調製是電子通信的基礎。調製信號可以是自然界的模擬(聲音或音樂)或數字比特流。大多數現代通信系統都是數字的，使用離散的幅度或相位來表示正在傳輸的數據。可以從發送器可靠傳輸到接收器的狀態數量越多，在給定的時間段內可以發送的數據也就越多。正交調製廣泛用於5G及以下的數字通信系統中。
調製背後的基本思想是通過調製信號來控制RF載波的一個或多個參數。在數學上，我們可以這樣表示：
其中：
a(t)是調幅(AM)項；
θ(t)是調相(PM)項；
fc是載波頻率。
該信號的幅度由a(t)控制，相位由θ(t)控制。為了實現幅度調製(AM)，我們將調製信號對應為a(t)，而將θ(t)設置為零。同樣，經過相位調製(PM)的信號是將a(t)設置為常數，而將調製信號對應於θ(t)。我們現在不考慮調頻(FM)，但會說明可以用PM實現FM。
矢量表示
矢量表示法通過定義同相(I)和正交(Q)分量來表示已調信號，非常方便。
使用三角恆等式：
我們可以將已調信號表示為以下形式：
可以將上式變形，提取出I和Q分量：
其中：
圖1以圖形方式對此進行了表示，其中I分量在水平軸上，而Q分量在垂直軸上。這種形式對於電子工程師來說應該很熟悉，它利用的是正弦和餘弦函數之間有90度的相位偏移。
圖1：已調信號幅度和相位的矢量圖表示。[改編自參考文獻1]
利用以下公式，可以將已調信號的幅度和相位與I和Q分量關聯起來：
為了強調這些變量隨時間改變，並且通常會根據所加調製而變化，我在方程式中保留了「(t)」。對於經典的AM，是矢量在長度(振幅)上變化而相位角保持不變。對於PM則情況相反：矢量的振幅保持恆定，但角度隨調製而變化。
現在看上去這只是一些三角問題，但正交調製系統通常是用圖2所示的框圖來實現的。
圖2：正交調製器使用正弦和餘弦函數來調製振蕩器的載波。
我們可以將i(t)視為控制同相(餘弦)部分，將q(t)視為控制正交(正弦)部分。將它們加在一起就可以得出所需的輸出信號。這個框圖可以使用模擬或數位技術(或兩者的結合)來實現。業界已經使用這兩種方法構造出實際系統，但是無疑，使用數字電路和數位訊號處理才是明顯的趨勢。
圖2描繪了正交調製系統的發送側。接收端則會有一個相應的正交檢波器，用於從已調波形中提取I/Q信號。
數字調製
正交調製可用於實現無數種調製方案，但對於數字調製才具有最大的價值。例如，使用矢量相位的數字調製稱為相移鍵控(PSK)。
圖3給出了PSK的兩個示例：4PSK使用4個不同的相位來產生四種調製狀態(請注意，幅度保持不變)。圖3僅畫出了矢量的尖端落在何處，這是描繪這些狀態的常用方法。這種類型的圖通常稱為星座圖。因為調製形式具有4種可能的狀態，所以每個調製狀態都可以代表兩個二進位值(圖中表示為00、01、10、11)。
圖3：簡單PSK信號的星座圖。[摘自參考文獻3]
圖3還繪製了8PSK，即使用相位調製來創建8個調製狀態。這8個狀態對應3位邏輯狀態。系統的調製狀態越多，就能在給定的時間內傳輸越多的信息位(但在噪聲環境下會增加誤碼率)。
正交幅度調製(QAM)同時使用幅度和相位來增加調製狀態。圖4繪製了16QAM(具有16種狀態)。根據數字調製，調製矢量可以跳來跳去，指向這些狀態中的每一個。為了簡化起見，圖中未寫出邏輯值，但是調製狀態對應16個值，可以代表4位信息。
圖4：16QAM信號的星座圖。[摘自參考文獻3]
FM又是如何？
可以看到，通過調製載波的幅度和相位來獲得已調載波這種方法非常靈活。儘管FM是1920年代就出現的一種古老技術，但今天仍在廣播和陸地移動無線電等應用中使用。我們如何使用正交調製實現FM？
通常，瞬時頻率是瞬時相位的導數[參考文獻4]。
其中：f(t)是瞬時頻率，θ(t)是瞬時相位。
對於FM來說，瞬時頻率必須根據調製信號而變化。
其中：kd是偏差常數，m(t)是調製信號。
求解所需的相位信號，我們得到：
該結果表明，可以通過提供相位調製，即調製信號的積分來獲得FM信號(這裡忽略了積分的初始條件)。
可以使用模擬積分器或等效的數字算法獲得所需的PM信號。因此，正交調製器可以使用PM產生FM信號。
正交調製和I/Q信號廣泛用於電子通信系統中。特別是數字調製很好地利用了正交調製系統。但是，也可以利用它來產生任何載波調製，包括傳統調製類型，例如AM和FM。I/Q數字流的概念由於非常靈活，而在許多電子通信系統中獲得使用，並已成為表示調製信號的事實上的標準。