第14章调制与解调概述.ppt

第14章 调制与解调 调制图释 AM波形及频谱图 FM信号波形 ASK信号波形 FSK 信号波形 过调幅失真 DSB波及数学模型 包络检波器 同步检波器 半波精密包络检波器 全波精密整流器 电流输出的全波整流器 相加型半波相敏检波器 开关式相乘型全波相敏检波 LC并联振荡器 电参数调频电路 基极受控的多谐振荡器 电压调频电路 电参数调相电路 异或门鉴相器 RS触发器鉴相器 多谐振荡器脉冲调宽电压 电压调制电路 数字幅度键控信号波形 ASK调制模型及原理框图 ASK信号解调原理及波形 采样│判决解调原理 FSK信号的选频调制原理 FSK信号的直接调频调制电路 包络与相敏检波解调原理 零点解调法原理及波形 二相相位键控模型与波形 二相差分相位键控与波形 差分解调原理及波形 概 述 14.1 调幅及解调 14.2 调频和解调 14.3 调相与解调 14.4 脉宽调制与解调 14.5 数字调制与解调 在图中，延迟网络的延迟时间Ts是由数字信号的传输速率来定的，当1200bit/S时，Ts=833μs。经延迟后的信号u0(t-Ts)，比原来的键控信号u0(t)正好落后一个码元时间。用相乘器（鉴别器）将它们相乘后，经低通滤波器就可得到与原数字信号一致的S(t)。 对于一个连续调制波，可以表示为 该波的三要素：幅值A(t)、ω频率和 相角中任何参数都有可能携带了测量信号的信息。（见图释） 将测量信号从载波中还原出来的过程，称为解调。 随着微电子技术的发展，为了适应CPU的接口形式和有效的远距离传输信号，调频和载波数字信号愈来愈多地应用于检测系统中。 14.1.1 调幅原理 假设测量信号为 载波为 已调信号可写成为 ——调制系数或调幅度 用三角公式展开式 （调幅波波形及频谱图如图所示） 从AM波形可看出， 即m1，才能保证调幅波不出现过调制现象，否则在处使载波相位产生180o的反转，形成包络线失真（如图a）；如使某些元件出现截止，过调波会如图b所示。 上述调幅被称为标准调幅（AM），主要是利用加法运算和乘法运算，其数学模型可表示为图示。 但由于直流分量A0不是调制信号中的一部分，而且它占据了AM波中一半以上的功率。为了提高调制效率，只要在AM波中令A0=0即可达到目的,即只要AM波的上边波和下边波就可以了。 仅包含上边波和下边波的公式为 该波被称为双边带调幅（DSB）。DSB波的波形、频谱及其数学模型如图示。 上边波或下边波中都包含了的全部信息，所以只要任意一个边波就足够了。在双边带调制器后面接上一个边带滤波器，抑制掉无用边，即可产生单边带波，这样的调制过程称为单边带调幅（SSB）。 14.1.2 调幅波的解调 1．AM波的解调 从AM波中还原测量信号最常用的就是包络检波器。 ε—放大器的增益。 2．DSB和SSB波的解调 DSB和SSB调幅波的解调主要用同步检波（又称为相敏检波）器完成。必须指出，同步检波的关键就是要有一个与载波信号同频同相的同步信号。在实际应用中，直接使用载波信号不方便的话，也可用相应的电路从调制波中提取。 另外一种解调方法是由相乘器和低通滤波器组成，其原理为 令 可写成 通常 ，用低通滤波器滤掉式上式中的第二项和第三项，剩下第一项即可检出调制信号。 3. 常用解调电路 （1） AM解调电路（整流电路） ① 半波精密包络检波器 ② 全波包络检波电路 ③ 电流输出型全波包络检波器 （2）DSB和SSB解调电路（相敏检波） ① 相加型半波相敏检波 它是实现相加型同步检波原理的相加型半波相敏检波电路。 SGN(ur ) ——当ur左端为正时取1，为负时取?1； 为平衡条件。 ② 开关式相乘型全波相敏检波 它是实现同步信号与调制波相乘来解调DSB或SSB的简单电路。 SGN(ur) ——ur为正半周期时取1，否则取为?1。 只要再接入低通滤波器就可以得到包络线。 若设载波的频率为（称为中心频率），测量信号的变化量为ΔU0 ，则有 式中 Kf ——比例常数，代表调频器的调制灵敏度。 调频波 的波形见图示。 14.2.1 调频波的产生 1．振荡器谐振电路（LC并联谐振电路） 当传感器没工作时，ΔC=0，振荡器的频率为谐振回路的中心振荡频率，表示为 当传感器工作时，谐振频率将随电容增量ΔC变化，则为 考虑C ΔC， 展开成级数, 忽略高阶无穷小项，可近似表达为 可见，电参数ΔC 控制着频率Δω在中心频