第7章 信号调制解调电路

1、测控电路2021-12-24 7. 信号调制解调电路测控电路教材编写组 精 测控电路22021-12-247. 信号调制解调电路信号调制解调电路 调制解调的功用与类型 调幅式测量电路 调相式测量电路 调频式测量电路脉冲调制式测量电路 测控电路32021-12-24调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型(1) 什么是信号调制？什么是信号调制？调制调制(Modulation)就是用一个信号（称为调制信号, modulating signal ）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号carrying signal ），让后者的某一特征参数按前者变化。 (2) 什么是解调？什么是解调？从已经调制的

2、信号（称为已调信号，modulated signal）中提取反映被测量值的测量信号，称为解调解调(Demodulation) 。 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路 测控电路42021-12-24调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型（3）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。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。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。3. 信号调制解调电

3、路信号调制解调电路 测控电路52021-12-24调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型理论基础：理论基础：傅里叶变换的频移特性（调制定理）傅里叶变换的频移特性（调制定理） 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路若 则 )()(jFtf)()(0j0jFetftcos)(0ttfF )(21)(2100j -jttetfFetfF信号f(t)与余弦信号cos0 t相乘后，其频谱是将原来信号频谱向左右搬移0，幅度减半。)(21)(2100jFjF 测控电路6调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型理论基础：理论基础：傅里叶变换的频移特性（调制定理）傅里叶变换的频移特性（调制定理） 3. 信号调

4、制解调电路信号调制解调电路0)(jF000)(jF0A2/t2/)(tf2/At2/ttf0cos)( 测控电路72021-12-24调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型(4) 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，这就是调制的主要功用。调制还有利于减小漂移的影响，是提高测控系统精度的重要手段。 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路 测控电

5、路82021-12-24调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型(5)(5)在非电量测量仪器中广泛使用调制解调技术在非电量测量仪器中广泛使用调制解调技术 的原因的原因A A、把缓慢变化的低频信号叠加到高频信号上，、把缓慢变化的低频信号叠加到高频信号上，提高抗干扰的能力，以便于放大和远距离传输；提高抗干扰的能力，以便于放大和远距离传输；B B、某些传感器的变换原理所采用的就是调制技、某些传感器的变换原理所采用的就是调制技术，要获得测量信号必须进行解调。术，要获得测量信号必须进行解调。 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路 测控电路92021-12-24调制解调的功用与类型调制解调的功用与类型(

6、6) 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Asin(t+)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(Amplitude modulation)、调频、调频(Frequency modulation)和调相和调相(Phase modulation) 。也可以用脉冲信号作载波信号(参数：周期、脉宽；占空比)。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(Pulse width modulation) 。3. 信号调制解调电路信号调

7、制解调电路 测控电路102021-12-243.1 调幅式测量电路一、一、 调幅信号的一般表达式调幅信号的一般表达式(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)cosct 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法 测控电路112021-12-243.1 调幅式测量电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路a)调制信号调制

8、信号b)载波信号载波信号d)双边带调幅信号双边带调幅信号c) 调幅信号调幅信号3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法tmxUucmscos)(tttxOOucOusustOsccosumxt 测控电路122021-12-243.1 调幅式测量电路调幅式测量电路(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us=(Um+mx)cosct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

9、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。其数学表达式数学表达式为：mmsccxmccos()cos()coscos22mXmXuttUtt3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法 测控电路132021-12-243.1 调幅式测量电路(3) (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，应怎样选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号放大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频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？

10、器的通频带？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c10。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。3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法a) a) 检出最大值检出最大值b) b) 误差最大情况误差最大情况2112nAB3.1 调幅式测量电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1 调幅式测量电路(3) 在测控系统中被测信号的变化

11、频率为在测控系统中被测信号的变化频率为0100Hz，应怎样选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号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频带？信号解调后，怎样选取滤波器的放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？通频带？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。 3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法 测控电路162021-12-243.1 调幅式测量电路二、传感器调制(1) 为什么在测控系统中常常在传感器中进行为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？信号调制？ 为了提高测

