什么是幅度调制?
音频等低频信号难以直接传输,因此要搭载在高频载波上。幅度调制(AM)根据消息改变载波的幅度。在费森登的早期实验之后,它成为无线电广播的标准方式。
表达式与调制指数
对于消息 m(t)=Amcos(2πfmt) 和载波 Accos(2πfct),常规AM为
s(t) = Ac[1 + μ·cos(2πfmt)]·cos(2πfct), μ = Am/Ac
μ称为调制指数;大于1时信号过调制,包络发生失真。
边带与带宽
用三角恒等式展开可得三个分量:载波 fc、上边带 fc+fm 和下边带 fc−fm。若消息带宽为W,AM带宽为2W。
功率效率
总功率为 Pc(1+μ²/2),承载信息的边带所占比例为 μ²/(2+μ²)。即使μ=1,效率也只有约33%,其余功率用于载波。
变体
| 方式 | 特点 | 带宽 | 用途 |
|---|---|---|---|
| DSB-FC(常规AM) | 含载波,接收机简单 | 2W | 调幅广播 |
| DSB-SC | 抑制载波,功率效率更高 | 2W | 如FM立体声副载波 |
| SSB | 只发送一个边带 | W | 业余、海事和军用短波 |
| VSB | 一个边带加另一边带的残留部分 | 略大于W | 模拟电视图像 |
解调
- 包络检波:用二极管和RC电路跟踪幅度轮廓;仅适用于μ≤1的常规AM。
- 相干(同步)检波:乘以频率和相位一致的本地载波,再经低通滤波;DSB-SC和SSB必须采用。
优缺点
AM简单且传播距离远,但噪声直接叠加在幅度上,因此音质不如频率调制(FM)。
参考文献
- Haykin, S., & Moher, M. (2009). Communication Systems (5th ed.). Wiley.
- Lathi, B. P., & Ding, Z. (2009). Modern Digital and Analog Communication Systems (4th ed.). Oxford University Press.
- Carlson, A. B., & Crilly, P. B. (2010). Communication Systems (5th ed.). McGraw-Hill.
- ITU-R Recommendation BS.560 / Regional Agreement GE75 (LF/MF broadcasting, 9 kHz channel spacing in Regions 1 and 3).