幅度调制

幅度调制（Amplitude Modulation，AM），简称调幅，是电子通讯使用的一种调制方法，最常用于无线电载波传输讯息。在幅度调制，载波的幅度（讯号强度）与发送波形成比例变化。例如，波形可能是对应扬声器的声音，也可能是对应电视像素的光强度。这方法与载波频率变化的频率调制，以及相位变化的相位调制均形成对比。

调制方式
连续调制
调幅 调频 调角 模拟 AM （SSB · DSB） FM PM 数字 ASK （OOK · QAM） FSK （MSK · GFSK） PSK （CPM） 其他 SM（英语：Space modulation） （模拟）
脉冲调制
模拟	PAM · PDM · PPM
数字	PCM · PWM
扩频
CSS（英语：Chirp spread spectrum） · DSSS · THSS（英语：Time-hopping） · FHSS
另见
调制 · 线路码 · 调制解调器 · ΔΣ调制 · OFDM · FDM
查 论 编

AM是最早用于通过无线电传送声音的调制方法。它在20世纪前二十年间发展，开始于Roberto Landell De Moura与范信达在1900年的无线电话实验。^[1]今天仍在多种通讯形式中使用，如用在便携对讲机（英语：two way radio）、VHF航空无线电、公民波段无线电（英语：Citizen's Band Radio）与电脑调制解调器中。^{[来源请求]}“AM”通常指中波调幅无线电广播。

图1：音频讯号（最上面）可由载波频率使用调幅或调频方式承载。

示意图

简单的幅度调制示意图如下：

幅度调制的信号No.4就是(No.1+No.2)×No.3得来。

交换调制器(switching modulator)

交换调制器是一种产生AM波的方法。假设接到二极管的载波${\displaystyle c(t)}$幅度大到它可以在二极管特性曲线两边来回震荡，而且二极管是理想开关，在正向偏置时阻抗为零。这样就可以用片段线性来近似这个二极管与负载电阻组合的转换特性。

标准AM的简化分析

幅度调制图解

考虑以下频率${\displaystyle f_{c}}$，幅度${\displaystyle A}$的载波（正弦波）：

${\displaystyle c(t)=A\cdot \sin(2\pi f_{c}t)\,}$.

${\displaystyle m(t)}$是调制波形。此例只须用比${\displaystyle f_{c}}$小很多，频率为${\displaystyle f_{m}}$的正弦波调制：

${\displaystyle m(t)=M\cdot \cos(2\pi f_{m}t+\phi )\,}$，

${\displaystyle M}$是调制幅度。我们须让${\displaystyle M<1}$以使${\displaystyle 1+m(t)}$总是正数，若${\displaystyle M>1}$则会出现过调制，从传输讯号中重构消息讯号会使原始讯号丢失。幅度调制的结果就是载波${\displaystyle c(t)}$乘以正数${\displaystyle 1+m(t)}$：

${\displaystyle y(t)\,}$	${\displaystyle =[1+m(t)]\cdot c(t)\,}$
	${\displaystyle =[1+M\cdot \cos(2\pi f_{m}t+\phi )]\cdot A\cdot \sin(2\pi f_{c}t)}$

在这简单情形${\displaystyle M}$与调制指数相同。当${\displaystyle M=0.5}$，调幅讯号${\displaystyle y(t)}$对应图4中最上面的图（标记为“50%调制”）。

运用积化和差恒等式，${\displaystyle y(t)}$可用三波正弦波的和表示：

${\displaystyle y(t)=A\cdot \sin(2\pi f_{c}t)+{\begin{matrix}{\frac {AM}{2}}\end{matrix}}\left[\sin(2\pi (f_{c}+f_{m})t+\phi )+\sin(2\pi (f_{c}-f_{m})t-\phi )\right].\,}$

因此，调制讯号有三部分：载波${\displaystyle c(t)}$没有变，还有频率略高和略低于载波频率${\displaystyle f_{c}}$的两波纯正弦波（称为边带）。

