相敏检波专题

相敏检波专题
三、 调制解调电路
1 、调制解调的功用与类型
（1）在检测系统中为什么要采用信号调制？ 在检测系统中，进入检测电路的除了传感器
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检测电路的一项重要任 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。
（2）什么是信号调制？ 调制就是用一个信号(测量信号)（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（载波信号）的某一特征参数按前者 （调制信号）变化。 （3）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。
调制解调电路的作用：
（4）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 z(t)A co 2 fs t()
z(t)
0
t
❖ 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。
相位也随来自百度文库改变：当调制信号 ( t ) 为正时，调幅波与载波
同相；当 ( t ) 为负时，调幅波与载波反相。
（2） 解调原理
解调器不仅 能将交流输 入电压变成 与其幅值成 正比的直流 电压信号， 而且还能反 映交流输入 电压的相位 变化。
a). 包络检波
❖ 从已调信号中检出调制信号的过程称为解 调或检波。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。
AV1
RRW 3
1RRW 4
1
输出信号 x 0 ( t 波) 形是一个幅值与被调制信号 u ( t 相) 同，位于正半周的波形。
❖ 当u(t) 0时，G导通，N1同相端接地，为低电平，调幅波x m ( t ) 从N1反相端
输入，N1的放大倍数为：
AV1
RW R3
511.7 30
输出信号 x 0 ( t ) 波形是一个幅值与被调制信号u ( t ) 相反且略大的，位于正
解调
放大缓 变信号
幅度调制与解调过程（波形分析）
X(t) Y(t)
乘法器
X m(t)
放大器
Y(t)
乘法器
滤波器
x(t)
幅度调制实例
先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号 中去，然后利用交流放大器进行放大，最后 再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变 信号。
例：交流电桥
R1
Vin UUmaxcos2f0t
x(t)
调制信号
0
t
❖ 在检测系统中，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。
a) 幅度调制(AM)
y (t) [A x (t)]* c o s (2ft)
b) 频率调制(FM)
y (t) A c o s (2[f0 x (t)]* t)
c) 相位调制(PM)
y ( t) A c o s (2ft [0 x ( t) ] * )
半周的波形。
3、频率调制与解调
调频就是用调制信号x去控制高频载波信号 的频率。常用的是线性调频，即让调频信号的频 率按调制信号x的线性函数变化。 调频信号us的一般表达式可写为：
us=Umcos(wc+mx)t
x
O
t
a) 调制信号
us
O
b) 调频信号 t
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频
x
调相信号us的
O
一般表达式可写为： uc
O
us
us=Umcos(wc t +mx) O
t a) t b) t c)
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。
谢谢观赏
率解调或鉴频。
方法：
将调频信号us=Umcos(wc+mx)t 对t求
导数得到-Um (wc+mx)sin(wc+mx)t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 Um (wc+mx)。
4、相位调制与解调 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。
❖ 相敏检波电路是具有鉴相和选频能力的检波电 路。
相敏检波与包络检波的主要区别
❖ 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。
❖ 相敏检波电路具有选频的能力，从而提高测 控系统的抗干扰能力。
❖ 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。有了参考信号就可以用它来 鉴别输入信号的相位和频率。
波相敏检波电路例实例
N2为过零比较器，载 波信号 u c ( t ) 经过N2 后转换为方波信号 u ( t ) 。D为开关二极管， 将N2输出的方波信号u ( t ) 加在场效应管G上。
❖ 当 u(t) 0 时,G截止，N1同相端高电平，调幅波 x m ( t )从N1同相端和反相
端同时输入，N1的放大倍数为：
b). 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。
❖ 二是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。
载波信号：由一列占空比不同的矩形脉冲构成。 脉冲宽度调制电路：
2 、幅度调制与解调
（1）调制原理
❖ 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测 试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变
化而变化． y (t) [A 0 * x (t)]c o s (2f0 t)
调制 缓变信号
放大 高频信号
放大高 频信号
R2
R3
Vo
UUmaxcos2f0t
R4
应变电阻的电阻变化量和被测外力引起的应变 ( t ) 之间
的关系为：
R S (t)
R
式中，S：应变片的灵敏度系数； R：应变片初始电阻值。
所以有：
U01 4SUmax(t)cos2f0t
上式表明，载波信号 U 经电桥调幅后，输出的信号 U 0
幅值为 0.25SUmax(t)，即余弦载波信号的幅值被应变 ( t ) 所 调制。而且随着调制信号 ( t ) 正负半周的改变，调幅波的