什么是模拟到模拟转换(调制)?


它是用模拟信号描述模拟数据的过程。模拟信号的调制意味着将模拟信号转换为模拟信号。这是必需的,因为发送器的信号是低通的,并且可能具有相同的范围。例如,每个广播电台都有一个低通信号,其范围可能相同。为了避免信号相互干扰,不同的电台信号必须将其低通信号移至频带上不同的范围。

该图显示了模拟信息、模拟到模拟转换硬件以及生成的模拟信号之间的关系。

模拟到模拟调制可以通过以下三种方式实现:

调幅

在 AM 传输中,载波信号被调制以根据调制信号的幅度变化。

需要注意的是,在调幅中,载波的频率和相位保持不变。幅度被修改以跟随数据或消息信号的变化。该图显示了调幅过程的概念。可以观察到,此处调制信号变成了载波的包络。

调幅 (AM) 信号的带宽

AM 信号的带宽与调制信号带宽的两倍相同,并围绕载波频率覆盖一个范围,如图所示。

图表的线段称为信号的频谱。通常,音频信号(即语音和音乐)的带宽为 5 KHz。因此,可以得出结论,AM 广播电台需要至少 10 KHz 的带宽。联邦通信委员会 (FCC) 为每个 AM 电台分配了 10 KHz 的带宽。

AM 电台允许载波频率在 530 KHz 到 1700 KHz(即 1.7 MHz)之间。但是,每个电台的载波频率应与其两侧的电台的载波频率至少相隔 10 KHz(一个 AM 带宽),以防止干扰。例如,如果一个电台的载波频率为 1100 KHz,则下一个电台的载波频率不能低于 1110 KHz,如图所示。

因此,AM 所需的总带宽可以从音频信号的带宽中确定:

$$B_{T}=2\times\:B_{A}$$

调频

在 FM 传输中,载波信号的频率根据调制信号的电压电平变化(即幅度)进行调制(即变化)。

载波信号的峰值幅度和相位保持不变,但随着信号幅度的变化,载波的频率也相应地变化。该图显示了调制信号、载波信号和生成的 FM 信号之间的关系。

FM 带宽

FM 信号的带宽类似于调制信号带宽的 10 倍,并且像 AM 带宽一样,覆盖以载波频率为中心的范围。该图显示了 FM 信号的带宽和阴影区域(频谱)。立体声广播的音频信号(语音和音乐)的带宽约为 15 KHz。因此,每个 FM 广播电台至少需要 150 KHz 的带宽。

FCC 分配 200 KHz(0.2 MHz)以提供每个电台的保护频段的空间。FM 电台被授予 88 到 108 MHz 之间的载波频率。电台应至少间隔 200 KHz 以防止其带宽重叠。

其他部分保持未用,以避免两个电台之间相互干扰的可能性。假设 88 到 108 MHz 是一个范围,则在一个区域内有 100 个潜在的 FM 带宽,其中 50 个可以随时工作。

FM 所需的总带宽可以根据音频信号的带宽确定。

立体声音频信号的带宽通常为 15 KHz。因此,FM 电台至少需要 150 KHz 的带宽。FCC 要求最小带宽为至少 200 KHz(0.2 MHz)

$$f_{c}=电台的载波频率$$ fm_bandwidth.jpg

相位调制 (PM)

由于硬件要求更简单,相位调制 (PM) 在某些系统中被用作频率调制的替代方案。在 PM 传输中,载波信号的相位被调制以跟随调制信号的变化电压电平(幅度)。

载波信号的峰值幅度和频率保持一致,但随着数据信号幅度的变化,载波的相位也相应地变化。分析和结果(调制信号)与频率调制类似。

更新时间: 2021 年 5 月 4 日

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