第03章信号调制解调电路要点

第三章信号调制解调电路3-1什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？3-2什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？3-3什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-4什么是调频？请写出调频信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-5什么是调相？请写出调相信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-6什么是脉冲调宽？请写出脉冲调宽信号的数学表达式，并画出它的波形。

3-7为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比，有利于提高它的抗干扰能力？它的作用通过哪些方面体现？3-8为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制？3-9请举若干实例，说明在传感器中进行幅值、频率、相位、脉宽调制的方法。

3-10用电路进行幅值、频率、相位、脉宽调制的基本原理是什么？3-11什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形。

3-12在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz，应当怎样选取载波信号的频率？应当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？图3-11b3-13 什么是包络检波？试述包络检波的基本工作原理。

3-14 为什么要采用精密检波电路？试述图3-11b 所示全波线性检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系，并说明其阻值关系。

3-15 什么是相敏检波？为什么要采用相敏检波？3-16 相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能与在电路构成上最主要的区别是什么？3-17 从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许多相似之处？它们又有哪些区别？3-18 试述图3-17开关式全波相敏检波电路工作原理，电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系？并说明其阻值关系。

图3-173-19 什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性？为什么对于相位称为鉴相，而对于频率称为选频？3-20 举例说明相敏检波电路在测控系统中的应用。

电路中的信号调制与解调信号调制与解调是现代通信技术中不可或缺的一环。

它们负责将信息转换为适合传输的信号，并在接收端将信号恢复为原始的信息。

在电路中，调制和解调有着多种形式，每种形式都有其独特的特点和应用场景。

调制是指将原始信息信号与一定的载波信号相结合，形成适合传输的调制信号。

通过调制，原始信息信号的频率、振幅、相位等特性被转换成与载波信号相关的参数。

常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。

幅度调制是最简单的调制方式之一。

它通过改变载波信号的幅度，来表示原始信息信号的变化。

当原始信号为高电平时，载波信号的幅度较大；当原始信号为低电平时，载波信号的幅度较小。

幅度调制广泛应用在调幅广播、电视和手机通信等领域。

频率调制是将原始信息信号的变化通过改变载波信号的频率来表示的一种调制方式。

当原始信号为高电平时，载波信号的频率较高；当原始信号为低电平时，载波信号的频率较低。

频率调制被广泛应用在调频广播、无线通信和音频传输等领域。

相位调制则是通过改变载波信号的相位，来表示原始信息信号的变化。

当原始信号为高电平时，载波信号的相位发生改变；当原始信号为低电平时，载波信号的相位保持不变。

相位调制常用于调相广播和数字通信系统中。

解调是将调制信号还原为原始信息信号的过程。

它在接收端起着至关重要的作用，能够使接收端正确地解读和解析接收到的信号。

常见的解调方式包括包络检测、鉴相解调、锁相环等。

包络检测是一种常用的解调方式，适用于幅度调制。

它通过提取调制信号的包络（即调制信号的振幅）来还原原始信息信号。

包络检测被广泛应用在调幅广播接收机中。

鉴相解调是一种用于解调相位调制信号的方法。

它通过比较接收信号与参考信号的相位差，来推测原始信息信号的变化。

鉴相解调在数字通信系统中得到广泛应用。

锁相环是一种复杂且高效的解调方法，通常用于频率调制。

它通过将接收信号的相位与本地参考信号的相位进行比较，通过调整本地振荡信号的频率和相位，使其与接收信号保持同步。

信号调制解调电路的设计1．实验原理、实验电路图及实验说明1.1 调制电路调制信号x 可以按任意规律变化，为方便起见，我们假设调制信号x 为角频率为Ω的余弦信号x=X m cos Ωt 。

当调制信号x 不符合余弦规律时，可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。

在信号调制中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。

设载波信号为u c =U m cos w c t ，则调幅信号可写为u s =（U m +mx ）cos w c t= U m cos w c t + mX m cos Ωt cos w c t=U m cos w c t + [m X m cos (w c +Ω)t + m X m cos (w c -Ω)t ]/2m 为调幅系数它包含三个不同频率的信号:：角频率为w c 的载波信号和角频率分别为w c ±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U m =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：u s =U xm cos Ωt cos w c t乘法器调幅电路见图1，高频载波信号由信号发生器产生，从IN1输入；低频调制信号由电路图2的文氏桥振荡电路产生，从IN2输入，图3是-8V 电压产生电路。

设定低频调制信号的频率为500Hz ，由文氏桥振荡电路中的R 、C 确定。

由于电容C 的可选值较少，故先设定C=0.047uf ，然后根据公式f=1/(2πRC)，可得R=6.8k Ω，振荡频率计算如下：Hz RC f 50010*047.0*10*8.6*212163≈==-ππ图1 乘法器调幅电路进行调幅前，首先要调节输入脚之间的直流平衡。

方法如下，①调8、10脚间的平衡：IN1接地，IN2输入高频信号，调Rp2，使输出最小；②调1、4脚间的平衡：IN2接地，IN1输入低频信号，调Rp1，使输出最小。

