【高频电子线路】课上知识点扩展
频分复用（FDM）是一种将多路信号调制到不同频率载波上，再合并为一路复合信号进行传输的技术。它在传统模拟交换机中用于实现几千路电话信号的并行传输，核心思想是**“一路信号一个频段，多路信号共享一条线路”**。下面用通俗的方式解释其工作原理：
1. 模拟电话信号的带宽需求
每路模拟电话信号（语音）的带宽约为 4 kHz（实际有效频段为 300 Hz ~ 3400 Hz，加上保护间隔，按 4 kHz 计算）。
2. 频分复用的分层调制（类比“车道划分”）
为了传输几千路信号，FDM 采用分层调制的方式，将信号逐步组合到更高频率的“超级群”中。以下是 ITU-T 标准的经典分层结构：
| 层级名称 | 包含路数 | 总带宽 | 频率范围 | 类比 |
|---|---|---|---|---|
| 基带信号 | 1 路 | 4 kHz | 0~4 kHz | 原始语音 |
| 12 路基群 | 12 路 | 48 kHz | 60~108 kHz | 一个“小车队” |
| 60 路超群 | 5 个基群（60 路） | 240 kHz | 312~552 kHz | 五个“小车队”合并 |
| 300 路主群 | 5 个超群（300 路） | 1.2 MHz | 812~2044 kHz | 五个“大车队”合并 |
| 900 路超主群 | 3 个主群（900 路） | 3.6 MHz | 8.5~12.0 MHz | 三个“超大车队” |
| 3600 路巨群 | 4 个超主群（3600 路） | 14.4 MHz | 更高频段 | 终极“高速公路” |
注：实际系统中，3600 路信号通过多级调制，最终占据约 十几 MHz 的带宽，通过同轴电缆或微波传输。
3. 关键技术细节
单边带调制（SSB）：每路信号通过 SSB 调制到指定载波频率，节省带宽（仅保留上边带或下边带）。
载波频率间隔：每路信号的中心频率间隔为 4 kHz（例如第 1 路载波 64 kHz，第 2 路 68 kHz，…）。
滤波器组：用高精度带通滤波器分离各路信号，避免邻道干扰。
传输介质：早期用同轴电缆（如 1.2 MHz 带宽的主群），后来用微波接力或光纤（模拟光纤早期也用过 FDM）。
4. 模拟交换机中的实际应用
在模拟程控交换机（如 1970s 的 AXE 或 EWSD 系统）中：
用户接口：每个用户话机输出 4 kHz 模拟信号。
复用器：通过 FDM 将数千路信号调制到不同频段，形成“巨群”信号。
交换网络：交换机的模拟空分交换矩阵（如继电器或电子开关）直接交换这些频分复用信号（无需解复用）。
传输：复用后的信号通过同轴电缆或微波链路传输到远端局，再解复用还原为单路信号。
5. 形象比喻
想象一条高速公路（传输线路）：
基带信号像一辆辆自行车（每辆占 4 kHz 宽的车道）。
FDM 通过“立体交通”把自行车分层叠放：第一层 12 辆（基群），第二层 60 辆（超群），第三层 300 辆（主群）……最终几千辆自行车在同一时间共享同一条路，但各自在不同“高度”（频率）行驶，互不干扰。
6. 为什么后来被取代？
缺点：频分复用需要复杂的调制/解调设备，且易受噪声干扰，扩容困难（频带固定）。
替代：1980s 后，数字时分复用（TDM） 取代 FDM（如 PCM 30/32 路系统），通过脉冲编码调制将语音数字化，用时间片而非频率区分用户，效率更高且易扩容。
总结
频分复用通过“一路信号一个频段，多级叠加”的方式，将几千路 4 kHz 的模拟电话信号合并到十几 MHz 的带宽内，实现了传统模拟交换机的大容量传输。它是模拟通信时代的基石，直到数字技术崛起才退出历史舞台。