每天一个网络知识：模拟传输

模拟传输（Analog Transmission）是指将连续变化的模拟信号通过传输介质发送到接收端的通信方式。与数字传输的离散比特流不同，模拟信号是连续的波形，能无限细分地表示信息，如声音的声波或图像的亮度变化。它直接源于物理世界：麦克风捕捉声音振动，转化为电信号电压波动；电视相机捕捉光线，生成连续的视频信号。

在OSI参考模型中，模拟传输主要发生在物理层，但常与数据链路层交互。它适用于需要高保真传输的场景，如语音和视频，因为模拟信号能捕捉细微变化——一个音调的微妙起伏，就能传达情感的深度。历史上，模拟传输是通信的先驱：从1876年贝尔的电话，到20世纪的无线电广播，全靠它连接世界。今天，虽被数字取代，但模拟仍活跃在5G的模拟前端和卫星链路中。简单说，模拟传输像一幅水墨画，流动而富有表现力；数字则是像素点阵，精确却有时生硬。

模拟信号的特性

模拟信号的核心是其波形，由三个参数定义：幅度（Amplitude）、频率（Frequency）和相位（Phase）。幅度决定信号强度，如声音的响度；频率决定振动快慢，如高音的尖锐；相位决定波形的起始点，影响同步。

这些特性让模拟信号易于直观理解，但也脆弱。信号在传输中会受噪声影响：热噪声（随机波动）或干扰噪声（外部电磁）。不像数字信号能用阈值“剪裁”错误，模拟一旦失真，就永久变形——这叫“累积失真”。例如，电话线传输语音时，幅度衰减会导致声音变小；频率偏移则让高音变闷。

为了量化，工程师用傅里叶变换分析信号：任何模拟波形都能分解为正弦波叠加。这启发我们，模拟传输的带宽需求与信号复杂度正相关——复杂音乐需更宽频谱。课堂小实验：用手机录音App录制声音，用频谱分析软件（如Audacity）查看波形变化。学生们会惊叹：原来一首歌的“灵魂”藏在这些曲线里！

模拟传输的调制技术

纯模拟信号传输距离有限（易衰减），长距离需调制：将原始信号（基带信号）叠加到高频载波上，形成射频信号。调制像给信号“化妆”，让它适应无线或长线介质。常见三种方式：

幅度调制（AM）

AM（Amplitude Modulation）改变载波的幅度，而频率和相位不变。经典应用：中波广播。发送端用乘法器混合基带（如语音0-5kHz）和载波（500kHz），接收端用包络检波器恢复。优势：电路简单，成本低；缺点：对噪声敏感——雷雨天AM广播常有“沙沙”声。功率计算：调制度m = (A_max - A_min)/(A_max + A_min)，m>1时过调制，失真加剧。

频率调制（FM）

FM（Frequency Modulation）保持幅度恒定，变载波频率。语音信号让载波在f_c ± Δf间摆动，Δf是频率偏移。FM抗噪声强，因为噪声多影响幅度。应用：FM收音机和电视声道。贝尔实验室的Armstrong发明它，解决了AM的干扰痛点。带宽公式：B = 2(Δf + f_m)，f_m是基带最高频，确保无重叠。学生实验：调到FM88.0MHz，听立体声效果——那清晰度，远胜AM！

相位调制（PM）

PM（Phase Modulation）改变载波相位，幅度和频率不变。相位偏移φ ∝ 基带信号，常与FM结合为PM-FM。用于卫星通信，因相位易数字化过渡。现代如BPSK（二进制相移键控），桥接模拟到数字。

调制后，解调（Demodulation）逆向恢复：AM用二极管检波，FM用鉴频器。调制提升了传输效率：无线电用VHF/UHF频段，避免低频的衰减。实际中，多路复用如FDM（频分复用）让多信号共享带宽——电话网用它并行24路语音。