1.3 通信技术发展过程

1.3.1 通信的发展概况

自人类社会产生以来，按照通信交流方式与技术的不同，可以将通信发展划分为四个历史阶段。第一阶段是语言通信，人们通过人力、马力以及烽火台等原始通信手段传递消息；第二阶段是出现文字后的邮政通信；第三阶段是电气通信时代，其主要的通信方式是电话、电报、广播等；第四阶段是信息时代，它不仅要求对信息的传递，还包括了对信息的存储、处理和加工，其主要代表为计算机网络和信息高速公路等。

真正有实用意义的电通信起源于19世纪30年代。1835年，莫尔斯电码出现；1837年，莫尔斯电磁式电报机出现；1866年，利用大西洋海底电缆实现了越洋电报通信；1876年，贝尔发明了电话机，开始了有线电报、电话通信，使消息传递既迅速又准确。

19世纪末，出现了无线电报；20世纪初，电子管的出现使无线电话成为可能。自20世纪60年代以来，随着晶体管、集成电路的出现和应用，无线电通信迅速发展，无线电话、广播、电视和传真通信相继出现并发展起来。

进入20世纪80年代后，随着人造卫星的发射，电子计算机、大规模集成电路和光导纤维等现代化科学技术成果的问世和应用，特别是数字通信技术的飞速发展，各种技术之间相互渗透、相互利用，相继出现了综合业务数字网（ISDN）、多媒体通信技术（MMT）、综合移动卫星通信（M-SAT）、个人通信网以及智能通信网（IN或AIN）等。特别是多媒体通信以通信技术、广播电视技术、计算机技术为基础，突破了计算机、电话、电视等传统产业的界线，将计算机的相互性、通信网的分布性和电视广播的真实性融为一体，向人们提供了综合的消息服务，成为一种新型的、智能化的通信方式。

21世纪是信息化社会，信息技术和信息产业是新的生产力增长点之一，因此在信息技术中，全球信息高速公路会成为将来高度信息化社会的一项基本设施。“国际信息基础工程”（通称为“信息高速公路”）计划，目前正在世界不少国家和地区部署和实施。它是以光缆为“路”，集计算机、电视、录像、电话为一体的多媒体为载体，向大学、研究机构、企业及普通家庭实时提供所需数据、图像、声音传输等多种服务的全国性高速信息网络。它是多门学科的综合。从技术角度来讲，它涉及了计算机科学技术、光纤通信技术、数字通信技术、个人通信技术、信号处理技术、光电子技术、半导体技术、大容量存储技术、网络技术、信息安全技术等信息技术，这是一项规模巨大、意义重大的工程。因此，各发达国家都在投入大量的人力、物力积极研究、实验、实施这项计划，但还有许多关键技术及社会问题尚待解决，可以说这一切仅仅是一个开始，还需要人们不断地探索和研究。

展望未来，通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，朝着信息服务多种领域广泛延伸。人们期待着早日实现通信的最终目标：无论何时、何地都能实现与任何人进行任何形式的信息交换——全球个人通信。

1.3.2 模拟通信系统

虽然数字通信已成为现代通信的发展趋势。但从我国的国情来看，我国模拟通信设备仍在发挥较好的经济效益，因此，数字通信和模拟通信将并存较长的时间。

模拟通信利用模拟信号作为信息载体。对于一个正弦载波信号，可以用三个参量（幅度、频率和相位）来描述。用有用信号分别控制载波信号的幅度、频率和相位，就分别得到调幅、调频和调相。

调幅分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）、残留边带调幅（VSB）等。

单边带调幅（SSB）在通信中最为常用。图1.6为调幅信号频谱，可以发现其频谱成分应包括载波、上边带和下边带三部分。载波本身并未携带信息，被传递的信息包含在两个边带之中，每个边带都包含了全部的被传输信息。因此，可以将载波和一个边带抑制掉，只传输另一个边带。这种把消息调制在一个边带上进行传输的通信方式称为单边带通信，这种调制方式称为单边带调制。它的最大优点是，比AM和DSB的带宽减少了1半，因此提高了信道利用率。同时，因为不发送载波而仅发送一个边带，所以更节省功率。

图1.6 调幅信号频谱

调频和调相的最终结果都是载波的相角受到调制信号的控制，因此统称为角度调制。

产生调频波的方法有两种：直接调频和间接调频。直接调频就是直接用基带调制信号控制高频振荡器内的电抗元器件的参数，使高频振荡频率随调制信号变化而变化。目前，最常见的调频器是变容二极管调频器。间接调频是指由调相法产生调频信号的方法，调制信号经积分后，再对高频载波调相而得到调频信号，如图1.7所示。

图1.7 间接调频原理方框图

有关模拟信号传输的内容可参见高频电子线路课程。