科普：无线电发射和接收原理
科普：无线电发射和接收原理
无线电通信技术广泛应用于蓝牙、WiFi、4G、5G、雷达和卫星通信等领域。其核心原理是利用电磁波携带信息在空间传播。本文将详细介绍无线电发射和接收的原理，包括振荡器、调制器、解调器、放大器和天线等关键组件的作用，以及振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等调制方式。
背景
无论蓝牙、WiFi、4G、5G，还是雷达和卫星通信，都是无线电通信技术的一种，其原理都是利用电磁波携带信息在空间传播进行通信，重点有以下问题：
- 如何产生电磁波？
- 如何让电磁波携带信息？
- 如何接收电磁波？
- 如何从接收到的电磁波中解析出携带的信息？
我们可以把前两步合称为无线电的发射，后两步称为无线电的接收，原理如下：
原理
振荡器
振荡器作用是产生载波信号，它能够根据输入的电流产生具有特定频率和幅度的电流，常用的振荡电路包括 LC（电感和电容组成的电路） 振荡器和晶体振荡器。
调制器
调制器的作用是将信息（如声音、图像或数据）编码到载波信号上。载波通常是一个高频的正弦波（电流或者电压随时间变化的波，由震荡电路产生），其频率远高于要传输的信息（比如音频信号）的信号的频率，调制可以通过改变载波的振幅、频率或相位来实现，分别对应振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）：
- 振幅调制（AM）
在振幅调制中，载波的振幅随着信息信号的大小变化而变化。例如，当信息信号的振幅增大时，载波的振幅也会增大；反之亦然。这种调制方式简单直观，但容易受到噪声和干扰的影响。
- 频率调制（FM）
在FM调制中，载波的频率随着信息信号的大小变化而变化。例如，当信息信号的振幅增大时，载波的频率也会增大。FM调制在广播、音乐和声音传输中非常常见，因为它对噪声的抵抗性更强。
- 相位调制（PM）
在FM调制中，载波的相位随着信息信号的大小变化而变化。这种调制方式在数字通信和某些特殊应用中更为常见。
相位调制：左侧是载波信号，上面蓝色是数据信号，最小面的是调制后的载波信号
解调器
解调器的作用是将载波信号中的信息提取出来，详细介绍略
放大器
放大器的作用是增强调制的电信号的功率，详细介绍略
天线
天线作用就是把变化的电信号转换成电磁波（发射），还有将电磁波（变换的电磁场）转换成电流（接收）。
注意事项
在无线电通信中，频谱管理是一个不可忽视的方面，由于无线电波好用的频段是有限的，各国政府都设立了专门的机构来管理频谱的使用，以确保不同的无线电设备和服务能够和谐共存。这些机构会制定一系列的法规和标准，规定哪些频段（频率范围）可以用于哪些目的、发射功率的限制等。