使消息載體的某些特性隨消息變化的過程。調製的作用是把消息置入消息載體，便於傳輸或處理。調製是各種通信系統的重要基礎，也廣泛用於廣播、電視、雷達、測量儀等電子設備。在通信系統中為瞭適應不同的通道情況（如數位通道或類比通道、單路通道或多路通道等），常常要在發信端對原始信號進行調製，得到便於通道傳輸的信號，然後在收信端完成調製的逆過程──解調，還原出原始信號。

　　用來傳送消息的信號uC(t)叫作載波或受調信號，代表所欲傳送消息的信號

叫作調制信號，調制後的信號 u( t)叫作已調信號。用調制信號 控制載波的某些參數，使之隨 而變化，就可實現調制。

　　受調信號可以是正弦波或脈沖波，所欲傳送的消息可以是話音、圖像或其他物理量，也可以是數據、電報和編碼等信號。前者是模擬信號，後者是數字信號。

　　調制是一種非線性過程。載波被調制後產生新的頻率分量，通常它們分佈在載頻fC的兩邊，占有一定的頻帶，分別叫做上邊帶和下邊帶。這些新頻率分量與調制信號有關，是攜帶著消息的有用信號。調制的目的是實現頻譜搬移，即把欲傳送消息的頻譜，變換到載波附近的頻帶，使消息更便於傳輸或處理。

　　調制的主要性能指標是頻譜寬度和抗幹擾性。這是一對矛盾。調制方式不同，這些指標也不一樣。一般說，調制頻譜越寬，抗幹擾性能越好；反之，抗幹擾性能較差。調制的另一重要性能指標是調制失真。總的說來，數字調制比模擬調制具有較強的抗調制失真的能力。

　　調制的種類　調制的種類很多，分類方法也不一致。按調制信號的形式可分為模擬調制和數字調制。用模擬信號調制稱為模擬調制；用數據或數字信號調制稱為數字調制。按被調信號的種類可分為脈沖調制、正弦波調制和強度調制(如對非相幹光調制)等。調制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調制有幅度調制、頻率調制和相位調制三種基本方式，後兩者合稱為角度調制。此外還有一些變異的調制，如單邊帶調幅、殘留邊帶調幅等。脈沖調制也可以按類似的方法分類。此外還有復合調制和多重調制等。不同的調制方式有不同的特點和性能。

　　正弦波幅度調制　正弦載波幅度隨調制信號而變化的調制，簡稱調幅(AM)。數字幅度調制也叫作幅度鍵控(ASK)。調幅的技術和設備比較簡單，頻譜較窄，但抗幹擾性能差，廣泛應用於長中短波廣播、小型無線電話、電報等電子設備中。

　　早期的無線電報機采用火花式放電器產生高頻振蕩。傳號時火花式發報機發射高頻振蕩波，空號時發報機沒有輸出。這種電報信號的載波不是純正弦波，它含有很多諧波分量，會對其他信號產生嚴重幹擾。

　　理想的模擬正弦波調幅是：載波幅度與調制信號瞬時值

成線性關系，但載頻 f C= ω C/2π和相位 φ保持不變。單頻調制時，調幅信號 u A( t)可用下式表示：

uA(t)=UC(1+macosΩt)cos(ωCt+φ)　　　(1)

式中UC是載波幅度；Ω=2πF，是調制信號的角頻率，其中F是調制信號頻率；ma是一個和調制信號幅度

成比例的常數，叫作調幅系數，數值應在0～1之間。圖1a、圖b、圖c分別是單頻調制信號 、載波信號 和調幅波 u A( t)的波形。調幅波的瞬時幅度變化曲線叫作包絡線。調幅系數 m a不能大於1，否則包絡線和調制信號不能保持線性關系，會產生失真。這種情況叫做過調幅。

式(1)的調幅波不是單一的簡諧波，它包含fC、fC+F和fC-F三個頻率分量。後兩個頻率分量位於載頻fC的兩邊，分別叫作上邊頻和下邊頻(圖2c)。這種已調制信號有時叫作標準調幅波。如果調制信號占有一個頻帶，最高頻率為F

，則標準調幅波的頻譜寬度 B W A= 2 F ，位於載頻 f C兩邊的頻帶分別稱為上邊帶和下邊帶。調幅波的載頻分量與調制信號無關，但邊帶分量隨調制信號變化。這意味著所欲傳送的消息都包含在邊帶之中，隻用一個邊帶信號就能夠傳送全部消息。把載波去掉的調幅信號，叫做抑制載波調幅；把載波和某一個邊帶一起抑制掉，隻剩下一個邊帶的調幅信號，叫做單邊帶調幅(SSB)。單邊帶調幅節省功率，抗幹擾性能較好，而且節省頻帶，但設備比較復雜（見 單邊帶調制）。

　　正弦波頻率調制　正弦載波的瞬時頻率隨調制信號的瞬時值而變化的調制，簡稱調頻(FM)。數字頻率調制也稱移頻鍵控(FSK)。

　　調頻是1933年E.H.阿姆斯特朗發明的。這種調制具有良好的抗幹擾性能，廣泛用於高質量廣播、電視伴音、多路通信和掃頻儀等電子設備中。

　　理想的調頻是：載波的瞬時角頻率ω 與調制信號瞬時值

成線性關系，而幅度 U C不變。單頻調制時，瞬時角頻率 ω 的表示式是

ω = ω C＋Δ ω cos Ω t　　　　　　　(2)
式中Δ ω = k f ，是一個和調制信號幅度 成正比的常數，稱為最大角頻率偏移。圖3是調頻波的波形。調頻波的表示式是

