1.1.2 醉翁之意不在酒——频率调制

为了能把无线信号顺利发射出去,我们需要把发送声音的电磁波频率调高,具体的做法就是通过用一个低频信号去调制一个中频信号,得到一个新的中频信号,这个方法我们称之为频率调制。

举个简单的例子来进行说明:我们把要进行调制的原始基带信号称为本调信号f1(例如从电话话筒流出来的变化电流信号),另外选取一个频率比较高的电流信号作为被调制的信号f2,我们称之为载波信号(假如选定的信号频率是450MHz)。那接下来需要用本调信号f1去调制载波信号f2,调制的过程其实是本调信号与载波的相乘(也就是f1*f2,这里的相乘不是简单的乘数运算,而是电子电路里面两个信号之间的叠加影响),这样就可以得到一个由f1和f2混合而成的混血儿信号f3。大家可别小看这个混血儿信号f3,首先f3是以f2为基础的,所以f3的频率跟f2的频率相近(450MHz);与此同时f3的频率会随着f1的幅值变化而变化,如果f1的幅值升高,f3的频率也随之变大,当f1的幅值最大时,f3的频率也达到最大值;反之f1的幅值下降,f3的频率也随之变小。如图1-5所示。

图1-5 频率调制示意图

经过频率调制以后,我们只需要把f3在天线端转化为电磁波就能够顺利发射出去了。因为经过调制的信号f3的频率已经达到450MHz级别,这样一来天线长度的困扰自然也就烟消云散了。而电磁波在空中经过一段距离的传播后会在基站的接收端被接收下来并被还原为原电流信号f3,接收端把附带在f3身上的中频信号f2去掉,剩下来的就只有跟声音相关的信号f1了。以上就是使用了频率调制的第一代通信系统的工作原理,如图1-6所示。

图1-6 第一代无线通信系统工作原理图

经过抽象后的第一代无线模拟通信系统工作原理图如图1-7所示。

图1-7 第一代无线模拟通信系统工作原理图

说明:

信源:指发送信息的设备,可以是电话也可以是基站。

调制器:指完成频率调制的设备。

信道:指由空气、馈线等传输媒介组成的无线信道。

解调器:指去除高频载波的设备。

信宿:指信号最终达到的目的设备。

在这里我们需要注意的是存在于信道中的噪声,可以说模拟通信系统糟糕的通话质量完全就是拜它所赐。因为我们知道,电磁波存在于世间万事万物之中,只要是有热度的物体都会对外辐射红外线,红外线也就是电磁波的一种,此外人类活动也会产生很多意想不到的电磁波干扰。由于模拟通信无线信号无法抵抗外来干扰信号,所以模拟无线信号在传播的过程中受到的干扰会越积越多,最后就造成了大哥大通信系统弱不禁风的通话质量。

注:以上说到的频率调频技术是收音机现在还在用的一种技术,如果大家有兴趣的话不妨打开收音机,隔一段时间肯定能听到这样一段报时广播:各位听众大家好,这里是FM××.×××,××人民广播电台……,这里提到的FM就是频率调制技术的缩写(Frequency Modulation)。