第4章 数字调制

4.1 数字调制概论

4.1.1 调制信号与调制

在广播电视技术领域里，要传送的信号通常是音频信号或视频信号，统称为调制信号。调制信号的形式可以是模拟的或数字的。通过调制信号来影响（或控制）载波信号的参数（振幅、频率或相位），称为调制。载波信号的形式也可以是模拟的或数字的。调制器方框图如图4-1-1所示。

4.1.2 调制的作用

调制实际上是将频率较低的基带信号经过频谱搬迁，变为频率较高的信号，便于用尺寸较小的天线辐射。

借助高频载波信号将基带信号携带到高频的范围。通过载波频率，可以将不同的基带信号安排在不同的地方，即进行频谱搬迁而互不干扰。如图4-1-2所示是频谱搬迁原理。高频信号可能以不同的方式进行传输，使提供使用的传输信道容量得到较好的利用。

4.1.3 数字调制及其基本方法

在数字声音广播和数字电视广播中，数字音频或数字视频信号在调制之前，都要经信源编码和信道编码的处理，调制信号是由0和1组成的数字序列形式。对于这种数字信号而言，只考虑使用相应频率的正弦形载波，它是模拟信号。这样做，一是由于容易产生和处理，二是由于可经济地进行传输。

数字调制实际上就是将数字符号转换为与信道特性相匹配波形的过程，这是为使数字信号在带通通道中传输所必需的。

所谓数字调制，就是怎样用数字信息对物理的载波信号进行调制。

调制过程就是通过输入数据控制（键控）载波的幅度、频率或相位，固此数字调制相应的有三种基本方法：（1）幅移键控（ASK）；（2）频移键控（FSK）；（3）相移键控（PSK）。其中，FSK和PSK一般有恒定的包络波形，它们不易受到幅度的非线性干扰。

如果同时改变载波的幅度和相位，则称为振幅相位联合键控（APSK）。

如图4-1-3所示是最简单的两种状态（即二进制）的2ASK、2FSK和2PSK数字调制的波形图、频谱图和矢量图。

根据已调信号频谱结构特点的不同，数字调制可分为线性调制和非线性调制。在线性调制中，已调波的频谱结构与基带信号的频谱结构相同，只是频率位置的搬迁，例如ASK。在非线性调制时，已调波频谱结构与基带不同，不是简单的频谱搬迁，有其他新的频谱成分出现，例如FSK和PSK就属于非线性调制。

4.1.4 如何评价数字调制系统

从技术上讲，不同的调制方法有不同的实现复杂性，也有不同的传输性能。

与复杂性直接相联系的是发射机与接收机价格。传输性能主要指带宽效率（每单位频率可以传输的数据率），以及抗干扰与抗噪声的能力。如果一味追求高的传输带宽效率，肯定会使抗干扰能力变坏。因此，在满足经济性要求的前提下，要根据不同的传输环境条件和不同的应用要求，选择不同的调制方法。