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调制与解调技术科普｜通信系统是如何传送信息？如何还原出原始信息？【无线通信小百科】

ds 2025/8/27 5:13:02

1、什么是调制解调

在现代通信系统中，调制与解调技术是信息传输的核心。无论是广播电视、移动通信、卫星通信，还是物联网和智能家居，这些技术都离不开调制与解调的过程。所谓“调制”，就是将我们要传送的信息，例如声音，图像，数据流等）加载到高频载波上，通过传播介质发送出去，这个介质，可以是有线，或者无线；而“解调”则是在信号的接收端对接收到的信号做反向处理，还原出原始信息的过程。

通信系统中的原始信号（如语音、图像）通常是低频信号，存在易衰减、容易受干扰、传播距离短等问题。例如，语音信号通常在4KHz以下，在近距离易听清，如果相距较远或在嘈杂环境中就难以交流。这就是很难长距离传输原始信息的一个例子。通过调制，通信系统把原始信号叠加到高频载波上，就像是坐上高速列车，传播距离更远，不容易受外部干扰的影响。信号到达了目的地后我们通过本振信号将调制信号中的信息还原到其原始形态，这一过程称为“解调”。所以，一个典型的通信系统包含发送端（调制器）、传输信道、接收端（解调器）三个部分。

2、模拟调制技术

模拟调制中常见的有调幅（AM）和调频（FM），收音机中的常见的中波和调频波段就分别对应这两种技术。

幅度调制（AM）是将原始信号的幅度信息，加载在一个频率较高的载波信号上。调制后的信号幅度就会随着原始信号的变化而变化，同时载波频率保持不变。它的特点是调制和解调电路相对简单，硬件成本低，但是由于环境的噪声和干扰很容易就在信号的幅度上反应出来，所以它对干扰特别敏感。

另一种常见的模拟调制技术是频率调制（FM）。它使用原始信号的变化来控制高频载波的频率，载波的幅度保持不变。换句话说，原始信息被编码进了载波的频率中。由于大多数噪声干扰主要影响信号的幅度而非频率，所以 FM 信号在传输过程中具有更好的抗干扰性能，也因此在广播系统中拥有更高的音质和稳定性。

3、数字调制技术

在现代通信系统中，许多原始信息已被数字化，通常以“0”和“1”的形式进行传输。为了实现远距离高效通信，这些数字信号同样需要调制到高频载波上。常见的基本数字调制技术包括：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

其中，幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying）是最简单的一种方式。它通过数字信号的状态来控制载波信号的“振幅”。当传输数字“1”时，输出正常幅度的载波；而当发送“0”时，则不输出载波（或输出幅度极小的信号）。由于结构简单，ASK 电路实现成本低，但对噪声较为敏感，抗干扰能力较差，很少被单独使用。

频移键控FSK（Frequency Shift Keying）通过改变载波的频率来表示数字信号。通常，信号“1”对应一个载波频率f1，“0”对应另一个频率f2；载波信号的幅度和相位保持不变，仅频率发生跳变。频移键控信号的抗干扰能力相对较强，因为频率信息在传输中不容易受到噪声影响。其解调电路较为简单，可通过滤波器实现。但由于它需要两个频率来区分信号，占用的带宽相对较大，传输效率相对较低。

相移键控 PSK（Phase Shift Keying）通过改变载波相位来表示不同数字符号。载波通常是一个正弦信号，其相位可以在0°到360°之间变化。通过将不同的相位与特定的比特组合对应起来。PSK可用于编码更多的信息：根据使用的相位数不同，PSK可分为多种形式如BPSK（二进制相移键控）QPSK（四相移键控）等。最基本的形式是BPSK（二进制相移键控），它使用载波的0° 和 180°相位来表示“0”和“1”。