信号调制解调电路
射频通信电路- 调制与解调电路
2020/7/28
Information&Communication Engineering Dept. XJTU
4
9·1 调制与解调器
1、平衡调制器电路
vD1 vc vW , iD1 gD (vc vW )s(wct)
R
C
vo
设输入信号（普通调幅波AM信号）
vi (t) Vim (1 ma cos Wt) coswct
RC滤波器的取值原则一般为：
➢ RC>>1/wc，以保证电容C对高频载波近似短路，
滤除输出信号的高频部分； ➢ RC<1/Wmax，保证低频调制信号可以通过RC低通 滤波器。
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9·2 包络检波电路
把二极管用折线特性逼近，并考虑到平均直流偏压Vo对 二极管构成的负偏压，可以得到：
i
gD 0
(vD
VD
)
vD VD vD 0
vD vi Vo Vim coswct Vo i gD (Vim coswct Vo VD )
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9·2 包络检波电路
输入信号vi(t)是一普通调幅波AM信号:
vi (t) Vim (1 ma cos Wt) coswct iD (t) a0 a1Vim (1 ma cos Wt) coswct
电路基础原理应用解调器实现信号的解调与恢复
电路基础原理应用解调器实现信号的解调与恢复在现代通信系统中，解调器是一个非常重要的设备，它能够实现信号的解调与恢复。
要理解解调器的原理和应用，首先我们需要了解一些电路基础原理。
1. 信号的调制与解调在通信系统中，信息信号常常被调制到载波信号上，便于传输和处理。
调制是将信息信号变换为载波信号的一个过程，而解调则是将调制过的信号还原为原始的信息信号。
解调器就是实现这一过程的关键设备。
2. 调制与解调的基本原理调制过程一般分为两种类型：幅度调制(AM)和频率调制(FM)。
当信号的幅度或频率随时间变化时，就可以实现信息的传递。
解调的原理与之相反，在幅度或频率变化的信号中提取出原始的信息信号。
3. 解调器的基本结构和功能解调器通常由滤波器、放大器、检波器等基本电路组成。
滤波器用于去除噪声和干扰，保留所需的频率成分；放大器用于增强信号的强度；检波器用于提取信号的原始信息。
这些基本电路相互配合，实现信号的解调与恢复。
4. 解调器的应用领域解调器广泛应用于各种通信系统，包括调制解调器、调音解调器、调频解调器等。
在无线通信中，调制解调器用于将数字信号调制为模拟信号，实现数字与模拟的转换。
调音解调器则用于音频信号的传输和处理。
调频解调器则用于调频广播等领域。
5. 解调器的发展趋势随着信息技术的发展，解调器也在不断演进。
从最初的简单模拟电路到复杂的数字信号处理(DSP)技术的应用，解调器的功能和性能得到了极大的提升。
同时，解调器在通信系统中的应用也越来越广泛。
在总结中，解调器是实现信号的解调与恢复的关键设备，具有广泛的应用领域和重要的发展趋势。
理解解调器的基本原理和结构对于掌握通信技术和应用具有重要意义。
通过不断的学习和研究，我们可以更好地应用和发展解调器这一重要设备，为通信技术的进步做出贡献。
第四章 信号调制解调电路
+ + N1
R3 uA us
N+ uo=-us + 2
∞
c) 负输入等效电路
第二节 调幅式测量电路
4.2.3相敏检波电路 一、相敏检波的功用和原理 1、相敏检波电路 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和 选频能力的检波电路。
第二节 调幅式测量电路
2、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。第二，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。
O u A, u o O t
第二节 调幅式测量电路
三、相敏检波电路的选频与鉴相特性 1、相敏检波电路的选频特性 相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输 入信号有不同的传递特性。以参考信号为基波， 所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出 为零，即它有抑制偶次谐波的功能。对于n=1,3,5 等各奇次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波 的1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减， 对高次谐波有一定抑制作用。
第二节 调幅式测量电路
4、相敏检波电路与调幅电路在结构上相似之处及区 别 将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得 到双边带调幅信号us，将双边带调幅信号us再乘以 载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。 这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原 因。 二者主要区别是调幅电路实现低频调制信号与 高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏 检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经 滤波后输出低频解调信号。这使它们的输入、输出 耦合回路与滤波器的结构和参数不同。
第7章信号调制解调电路
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>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
