調幅廣播與調頻廣播

隨著生活水平的提高，人們對只能收聽中波調幅廣播的收音機已經不滿足了，在選購收音機時，要求具備調頻、調幅兩種功能的產品。那么電臺為什么要用調頻、調幅兩種不同的方式進行廣播？調頻廣播與調幅廣播各有什么特點，又有什么區別？下面來談談這個問題。
??? 大家知道，無線電廣播是依靠空間的高頻電磁波來傳播節目的。在這里，高頻電磁波并不含有任何信息，只起了“運載工具”的作用。因此，又稱它為載波。平時講的中央人民廣播電臺的頻率為 540 千赫、上海人民廣播電臺的頻率為 990 千赫，就是載波的頻率。而要傳送的廣播節目的頻率要比載波的頻率低得多，在 30 赫～ 15000 赫之間，稱為音頻信號或低頻信號。低頻信號是傳不遠的。必須設法把它與高頻載波疊加起來，才能達到遠傳的目的。這種疊加的過程，稱它為調制。用無線電俗語講：用低頻信號控制高頻振蕩的過程稱為調制。
??? 常用的調制方式有兩種：當被控制的是高頻振蕩的幅度時，或者講使高頻振蕩的幅度隨著音頻信號的大小變化而變化，這種調制方式稱為調幅。如果被控制的是高頻振蕩的頻率，或者講使高頻振蕩的頻率隨著音頻信號的大小變化而變化，這種調制方式稱為調頻。
??? 調幅的特點是載波的頻率始終不變，而載波幅度變化的形狀與音頻信號變化的形態一樣。我們把幅度變化的軌跡稱作包絡線。從圖 1 中可以看出，包絡線的形狀與音頻信號是相同的。被音頻信號調制后的載波，稱已調波。

??? 未調制前的載波是正弦波，而已調波不再是單一的正弦波了，它是幾個正弦波相加的結果。并且是按照某種數學規律相加組合而成的。如果用一個單音頻率信號 f a ，去調制載波頻率 f c 時，可用數學方法分解出已調波是由 3 個正弦波相加組成的。它的頻率成分為：載頻 f c ；比載頻 f c 高的載頻加音頻 f c ＋ f a ，稱上邊頻；比載頻 f c 低的載頻減音頻 f c － f a ，稱下邊頻。把這 3 個正弦波的相對振幅及頻率關系用圖來表示便稱為調幅波的頻譜圖，見圖 2 （ a ）。如果用整個音頻范圍的全部頻率去調制載波的話，已調波中除了載頻外，上、下邊頻即變為上、下邊帶。變為圖 2 （ b ）那樣的頻譜圖。

??? 從頻譜圖（ b ）上可看出，每一邊帶的頻率寬度等于音頻調制信號的頻帶寬度。或者說調幅波的頻帶寬度為音頻帶寬的兩倍。例如：用 30 ～ 15000 赫的音頻信號去調制 990 千赫的載頻，它的上邊帶為 990 .03 ～ 1005 千赫；它的下邊帶為 989.97 ～ 975 千赫。這個已調波的頻率范圍為 975 ～ 1005 千赫。已調波所占的頻帶寬度為 1005 千赫 —975 千赫 =30 千赫換句話講，廣播電臺發射的調幅波的頻帶寬度為音頻最高頻率的兩倍。在實際上，廣播電臺的頻帶寬度是沒有 30 千赫的。我國中波調幅廣播的頻率范圍為 535 ～ 1605 千赫。若按 30 千赫計算，僅能設臺（ 1605—535 ）／ 30≈36 （座）。對我們這樣大的一個國家來說，是不可能的。為了在有限的廣播頻率段中，既要防止臨近頻率電臺相互干擾，又要設置更多的電臺數目，只能壓縮每個電臺的頻帶寬度。國際上規定中波廣播的頻道間隔為 9 千赫。即每一電臺的頻帶寬度限制于 9 千赫之內。故音頻信號中的高音頻率被限制在 4.5 千赫以下。在收聽中波調幅廣播時，其高音成分感到欠缺。尤其是播送音樂節目時，更是明顯。這是調幅廣播的一大弱點。此外，調幅廣播的另一不足是抗干擾能力差。因為各種工業干擾和天電干擾也會以調幅的形式疊加在載波上，成為干擾和雜音，影響收聽效果。調頻的特點是載波的幅度始終不變，而它的頻率則隨著音頻信號大小在變化。如圖 3 所示：當音頻信號增強的時候，頻率變高，波形就密；當音頻信號減弱的時候，頻率變低，波形就疏。這種波形疏密的變化即頻率的寬度在變化。我們把頻率變化的寬度稱為頻率偏移，簡稱頻偏。調頻廣播就是通過頻偏來傳送信息的。

??? 調頻波的頻譜要比調幅波復雜得多。它的邊頻是由許多諧波組成。在調頻廣播中規定最高頻偏為 7 5 千赫，每個電臺所占頻帶寬寬為 200 千赫 [ 帶寬 = （頻偏 + 音頻） ×2 ，單聲道為 180 千赫，立體聲為 198 千赫 ] 。比調幅廣播的二十倍還多。因而在調頻廣播中，可將音頻信號的高音頻率擴大至 15 千赫。所以調頻電臺的節目聽起來要比調幅廣播高音豐富、清晰、逼真。特別是在聆聽立體聲高保真音樂節目時，更是調幅廣播無法比擬的。
??? 調頻廣播的另一個特點是抗干擾能力強。因為干擾主要是影響載波的幅度，對載波的頻率幾乎沒有影響。因此在接收機中用限幅器很容易將干擾消除掉。參見圖4 。

??? 由于調頻電臺所占的頻帶較寬，假如仍使用中波頻率的話，那么（ 1605 － 535 ）／ 200=5.35 ，僅能容納 5 個電臺。顯然不現實。因此中波與短波是不適合用作調頻廣播的，必須移至超短波的頻率范圍。我國使用的調頻廣播頻率范圍為 88 ～ 108 兆赫。大家知道中、短波是靠地面波和電離層反射來傳播的，能作遠距離廣播用。特別是借助電離層反射的短波，能傳遍全世界。而超短波遇電離層只穿過不反射，它只能在地面直接傳播。所以調頻廣播不能作遠距離廣播用。
??? 調頻收音機要比調幅收音機復雜。除了要用比例鑒頻器檢波外，還要高放電路、去加重電路等。接收立體聲的話，還要用解碼電路等。成本要比調幅收音機高。
??? 調幅廣播與調頻廣播各有優缺點，誰也不能替代誰。因此既有調幅中、短波廣播，又有調頻超短波廣播。它們將“和平共處”、“長期同存”。調幅與調頻“合作”的最好例子是電視機。它的圖象信號采用調幅方式，伴音信號采用調頻方式。其緣故這里就不贅述了。