调制技术是通信系统中将基带信号转换为适合信道传输的频带信号的关键技术，其核心是通过改变载波的某个参数（幅度、频率、相位）来承载信息，不同的调制技术各有原理特点、性能差异和应用场景，以下从原理、优缺点及适用场景等方面进行详细对比分析。
幅度调制（AM）与双边带调制（DSB）
幅度调制是最基础的调制方式，通过使载波的振幅随基带信号变化来传递信息，其数学表达式为 ( s(t) = [A_0 + m(t)] \cos(\omega_c t) )，( A_0 ) 为载波幅度，( m(t) ) 为基带信号，AM的优点是解调简单（可采用包络检波），但功率效率低，大部分功率用于传输不含信息的载波分量，双边带调制（DSB）抑制了载波，仅传输两个边带，功率效率提升，但需相干解调，实现复杂度增加，两者均存在频谱利用率低的问题（带宽为基带信号的两倍）,适用于中短波广播等对成本敏感的场景。
单边带调制（SSB）与残留边带调制（VSB）
为提高频谱利用率，SSB仅传输一个边带，带宽与基带信号相同，功率效率较高，其实现需通过滤波器滤除一个边带，但对滤波器滚降特性要求严格，适用于短波通信、载波电话等频谱资源紧张的场合，VSB则介于SSB与DSB之间，残留部分边带，通过互补滚降滤波器实现，既保留了SSB的频谱效率，又降低了对滤波器的要求，常用于电视视频信号传输（如NTSC制式）,以兼容图像信号的直流分量和低频成分。
角度调制：频率调制（FM）与相位调制（PM）
角度调制通过改变载波的瞬时频率（FM）或相位（PM）来传输信息，两者本质关联（相位是频率的积分），FM的表达式为 ( s(t) = A \cos[\omega_c t + 2\pi k_f \int m(t) dt] )，( k_f ) 为调频指数，角度调制的优势是抗噪声能力强（门限效应除外），因信号能量分布在较宽的频带内，可通过增加带宽换取信噪比提升（卡森法则：带宽 ( B \approx 2(\Delta f + f_m) )，( \Delta f ) 为最大频偏，( f_m ) 为基带最高频率），但频谱利用率低，实现复杂度高，适用于高质量音频广播（如FM广播）、卫星通信等对信噪比要求高的场景，PM与FM类似，但相位调制对基带信号的微分更敏感，常用于数字通信中的相位键控（PSK）。
数字调制技术
数字调制将基带数字信号映射到载波的参数变化上，主要包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）及正交幅度调制（QAM）等。
- ASK：用载波幅度表示“0”和“1”，实现简单，但抗噪声能力弱，易受信道衰落影响，适用于低成本、低速率场景（如RFID标签）。
- FSK：用不同频率表示数字信号，抗噪声性能优于ASK，带宽效率较低，常用于低速率工业控制（如FSK调制解调器）。
- PSK：通过相位变化传递信息，如2PSK（BPSK）相位差180°，4PSK（QPSK）相位差90°，频谱效率高，但相位模糊问题需通过差分编码（如DQPSK）解决，BPSK抗噪声性能最优，QPSK在速率与可靠性间平衡，广泛应用于卫星通信、WiFi（如802.11g的QPSK）。
- QAM：结合幅度和相位调制，如16QAM、64QAM，在相同带宽内传输更多比特（如64QAM每符号6比特），频谱效率极高，但对信噪比要求苛刻，适用于高速数字通信（如4G/5G、有线电视调制解调器）。
调制技术性能对比表格
| 调制方式 | 原理核心 | 带宽效率 | 功率效率 | 抗噪声能力 | 实现复杂度 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AM | 载波幅度随基带信号变化 | 低（2B） | 低 | 弱 | 低 | 中短波广播 |
| DSB | 抑制载波，传输双边带 | 低（2B） | 中 | 中 | 中 | 卫星通信（部分场景） |
| SSB | 仅传输单边带 | 高（B） | 高 | 中 | 高（滤波要求） | 短波通信、载波电话 |
| VSB | 残留部分边带 | 中（略＞B） | 中 | 中 | 中 | 电视视频传输 |
| FM | 载波频率随基带信号变化 | 低（2(Δf+f_m)） | 高 | 强（门限效应外） | 高 | FM广播、卫星音频 |
| BPSK | 相位0°/180°表示“0”/“1” | 中（B） | 高 | 强 | 中 | 卫星通信、深空探测 |
| QPSK | 相位45°/135°/225°/315°表示2比特 | 高（B/2） | 高 | 中 | 中 | WiFi、数字电视 |
| 64QAM | 幅度+相位组合表示6比特 | 极高（B/6） | 中 | 弱（需高信噪比） | 高 | 4G/5G、高速电缆调制解调器 |
相关问答FAQs
Q1：为什么FM比AM抗噪声能力强？
A1：FM通过增加传输带宽（将信号能量扩展到更宽频带）来换取信噪比提升，根据FM的“捕获效应”，当输入信噪比高于门限时，解调后的输出信噪比与频偏的平方成正比，而AM的功率大部分用于传输载波，边带功率占比低，易受噪声干扰，FM可采用限幅器消除幅度噪声，而AM的包络检波对幅度噪声敏感。
Q2：QAM为何适用于高速通信但对信噪比要求高？
A2：QAM通过在幅度和相位两个维度上同时调制，实现了高频谱效率（如64QAM每符号传输6比特），适合带宽有限的高速场景（如5G前传），但其星座点间距随阶数增加而减小，噪声易导致误判（如16QAM的4个幅度等级比64QAM的8个更易区分），因此需更高的信噪比来维持相同的误码率（BER），通常需配合信道编码（如LDPC码）和均衡技术来对抗衰落和噪声。
