模拟调制系统幅度调制

幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化的过程 ，常分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）等。

模拟调制系统角度调制

幅度调制属于线性调制 ，它通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的搬移，一个正弦载波有幅度、频率、相位3个参量，因此，不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率和相位变化中。这种使高频载波的频率或相位按照调制信号规律的变化而振幅恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制（PM），分别简称为调频和调相。因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。

角度调制与线性调制不同，已调信号的频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。

由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频和调相之间存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。

FM是角度调制中被广泛采用的一种。与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。然而有得就有失，获得这种优势的代价是角度调制占用比幅度调制信号更宽的带宽。

AM调制的优点是接收设备简单，缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，在传输中如果载波遇到信道的选择性衰落，则在包络检波时会出现过调失真，信号频带较宽，频带利用率不高，因此AM调制用于通信质量要求不高的场合。主要用在中波和短波的调幅广播中。

DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，接收要求同步解调，设备较复杂。只用于点对点的专用通信，运用不太广泛。

SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和选择性衰落能力均强于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都很复杂。鉴于这些特点，SSB调制普遍用在频带比较拥挤的场合，如短波无线电广播和频分多路复用系统中。

VSB调制的诀窍在于部分抑制了发送边带，同时又利用了平缓滚降滤波器补偿了被抑制的部分。VSB的性能与SSB相当。VSB解调原则上也需要同步解调，但在某些VSB系统中，附加了一个足够大的载波，就可以用包络检波法解调合成信号（VSB C），这种方式综合了AM、SSB和DSB三者的优点，所有这些特点，使VSB对商用电视广播系统特别具有吸引力。

FM波的幅度恒定不变，这使它对非线性的器件不甚敏感，给FM带来了抗快衰落能力。利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快速衰落造成的幅度变化效应。这些特点使窄带FM对微波中继通信系统颇具吸引力。宽带FM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因此宽带FM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如卫星通信系统，调频立体声广播、短波和超短波电台中，宽带FM的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接受信号弱，干扰大的情况下适宜采用窄带FM，这就是小型通信机常采用窄带调频的原因。另外，窄带采用相干解调时不存在门限效应。

可分两类：一类是模拟信号直接调制光源的强度形成基带调幅（AM）系统，方式最简单，另一类是模拟信号先对一个电的副载频进行调制，这个副载频可以是正弦的也可以是脉冲序列，调制方式可以是调幅（AM）、调频（FM）或调相（PM），相应地得到AM、FM、PM、PAM、PFM或PPM电调制信号，用此信号再对光源的强度进行二次调制，最终得到AM/AM、FM/AM、PM/AM、PAM/AM、PFM/AM或PPM/AM光已调信号，这就是副载频调制系统。如果多个模拟信号对应地对多个频率选择恰当的电副载频调制，并且将此多路已调信号合成（类似于载波通信技术中的频分复用群信号），此合成信号再对光进行调制，即可实现多路光纤模拟通信。调制方法甚多，常用的方法只限于基带直接调制：AM/AM、FM/AM及PFM/AM数种。

脉冲频率调制传输方式是模拟视频光纤传输方式中传输质量最高的方式之一，其原理是调制脉冲重复频率随信号幅度大小呈线性变化，而脉宽保持不变。PFM 是信号光强度调制前的一种预处理过程，信号经过脉冲调制后，频谱会变宽，并以此可以换取传输质量的提高。而PFM 处理带来的传输带宽的增加，对于带宽极宽的光纤来说并不存在什么问题，而且由于光源的非线性对系统的影响不大，故光调制深度可以增加，进一步提高系统的信噪比。

通过脉冲频率调制可实现单路视频传输，多路视频传输，视频/数据传输。下面对几种方案做简要描述。

模拟光纤技术单路视频

单路视频传输系统工作原理，在发射端基带视频信号经过预加重，进行PFM 调制，然后去调制激光器。而在接收端通过PIN 管将光信号转化成电信号，经过PFM 解调恢复出视频信号。

视频信号经过PFM 后，频谱呈第一类贝塞尔函数分布，频谱中含有无穷多个频率分量，但功率谱主要集中在载波和低次谐波分量上，高次边频分量可略去不计，因此PFM 信号可近似认为具有有限频谱。基带视频信号的带宽为8MHz，经过PFM 调制后，信号带宽可限定在30 MHz以上而不会明显影响PFM 性能。

不同于基带视频信号直接光强度调制方式，该系统对发光器件没有特殊要求，可以根据实际工程需要选用不同的发光器件。如多模850nm 波长LED 满足4 公里以内应用，单模1310nm波长LD 满足30 公里以内应用，单模1550nm 波长DFB 激光器满足100 公里以内应用。无论是多模LED，还是单模LD，系统都具有良好的性能。批量测试结果表明，系统经过光纤传输后，系统主要指标为：加权信噪比为60dB，微分增益为3%，微分相位为3°。

由于PFM 信号解调输出噪声功率谱密度和调频信号解调输出噪声功率谱密度一样，呈三角形噪声特性，造成高频端噪声大而低频端噪声小的现象。为了克服这种现象，在设计中往往采用预加重和去加重电路。预加重使视频信号在频率上人为地加以预倾斜，使高频端升高，低频端压低。在接收端解调时，由于信号高频端电平提升而使解调信噪比有所提高，而低频端则有所降低，从而均衡了带内信噪比的分布。另外，预加重对低频成分起着压缩作用，也压缩了亮度信号的动态范围，从而降低了微分增益和微分相位的失真。

模拟光纤技术多路视频

通过将多路视频分别调制于不同的频率范围，然后进行频分复用，可以在单根光纤中实现多路视频传输。

从理论上讲，光纤和光器件的带宽极大，完全满足8 路以上多路视频频分复用的带宽要求。但实际上由于采用的分立元件，特别是高频电容和电感的精密度和稳定性不够，使得PFM中心频率的稳定性不好，中心频率会随时间和温度漂移，加上带通滤波器的特性也会随温度变化，给多路视频复用带来很多不稳定因素。所以较为成熟的也只是四路图象的频分复用。