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  • 1 # 物理哲學

    電磁波幾乎無處不在,手機通話接聽聲音,電視直播影片畫面,收音機收聽美妙音樂,都是依靠電磁波,那麼電磁波到底是如何傳遞資訊的?

    簡而言之,我們說話,透過麥克風轉換成模擬連續電壓(電流)訊號——低頻訊號,然後用高頻訊號採集低頻訊號,透過天線以電磁波的形式發出,另一端接收訊號,就達到了傳遞資訊的目的。

    電磁波的具體發射及接收過程

    由載波發生器產生高頻振盪電流——高頻載波訊號。把要傳遞的音訊和影片訊號變成電流訊號——調製訊號。將載波發生器產生的高頻載波訊號和音訊、影片的調製訊號一同輸入到調製器中,使高頻載波訊號隨著傳遞的聲音影象訊號發生相應的變化,再把這樣的高頻載波訊號送到發射天線,發射的電磁波就帶有聲音影象訊號。電磁波在空間傳播時,如果遇到導體,會使導體中產生感應電流。感應電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。在無線電技術中,用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波,當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時,接收電路中產生的振盪電流最強,這種現象叫做電磁振,相當於機械振動中的共振。用解調器選出所需要的音訊訊號和影片訊號,分別送到揚聲器和電視機,就能聽到聲音和看到影象。

    為什麼不直接傳送低頻訊號?

    我們知道,各種樂器,包括絃樂器、管樂器和打擊樂器,都是由於產生駐波而發聲。弦或管內空氣柱的長度必須等於半波長的整數倍。固定的琴絃,能夠產生最大的波長取決於弦長。

    同理天線的長度與天線工作頻率的關係為:

    L=c/(2f)

    其中L表示天線長度,c表示光速,f表示天線的工作頻率(工作頻率指天線的共振頻率)。

    人的聲音訊率僅有1kHz左右,訊號頻率很低,波長很長,那麼天線需要數十公里。因此需要把低頻訊號調製到高頻載波訊號上。

    低頻訊號如何調製到高頻訊號上?

    通常有兩種方式,調幅(AM)和調頻(FM)。

    調幅(AM):用調製訊號控制載波訊號的振幅,使載波的振幅隨著調製訊號變化。已調波稱為調幅波。調幅波的頻率仍是載波頻率,調幅波的形狀反映調製訊號的波形。調幅系統實現簡單,但抗干擾性差,傳輸時訊號容易失真。調頻(FM):用調製訊號控制載波訊號的振盪頻率,使載波的頻率隨著調製訊號變化。已調波稱為調頻波。調頻波的振幅保持不變,調頻波的瞬時頻率偏移載波頻率的量與調製訊號的瞬時值成比例。調頻系統實現稍複雜,佔用的頻頻寬,抗干擾性能好,傳輸時訊號失真小,裝置利用率也較高。

    說的通俗點,調幅是把低頻訊號與高頻訊號的振幅疊加。類似於Cos(20x)+Cos(5x)。調頻是把高頻訊號的頻率部分加上低頻訊號的振幅部分。類似於Cos(20x+Cos(5x))。

    單一的電磁波就是這樣傳遞了複雜的資訊。

  • 2 # 四重奏6028217

    電磁波傳遞資訊的模式有很多種,其中應用最多的是調幅和調頻。

    調幅又稱AM(中波的頻率範圍300~3000Khz)。用待傳遞的訊號去控制高頻載波的振幅、使其按調製訊號的規律變化,便可得到調幅波。

    之所以要藉助高頻訊號,是因為人耳朵可以聽到的音訊訊號範圍是20~20Khz,但頻率如此低的音訊電流很難發射,所以要藉助高頻無線電波。

    前面提到的AM調製方式中,中國選擇的中波是535~1605Khz。比如中央廣播電臺一套就是讓節目的音訊訊號對640Khz的高頻訊號進行調製,然後就可以把音訊資訊隨高頻載波傳一同到遠方。但干擾訊號也可以對AM進行調製,所以這種模式的抗干擾能力差。

    但收音機收到這個高頻訊號還是無法直接收聽的,必須要透過檢波和濾波去掉高頻成份使音訊訊號得以還原,再透過音訊放大器就可以用揚聲器放出美妙動聽的聲音了。

    還有一種傳播方式叫做調頻,也稱FM。中國的調頻廣播頻率範圍是88~108Mhz。這種方式和調幅正相反,它是採用讓載波頻率隨音訊訊號規律不斷變化的方式來傳播資訊。而高頻訊號的幅度是不變的。

