调幅（AM）和调频（FM）是模拟通信系统中用于通过无线电波传输信息（如音频信号）的两种基础技术。虽然两者的目的都是为了调制载波信号以对数据进行编码，但它们在调制技术和产生的信号特性上存在显著差异。在本文中，我们将深入探讨 AM 和 FM 之间的区别，以及它们各自的优缺点和应用场景。
什么是调幅（AM）？
调幅是一种调制技术，其中载波的振幅随着调制信号的瞬时振幅而变化，同时保持相位和频率恒定。为了发送数据或信息，我们需要对载波的振幅进行修改。AM 信号能够进行长距离传输，覆盖范围广。它的调制指数在 0 到 1 之间变化。在调幅过程中，频率和相位保持不变。
调幅的优点
- 简单易行：AM 易于实现，不需要复杂的设备。
- 覆盖范围广：AM 信号可以传播很远的距离，特别是在较低频率下（例如 AM 广播电台）。
- 带宽需求低：与 FM 或调相（PM）相比，AM 占用的带宽较少。
- 易于解调：我们可以使用简单的电路对 AM 信号进行解调。
调幅的缺点
- 易受噪声干扰：AM 信号极易受到噪声和干扰的影响，例如来自电器设备的静电干扰。
- 音质较低：AM 通常提供的音质较差，特别是对于音乐或高频内容。
- 功率效率低：很大一部分发射功率实际上并不携带有用信息。
- 数据容量有限：与其他调制技术相比，AM 信号的数据承载能力较低。
调幅的应用
- AM 调制通常用于广播无线电信号，特别是 AM 广播电台。
- AM 广泛用于短波无线电通信，特别是用于跨国广播。
- AM 用于航空通信系统，包括空中交通管制和飞机之间的通信。
什么是调频（FM）？
调频是一种调制技术，其中载波的频率随着调制信号的瞬时振幅而变化，同时保持相位和振幅恒定。为了发送数据或信息，我们需要对载波的频率进行修改。FM 无法像 AM 那样传输非常长的距离，覆盖范围相对较小。它的调制指数总是大于 1。在频率调制中，振幅和相位保持不变。
调频（FM）的优点
- 更好的音质：FM 提供的音质远优于 AM，非常适合音乐和高质量音频广播。
- 抗噪声能力强：FM 对噪声和干扰具有更强的抵抗力，因此即使在嘈杂的环境中（例如在汽车里），信号依然清晰。
- 带宽效率更高（注：指频谱利用率高，能承载更多信息）：FM 允许使用更宽的带宽，从而可以携带更多的信息。
- 功率利用率高： FM 更有效地利用功率，因为载波信号不承担传输的全部负载（指在非调制期功率利用效率高）。
调频（FM）的缺点
- 范围有限：FM 信号的传播距离不如 AM 信号远，因此更适合本地广播（如 FM 广播电台）。
- 设备更复杂：FM 发射器和接收器比 AM 更复杂，需要更先进的设备。
- 占用更多带宽： FM 在无线电频谱上需要比 AM 更多的空间，这意味着在相同的频率范围内可以使用的频道较少。
- 功耗问题：FM 发射器需要更多的功率来维持信号质量，这可能会增加能源消耗。
调频的应用
- FM 调制通常用于商业无线电广播，特别是 FM 广播电台。
- FM 调制用于移动通信系统，包括基于模拟 FM 的移动网络和数字系统。
- FM 调制广泛用于专为现场活动、广播和录音设计的无线麦克风系统。