12、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。 3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法3. 信号调制解调电路信号调制解调电路 测控电路172021-12-243.1 调幅式测量电路(2) 通过交流供电实现调制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。3usucx12143. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法txOtOucOtusustO 测控电路182021-12-243.1 调幅式测量电路(2) (2) 通过交流供电实现调制通过交流供电实现调制R1FR4R2 R3R1R2UoUR3R4应变式

13、传感器输出信号的调制 3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法3. 信号调制解调电路信号调制解调电路312431244cos 4omcRRRRUURRRRRUtRRRRRRR 测控电路192021-12-243.1 调幅式测量电路(2) (2) 光调制光调制光调制 optical modulation：将一个携带信息的信号叠加到载波光波上，完成这一过程的器件称为调制器。 调制器能使载波光波的参数随外加信号变化而变化，这些参数包括光波的振幅、位相、频率、偏振、波长等。承载信息的调制光波在光纤中传输，再由光探测器系统解调，然后检测出所需要的信息。 光调制技术已广泛应用于光通信、测距、光学信息处理、

14、光存储和显示等方面。 3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法3. 信号调制解调电路信号调制解调电路 测控电路202021-12-243.1 调幅式测量电路三、电路调制(1) 乘法器调制乘法器调制a)原理图ucuxusxyKxy3. 信号调制解调电路信号调制解调电路sxmccoscosuUtt3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法b) 实用电路 -8V47k0.1F1k0.1F5175014 10 161k38MC14961k3.3k3.3k7501k680k20F20Fuc1k0.1F21254usux+12V 测控电路212021-12-243.1 调幅式测量电路(2)开关电路调制开关电

15、路调制- -相乘原理相乘原理3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法uxuo=usUcV2V1Uc uotO Uc OttO uxuo=us当当Uc为高电平，为高电平， 为低电平时，为低电平时，V1导通、导通、V2截止，若截止，若V1、V2为理想开关，输出电压为理想开关，输出电压 。当。当Uc为低电平为低电平 ， 为高电为高电平时，平时，V1截止、截止、V2导通，输出电压为零，其波形如上图所示。导通，输出电压为零，其波形如上图所示。经过调制，输入信号与幅值按经过调制，输入信号与幅值按0、1变化的载波信号相乘。变化的载波信号相乘。cUxoUu 测控电路222

16、021-12-243.1 调幅式测量电路(3) 信号相加调制信号相加调制3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法 在线性电路中，二个不同频率的信号与相加，不会得到第三个频率在线性电路中，二个不同频率的信号与相加，不会得到第三个频率的信号，从而也不能进行调制。为了获得频率变换，必须在电路中加入的信号，从而也不能进行调制。为了获得频率变换，必须在电路中加入非线性器件。非线性器件。 相加调制中，相加调制中，ux=Uxmcost与与uc=Ucmcost相加减后加到开关相加减后加到开关上，故称为相加型调幅电路。上，故称为相加型调幅电路。UxmUcm采用二个开关二极管

17、采用二个开关二极管VD1、VD2来进行二路调制。来进行二路调制。uVD1=uc+ux; uVD2=uc-ux;两个载波电流以相反方向通过输两个载波电流以相反方向通过输出变压器出变压器T3的一次侧，使的一次侧，使uc影响影响得以消除。这种电路常称为平衡得以消除。这种电路常称为平衡调幅电路。调幅电路。其中K(ct)为角频率为c的脉冲信号；r为二极管内阻、RP串接的有效电阻及RL折合到T3一次侧的等效电阻之和。12()()/()()/cxccxciuuKtriuuKtr 测控电路232021-12-243.1 调幅式测量电路(3) 信号相加调制信号相加调制3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1

