一条电话线如何同时具有多个频率?

电器工程 交流 频率
2022-01-14 04:33:13

电话线怎么会有多个频率?
在我关于 DSL 与拨号的网络教科书中,它说如下:

住宅电话线同时传送数据和传统电话信号,它们以不同的频率编码:

• 一个高速下行通道,在 50 kHz 至 1 MHz 频段内

• 一个中速上行信道,在 4 kHz 到 50 kHz 频段

• 一个普通的双向电话信道,在 0 到 4 kHz 频段

根据我的物理基础知识,电线的频率是它反转极性的速率。因此,如果您有一根电线,电子如何同时改变极性 4,000 次/秒(用于通话)和 50,000 次/秒(用于使用 DSL)?

4个回答

您问题中的基本假设 - 被测量的频率是电子反转极性的速率 - 是不正确的。发送器、接收器或介于两者之间的任何地方的信号频率在物理上对应于电压的循环到达。

例如,在使用幅度调制的数字应用中(为简单起见,我们假设开关键),您可以通过每单位时间检测到的“开”脉冲数来测量频率。在射频通信中,这可能对应于逻辑高电压,或者在光通信中,它可能对应于大量光子的到达。在理想情况下,逻辑低电平或关闭状态将对应于零电压或没有光子到达,但暗电流和调制器的缺陷很少会出现这种情况。

在实现方面,在单一介质(铜线)上传输两个独立射频频率的一种直接且简单的实现是使用两个完整的发射器链以两个不同的载波频率对数据进行编码,然后使用射频组合器将发射器的两个输出连接到单根铜线上。接收器可以通过多种方式实现,但最简单的方法是使用射频功率分配器来创建信号的两个副本,然后在一个上使用高通滤波器,在另一个上使用低通滤波器。然后,您可以继续使用正常的接收器链。

正如其他人所说,多个频率可以同时出现在一根电线上。但是,多个频率的瞬时存在并不表示多个电压;电线上的任何给定点都必须有一个电压(只要在该点和公共参考点之间定义电压,通常是接地)。但是,在一段时间内,您可以通过定期采样来构建信号。但是,由于叠加原理,如果存在多个频率,则该信号看起来不会像正常的正弦波。如果您选择两个载波频率,比如 5 kHz 和 5 MHz,将数据调制到这两个频率上,然后将得到的调制信号相加,您可能会在时域中看到一个非常特殊的信号。

在“一根电线”上,在那根电线上的某个时刻,任何时候都只能存在一个电压。因此,如果您添加两个正弦波,则总和不再是正弦波,而是其他东西。电子也以同样复杂的方式移动。观察动画节拍声学

添加的频率越多,信号就越复杂。从一定数量的频率(例如 ADSL/VDSL 的情况)开始,组合信号在频谱分析仪或示波器上显示为噪声,人脑无法理解。

组成一首音乐的众多频率如何成功地传输到扬声器并在很大程度上没有错误地再现?

扬声器是用电线连接的,麦克风也是如此——原则上绝对没有区别。碰巧电话线携带的频率要高得多,但原理是一样的。

任何承载单一频率的介质通常都能够承载多个频率。例如空气——你可以和你的邻居说话,你产生的语音模式是多种不断变化的频率。

无线电发射机都共享相同的介质,可以毫无问题地区分一个在 98.4MHz 的传输和另一个在 99MHz 的传输。

您需要查看叠加和线性系统。作为电线上多个频率的一个例子,方波有很多谐波。