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[導(dǎo)讀]頻分復(fù)用(Frequency Division Multiplexing,F(xiàn)DM)是一種將通信信道的總帶寬劃分成多個互不重疊的子頻帶(子信道),并將這些子信道分配給不同信號獨立傳輸?shù)募夹g(shù)。它是實現(xiàn)多路通信的核心方法之一,尤其在模擬通信時代應(yīng)用廣泛。

核心思想:利用頻率域的正交性實現(xiàn)多路信號共存。

關(guān)鍵原理與步驟

頻譜分割

將信道的總可用帶寬(例如,一段無線電頻譜或光纖的可用波長范圍)劃分為多個互不重疊的窄帶子頻帶。每個子頻帶具有固定的中心頻率和帶寬(Δf)。

信號調(diào)制(頻譜搬移)

每一路需要傳輸?shù)脑夹盘枺ɑ鶐盘?,頻率范圍通常較低且相互重疊)首先被調(diào)制到一個不同的、預(yù)先分配好的載波頻率上。

調(diào)制方式

常用幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)或單邊帶調(diào)制(SSB)等。

目的

將每路信號的頻譜從基帶搬移到為其分配的那個特定子頻帶內(nèi)。這樣,各路信號在頻率上就被“搬”到了不同的位置。

合并傳輸

所有經(jīng)過調(diào)制、頻譜已搬移到各自子頻帶內(nèi)的信號,被合并(疊加) 在一起。由于它們的頻譜在頻率軸上互不重疊(正交),因此可以在同一個物理信道(如同一根電纜、同一段無線頻譜)上同時傳輸而不會互相干擾。

分離接收

在接收端,合并的信號被送入一個帶通濾波器組。每個帶通濾波器只允許其對應(yīng)的那個子頻帶(即一路信號)通過,同時強烈抑制其他子頻帶的信號。通過濾波分離出來的信號,再經(jīng)過解調(diào)過程,將頻譜從載波頻率搬移回原始的基帶頻率,恢復(fù)出原始的每一路信號。

保護頻帶(Guard Band

在實際系統(tǒng)中,為了避免相鄰子信道信號頻譜的旁瓣(Sidelobe) 重疊造成串?dāng)_(Crosstalk),在相鄰子信道之間會插入一小段不使用的頻率間隔,稱為保護頻帶。保護頻帶犧牲了一部分總帶寬,但確保了信道隔離度和信號質(zhì)量。

調(diào)制技術(shù)

選擇合適的調(diào)制方式至關(guān)重要,它決定了信號在子信道內(nèi)的頻譜效率、抗噪能力和實現(xiàn)復(fù)雜度。SSB調(diào)制因其占用帶寬最窄(僅等于基帶信號帶寬)而在FDM系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

濾波器

調(diào)制后通常需要帶通濾波器來限制信號只在其分配的子頻帶內(nèi),防止對其他信道造成干擾;帶通濾波器(通常要求具有陡峭的滾降特性)是實現(xiàn)信道分離的關(guān)鍵器件,其性能直接影響隔離度和信號質(zhì)量。

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