1.5 調制的基本原理

1.5.1 知識要點

1.了解載波與調制的概念

在各種通信系統中，要想把信息源傳播到很遠的地方，必須利用高頻振蕩信號，并設法把信息源“裝載”在高頻振蕩信號上，然后利用無線或有線傳播。這種運載著信息源的高頻振蕩信號，稱為載波或載頻。

把信息源變換過來的原始電信號“裝載”到高頻振蕩信號的過程稱為調制。實質上沒有“裝載”信息的高頻振蕩電信號，有其本身的頻率、幅度和相位，調制是用信息源去控制載波頻率、幅度或者相位的變化，使其隨著信息源的變化而變化，這就產生了調頻、調幅、調相三種調制方法。

2.熟悉模擬調制的方法

模擬調制的方法通常有調幅、殘留邊帶調制和調頻。

（1）正弦載波幅度隨調制信號而變化的調制，簡稱調幅（AM）。調幅的技術和設備比較簡單，頻譜較窄，但抗干擾性能差，廣泛應用于長中短波廣播、小型無線電話、電報等電子設備中。

調幅波不是單一的簡諧波，它包含f_c、f_c+F和f_c-F三個頻率分量。后兩個頻率分量位于載頻f_c的兩邊，分別叫做上邊頻和下邊頻。

（2）殘留邊帶調制（VSB）是介于單邊帶調制與雙邊帶調制之間的一種調制方式，它既克服了雙邊帶調幅（DSB）信號占用頻帶寬的問題，又解決了單邊帶濾波器不易實現的難題。在殘留邊帶調制中，除了傳送一個邊帶外，還保留了另外一個邊帶的一部分。我國模擬電視中的圖像信號采用殘留邊帶調制方式。

（3）正弦載波的瞬時頻率隨調制信號的瞬時值而變化的調制，簡稱調頻（FM）。這種調制具有良好的抗干擾性能，廣泛用于高質量廣播、電視伴音、多路通信和掃頻儀等電子設備中。

正弦波調頻后也產生新的頻率分量，這些分量和調頻指數m_f有關。在理論上單頻調頻時調頻波具有無窮多個邊頻分量，相鄰兩邊頻的距離等于F。通常把幅度小于載波原來幅度1/100的邊頻分量忽略不計，有效邊頻分量所占據的頻帶為調頻波的帶寬。

3.熟悉數字調制的方法

數字信號對正弦載波的調制，雖然從本質上講與模擬信號的調制是一樣的，但也有較大的區別：模擬信號的調制是對載波信號某一（些）參數的連續調制。或者說，載波信號調制則是用載波信號的某一（些）參數的連續變化來表征所傳送的模擬調制信號；數字信號調制則是用載波信號的某些離散狀態來表征所傳送的調制信號，因此數字信號的調制又被稱做鍵控調制，三種基本調制方式及其派生的其他調制方式又分別稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）及其組合。

數字調制方式可分為二進制調制方式與多進制調制方式兩大類，其主要區別是：前者是利用二進制數字信號去調制載波的振幅、頻率或相位；后者則是利用多進制數字信號去調制載波的振幅、頻率或相位。

（1）頻移鍵控（FSK）是利用不同的頻率來傳送信息的一種調制方式。在發送端用基帶信號1、0碼分別控制兩個載頻信號f_c1、f_c2與開關電路。

（2）四相移相鍵控（QPSK）是一種相位調制技術，它規定了四種載波相位，QPSK中每次調制可傳輸兩個信息比特，這些信息比特通過載波的四種相位來傳遞，解調器再根據星座圖及接收到的載波信號相位來判斷發送端發送的信息比特。QPSK信號是一種四狀態信號，對應于四種相位分別表示二進制（00，01，10，11）四種狀態。

（3）正交調幅（QAM）是幅度調制和相位調制的結合，即調幅又調相。圖1-14是16PSK的16QAM已調波星座圖。由圖可以看出16QAM中16個星座點（已調波矢量端點）不在一個圓上，點間距離較遠。解調時，區分相鄰已調波矢量容易，故誤碼率低（與相同點數的PSK相比）；當把坐標原點與各矢量端點連線，可看出各已調波矢量的相位和幅度均有變化。所以說QAM方式的載波既調幅又調相。

圖1-14 16QAM與16PSK已調波的星座圖

a）16QAM b）16PSK

1.5.2 選擇題

1.我國模擬電視的圖像信號的調制方式是（ ）。

A.調幅 B.調頻 C.殘留邊帶調制 D.調相

2.我國模擬電視的伴音信號的調制方式是（ ）。

A.調幅 B.調頻 C.殘留邊帶調制 D.調相

3.我國有線數字電視的調制方式是（ ）。

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

4.在衛星通信中的調制方式是（ ）。

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

1.5.3 判斷題

（正確畫√，錯誤畫×）

1.調幅波是由三個頻率分量疊加組成的，一個分量是載波f_c，另外兩個是上邊頻f_c+F和下邊頻f_c-F。 （ ）

2.調幅波的抗干擾性能優于調頻波。 （ ）

3.頻移鍵控（FSK）是利用不同的頻率來傳送信息的一種調制方式。 （ ）

4.16QAM是幅度調制和相位調制的結合，它的矢量端點不在一個圓上，點間距離較遠。 （ ）

1.5.4 填空題

1.數字調制的基本方式分別稱為____鍵控、____鍵控和____鍵控。

2.四相移相鍵控（QPSK）是一種____調制技術，它規定了____載波相位。

1.5.5 簡答題

1.什么是調制？為什么要進行調制？

2.什么叫頻率調制？

3.什么是頻移鍵控？