无线电多路通信

我们先来看看信件的传送过程。我们写好信，投入信箱，邮局把许许多多的信按地址分类，然后把寄往同一地点的信都装入一个邮包送上火车（或其他运输工具）。火车到达目的地以后，当地邮局就按照信封上的地址分发到各个收信人手里。就是说，两个地点间只用一趟火车就送了许多信，而不是每一封信都用一趟火车去送的。

无线电通信是依靠“载波”来传送消息的。“载波”起着类似火车的作用。要是甲乙两地的一对通信机只供一对人通话，也就是说一个载波只传送一对通话人的消息，那就相当于一趟火车只送了一封信。这太划不来了。无线电话局最好能像邮局送信一样，只用一台发射机同时送出许多路电话信号；同时在收话地点也只用一台接收机，把所有的信号一起收下，然后把各路电话区分开来，按照它们的编号（地址）分别送到各个用户那里去。这种用一个载波传送多路信号的通信方式就叫做无线电多路通信。

无线电多路通信是怎样实现的呢？目前有两种办法。一种是各路电话用不同的频率来传送，叫做频分割多路通信；另一种是把各路电话按不同的时间划分次序来传送，叫做时分割多路通信。

大家知道，话音信号大约是由300赫到4000赫这个范围内的频率成分组成的。信号不同，所包含的频率成分以及各个频率成分的幅度也就不同。因此，可以用各个频率成分及其大小来说明一个话音信号，如图1中左边所示，这就是话音信号的频谱。如果用这个话音信号对高频载波进行调幅，所得到的已调幅信号的频谱如图1中右边所示。其中包括一个载频成分和上下两个边频带。每个边频带中都反映了调幅话音信号的内容，它的宽度和话音信号的频谱宽度一样，所以已调幅信号的频谱宽度就是话音信号最高频率Ω\(_{2的两倍。}\)

在进行频分割多路通信时，我们先用各路电话的话音信号分别对不同频率的高频载波进行调幅。如图2的频谱图所示: 用第一路电话调制高频f\(_{1}\)，得到第一路已调幅信号；用第二路电话调制高频f2,得到第二路已调幅信号（余类推）。由于这些高频载波的频率不同，而且隔得足够远，所以各路已调幅信号的频谱合起来并不相互重叠，就像把每一封信（每路电话）分别装入不同的信封（高频载波）一样，这些载频f\(_{1}\)、f2……f\(_{n}\)并不直接发送出去，所以把它们叫做副载频。而对各个副载频的调制，称为第一次调制。

把各路已调幅信号送入综合设备迭加在一起（参看图3），就构成了包括各路信号在内的总信号。它的频谱如图2所示。然后，用这个总信号去调制另一个频率比f\(_{1}\)、f2……f\(_{n}\)高得多的载频f0(f\(_{0}\)通常是在微波波段内）。这次调制称为第二次调制，通常都采用调频。经过第二次调制，就把总信号加到载频f0上去了。最后再把这个载频为f\(_{0}\)的已调制信号用发射机发射出去。这样，就相当于把许多信件装在一个邮包里送上一趟火车运走了。

接收机接到从发射机送来的信号后，第一步先要通过一次检波把包括各路信号在内的总信号从载波f\(_{0}\)上取下来（这相当于把邮包从火车上取下来）。然后把这个总信号加到一排滤波器上。滤波器的数目与路数一样多。各个滤波器的中心频率分别等于发射机中的各个副载频f1、f\(_{2}\)……fn。每个滤波器都只让中心频率两边一定宽度内的频率通过，这个宽度就等于每路已调幅信号的频谱在副载频两边所占的宽度。因此，在每个滤波器的输出端就只出现一路信号（这就相当于把信一封封地从邮包中取出来，送到信上写明的地方去）。最后，把每一路已调幅信号都分别通过检波器，就得到了各路的原始信号（这相当于拆开信封，取出信）。

频分割多路通信是目前应用最广的一种。现在，一对频分割多路通信机可以通几百路甚至几千路消息（如电话）。这么多的通信路数当然是一个很突出的优点。但是，从上面介绍的原理可以看到，每一路都要用一个滤波器，路数很多时，机器就很庞大。再加上其他种种原因，使得频分割多路通信机在路数增加时机器设备很复杂。所以它比较适宜于两个大城市之间的固定通信。时分割多路通信，设备比较简单，但是路数比较少，在通信设备需要灵活移动的情况下（例如军用通信），使用起来比较方便。