式中φ0是載波的初始相位；Δω/Ω=mf稱調頻指數，它可以是任何正數。mf很大時，調頻波的頻譜很寬，這種情況叫作寬帶調頻。

　　正弦波調頻後也產生新的頻率分量，這些分量和調頻指數mf有關。在理論上單頻調頻時調頻波具有無窮多個邊頻分量，相鄰兩邊頻的距離等於F。通常把幅度小於載波原來幅度1/100的邊頻分量忽略不計，有效邊頻分量所占據的頻帶為調頻波的帶寬。

　　圖4是單頻調制時調頻波的頻譜。mf很小時，載頻分量較大，邊頻幅度很小；mf增大時，載頻幅度減小，邊頻幅度增大，幅度大的邊頻數也增多；mf繼續增加時，載頻和各邊頻的幅度交替增減，這些頻率分量的幅度是以mf為宗數的各階貝塞爾函數。

　　在實用中，調制信號

的最大值通常保持不變，因此最大頻移Δ f也不變。這時 m f隨調制信號頻率 F而減小。圖5是Δ f為定值時調頻波的頻譜。 F小時，相鄰各頻率分量的距離較小，但由於 m f較大，有效的邊頻分量較多； F較大時，各邊頻的距離增大，但 m f卻減小，有效的頻率分量也較少。因此調頻波的頻譜寬度大體上保持不變。這是調頻波的特點。它的頻譜寬度 B W f可以用下面的經驗公式來計算

B W f≈2( m f+1) F　　　　　　　　 (4)
式中 F= Ω/2π，是調制信號的頻率。當 m f較大時，調頻波的帶寬約等於最大頻偏Δ f 的兩倍。

　　寬帶調頻具有較強的抗幹擾性能。1933年阿姆斯特朗證明:當輸入信噪比Si/Ni較大時，調頻接收機的輸出信噪比SO/NO與最大頻移Δf的平方成正比；增加調頻波的帶寬可以改善通信系統的質量。不過這種改善是有限度的，因為帶寬過大時，調頻接收機的內部噪聲Ni增加，Si/Ni減小；當Si/Ni降低到某一閾值時，SO/NO反而急劇變壞。圖6是調頻接收機輸出信噪比SO/NO與輸入信噪比Si/Ni的關系曲線，在曲線拐點左邊，調頻的抗幹擾性能比調幅還差。利用預加重和反饋調頻接收的方法可以使SO/NO得到改善。

　　正弦波相位調制　正弦載波的瞬時相位隨調制信號而變化的調制，簡稱調相(PM)。數字調相也稱移相鍵控(PSK)。

　　單頻調相時，理想調相波uφ(t)的表示式是

u φ( t)= U Ccos( ω C t+Δ φcos Ω t+ φ 0)　　　 (5)

式中Δφ為載波相位隨調制信號而變化的最大相移，稱調相指數。它與調制信號幅

成正比，但與調制角頻率 Ω無關。這是調相和調頻的區別。調相波的頻譜與調頻波相似，但是當Δ φ為定值時，其頻譜寬度 B W φ隨 Ω而變化， Ω大時頻譜寬， Ω小時頻譜窄。因此頻帶不能充分利用。數字調相具有優越的抗幹擾性能，而且頻帶窄，是一種比較理想的調制方式，在各種數據傳輸和數字通信系統中得到廣泛應用。

　　脈沖調制　受調波為脈沖序列的調制。脈沖調制可分為脈沖調幅(PAM)、脈沖調相(PPM)、脈沖調寬 (PWM)等方式。圖7是一些脈沖調制信號的波形。通常把模擬-數字信號轉換也看做是脈沖調制，這種調制有脈碼調制(PCM)、差值脈碼調制(DPCM)、增量調制(ΔM)等。脈沖調幅實質上就是信號采樣。常用於模-數轉換電路、信號轉換電路和各種電子儀器(如采樣示波器等)。

　　脈沖調制信號的頻譜較寬，但除瞭脈沖調幅之外，都具有較好的抗幹擾性能，特別是脈碼調制的性能最好，是一種理想的調制方法。數字電話、遙測、遙控以及迅速發展的綜合通信網，大多采用這種調制。

　　展望　調制在電子學中是非常重要的。引人註目的發展動向是：①由於數字業務的不斷增加，數字通信系統的容量需要不斷擴充，這就必須發展超高速率的數字調制技術；②為瞭充分利用無線電頻譜資源，要求進一步研究頻譜效率高的和誤碼率低的調制方式；③在相幹光通信和光盤存儲設備方面，光相位調制、頻率調制和偏振調制等的研究也是重要的研究課題。

　　

參考書目

　常迵：《無線電信號與線路原理》中冊，高等教育出版社，北京，1965。

　清華大學通信教研組：《高頻電路》下冊，人民郵電出版社，北京，1980。

　P.F.Panter，Modulation，Noise and Spectral Ana-lysis，McGraw-Hill，New York，1965.