测控电路_调制解调篇调幅调频调相.ppt

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1、第三章信号调制解调电路第一节调制解调的功用与类型1、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。2、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。第一节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

2、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。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、调频和调相。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。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?调制是给测量信号赋予一

3、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。第二节调幅式测量电路一、调幅原理与方法(一)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:us=(Um+mx)coswct第二

4、节调幅式测量电路txOtOucusa)调制信号b)载波信号Otc)双边带调幅信号第二节调幅式测量电路2、何谓双边带调幅?写出其数学表达式,画出波形假设调制信号x是角频率为Ω的余弦信号x=XmcosΩt,由式(3-1)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

5、式为:us=UxmcosΩtcosωct第二节调幅式测量电路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?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>1000Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100Hz。信号解调后,滤波器的通频带应>100Hz,即让0

6、~100Hz的信号顺利通过,而将900Hz以上的信号抑制,可选通频带为200Hz。第二节调幅式测量电路(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。第二节调幅式测量电路2、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。R1FR4R2R3R1R2UoUR3R4应变式传感器输出信号的调制第二节调幅式测量电路3、用机械或光学的方法实现调制Ψθθ1234567第二节调幅式测量电路(三

7、)电路调制1、乘法器调制a)原理图ucuxuoxyKxyb)实用电路-8V47kΩ0.1μF1kΩ0.1μF51Ω750Ω1410161kΩ38MC14961kΩ3.3kΩ3.3kΩ750Ω1kΩ680kΩ20μF20μFuc1kΩ0.1μF21254uoux+12V第二节调幅式测量电路2、开关电路调制uxuoUcV2V1UcuotOUcOttOux第二节调幅式测量电路3、信号相加调制T1+ux-+ux-+uc-VD1i1VD2i2载波信号T3T2RLi3+uo_RP调制信号第二节调幅式测量电路二、包络检

8、波电路什么是包络检波?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。第二节调幅式测量电路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

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