电话线如何一次具有多个频率？

电话线如何具有多个频率？
在我的有关DSL与拨号上网的网络教科书中，它指出：

住宅电话线同时承载数据和传统电话信号，它们以不同的频率编码：

•50 kHz至1 MHz频带中的高速下行信道

•4 kHz至50 kHz频段的中速上行信道

•0至4 kHz频带中的普通双向电话信道

根据我的物理基础知识，导线的频率是其反转极性的速率。因此，如果您只有一根电线，电子如何同时改变极性4,000次/秒（用于在电话上通话）和50,000次/秒（用于使用DSL）？

您问题的基本假设-被测频率是电子反极性的速率-是不正确的。发射器，接收器或两者之间任意位置的信号频率实际上对应于电压的周期性到达。

例如，在使用幅度调制的数字应用程序中（为简单起见，假设开关键为开），您可以通过每单位时间检测到的“开”脉冲数来测量频率。在RF通信中，这可能对应于逻辑高电压，或者在光学通信中，可能对应于大量光子的到达。在理想情况下，逻辑低或关断状态将对应于零电压或没有光子的到来，但是暗电流和调制器的缺陷很少导致这种情况。

在实现方面，通过在两个不同的载波频率上使用两个完整的发射机链对数据进行编码，然后在单个介质（铜线）上传输两个单独的RF频率的简单明了的实现方式使用射频组合器将发射机的两个输出传输到一条铜线上。可以用多种方法来实现接收器，但是一种简单的方法是使用RF功率分配器创建信号的两个副本，然后在一个上使用高通滤波器，在另一个上使用低通滤波器。然后，您可以继续正常的接收器链。

正如其他人所说，电线上可以同时存在多个频率。瞬时存在多个频率虽然并不表示多个电压；导线上任意给定的点必然会有一个电压（只要该点与公共参考点（通常为地）之间定义了电压）即可。但是，在一段时间内，您可以通过定期采样来构造信号。由于叠加原理，如果存在多个频率，该信号将看起来不像正常的正弦波。如果选择两个载波频率（例如5 kHz和5 MHz），将数据调制到两个载波上，然后将所得调制信号求和，则在时域中可能会出现非常特殊的信号。

在“一根电线”上，在任何时候在任何时候在该电线上的某个点只能有一个电压。因此，如果您添加两个正弦波，则总和不再是正弦波，而是其他东西。电子也以相同的复杂方式移动。观察动画 源。

您添加的频率越多，信号变得越复杂。从一定数量的频率（如ADSL / VDSL的情况）来看，合并后的信号在频谱分析仪或示波器上显示为噪声，并且对人脑变得难以理解。

组成乐曲的多种频率如何成功地传输到扬声器并进行大量再现而不会出错？

扬声器与电线连接，麦克风也与电线连接-原理上绝对没有区别。碰巧电话线承载更高的频率，但是原理是相同的。

承载单个频率的任何介质通常都能够承载多个频率。例如，空气-您可以与邻居交谈，并且您产生的语音模式是不断变化的多种频率。

无线电发射机都共享相同的媒体，将一个98.4MHz的传输与另一个99MHz的传输区分开是没有问题的。

您需要查看叠加系统和线性系统。作为电线上多个频率的一个示例，方波具有很多谐波。

与其他答案相比，您的问题中存在一个甚至更根本的问题。

“同时”是时域概念。频率是频域概念。
这些是彼此的傅立叶变换，因此它们是“双重”概念，而不是正交概念。

当然，可能会有两个频率的信号：只需将两个不同频率的余弦相加；信号“同时”具有两个频率。

但是说信号“同时”有两个频率是没有意义的，因为“同时”指的是一个瞬时时刻，如果您将自己限制在一个瞬时时刻，那么您可能不了解存在的各种频率。
（这是时频不确定性原理，应该使您想起海森堡不确定性原理。）

一旦开始查看所有可能的频率，那么时间的概念就变得毫无意义。

在一个电话交谈中，就有许多频率（如果没有其他变化，这些频率会随您的音高变化）！叠加不同频率的波以产生最终的波形。如果这不起作用，那么您唯一会听到的声音就是各种音高的正弦波。

电线可以承载多个电信号，就像空气可以承载多种声音一样。

想象您在一个安静的房间里，小提琴开始演奏音符。通过空气中的振动听到的单个频率。

然后由大提琴加入。现在，您有两种频率通过一种介质传播到耳膜。您会听说它们是不同的，经过培训可以判断每个演奏的音符。

它在导线中的工作原理完全相同，仅对电子而非空气分子有效。

从源进行调制和传输后，导线上的最终信号为单个信号。只需尝试回到电缆的数字化时代，您就可以将有线电视提供商的电缆直接连接到电视并能够观看任何频道。

而且，如果您当时有两台电视，则可以同时收看同一条线上的两个不同频道。请注意，我所说的是过去，您不需要电缆公司的盒子来查看频道。

现在回到电线上的单个信号。它始终只是一个信号。魔术发生在接收端。您可以将相同的单个信号馈送到不同的接收器。为了成功，清晰地进行接收和处理，您需要一个电路，以根据您选择的频率进行调谐。这些被称为带通滤波器。这些电路处理单个复数信号，但它们仅响应输入信号的某些定时特性。不会确认此时间的所有内容都将被丢弃（适当的术语会被削弱）。信号中与定时相对应的部分可以保持其信号强度。现在，该电路的输出就是设备要处理的信号。

可以将相同的单个信号馈送到已调谐到另一个频率的另一个设备。然后，其输出将是被调谐到的第二个频率。

现在，第一输出和第二输出都没有其他信号。如果您尝试将这些输出馈送到另一个设备并调谐到另一个频率，您将一无所获。

有关详细说明，您需要搜索并了解LC（也包括RC）电路的工作原理。LC组件的组合充电和放电特性决定了调谐频率。

还有另一种调谐方式称为带阻滤波器。

现在，发射机如何才能将这么多的信号组合到一条线上，这是一个完整的领域。