信号调制解调电路

3.2.2 包络检波电路
1、半波精密检波电路 、
R2 R΄2 R1 + us – + ii u΄s – ∞ i VD1 VD2 A R3 R4 C ∞ uo
++ u – + uA u΄A – – 半波整流器
+ + N1
+ + N2
低通滤波器
23
3.2.2 包络检波电路
2、全波精密检波电路 、
us R2 R΄2 + us – R1 ∞ R4 i VD1 VD2 R’3 C ∞ uA t O t
18
3.2.2 包络检波电路
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。
us uo'
O a)
2
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？ 调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一 调制 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。 解调
C1
非线性 低通 滤波器 器件 a) 二极管检波电路
20
3.2.2 包络检波电路
2、峰值检波与平均值检波 、
i uo i u π 0 π/2 imax 0 uo
θ
0
0
ωct
i 0 0
i
t
us=usmcosωct
Usm
ωct
uo 0 a)二极管
θ
Usm
θ us=usmcosωct
ube
0
Ic
icmax ωct
3
第一节 调制解调的功用与类型
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、 调幅 调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可 调频和调相 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。 脉冲调宽
如，电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。
R1 R1 R2 R3 R4 F R4 U R3 R2 Uo
应变式传感器输出信号的调制
13
3.2.1 调幅原理与方法
3、用机械或光学的方法实现调制
4 3 2 5 6 7
θθ Ψ
1
14
3.2.1 调幅原理与方法
（三）电路调制
1、乘法器调制 、
uc ux 20µF 750 1k 51 0.1µF 1k 0.1µF 1k 3.3k 82 3 6 10 12 1MC1496 4 14 5 680k 20µF 3.3k uo 0.1µF +12V
T3 i3 + RL uo _
17
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信号的过程称为解调 检波 解调或检波 解调 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。 包络检波
29
3.2.3 相敏检波电路
从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了 所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号 输入一个参考信号。有了 输入一个参考信号 参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。 参考信号应与所需解调的调幅信号具有同样的频率， 采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。 由于相敏检波电路需要有一个与输入的调幅信号同频 的信号做参考信号，因此相敏检波电路又称为同步检波 同步检波 电路。 电路
第三章 信号调制解调电路
第一节 调制解调的功用与类型 第二节 调幅式测量电路 第三节 调频式测量电路 第四节 调相式测量电路 第五节 脉冲调制式测量电路
1
第一节 调制解调的功用与类型
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， 给测量信号赋予一定特征 这就是调制的主要功用。
t
O b)
t
只要采用适当的单向导电器件取其上半部（也可取 其下半部）波形，即能实现包络检波。 19
3.2.2 包络检波电路
（一）二极管与三极管包络检波 1、基本电路 、
ic T + us _ VD i RL C2 + uo _ C1 + V T us Ec RL C2 _ 非线性 低通 器件 滤波器 b) 晶体管检波电路 + uo _
11
3.2.1 调幅原理与方法
（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。
12
3.2.1 调幅原理与方法
2、通过交流供电实现调制
ux uc
Kxy x y
uo
750
1k 1k
47k
a)原理图
-8V
b) 实用电路 15
3.2.1 调幅原理与方法
2、开关电路调制 、
ux V1 ux V2 uo O Uc O uo O t t t
Uc Uc
16
3.2.1 调
3、信号相加调制 、
T1 + VD1 i1 ux -R + u c P T2 + 信号 ux VD2 i2 调 制 信 号
A + ii + + O u΄s + N1 + + u – + R3 + N2 uA uo u΄A – – – uo 半波整流器 低通滤波器 O
t
线性全波检波电路之一 24
3.2.2 包络检波电路
VD1 R1 us R2 ∞ + N1 + R4 VD2 R5 uo
VD3 R3 ∞ + VD4
+ N2
31
3.2.3 相敏检波电路
4、相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处 ？ 、 相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处？ 它们又有哪些区别？ 它们又有哪些区别？ 将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双 边带调幅信号us ，将双边带调幅信号us 再乘以载波信 号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相 敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。 二者主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频 载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器 实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输 出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与 滤波器的结构和参数不同。 32
a) 电路图
线性全波检波电路之三
高输入阻抗线性全波整流电路
c) 负输入等效电路
26
3.2.3 相敏检波电路
（一）相敏检波的功用和原理
1、为什么要采用相敏检波？ 、为什么要采用相敏检波？ 包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调 幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴 别调制信号的相位。第二，包络检波电路本身不具有 区分不同载波频率的信号的能力。对于不同载波频率 的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号， 这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路 具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力， 需采用相敏检波电路。 27
3.2.3 相敏检波电路
2、什么是相敏检波电路？ 、什么是相敏检波电路？ 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能 力的检波电路。
28
3.2.3 相敏检波电路
3、 相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成 、 上最主要的区别是什么？ 上最主要的区别是什么？ 相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别 是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被 测量变化的方向，同时相敏检波电路还具有选频的能 力，从而提高测控系统的抗干扰能力。
线性全波检波电路之二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
25
3.2.2 包络检波电路
R2 R1 R2 VD1 R1 us + N1 + ∞ VD2 R3 uA R4 + + N2 ∞ uo R1 us<0 ∞ + + N1 uA us us>0 + N1 us + ∞ R3 us R4 + N2 uo=us + ∞
b）正输入等效电路 R2 R3 R4 N+ uo=-us + 2 ∞
30
3.2.3 相敏检波电路
调制信号： u x = U xm cos Ωt 载波信号： uc = cos ω ct 双边带调幅信号信号：
u s = u xuc = U xm cos Ωt cos ω ct
参考信号： uc = cos ω c t 相敏检波后的输出信号：
uo = u s uc = U xm cos Ωt cos 2 ω c t 1 1 = U xm cos Ωt + U xm [cos(2ω c − Ω)t + cos(2ω c + Ω)t ] 2 4
t
ωct
b)晶体管
21
3.2.2 包络检波电路
（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。 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， 精密检波电路 它又称为线性检波电路 线性检波电路。 线性检波电路 22
3.2.1 调幅原理与方法
为了正确进行信号调制必须要求ωc>> ，通常至少要求 ωc>10 。 us=Uxmcos t cosωct
A 1
B 1
2
2
π
n
10
3.2.1 调幅原理与方法
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0~100Hz，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 ？ 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ωc>> ，通常至少要求 ωc>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 0~100Hz，则载波信号的频率ωc>1000 Hz。调幅信号放大 器的通频带应为900~1100 Hz。信号解调后，滤波器的通 频带应>100 Hz，即让0~100Hz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。
5
第二节 调幅式测量电路
2.1 调幅原理与方法 2.2 包络检波电路 2.3 相敏检波电路
6
3.2.1 调幅原理与方法
（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， 出其波形。 出其波形。 调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。 调幅 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： 一般表达式 us=(Um+mx)coswct 7
4
第一节 调制解调的功用与类型
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。 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。 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
3.2.1 调幅原理与方法
x O uc O
x = Xm cos Ωt
a)调制信号 t
uc =Um cosωct
t b)载波信号
us O t
us =Uxm cosΩt cosωct
c)双边带调幅信号
8
3.2.1 调幅原理与方法
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， 假设调制信号x是角频率为 的余弦信号x=Xmcos t，由 式（3-1）调幅信号可写为： us=Umcosωct+ [mXmcos(ωc+ )t + mXmcos(ωc- )t]/2 它包含三个不同频率的信号: 角频率为ωc的载波信号和 角频率分别为ωc± 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。 双边带调制 其数学表达式 数学表达式为：us=Uxmcos t cosωct 数学表达式 9