頻率調(diào)制

目錄
·無線電中的應(yīng)用
·原理
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調(diào)頻（frequency modulation，縮寫：FM）是一種以載波的瞬時(shí)頻率變化來表示信息的調(diào)制方式。（與此相對(duì)應(yīng)的調(diào)幅方式是透過載波幅度的變化來表示信息，而其頻率卻保持不變。）在模擬應(yīng)用中，載波的頻率跟隨輸入信號(hào)的幅度直接成等比例變化。在數(shù)字應(yīng)用領(lǐng)域，載波的頻率則根據(jù)數(shù)據(jù)序列的值作離散跳變，即所謂的頻率鍵控。
調(diào)頻技術(shù)通常運(yùn)用在甚高頻段VHF無線電上的高保真無線電音樂和語音的傳送。普通的（模擬）電視的音頻信號(hào)也是透過調(diào)頻方式傳遞。窄帶形式的調(diào)頻廣播(N-FM)限于商業(yè)上的聲音通訊和業(yè)余無線電領(lǐng)域，廣播中使用的調(diào)頻技術(shù)則一般稱為寬帶調(diào)頻（W-FM）。
調(diào)頻技術(shù)還用于大多數(shù)的模擬VCR，包括家庭視頻系統(tǒng)VHS，用于記錄視頻信號(hào)的亮度（黑和白）信息，不過是在中頻段使用。調(diào)頻是用于錄取視頻磁帶時(shí)唯一不造成大的信號(hào)走樣的調(diào)制技術(shù)，因?yàn)橐曨l信息的所包含的頻譜范圍很廣，從幾個(gè)赫茲到幾十兆赫，同均衡器工作時(shí)很難將噪聲信息保持在-60分貝以下。調(diào)頻方式也使磁帶處于飽和狀態(tài)，起到降噪的作用，同時(shí)接收端的調(diào)頻捕獲效應(yīng)基本消除了透印和前回聲等現(xiàn)象。如果在信號(hào)上加上一個(gè)連續(xù)的pilot-tone，就像在V2000以及許多Hi-band 格式上作的那樣，機(jī)械jitter可以得到有效的控制，從而有助于timebase correction。
調(diào)頻技術(shù)還應(yīng)用在音頻的合成上，即所謂的調(diào)頻合成，在早期的數(shù)字合成器上應(yīng)用很普遍，并成為幾代個(gè)人電腦聲卡的標(biāo)準(zhǔn)特徽。




無線電中的應(yīng)用



一個(gè)頻率調(diào)制的例子。 第一個(gè)圖表顯示了一個(gè)疊加在載波信號(hào)上的調(diào)制信號(hào)。第二個(gè)圖表顯示了最后得到的頻率調(diào)制信號(hào)。


Edwin Armstrong于1935年11月6日在無線電工程師學(xué)會(huì)紐約分部發(fā)表了一篇名為《一個(gè)通過頻率調(diào)制系統(tǒng)降低無線電信號(hào)干擾的方法》的文章，第一次描述了調(diào)頻無線電。
寬帶調(diào)頻（W-FM）和調(diào)幅相比，在同樣的調(diào)制信號(hào)作用下，寬帶調(diào)頻需要更寬的帶寬。但是這也使信號(hào)具有更強(qiáng)的抗噪聲和干擾能力。調(diào)頻還具有較強(qiáng)的抗簡(jiǎn)單信號(hào)振幅衰減能力（simple signal amplitude fading phenomena）。因此，調(diào)頻被選做高頻、高保真無線電傳輸?shù)恼{(diào)制標(biāo)準(zhǔn)。
調(diào)頻接收機(jī)固有的一個(gè)現(xiàn)象叫做“捕獲”，即調(diào)諧器能夠清晰地接收到兩個(gè)同頻率廣播電臺(tái)中的較強(qiáng)者。然而，隨之而來的問題是：頻率漂移或選擇性差可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)電臺(tái)或信號(hào)突然被另一個(gè)毗鄰頻道的壓制。頻率漂移只是對(duì)非常老式的或廉價(jià)的接收機(jī)來說是個(gè)問題，而選擇性差則可能給所有調(diào)諧器都帶來了困擾。
調(diào)頻信號(hào)也能用于搭載立體聲信號(hào)，參見調(diào)頻立體聲。然而，這是在頻率調(diào)制過程之前和之后，通過使用多路復(fù)用技術(shù)和去多路復(fù)用技術(shù)來完成的，而不是作為頻率調(diào)制過程的一部分。本文余下的部分將忽略調(diào)頻立體聲中使用的立體聲多路復(fù)用和去多路復(fù)用過程，而是集中在調(diào)頻調(diào)制和解調(diào)過程，這對(duì)立體聲和單聲道處理過程都是一樣的。


原理

若欲傳送信號(hào)為

其振幅限制不可大于一

載波為

f_c為載波中心頻率，單位為赫茲。A是任意振幅。傳送信號(hào)將會(huì)是

在此，f(t) = f_c + f_Δx_m(t)</dd>

公式中，f(t)是振蕩器的瞬時(shí)頻率，f_Δ是frequency deviation, 代表在一個(gè)方向上相對(duì)f_c的最大頻率偏離，在此我們假定x_m(t)是有限的幅值限于±1之間。

• 通信詞典解釋