调制解调器电路设计

Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器（港台称之为数据机）。根据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。

所谓调制，就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号；解调，即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器。

调制解调器的英文是MODEM，它的作用是模拟信号和数字信号的“翻译员”。电子信号分两种，一种是"模拟信号"，一种是"数字信号"。我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入Internet时，就必须使用调制解调器来"翻译"两种不同的信号。连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号"翻译"成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做"调制"。当PC机从Internet获取信息时，由于通过电话线从Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制解调器这个“翻译”，这个过程叫作“解调”。总的来说就称为“调制解调”。

Modem最初只是用于数据传输。然而，随着用户需求的不断增长以及厂商之间的激烈竞争，目前市场上越来越多的出现了一些“二合一”、“三合一”的Modem。这些Modem除了可以进行数据传输以外，还具有传真和语音传输功能。

1.传真模式（Fax Modem）

通过Modem进行传真，除省下一台专用传真的费用外，好处还有很多：可以直接把计算机内的文件传真到对方的计算机或传真机，而无需先把文件打印出来；可以对接收到的传真方便地进行保存或编辑；可以克服普通传真机由于使用热敏纸而造成字迹逐渐消退的问题；由于Modem使用了纠错的技术，传真质量比普通传真机要好，尤其是对于图形的传真更是如此。目前的Fax Modem大多遵循V.29和V.17传真协议。其中V.29支持9600bps传真速率，而V.17则可支持14400bps的传真速率。

2.语音模式（Voice Modem）

语音模式主要提供了电话录音留言和全双工免提通话功能，真正使电话与电脑融为一体。这里，主要是一种新的语音传输模式—DSVD（Digital Simultaneous Voice and Data）。DSVD是由Hayes、Rockwell、 U.s.Robotics、Intel等公司在1995年提出的一项语音传输标准，是现有的V.42纠错协议的扩充。DSVD通过采用Digi Talk的数字式语音与数据同传技术，使Modem可以在普通电话线上一边进行数据传输一边进行通话。

DSVD Modem保留了8K的带宽（也有的Modem保留8.5K的带宽）用于语音传送，其余的带宽则用于数据传输。语音在传输前会先进行压缩，然后与需要传送的数据综合在一起，通过电话载波传送到对方用户。在接收端，Modem先把语音与数据分离开来，再把语音信号进行解压和数/模转换，从而实现的数据/语音的同传。DSVD Modem在远程教学、协同工作、网络游戏等方面有着广泛的应用前景。但在目前，由于DSVD Modem的价格比普通的Voice Modem要贵，而且要实现数据/语音同传功能时，需要对方也使用DSVD Modem，从而在一定程度上阻碍了DSVD Modem的普及。

Modem的传输速率，指的是Modem每秒钟传送的数据量大小。通常所说的14.4K、28.8K、33.6K等，指的就是Modem的传输速率。传输速率以bps（比特/秒）为单位。因此，一台33.6K的Modem每秒钟可以传输33600bit的数据。由于目前的Modem在传输时都对数据进行了压缩，因此33.6K的Modem的数据吞吐量理论上可以达到115200bps，甚至230400bps。

Modem的传输速率，实际上是由Modem所支持的调制协议所决定的。在Modem的包装盒或说明书上看到的V.32.V.32bis、V.34.V.34+、V.fc等等，指的就是Modem的所采用的调制协议。其中V.32是非同步/同步4800/9600bps全双工标准协议；V.32bis是V.32的增强版，支持14400bps的传输速率；V.34是同步28800bps全双工标准协议；而V.34+则为同步全双工33600bps标准协议。以上标准都是由ITU（国际通讯联盟）所制定，而V.fc则是由Rockwell提出的28800bps调制协议，但并未得到广泛支持。

提到Modem的传输速率，就不能不提时下被炒得为热的56K Modem。其实，56K的标准已提出多年，但由于长期以来一直存在以Rockwell为首的K56flex和以U.S.Robotics为首X2的两种互不兼容的标准，使得56K Modem迟迟得不到普及。1998年2月，在国际电信联盟的努力下，56K的标准终于统一为ITU V9.0，众多的Modem生产厂商亦已纷纷出台了升级措施，而真正支持V9.0的Modem亦已经遍地开花。56K有望在一到两年内成为市场的主流。由于目前国内许多ISP并未提供56K的接入服务，因此在购买56K Modem前，最好先向你的服务商打听清楚，以免造成浪费。

