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基于本文仅作为描述FM矿石机的解调原理，故文中包括接收机、频谱等，都尽量使用简约的示意图。 近期在矿石机爱好者群体中，FM矿石机是热门话题，许多朋友跃跃欲试。 然而有些对FM广播解调原理持传统理念的朋友，对于矿石机能否接收调频信号感到很疑惑，他们的疑惑不无道理。 我们大家都知道，FM是一种以调制信号改变载波频率的调制方式，它的载波振幅是没有变化的，而矿石机则使用典型的幅度检波器，它只能分辩载波信号的幅度变化，而不能分辩载波的频率变化，用幅度检波器去解调频率调制信号，咋看起来好像天方夜谈，是根本不可能的事情，然而实验证明，矿石机确实能接收FM调频广播信号。 这到底是怎么一码事？ 要解开这个迷，我们先来看看FM调制信号的频谱与调制信息之间的关系。 图1为调频信号的频谱，它包括载波、上边带和下边带； 图2为FM接收机的典型通频带曲线。  在许多关于FM调制原理的书籍中都有讲述到，其载波的频率变化与调制信号具有这种关系：载波频率随调制信号的正半周变高，形成载波的上边带；随调制信号的负半周变低，形成载波的下边带；就是说，载波的上边带寄载调制信号正半周的电压信息，而它的下边带则寄载调制信号负半周的电压信息； 载波的频率偏离度正比于调制电压的大小，频率的偏离方向则对应于调制电压的极性。 FM载波上边带和下边带的平均能量密度是一样的； 在图2的典型FM接收机中，载波频率被调谐在接收机通频带的中间，载波的上下边带则平衡地落在接收机的通频带内，最后交由鉴频器解调出调制信息。 图3是FM矿石机电路，它由一个幅度检波器和一个单调谐回路组成；我们必须把回路的Q值做得很高，使回路具有十分尖锐的响应曲线。  图4为一个高Q值谐振回路的响应曲线；假设我们把这个具有十分尖锐频率响应的回路调谐在一个FM广播频道上，并且刻意把这个回路的谐振频率略为调偏，让该FM信号的载波频谱落在回路响应曲线的斜边上。如图： 图4：高Q值谐振回路的频率响应曲线 及FM广播信号频谱分布在谐振回路频率响应曲线斜边上的位置  于是，我们发现一个十分有趣的现象：因谐振回路对于不同频率具有不同的响应，本来能量平衡的上下边带信号，此时变得不再平衡，上边带的能量（表现为信号电压幅度）明显地高于下边带；原来仅有频率偏移而没有幅度变化的FM调制信号，其频率的偏移被转化为振幅的变化！ 振幅发生变化的信号，当然就可以被幅度检波器解调出来。 这种由偏频调谐与幅度检波器构成的FM检波方式，称为“斜率检波”，是一种切实可行的FM解调方式。 “斜率检波”的最大优点是电路简单，它的缺点是频率稳定度低，解调效率低，失真度比较大，所以它不会应用于一般售品机器中。 检波效率与回路Q值的关系 上面说到，“斜率检波”是利用谐振回路响应曲线两侧的斜率，迫使FM信号中不同频率的部分形成电压差，从而把频率的变化转换为幅度的变化，因此，我们仅需要三角函数知识就可知道，这个斜率越大，变换出的电压差就会越大。 图5的示意图，反映谐振回路具有不同Q值时，载波频偏与电压幅度改变的关系（为方便对比，谐振曲线只画出半边）。  示意图指出，“斜率检波”的输出电压大小正比与谐振曲线的斜率大小，因此FM矿石机要求其谐振回路的Q值越高越好。 (责任编辑：admin) |
