調制解調器（Modem）
調制解調器（英語：Modem，modulator-demodulator的英文縮寫）是一個將數字信號調變到模擬信號上進行傳輸，並解調收到的模擬信號以得到數字信號的電子設備。它的目標是產生能夠方便傳輸的模擬信號並且能夠通過解碼還原原來的數字信號。根據不同的應用場合，調制解調器可以使用不同的手段來傳送模擬信號，比如使用光纖，射頻無線電或電話線等。
使用普通電話線音頻波段進行數據通信的電話調制解調器是人們最常接觸到的調變解調器。在口語中，根據英語發音，很多人取首音節將電話調變解調器稱爲“貓”，或是稱爲“魔電”。
其他常見的調制解調器還包括用於寬帶數據接入的有線電視電纜調制解調器、ADSL調制解調器和光纖調制解調器。數字式移動電話實際上也是一種無線方式的調制解調器。現代電信傳輸設備是爲了在不同的介質上遠距離的傳輸大量信息，因此也都以調制解調器的功能爲核心。其中，微波調制解調器速率可以達上百萬比特每秒；而使用光纖作爲傳輸介質的光調制解調器可以達到幾十Gbps以上，是現在電信傳輸的骨幹。
一、歷史
調制解調器起初是爲1950年代的美軍半自動地面防空系統（Semi-Automatic Ground Environment，簡稱SAGE）研製，用來連接不同基地的終端，雷達站和指令控制中心到美國和加拿大的SAGE指揮中心。 SAGE運行在專用線路上，但是當時兩端使用的設備跟今天的調制解調器根本不是一回事。IBM是SAGE系統中計算機和調制解調器的供貨商。幾年後美國航空的首席執行官與IBM一位區域經理的一次會晤促使“mini-SAGE”這種航空自動訂票系統。在這系統中，一個位於票務中心的終端連接在中心電腦上，用來管理機票有效性和時間。這個系統，叫做Sabre，是今天SABRE系統的早期原型。
1960年代早期，商業計算機的應用逐漸普及，加上上述技術成果，1962年，AT&T發佈了第一個商業化調制解調器Bell 103。使用兩個音調錶示1和0的移頻鍵控技術，103已經能夠實現300 bps的傳輸速度。很短時間後繼版本Bell 212就研製出來，轉移到更穩定的移相鍵控技術把數據速率提高到1200 bps。 類似Bell 201的系統用雙向信號集在4對專用線路上實現了2400 bps。
賀氏智能調制解調器（Hayes Smartmodem）是一個重大的進步，1981年由賀氏通訊研製成功。最早的智能調制解調器是一個300 bps調制解調器，使用Bell 103通信協議標準，並內置了一個微控制器，可以讓計算機發送命令來控制電話線，例如摘機、撥號、重撥、掛機等功能。這些指令被廣爲沿用，並逐漸擴展，被稱爲海斯指令集（Hayes command set）。
在智能調制解調器之前，幾乎所有的調制解調器都需要兩個步驟來產生一個連接：第一步，人工在電話機上撥叫對方的號碼，然後將聽筒放在調制解調器附帶的聲音耦合器（acoustic coupler）裏，一個用兩個橡膠杯組成的用來在聲音信號和電信號之間轉換的設備。使用智能調制解調器除了不需要聲音耦合器，更重要的是直接將調制解調器連接在標準電話線或插座上。然後電腦就能自動完成接通電話並撥叫號碼的功能。這個改變極大的簡化了電子佈告欄系統（BBS）的安裝和使用。
到1980年代調制解調器的速率一直沒有多大變化。美國一般使用一種與貝爾212類似的2400 bps的系統，而歐洲的系統稍有差別。到1980年代晚期大多數調制解調器都能支持當時所有的標準，2400 bps逐漸普及。大量特定用途的標準也被加了進來，通常都是使用高速信道接受低速信道發送，典型的例子就是法國的Minitel系統，用戶終端大部分時間都在接受信息。Minitel終端的調制解調器用1200 bps接受數據75 bps發送命令反饋給服務器。
二、原理
一般用於傳輸語音的頻率範圍是300—3400Hz，爲了進行人聲訊號在電話系統中傳輸，在線路上給它分配一定的帶寬，國際標準取4KHz爲一個標準的頻帶寬度。
在這個傳輸過程中，語音訊號以300—3400Hz頻率輸入，發送方的電話機把這個語音信號轉變成模擬信號，這個模擬信號經過一個頻分多路複用器進行變化，使得線路上可以同時傳輸多路模擬信號，當到達接收端以後再經過一個解調的過程把它恢復到原來的頻率範圍的模擬信號，再由接收方電話機把模擬信號轉換成聲音信號[4]。
電腦內的信息是由“0”和“1”組成數位信號，而在電話線上傳輸的卻只能是模擬信號，所以在電話在線傳輸數據，就必須將數位信號變換成模擬信號。
- 調製就是用基帶脈衝對載波波形某個參數進行控制，形成適合於線路傳送的信號。
- 解調就是當已調製信號到達接收端時，將經過調製器變換過的模擬信號去掉載波恢復成原來的基帶數位信號。
- 採用調制解調器也可以把音頻信號轉換成較高頻率的信號和把較高頻率的信號轉換成音頻信號。所以調製的另一目的是便於線路複用，以便提高線路利用率。
- 基於載波信號的三個主要參數，可以把調製方式分爲三種：調幅、調頻和調相。
三、回聲抑止
