了解AM / FM收音機的工作原理

收音機看起來很神奇,但它實際上很容易理解

每隔一段時間,我們中的一些人就自發地認識到AM / FM收音機感覺像純粹的魔術。 當您打開收音機時,您可以聽到數百甚至數千英里外的來源播放的音樂,語音或任何其他音頻娛樂! 可悲的是,這不是真正的魔法。 事實上,一旦你揭開無線電波的創造和廣播的神秘面紗,無線電接收就很容易理解。

什麼是無線電波?

您可能熟悉AM(代表調幅 )和FM(代表頻率調製) 。 AM和FM無線電節目都是通過無線電波在空中傳輸的,這些無線電波是廣泛的電磁波的一部分,包括:伽馬射線,X射線,紫外線,可見光,紅外線和微波。 電磁波遍布各地,處於不同的頻率。 無線電波表現出與光波相似的特性(例如反射,偏振,衍射,折射),但存在於我們眼睛不敏感的頻率處。

電磁波由交流電 (AC)產生,這是用於運行我們家庭和生活中幾乎所有設備和/或技術的電力 - 從洗衣機到電視機到我們的移動設備 。 在美國,交流電在60Hz下工作在120伏。 這意味著電流在每秒60次交替(改變方向)。 其他國家使用50赫茲作為標準。 儘管50和60 Hz都被認為是相對較低的頻率,但交流電仍然會產生基本水平的電磁輻射(EMR)。 這意味著一些電能從電線中逸出並傳輸到空氣中。 電力頻率越高,設法將電線越過開放空間的能量越多。 因此,電磁輻射可以被粗略地描述為“空中電力”。

調製的概念

空氣中的電力不過是隨機噪音。 要變成傳輸信息(音樂或語音)的有用信號,必須首先對其進行調製,而調製是AM和FM無線電信號的基礎。 這就是AM和FM起源的術語,因為AM代表幅度調製,FM代表頻率調製。

調製的另一個詞是變化。 電磁輻射必須被調製或改變以便用作無線電傳輸。 如果沒有調製,無線信號將不會攜帶任何信息。 調製是一個容易理解的概念,特別是因為它在我們身邊。 我們的視覺是描述調製如何工作的一個很好的例子。 你可以在你的手中留下一張空白的紙,但它沒有用,直到它被調整或以一種有意義的方式改變。 為了傳達有用的信息,有人必須在紙上寫字或畫畫。

我們的聽覺是另一個最好的例子。 空氣必須通過音樂或聲音或聲音進行調節或改變,以使其有用。 就像紙片一樣,組成空氣的分子是信息的載體。 但是如果沒有實際的信息 - 紙上的標記或空中的聲音 - 你什麼都沒有。 因此,當談到無線電廣播時,電磁輻射(空中電力)必須調整以發送所需的信息。

AM廣播

AM收音機使用幅度調製,是最簡單的無線電廣播形式。 為了理解幅度調製,考慮在AM頻帶上以1000kHz廣播的穩定信號(或波)。 恆定信號的幅度(或高度)不變或不調製,因此不包含有用的信息。 這個穩定的信號只會產生噪音,直到它被信息調製,如語音或音樂。 兩者的結合導致穩態信號幅度強度變化 ,其與信息成正比地增加和減少。 由於頻率在整個時間保持不變,只有振幅發生變化。

美洲的AM收音機的工作頻率範圍為520 kHz至1710 kHz。 其他國家和地區有不同的頻率範圍。 特定頻率被稱為載波頻率 ,它是實際信號從廣播天線傳輸到接收調諧器的載體

AM收音機具有傳輸差異更大,在給定頻率範圍內具有更多電台並且易於被接收器接收的優點。 但是,AM信號更容易受到噪聲和靜電干擾的影響 ,例如雷暴期間。 閃電產生的電力會產生噪聲尖峰,這些尖峰將被AM調諧器接收。 AM收音機的音頻範圍非常有限,從200赫茲到5千赫,這限制了它的用途更多地用於通話收音機而不用於音樂。 就音樂而言,AM信號的音質比FM低。

FM廣播

FM收音機使用頻率調製。 要理解頻率調製,請考慮頻率和幅度穩定的信號。 信號的頻率保持不變或未調製,因此沒有有用的信息。 但是一旦信息被引入到這個信號中,這個組合就會導致頻率改變,這個頻率直接與信息成正比。 當頻率在低和高之間調製時,音樂或語音正在通過載波頻率傳送。 但只有頻率因此而改變; 振幅在整個時間內保持不變。

FM收音機的工作頻率範圍為87.5 MHz至108.0 MHz,這是一個比AM收音機高得多的頻率範圍。 FM傳輸的距離範圍比AM更有限 - 通常小於100英里。 但是,FM收音機更適合音樂; 30 Hz至15 kHz的較高帶寬範圍可產生我們通常傾向於傾聽並享受的音質。 但為了獲得更大的覆蓋範圍,調頻傳輸需要額外的電台進一步傳送信號。

FM廣播也通常以立體聲方式進行 - 少數AM電台也能夠播放立體聲信號。 雖然FM信號不易受噪聲和乾擾的影響,但它們可能受到物理障礙(例如建築物,山丘等)的限制,從而影響整體接收。 這就是為什麼你可以在某些地方比其他地方更容易地接收某些廣播電台,無論是在家中還是在城市周圍。