星星之火-8:在无线通信中,为什么不直接通过基带电磁波通信,而需要调制到高频载波上?

语音的电信号,本身的内在频率在3Hz~3400Hz,

从电磁波的传播速率来看,无论是什么样的频率,其传播的速度都等于光速,

那为什么不用直接用3Hz~3400Hz的电磁波信号发送语音信号呢? 而需要调制到高频的载波信号中进行传输呢?

这里有多种原因:

(1)衰减太快

无线电磁波在空气中传播的过程中会发生衰减,不同频率的电磁波衰减的特性是不一样的。

3Hz~3400Hz的电磁波,在空气中衰减很快,传输的距离不会太远。

(2)天线过长

电信号转换成电磁波,需要天线,而天线的长度与电磁波的波长相关,理想情况下天线的长度>=波长%4.

计算语言信号的最大频率是4KHz,其波长=速度/频率=3*10^8 * 1/4000 = 75*10^3米=75千米

其天线的长度需要>波长/4 = 18.75千米。

很显然,这么长的天线,实现起来不实际。

如果换成1800MHz的载波信号进行传播,天线的长度 》= 3*10^8 * 1/1800*10^6 * 1/4 = ~4cm。只需要4cm长度的天线!

(3)基带信号传输无法进行复用

如果通过基带信号的电磁波进行传输,那么,只要有一个用户占用无线信道,其他用户就无法使用,因为每个用户都需要4KHz的无线信号带宽,传输语音信号。这就导致了一个尴尬的结果,把无线信道变成了一个专用的电话线信道,无法复用。这对于一个通信系统来说,是不能接受的。

也就是说4KHz的基带电磁波,带宽太窄了,只能传输一路语音信号。

如果换成1800MHz的载波信号进行传播,带宽25M, 那么大致有25MKHZ/4KHz = 6000个共享用户。

当然,这是理论值,实际值要比这个值小:

比如保留信道之间保护带宽(如同马路中间的保护带),防止干扰,

比如保留信道(如高速公路的紧急停车道),用于传输广播信息或控制信令等。

但不管怎么样,放到高频段,可以获得更高的带宽,以支持更多的用户,并行共享高频带宽。

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