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调制与解调的意义

在通信系统设计过程中,为什么不直接将有用信号通过天线发射出去,而是需要将其调制到高频载波上再发射出去呢?


调制

指可以将信号的频谱搬移到任意位置,从而有利于信号的传送,并且使频谱资源得到充分利用。

例如,天线尺寸为信号的十分之一或更大些,信号才能有效的被辐射。然而,对于语音信号来说,相应的天线尺寸要在几十公里以上,但实际上不可能实现。因此,这時就需要调制过程将信号频谱搬移到较高的频率范围。如果不进行调制就把信号直接辐射出去,那么各电台所发出信号的频率就会相同。

调制与解调的意义

这看起来很像吃饱了饭没事做,我在4kHz以下频段不是混得好好的吗,你干嘛非要把我搬到那么高的频段上去呢?把基带信号(4kHz以下的话音信号)转变为频带信号(900MHz)真的有这个必要吗?这样做到底有什么好处呢?

  1. 调制技术首先是为了和信道匹配。比如说无线通信中,走的信道就是大气层。对于大气层而言,音频范围(10Hz~20kHz)的信号传输将急剧衰减,而较高频率范围的信号可以传播到很远的距离。所以说要想在依靠大气层进行传播的通信信道上传输像话音和音乐这样的音频信号,就必须在发射机里将这些音频信号嵌入到另一个较高频率的信号里去。
  2. 电磁波的频率与天线尺寸要匹配,一般天线尺寸为电磁信号的1/4波长为佳。调制可以用来将频带变换为更高的频率,从而减小天线的尺寸。初看这一点没觉得有什么,算算就知道有多吓人,以4kHz的话音信号为例,那么合适的天线尺寸是多少呢?

    [(3×108m/s)/4000次/s]×1/4=18750(m),这么高的天线,会把飞机撞下来的!!

  3. 在高频段更易于采用频分复用,低频段的资源本来就只有那么一些,上面都跑着各色通信系统,比如AMPS、GSM、PHS、CDMA、集群蜂窝。现在又冒出来什么WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA那对不起了,低频段的坑就被占满了,没有这么多空间给你们,不如去2100MHz频段吧,那里地方大,宽敞!

调制与解调的意义

此外,调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上,接收机就可以分离出所需的频率信号,不致互相干扰。这也是在同一信道中实现多路复用的基础。

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