調頻波

調頻波

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中文名；調頻波 外文名；FM 特點；頻率隨調製信號振幅的變化而變化 提出者；約翰.卓寧 提出年代；20世紀60年代

調頻波是指為了利用波的傳播特性來傳遞信息，將所需傳遞的信息(例如,語言、音樂或圖像信號)對波的頻率進行調製，頻率被調製的波稱為調頻波。接收端只要對調頻波的頻率解調，即可得到該波所攜帶的信息，因為外界的噪聲干擾對頻率的干擾很小，因此被解調的信號質量較高。

目錄

調頻波特點

調頻波（調頻信號）的特點是：其頻率隨調製信號振幅的變化而變化，而它的幅度卻始終保持不變。當調製信號的幅度為零時，調頻波的頻率稱為中心頻率ω0。當用一完整的調製信號（即調製信號的幅度作正負變化）對高頻載波進行調頻時，調頻波的頻率就圍繞着ω0而隨調製電壓線性地改變。當調製信號向正的方向增大時，調頻波的頻率就高於中心頻率；反之，當調製信號向着負的方向變化時，調頻波的頻率就低於中心頻率。

可見，調製信號的幅度越大，頻率的偏移也越大，調頻波以其頻率的變化代表着調製信號的特徵。

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。調製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：1.調製體的頻率影響載波體的頻率的速度變化。2.調製體的振幅影響載波頻率的深度變化。3.調製體的波形（或音色）影響載波頻率的波形變化。4.載波體的振幅在頻率調製過程中保持不變。

歷史進程

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。

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。

調頻波的表達式

△fm為最大頻偏，F=Ω/2π（調製信號頻率），由式GS0919可知，調頻波的寬度比調幅波寬得多，例如，當Fmax = 15kHz時，調幅波的寬度B=2Fmax=30kHz，而調頻波的mf =5時，B=2（mf +1）F=180kHz，它比調幅波的頻帶寬度大五倍，這是調頻制的主要缺點。因此，調頻廣播只適用於超短波（甚高頻）波段。通常調頻波的載波頻率多在30MHz以上。國際上規定，調頻電台的波段為88MHz～108MHz的甚高頻段。並規定每個調頻台所占用的頻帶寬度為200kHz（通常mf =4～8），它的音頻、即調製信號頻帶規定為30Hz～15000Hz。

調幅波和調頻波

使載波振幅按照調製信號改變的調製方式叫調幅。經過調幅的電波叫調幅波。它保持着高頻載波的頻率特性，但包絡線的形狀則和信號波形相似。調幅波的振幅大小，由調製信號的強度決定。調幅波用英文字母AM表示。

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。

中波廣播使用的頻段大致為550kHz-1600kHz，主要靠地波傳播，也伴有部分天波； 調頻制無線電廣播多用超短波(甚高頻)無線電波傳送信號，使用頻率約為88MHz-108MHz，主要靠空間波傳送信號。