模擬通訊教程

什麼是模擬通訊？

通訊被定義為交換資料和資訊的方法。當通訊是透過使用模擬訊號完成時，則稱為模擬通訊。更簡單地說，模擬通訊是以模擬訊號的形式交換資訊，這些模擬訊號以連續時間函式的形式表示資訊。聲波或語音訊號是模擬訊號的常見示例。

模擬通訊最廣泛地應用於調幅或調頻廣播、電視廣播、電話語音通訊以及各種測量和儀器儀表應用。

模擬通訊以其設計簡單和保真度高而聞名。但是，它對噪聲和電磁干擾非常敏感。它也具有有限的通訊範圍。

關於模擬通訊教程

本模擬通訊教程的主要目標是提供對基於模擬訊號並被稱為模擬通訊的通訊系統基本原理的理解。

本教程分為 25 章 -

• 開篇章節是緒論章節，其中提供了通訊的定義、通訊系統的組成部分以及訊號型別。
• 本教程的下一章討論了調製的定義、需求、優點和型別。與調幅相關的主要概念，如 AM 波的時間域表示、調製指數、AM 波的頻寬以及 AM 波的功率計算，在本教程的第 3 章中進行了總結。
• 第 4 章提供了一些基於前面章節中討論的調幅概念的已解決的數值問題。在此基礎上，第 5 章描述了兩種常見的調幅器型別，即平方律調製器和開關調製器。
• 您將在第 6 章中瞭解調幅解調器及其型別 - 平方律解調器和包絡檢波器。
• 在第 7 章中，您將學習雙邊帶抑制載波 (DSBSC) 調製和相關概念，例如 DSBSC 訊號的頻寬和 DSBSC 波的功率計算。
• 在第 8 章和第 9 章中，您將學習DSBSC 調製器平衡調製器和環形調製器，以及 DSBSC 解調器相干檢測器和科斯塔斯環。
• 第 10、11 和 12 章描述了單邊帶抑制載波 (SSBSC) 調製、SSBSC 調製器頻率判別法和相位判別法以及SSBSC 解調器相干檢測器。
• 在本教程的第 13 章中，您將學習殘留邊帶抑制載波 (VSBSC) 調製以及 VSBSC 的頻寬、優點、缺點和應用。
• 角調製、調頻和相頻調製在第 14 章中進行了描述。第 15 章提供了一些基於調頻概念的已解決的數值問題 2。
• 第 16 章和第 17 章解釋了調頻器和調頻解調器的理論。多路複用理論和不同型別的多路複用，如模擬多路複用、數字多路複用 FDM、WDM、TDM 等，在第 18 章中進行了討論。
• 噪聲、噪聲型別以及噪聲的影響在本教程的第 19 章中進行了說明。第 20 章描述了信噪比 (SNR) 的理論及其在不同型別調製系統中的計算。
• 發射機和接收機在第 21 章和第 22 章中進行了描述。取樣的概念和取樣定理在第 23 章中進行了討論。
• 第 24 章解釋了脈衝調製脈衝幅度調製、脈衝寬度調製和脈衝位置調製。本教程的最後一章描述了感測器的需求和型別。

在教程結束時，我們將獲得快速指南、其他有用資源以及討論平臺以促進讀者參與。

使用模擬通訊的先決條件

為了充分利用本教程，我們建議您具備 -

• 電子學基本概念，如電流、電壓、功率、頻率等。
• 通訊及其需求的基本知識。

為了更好地理解本教程，您可以瀏覽我們的訊號與系統教程，這將有助於您建立理解此處討論的主題的基礎背景。

模擬通訊的特點

以下是模擬通訊的一些關鍵特徵 -

• 詳細解釋 - 在本教程中，與模擬通訊相關的每個主題，例如模擬調製技術、調幅、調頻、DSBSC 調製、SSBSC 調製、VSBSC 調製、脈衝調製等，都進行了詳細討論。
• 已解決的示例 - 本教程還包括已解決的數值問題，以演示概念和公式的應用。
• 內容組織 - 本教程以一種方式組織，即每個章節按時間順序與前一章節連結。
• 讀者友好的寫作風格 - 本教程以清晰易懂的英語編寫。因此，即使是初學者也可以從本教程中受益。

