調制是通信技術中最常用的技術詞匯之一。FM收音機就是利用調制的方式來傳輸無線電信號的。

在這篇文章中，我們將學習調制技術的基礎知識，并了解它們在現代蜂窩和通信技術中的應用。

波的頻率和波長成反比（f=C/）。人類能聽到20HZ到20KHZ的聲音，但如果無線電發射塔傳輸這段頻率的電磁波，所需的天線尺寸就會非常大。

在《天線究竟是如何工作的》一文中，我們已經知道天線的尺寸與波長成正比。

如果我們發射20HZ到20KHZ的電磁波，所需的天線尺寸將在千米范圍內。這就是我們需要調制的原因。

在電磁波傳播之前，應將其調制成高頻信號。下面用一個簡單的類比來理解調制。我們可以試著扔一張紙，這張紙不會走太遠，但如果把它綁在石頭上再扔一次，他會走的更遠。這和我們調制的方式是一樣的。紙相當于信息信號，石頭相當于載波信號，紙包著石頭相當于調制后的信號。

我們知道，任何信號都有三個基本特性：振幅、頻率和相位。在調制過程中，載波信號的一種特性會隨著信息信號的變化而變化。例如，載波信號的頻率是根據信息信號的振幅而變化的，這種技術稱為調頻。

請注意，載波信號的頻率總是很高，這意味著調制后的信號也具有很高的頻率和能量。從調制信號的頻率可以很容易地得到原始信號的值。

同樣，我們也可以實現調幅，調幅后載波信號的振幅是根據信息信號的值而變化的。

到目前為止我們討論的調制技術都是模擬類型，但是它們已經過時了。模擬調制很容易受到噪聲的影響，噪聲會降低信號的質量，而且在如今的電子儀器中，所有的操作都是以數字的形式進行的，數字信號不是1就是0，所以我們來討論一下目前使用的數字調制技術。更具體地說，讓我們看看如何將數字位轉換為電磁波。

第一個數字技術是幅度偏移鍵控（ASK，Amplitude Shift Keying），根據數字脈沖調整載波信號的幅度，高振幅為1，低振幅為0。

下一種技術稱為頻移鍵控（FSK，Frequency Shift Keying），根據數字脈沖的值來調整載波信號的頻率，在這種情況下，高頻與1有關，低頻與0有關。

第三種技術是相移鍵控（PSK，Phase Shift Keying），當數字脈沖從1移到0或從0移到1時，載波信號的相位變化180度。

電信技術的目的是提高數據傳輸速度和效率，但如果使用前面介紹的任何一種數字調制技術，都無法獲得高的數據傳輸速度。在物理學中有一種技術，它可以發送多達6位的信息作為一個單一的電磁波，這種技術被稱為正交振幅調制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）。

用簡單的方法理解QAM，讓我們看兩個模擬信號，QAM的美妙之處在于,你可以調節這兩個不同的信號作為一個信號，然后發送它，然后在接收端能夠分離出原始信號，從而節省帶寬，讓我們看看這個調制是如何在QAM中完成的。

如圖所示，使用載波對第一個信號進行調幅，第二個信號也用相同頻率和振幅的載波調制。但給出載波信號后，會有90度的相移，現在這兩個調制信號混合在一起，形成一個信號，我們稱之為多路復用信號。有趣的是，在接收端，我們可以很容易地從復用信號中分離出原始信號。

在數字QAM的情況下，使用了類似的方法，這里不是模擬信號，而是將不同的比特組合相加來產生一個多路復用信號。

讓我們看看16QAM是如何工作的。

如果你熟悉數字技術，你就會知道任何形式的數據都是0和1的集合。

在16QAM中，我們可以將四位的值打包成一個電磁波發送出去，基于四位的值，這個輸出將有不同的相角和振幅，這意味著復用信號的相位角和振幅可以完全表示四位數據。

在16QAM中，這種16位的值可以通過調整多路復用信號的相位和幅度來表示，然后使用這個單一的多路復用信號進行傳輸。

你可以看到不同的振幅和相位電磁信號如何表示不同的四位數據，使用與模擬調制類似的技術，這里的振幅調制信號也混合在一起，最后產生一個單獨的輸出。

在這種調制載波信號，是異相90度被使用，因此，用“正交”這個詞來表示這種技術。如果我們用正常的調制技術來發送數據，而不是QAM，我們會用電磁信號。

因此，16QAM將數據傳輸速度提高了4倍，科學家們甚至實現了64 QAM，這被用于4G通信。64QAM同時使用6位數據，因此數據傳輸速度比普通調制技術快6倍。

該調制技術不僅適用于蜂窩通信和調頻廣播，而且在電視廣播、Wi-Fi光纖等領域也有廣泛的應用。

希望這篇文章能讓大家對調制的概念有更清晰的認識，有問題可以在文段后討論哦~