18、.1 调幅原理与方法调幅原理与方法331233333122()2()/2coscoscos32344coscoscoscoscos33xmxcccxmxmxmccUin iin u KtrntttrnUnUnUtttttrrr n3为变压器T3的电压比。i3滤去ux基频、uc的高次谐波分量，可得 。1212()()/()()/2()/cxccxcxciuuKtriuuKtriiu Ktr34coscosxmcnUttr 测控电路243.1 调幅式测量电路(3) 信号调制的频域理解信号调制的频域理解3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法若以高频余弦信号（余

19、弦函数的频域图形是一对脉冲谱线）作载波，把信号x(t)和载波信号相乘，其结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至载波频率f0处，其幅值减半。 测控电路253.1 调幅式测量电路信号解调的频域理解信号解调的频域理解3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.1 调幅原理与方法调幅原理与方法若把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“平移”，其结果如下图所示。若用一个低通滤波器滤去中心频率为2f0的高频成分，那么将可以复现原信号的频谱（只是其幅值减小为一半，这可用放大处理来补偿），这一过程称为同步解调。 测控电路262021-12-243.1 调幅式测量电路3.1.2 包络检波电路

20、包络检波电路什么是包络检波？什么是包络检波？ 从已调信号中检出调制信号的过程称为解调解调或检波检波。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。3. 信号调制解调电路信号调制解调电路 测控电路272021-12-243.1 调幅式测量电路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。包络

21、检波就是建立在整流的原理基础上的。3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路usOOtta)b)uo 测控电路282021-12-243.1 调幅式测量电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路usuoOOtta)b)(c)峰值检波波形 (d)平均值检波波形 (a)输入调幅波 (b)不接滤波器时检波波形 测控电路292021-12-243.1 调幅式测量电路（一）二极管与三极管包络检波 (1)基本电路基本电路a) 二极管检波电路二极管检波电路VDRLC2Ti+us_+uo_非线性非线性 器件器件 低通低通滤波器滤波器C1VRL

22、C2Tic+us_+_非线性非线性 器件器件 低通低通滤波器滤波器uoEcLC谐振谐振回 路 滤回 路 滤波波b) 晶体管检波电路晶体管检波电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路 低通滤波器：低通滤波器：1xcLR C 测控电路302021-12-243.1 调幅式测量电路（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。为了提高检波精度，常需采用精密检波电精密

23、检波电路路，它又称为线性检波电路线性检波电路。 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路 测控电路312021-12-243.1 调幅式测量电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路(1)半波精密检波电路半波精密检波电路+i1CR4uoR1+ us R2R3VD1VD2半波整流器低通滤波器uA+ u i-+N1-+N2+A2RsuAu 测控电路322021-12-243.1 调幅式测量电路(2) (2) 全波精密检波电路全波精密检波电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路)2(s34ou

24、uRRuAOtuAOtuoOtusOtus/2332RR + us 半波整流器低通滤波器+i1CR4uoR1R2R3VD1VD2+ u i-+N1-+N2+uA+AsuAu2R3R 测控电路332021-12-243.1 调幅式测量电路线性全波检波电路之二3.1.2 包络检波电路包络检波电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路Otu2OtuoOtu1OtusuoR4VD1VD2R2R5VD3VD4R3usR1-+N1-+N2u1u2 测控电路342021-12-243.1 调幅式测量电路线性全波检波电路之三高输入阻抗线性全波整流电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电

25、路包络检波电路a) 电路图usuAVD2VD1R1R3R4-+N1R2-+N2uob）正输入等效电路R2uo=usus0usR1R3R4-+N1-+N2N2的同相输入端与反相输入端输入相同信号，得到uo=us N1跟随器3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.1.2 包络检波电路包络检波电路3.1 调幅式测量电路线性全波检波电路之三:高输入阻抗线性全波整流电路取R1=R2=R3=R4/2，N1的输出为 ss122)1 (uuRRuAN2的输出为 44os33sss(1)34ARRuuuRRuuu osuu线性全波检波电路常线性全波检波电路常用作绝对值运算电路用作绝对值运算电路c）负输入等效电