模擬通訊常見問題解答

在本節中，我們收集了一組關於模擬通訊的常見問題及其答案 -

1. 什麼是模擬通訊？

一種使用連續時間訊號傳輸資訊的方法稱為模擬通訊。簡單來說，模擬通訊是一種以模擬訊號形式傳輸資訊型別的通訊。

模擬訊號的幅度、頻率或相位隨時間連續變化。模擬訊號使用波形表示。模擬訊號的常見示例包括調幅或調頻無線電訊號。

模擬通訊用於各種應用，以其原始形式傳輸真實世界的資訊。

2. 為什麼模擬訊號仍在通訊中使用？

模擬訊號仍在通訊中使用，主要原因如下 -

• 它們可以直接表示真實世界的資訊。
• 模擬訊號可以表示各種訊號，例如語音訊號、無線電訊號、電視訊號等。
• 使用模擬訊號的系統比數字系統簡單且成本更低。
• 模擬通訊與傳統基礎設施相容。
• 模擬訊號提供自然且連續的資訊流，使其適用於語音通訊等即時應用。

3. 模擬通訊的優點和缺點是什麼？

模擬通訊有幾個優點和缺點，主要列出如下 -

4. 模擬是什麼意思？它與數字有何不同？

模擬是一個術語，表示給定訊號或量的變化相對於時間是連續且平滑的。它用於表示連續時間訊號，稱為模擬訊號。

模擬訊號在各個方面都不同於數字訊號，如下所示 -

• 模擬訊號隨時間連續變化，而數字訊號相對於時間是不連續或離散的。
• 模擬訊號使用波形表示，而數字訊號使用二進位制程式碼表示。
• 模擬訊號容易受到噪聲和干擾的影響，而數字訊號具有抗噪聲和干擾的能力。
• 模擬訊號儲存複雜，而數字訊號易於儲存。

5. 模擬通訊和數字通訊的基本區別是什麼？

模擬通訊和數字通訊的主要區別在於，模擬通訊使用模擬訊號（連續時間訊號）傳輸資訊，而數字通訊使用離散訊號（不連續時間訊號）傳輸資訊。

6. 模擬通訊方法的示例是什麼？

調幅 (AM) 無線電廣播是模擬通訊方法的常見示例。在這種通訊方法中，載波訊號的幅度或強度根據原始無線電訊號進行調製。

7. 模擬通訊有哪些型別？

根據所使用的調製型別，模擬通訊可以分為以下主要型別 -

• 調幅模擬通訊 - 在調幅模擬通訊中，訊息訊號與載波訊號進行調幅。
• 調頻模擬通訊 - 在調頻模擬通訊中，訊息訊號與頻率調製的載波訊號疊加。

• 相位調製模擬通訊 − PM 代表相位調製。在這種型別的模擬通訊中，訊息訊號與相位調製的載波訊號疊加。

8. 什麼是模擬通訊媒體？

通訊媒體只不過是傳輸器和接收器之間傳輸通訊訊號的通道。

在模擬通訊中，最常用的通訊媒體如下所示：

• 雙絞線 − 這些電纜有兩根單迴路的導體，它們相互纏繞在一起。這些電纜主要用於電話線中傳輸語音和模擬資料訊號。
• 同軸電纜 − 這些電纜由一個被導電遮蔽層包圍的內銅導體組成，中央導體和遮蔽層由介電層隔開。在最外層，提供了保護套。這些電纜用於有線電視廣播中進行模擬訊號傳輸。
• 光纖 − 光纖是一種由玻璃或塑膠纖維製成的通訊電纜，用於以光形式傳輸模擬訊號。這種通訊媒體正廣泛應用於現代電信系統中。
• 無線電波 − 無線電波也用作資料傳輸的模擬通訊介質。無線電波是電磁訊號，具有最低頻率和最長波長。這些波用於無線模擬通訊，如 AM 或 FM 收音機。

