振幅調變

調變方式
連續調變
調幅 調頻 調相 類比 AM （SSB · DSB） FM PM 數位 ASK （OOK · QAM） FSK （MSK · GFSK） PSK （CPM） 其他 SM （類比）
脈波調變
類比	PAM · PDM · PPM
數位	PCM · PWM
展頻
CSS · DSSS · THSS · FHSS
另見
調變 · 線路碼 · 數據機 · ΔΣ調變 · OFDM · FDM

振幅調變（Amplitude Modulation，AM），簡稱調幅，是電子通訊使用的一種調變方法，最常用於無線電載波傳輸訊息。在振幅調變，載波的振幅（訊號強度）與發送波形成比例變化。例如，波形可能是對應揚聲器的聲音，也可能是對應電視像素的光強度。這方法與載波頻率變化的頻率調變，以及相位變化的相位調變均形成對比。

AM是最早用於通過無線電傳送聲音的調變方法。它在20世紀前二十年間發展，開始於Roberto Landell De Moura與范信達在1900年的無線電話實驗。今天仍在多種通訊形式中使用，如用在便攜對講機、VHF航空無線電、公民波段無線電與電腦數據機中。「AM」通常指中波調幅無線電廣播。

圖1：音訊訊號（最上面）可由載波頻率使用調幅或調頻方式承載。

示意圖

簡單的振幅調變示意圖如下：

振幅調變的訊號No.4就是(No.1+No.2)×No.3得來。

交換調變器(switching modulator)

交換調變器是一種產生AM波的方法。假設接到二極體的載波$c(t)$振幅大到它可以在二極體特性曲線兩邊來回震盪，而且二極體是理想開關，在順向偏壓時阻抗為零。這樣就可以用片段線性來近似這個二極體與負載電阻組合的轉換特性。

標準AM的簡化分析

振幅調變圖解

考慮以下頻率$f_{c}$，振幅$A$的載波（正弦波）：

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

$m(t)$是調變波形。此例只須用比$f_{c}$小很多，頻率為$f_{m}$的正弦波調變：

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

$M$是調變振幅。我們須讓$M<1$以使$1+m(t)$總是正數，若$M>1$則會出現過調變，從傳輸訊號中重構消息訊號會使原始訊號丟失。振幅調變的結果就是載波$c(t)$乘以正數$1+m(t)$：

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

在這簡單情形$M$與調變指數相同。當$M=0.5$，調幅訊號$y(t)$對應圖4中最上面的圖（標記為「50%調變」）。

運用積化和差恆等式，$y(t)$可用三波正弦波的和表示：

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

因此，調變訊號有三部份：載波$c(t)$沒有變，還有頻率略高和略低於載波頻率$f_{c}$的兩波純正弦波（稱為邊帶）。

解調方法

調幅解調器的最簡單的形式包括一支充當包絡檢波器的二極體。另一種解調器——乘積檢波器的電路更複雜，但能提供更好的解調品質。

優點

調幅是最早發明的調變方式，優點是容易產生及恢復訊號；可在發射器用交換調變器或平方率調變器（square-law modulator）來完成調變；可在接收器用波封檢測器或平方率檢測器（square-law detector）來完成解調。調幅系統成本十分低廉，AM無線電廣播非常受歡迎。

缺點

1. 浪費功率

   載波$c(t)$與帶有資訊的基頻訊號$m(t)$不相關，傳輸載波就會浪費功率，也就是說在調幅的總功率中，一部分真正受$m(t)$影響，另一部分是浪費的。

2. 浪費頻寬

   AM波上邊帶及下邊帶相互對稱於載波頻率，知道其中一組邊帶的振幅譜及相位譜就知道另一組，也表示資訊傳輸時，其實只有一組邊帶就夠，通道也因此只須提供基頻訊號的頻寬，所以從這觀點來看，調幅所需的傳輸頻寬是訊息頻寬的兩倍，可說是浪費頻寬。

調幅的變化形式

要克服調幅的缺點可以修改調幅過程，但這樣改往往會令系統更複雜，也就是說我們在犧牲系統複雜度來使通訊資源能夠更好的使用。

1. 雙邊帶抑制載波調變（DSB-SC調變）

   DSB-SC的發射波只由上下邊帶組成。抑制載波可以節省傳輸功率，但通道頻寬需求還是跟原來一樣，也就是訊息頻寬的兩倍。

2. 殘留邊帶調變（VSB調變）

   VSB調變讓一組邊帶幾乎全部通過，而另一組幾乎全不通過，有少量殘留，VSB的頻寬需求比訊息頻寬多了前述的殘留邊帶的寬度。這種調變適合用在電視訊號等寬頻訊號，在極低頻率處有顯著的成份。又例如說，電視廣播很強的載波會跟被調波一起傳送，我們能在接收端處用波封檢測器來解調訊號，接收器設計得以簡化。

3. 單邊帶調變（SSB調變）

   SSB的被調波只由上邊帶（upper sideband）或下邊帶（lower sideband）組成，SSB調變的功能是在振幅調變的基礎上將使用頻寬減半。這調變方法需要的傳輸功率及通道頻寬都最少，但需更精密的濾波器才能精準濾出單一邊帶，因此缺點是增加成本、系統更複雜。適合傳送聲音訊號。

參見

• 調幅廣播
• AM立體聲
• 用於AM無線電廣播的中波波段
• 用於AM無線電廣播的低頻波段
• 頻率調變
• 短波普遍使用調幅，很少的情況下當頻率在25 MHz以上時用調頻。
• 調變，一些其他調變方法
• 振幅調變訊號系統（AMSS），一種用於向調幅訊號加入低位元率訊息的數位系統。
• 邊帶
• 無線電發射的類型，ITU指定的發射類型
• 波段
• 民用波段無線電台
• 正交振幅調變
• DSB-SC

參考文獻

注釋

來源

• 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.

外部連結

• Amplitude Modulation by Jakub Serych, Wolfram Demonstrations Project.
• Amplitude Modulation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, by S Sastry.
• Amplitude Modulation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, an introduction by Federation of American Scientists.
• Amplitude Modulation tutorial video with example transmitter circuit. Archive.is的存檔，存檔日期2014-12-29