解调方法

调幅解调器的最简单的形式包括一支充当包络检波器的二极管。另一种解调器——乘积检波器（英语：product detector）的电路更复杂，但能提供更好的解调品质。

优点

调幅是最早发明的调制方式，优点是容易产生及恢复信号；可在发射器用交换调制器或平方率调制器（square-law modulator）来完成调制；可在接收器用波封检测器或平方率检测器（square-law detector）来完成解调。调幅系统成本十分低廉，AM无线电广播非常受欢迎。

缺点

1. 浪费功率

   载波${\displaystyle c(t)}$与带有资讯的基频信号${\displaystyle m(t)}$不相关，传输载波就会浪费功率，也就是说在调幅的总功率中，一部分真正受${\displaystyle m(t)}$影响，另一部分是浪费的。

2. 浪费带宽

   AM波上边带及下边带相互对称于载波频率，知道其中一组边带的幅度谱及相位谱就知道另一组，也表示资讯传输时，其实只有一组边带就够，沟道也因此只须提供基频信号的带宽，所以从这观点来看，调幅所需的传输带宽是讯息带宽的两倍，可说是浪费带宽。

调幅的变化形式

要克服调幅的缺点可以修改调幅过程，但这样改往往会令系统更复杂，也就是说我们在牺牲系统复杂度来使通讯资源能够更好的使用。

1. 双边带抑制载波调制（DSB-SC调制）

   DSB-SC的发射波只由上下边带组成。抑制载波可以节省传输功率，但沟道带宽需求还是跟原来一样，也就是讯息带宽的两倍。

2. 残留边带调制（VSB调制）

   VSB调制让一组边带几乎全部通过，而另一组几乎全不通过，有少量残留，VSB的带宽需求比讯息带宽多了前述的残留边带的宽度。这种调制适合用在电视频号等宽频信号，在极低频率处有显著的成分。又例如说，电视广播很强的载波会跟被调波一起传送，我们能在接收端处用波封检测器来解调信号，接收器设计得以简化。

3. 单边带调制（SSB调制）

   SSB的被调波只由上边带（upper sideband）或下边带（lower sideband）组成，SSB调制的功能是在幅度调制的基础上将使用带宽减半。这调制方法需要的传输功率及沟道带宽都最少，但需更精密的滤波器才能精准滤出单一边带，因此缺点是增加成本、系统更复杂。适合传送声音频号。

参见

• 调幅广播
• AM立体声（英语：AM stereo）
• 用于AM无线电广播的中波波段
• 用于AM无线电广播的低频波段
• 频率调制
• 短波普遍使用调幅，很少的情况下当频率在25 MHz以上时用调频。
• 调制，一些其他调制方法
• 幅度调制信号系统（英语：Amplitude modulation signalling system）（AMSS），一种用于向调幅讯号加入低位元率讯息的数码系统。
• 边带
• 无线电发射的类型（英语：Types of radio emissions），ITU指定的发射类型
• 波段
• 民用波段无线电台
• 正交幅度调制
• DSB-SC

参考文献

注释

1. 存档副本 (PDF). [2015-11-23]. （原始内容存档 (PDF)于2015-11-24）.

来源

• Newkirk, David and Karlquist, Rick (2004). Mixers, modulators and demodulators. In D. G. Reed (ed.), The ARRL Handbook for Radio Communications (81st ed.), pp. 15.1–15.36. Newington: ARRL. ISBN 0-87259-196-4.

外部链接

• Amplitude Modulation by Jakub Serych, Wolfram Demonstrations Project.
• Amplitude Modulation （页面存档备份，存于互联网档案馆）, by S Sastry.
• Amplitude Modulation （页面存档备份，存于互联网档案馆）, an introduction by Federation of American Scientists.
• Amplitude Modulation tutorial video with example transmitter circuit. Archive.is的存档，存档日期2014-12-29