以上所讲的传输速率，均是在理想状况的得出的。而在实际使用过程中，Modem的速率往往不能达到标称值。实际的传输速率主要取决于以下几个因素：

1．电话线路的质量

因为调制后的信号是经由电话线进行传送，如果电话线路质量不佳，Modem将会降低速率以保证准确率。为此，在连接Modem时，要尽量减少连线长度，多余的连线要剪去，切勿绕成一圈堆放。另外，最好不要使用分机，连线也应避免在电视机等干扰源上经过。

2．是否有足够的带宽

如果在同一时间上网的人数很多，就会造成线路的拥挤和阻塞，Modem的传输速率自然也会随之下降。因此，ISP是否能供足够的带宽非常关键。另外，避免在繁忙时段上网也是一个解决方法。尤其是在下载文件时，在繁忙时段与非繁忙时段下载所费的时间会相差几倍之多。

3．对方的Modem速率

Modem所支持的调制协议是向下兼容的，实际的连接速率取决于速率较低的一方。因此，如果对方的Modem是14.4K的，即使用的是56K的Modem，也只能以14400bps的速率进行连接。

Modem的传输协议包括调制协议（Modulation Protocols）、差错控制协议（Error Control Protocols）、数据压缩协议（Data Compression Protocols）和文件传输协议。调制协议前面已经介绍，现在介绍其余的三种传输协议。

1. 差错控制协议

随着Modem的传输速率不断提高，电话线路上的噪声、电流的异常突变等，都会造成数据传输的出错。差错控制协议要解决的就是如何在高速传输中保证数据的准确率。目前的差错控制协议存在着两个工业标准：MNP4和V4.2。其中MNP（Microcom Network Protocols）是Microcom公司制定的传输协议，包括了MNP1—MNP10。由于商业原因，Microcom目前只公布了MNP1—MNP5，其中MNP4是目前被广泛使用的差错控制协议之一。而V4.2则是国际电信联盟制定的MNP4改良版，它包含了MNP4和LAP-M两种控制算法。因此，一个使用V4.2协议的Modem可以和一个只支持MNP4协议的Modem建立无差错控制连接，而反之则不能。所以在购买Modem时，最好选择支持V4.2协议的Modem。

另外，市面上某些廉价Modem卡为降低成本，并不具备硬纠错功能，而是使用使用了软件纠错方式。大家在购买时要注意分清，不要为包装盒上的“带纠错功能”等字眼所迷惑。

2.数据压缩协议

为了提高数据的传输量，缩短传输时间，现时大多数Modem在传输时都会先对数据进行压缩。与差错控制协议相似，数据压缩协议也存在两个工业标准：MNP5和V4.2bis。MNP5采用了Run-Length编码和Huffman编码两种压缩算法，最大压缩比为2:1。而V4.2bis采用了Lempel-Ziv压缩技术，最大压缩比可达4:1。这就是为什么说V4.2bis比MNP5要快的原因。要注意的是，数据压缩协议是建立在差错控制协议的基础上，MNP5需要MNP4的支持，V4.2bis也需要V4.2的支持。并且，虽然V4.2包含了MNP4，但V4.2bis却不包含MNP5。

3.文件传输协议

文件传输是数据交换的主要形式。在进行文件传输时，为使文件能被正确识别和传送，需要在两台计算机之间建立统一的传输协议。这个协议包括了文件的识别、传送的起止时间、错误的判断与纠正等内容。常见的传输协议有以下几种：

ASCII：这是最快的传输协议，但只能传送文本文件。

Xmodem：这种古老的传输协议速度较慢，但由于使用了CRC错误侦测方法，传输的准确率可高达99.6%。

Ymodem：这是Xmodem的改良版，使用了1024位区段传送，速度比Xmodem要快。

Zmodem：Zmodem采用了串流式（streaming）传输方式，传输速度较快，而且还具有自动改变区段大小和断点续传、快速错误侦测等功能。这是目前最流行的文件传输协议。

