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調頻

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中文名；調頻 外文名；FM 種類；科幻片 主演；丹尼斯-奎德(Dennis Quaid)

調頻，全稱「頻率調製」。使載波的瞬時頻率按照所需傳遞信號的變化規律而變化的調製方法。

它是一種使受調波瞬時頻率隨調製信號而變的調製方法。實現這種調製方法的電路稱調頻器,廣泛用於調頻廣播、電視伴音、微波通信、鎖相電路和掃頻儀等方面。對調頻器的基本要求是調頻頻移大、調頻特性好、寄生調幅小。

由調頻方法產生的無線電波叫調頻波,其基本特徵是載波的振盪幅度保持不變，振盪頻率隨調製信號而變。調頻（FM），就是高頻載波的頻率不是一個常數，是隨調製信號而在一定範圍內變化的調製方式，其幅值則是一個常數。與其對應的，調幅就是載頻的頻率是不變的，其幅值隨調製信號而變。

基本釋義

使載波頻率按照調製信號改變的調製方式叫調頻。已調波頻率變化的大小由調製信號的大小決定，變化的周期由調製信號的頻率決定。已調波的振幅保持不變。調頻波的波形，就像是個被壓縮得不均勻的彈簧，調頻波用英文字母FM表示。

載波的瞬時頻率按調製信號的變化而變，但振幅不變的調製方式。載波經調頻後成為調頻波。用調頻波傳送信號可避免幅度干擾的影響而提高通信質量。廣泛應用在通信、調頻立體聲廣播和電視中。一般干擾信號總是疊加在信號上，改變其幅值。所以調頻波雖然受到干擾後幅度上也會有變化，但在接收端可以用限幅器將信號幅度上的變化削去，所以調頻波的抗干擾性極好。例如，用收音機接收調頻廣播，基本上聽不到雜音。

我們習慣上用FM來指一般的調頻廣播（76-108MHz，在我國為87-108MHz、日本為76-90MHz），事實上FM也是一種調製方式，即使在短波範圍內的27-30MHz之間，做為業餘電台、太空、人造衛星通訊應用的波段，也有採用調頻（FM）方式的。FM radio即為調頻收音機。

FM調頻即收音機功能。作為MP3的一項附加功能。當然，如果你注重這個功能的話，也有做得不錯的產品。而在具體機型上，針對FM，不同產品還有細分，是否可以保存選定的頻道、可以保存多少個頻道、立體聲和普通聲道可以自己設定還是由機器來設定。

一次調頻是指由發電機組調速系統的頻率特性所固有的能力，隨頻率變化而自動進行頻率調整。其特點是頻率調整速度快，但調整量隨發電機組不同而不同，且調整量有限，值班調度員難以控制。

二次調頻

二次調頻是指當電力系統負荷或發電出力發生較大變化時，一次調頻不能恢復頻率至規定範圍時採用的調頻方式。二次調頻分為手動調頻及自動調頻：

手動調頻：在調頻廠，由運行人員根據系統頻率的變動來調節發電機的出力，使頻率保持在規定範圍內，手動調頻的特點是反映速度慢，在調整幅度較大時，往往不能滿足頻率質量的要求，同時值班人員操作頻繁，勞動強度大。

自動調頻：這是現代電力系統採用的調頻方式，自動調頻是通過裝在發電廠和調度中心的自動裝置隨系統頻率的變化自動增減發電機的發電出力，保持系統頻率在較小的範圍內波動，自動調頻是電力系統調度自動化的組成部分，它具有完成調頻、系統間聯絡線交換功率控制、和經濟調度等綜合功能。

調頻和調幅的區別

（1）調頻比調幅抗干擾能力強：

外來的各種干擾、加工業和天電干擾等，對已調波的影響主要表現為產生寄生調幅，形成噪聲。調頻制可以用限幅的方法，消除干擾所引起的寄生調幅。而調幅制中已調幅信號的幅度是變化的，因而不能採用限幅，也就很難消除外來的干擾。

