测控电路--信号调制解调电路
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3.1 调幅式测量电路 3.1.1 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 放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的 通频带？ 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。
角频率分别为 ωc±Ω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。其数学表达式为：
Ω Ω Ω u s m X 2 m c o s (c ) t m X 2 m c o s (c ) t U x m c o stc o sc t
R 1R 2R 3R 4R U 0U 4( R R 1 R R 2 R R 3 R R 4)
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(3) 用机械或光学的方法实现调制
4
5
67
3
2
θθ Ψ
1
15
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
Us=(Um+mx)cosωct
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
x
O
t a)调制信号
uc
O
b)载波信号 t
us
O
t c) 调幅信号
us(U mm)cxo cts
us
d)双边带调幅信号
O
t
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(1) 通过交流供电实现调制 x
如，电阻式传感器、电感式 O
t
传感器和电容式传感器。 uc
O
3
t
us
2
uc
O
t
11
x
us
us
O
4
测控电路
t
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(2) 通过交流供电实现调制
R1 R3 R2 R4
R1
R2
F
Uo
R4
R3
U
应变式传感器输出信号的调制
测控电路
5
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
一、 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 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。 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可写为：
测控电路
4
3. 信号调制解调电路
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 (Amplitude modulation)、调频(Frequency modulation)和 调相(Phase modulation) 。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(Pulse width modulation) 。
精
3. 信号调制解调电路
测控电路
3. 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 调频式测量电路 调相式测量电路 脉冲调制式测量电路
测控电路
2
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(1) 什么是信号调制？ 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) 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Ω的余弦信号x=XmcosΩt，
由式us=(Um+mx)cosωct调幅信号可写为：
us=Umcosωct+ [mXmcos(ωc+Ω)t + mXmcos(ωc-Ω)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
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 3.1.1 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>>Ω，通常至
少要求ωc>10Ω。这样，解调时滤波器能较好地将调
(2) 什么是解调？ 从已经调制的信号（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 (Demodulation) 。
测控电路
3
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(3) 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。
11
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 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。
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
三、电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ调制
(1) 乘法器调制
Kxy
ux x
uc y
us
a)原理图
+12V
1kΩ
1kΩ
0.1μF 1kΩ 3.3kΩ
51Ω
3.3kΩ
0.1μF
82 3 6
ux
uc
20μF 750Ω
10
12
1MC1496
1kΩ 4 14 5
us 0.1μF
750Ω
680kΩ
1kΩ
20μF
47kΩ
usU xmcosΩ tcosct
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。
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
1 A
1 B
2
2
a) 检出最大值
b) 误差最大情况 π n
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3. 信号调制解调电路
(3) 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 放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的 通频带？ 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。
角频率分别为 ωc±Ω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。其数学表达式为：
Ω Ω Ω u s m X 2 m c o s (c ) t m X 2 m c o s (c ) t U x m c o stc o sc t
R 1R 2R 3R 4R U 0U 4( R R 1 R R 2 R R 3 R R 4)
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3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(3) 用机械或光学的方法实现调制
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3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
Us=(Um+mx)cosωct
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3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
x
O
t a)调制信号
uc
O
b)载波信号 t
us
O
t c) 调幅信号
us(U mm)cxo cts
us
d)双边带调幅信号
O
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(1) 通过交流供电实现调制 x
如，电阻式传感器、电感式 O
t
传感器和电容式传感器。 uc
O
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t
us
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uc
O
t
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x
us
us
O
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3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
(2) 通过交流供电实现调制
R1 R3 R2 R4
R1
R2
F
Uo
R4
R3
U
应变式传感器输出信号的调制
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3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
一、 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 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。 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可写为：
测控电路
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3. 信号调制解调电路
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 (Amplitude modulation)、调频(Frequency modulation)和 调相(Phase modulation) 。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(Pulse width modulation) 。
精
3. 信号调制解调电路
测控电路
3. 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 调频式测量电路 调相式测量电路 脉冲调制式测量电路
测控电路
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3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(1) 什么是信号调制？ 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) 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Ω的余弦信号x=XmcosΩt，
由式us=(Um+mx)cosωct调幅信号可写为：
us=Umcosωct+ [mXmcos(ωc+Ω)t + mXmcos(ωc-Ω)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
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路 3.1.1 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>>Ω，通常至
少要求ωc>10Ω。这样，解调时滤波器能较好地将调
(2) 什么是解调？ 从已经调制的信号（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 (Demodulation) 。
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3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(3) 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。
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 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。
测控电路
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
3.1.1 调幅原理与方法
三、电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ调制
(1) 乘法器调制
Kxy
ux x
uc y
us
a)原理图
+12V
1kΩ
1kΩ
0.1μF 1kΩ 3.3kΩ
51Ω
3.3kΩ
0.1μF
82 3 6
ux
uc
20μF 750Ω
10
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1MC1496
1kΩ 4 14 5
us 0.1μF
750Ω
680kΩ
1kΩ
20μF
47kΩ
usU xmcosΩ tcosct
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。
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3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
1 A
1 B
2
2
a) 检出最大值
b) 误差最大情况 π n
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3. 信号调制解调电路