为什么一个调幅波有两个边频带

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调幅是怎么回事?

在无线电里,让等幅振荡——载波——的振幅随音频信号改变的程序,叫做“调幅”,所得的电波,叫做“调幅波”。载波是正弦波,但调幅波并不是正弦波。

图1
图1 🔍原图 (534×542)

事实上,调幅波形并不等于音波和载波直接相加所得的波形,“两波相加”和“调幅”是不同的两回事。

调幅波既不是单纯的等幅波,又不是由两波相加可以得到的。那么,它到底是些什么波所组成的呢?

答案是:一个最简单的调幅波,是三个等幅波相加的结果。

这三个频率是载波频率(f)、载频加音波频率(f+F)的和与载频减去音波频率的差(f-F)。假设载波是90千周,音波是10千周,它们就分别为80、90和100千周。画成图(图2),我们可用直线高矮和相距远近来表现它们的幅度和频率上的差别(图2甲),用三个等幅波的曲线来表明更清楚(图2乙)。在图形里f-F和f+F在f的两边,而频率又一高一低,我们就把f-F和f+F叫“下边频”和“上边频”。而且,上下边频的幅度比载波的要小些。

图2
图2 🔍原图 (439×528)

若说“变动一个波的幅度,就会产生新的频率”,有人是会觉得奇怪的。我们不妨把80、90和100千周的三个波形重叠在一起,看结果是否和90千周的载波受到10千周的调幅,所得调幅波形状一样。

为理解容易可将周数减少,按比例用8,9,10和1周代表80、90、100及10千周;绘出波形的重叠图,就可以分别表示“上边频”,“载波”,“下边频”和“音波”。先把上下边频(f\(_{1}\)、f2)加在一起得出一个合成曲线(图3),再将合成曲线和载波相加得总合调幅波形(图4)。

图3
图3 🔍原图 (1070×456)
图4
图4 🔍原图 (1084×536)
图5
图5 🔍原图 (278×690)

我们看图4的总合曲线,恰好是9周,而它的幅度包线恰好是1周,完全代表了90千周的载波随10千周音波变化幅度的调幅波形。

在图3的合成波里,有一点应当注意,就是当它的振幅最小的时候,自然会有一次特殊的过渡性的振荡,所占周期只有其余振荡周期的一半,如果这一周只当半周来计算,合成波恰好是9(代表90千周)周。因此合成波每经过一次振幅最小点就反相一次,合成波和载波相加时,在这一点前相位相同,将载波幅度加大,经过这一点因相位相反,便使载波幅度减小,所以载波的幅度自然会忽大忽小。

此外,用测量频率的仪器也可以测出来,一个调幅波里,不仅会有原来的载波频率,同时还有上边频和下边频两个频率。

上面我们所指的,只是用频率为F的一个单音来使载波调幅的情形。普通语言或广播节目不只一个单音。复杂的声音,分析起来含着频率不同的许多单音,即F有许多不同的数值。因此f-F和f+F便代表两个频带,叫做下边带和上边带。一个电台所占用的频带总宽度为(f-F)+(f+F)=2F。设某—广播节目中所含最高音为6000周,即2F=12000周。在离开载波上下各6000周的范围内,如有其他电台同时广播,就可能相互发生干扰。许多广播电台的频率应相互分隔适当,就是这个道理。因为我们晓得上、下两边带和载波一样,都是高频,是都能幅射出去被接收的。(许中明)