除以上几种外，还有Imodem、Jmodem、Bimodem、Kermit、Lynx等协议。

Modem的安装过程可以分为硬件安装与软件安装两步：硬件安装和软件安装。

1.外置式Modem的安装：

第一步：连接电话线。把电话线的RJ11插头插入Modem的Line接口，再用电话线把Modem的Phone接口与电话机连接。

第二步：关闭计算机电源，将Modem所配的电缆的一端（25针阳头端）与Modem连接，另一端（9针或者25针插头）与主机上的COM口连接。

第三步：将电源变压器与Modem的POWER或AC接口连接。接通电源后，Modem的MR指示灯应长亮。 如果MR灯不亮或不停闪烁，则表示未正确安装或Modem自身故障。对于带语音功能的Modem，还应把Modem的SPK接口与声卡上的Line In接口连接，当然也可直接与耳机等输出设备连接。

另外，Modem的MIC接口用于连接驻极体麦克风，但最好还是把麦克风连接到声卡上。

2.内置式Modem的安装：

第一步：根据说明书的指示，设置好有关的跳线。由于COM1与COM3、COM2与COM4共用一个中断，因此通常可设置为COM3/IRQ4或COM4/IRQ3。

第二步：关闭计算机电源并打开机箱，将Modem卡插入主板上任一空置的扩展槽。

第三步：连接电话线。把电话线的RJ11插头插入Modem卡上的Line接口，再用电话线把Modem卡上的Phone接口与电话机连接。此时拿起电话机，应能正常拨打电话。

当硬件安装完成后，打开计算机，外置式Modem还应打开Modem的开关。对于大多数Modem，Windows 98会报告“找到新的硬件设备”，此时只需选择“硬件厂商提供驱动程序”，并插入Modem的安装盘即可。如果Windows 98启动后未能侦测到Modem，也可以按以下步骤完成安装：

第一步：进入Windows 95的“控制面板”，双击“调制解调器”图标，并在属性窗口中单击“添加”按钮

第二步：选中“不检测调制解调器，而将从清单中选定一个”，然后单击“下一步”

第三步：在Modem列表中选择相应的厂商与型号，然后单击“下一步”。或者插入Modem的安装盘后，选择“从磁盘安装”即可。要证明Modem是否安装成功，可使用Windows 98附件中的电话拨号程序随便拨打一个电话，如果成功的话，说明Modem已被正确安装。对于上网用户，还需要安装拨号网络和协议。

附Modem指示灯含义：

POWER：电源指示灯

DSL(ADSL-LINK)：信号灯，开启后急速闪耀，然后常亮绿色。工作状态下，常亮以外情况均属不正常

ADSL-ACT：信号数据灯，有数据传输时闪耀，无时常暗

ETH(ETHNET)(LAN-LINK)：局域网灯，开启后常亮红色，表示你的网卡和modem之间连接正常，否则请检查你的网卡和网卡线（较粗的那根）

LAN-ACT：局域网数据灯，有数据传输时闪耀，无时常暗

MR：Modem已准备就绪，并成功通过自检。

TR：终端准备就绪。

SD：Modem正在发出数据。

RD：Modem正在接收数据。

OH：摘机指示，Modem正占用电话线。

CD：载波检测，Modem与对方连接成功。

RI：Modem处于自动应答状态。某些Modem用AA表示。

HS：高速指示，速率大于9600。

PS: 若modem上所有灯常亮，连接不上宽带,请关闭modem电源后过会再试，并延长间隔时间，若以上方法试后，仍所有灯常亮，请联系当地电信部门报告modem问题

Modem的芯片就好像处理器的品牌一样有不同厂家的产品，其中占有量最大的是ROCKWELL芯片，它占全球市场份额的70%左右，地位和处理器市场上的Intel差不多，目前国内大多数外置Modem产品采用的都是ROCKWELL芯片。其次是TI芯片，著名的USR“大黑猫”就用TI芯片。除此以外，还有Curiss Logic的产品，不过使用这种芯片的外置Modem比较少。总的来看，采用ROCKWELL芯片的Modem的性能和稳定性都比采用其他芯片的Modem要好，但USR的“大黑猫”是个特例。在国际市场上TI芯片的交易价格要比ROCKWELL芯片低一些。