1.2 调制与解调的基本概念

1.2.1 调制与解调的基本概念

从前面的介绍中已经了解不同频率电波的传输特性。在实际的通信和广播中我们需要传输电视节目、音乐节目和数据信息等。我们需要传输的这些信息内容不能直接通过天线传输出去，原因是多方面的，但主要有两个方面：一是语言和图像信号的频率低，传输的距离有限，发射天线的尺寸太大，如f = 1kHz的信号用λ/4的天线发射，λ（波长）= 光速/f = 30km，λ/4=7.5km，显然天线尺寸太庞大了；二是大家都把自己需要的声音和图像信号发射到天空中去会形成严重的互相干扰而无法正常地传输，因此要采用调制的方式。例如，中央电视台有十几套节目，每一套节目选择一个载波频率进行调制，也就是选择每个节目信号的运载工具。信号的运载工具被称为载波，载波也就是一种无线电信号，它具有传输距离远的特性。不同的节目选择不同频率的载波，这样在接收端，希望接收哪套节目，就调谐于相应的载波频率即可。收到载波后，再从载波上将运载的节目信号解调出来就可以收听或收看了。

调制与发射，犹如人们外出旅行，首先要选择运载工具，是乘火车还是坐飞机，通过运载工具将我们运输到目的地。调制和发射过程的示意图如图1.5所示。

图1.5 调制和发射过程的示意图

1.2.2 声音信号的调制和发射

广播电台要将声音信号传输到千家万户，必须对声音信号进行调制，然后进行功率放大，最后从天线上发射到天空中去。调制是将声音信号调制到载频（载波频率）上，这就是说声音信号的传输要选择一个运载工具，就是载波。载波信号的特点是频率比较高，并能传输很远的距离。调制就是将声音的信号加到载波中，当载波被发射到天空以后，人们用收音机将载波接收下来然后从载波中将声音信息再提取出来，送到扬声器中即可将声音还原。

常用的声音信号调制方法有两种，即幅度调制方法和频率调制方法。

1.幅度调制（AM）

幅度调制是使载波的信号幅度随声音信号（调制信号）的强弱而变化，幅度调制发射电路如图1.6（a）所示。

载波信号是由振荡电路产生的，它是一个幅度恒定频率不变的振荡信号。声音信号由话筒变成电信号经放大器放大到足够大的幅度，然后两信号都送到调制器中进行调制，调制后的信号就变成了调制波，调制波的频率不变但幅度却随声音信号的变化而变化，于是声音信息就加到了载波上，这个载波从天线上发射出去就可以传输得很远。调制后的载波在频谱上占有一定的宽度，它是由主载波和上下边带组成的，占有带宽为声音频带fs的2倍。这种方式又称双边带方式（DSB），见图1.6（b）。如果要传输多种声音信号就要选择多个频率的载波，每个载波之间要留有一定的间隔，这个间隔必须大于双边带所占有的宽度，以防止两者相互干扰。

2.频率调制（FM）

频率调制简称FM调制，它是使载波的频率随调制信号变化而变化，但载波的幅度不变，调频广播和电视伴音的调制都采用这种方式。FM调制方法最大的优点是可以克服幅度噪声的干扰，因为它可以利用限幅器将幅度变化的噪声消除，因而具有音质好、失真小的特点。其信号波形如图1.7所示。

图1.6 幅度调制（双边带DSB）

图1.7 频率调制（FM）

1.2.3 信号接收的基本过程

载波信号的接收示意图如图1.8所示，电视机首先将天线发射的载波接收下来，然后再从载波上将所调制的信号解调出来。图像信号由显像管还原，伴音信号由扬声器还原。

图1.8 载波信号的接收示意图