1k 0.1F 2 12 5 4 uo ux +12V 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路16 2、开关电路调制、开关电路调制 ux uo Uc V2 V1 Uc uo t O Uc O t t O ux 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路17 3、信号相加调制、信号相加调制 T1 + ux - + ux - + uc - VD1i1 VD2 i2 载波信号 T3 T2 RL i3 + uo _ RP 调制信号 3.2.1 调幅原理与方法 信号调制解调电路18 3.2.2 包络检波电路 什么是检波？什么是检波？ 从已调信号中检出调制

10、信号的过程称为解调解调或检波检波。 什么是包络检波？什么是包络检波？ 幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变 化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只 要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法 称为包络检波包络检波。 信号调制解调电路19 包络检波的基本工作原理是什么？包络检波的基本工作原理是什么？ 由图可见，只要从图a所示的调幅信号中，截去它 的下半部，即可获得图b所示半波检波后的信号 (经全 波检波或截去它的上半部也可)，再经低通滤波，滤 除高频信号，即可获得所需调制信号，实现解调。 usuo OO t t a)b) 3.2.2 包络检波电路 只要采用适当的单向导电器件取

11、其上半部（也可取 其下半部）波形，即能实现包络检波。 信号调制解调电路20 （一）二极管与三极管包络检波 1、基本电路、基本电路 VD RLC2 T i + us _ + uo _ 非线性 器件 低通 滤波器 C1 a) 二极管检波电路 C1 V RLC2 T ic + us _ + _ 非线性 器件 低通 滤波器 uo Ec b) 晶体管检波电路 3.2.2 包络检波电路 信号调制解调电路21 2、峰值检波与平均值检波、峰值检波与平均值检波 a)二极管 ii Usm ct ct u uo 0 us=usmcosct 0 imax /20 uo 0 t ct b)晶体管 i 0 ube 0 U

12、sm us=usmcosct i 0 Ic icmax ct uo 0 t 3.2.2 包络检波电路 信号调制解调电路22 （二）精密检波电路 为什么要采用精密检波电路？为什么要采用精密检波电路？ 二极管VD和晶体管V都有一定死区电压，即二 极管的正向压降、晶体管的发射结电压超过一定 值时才导通，它们的特性也是一根曲线。二极管 VD和晶体管V的特性偏离理想特性会给检波带来 误差。 在一般的通信中，只要这一误差不太大，就不 致于造成明显的信号失真。而在精密测量与控制 中，为了提高检波精度，常需采用精密检波电路精密检波电路， 它又称为线性检波电路线性检波电路。 3.2.2 包络检波电路 信号调制解

13、调电路23 1、半波精密检波电路、半波精密检波电路 + us 半波整流器低通滤波器 + us ii C R4 uo R1 R2 R2 R3 VD1 VD2 + u i - + + N1 - + + N2 + uA + uA A 3.2.2 包络检波电路 信号调制解调电路24 2、全波精密检波电路、全波精密检波电路 + us 半波整流器低通滤波器 + us ii C R4 uo R1 R2 R2 R3 VD1 VD2 + u i - + + N1 - + + N2 R3 + uA + uA A O t uA O t uo O t us 线性全波检波电路之一 3.2.2 包络检波电路 信号调制解调电路25 uo R4 VD1 VD2 R2R5 VD3 VD4 R3 us R1 - + + N1 - + + N2 线性全波检波电路之二 3.2.2 包络检波电路 信号调制解调电路26 us uA VD2 VD1 uo R1 R3 R4 - + + N1 R2 - + + N2 a) 电路图 uo=us us0 us R2 R1 R3 R4 us - + + N1 - + + N2 b）正输入等效电路 uo=-us us0时，u+升高，在uo为正的半 周期，充电时间延长，在uo为负的 半周期，充电时间缩短，即ux0， 使输出信号uo处于高电平的脉宽