(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)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
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3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(6) 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Asin(ωt+φ)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) 。
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
理论基础：傅里叶变换的频移特性（调制定理）
若 f (t) F ( j) 则 f (t) ej0t F[ j( 0 )]
F[ f (t) cos0t] 1 F[ f (t)e j0t ] 1 F[ f (t)e-j0t ]
测控电路
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调制解调电路
第六章 频谱变换电路⎩⎨⎧非线性：调频、限幅频线性：调幅、混频、倍6.1概述频谱变换电路：频谱搬移，使之适合于传输.具备将输入信号频谱进行频谱变换，以获取具有所需频谱的输出信号这种功能的电路就叫做频谱变换电路。
6.2乘法器变跨导式模拟乘法器是以恒流源式差动放大电路为基础，并采用变换跨导的原理而形成的。
变跨导式模拟乘法器（恒流源式差分放大器）双入双出()()EQT EQT b b be i beco I U I U r r u r R u βββ+≈++=⋅-='111()21I U Tβ+= ∴I u U R u i TCo ⨯⋅-≈12若I u i ∞2成正比，则21i i o u u u ⨯∞ei e BE i e R u R u u I I 232≈-==∴21212i i e i i TC o U U R R u u U R u ⋅⋅=⋅⋅-=跨导222121i eI T T TEQ m u R UU U IU I g ∞⋅===∴称为变跨导乘法器.6.3调幅波一、幅度调制（AM ）()t u Ω－低频 ()t u c －高频定义：用()t u Ω去控制()t u c 的幅度，使幅度()t u Ω∞，称为调制称()t u Ω为调制信号，()t u c 为载波信号.1、 调幅特性.令()t U t u m Ω=ΩΩcos ()t w U t u c cm c cos = 则)()t w t M U t u c a cm AM cos cos 1⋅Ω+=其中cmm a U U k M Ω⋅=称为调制指数.（k 由电路决定的一个常数）()t w t M U t w U t u c a cm c cm AM cos cos cos ⋅Ω⋅⋅+⋅=()()[]t w t w M U t w U c c a cm c cm Ω-+Ω+⋅⋅+⋅=cos cos 21cos∴调幅波有3个频率分量c w 、Ω+c w 、Ω-c w .称Ω+c w 为上边频，Ω-c w 为下边频m AM B Ω=2载波不携带()t u Ω的信息，而且占用较大的发射功率，可以只发射边带。
第三章 信号调制解调电路4
3.3.1 调相原理与方法 3.3.1.1调相信号的一般表达式
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。 调相信号us的一般表达式可写为：
us=Umcos(wc t +mx)
调频信号us的一般表达式可写为：
x O U O
x B T
t a) 调制信号 t b) 脉冲调宽信号
19
3.4.1.1 传感器调制
4 5 6 7 8 9 10 11
3
M θ
2
1
用激光扫描的方法测量工件直径
20
3.4.1.2 电路调制
1、参量调宽
两个半周期通过不同的电阻通道向电容充电，输出信号的占 空比随两充电回路的阻值而变化
R 10k R1 10k C RP 5k ∞ R2 uo VS u +Ur +FUr
B
t N,uo t uo t -2 - 0 d) 2
13
2、RS触发器鉴相
Uc S R a) N,uo t t 0 B t uo t c)
14
Q Q
Uc O Us O Uc O Us O Q O b)
t
Us
1 2 π
2π
φ
3.3.2.4脉冲采样式鉴相
Uc 单稳 锯 齿 uj Uc′ 波 发 生 器 采样 保持 Us′ u′ 滤波器 uo
Uc
载波 频率
锯齿波 发生器
uj
+ ux
门限检 测电路
脉冲发 生器
输出调 相脉冲
us
a)
U0
Uc O uj O ux+uj U0 O us O uj=kΨ t c) t b)
【学习】第五章信号调理电路
一般采用音频交流电压（5～10kHZ）作为电桥电源。 这时，电桥输出将为调制波，外界工频干扰不易从线路 中引入，并且后接交流放大电路简单无零漂。
采用交流电桥时，必须注意影响测量误差的一些因素。
如：电桥中元件之间的互感影响；无感电阻的残余阻抗； 邻近交流电路对电桥的感应作用；泄漏电阻以及元件之间、 元件与地之间的分布电容等。
整理课件
33
整理课件
34
§2 调频与解调
（1）调频
调频（频率调制）是利用信号电 压的幅值控制一个振荡器，振荡 器输出的是等幅波，但其振荡频 率偏移量和信号电压成正比。
当信号电压为零时，调频波的频率等于中心频率（载波频 率）；信号电压为正值时频率提高，负值时则降低。所以调 频波是随信号而变化的疏密不等的等幅波。
-fm
fm
－f0
f0
时域分析
频域分析
由脉冲函数的卷积性质知：一个函数与单位脉冲函数卷积的结
果，就是将其以坐标原点为中心的频谱平移到该脉冲函数处。
即调制后的结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至
载波频率 f 0 处，幅值减半。
整理课件
24