26、路a) 电路图usuAVD2VD1R1R3R4-+N1R2-+N2uoR2uo=-ususv 时/2vf 测控电路612021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路（三）电路调制(1) 电容三点式电容三点式LC振荡器调频电路振荡器调频电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.1 3.2.1 调频原理与方法调频原理与方法LCTC1C2+Ecff00图中CT为电容传感器电容，它随被测参数变化。Cg的变化使振荡器输出频率变化，从而实现调频。同样可以采用电感传感器的电感作为振荡器的L，实现调频。 测控电路622021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路uo-+NCR3R1

27、RRPR4VSR2+FUr-FUruuouc+Ur-UrOtT2T1T0a)b)3. 信号调制解调电路信号调制解调电路（三）电路调制(2) (2) 多谐振荡器调频电路多谐振荡器调频电路3.2.1 3.2.1 调频原理与方法调频原理与方法只要能用调制信号去控制产生载波信号的振荡器频率，就可以实现调频。载波信号可以用LC、RC或多谐振荡器产生，只要让决定其频率的某个参数，如电感L、电阻R或电容C随调制信号变化，就可以实现调频。 测控电路632021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路3.2.2 3.2.2 鉴频电路鉴频电路对调频信号实现解调，从调频信号中检出反映被测量变化的调制信号称为

28、频率解调频率解调或鉴频鉴频。（一）微分鉴频将调频信号 对t求导数得到 这一调频调幅信号。利用包络检波检出其幅值变化，即可得到含有调制信号的信息 。3. 信号调制解调电路信号调制解调电路tmxUu)cos(cmstmxmxUtu)sin()(ddccms)(cmmxU 测控电路642021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路微分鉴频电路微分鉴频电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路微分网络包络 检波器C1r+-+-+-udusC1uousVDVRLC2+Ec-ieic111( )1seecbcC rG sC rsduiCdtiiii2( )1oLcLu

29、RG siR C s微分电路中1sduiCdt为了正确微分：11cCr因此灵敏度较低。 测控电路652021-12-243.2 调频式测量电路窄脉冲鉴频电路窄脉冲鉴频电路F/VF/V变换电路变换电路 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路uoOc)ustttOOb)a)Usuo放大与电放大与电平鉴别器平鉴别器单稳态单稳态触发器触发器 低通低通滤波器滤波器usUsUs 测控电路662021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路（二）斜率鉴频3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路将一个调频信号送到一个具有变化的幅频特性网络，就可以得

30、到调频调幅信号。鉴频网络的幅频特性斜率越大，同样大小的频率变化引起的幅值变化越大，幅值调制度越大，鉴频的灵敏度越高。 测控电路672021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路（二）斜率鉴频3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路（1）单失谐回路斜率鉴频器单失谐回路斜率鉴频器由单失谐回路和二极管包络检波器组成。在输入调频波的情况下，所谓失谐是指谐振回路与调频波的载波失谐。 测控电路682021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路（二）斜率鉴频3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路usus1us2fo1fo2RLRLuo

31、1uo2VD2VD1TC1C2uo（2）双失谐回路斜率鉴频器: 为了扩展鉴频特性的线性范围，实用的斜率鉴频器常常采用两个单失谐回路构成的平衡电路。由于上下两个回路的幅频特性相互补偿，因而使双失谐回路斜率鉴频器的失真减小。 测控电路692021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路（二）斜率鉴频3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路usus1us2fo1fo2RLRLuo1uo2VD2VD1TC1C2uoc)d)e)f)usUsmus1us2uoOOOOttttuo1-uo2uo回路2回路1fo2fo1fofofcof=fc+fmsintfcfm调 频 波瞬