时分割多路通信就是按照时间的次序“依次循环地”传送各路消息。图4是说明这种通信原理的方框图。各路信号一起送入左边的发送部分，但是分别加在旋转开关的不同接点上。旋转开关按图中箭头方向一圈圈地迅速旋转，开关接到哪一个接点，就把那一路信号送入发射机。由此可见，各路连续信号变成了一个个不连续的短脉冲，按时间顺序“依次循环地”送入发射机去。图5以三路信号为例，表明各路信号被分割成脉冲依次传送的情况。在转换开关转到接点1时，送出代表第一路信号的脉冲1，接着开关转到接点2，送出代表第二路信号的脉冲2；转到接点3，送出代表第三路信号的脉冲3。随后，开关又转回到接点1，送出代表第一路信号的脉冲4，等等。结果，送入发射机的是如图5所示的代表各路信号的总脉冲信号。这个信号对发射机的高频（超短波或微波）进行调制，然后发送出去。

接收机接到高频信号后，先进行检波得到图5所示的总脉冲信号，然后通过一个转换开关，把代表各路信号的脉冲分开，分别送到各路用户去。这个转换开关的旋转应当和发送端的转换开关同步，也就是说，当发送端转到接点1时，接收端也正好转到接点1；发送端转到接点2时，接收端也正好转到接点2，……。这样，所有代表第一路信号的脉冲（1，4，7，10），都送到第一路用户去；代表第二路信号的脉冲（2，5，8，11），都送到第二路用户去；而代表第三路信号的脉冲（3，6，9，12）都送到第三路用户去。

谈到这里，大家一定会担心，这样断断续续地传送，不是把人家讲的话大部分都丢掉了吗？对方还能听得懂吗？事实上，用这种办法实现多路通信，可以使原来的话音一点不走样、完完整整地传到收信者那里。这是为什么呢？

学过平面几何的人都知道：两点决定一直线。就是说，只要告诉你一根直线上的任意两个点，就可以把整根线（无论多长）毫无差错地画出来。再看看图6，上面两组点都是从下面那根曲线上取出来的。根据第一组点（只有三点）档然是画不出原来的曲线，但是根据第二组点就可以画出几乎与原来的曲线一样的曲线来。可见一根形状复杂的曲线，只要告诉我们足够多的点，就可以把它照原样画出来。这就是说一根连续的曲线只有一部分点是有意义的。这种现象在日常生活中是很常见的。例如在节日的晚上看到的用电灯泡组成的标语，在公园里看到的用花草组成的图案……等等。大家知道，任何随时间连续变化的信号（如话音）都是可以用曲线来表示的（例如图5画的三根曲线就可以代表三个信号）。所以为了传送每个信号，只需要每隔一定时间传送一个代表这个信号大小的脉冲就行了。只要两次传送间的时间间隔足够短，或者说，传送同一信号的脉冲重复频率（也就是转换开关旋转频率）足够高，在接收端就能够完整地恢复原来的信号。理论证明，只要脉冲重复频率大于被传送信号最高频率的二倍，就能够满足上述要求。

由于传送同一路信号的两个相邻脉冲间的时间相当短，而在这样短的时间内，还要安插下依次传送的其它各路信号的脉冲。所以这种多路通信的路数受到一定限制。目前一般只用到24路，最高达60路。

前面所讲的只是基本的道理。当然，要具体实现时分割多路通信，还要解决很多问题。例如，用机械的转换开关作分路器是太慢了，一般要采用由电子管或电子射线管组成的电子分路器。为了使收发两处的分路器同步，发射机在发送各路信号的同时，还要发出同步信号，以控制接收端的分路器同步地工作。在发送端往往不是用得到的各路脉冲信号直接调制发送出去的高频，而是先要经过某些变换后再去调制这个高频；在接收端还需要把收到的各路脉冲信号经过放大、滤波等过程，才能得到和原来发送信号一样的连续信号。

前面是用多路电话为例说明无线电多路通信的基本原理。事实上，无线电多路通信不但可以通多路电话，也可以同时通多路电报，或者在传送电视节目的同时再加上多少路电报电话。在无线电遥测和遥控中，常常需要同时传送多路测量信号和控制信号，这时也必须采用无线电多路通信的方法。（徐敏）