9. 為什麼在模擬通訊中只使用餘弦波？

在模擬通訊中使用餘弦波而不是正弦波。其主要原因如下：

• 餘弦波易於用數學方法表示和處理。
• 餘弦波從最大值開始，這使得它們的分析和計算更容易。
• 餘弦波在數學建模方面提供了便利。
• 餘弦波表示模擬通訊中使用的復指數函式的實部。
• 餘弦波代表訊號的更自然的組成部分，這與模擬通訊中的實踐相一致。

10. 什麼時候模擬通訊優於數字通訊？

在以下情況下，模擬通訊優於數字通訊：

• 用於傳輸音訊和影片訊號。
• 當需要即時訊號處理時。
• 當資料傳輸頻寬有限時。
• 用於傳輸與物理現象變化相關的資料，例如溫度、壓力、電流、電壓等。

11. 模擬通訊中如何描述噪聲？

在模擬通訊中，噪聲定義為會降低原始訊息訊號質量的不需要的訊號。

根據特性，模擬通訊中可能出現幾種不同型別的噪聲，例如：

• 熱噪聲或約翰遜噪聲
• 瞬態時間噪聲
• 散粒噪聲
• 閃爍噪聲
• 電磁干擾等。

12. 通訊中的調製是什麼？

在通訊中，調製是將訊息訊號編碼到載波訊號上以進行傳輸的過程。在模擬通訊中，調製是透過改變載波訊號的幅度、頻率、相位等特性來實現的。這種變化取決於要傳輸的訊息訊號。

通訊中調製的主要目的是最佳化訊息訊號，以便能夠透過合適的通訊介質傳輸到遠距離。

13. AM 調製有哪些型別？

幅度調製 (AM) 可以分為以下主要型別：

• 雙邊帶全載波 (DSBFC) − DSBFC 是幅度調製的一種標準型別。在這種型別的 AM 調製中，兩個邊帶和載波訊號都按原樣傳輸。它是最簡單的幅度調製型別，但在功耗和頻寬利用率方面效率較低。
• 雙邊帶抑制載波 (DSBSC) − 在這種型別的幅度調製中，傳輸兩個邊帶，但抑制載波訊號以降低功耗。在這種 AM 調製中，接收機必須在解調期間從其抑制版本中重新生成載波訊號。
• 單邊帶抑制載波 (SSBSC) − 在這種型別的幅度調製中，只傳輸一個邊帶和一個抑制的載波訊號。這種 AM 調製用於需要較低頻寬和功率效率的地方。
• 殘留邊帶調製 (VSBM) − 這是一種 AM 調製，其中傳輸一個完整的邊帶和另一個邊帶的一部分。它用於解決與 DSB 和 SSB 調製相關的問題。VSBM 通常用於電視廣播應用，在這些應用中，訊號質量和頻寬效率之間的平衡至關重要。

14. 什麼是 AM 調製器和解調器？

在模擬通訊中，AM 調製器和解調器是通訊系統中的兩個主要元件。AM 調製器是一種透過改變其幅度來對載波訊號進行調製的裝置。它將載波訊號與要傳輸的訊息訊號組合在一起。因此，AM 調製器位於通訊系統的傳送端。

另一方面，AM 解調器是一種執行與 AM 調製器相反功能的裝置。它從 AM 調製訊號中檢索原始訊息訊號，並在通訊系統的接收端使用。

15. 模擬通訊中的發射機是什麼？

在模擬通訊中，用於傳輸資料或資訊的裝置稱為發射機。發射機首先將資料或資訊轉換為合適的形式，如電訊號、無線電波、光訊號等，然後將其傳送到接收機。

在模擬通訊中使用發射機的主要目的是在遠距離傳輸資訊。