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1、1西安邮电大学西安邮电大学通信与信息工程学院通信与信息工程学院 通信原理 关于 FM 调频的研 究报告第八组：韦昉、贾宗林、 吴亮、石旭、魏超、 杨士媛、李晗、李彦波2目录目录一、FM 简介 .21.1Frequency Modulation.21.2合成技术 .31.3基本原理 .31.4频谱计算 .31.5复合频率调制 .4二、调频技术 .52.1简介.52.2调频技术基础 .52.3立体声调频多路信号.92.4噪声消除技术 .122.5Si4700/01 调频调谐器.13三、System view 仿真 .143.1窄带调频的基本原理.143.2解调原理 .153.3System Vie
2、w 仿真过程.17四、基于 Multisim 的 FM 调频与鉴频电路设计与仿真.194.1课程设计的研究基础.194.2方案论证及实现 .204.3调频基本原理 .204.4实验结果与分析 .24五、FM 调频技术的应用 .265.1FM 无线调频系统 .265.2FM 收音机 .315.3FM 调频发射器 .375.4FM 无线话筒 .41六、参考文献 .513一、FM 简介 1.1 Frequency Modulation 我们习惯上用 FM 来指一般的调频广播（76-108MHz，在我国为 87.5- 108MHz、日本为 76-90MHz） ，事实上 FM 也是一种调制方式，即使在短
3、波范 围内的 27-30MHz 之间，作为业余电台、太空、人造卫星通讯应用的波段， 也有采用调频（FM）方式的。 FM radio 即为调频收音机。 1.2 合成技术 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试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。 今天看来，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
4、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。 1.3 基本原理 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
5、及调制数值大 小，是影响 FM 合成理论的重要因素。 最基本的 FM instrument 包括两个正弦曲线振荡器，一个是稳定不变 的载波频率 fc（Carrier Frequency）振荡器；一个是调制频率 FM（Modulation Frequency）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 2
6、50 次 的影响产生的调制。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： A. 调制体的频率影响载波体的频率的速度变化。 B. 调制体的振幅影响载波频率的深度变化。 C. 调制体的波形（或音色）影响载波频率的波形变化。4D. 载波体的振幅在频率调制
7、过程中保持不变。 1.4 频谱计算 在简单频率调制中，两个振荡器都只用正弦曲线（Sinusoidal）的波 形。不过，由于频率调制技术可以制造出非常丰富的频谱，这使得作曲家 也不必用频谱过于复杂的波形完成 FM 合成。事实上，如用一个频谱成分非 常丰富的波形作为调制体来调制另一个声音（载波体） ，调制后的频谱会极 其复杂，以至于听起来非常粗糙、刺耳。 在载波频率的任何一边有一些频谱构成，其间隔距离与调制的频率相 一致。这些上边频和下边频是成对地根据调制频率（FM）的泛音数组合在 一起的。用数学的语言解释，一个简单的 FM 频谱显示的频率是 fckfm.k 是一个整数（Integer） ，可以假
8、定为任何大于或等于 0 的值，载波成分就 是由 k=0 来显示的。 频谱构成中的能量分配，部分地根据频率偏离的量影响。这种偏离 （Deviation 缩写为 d）是由调制振荡器产生的。当 d=0 时，指没有任何调 制发生。增加偏离指数就会产生边频，从而获得更大的能量，但是以牺牲 载波频率的能量为代价。偏离越大，在边频之间分配的能量越宽，就会带 来有振幅变化的更大的边频数。因此，偏离可以担当控制 FM 信号频谱边频 的角色。 假如输入载波为 1000Hz 调制体为 250Hz，那么根据 FM 频谱分配计算原 则，最终，所得频率调制后的输出频率值应该如图 13-7 所示。每个频谱成 分的振幅是由偏离指数和调制频率决定的。 频率调制的效果有时与加法合成有类似的地方，两者的本质区别是， 加法
