第453章 調製

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    【除了功率放大器可以極大提升無線電的傳輸距離,另一個能夠極大提升無線電應用領域的,就是調頻器。
    振蕩器雖然將無線電的低頻長波信號變成了穩定的高頻信號,使接收端可以穩定捕捉信號。
    但它的波段是像玻璃珠落在地上彈跳力持續衰減那樣的由長到短,進行新一輪振蕩後波長再由長到短。
    是一個頻率相對穩定但又波長不一的信號。
    不能改變特定波長,就意味著能夠承載的信息量僅限於信號的有無。
    也就是隻能靠電鍵控製信號的釋放和關閉,也就是傳遞點和劃這樣的簡單信息,或者說二進製的0和1。
    反過來說,如果可以將電磁波的波長按照需要進行調整,那麽無線電傳輸的電磁波就能承載更多的信息。
    具體表現就是人類基於此項科技的延伸,將擁有無線傳輸音頻和視頻的能力。
    但具體要做到這一點,人類從1887年確定電磁波存在,到1936年人類首次通過無線電傳播視頻信號,這中間間隔了四十九年。
    為了更方便理解,在講解調製器工作原理前,我們得先知道何為調製,以及調製又是如何往電磁波裏塞入更多信息的。
    現在我們都知道,信號最基本的結構是0和1的組合。
    簡易無線電是靠斷電和通電來表示0和1的,但是這種傳輸效率的上限就是人操控電鍵的速度,再快已經不可能了。
    因為輸入信息和解析信息的是人,而不是用機器輸入信息,並用機器去解析信息。
    這種說法可能不太準確,更準確一些應該是輸入信息的還是人,但是輸入的方式借助了更加精密高效的機器,信息的表現形式也變得更加複雜,可以蘊含更多內容。
    比如一張照片,0和1的不同組合組成了照片最基本的像素點,而上傳一張照片,就相當於傳輸了一張照片蘊含的龐大信息。
    而這個過程人隻是輕輕點了幾下手機或電腦,其它工作都由無線電收發設備和計算機完成。
    那麽要想提高信息傳遞的效率,首先就不能再靠人去按電鍵來輸入信息,或者說不能靠斷開閉合電路來輸入信息。
    而是要讓電磁波保持持續發射,靠改變電磁波的形態來傳遞,其承載信息的能力將立即以幾何倍數提升。
    比如原本用開和關表示0和1的方式,我們改成用電磁波的高頻和低頻來表示0或1。
    頻率是指在時間單位內,電磁波的電場或磁場完成周期性變化的次數,單位是赫茲,簡稱“赫”,符號為hz。
    如電磁波的電場強度在1秒鍾內完成100次周期性變化,其頻率就是100hz。
    在一秒內完成1000次周期性變化,其頻率就是1000hz。
    那麽就可以將1000hz的頻率當做1,100hz的頻率當做0,當然也可以反過來,低頻當1,高頻當0。
    這就是電磁波調製方式中的調頻。
    配合上相應的輸入信息和解析信息的設備,電磁波傳遞信息的效率就能大幅提升。
    這種手段就算得上既簡單又高效,但它還能變得更高效。
    就是以改變電磁波的能量大小來作為新的變量,其信息承載能力立即就能大幅提高。
    例如原本隻能表達1的電磁波段,現在將該波段的能量分成強和弱的區別,那麽這個波段就能表示成1和0,或者0和1。
    一個波段單位內,就能夠分別表示01
    信息承載量瞬間提升了一倍,這就是調幅,幅度即電磁波的能量。
    那麽還有提升的空間嗎?
    依然有,且提升幅度很大。
    那就是靠改變電磁波的相位來增加新的可變量。
    相位是描述正弦波在某一時刻所處狀態的一個物理量,它反映了正弦波在周期中的位置。
    它與調頻不同,調頻增加的是一個時間單位內的波次,而調相不增加一個時間單位內的波次,而是改變電磁波在原有時間軸上的位置。
    說實話,我至少看了半個多小時的資料,從淩晨三點看到快四點,都沒有理解“相位是描述正弦波在某一時刻所處狀態的物理量”這句話。
    它每個字我都認識,但湊到一起就跟天書一樣,我隻能從大量資料中隱約理解為改變電磁波在時間軸上的位置就是調相。
    沒辦法,不能再糾結這個東西了,再熬下去都通宵天亮了。)
    多了這麽一個變量,那麽原本隻能表達一個二進製信息的電磁波,就能在調頻、調幅、調相的基礎上,擁有0001、0011、0101、0111、1001、1011、1101、1111、0000、0010、0100、0110、1000、1010、1100、1110這十六種組合。
    信息承載能力大幅上升。
    而調製的出現不單單是增加了信息承載能力,還實現了無線電可以按頻率分成多個頻段,並且讓頻率變高,波長縮短,能使用尺寸更合理的天線進行信號發射。
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    縮短天線可用尺寸的必要性好理解,那麽將電磁波分成多個頻段的目的是什麽呢?
    這就要講到信號幹擾了。
    相同頻率的信號通常會互相幹擾。
    當兩個或多個相同頻率的信號在同一範圍內傳輸時,它們會在空間或傳輸介質中疊加。
    如果這些信號的相位不同,疊加後的信號幅度和相位會發生變化,導致接收端難以準確恢複出原始信號。
    還有相同頻率的信號在頻譜上完全重疊,接收端的濾波器等設備也會無法將它們分離。
    這會使信號相互混淆,幹擾彼此的解調和識別,嚴重影響通信質量,甚至導致信息傳輸錯誤。
    這就是為什麽老版的收音機和電視在通過旋鈕調整接收頻率時,往往會出現雜音乃至兩個頻道的節目內容一起播放的串台現象。
    所以國家一般都會對無線電按頻率劃分成多個頻段,讓不同的無線電業務使用不同的頻段,防止相互幹擾,確保各類無線電設備能正常工作。
    尤其為航空、航海、航天等重要安全業務劃分專用頻段,並對頻譜資源嚴加管控,禁止私人違規發射無線電信號,當然接收信號不限製。
    但是頻段再怎麽細分畢竟是有限的,那麽當發射無線電的設備高密度使用的時候,又該怎麽避免信號互相幹擾呢?
    比如現代信息化時代下的手機,一個城市裏的手機何其的多,國家又是怎麽讓這麽多收發信號的手機不會互相幹擾呢?
    這裏麵的學問會深奧到讓人頭皮發麻,但也是步入信息化時代必須要解決的問題。】
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