调频波

调频波

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中文名；调频波 外文名；FM 特点；频率随调制信号振幅的变化而变化 提出者；约翰.卓宁 提出年代；20世纪60年代

调频波是指为了利用波的传播特性来传递信息，将所需传递的信息(例如,语言、音乐或图像信号)对波的频率进行调制，频率被调制的波称为调频波。接收端只要对调频波的频率解调，即可得到该波所携带的信息，因为外界的噪声干扰对频率的干扰很小，因此被解调的信号质量较高。

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调频波特点

调频波（调频信号）的特点是：其频率随调制信号振幅的变化而变化，而它的幅度却始终保持不变。当调制信号的幅度为零时，调频波的频率称为中心频率ω0。当用一完整的调制信号（即调制信号的幅度作正负变化）对高频载波进行调频时，调频波的频率就围绕着ω0而随调制电压线性地改变。当调制信号向正的方向增大时，调频波的频率就高于中心频率；反之，当调制信号向着负的方向变化时，调频波的频率就低于中心频率。

可见，调制信号的幅度越大，频率的偏移也越大，调频波以其频率的变化代表着调制信号的特征。

音频信号的改变往往是周期性的，一个最容易理解音频调制技术的范例是小提琴和揉弦，揉弦通过手指和手腕在琴弦上快速颤动，使琴弦的长度发生快速变化，从而最终影响小提琴声音的柔和度。与“FM无线电波”相同，“FM合成理论”同样也有着发音体（载体）和调制体两个元素。发音体或称载波体，是实际发出声音的频率振荡器；调制体或称调制器，负责调整变化载波所产生出来的声音。载波频率、调制体频率以及调制数值大小，是影响FM合成理论的重要因素。

最基本的FMinstrument包括两个正弦曲线振荡器，一个是稳定不变的载波频率fc（CarrierFrequnecy）振荡器；一个是调制频率fm（ModulationFrequency）振荡器。载波频率被加在调制振荡器的输出上。载波振荡器是一个带有fc频率的简单的正弦波频率，当调制器发生时，来自调制振荡器的信号，即带有fm频率的正弦波，驱使载波振荡器的频率向上或向下变动，比如，一个250Hz正弦波的调制波，调制一个1000Hz正弦波的载波，那么意味着载波所产生的1000Hz的频率，每秒要接受250次的影响产生的调制。调制体和载波体都是有频率、振幅、波形的周期性或准周期性振荡器。

在频率调制技术中，调制体的振幅同样对频率调制起关关键作用，调制体振幅影响着载波频率调制后变化的深度，假如调制信号的振幅是0，就不会出现任何调制，因此说，就像在振幅调制（AM）中，调制体的频率对载波体的振幅有影响一样，在频率调制（FM）中，载波的频率变化同样受调制体振幅大小变化的影响。

因此，在频率调制过程中，我们可以发现：1.调制体的频率影响载波体的频率的速度变化。2.调制体的振幅影响载波频率的深度变化。3.调制体的波形（或音色）影响载波频率的波形变化。4.载波体的振幅在频率调制过程中保持不变。

历史进程

频率调制（FM）在电子音乐合成技术中，是最有效的合成技术之一，它最早由美国斯坦福大学约翰.卓宁（JohnChowning）博士提出。20世纪60年代，卓宁在斯坦福大学开始尝度使用不同类型的颤音，他发现当调制信号的频率增加并超过某个点的时候，颤音效果就在调制过的声音里消失了，取而代之的是一个新的更复杂的声音。

卓宁当时只是在完成无线电广播发射中最常用的调频技术（也就是FM广播）。但卓宁的偶然发现，却使这种传统的调频技术在声音合成方面有了新的用武之地。当卓宁领悟了FM调制的基本原理后，他立即开始着手研究FM理论合成技术，并在1966年成为使用FM技术制作音乐的第一人。

调频波的表达式

△fm为最大频偏，F=Ω/2π（调制信号频率），由式GS0919可知，调频波的宽度比调幅波宽得多，例如，当Fmax = 15kHz时，调幅波的宽度B=2Fmax=30kHz，而调频波的mf =5时，B=2（mf +1）F=180kHz，它比调幅波的频带宽度大五倍，这是调频制的主要缺点。因此，调频广播只适用于超短波（甚高频）波段。通常调频波的载波频率多在30MHz以上。国际上规定，调频电台的波段为88MHz～108MHz的甚高频段。并规定每个调频台所占用的频带宽度为200kHz（通常mf =4～8），它的音频、即调制信号频带规定为30Hz～15000Hz。

调幅波和调频波

使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。经过调幅的电波叫调幅波。它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。调幅波用英文字母AM表示。

使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。

中波广播使用的频段大致为550kHz-1600kHz，主要靠地波传播，也伴有部分天波； 调频制无线电广播多用超短波(甚高频)无线电波传送信号，使用频率约为88MHz-108MHz，主要靠空间波传送信号。