    由於干擾訊號無法改變電波頻率,所以有很好的抗干擾性能。頻響和信噪比要明顯優於調幅模式。

    調頻接收機收到訊號經放大後要經過一個叫做鑑頻器的電路把它還原成音訊電流。它的大致原理是利用電感對偏離諧振頻率的高頻訊號出現衰減的原理來工作的。當頻率位於諧振點時輸出上升,反之下降。這就巧妙的把頻率變化又還原成了幅度變化,再經二極體檢波就還原成了音訊電流。以上是我的回答。

  • 3 # 王珂

    電磁波傳遞資訊有兩種方式:第一模擬通訊,第二數字通訊。

    模擬通訊,我之前在收音機如何收音那期節目詳細講了。

    簡而言之就是:我們說話的聲音,透過麥克風轉換成時域的模擬連續電壓(電流)訊號,如果從頻域看,對這個連續訊號進行傅立葉變換,則有一個頻譜。

    我們可以將這個頻譜調製到高頻載波上,比如2.4GHz的電磁波上。

    為什麼要調製呢?

    因為對於人聲訊號,從頻譜上看,其頻率僅僅為1KHz左右,如果直接透過電磁波發射:

    首先,天線太長,需要幾十公里長;

    其次,電磁訊號都擁擠在低頻基帶,通道難以複用。

    就好比直接把汽車從中國開到歐洲,忒慢,所以把車塞進飛機裡空運,這樣效率就高了。

    如果每條航線有不同的車都在被空運,那就更好了,利用率高。

    再說數字通訊,

    數字通訊傳輸的也是模擬訊號,只不過是用模擬訊號表示0和1,然後不同的0和1組合起來表示資訊。

    比如高頻率的正弦波表示1,低頻率的表示0。

    比如正相位的正弦波表示1,初相的表示0。

    所以整個流程是這樣的:

    聲音首先轉換為電壓,再調製(坐上飛機),轉換為高頻,從天線發射,然後接收端天線接收,解調(下飛機),透過喇叭轉換成聲音。

  • 4 # 聊聊射頻

    1、透過電磁波的幅度變化,就是調幅,AM,我們以前用的收音機就是。另外一種調頻收音機,依靠在中心頻率附近改變頻率的量來表示聲音訊號。

    2、電報的原理是調幅收音機,只發2種聲音,表示0和1,再翻譯成文字。也可以算數字通訊。

    3、透過改變電磁波的幅度和相位來表示不同的數字資訊。qpsk調製,1hz頻譜傳輸2位元數字。這種數字傳輸抗干擾能力強,在數字衛星傳輸上廣泛應用。傳輸效率再高,就是16qam一直到1024qam。1024qam,1hz頻譜10位元。

    4、如果把光訊號當電磁波,光纖通訊一般都是對光訊號調幅,有光是1,沒有是0。現在速率已經到達T位元每秒以上。

  • 5 # 真大天

    你把一句話拆開成字,按順序把每個字分別告訴一排站的每個人,這個過程叫調製。

    這排人按順序跑到另一個地方,按順序把每個字報給另一個人,他再組成這句話,叫解調。

    同樣時間裡能讓這排人傳遞的字多少叫頻率。

    這排人數多少叫波長。

    這排人記憶文字的深刻程度叫振幅。

    中途因為其他原因記錯了叫干擾。

    中途有人掉隊叫丟幀。

    這排人中途跑累了把話傳給另一排人,叫中繼。

    途中這排人不斷的回憶記的什麼字,叫增益。

    傳完話後再叫人回來報告是否完成叫反饋。

    這排人到達後把話傳給了人數不一樣的一隊人,再由他們拼成這句話,叫超外差。

    最後聽字的人把每個字大聲喊出來,叫高放,如果他連成一句話再喊出來叫低放。

    如果就他一個人喊叫甲類放大,如果兩人輪流喊叫乙類或推輓放大。

  • 6 # 亦然59

    電磁波的傳播是電波和磁波環環相扣而傳播的。至於說到調幅(AM)和調頻(FM)是調製方式的不同。為什麼要調製成高頻訊號去發射?因為聲波是4000Hz左右。波長是光速除以頻率。不進行高頻調製,天線的尺寸會非常的龐大!半波振子天線也是非常的龐大,無法制造。進行高頻調製天線尺寸就會大大的減小,而易於實用化製造。

  • 7 # lightning

    電磁波是電場和磁場隨著時間交替變化形成的,電場和磁場本身有大小和變化頻率,可以透過改變它們的大小和頻率來產生相對於的資訊。

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