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淺談調制與解調
作者: admin    文章來源: 五六電子    點擊:7526    更新時間:2015-01-25

  在無線電技術中,調制與解調占有十分重要的地位。假如沒有調制與解調技術,就沒有無線電通信,沒有廣播和電視,也沒有今天的 BP 尋呼、手持電話、傳真、電腦通信及 Internet 國際互聯網。

    調制就是使一個信號(如光、高頻電磁振蕩等)的某些參數(如振幅、頻率等)按照另一個欲傳輸的信號(如聲音、圖像等)的特點變化的過程。例如某中波廣播電臺的頻率為 540kHz ,這個頻率是指載波的頻率,它是由高頻電磁振蕩產生的等幅正弦波頻率。用所要傳播的語言或音樂信號去改變高頻振蕩的幅度,使高頻振蕩的幅度隨語言或音樂信號的變化而變化,這個控制過程就稱為調制。其中語言或音樂信號叫做調制信號,調制后的載波就載有調制信號所包含的信息,稱為已調波。

    調制在無線電發信機中應用最廣。圖 1 為發信機的原理框圖。高頻振蕩器負責產生載波信號,把要傳送的信號與高頻振蕩信號一起送入調制器后,高頻振蕩被調制,經放大后由天線以電磁波的形式輻射出去。其中調制器有兩個輸入端和一個輸出端。這兩個輸入分別為被調制信號和調制信號。一個輸出就是合成的已調制的載波信號。例如,最簡單的調制就是把兩個輸入信號分別加到晶體管的基極和發射極,集電極輸出的便是已調信號。

    為什么要用語言或音樂信號去控制高頻振蕩呢?原來要使信號的能量以電場和磁場的形式向空中發射出去傳向遠方,需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化;同時信號的波長要與天線的長度相匹配。語言或音樂信號的頻率太低,無法產生迅速變化的電場和磁場;相應地,它們的波長又太大,即使選用它的最高頻率 20000Hz 來計算,其波長仍為 15000m ,實際上是不可能架設這么長的天線的。看來要把信號傳遞出去,必須提高頻率,縮短波長。可是超過 20kHz 的高頻信號,人耳就聽不見了。為了解決這個矛盾,只有采用把音頻信號“搭乘”在高頻載波上,也就是調制,借助于高頻電磁波將低頻信號發射出去,傳向遠方。

    按照被調制信號參數的不同,調制的方式也不同。如果被控制的參數是高頻振蕩的幅度,則稱這種調制方式為幅度調制,簡稱調幅;如果被控制的參數是高頻振蕩的頻率或相位,則稱這種調制方式為頻率調制或相位調制,簡稱調頻或調相(調頻與調相又統稱調角)。

幅度調制的特點是載波的頻率始終保持不變,它的振幅卻是變化的。其幅度變化曲線與要傳遞的低頻信號是相似的。它的振幅變化曲線稱之為包絡線,代表了要傳遞的信息,見圖 2 。  幅度調制在中、短波廣播和通信中使用甚多。幅度調制的不足是抗干擾能力差,因為各種工業干擾和天電干擾都會以調幅的形式疊加在載波上,成為干擾和雜波。


    解調是調制的逆過程,它的作用是從已調波信號中取出原來的調制信號。對于幅度調制來說,解調是從它的幅度變化提取調制信號的過程。例如收音機里對調幅波的解調通常是利用二極管的單向導電特性,將調幅高頻信號去掉一半,再利用電容器的充放電特性和低通濾波器濾去高頻分量,就可以得到與包絡線形狀相同的音頻信號,見圖 4 。對于頻率調制來說,解調是從它的頻率變化提取調制信號的過程。頻率解調要比幅度解調復雜,用普通檢波電路是無法解調出調制信號的,必須采用頻率檢波方式,如各類鑒頻器電路。關于鑒頻器電路可參閱有關資料,這里不再細述。

    隨著電腦的發展和普及,調制與解調在電腦通信中也有著十分重要的作用。通過稱為 Modem 的調制解調器,將電腦的數字信息轉換成能沿著電話線傳遞的模擬形式,在接收端由 Modem 將它轉換回數字信息。其中將數字信息轉換成模擬形式稱調制,將模擬形式轉換回數字信息稱為解調。信息經電腦及調制解調器后上了“信息高速公踐”,世界各地的人們可以用電腦相互傳遞信息,遠程通信已不再是困難的事情了。

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