从调幅原理看，载波频率 f 0 必须高于原 信号中的最高频率 f m 才能使已调波仍 保持原信号的频谱图形，不致重叠。
整理课件
27
g(t)1 2x(t)1 2x(t)co4sf0t
据傅里叶变换性质可得：
G (f) 1 2X (f) 1 4X (f 2 f0 ) 1 4X (f 2 f0 )
若用一个低通滤波器滤去中心
频率为 2 f 0 的高频成分，那
么将可以复现原信号的频谱 （幅值减小为一半），若用放 大处理来补偿幅值减小，可得 到原调制信号。
cd4046构成的fsk调制解调电路
cd4046构成的fsk调制解调电路全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：CD4046是一种集成电路，常用于FSK调制和解调电路中。
FSK （Frequency Shift Keying）调制技术是一种数字调制技术，通过改变信号的频率来携带数字信息。
在通信系统中，FSK调制技术被广泛应用于数据传输和调频调制解调。
本文将详细介绍CD4046构成的FSK 调制解调电路的原理和应用。
一、CD4046简介CD4046是一种集成数字数字锁相环PLL（Phase Locked Loop）电路，由德州仪器公司生产。
它由一个相位比较器、一个VCO （Voltage Controlled Oscillator）和一个低通滤波器组成。
CD4046可以将输入信号的频率与VCO的频率进行比较，并自动调节VCO的频率，使得输入信号与VCO的频率同步。
这种锁相环的原理可以用于FSK调制和解调电路中。
二、FSK调制解调电路原理1. FSK调制原理：在FSK调制中，输入的数字信号被转换成两种不同频率的信号，并分别控制两个不同频率的载波信号。
这两种载波信号通过一个开关切换器，使得输出信号在两种频率之间切换，从而携带数字信息。
2. FSK解调原理：在FSK解调中，接收到的信号经过解调器解调，得到两种不同频率的信号。
这两种信号再经过一个比较器比较，得到解调后的数字信号。
CD4046通过其内部的相位比较器和VCO实现了FSK调制解调电路。
其电路连接如下：1. 输入信号经过一个低通滤波器，去除噪声和高频成分，然后输入到CD4046的相位比较器。
2. CD4046的VCO的频率由输入信号的频率控制，当输入信号的频率高于VCO的频率时，VCO的频率会增加；反之，当输入信号的频率低于VCO的频率时，VCO的频率会减小。
3. CD4046的输出信号通过一个比较器进行信号处理，得到FSK调制或解调后的数字信号。
1. 数据传输：FSK调制技术可以将数字信号转换成模拟信号进行传输，提高数据传输效率和可靠性。
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R1 R1 R2 R3 R4 F R4 U R3 R2 Uo
应变式传感器输出信号的调制
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3.2.1 调幅原理与方法
3、用机械或光学的方法实现调制
4 3 2 5 6 7
θθ Ψ
1
14
3.2.1 调幅原理与方法
（三）电路调制
1、乘法器调制 、
uc ux 20µF 750 1k 51 0.1µF 1k 0.1µF 1k 3.3k 82 3 6 10 12 1MC1496 4 14 5 680k 20µF 3.3k uo 0.1µF +12V
第三章 信号调制解调电路
第一节 调制解调的功用与类型 第二节 调幅式测量电路 第三节 调频式测量电路 第四节 调相式测量电路 第五节 脉冲调制式测量电路
1
第一节 调制解调的功用与类型
1、在测控系统中为什么要采用信号调制？ 、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 给测量信号赋予一定特征， 给测量信号赋予一定特征 这就是调制的主要功用。
29
3.2.3 相敏检波电路
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 输入一个参考信号。有了 输入一个参考信号 参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。 参考信号应与所需解调的调幅信号具有同样的频率， 采用载波信号作参考信号就能满足这一条件。 由于相敏检波电路需要有一个与输入的调幅信号同频 的信号做参考信号，因此相敏检波电路又称为同步检波 同步检波 电路。 电路
18
3.2.2 包络检波电路
包络检波的基本工作原理是什么？ 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，即可获得所需调制信号，实现解调。
us uo'
O a)
3.2.2 包络检波电路
1、半波精密检波电路 、
R2 R΄2 R1 + us – + ii u΄s – ∞ i VD1 VD2 A R3 R4 C ∞ uo
++ u – + uA u΄A – – 半波整流器
+ + N1
+ + N2
低通滤波器
23
3.2.2 包络检波电路
2、全波精密检波电路 、
us R2 R΄2 + us – R1 ∞ R4 i VD1 VD2 R’3 C ∞ uA t O t
T3 i3 + RL uo _
17
3.2.2 包络检波电路
什么是检波？ 什么是检波？ 从已调信号中检出调制信号的过程称为解调 检波 解调或检波 解调 检波。 什么是包络检波？ 什么是包络检波？ 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 包络检波。 包络检波
11
3.2.1 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。
12
3.2.1 调幅原理与方法
2、通过交流供电实现调制
t
O b)
t
只要采用适当的单向导电器件取其上半部（也可取 其下半部）波形，即能实现包络检波。 19
3.2.2 包络检波电路
（一）二极管与三极管包络检波 1、基本电路 、