回聲抑止是調制解調器設計中的另一個主要進步。一般來說電話系統要發送一個小的聲音信號到講話方的聽筒，這樣就告訴說話方聲音正在傳送。然而同樣的信號會干擾調制解調器，使它分不清信號到底是自己發的還是對方發的。這也是爲什麼把頻率分割頻率給應答和原聲；如果接受的頻率跟自己相同就可以簡單的忽略掉。通過改進電話系統可以允許更高的速度，分離的可用電話信號帶寬依然受到調制解調器強制半速限制。
調制解調器設計的最主要的進步是1990年代晚期推出的56 kbps標準。這個標準類似於更早的1980年代被用戶拒絕的高度／低速系統，但是隨着互聯網使用的普及稍微的犧牲一點速度換來使用性被逐漸接受。
四、描述
4.1、窄帶
今天標準的調制解調器在1980年被命名爲“智能調制解調器”。主要由兩個重要的部分組成：模擬部分用來產生信號和操作電話；數字部分用來設置和控制。這兩部分實際上集成進一塊芯片，只是理論上還是分開來說明。
調制解調器實際上工作在2種“模式”：數據模式時通過電話線發送或者接受數據給計算機；命令模式 時調制解調器監聽從計算機發來的命令數據併發提交去。一個典型的會話開始於經過自動假定設置的上電（一般是內置類型） ，然後調制解調器開始撥出一個電話號碼用來連接遠程的另一個調制解調器。連接成功之後調制解調器自動進入數據模式，可以收發數據了。當用戶使用完了，逸出序列，“+++”跟在大約1秒的暫停之後，調制解調器就轉入命令模式，發送命令掛機。這樣處理有一個問題就是。調制解調器並不真的知道一個字符串是命令還是數據。已知的解決方法，例如，可以使用轉義字符來解決連續“+++”的情況。
自1200 bps開始，在這裏波特和比特每秒有所區別的系統被實作出來。波特指的是系統的信號速率，300 bps的調制解調器每個信號發送1位數據，所以數據速率和信號速率是一致的。1200 bps的系統就不是這樣了，實際調制解調器工作在600波特。這導致了80年代BBS上一系列的激烈爭論。
幾乎所有的現代調制解調器都可以作爲傳真機使用。1980年代開始的數字化傳真只是一種特定的圖像格式，通過高速調制解調器（4800/9600/14400 bps）來傳送。計算機中的傳真軟件可以轉換任何圖像爲調制解調器可以發送的傳真格式。這種軟件開始曾經需要另外購買，現在已經十分的普遍了。
Winmodem或者軟件調制解調器，是一個爲Windows系統簡化的調制解調器，它用軟件實現了部分硬件的功能。在這種情況下計算機內置的聲音硬件（聲卡）用來產生調制解調器模擬部分的聲音信號。 另外的問題就是WinModems因爲只能在過於依賴特定操作系統而缺乏靈活性，可能不會被其他操作系統（例如Linux）所支持，因爲他們的製造商可能既不支持其他操作系統也不提供足夠的技術支持和驅動程序。如果他們的驅動程序沒有集成進系統的驅動程序庫，後續的微軟Windows系統可能也不會（或者不能很好的）支持Winmodem。
今天的現代語音調制解調器（ITU-T V.92標準）已經十分接近公共電話網（PSTN）電話信道的香農信道容量（Shannon capacity）。它們都是即插即用的傳真／數據／語音調制解調器（廣播語音信息和錄音，音頻響應）。
4.2、無線調制解調器
不同的無線調制解調器有不同的類型，不同的帶寬和速度。 無線調制解調器經常分成透明和智能兩類。他們傳送經過調製到載波頻率上的信息，這樣同時有很多無線通訊鏈路就可以在相同或者不同的無線頻率工作。
透明調制解調器運行類似於他們的表親電話線調制解調器。典型的，他們是半雙工的，這就意味着他們不能同時發送和接受數據。另外典型的特點是，透明調制解調器循環可以收集位於分散位置而又不容易佈設線路的地方的數據。透明調制解調器一般用於公司有效地彙集數據。
智能調制解調器內置介質訪問控制器來避免因衝突和重發引起的未正確接受數據產生隨機數據。智能調制解調器因此較之普通透明調制解調器需要額外的帶寬，特別的還要更多的無線頻率帶寬。IEEE 802.11標準包含了一個近程調制解調器標準，大規模應用於全球的網絡。無線調制解調器被用於Wi-Fi或者WiMax標準。
4.4、寬帶
- DSL 調制解調器
- VDSL用戶調制解調器，光纖到達光化箱（光纖化交接箱）後，轉爲VDSL經電話線到達中華電信光世代用戶
- DSL (數字用戶迴路)數 據機是一種調制解調器是通過銅線或者本地電話網提供數字連接的一種技術。
- ADSL（非對稱用戶數字線路）調制解調器也是一種調制解調器，俗稱寬帶貓主要區別在於它不止侷限在普通電話使用的語音載波的頻段。 現在的ADSL調制解調器使用編碼正交頻分調變。.
- VDSL (超高速數字用戶迴路) 數據機也是一種調制解調器，VDSL允許客戶端利用現有銅線獲得高帶寬服務而不必採用光纖。VDSL和ADSL一樣，
- 線纜調制解調器（cable modem）也是一種調制解調器。它使用的是射頻（RF）電視頻道的一段載波頻段。多個線纜調制解調器可以使用一條電視電纜的相同頻段，通過低水平介質訪問協議來實現在同一通道共同工作。典型的“上行”和“下行”信號用頻分複用來隔離。
- 新型的寬帶調制解調器也開始普及了，例如雙路衛星和電力線調制解調器。
五、本文摘自
5.1、Link