根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,變化的電場在其周圍空間要產(chǎn)生變化的磁場,而變化的磁場又要產(chǎn)生變化的電場,二者相互依賴,相互激發(fā),交替產(chǎn)生,就產(chǎn)生了電磁波。
電磁波幾乎無處不在,手機通話接聽聲音,電視直播視頻畫面,收音機收聽美妙音樂,都是依靠電磁波,那么電磁波到底是如何傳遞信息的?
簡而言之,我們說話,通過麥克風轉換成模擬連續(xù)電壓(電流)信號——低頻信號,然后用高頻信號采集低頻信號,通過天線以電磁波的形式發(fā)出,另一端接收信號,就達到了傳遞信息的目的。
我們知道,各種樂器,包括弦樂器、管樂器和打擊樂器,都是由于產(chǎn)生駐波而發(fā)聲。弦或管內空氣柱的長度必須等于半波長的整數(shù)倍。固定的琴弦,能夠產(chǎn)生最大的波長取決于弦長。
駐波
同理天線的長度與天線工作頻率的關系為:
L=c/(2f)
其中L表示天線長度,c表示光速,f表示天線的工作頻率(工作頻率指天線的共振頻率)。
人的聲音頻率僅有1kHz左右,信號頻率很低,波長很長,那么天線需要數(shù)十公里。因此需要把低頻信號調制到高頻載波信號上。
通常有兩種方式,調幅(AM)和調頻(FM)。
說的通俗點,調幅是把低頻信號與高頻信號的振幅疊加。類似于圖一Cos(20x) Cos(5x)。
圖一:Cos(20x) Cos(5x)
調頻是把高頻信號的頻率部分加上低頻信號的振幅部分。類似于圖二Cos(20x Cos(5x))。
圖二:Cos(20x Cos(5x))
單一的電磁波就這樣傳遞了復雜的信息,然而電磁波僅有頻率、振幅、相位等幾個參量,而信息卻各式各樣,二者是如何自洽的?看上去是一種悖論,那么信息到底是什么?