调频广播六十年

机上市后争先购买，然后比较性能和和发表评论，忙得不亦乐乎。同一时期的《电波科学》、《无线与实验》等杂志上刊有许多介绍调谐器新技术的文章，对爱好者的诱惑力就象磁石吸铁一样，看了以后谁能忍心三两日，不作破斋人。

九十年代数字音源的普及，CD几乎取代了所有的音源，黑胶和卡座很快退出了历史舞台，FM调谐器开始失宠。数字广播的开播，原来的FM/AM调谐器演变成了现在的DAB/FM调谐器和HD Audio/FM调谐器，FM在调谐器中沦为附属地位。

上世纪调频广播的辉煌历史为调谐器收藏家留下了一笔丰盛的遗产，当年全世界有六十五家电子企业共生产了两千多种型号的调谐器，其中最著名的18种调谐器见表1。中国的广播爱好者过去没有机会接触这些贵族设备，今天却能偶尔在北京、上海和广州的电子垃圾市场上觅到它们的踪迹。

表1：历史上最著名的18种调谐器 生产厂商 型号 发布时间 SAE SAE Mark Six 1971 Yamaha VT7000 1974 Sony ST5555 1974

Sherwood Micro/CPU100 1977 Revox B761 1978 Toshiba ST910 1978 McIntosh MR80 1980 Revox B261 1982 Kenwood L02-T 1982 Tandberg 3001A 1983 Accuphase T-106 1984

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Naim NAT 01 1985 Revox B260S 1989 Meridian Model 504 1993 Fanfare FT-1 1993 Rotel RHT10 1993 Linn Kudos 1995

Marantz Dynalab MD-108 1996

注：FTA-100和MD-109是本世纪的产品，故没有列入。 解决互调和假响应从高频头入手

调频调谐器中有一个用铁皮屏蔽的高频电路称高频头，它包含高放、混频、振荡和调谐电路。高频头处于信号处理的最前端，其质量直接决定了接收机的灵敏度、互调假响应等指标。六十年代由于一个地区的调频电台不多，高频头设计的很简单，双调谐就能很好地接收。七十年大城市的调频台密集，为了提高选择性，把高频头设计成多连调谐，最多的高达13连。采用多连结构后选择性确实提高了，但跟踪误差也增大了，群时延特性变坏，音质变劣了。当时由于没有高质量的声源，人们并没有明显觉察到音质的变化。八十年代调谐器进入高保真设备行列，音质成了第一重要的指标，人们认识到要提高音质必须先消除互调引起的假响应，高频头义不容辞担负起了这个责任。产生假响应的数目与电台的数目有关，设电台的台数为n，则假响应数为 (n-1)n。目前我国沿海和东部的大城市一般能接收到30多个调频台，那么假响应数就多达870个，可见问题是多么严重。因此一个城市在设置调频电台频率的时候，会仔细计算，使落入接收频带的假响应数减到最少。假响应在表面上引起可接收的电台增多，但调谐到假响应频率时会伴随着嘶、嘶、嘶和啾、啾、啾的声音。

由于混频是依靠器件的非线性特性实现的，而非线性是产生互调的根源，因而从原理上讲超外差接收机的假响应不可能完全消除，于是线性优良、动态范围大的器件成了提高高频头性能的利器。从互调和交叉调制指标看，双极晶体管最差，结型场效应管稍好，MOS场效应管较好，砷化钾场效应管最好。由于砷化钾单晶极容易破碎，制造困难，售价昂贵。耗尽型双栅

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硅MOS管相当于共源－共栅串接放大器，它的动态范围大、密勒电容小、稳定性好，线性优于六管平衡模拟乘法器，是高放和混频的理想器件。

调谐器到底用多少连好？单从选择性考虑，连数越多越好；但从线性化群时延特性，提高音质出发，连数越少越好。为了兼顾音质和选择性，选择4～5连较好。下一个问题是调谐器件用空气可变电容器还是变容二极管？七十年代中期以前的调谐器全部使用空气可变电容器，自1974年第一台频率合成调谐器ST-910面世后，各个厂家纷纷仿制。日本是世界上生产调谐器最多的国家，1983年阿尔卑斯停产了最后一只空气多连，从此给可变电容调谐器画上了句号。从插入损耗和电容-频率特性看，空气可变电容器明显优于变容二极管。为了提高变容二极管的Q值，可以把两个变容管做成背靠背的孪生管形式，性能接近于空气可变电容器。5对变容二极管调谐系统与空气4连的性能相当，使用变容管的最大优点是能实现数字调谐和多点统调，摆脱手动调谐的麻烦。

