引言
調變是將低頻資訊訊號(例如語音和資料)載入到高頻載波訊號上的過程。其物理本質是改變載波的振幅、頻率或相位,使其與資訊訊號的變化一致。
為什麼需要調變?
1. 天線尺寸限制:
天線長度必須與波長成正比(通常為波長的 1/4)。低頻訊號(例如 1kHz)的波長極長,需要數十公里高的天線;調製到更高頻率(例如 1GHz)後,天線可以縮短到厘米級。
2. 頻譜分配:
允許多個發射機同時在不同頻率上發射訊號(頻分複用),而不會相互幹擾。
3. 傳輸距離與抗噪音能力:
高頻訊號在空間中具有更好的傳播特性,並且特定的調製方法(例如數位調變)可以有效地抵抗雜訊幹擾。
常用調變技術
調變主要分為兩大類:類比調變和數位調變:
模擬調變
用於傳輸連續類比訊號(例如傳統廣播)。
- 調幅 (AM): 改變載波的振幅。電路簡單,但易受雜訊幹擾。
- 調頻(FM): 改變載波頻率。音質更好,抗干擾能力更強。
- PM(相位調變): 改變載波的相位。
數位調變
用於傳輸離散二進位資料(0 和 1),是現代通訊(Wi-Fi、5G、Zigbee)的基礎。
- ASK(幅度鍵控): 利用載波的有無或不同的振幅來表示 0 和 1。
- FSK(頻移鍵控): 利用不同的頻率來表示 0 和 1。
- PSK(相移鍵控): 利用相位偏移來表示資料。例如,BPSK(2 相)或 QPSK(4 相)。
- QAM(正交幅度調變): 同時改變振幅和相位,顯著提高頻譜效率,廣泛應用於高速網路。