3.2 模拟信号的调制传输
3.2.1 基本概念
当源信号是模拟信号且被改变的载波信号的参数也是连续变量时，即称为模拟调制。常见的模拟调制技术包括幅度调制、频率调制、相位调制，以及将以上调制方法结合的复合调制技术和多级调制技术。
3.2.2 幅度调制（AM）
1．幅度调制原理
（1）幅度调制的时域特征
幅度调制是正弦载波信号的幅度随调制信号做线形变化的过程。设正弦载波信号为：
其中： wc为载波的角频率、 
为载波的初始相位、 A为载波的幅度。
幅度调制信号一般即可以表示为：
其中 m( t )为基带信号。可见，幅度调制信号的波形随基带信号变化而正比的变化。这一过程的信号波形变化如图3-2所示。
图3-2 幅度调制过程中的时域波形变化
（2）幅度调制的频域特征
设基带信号m( t ) 的频谱为M( w ) ，则可以得到已调信号Sm( t ) 的频谱 Sm( w ) 为：
可见，幅度调制信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简单搬移。这一过程的频谱变化如图3-3所示。
图3-3 幅度调制过程中的频域波形变化
其中 为边带信号。
（3）幅度调制的一般模型
幅度调制器的一般模型如图3-4所示。
图3-4 幅度调制器模型
它由一个相乘器和一个冲激响应为 的带通滤波器组成。此时输出信号的频域表达式为：
可见，通过适当的选取冲激响应h( t ) ，便可以为输出信号选择保留不同的边带信号，即得到各种幅度调制信号。例如：双边带信号、单边带信号、残留边带信号等。
2．双边带信号（DSB）
如果输入的基带信号没有直流分量，且h( t ) 是理想带通滤波器，则得到的输出信号就是无载波分量的双边带幅度调制信号。
3．调幅信号（AM）
如果输入信号带有直流分量，即m( t ) 可以表示为
其中， m0是直流分量， m`( t )是交流分量，则得到的输出信号即是带有载波分量的双边带信号。如果满足
，则称该信号为调幅信号，其时域和频域表达式分别为
其频谱波形如图3-5所示。
图3-5 调幅信号频谱波形
4．单边带信号（SSB）
双边带信号包含两个完全相同的边带，即上、下边带，由于这两个边带信号包含完全相同的信息，因此为节省传输带宽，完全可以只传输一个边带信号，这就是单边带调制信号。单边带信号可以由双边带信号通过理想带通滤波器而获得，包括上边带信号和下边带信号两种类型。图3-6说明了单边带信号的产生过程中的频谱波形变化。
图3-6 单边带信号的调制过程
5．残留边带信号（VSB）
残留边带调制是介于双边带与单边带信号之间的一种线形调制，它即克服了双边带信号占用频带过宽的缺点，也解决了难以获得理想带通滤波器造成的单边带信号实现上的困难。在残留边带调制中，一个边带的信号大部分被抑制、保留了一小部分；而另一个边带的信号仅被抑制一小部分、大部分被保留，通过滤波器的特性保证两个边带信号的保留部分能够合并为一个完整的边带，以保证信号的完整性。显然，产生残留边带信号不需要十分陡峭的滤波器特性，因此比单边带信号更易于实现。
6．幅度调制的解调
（1）包络检波解调：包络检波器的组成如下图所示，其基本原理是用电容器的充放电过程来跟踪输入的已调信号包络的变化。当输入信号的正向周期时，二极管导通，电容C充电；当输入信号的负向周期时，二极管截止，电容C放电；当下一个正向周期到来时，电容C再次被充电。经过包络检波器后的输出中包含直流分量，隔掉直流后，即可恢复出基带信号。包络检波器的设计需要注意合理选择RC时间常数，防止拖尾现象；也可以再加一级低通滤波器，将包络锯齿滤去。图3-7所示为调幅信号的包络检波解调器示意图。
图3-7 调幅信号的包络检波解调器
（2）相干解调
调幅信号的相干解调，就是在接收端用一个与发送载波同频同相的本地载波与接收到的已调信号相乘。相干解调器的结构如图3-8所示。
图3-8 调幅信号的相干解调器
以双边带信号为例，与同频同相相干载波相乘后，时域表达式为
经过低通滤波器，滤掉高频成份， 为
上述过程的频域波形如图3-9所示。
图3-9 调幅信号相干解调的频域波形变化
3.2.3 频率调制（FM）
1．调制原理
频率调制是已调信号的瞬时角频率受基带信号的控制而改变的调制过程，调频信号的瞬时频率与基带信号呈线性关系。
2．频率调制的时域特征
调频信号的瞬时角频率可以表示为：
其中， Kf为频偏常数（调制常数），表示调频器的调制灵敏度，单位为rad/(V•s)。此时：
调频信号的时域表达式为：
设 
，则：
的时域波形如图3-10所示：
图 3-10 调频信号的时域波形
3.2.4 相位调制（PM）
1．调制原理
相位调制是已调信号的瞬时相位受基带信号的控制而改变的调制过程，调相信号的幅度和角频率相对于载波保持不变，而瞬时相位偏移是基带信号的线性函数。
2．相位调制的时域特征
调相信号的瞬时相位偏移可表示为：
其中，KP 称为相移常数（调制常数），表示调相器的灵敏度，单位为rad/V。此时，调相信号的时域表达式为：
调相信号的瞬时相位为：
设
的时域波形如图3-11所示。
图 3-11 调相信号的时域波形
