4. 模拟调制与数字调制概览
在矢量信号源调制激励工程中，调制方式决定了基带信息如何被搬移到射频载波上。模拟调制把连续变化的语音、音频或传感器波形直接映射到载波的幅度、频率或相位；数字调制则先把比特流映射为符号，再用符号控制载波参数。理解 AM、FM、PM、ASK、FSK、PSK、QAM、OFDM 这八种典型调制的基本原理与差异，是后续配置矢量信号源、设置符号率、选择滤波器和评估 EVM 的基础。
一、模拟调制：AM、FM、PM 的载波参数控制
模拟调制围绕三个载波参数展开：幅度、频率和相位。AM（幅度调制）让载波幅度随调制信号线性变化，已调波可表示为 s(t)=[Ac+m(t)]cos(2πfct)，其频谱由载波和上下两个边带组成，带宽为调制信号最高频率的两倍。AM 实现简单，但功率利用率低，载波本身不携带信息却占用大量功率。
FM（频率调制）让载波瞬时频率随调制信号变化，PM（相位调制）让载波瞬时相位随调制信号变化。两者都属于角度调制，已调波幅度恒定，因此抗幅度噪声能力强。FM 的带宽可由卡森公式估算：B≈2(Δf+fm)，其中 Δf 为最大频偏，fm 为调制信号最高频率。PM 的等效频偏与调制信号频率有关，因此 PM 在高频段会产生更大的带宽。在矢量信号源中，模拟调制常用于音频广播、FM 收音机测试和传统通信链路验证。
二、数字调制：从 ASK、FSK、PSK 到 QAM
数字调制把离散符号映射到载波参数上。ASK（幅移键控）用不同幅度表示比特或符号，最简单的是 OOK（通断键控），即“有载波”表示 1，“无载波”表示 0。ASK 实现成本低，但抗噪声能力弱，适合低成本短距离场景。
FSK（频移键控）用不同频率表示符号，2FSK 用两个频率分别表示 0 和 1。FSK 包络恒定，抗幅度干扰能力强，常用于蓝牙经典模式、遥控和低速遥测。PSK（相移键控）用不同相位表示符号，BPSK 用 0° 和 180° 两个相位，QPSK 用四个相位，每个符号携带 2 bit。PSK 在相同带宽下比 ASK、FSK 有更高的功率效率，但接收端需要相干载波恢复。
QAM（正交幅度调制）同时改变幅度和相位，把比特映射到 I/Q 平面上的星座点。16QAM 每个符号 4 bit，64QAM 每个符号 6 bit，256QAM 每个符号 8 bit。QAM 频谱效率高，但对信噪比和线性度要求更苛刻。在矢量信号源中，QAM 是最常用的数字调制格式之一，配置时需要关注符号率、根升余弦滤波器滚降系数、星座图映射和 EVM 指标。
三、OFDM：多载波并行传输
OFDM（正交频分复用）不是单一载波调制，而是把高速数据分配到多个相互正交的子载波上并行传输。每个子载波可以采用 QPSK、16QAM 或 64QAM，因此 OFDM 本质上是“多载波+QAM”的组合。子载波正交性使频谱可以重叠而不互相干扰，从而获得很高的频谱效率。OFDM 的缺点是峰均比高，对功放线性度要求高，且对频率偏移和相位噪声敏感。在矢量信号源中生成 OFDM 信号时，需要设置子载波数量、循环前缀长度、子载波间隔和调制阶数。
四、八种调制方式对比与矢量信号源配置要点
下表从载波参数、频谱效率、抗噪能力、典型应用和矢量信号源关键参数五个维度进行对比，便于在工程中快速选型。
| 调制方式 | 控制参数 | 频谱效率 | 抗噪能力 | 典型应用 | 矢量源关键参数 |
|---|---|---|---|---|---|
| AM | 幅度 | 低 | 弱 | AM 广播 | 调制深度、载波频率 |
| FM | 频率 | 中 | 强 | FM 广播 | 频偏、调制速率 |
| PM | 相位 | 中 | 强 | 相位噪声测试 | 相位偏移、调制速率 |
| ASK | 幅度 | 低 | 弱 | 遥控、RFID | 符号率、调制深度 |
| FSK | 频率 | 中 | 强 | 蓝牙、遥测 | 频偏、符号率 |
| PSK | 相位 | 中高 | 强 | 卫星、WLAN | 星座阶数、滚降系数 |
| QAM | 幅度+相位 | 高 | 中 | 5G、DVB、Wi-Fi | 阶数、EVM、滤波器 |
| OFDM | 多子载波 | 很高 | 中 | Wi-Fi、5G、DVB | 子载波数、CP、间隔 |
五、案例：用矢量信号源生成 64QAM 与 OFDM 激励
假设需要测试一台接收机的解调性能，先用矢量信号源生成 64QAM 信号，符号率 10 Msym/s，根升余弦滚降系数 0.35，中心频率 2.4 GHz。配置片段如下：
MOD_TYPE = QAM64
SYMBOL_RATE = 10e6
ROLLOFF = 0.35
CENTER_FREQ = 2.4e9
OUTPUT_POWER = -10 dBm
FILTER = RootRaisedCosine
随后切换为 OFDM 信号，子载波数 1024，子载波间隔 15 kHz，循环前缀 4.7 μs，每个子载波采用 16QAM。此时需要关注峰均比，建议把输出功率回退 6～8 dB，避免功放压缩导致频谱再生。若接收端 EVM 恶化，优先检查矢量信号源的 I/Q 不平衡、本振相位噪声和滤波器滚降设置。
六、常见误区与复盘
- 误区一：把 OFDM 当成一种独立于 QAM 的调制。OFDM 是多载波传输结构，子载波仍采用 QPSK、16QAM 或 64QAM，因此它和 QAM 是“结构+映射”的关系。
- 误区二：认为 PSK 一定比 QAM 抗噪。在相同频谱效率下，QAM 和 PSK 的误码率接近；但 QAM 对幅度线性度更敏感，PSK 恒包络更适合非线性功放。
- 误区三：忽略滤波器滚降系数对带宽的影响。滚降系数越小，带宽越窄，但时域拖尾越长，对定时同步要求更高。
- 误区四：OFDM 输出功率设置过高。高 PAPR 会导致功放进入非线性区，产生带外泄漏和 EVM 恶化，应合理回退功率。
复盘时建议按“调制类型→符号率→滤波器→功率→EVM/ACLR”的顺序逐项检查。模拟调制关注调制深度、频偏和信噪比；数字调制关注星座图、EVM、频率误差和 I/Q 不平衡；OFDM 还需额外关注 PAPR、循环前缀和子载波间隔。掌握这些差异后，才能在矢量信号源上快速构建正确的调制激励信号。