多径信号是噗声干扰的祸首

我们接收调频广播时，除了能接收发射天线直接抵达接收机的直射波外还同时会接收到从高山、建筑物和地面反射形成的反射波。从使用室内天线时电视机上的重影能直接感受到反射波的危害。不过接收调频广播时重影的形式是以噗、噗声和嘶、嘶声的形式出现的。当你移动收音机的位置和天线的方向时，时断时续的广播声夹杂着噗、噗声和嘶、嘶声，这就是多径干扰的效果。多径干扰对调频接收的危害最大，又很难消除。因为这种制式本身不具备抗多径的能力。由于危害严重，调频广播不适于移动接收。

在固定接收条件下，多径信号的时延和幅度是固定的，移动天线的位置和转动方向，总能找到多径干扰小的点。但要消除汽车和空中飞机引起的多径干扰，只有用强指向的天线才能奏效。国外FM爱好者的经验是架设4个5单元八木天线阵列，能获得18度左右的主瓣，在天线旁瓣的方向设置镶嵌铁氧体的多径信号吸收墙，消弱反射波的强度，可以显著降低多径引起的非线性失真，获得优良的音质。但这种天线造价昂贵，收听广播的成本太高了，只有极少数的烧友才会去做。

自适应横向滤波器是从电路上消除多径干扰的有效武器，过去实验室的试验结果是令人振奋的。在高楼林立的城市里，只用拉杆天线就能获得优良的音质，甚至在移动条件下只要车速不超过60公里，也能得到良好的接收效果。这种滤波器由于结构复杂，调谐过程中需要高速处理器实时判决多径信号的幅度和时延，自动切换到最佳的抵消节点，造价比较昂贵，一直未能在消费电子产品实现，铸成了几代广播爱好者的遗憾。如今软件无线电为解决这一顽症提供

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了简单廉价的手段，用C代码描述的改进型抗多径横向滤波器在时钟频率700MHz的DSP中能实时检测微秒级的反射信号，自动选择合适的延迟节数和衰减系数，完全抵消多径信号。可惜这个迟到的技术错过了在调频调谐器上应用的机会，你如果淘到了一个优良的调谐器，架一个室外定向天线是抗拒多径干扰和提高音质最简单而有效的办法。

中频放大器是失真之源

中放是调频接收机的核心，灵敏度、信噪比、俘获比、失真度和选择性等指标都直接与中放的性能有关，调频中放是应用新器件和新技术最集中的地方，调谐器上曾经使用的技术如下：

1）超线性固体滤波器：中放中曾用过LC中周、石英晶体、多模陶瓷和声表面波四种滤波器。LC中周是最古老和经典的器件，4～6个回路组合起来可以把幅频特性设计成巴特沃斯或高斯型。早年为了提高选择性多用巴特沃斯型，由于群时延特性不好，后来在重视音质的机器中流行群时延特性好的高斯型。晶体滤波器具有最好的矩形系数，但群时延特性差。陶瓷滤波器体积小、价格低，早期的产品群时延特性很差，后来的产品有了较大的改进，一跃成为中频滤波器的主流。缺点是中心频率参差性大，需要选择配对。声表面波滤波器的幅频特性和相频特性可以分别设计，群时延特性可以做得很好，但有旁瓣相应。为了兼顾选择性和失真度，调谐器中一般采用多种滤波器组合使用。例如窄带状态用晶体和陶瓷滤波器优先保证选择性，普通状态用陶瓷滤波器和声表面波滤波器兼顾音质和选择性，宽带状态用LC滤波器保证音质和俘获比。

2）频率负反馈和变参数中放：频率负反馈的想法是用减小频偏以缩小调频波边带的分布宽度，频带窄了就可以利用陶瓷滤波器中心频率处群时延特性最平直的一段曲线，使失真最低。而且能使百分之百的边带通过滤波器，做到全频谱传输。降低频偏后高频信噪比会下降，故在滤波器之后再用频率正反馈把频偏恢复到75KHz。这一技术最早出现在Onkyo公司的T-727调谐器上，它只采用了6分贝的频率负反馈，失真度达到了0.1%。之后，Kenwood公司在此基础上发明了无频谱技术，把频偏压缩到几乎为零，这一技术应用在历史上著名的L-02T调谐器上，使该机的失真降到了0.003%。频率负反馈是用改变频偏参数提高线性的，还可以用改变频偏的方法提高信噪比。因为调频波的信噪比与频偏成正比，用简单的倍频器就可以成倍地提高频偏。频偏每提高一倍，信噪比就增加6分贝。如果用5倍频，频偏可提高到375 KHz，信噪比可提高30分贝。设75 KHz频偏时的信噪比是65分贝，5倍频后就是95分贝，和CD的指标相同。频偏增大后对鉴频器的线性范围要求也增大了，因而倍频倍数不要超过5倍。另一个

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