另外，信號的信噪比愈大，抗干擾能力就愈強。而解調後獲得的信號的信噪比與調製係數有關，調製係數越大，信噪比越大。由於調頻係數遠大於調幅係數，因此，調頻波信噪比高，調頻廣播中干擾噪聲小。

（2）調頻波比調幅波頻帶寬：

頻帶寬度與調製係數有關，即：調製係數大，頻帶寬。調頻中常取調頻係數大於1，而調幅係數是小於1的，所以，調頻波的頻帶寬度比調幅波的頻帶寬度大得多。

（3）調頻制功率利用率大於調幅制：

發射總功率中，邊頻功率為傳送調製信號的有效功率，而邊頻功率與調製係數有關，調製係數大，邊頻功率大。由於調頻係數mf大於調幅係數ma，所以，調頻制的功率利用率比調幅制高。

調頻合成技術

頻率調製（FM）在電子音樂合成技術中，是最有效的合成技術之一，它最早由美國斯坦福大學約翰。卓寧（JohnChowning）博士提出。20世紀60年代，卓寧在斯坦福大學開始嘗度使用不同類型的顫音，他發現當調製信號的頻率增加並超過某個點的時候，顫音效果就在調製過的聲音里消失了，取而代之的是一個新的更複雜的聲音。

今天看來，卓寧當時只是在完成無線電廣播發射中最常用的調頻技術（也就是FM廣播）。但卓寧的偶然發現，卻使這種傳統的調頻技術在聲音合成方面有了新的用武之地。當卓寧領悟了FM調製的基本原理後，他立即開始着手研究FM理論合成技術，並在1966年成為使用FM技術製作音樂的第一人。

基本原理

若欲傳送信號，其振幅限制不可大於，載波為，

fc為載波中心頻率，單位為赫茲。A是任意振幅。

傳送信號將會是

在此，f(t) = fc + fΔxm(t)

公式中，f(t)是振盪器的瞬時頻率，fΔ是frequency deviation, 代表在一個方向上相對fc的最大頻率偏離，在此我們假定xm(t)是有限的幅值限於±1之間。

音頻信號的改變往往是周期性的，一個最容易理解音頻調製技術的範例是小提琴和揉弦，揉弦通過手指和手腕在琴弦上快速顫動，使琴弦的長度發生快速變化，從而最終影響小提琴聲音的柔和度。與「FM無線電波」相同，「FM合成理論」同樣也有着發音體（載體）和調製體兩個元素。發音體或稱載波體，是實際發出聲音的頻率振盪器；調製體或稱調製器，負責調整變化載波所產生出來的聲音。載波頻率、調製體頻率以及調製數值大小，是影響FM合成理論的重要因素。

最基本的FMinstrument包括兩個正弦曲線振盪器，一個是穩定不變的載波頻率fc（CarrierFrequnecy）振盪器；一個是調製頻率fm（ModulationFrequency）振盪器。載波頻率被加在調製振盪器的輸出上。載波振盪器是一個帶有fc頻率的簡單的正弦波頻率，當調製器發生時，來自調製振盪器的信號，即帶有fm頻率的正弦波，驅使載波振盪器的頻率向上或向下變動，比如，一個250Hz正弦波的調製波，調製一個1000Hz正弦波的載波，那麼意味着載波所產生的1000Hz的頻率，每秒要接受250次的影響產生的調製。制體和載波體都是有頻率、振幅、波形的周期性或准周期性振盪器。

在頻率調製技術中，調製體的振幅同樣對頻率調製起關關鍵作用，調製體振幅影響着載波頻率調製後變化的深度，假如調製信號的振幅是0，就不會出現任何調製。因此說，就像在振幅調製（AM）中，調製體的頻率對載波體的振幅有影響一樣，在頻率調製（FM）中，載波的頻率變化同樣受調製體振幅大小變化的影響。

