1.5 调制的基本原理

1.5.1 知识要点

1.了解载波与调制的概念

在各种通信系统中，要想把信息源传播到很远的地方，必须利用高频振荡信号，并设法把信息源“装载”在高频振荡信号上，然后利用无线或有线传播。这种运载着信息源的高频振荡信号，称为载波或载频。

把信息源变换过来的原始电信号“装载”到高频振荡信号的过程称为调制。实质上没有“装载”信息的高频振荡电信号，有其本身的频率、幅度和相位，调制是用信息源去控制载波频率、幅度或者相位的变化，使其随着信息源的变化而变化，这就产生了调频、调幅、调相三种调制方法。

2.熟悉模拟调制的方法

模拟调制的方法通常有调幅、残留边带调制和调频。

（1）正弦载波幅度随调制信号而变化的调制，简称调幅（AM）。调幅的技术和设备比较简单，频谱较窄，但抗干扰性能差，广泛应用于长中短波广播、小型无线电话、电报等电子设备中。

调幅波不是单一的简谐波，它包含f_c、f_c+F和f_c-F三个频率分量。后两个频率分量位于载频f_c的两边，分别叫做上边频和下边频。

（2）残留边带调制（VSB）是介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，它既克服了双边带调幅（DSB）信号占用频带宽的问题，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。我国模拟电视中的图像信号采用残留边带调制方式。

（3）正弦载波的瞬时频率随调制信号的瞬时值而变化的调制，简称调频（FM）。这种调制具有良好的抗干扰性能，广泛用于高质量广播、电视伴音、多路通信和扫频仪等电子设备中。

正弦波调频后也产生新的频率分量，这些分量和调频指数m_f有关。在理论上单频调频时调频波具有无穷多个边频分量，相邻两边频的距离等于F。通常把幅度小于载波原来幅度1/100的边频分量忽略不计，有效边频分量所占据的频带为调频波的带宽。

3.熟悉数字调制的方法

数字信号对正弦载波的调制，虽然从本质上讲与模拟信号的调制是一样的，但也有较大的区别：模拟信号的调制是对载波信号某一（些）参数的连续调制。或者说，载波信号调制则是用载波信号的某一（些）参数的连续变化来表征所传送的模拟调制信号；数字信号调制则是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的调制信号，因此数字信号的调制又被称做键控调制，三种基本调制方式及其派生的其他调制方式又分别称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）及其组合。

数字调制方式可分为二进制调制方式与多进制调制方式两大类，其主要区别是：前者是利用二进制数字信号去调制载波的振幅、频率或相位；后者则是利用多进制数字信号去调制载波的振幅、频率或相位。

（1）频移键控（FSK）是利用不同的频率来传送信息的一种调制方式。在发送端用基带信号1、0码分别控制两个载频信号f_c1、f_c2与开关电路。

（2）四相移相键控（QPSK）是一种相位调制技术，它规定了四种载波相位，QPSK中每次调制可传输两个信息比特，这些信息比特通过载波的四种相位来传递，解调器再根据星座图及接收到的载波信号相位来判断发送端发送的信息比特。QPSK信号是一种四状态信号，对应于四种相位分别表示二进制（00，01，10，11）四种状态。

（3）正交调幅（QAM）是幅度调制和相位调制的结合，即调幅又调相。图1-14是16PSK的16QAM已调波星座图。由图可以看出16QAM中16个星座点（已调波矢量端点）不在一个圆上，点间距离较远。解调时，区分相邻已调波矢量容易，故误码率低（与相同点数的PSK相比）；当把坐标原点与各矢量端点连线，可看出各已调波矢量的相位和幅度均有变化。所以说QAM方式的载波既调幅又调相。

图1-14 16QAM与16PSK已调波的星座图

a）16QAM b）16PSK

1.5.2 选择题

1.我国模拟电视的图像信号的调制方式是（ ）。

A.调幅 B.调频 C.残留边带调制 D.调相

2.我国模拟电视的伴音信号的调制方式是（ ）。

A.调幅 B.调频 C.残留边带调制 D.调相

3.我国有线数字电视的调制方式是（ ）。

A.16QAM B.QPSK C.2FSK D.64QAM

4.在卫星通信中的调制方式是（ ）。

A.16QAM B.QPSK C.2FSK D.64QAM

1.5.3 判断题

（正确画√，错误画×）

1.调幅波是由三个频率分量叠加组成的，一个分量是载波f_c，另外两个是上边频f_c+F和下边频f_c-F。 （ ）

2.调幅波的抗干扰性能优于调频波。 （ ）

3.频移键控（FSK）是利用不同的频率来传送信息的一种调制方式。 （ ）

4.16QAM是幅度调制和相位调制的结合，它的矢量端点不在一个圆上，点间距离较远。 （ ）

1.5.4 填空题

1.数字调制的基本方式分别称为____键控、____键控和____键控。

2.四相移相键控（QPSK）是一种____调制技术，它规定了____载波相位。

1.5.5 简答题

1.什么是调制？为什么要进行调制？

2.什么叫频率调制？

3.什么是频移键控？