您观察到的只是基带调制（您的原始图）和载波调制（第二个图）之间的区别。请注意，对于 AM 情况，由于调制载波的信号是实数，因此得到的载波调制信号是对称的。这意味着您可以只传输一个边带就可以逃脱。这种方法称为单边带 (SSB)调制。对于 SSB 系统，载波调制信号仅具有大约原始基带信号的边带之一的带宽。

带宽定义为正频率。因此，对于第一个图中的低通（基带）信号，带宽等于其上限截止频率，而在带通情况下（第二个图），带宽等于上限截止频率减去下限截止频率. 因此，正如您正确观察到的，带通信号的带宽是基带信号带宽的两倍。

您“无法传输负频率”是一种误解。只要您发送实值信号，您总是会这样做。实值信号总是具有（共轭）对称谱。

确实，这种类型的幅度调制（双边带 AM）具有两倍的基带信号带宽，效率低下。有两种选择可以避免这种低效的带宽使用。首先，使用单边带调制（如Jason R 的回答中提到的），或者，其次，使用复基带信号，即使用两个信号和正交载波。这称为正交调制，它使用与传统（双边带）幅度调制相同的带宽，但它传输的是两个信号而不是一个。