“調制解調器”一詞是modulator-demodulator一詞的縮寫。調制解調器通常用于通過電話線發送數字數據。
發送調制解調器將數據調制成與電話線兼容的信號，接收調制解調器將信號解調回數字數據。無線調制解調器將數字數據轉換為無線電信號并返回。
調制解調器出現于 1960 年代，作為一種允許終端通過電話線連接到計算機的方式。一個典型的安排如下所示：
在這樣的配置中，異地辦公室或商店的啞終端可以“撥入”大型中央計算機。1960 年代是分時計算機的時代，因此企業通常會從分時設施購買計算機時間，并通過每秒 300 位 (bps) 的調制解調器連接到它。
啞終端只是一個鍵盤和一個屏幕。當時一個非常常見的啞終端被稱為DEC VT-100，它成為當時的標準(現在全世界的終端模擬器中都有紀念意義)。VT-100 可以顯示 25 行，每行 80 個字符。當用戶在終端上鍵入一個字符時，調制解調器將字符的 ASCII 碼發送到計算機。然后計算機將字符發送回計算機，使其出現在屏幕上。
當個人計算機在 1970 年代后期開始出現時，公告板系統(BBS) 變得風靡一時。一個人會設置一臺帶有一兩個調制解調器和一些 BBS 軟件的計算機，其他人會撥入以連接到公告板。用戶將在他們的計算機上運行終端模擬器來模擬一個啞終端。
人們以 300 bps 的速度相處了很長一段時間。這種速度可以接受的原因是因為 300 bps 代表每秒大約 30 個字符，這比一個人可以鍵入或閱讀的字符多得多。然而，一旦人們開始在公告板系統之間傳輸大型程序和圖像，300 bps 就變得無法忍受。調制解調器速度大約每兩年經歷一系列步驟：
300 bps - 1960 年代到 1983 年左右
1200 bps - 在 1984 年和 1985 年開始流行
2400 bps
9600 bps - 首次出現于 1990 年末和 1991 年初
19.2 千比特每秒 (Kbps)
28.8 Kbps
33.6 Kbps
56 Kbps - 1998 年成為標準
ADSL，理論上最高可達每秒 8 兆位 (Mbps) - 1999 年開始流行
我們將使用 300-bps 調制解調器作為起點，因為它們非常容易理解。300 bps 調制解調器是一種使用頻移鍵控(FSK) 通過電話線傳輸數字信息的設備。在頻移鍵控中，不同的位使用不同的音調(頻率)(有關音調和頻率的討論，請參閱吉他的工作原理)。
當終端的調制解調器撥打計算機的調制解調器時，終端的調制解調器稱為始發調制解調器。它為 0 發送 1,070 赫茲的音調，為 1 發送 1,270 赫茲的音調。計算機的調制解調器稱為應答調制解調器，它為 0 發送 2,025 赫茲的音調，為 1 發送 2,225 赫茲的音調。由于發起和應答調制解調器傳輸不同的音調，它們可以同時使用線路。這稱為全雙工操作。一次只能在一個方向上傳輸的調制解調器被稱為半雙工調制解調器，它們很少見。
假設連接了兩個 300-bps 調制解調器，終端用戶鍵入字母“a”。該字母的 ASCII 碼是十進制 97 或二進制 01100001(有關二進制的詳細信息，請參閱位和字節的工作原理)。終端內部稱為 UART(通用異步接收器/發送器)的設備將字節轉換為其位，并通過終端的RS-232 端口(也稱為串行端口)一次發送一個。終端的調制解調器連接到 RS-232 端口，因此它一次接收一個位，其工作是通過電話線發送它們。
為了創造更快的調制解調器，調制解調器設計者必須使用比頻移鍵控更復雜的技術。首先，他們轉向相移鍵控(PSK)，然后是正交幅度調制(QAM)。這些技術允許將大量信息塞入普通語音級電話線路上可用的 3,000 赫茲帶寬中。56K 調制解調器實際上以大約 48 Kbps 的速度連接，但絕對是完美的線路，這與這些技術的限制有關(有關更多信息，請參閱本文末尾的鏈接)。
所有這些高速調制解調器都包含逐漸降級的概念，這意味著它們可以測試電話線，如果線路無法處理調制解調器的最快速度，則它們會退回到較慢的速度。
調制解調器發展的下一步是非對稱數字用戶線( ADSL ) 調制解調器。使用非對稱一詞是因為這些調制解調器在一個方向上發送數據的速度比在另一個方向上發送的速度快。ADSL 調制解調器利用了以下事實：任何普通的家庭、公寓或辦公室都有專用的銅線在它和電話公司最近的多路復用器或中央辦公室之間運行。這條專用銅線可以承載比手機語音通道所需的 3,000 赫茲信號多得多的數據。如果電話公司的中心局和您家的線路上都配備了 ADSL 調制解調器，則您家和電話公司之間的銅線部分可以充當純數字高速傳輸通道。在理想條件下，家庭和電話公司(上行)之間的容量大約是每秒 100 萬比特(Mbps)，電話公司和家庭(下行)之間的容量大約是每秒 8 Mbps 。同一條線路可以傳輸電話對話和數字數據。
ADSL 調制解調器采用的方法原則上非常簡單。電話線在 24,000 赫茲和 1,100,000 赫茲之間的帶寬被劃分為 4,000 赫茲頻段，每個頻段分配一個虛擬調制解調器。這 249 個虛擬調制解調器中的每一個都測試其頻段，并在分配給它的帶寬片上盡其所能。249 個虛擬調制解調器的總和就是管道的總速度。
當今，沒有人使用啞終端或終端仿真器來連接到一臺單獨的計算機。相反，我們使用調制解調器連接到Internet 服務提供商(ISP)，然后 ISP 將我們連接到 Internet。Internet 使我們可以連接到世界上的任何機器(有關詳細信息，請參閱Web 服務器和 Internet 的工作原理)。由于您的計算機、ISP 和 Internet 之間的關系，不再適合發送單個字符。相反，您的調制解調器正在您和您的 ISP 之間路由 TCP/IP 數據包。
通過調制解調器路由這些數據包的標準技術稱為點對點協議( PPP )。基本思想很簡單——您的計算機的 TCP/IP 堆棧通常形成其 TCP/IP 數據報，但隨后將數據報交給調制解調器進行傳輸。ISP 接收每個數據報并將其適當地路由到 Internet 上。將數據從 ISP 獲取到您的計算機也會發生相同的過程。有關PPP 的其他信息，請參閱此頁面。
