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幅度调制本文重定向自 振幅調變

调制方式
连续调制
调幅调频调角
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SSB · DSB
FMPM
数字ASK
OOK · QAM
FSK
MSK · GFSK
PSK
CPM
其他SM (模拟)
脉冲调制
模拟PAM · PDM · PPM
数字PCM · PWM
扩频
CSS · DSSS · THSS · FHSS
另见
调制 · 线路码 · 调制解调器 · ΔΣ调制 · OFDM · FDM

幅度调制Amplitude ModulationAM),也可简称为调幅,是在电子通信中使用的一种调制方法,最常用于无线电载波传输信息。在幅度调制中,载波的幅度(信号强度)是与所发送的波形成比例变化的。例如,该波形可能是与扬声器再现的声音相对应,也有可能与电视像素的光强度相对应。这种方法与载波频率变化的频率调制,以及相位变化的相位调制均形成对比。

AM是最早用于通过无线电传送声音的调制方法。它在20世纪头二十年间发展,开始于Roberto Landell De Moura与范信达的在1900年的无线电话实验。 在今天,它仍在多种通信形式中使用;例如用在便携式对讲机英语two way radioVHF航空无线电公民波段无线电英语Citizen's Band Radio与电脑的调制解调器中。[来源请求] “AM”通常指中波调幅无线电广播

音频、调幅和调频载波的动画。
图1:音频信号(最上面)可由载波频率使用调幅或调频方式承载。

示意图

一个简单的幅度调制示意图如下:

Amplitude modulation.png

幅度调制的信号No.4就是(No.1+No.2)*No.3得来。

交换调制器(switching modulator)

交换调制器是一种可以产生AM波的方法。其中我们假设接到二极管的载波幅度大到它可以在二极管特性曲线两边来回震荡。假设二极管是一个理想开关,在正向偏置时阻抗为零。这样,我们就可以用片段县性来近似这个二极管与负载电阻组合的转换特性。

标准AM的简化分析

幅度调制图解

考虑一个频率为 fc,幅度为 A 的载波(正弦波):

.

m(t) 表示调制波形。对于这个例子,我们只需用一个比 fc 小很多的,频率为 fm 的正弦波调制:

,

其中 M 是调制的幅度。我们需要让 M<1 以使 (1+m(t)) 总是正数。若 M>1 则会出现过调制,从传输信号中重构消息信号会导致原始信号的丢失。幅度调制的结果就是载波 c(t) 乘以正数 (1+m(t)):

在这个简单情形中 M调制指数相同。当 M=0.5 时调幅信号 y(t) 对应于图4中最上面的图(标记为“50%调制”)。

运用积化和差恒等式,y(t) 可以用三个正弦波的和表示:

因此,调制信号有三个组成部分:载波 c(t) 没有变,还有频率略高和略低于载波频率 fc 的两个纯正弦波(称为边带)。

解调方法

调幅解调器的最简单的形式包括一个充当包络检波器的二极管。另一种类型的解调器——乘积检波器英语product detector的电路更加复杂,但能提供更好的解调品质。

调幅的优点

调幅是历史上最早发明的调制方式。调幅的优点是容易产生及恢复信号。在发射器中,可以用交换调制器,或是平方率调制器(square-law modulator)来完成调制。在接收器中,可以用波封检测器,或是平方率检测器(square-law detector)来完成解调。也就是说,调幅系统成本十分低廉,这就是为什么AM无线电广播会如此受到欢迎。

调幅的缺点

  1. 浪费功率
    载波与带有信息的基频信号并不相关。因此,传输载波就会浪费功率,也就是说,在调幅的总功率中,有一部分是真正有被影响,有另一部分是被浪费的。
  2. 浪费带宽
    AM波的上边带及下边带相互对称于载波频率,所以若我们知道其中一组边带的幅度谱及相位谱,由于对称性,我们就可以知道另外一组。这也表示在信息传输的时候,其实只有一组边带就够了,沟道也因此只需要提供基频信号的带宽,所以,从这样的观点来看,因为调幅需要的传输带宽是讯息带宽的两倍,所以我们可以宣称它是浪费带宽的。

调幅的变化形式

要克服调幅的缺点,我们可以对调幅的过程做修改,但是这样的修改往往会造成系统的复杂度增加,也就是说,我们是在牺牲系统复杂度来使通信资源能够更好的使用。

  1. 双边带抑制载波调制(DSB-SC调制)
    DSB-SC的发射波只由上下边带组成。因为抑制了载波,所以可以节省传输功率,但是沟道带宽需求还是跟原来一样,也就是讯息带宽的两倍。
  2. 残留边带调制(VSB调制)
    VSB调制让一组边带几乎全部通过,而另一组边带几乎全不通过,也就是有少量的残留。所以,VSB的带宽需求,比起讯息带宽多了前述的残留边带的宽度。这种方式的调制,很适合用在宽频信号,例如说电视频号,在极低频率处含有显著的成分。又例如说,在电视广播中,很强的载波会跟被调波一起被发送,所以我们能在接收端处用波封检测器来解调信号,因此接收器的设计得以被简化。
  3. 单边带调制(SSB调制)
    SSB的被调波只由上边带或者是下边带组成,所以,SSB调制的功能是,将调制波的频谱在频域中转移到新的位置。单边带调制适合传送声音频号。这样的调制方法需要的传输功率以及沟道带宽都最少,但缺点是实现成本的增加以及系统复杂度的增加。

参见

外部链接


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