...
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？
在精密测量中， 进入测量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量电 路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是 调制的主要功用。 调制就是用一个信号 （称为调制信号） 去控制另一作为载体的信号 （称 为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。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。
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。
3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？
调制是给测量信号赋以一定特征，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。用需要传输的信号去改变载波 信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调 制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，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。
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。
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 线性函数变化。调幅信号 u 的一般表达式可写为：
s
us
式中
c
(U m mx) cos ct
──载波信号的角频率；
U ──调幅信号中载波信号的幅度；
m
m──调制度。
图X3-1 绘出了这种调幅信号的波形。
1
...
...
ux
a) O
t
uc
b)
O
t
us
c)
O
t
图 X3-1
a) 调制信号
双边带调幅信号
c) 双边带调幅信号
b) 载波信号
3-4 已知调幅信号表示为
us(t)=(10+0.5 × cos(2π×t))c1o0s0(2 π× 10
4
t) mV，确定载波信号频
率，调制信号频率，调制度。
Hz，调制信号频率为 100Hz，调制度 m = 0.5/Xm。
载波信号频率为 10
3-5 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。
4
调频就是用调制信号 x 去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频，即让调频 信号的频率按调制信号 x 的线性函数变化。调频信号 us 的一般表达式可写为：
us
式中
c
U m cos(
c
mx) t
── 载波信号的角频率；
U ── 调频信号中载波信号的幅度；
m
m ── 调制度。
图 X3-2 绘出了这种调频信号的波形。图 a 为调制信号 x 的波形,它可以按任意规律 变化; 图b 为调频信号的波形 ,它的频率随 x 变化。若 x= XmcosΩt，则调频信号的频率可 在
c
mXm 范围内变化。为了避免发生频率混叠现象，并便于解调，要求
c
mXm 。
...
...
2
...
...
x
O
a)
t
us
O
b)
t
图 X3-2 调频信号的波形
b) 调频信号
a) 调制信号
3-6 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。
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
式中
c
U cos( ct mx)
m
── 载波信号的角频率；
U ── 调相信号中载波信号的幅度；
m
m ── 调制度。
图 X3-3 绘出了这种调相信号的波形。图 a 为调制信号 x 的波形，它可以按任意规 律变化；图 b 为载波信号的波形，图 c 为调相信号的波形，调相信号与载波信号的相位 差随 x 变化。当 x 0时，调相信号滞后于载波信号。 x 0时，则超前于载波信号。
x
a)
o uc o
φ
us o
c) t
图 X3-3
a) 调制信号
调相信号的波形
c) 调相信号
b) t t
b) 载波信号
...
...
3
...