锁相环里的调制——模拟调制

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调制是通信技术中的核心概念，用于将基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号。本文将从调制的基本概念、不同类型的模拟调制方式、角度调制的原理、调制系统的抗噪声性能以及比较各种模拟调制系统的特性等方面进行解析。

调制的基本概念是按照调制信号的变化控制载波的某个参数，分为幅度调制和角度调制。幅度调制线性地改变载波的幅度，而角度调制非线性地改变载波的频率或相位。

幅度调制包括调幅（AM）、双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）以及残留边带调制（VSB）。调幅波的包络与调制信号形状一致，可以通过包络检波恢复原始信号。双边带调制中，载波分量不携带信息，效率更高，但需要相干解调。单边带调制进一步减少了所需的带宽，通过滤波或相移方法实现，但实现较复杂。残留边带调制介于SSB与DSB之间，平衡了两者的特点。

角度调制，如调频（FM）和调相（PM），通过载波的频率或相位随基带信号的变化而变化，产生非线性调制信号。这些信号的频谱结构不再保持基带信号的结构，具有较高的抗噪声性能，但带宽会相应增加。

线性调制系统通过相乘器和滤波器构成，而角度调制系统则通过直接或间接方法改变载波的频率或相位。相干解调适用于所有线性调制，而非相干解调则更适用于角度调制。

调制系统抗噪声性能受到解调器输入和输出信噪比的影响。FM系统的抗噪声性能通常优于AM系统，尤其是在大信噪比条件下。NBFM和WBFM的带宽与调制频率和最大频偏有关，其中WBFM的带宽取决于最大频偏。调频信号的能量分配规则与调频指数相关，而预加重和去加重技术可以改善信号质量。

各种模拟调制系统在抗噪声性能、频带利用率以及特点和应用方面存在差异。AM系统接收设备简单但功率利用率低，主要用于广播。DSB系统功率利用率高，但接收需要同步解调，适用于点对点通信。SSB系统功率和频带利用率都高，抗干扰和抗选择性衰落性能优于AM，适用于频分多路复用系统。VSB系统在抗噪声性能和频带利用率方面接近SSB，适用于电视广播。FM系统对非线性器件不敏感，抗快衰落能力强，广泛应用于长距离通信、广播和调频立体声。

模拟调制系统实现加重技术以改善输出信噪比。对讲机采用窄带FM，因为12.5kHz和25kHz的基带码速完全满足要求。宽带调制系统具有更强大的抗干扰能力，物理意义在于利用更大的带宽分散噪声影响。

频分复用（FDM）在一条信道中同时传输多路信号，充分利用频带资源提高信道利用率。时分复用（TDM）则利用时间资源，适用于数字通信系统。码分复用（CDM）通过编码技术区分不同用户信号，适用于CDMA系统。

综上所述，调制在通信系统中具有重要作用，通过不同类型的调制方式实现信号的有效传输，同时改善系统抗噪声性能和多路复用能力。各种模拟调制系统在应用中展现出各自的优势和特点，根据具体需求选择合适的调制方式。