調(diào)制是通信技術(shù)中最常用的技術(shù)詞匯之一。FM收音機(jī)就是利用調(diào)制的方式來傳輸無線電信號(hào)的。

在這篇文章中，我們將學(xué)習(xí)調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，并了解它們?cè)诂F(xiàn)代蜂窩和通信技術(shù)中的應(yīng)用。

波的頻率和波長成反比（f=C/）。人類能聽到20HZ到20KHZ的聲音，但如果無線電發(fā)射塔傳輸這段頻率的電磁波，所需的天線尺寸就會(huì)非常大。

在《天線究竟是如何工作的》一文中，我們已經(jīng)知道天線的尺寸與波長成正比。

如果我們發(fā)射20HZ到20KHZ的電磁波，所需的天線尺寸將在千米范圍內(nèi)。這就是我們需要調(diào)制的原因。

在電磁波傳播之前，應(yīng)將其調(diào)制成高頻信號(hào)。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的類比來理解調(diào)制。我們可以試著扔一張紙，這張紙不會(huì)走太遠(yuǎn)，但如果把它綁在石頭上再扔一次，他會(huì)走的更遠(yuǎn)。這和我們調(diào)制的方式是一樣的。紙相當(dāng)于信息信號(hào)，石頭相當(dāng)于載波信號(hào)，紙包著石頭相當(dāng)于調(diào)制后的信號(hào)。

我們知道，任何信號(hào)都有三個(gè)基本特性：振幅、頻率和相位。在調(diào)制過程中，載波信號(hào)的一種特性會(huì)隨著信息信號(hào)的變化而變化。例如，載波信號(hào)的頻率是根據(jù)信息信號(hào)的振幅而變化的，這種技術(shù)稱為調(diào)頻。

請(qǐng)注意，載波信號(hào)的頻率總是很高，這意味著調(diào)制后的信號(hào)也具有很高的頻率和能量。從調(diào)制信號(hào)的頻率可以很容易地得到原始信號(hào)的值。

同樣，我們也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅，調(diào)幅后載波信號(hào)的振幅是根據(jù)信息信號(hào)的值而變化的。

到目前為止我們討論的調(diào)制技術(shù)都是模擬類型，但是它們已經(jīng)過時(shí)了。模擬調(diào)制很容易受到噪聲的影響，噪聲會(huì)降低信號(hào)的質(zhì)量，而且在如今的電子儀器中，所有的操作都是以數(shù)字的形式進(jìn)行的，數(shù)字信號(hào)不是1就是0，所以我們來討論一下目前使用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)。更具體地說，讓我們看看如何將數(shù)字位轉(zhuǎn)換為電磁波。

第一個(gè)數(shù)字技術(shù)是幅度偏移鍵控（ASK，Amplitude Shift Keying），根據(jù)數(shù)字脈沖調(diào)整載波信號(hào)的幅度，高振幅為1，低振幅為0。

下一種技術(shù)稱為頻移鍵控（FSK，F(xiàn)requency Shift Keying），根據(jù)數(shù)字脈沖的值來調(diào)整載波信號(hào)的頻率，在這種情況下，高頻與1有關(guān)，低頻與0有關(guān)。

第三種技術(shù)是相移鍵控（PSK，Phase Shift Keying），當(dāng)數(shù)字脈沖從1移到0或從0移到1時(shí)，載波信號(hào)的相位變化180度。

電信技術(shù)的目的是提高數(shù)據(jù)傳輸速度和效率，但如果使用前面介紹的任何一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)，都無法獲得高的數(shù)據(jù)傳輸速度。在物理學(xué)中有一種技術(shù)，它可以發(fā)送多達(dá)6位的信息作為一個(gè)單一的電磁波，這種技術(shù)被稱為正交振幅調(diào)制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）。

用簡(jiǎn)單的方法理解QAM，讓我們看兩個(gè)模擬信號(hào)，QAM的美妙之處在于,你可以調(diào)節(jié)這兩個(gè)不同的信號(hào)作為一個(gè)信號(hào)，然后發(fā)送它，然后在接收端能夠分離出原始信號(hào)，從而節(jié)省帶寬，讓我們看看這個(gè)調(diào)制是如何在QAM中完成的。

如圖所示，使用載波對(duì)第一個(gè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅，第二個(gè)信號(hào)也用相同頻率和振幅的載波調(diào)制。但給出載波信號(hào)后，會(huì)有90度的相移，現(xiàn)在這兩個(gè)調(diào)制信號(hào)混合在一起，形成一個(gè)信號(hào)，我們稱之為多路復(fù)用信號(hào)。有趣的是，在接收端，我們可以很容易地從復(fù)用信號(hào)中分離出原始信號(hào)。

在數(shù)字QAM的情況下，使用了類似的方法，這里不是模擬信號(hào)，而是將不同的比特組合相加來產(chǎn)生一個(gè)多路復(fù)用信號(hào)。

讓我們看看16QAM是如何工作的。

如果你熟悉數(shù)字技術(shù)，你就會(huì)知道任何形式的數(shù)據(jù)都是0和1的集合。

在16QAM中，我們可以將四位的值打包成一個(gè)電磁波發(fā)送出去，基于四位的值，這個(gè)輸出將有不同的相角和振幅，這意味著復(fù)用信號(hào)的相位角和振幅可以完全表示四位數(shù)據(jù)。

在16QAM中，這種16位的值可以通過調(diào)整多路復(fù)用信號(hào)的相位和幅度來表示，然后使用這個(gè)單一的多路復(fù)用信號(hào)進(jìn)行傳輸。

你可以看到不同的振幅和相位電磁信號(hào)如何表示不同的四位數(shù)據(jù)，使用與模擬調(diào)制類似的技術(shù)，這里的振幅調(diào)制信號(hào)也混合在一起，最后產(chǎn)生一個(gè)單獨(dú)的輸出。

在這種調(diào)制載波信號(hào)，是異相90度被使用，因此，用“正交”這個(gè)詞來表示這種技術(shù)。如果我們用正常的調(diào)制技術(shù)來發(fā)送數(shù)據(jù)，而不是QAM，我們會(huì)用電磁信號(hào)。

因此，16QAM將數(shù)據(jù)傳輸速度提高了4倍，科學(xué)家們甚至實(shí)現(xiàn)了64 QAM，這被用于4G通信。64QAM同時(shí)使用6位數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)傳輸速度比普通調(diào)制技術(shù)快6倍。

該調(diào)制技術(shù)不僅適用于蜂窩通信和調(diào)頻廣播，而且在電視廣播、Wi-Fi光纖等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

希望這篇文章能讓大家對(duì)調(diào)制的概念有更清晰的認(rèn)識(shí)，有問題可以在文段后討論哦~