用振幅承载信息
调幅,简称AM,是通过改变载波振幅来传递信息的调制方式。常规带载波双边带调幅可写为s(t)=Ac[1+μx(t)]cos(2πfct),其中Ac为未调制载波幅度,fc为载波频率,x(t)为归一化基带信号,μ为调制度。这个模型把缓慢变化的信息与较快振荡的载波结合,并非直接改变载波频率来编码信息。
若x(t)的绝对值不超过一,并使0≤μ≤1,包络便可保持与1+μx(t)对应。理想地去除直流项并调整比例后,便能恢复基带。这里的线性关系首先属于调制模型;实际发送与接收电路还须在合适范围内工作,不能让放大器削顶等非线性破坏波形。
边带与功率如何分布
若基带是频率fm的单音余弦,利用三角恒等式展开,可得到位于fc的载波以及fc−fm、fc+fm两条边带。例如,以1兆赫载波承载1千赫单音,会出现999千赫和1001千赫的边带。若基带频谱占据零到B的范围,理想双边带信号在正频率附近占据约2B的带宽。
载波本身并不携带这一路变化的信息,却占用发射功率。对单音、无过调制且负载相同的理想模型,两侧边带合计功率为载波功率的μ²/2。因此μ=1时,边带只占总功率的三分之一。这个比例来自单音模型,不能不加条件地推广到任意语音或其他调制形式。
包络检波与同步检波
简单包络检波器可由整流元件和电容、电阻构成:电容在输入峰值附近充电,在峰间放电,以跟随较慢的包络。充放电时间需在抑制载波纹波与跟上基带变化之间折中。二极管压降、放电过快或过慢以及输入噪声,都会使输出偏离理想包络。
若μ过大,使括号中的系数越过零,信号发生过调制,包络相当于把负的部分折回,普通包络检测就不能无失真地重建原信号。抑制载波双边带调幅直接发送基带与载波的乘积,通常也不能靠取包络恢复正负信息。同步检波用本地同频、相位适当的载波相乘,再低通滤波取回基带,但必须解决载波同步问题。
不同形式,不同代价
保留较强载波,是以功率换取接收电路的简化;抑制载波减少了这一部分功率开销,却不会自动把两个边带变成一个,也不免除接收端的同步要求。因此比较方案时,应分开考察载波是否发送、边带如何保留以及采用何种解调方式,不能只用“更省电”概括全部差别。
数字幅度键控ASK也改变载波幅度,但用有限的幅度状态表示离散符号。例如开关键控OOK以有载波和无载波表示两种符号,而模拟调幅关注连续基带波形。二者在乘法模型和部分电路上相关,接收目标却不同:前者需要作符号判决,后者需要恢复波形。调幅包络也不是原始信息的无条件复制品。