谈谈调频

无线电通信和广播。都是把声音通过话筒变成相应的音频信号电流（见图1b），然后再以音频信号电流去影响高频电流（又叫载频电流，见图1a），最后，受到影响的高频电流通过天线变成无线电波传到远方去。

高频电流有三个因素可以受到音频信号电流的影响，即振幅、频率和相位。使音频信号电流去影响高频电流振幅的方法叫做“调幅”，调幅过的电流叫做“调幅电流”，如图1C所示。调幅电流经天线后即变成“调幅波”。

使音频信号电流去影响高频电流频率的方法叫做“调频”。调频后的高频电流叫做“调频电流”，如图1d所示。调频电流的振幅不变，而频率却随着音频信号的规律变化，当音频信号电流处在正半周时，调频电流的频率就高；当音频信号电流处在负半周时，调频电流的频率就低。调频电流经天线后即变成“调频波”。

抗干扰性强 传播无线电波的空间是很复杂的，除了我们所需要的电波外，还有各种各样的干扰电波。这些干扰波和有用的信号混在一起，很难把它们分开。于是在调幅接收机里就会听到各式各样的干扰杂音，影响收音质量。如果加大调幅波的发射功率，即提高信号电平，来使干扰相对地变小，又会使调幅波的功率利用率变得很小，而且收音效果也不是很好。要避免电台之间的干扰，也不宜用提高广播电台功率的方法。因为增强一个电台的发射功率，虽能避免其他电台对本电台的干扰，可是反过来，它却会强烈地干扰其他电台。避免这种干扰的最好办法是提高收音机的选择性，可是选择性太高，又会使频带过窄，因而也使音质变坏。这是在调幅通信和广播里很难克服的一个缺点。

调频波和调幅波不同，调频波的抗干扰性比调幅波强得多，因而调频接收机发出来的声音是清晰悦耳的。我们知道，干扰的作用多是既调幅又调频的，也就是说，干扰作用到载频上以后，使载频的振幅和频率都发生变化。对于振幅变化部分，在调频接收机里，我们可以放一个限幅器把它切除掉（见图2），因而使干扰大大减小。显然，调幅式接收机不能采用这个方法，因为它在切除杂音的同时，也就把有用信号切除掉了。对于频率变化部分，虽然在调频接收机里没有办法将它抑制掉，但是在收到的信号中，由于杂音所引起的频率调制，比在发射机中产生的有用的频率调制要小得多，所以在调频式接收机里输出的杂音响度，远低于有用声音的响度。而且这种杂音的响度还和杂音频率成正比，频率较低时，杂音的响度很小。这样，对人耳最为灵敏的低频杂音就显得很微弱。这就是调频制比调幅制抗干扰性强的原因。

有较宽的频带 我们已经知道，调频时高频电流的频率随着音频信号而变化。为了便于说明问题，我们用调频电流的瞬时频率（即某一时刻的频率）与未调频时的载频电流频率的差值来表示调频电流频率的变化情况，我们把这个差值叫做“频偏”。频偏的大小，要看音频信号的幅度即其强弱而定，而与音频信号的频率无关。图3表示出两个频率相同而振幅不同的音频信号和用它们调频以后的调频电流波形。因为音频信号C的振幅比a大，所以调频电流d中的高频瞬时频率的变化比b大，也就是频偏大。因为两个音频信号的频率是相同的，所以这两个调频电流频率变化的周期也是相同的。当接收调频波时，扬声器的输出信号只和调频波的频偏有关系，而与振幅无关。频偏大，扬声器发出来的声音就大。例如，当高频电流的频率为30兆赫时，假定它随着音频信号变高到30兆赫+100千赫，回到30兆赫，再变低到30兆赫-100千赫，又回到30兆赫，那么这个频率变化的宽度是上下各100千赫，也就是它的最大频偏为100千赫。如果最大频偏小于100千赫，那么在相同的发送和接收条件下，扬声器发出来的声音就小。理论和实践还证明，调频波的抗干扰能力，与调频波的最大频偏有关，最大频偏越大，抗干扰能力越强。但是，从实用的角度出发，我们也不能把最大频偏取得太大，否则，各调频电台之间也会发生相互干扰。一般调频电台所占有的频带大约是200—250千赫。这个数字是调幅电台所占频带的数十倍。

调频波的频带比调幅波宽是一个很大的优点。因为调幅波受到频宽的限制，音频信号的频率范围局限于30—5000赫。调频时这种频宽限制就不再存在，可将音频信号的频率范围扩大至30——15000赫，于是音频信号的质量大为提高。再加上调频波有很高的抗干扰能力，所以调频波很适合于传送广播质量较高的音乐节目。电视机里的音乐节目比收音机优美动听得多，就是因为电视伴音采用了调频的原因。

利用超短波传播 既然调频波占了这样宽的频带，那么把它安排在中、短波段就很不合适了。因为中、短波的频带一共只有30兆赫，安排调幅电台还可以安排三千个左右，如果安排调频台，那就只能安排一百多个，这显然是太少了。超短波段对传送无线电波来讲是一个广阔的天地，因此我们就把调频电台安置在超短波范围里。就以30—300兆赫的米波波段来讲，可以容纳一千个左右的调频电台。这样就可以满足广播和通信各方面的需要了。

因为调频是采用超短波传播，超短波在地面上传播的距离仅略大于直线的视界范围，所以它的传送距离有限，一般只有几十公里。超短波无线电台发射距离的限制，一般被认为是一个缺点，因为要想扩大电台的服务范围，把信号传送到更远的地方去。就必须使用无线电中继接力和转播的方法，这就使设备复杂起来。但是在另外一些场合下，它反倒是一个优点。由于有了发射距离的限制，本地的超短波段广播对于其他地方的电台，即使功率比较小的电台一般也不会引起干扰。

图4a是调频发射机的方框图。在这个调频发射机里，是利用电抗管得到调频波的。所谓电抗管就是一个普通的电子管，由于电路的特殊连接，使它具有电容或电感的性质，也就是说，把一个电子管接成某种电路以后，它就能够起到电容或电感的作用。在图4a中电抗管相当于一个容量可变的电容器c，这个等效电容c并联在主振器载波振荡回路的两端，因而它能够影响主振器的振荡频率。当音频信号的电压变化时，电抗管的等效电容随着变化，于是便使载频的瞬时频率也发生变化，达到了调频的目的。

除了采用电抗管的方法之外，也可以采用其他的方法来达到调频的目的，不过它们的电路比电抗管电路要复杂得多，限于篇幅，这里不再介绍。得到调频电流以后，还要经过倍频器，以便将主振器产生的振荡频率提高到发射机所需要的频率，再经过功率放大器以后，就从天线发射出去变成调频波。

图4b是调频接收机的方框图，它与调幅接收机的差别在于多了一个限幅器，并用鉴频器代替检波器。另外，因为调频波是用超短波传播的，所以它的高频放大器和本地振荡器的频率都很高。调频接收机接收到调频波后，经过高放、混频和中放，送到限幅器和鉴频器。限幅器的作用是把调频波的振幅变化部分切掉，以提高抗干扰能力（见图2）。鉴频器的作用是把调频电流还原成音频信号，就如同调幅接收机里的检波器，能把中频调幅信号还原成音频信号一样，因此它又称为调频检波器。从鉴频器得到了音频信号之后，就可以利用低频放大器放大，推动扬声器供我们收听了。由于调频接收机与调幅接收机有很多部分是相同的，所以在一般超外差调幅接收机里增加一部分电路后，便可以装成调频调幅两用的接收机了。(潘钟 方波)