ic T + us _ VD i RL C2 + uo _ C1 + V T us Ec RL C2 _ 非线性 低通 器件 滤波器 b) 晶体管检波电路 + uo _
ux uc
Kxy x y
uo
750
1k 1k
47k
a)原理图
-8V
b) 实用电路 15
3.2.1 调幅原理与方法
2、开关电路调制 、
ux V1 ux V2 uo O Uc O uo O t t t
Uc Uc
16
3.2.1 调
3、信号相加调制 、
T1 + VD1 i1 ux -R + u c P T2 + 信号 ux VD2 i2 调 制 信 号
3.2.1 调幅原理与方法
为了正确进行信号调制必须要求ωc>> ，通常至少要求 ωc>10 。 us=Uxmcos t cosωct
A 1
B 1
2
2
π
n
10
3.2.1 调幅原理与方法
3、在测控系统中被测信号的变化频率为 、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 选取载波信号的频率 ？ 频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？ 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>> ，通常至少要求 ωc>10 。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>1000 Hz。调幅信号放大 器的通频带应为900~1100 Hz。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。
2
第一节 调制解调的功用与类型
2、什么是信号调制？ 、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 调制 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。 3、什么是解调？ 、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 解调。 解调
31
3.2.3 相敏检波电路
4、相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处 ？ 、 相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处？ 它们又有哪些区别？ 它们又有哪些区别？ 将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双 边带调幅信号us ，将双边带调幅信号us 再乘以载波信 号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相 敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。 二者主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频 载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器 实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输 出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与 滤波器的结构和参数不同。 32
线性全波检波电路之二
25
3.2.2 包络检波电路
R2 R1 R2 VD1 R1 us + N1 + ∞ VD2 R3 uA R4 + + N2 ∞ uo R1 us<0 ∞ + + N1 uA us us>0 + N1 us + ∞ R3 us R4 + N2 uo=us + ∞
b）正输入等效电路 R2 R3 R4 N+ uo=-us + 2 ∞
A + ii + + O u΄s + N1 + + u – + R3 + N2 uA uo u΄A – – – uo 半波整流器 低通滤波器 O
t
线性全波检波电路之一 24
3.2.2 包络检波电路
VD1 R1 us R2 ∞ + N1 + R4 VD2 R5 uo
VD3 R3 ∞ + VD4
+ N2
5
第二节 调幅式测量电路
2.1 调幅原理与方法 2.2 包络检波电路 2.3 相敏检波电路
6
3.2.1 调幅原理与方法
（一）概念和定义 1、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画 、什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式， 出其波形。 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。 调幅 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 一般表达式可写为： 一般表达式 us=(Um+mx)coswct 7
C1
非线性 低通 滤波器 器件 a) 二极管检波电路
20
3.2.2 包络检波电路
2、峰值检波与平均值检波 、
i uo i u π 0 π/2 imax 0 uo
θ
0
0
ωct
i 0 0
i
t
us=usmcosωct
Usm
ωct
uo 0 a)二极管
θ
Usm
θ us=usmcosωct
ube
0
Ic
icmax ωct
30
3.2.3 相敏检波电路
调制信号： u x = U xm cos Ωt 载波信号： uc = cos ω ct 双边带调幅信号信号：
u s = u xuc = U xm cos Ωt cos ω ct
参考信号： uc = cos ω c t 相敏检波后的输出信号：
uo = u s uc = U xm cos Ωt cos 2 ω c t 1 1 = U xm cos Ωt + U xm [cos(2ω c − Ω)t + cos(2ω c + Ω)t ] 2 4