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前言

一般常见的信号的频带均集中在基带附近，如果要通过无线地方式传输，其较长的波长需要大型的天线才能传输，难以实现。另一方面基带的带宽资源是有限的，要想利用更多的带宽进行传输就需要将信号搬移到频带——而这正是信号调制所要做到事情。

这一章我们将学习模拟信号的调制。

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一、模拟信号

模拟信号$m(t)$是指在时间、电压上取值都连续的信号，它可以很好的模拟一些连续变化的物理量，麦克风感知声音得到音频信号就是一种模拟信号。

$m(t)$一般是实基带信号，因此其频谱具有共轭偶对称的性质$M(f)=M^{\ast }(-f)$，且集中在零频附近。

此外，一般还假设模拟信号不包含直流分量，即$m(t)$的时间平均为0，对应频谱则是在零频无冲激分量。容易混淆的是无直流分量并不代表无零频分量。比如矩形脉冲信号，在时间上的均值为0（是整个时域求平均而不是只在有值的区间求），无直流分量，但是有零频分量。

模拟基带信号通过基带信道进行传输没有太多通信原理的问题，而想要通过无线通信的方式在带通信道传输则需要将信号搬移到频带，这一过程就称为模拟信号调制。调制的目的是为了让信号适配信道进行传输。

二、模拟调制系统模型

本章内容考虑的模拟调制的系统模型如下图所示：

发送信号经过调制后，叠加上加性高斯白噪声，再通过一个理想带桶滤波器（BPF）,最后解调出原信号。BPF假设其通过带宽与已调信号$s(t)$相同，从而让信号完全通过的同时，最大程度地抑制噪声，即带外的噪声都无法通过滤波器。

要将基带信号$m(t)$调制成频带信号，基本的思路是将$m(t)$变成某个带通信号的复包络（或者该复包络包含$m(t)$的信息），讲该带通信号作为已调信号传输，这样在接收端只需要获取接收带通信号的复包络，就能取出来想办法取出原信号$m(t)$。

三、模拟调制的三种方式

明确了调制的思路是让$m(t)$作为已调信号的复包络的一部分后，我们就有了几种不同的调制方案。

首先第一种，直接容易想到的便是让$m(t)$直接就是复包络本身，这种调制方式称为双边带抑制载波调制（DSB-SC）

$s_L(t)=m(t)$

然后也可以让$m(t)$作为复包络的模（包络），称为包络调制（AM）

$|s_L(t)|=m(t)$

让$m(t)$作为复包络的实部，称为单边带调制（SSB）

$Re(s_L(t))=m(t)$

以上几种方法都是与复包络的幅度相关的调制方式，合成为幅度调制。自然我们也可以让$m(t)$作为作为复包络的相位（PM）以及频率(FM)，从而有角度调制方案相位调制与频率调制

$s_L(t)=A(t)e^{j\left[2\pi f_{c}t+m(t)\right]}$, （PM）
$s_L(t)=A(t)e^{j\left[2\pi f_{c}t+{\int }_{-\infty }^{t}m(\tau )d\tau \right]}$, （FM）

其中，瞬时频率上相位对时间求导所得，所以频率调制中瞬时相移是$m(t)$的积分。具体细节将在后续内容中进行展开学习。

四、调制的评价指标

为了评价调制方案的性能，我们需要考虑几个评价指标，这里我们考虑已调信号的带宽占用情况、接收端解调器输出信号的信噪比（信号与噪声功率之比），以及调制效率（调制信号所占的功率与已调信号的总占用功率之比）等指标来综合评价。

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总结

本文介绍了模拟信号的概念，接着给出了模拟信号调制的基本框架，调制思路和评价方法。调制的目的是为了适配信道，为了将基带信号搬移到频带进行传输。调制的基本思路就是利用频带信号的复包络是其等效基带信号的性质，转换思维，将调制信号作为复包络的一部分，用所得到的带通信号作为已调信号进行传输。

下一节开始将具体开始介绍每一种调制方案的具体实现与解调方法，并给出了性能评价。