了解AM / FM收音机的工作原理

收音机看起来很神奇,但它实际上很容易理解

每隔一段时间,我们中的一些人就自发地认识到AM / FM收音机感觉像纯粹的魔术。 当您打开收音机时,您可以听到数百甚至数千英里外的来源播放的音乐,语音或任何其他音频娱乐! 可悲的是,这不是真正的魔法。 事实上,一旦你揭开无线电波的创造和广播的神秘面纱,无线电接收就很容易理解。

什么是无线电波?

您可能熟悉AM(代表调幅 )和FM(代表频率调制) 。 AM和FM无线电节目都是通过无线电波在空中传输的,这些无线电波是广泛的电磁波的一部分,包括:伽马射线,X射线,紫外线,可见光,红外线和微波。 电磁波遍布各地,处于不同的频率。 无线电波表现出与光波相似的特性(例如反射,偏振,衍射,折射),但存在于我们眼睛不敏感的频率处。

电磁波由交流电 (AC)产生,这是用于运行我们家庭和生活中几乎所有设备和/或技术的电力 - 从洗衣机到电视机到我们的移动设备 。 在美国,交流电在60Hz下工作在120伏。 这意味着电流在每秒60次交替(改变方向)。 其他国家使用50赫兹作为标准。 尽管50和60 Hz都被认为是相对较低的频率,但交流电仍然会产生基本水平的电磁辐射(EMR)。 这意味着一些电能从电线中逸出并传输到空气中。 电力频率越高,设法将电线越过开放空间的能量越多。 因此,电磁辐射可以被粗略地描述为“空中电力”。

调制的概念

空气中的电力不过是随机噪音。 要变成传输信息(音乐或语音)的有用信号,必须首先对其进行调制,而调制是AM和FM无线电信号的基础。 这就是AM和FM起源的术语,因为AM代表幅度调制,FM代表频率调制。

调制的另一个词是变化。 电磁辐射必须被调制或改变以便用作无线电传输。 如果没有调制,无线信号将不会携带任何信息。 调制是一个容易理解的概念,特别是因为它在我们身边。 我们的视觉是描述调制如何工作的一个很好的例子。 你可以在你的手中留下一张空白的纸,但它没有用,直到它被调整或以一种有意义的方式改变。 为了传达有用的信息,有人必须在纸上写字或画画。

我们的听觉是另一个最好的例子。 空气必须通过音乐或声音或声音进行调节或改变,以使其有用。 就像纸片一样,组成空气的分子是信息的载体。 但是如果没有实际的信息 - 纸上的标记或空中的声音 - 你什么都没有。 因此,当谈到无线电广播时,电磁辐射(空中电力)必须调整以发送所需的信息。

AM广播

AM收音机使用幅度调制,是最简单的无线电广播形式。 为了理解幅度调制,考虑在AM频带上以1000kHz广播的稳定信号(或波)。 恒定信号的幅度(或高度)不变或不调制,因此不包含有用的信息。 这个稳定的信号只会产生噪音,直到它被信息调制,如语音或音乐。 两者的结合导致稳态信号幅度强度变化 ,其与信息成正比地增加和减少。 由于频率在整个时间保持不变,只有振幅发生变化。

美洲的AM收音机的工作频率范围为520 kHz至1710 kHz。 其他国家和地区有不同的频率范围。 特定频率被称为载波频率 ,它是实际信号从广播天线传输到接收调谐器的载体

AM收音机具有传输差异更大,在给定频率范围内具有更多电台并且易于被接收器接收的优点。 但是,AM信号更容易受到噪声和静电干扰的影响 ,例如雷暴期间。 闪电产生的电力会产生噪声尖峰,这些尖峰将被AM调谐器接收。 AM收音机的音频范围非常有限,从200赫兹到5千赫,这限制了它的用途更多地用于通话收音机而不用于音乐。 就音乐而言,AM信号的音质比FM低。

FM广播

FM收音机使用频率调制。 要理解频率调制,请考虑频率和幅度稳定的信号。 信号的频率保持不变或未调制,因此没有有用的信息。 但是一旦信息被引入到这个信号中,这个组合就会导致频率改变,这个频率直接与信息成正比。 当频率在低和高之间调制时,音乐或语音正在通过载波频率传送。 但只有频率因此而改变; 振幅在整个时间内保持不变。

FM收音机的工作频率范围为87.5 MHz至108.0 MHz,这是一个比AM收音机高得多的频率范围。 FM传输的距离范围比AM更有限 - 通常小于100英里。 但是,FM收音机更适合音乐; 30 Hz至15 kHz的较高带宽范围可产生我们通常倾向于倾听并享受的音质。 但为了获得更大的覆盖范围,调频传输需要额外的电台进一步传送信号。

FM广播也通常以立体声方式进行 - 少数AM电台也能够播放立体声信号。 虽然FM信号不易受噪声和干扰的影响,但它们可能受到物理障碍(例如建筑物,山丘等)的限制,从而影响整体接收。 这就是为什么你可以在某些地方比其他地方更容易地接收某些广播电台,无论是在家中还是在城市周围。