32、 时 频率变化tff 测控电路702021-12-243.2 调频式测量电路调频式测量电路（三）数字式频率计3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2.2 鉴频电路鉴频电路基于频率测量法难以测量瞬时频率，采用测量周期法CPusUU 计数器 锁存器 清零DG&SRQDZDS前沿后沿后沿调频信号us经整形器成为方波U，经单稳形成窄脉冲u。 u后沿使RS翻为1，计数器清零，启动计数；下一个u前沿锁存。(1) 非线性；(2) 要求CP频率很高。 先用拍频电路求它们的差拍，然后用频率计测量差拍信号的频率。 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.2 调频式测量电路调频式测量电路3.2.2 鉴

33、频电路鉴频电路（三）数字式频率计拍频电路拍频电路调频信号调频信号基准信号基准信号差拍信号差拍信号频率计频率计输出输出 测控电路722021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路3.3.1 3.3.1 调相原理与方法调相原理与方法（一）调相信号的一般表达式调相信号的一般表达式 调相调相就是用调制信号x去控制高频载波信号的相位。常用的是线性调相，即让调相信号的相位按调制信号x的线性函数变化。调相信号us的一般表达式一般表达式可写为： 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路)cos(cmsmxtUu 测控电路732021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路a)b)c)txOtt

34、ucusOO3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.1 3.3.1 调相原理与方法调相原理与方法 （一）调相信号的一般表达式调相信号的一般表达式 n调相与调频的关系调相与调频的关系调相信号的频率也在变化，调相信号调相信号的频率也在变化，调相信号的瞬时频率的瞬时频率多普勒测速系统中，对于速度是调频信号多普勒测速系统中，对于速度是调频信号对于位移是调相信号对于位移是调相信号)cos(cmsmxtUu3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3 调相式测量电路调相式测量电路3.3.1 3.3.1 调相原理与方法调相原理与方法 txmddcVvPW/2vf 2 /x 测控电路752021-12-

35、243.3 调相式测量电路调相式测量电路（三）电路调制 (1) 调相电桥调相电桥3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.1 3.3.1 调相原理与方法调相原理与方法 OURUCUsUUCURUTRCUs-+N2-+N1RR1R1CUsU2U2U2- 测控电路762021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路(2) (2) 脉冲采样式调相电路脉冲采样式调相电路U0门限检测电路脉冲发 生器载波频率锯齿波发生器输出调相脉冲ujux+a)UcususOttOujtOuj=kux+ujtOuxb)d)c)e)UcU03. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.1 3.3.1 调相原理与

36、方法调相原理与方法 （三）电路调制 测控电路772021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路(2) (2) 脉冲采样式调相电路脉冲采样式调相电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.1 3.3.1 调相原理与方法调相原理与方法 （三）电路调制 测控电路782021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路鉴相鉴相就是从调相信号中将反映被测量变化的调制信号检出来，实现调相信号的解调，又称为相位检波相位检波。（一）用相敏检波器或乘法器鉴相(1) 乘法器鉴相乘法器鉴相ucusuoxyKxyN3. 信号调制解调电路信号调制解调电路20c

37、msmcccmcsmo2cos)d(cos)cos(2UKUttUtUKu/2在 附近，有较高的灵敏度与较好的线性。输出信号同时受调相信号与参考信号幅值的影响。 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3 调相式测量电路调相式测量电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路(2) (2) 用开关式相敏检波电路鉴相用开关式相敏检波电路鉴相usUcRVRR-+NuotustUcOtOOtt输出信号与cos 成正比输出信号同时受调相信号幅值的影响。 测控电路802021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路（二）通过相位脉宽变换鉴相 (1) 异或门鉴相异或门鉴相a)UCUSDG1=1=1