然后，同时接好IN1和IN2，观察输出波形。

电路中的信号调制与解调技术现代通信系统中，信号调制与解调技术起着至关重要的作用。

它们被广泛应用于广播、电视、移动通信等领域，实现了信号的传输和解析。

本文将介绍信号调制与解调技术的基本原理和常见应用。

一、信号调制技术信号调制技术是将待传输的模拟信号通过调制器转换成适合传输的调制信号的过程。

主要包括模拟调制和数字调制两种方式。

1. 模拟调制模拟调制是将模拟信号与载波进行运算得到调制信号的过程。

常见的模拟调制方式有调幅调制（AM）、调频调制（FM）和相位调制（PM）。

（这里可以详细介绍每种调制方式的原理和特点）2. 数字调制数字调制是将数字信号转换成模拟调制信号的过程。

它应用于数字通信系统中，可以提高传输效率和抗干扰能力。

常见的数字调制方式有脉冲编码调制（PCM）、正交频分复用（OFDM）和相移键控调制（PSK）等。

（这里可以详细介绍每种调制方式的原理和应用场景）二、信号解调技术信号解调技术是将调制信号还原成原始信号的过程。

它根据调制信号的特点，通过解调器将信号恢复为可读取的信息。

1. 模拟解调技术模拟解调技术主要应用于模拟信号的还原。

其中，调幅解调器可以提取调制信号中的幅度信息，调频解调器可以获取调制信号中的频率信息，相位解调器可以提取调制信号中的相位信息。

2. 数字解调技术数字解调技术主要应用于数字信号的还原。

其中，解调技术根据数字信号的调制方式，进行相应的解调操作，从而还原出原始的数字信息。

（这里可以介绍常见的数字解调技术和应用场景）三、信号调制与解调的应用信号调制与解调技术广泛应用于各个领域，以下是几个常见的应用案例：1. 无线通信无线通信系统中，信号调制与解调技术被用于将音频、视频等信号传输到接收端。

通过合理的调制方式和解调器设计，可以实现高质量的音视频传输。

2. 广播与电视广播与电视系统中，信号调制与解调技术被应用于信号的传输和接收。

通过调制将节目信号转换成适合传输的载波信号，再通过解调将载波信号还原成原始的节目信号。

信号调制解调电路调制信号、载波信号、解调信号、参考信号 分类：载波信号为正弦信号：调幅、调频、调相 为脉冲信号：脉冲调宽 调幅： 1双边带调幅 ωc >10Ωm ms c c xm c cos()cos()cos cos 22mX mX u t t U t tωωω=++-=ΩΩΩ2传感器调幅3电路调制（关键实现载波信号与调制信号相乘）乘法器调制：s xm c cos cos u U t tω=Ω开关电路调制，信号相加式调制调幅信号的包络线形状与调制信号一致 ------解调即检波 原理：半波检波后截去下半部的信号 (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 方法：整流+滤波 全波精密检波电路：o su u =u su AVD 2VD 1R 1 R 3 R 4 ∞-+ + N 1 R 2∞-+ + N 2u oux u o =Uc V 2V1 Uc t O O t tOu o =u相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的幅值检波（检幅）电路，输入一个参考信号。

（高频调幅、高频载波、低频解调）电路：乘法器、开关、相加式检波：两个半周期输出相同 相敏：输出的极性取决于u s 与U c 相位关系t x t O u O t u u tO相加式半波相敏检波电路c a T 1C 1 VD 1VD 2C 2 R 1 R 2RP u oT 2 u s1 + –e d b u s2+ c + – – u c u C′ 高频参考信号低频解 调信号o 0s1s2()ce u u k u u ==+U0与Uc 无关，当Us 与Uc 同相，输出U0为正，二者反向，输出为负 精密整流型相敏检波电路它的通断由N1的输出极性决定，当Uc 为正,V1截止V2导通，N1为反相器，Ua=--Us; 当Uc 为负，Ua=0相敏检波电路的选频:抑制偶次谐波,衰减高次谐波鉴频：输出信号随相位差 φ的余弦而变化调频调频信号：tmx U u )cos(c m s +=ω多谐振荡器调频电路C R 4 u R R 2 R 3 ∞ - + + N 1 ∞ - + + N 2 V V 2 u 3 2 R ′ R′ U c U c -+u u o ∞ -+ + N CR 3 10k Ω 5k Ω 10k Ω R 1 R R P R 4V S15k Ω30k Ω10k Ω R 2 +FU r-FU r u ou+U r -U rt T T 1 T 0鉴频电路：对调频信号实现解调t m x m x U t u )sin()(d d c c m s++-=ωω窄脉冲鉴频电路调相调相信号：)cos(c m s mx t U u +=ωu o O c) u s tttO O τb) a) U s u放大与电 平鉴别器 单稳态 触发器低通 滤波器uUU脉冲采样式调相电路鉴相电路：开关式相敏检波电路鉴相 输出信号与cos 成正比U 0门限脉冲载波 锯齿输出调u ju x+a)U cu su s O ttO u j tO u j =k Ψu x+u j t O u xb)d) c) e)U C U 0 u ot u sU cO tOOtt脉冲调制脉冲调宽的数学表达式为： B =b +mx 参量调宽分别使充放电时间向相反方向变化解调：一种是将脉宽信号U o 送入一个低通滤波器，另一种方法是U o 用作门控信号，只有当U o 为高电平时，得到输出u o 与脉宽B 成正比。