因此，在頻率調製過程中，我們可以發現：

調製體的頻率影響載波體的頻率的速度變化。

調製體的振幅影響載波頻率的深度變化。

調製體的波形（或音色）影響載波頻率的波形變化。

載波體的振幅在頻率調製過程中保持不變。

FM中頻譜的計算

在簡單頻率調製中，兩個振盪器都只用正弦曲線（Sinusoidal）的波形。不過，由於頻率調製技術可以製造出非常豐富的頻譜，這使得作曲家也不必用頻譜過於複雜的波形完成FM合成。事實上，如用一個頻譜成分非常豐富的波形作為調製體來調製另一個聲音（載波體），調製後的頻譜會極其複雜，以至於聽起來非常粗糙、刺耳。

在載波頻率的任何一邊有一些頻譜構成，其間隔距離與調製的頻率相一致。這些上邊頻和下邊頻是成對地根據調製頻率（fm）的泛音數組合在一起的。用數學的語言解釋，一個簡單的FM頻譜顯示的頻率是fc±kfm.k是一個整數（Integer），可以假定為任何大於或等於0的值，載波成分就是由k=0來顯示的。

頻譜構成中的能量分配，部分地根據頻率偏離的量影響。這種偏離（Deviation縮寫為d）是由調製振盪器產生的。當d=0時，指沒有任何調製發生。增加偏離指數就會產生邊頻，從而獲得更大的能量，但是以犧牲載波頻率的能量為代價。偏離越大，在邊頻之間分配的能量越寬，就會帶來有振幅變化的更大的邊頻數。因此，偏離可以擔當控制FM信號頻譜邊頻的角色。

假如輸入載波為1000Hz調製體為250Hz，那麼根據FM頻譜分配計算原則，最終，所得頻率調製後的輸出頻率值應該如圖13-7所示。每個頻譜成分的振幅是由偏離指數和調製頻率決定的。

頻率調製的效果有時與加法合成有類似的地方，兩者的本質區別是，加法合成在基本波形上加上諧波分音，一層又一層，基本波形與其諧波分音同時存在，而FM合成加上去的波形卻完全調製了其基本波形而產生另一種十分複雜的波形。因此，頻率調製技術與加法合成技術是截然不同的兩種合成技術。

複合頻率調製

複合頻率調製（Composite frequency modulation）包含兩個或兩個以上載波體振盪器和兩個以上調製體振盪器，它能夠產生更多的邊頻，同時也增加了計算的複雜性。複合頻率調製的組合可能性很多，每一種組合都會帶來獨特的頻率合效果。

總體歸這，複合頻率調製至少有5個基本組合方式。

一、有各自獨立調製器的多載波組合- Additive carriers with one modulator

這個組合包括兩個或更多簡單的FM instruments同時工作，所獲得的效果是每個FM instruments輸出的總和（圖例符號縮寫中，al表示載波1的振幅，fl表示載波1的頻率，d1表示調製體1的頻率偏移，也就是調製體1的振幅，f1表示調製體1的頻率，a表示載波振幅，其他圖示縮寫符號也依此辨別）。

二、只有一個調製器的多載波組合- Additive carriers with one modulator

它所獲得的效果是每個載波輸出的相加總和。

三、帶有平行調製器的單載波- Single carrier with parallel modulators

四、有多個（逐級）調製器的單載波- Single carrier with serial modulators

五、自我調製的載波- Self-modulating carrier

所謂自我調製的載波，就是用信號振盪器的輸出調製自身的頻率。振盪器的輸出信號用一個反饋因素（用fb表示）相乘，在被重新輸入到自身的頻率輸入之前加一個頻率值（fm）。反饋因素（用fb表示）在這裡可以被看作是一個調製指數。

由於自我調製的處理技術總是在1：1的頻率比率中工作，因此永遠生成鋸齒波狀的波形。諧波分音的振幅是按反饋因素值（fb）的比例變化的。

參考來源

什麼是電網的一次調頻？