38、Uob)UcUsOO tuotUotOBd)c)CPUs计计数数器器锁锁存存器器 延时延时时钟脉冲时钟脉冲DG2Uo锁锁存存指指令令清零清零UcDG1=1=1&N-2 - 0 N,uo2 3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路 测控电路812021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路(2) (2) RS触发器鉴相触发器鉴相c)a)N,uo0221b)ttttOOBQUsUcuoOOtOcUsUQQSRcUsU3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路 测控电路822021-12-243.3 调相式测

39、量电路调相式测量电路（三）脉冲 采样式鉴相3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路uo 单稳单稳 锯齿波锯齿波 发生器发生器 采样采样 保持保持 滤波器滤波器Ucuj UcUsue)a)b)c)d)tOUcOttOUstOujtOuuo 测控电路832021-12-243.3 调相式测量电路调相式测量电路各种鉴相方法比较各种鉴相方法比较（精度、误差因素、鉴相范围）影响鉴相误差的主要因素影响鉴相误差的主要因素有：非线性、信号幅值、占空比、逻辑电路与时钟脉冲频率等。相敏检波器或乘法器鉴相相敏检波器或乘法器鉴相原理上有非线性，信号幅值影响鉴相误差。鉴相范围为0

40、。通过相位通过相位脉宽变换鉴相脉宽变换鉴相时门电路的动作时间与时钟脉冲频率误差对精度有影响，但一般误差较小。异或门鉴相异或门鉴相中占空比影响鉴相误差。鉴相范围为0 。3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路3. 信号调制解调电路信号调制解调电路3.3 调相式测量电路调相式测量电路3.3.2 3.3.2 鉴相电路鉴相电路各种鉴相方法比较各种鉴相方法比较（精度、误差因素、鉴相范围） RS触发器鉴相触发器鉴相精度最高，线性好，对Us和Uc的占空比没有要求。鉴相范围接近2。脉冲采样鉴相脉冲采样鉴相中锯齿波的非线性影响鉴相误差。鉴相范围接近2。第四节 集成锁相环 集

41、成锁相环（简称锁相环）是一个根据相位差进行控制的闭环系统。 两个突出特点：1、窄频带的良好滤波特性2、宽频带的信号跟踪特性。n锁相环的构成：由鉴相器（Phase Detector）、环路滤波器(Loop Filter)和压控振荡器(Voltage Control Oscillator)三部分基本电路组成的一个闭环反馈系统 第四节 集成锁相环n锁相环的鉴相功能 将输入信号ui(t)的相位与压控振荡器的输出信号u0(t)的相位进行比较，将两者的相位差通过PD变换成与之成比例的输出电压uD(t)。 当输入电压为零时，环路滤波器就没有输出电压，压控振荡器输出处于频率为的自由振荡状态。 第四节 集成锁相

42、环n锁相环的特点 (1)可以实现理想的频率控制(2)良好的窄频带滤波特性(3)宽频带的信号跟踪特性(4)集成锁相环路体积小、成本低、可靠性高、功能多、应用方便。 第四节 集成锁相环n锁相环的应用范围 遥控和遥测、雷达、导航、仪表测量、通信等系统的解调与调制技术。 频率合成。由于压控振荡器能产生高稳定度和高准确度的频率，锁相环能产生与此成比例关系的大量离散频率输出，并且具有非常高的稳定度和准确度。这种技术称频率合成。 锁相接收机。锁相接收机以极其良好的高频窄带跟踪特性应用在空间和宇航技术中。在信噪比很低的情况下，可以接收到微弱的有用信号。 在其他领域中应用。锁相接收机可以测量运动物体的距离、速度；能在精密机械加工中通过模拟信号的相位比较，修正和提高加工精度。能够制成锁相微波频率源，用于微波扫频仪、微波测绘仪。另外还可以精确控制电机转速等。第四节 集成锁相环n(1)锁相倍频器iinn00或 第四节 集成锁相环n(2)锁相分频器 在锁相环路的反馈通道中加入数字式可变倍频器就可构成锁相分频器。 Ni0第四节 集成锁相环n(3)锁相混频器ij0ij0