本文经作者授权转载！
一、调频广播六十年
埃德温·阿姆斯特朗
上世纪初，美国科学界掀起了一股发明热。在爱迪生发明电灯和留声机、福雷斯特发明三极管和贝尔发明电话之后，阿姆斯特朗加入了伟大的发明行列。他一口气发明了负反馈、再生、超级再生和超外差电路，奠定了现代无线电接收机的基础。1933年，他发明了宽带调频，并建造了一个50 kW的私人实验电台。1935年4月，他在纽约帝国大厦同时发射了调频和调幅信号，并在新泽西州哈顿菲尔德自己的实验室里进行了比较。结果表明，调幅信号已经被噪声淹没，但调频信号仍然非常清晰。美国非常重视调频技术。1941年元旦，美国各地25家调频广播电台同时开播，创造了世界上最早的调频广播。1958年，美国工程师伦纳德·康开发了立体声无线电系统。1960年，蒙特利尔广播电台首次将伦纳德·康的系统用于立体声调频广播。20世纪60年代中期，调频立体声发展迅速。从20世纪70年代末开始，一些国家开始研究四声道全景环绕声广播，但由于接收条件苛刻，昙花一现。
中国的调频广播始于1959年元旦的北京，频率范围为64.5 ~ 73兆赫。中国的调频立体声收音机于1979年在哈尔滨开始，调频广播于20世纪80年代中期在全国流行。从此，中国人民迎来了一个不受广播电视噪音干扰的高保真广播新时代。
在模拟广播系统中，如调幅长波、中波、短波、短波单边带和调频，调频是唯一能提供高传真广播的媒体。播出内容以音乐为主，被称为快乐调频。调频不仅给我们的生活带来快乐，在广播文化、技术探索、音质评价、设备收藏等方面也充满魅力。
第二，音质堪比CD。
德胜1994
2007年9月23日，在同济大学举行的WECWRA成立新闻发布会上，德胜通用电气公司的梁先生带来了一台带有TECSUN-1994纪念版的台式收音机。在播放上海94.7MHz经典音乐电台的节目时，上海电视台记者Kuloko Shen惊呼:“这收音机怎么像立体声啊！”这就是调频广播的魅力。事实上，TECSUN-1994的音质只达到了入门水平，能发出听感舒适、中音柔和甜美的蓬松声音，但缺少华丽的高音。虽然声乐谱中8000Hz以上的成分很少，但器乐谱中20kHz以上的成分仍然很多。特别是对于弦乐，比如小提琴、二胡，高次谐波总会延伸到超声波频段。这些高音音符的水平虽然很低，但只是反映了音乐的色彩，在音色上起到了锦上添花的作用。但是在普通调频收音机的设计中，由于考虑了选择性，中频带宽设计较窄，并且为了降低成本，对电路进行了编程，因此音质大大降低。
GE-Zenith领航系统是全球统一的调频广播系统。与调幅系统相比，75kHz频偏可提高信噪比17 dB。50微秒的预加重可以提高10.18分贝，总共可以提高27.18分贝。如果AM的信噪比按50分贝计算，调频广播的信噪比可以达到77.18分贝。调频广播和模拟电视广播设备的数字化改造从未停止。特别是立体声激励器经历了矩阵编码、时分交换编码、多级软切换编码到现在的软件DSP编码，发射机的设备质量有了很大的提高。广播电台的节目来源从开放模拟磁带、光盘、模拟盒式录音机到今天的DAT、CD和硬盘。声源失真度从3%降低到0.001%，动态范围从50 dB提高到90 dB。发射机硬件和软件的进步为实现高传真扫清了道路。
曾经流行的激光唱机
在接收机端，由于调频频率在VHF频段，器件的高频特性和电路的分布参数会影响整机的性能，设计和制造成本相对较高，仅靠常规技术和廉价器件是不可能做出高传真收音机的。幸运的是，调频有很大的潜力可以挖掘。在节省成本的情况下，采用自适应横向滤波、变参数处理、数字鉴频、峰值采样锁相解码等技术，可以设计出高指标的接收机。二十年前，当我打开ST5555调谐器时，我简直不敢相信这是一个收音机电路板。即使在当今微电子技术高度发达的时代，仍然不可能通过几个集成块设计出具有CD音质的调谐器。调频技术真是高深莫测。如果和人们居住的房子相比，高级调谐器是五星级酒店，而便携式调频半导体则是小木屋。
所有这些进步使调频广播从30年前的中等传真程度发展到今天的高传真程度。许多人会不同意调频收音机可以和光盘竞争。事实上，在发射机对声音进行编码和调制，在空中传输，并在接收机对频率进行选择、放大和解调之后，不可避免地会出现处理误差和混合噪声。应该说，一个设计好的调频接收机，音质非常接近CD。如果你有机会亲自聆听MD-108或L02-T调谐器，你就能真正领略到当今调频立体声收音机的原始音质。
第三，将音源从磁带播放到光盘
自从爱迪生在1877年8月15日发明了世界上第一台留声机以来，记录技术一直在变化。调频广播的广播质量一直跟随录音技术的脚步。诞生于20世纪40年代的单声道调频广播的音源，是从有线录音机和粗录开始的，无法验证当时调频广播的质量。到了20世纪50年代末，光盘和开放式录音机基本上能够忠实地记录和还原原声，调频收音机的音质得到了人们的认可和重视。专门为调频接收机设计的低噪声高频电子三极管、锐截止二极管和高跨导功率晶体管开始量产，为制造高质量接收机奠定了基础。
20世纪60年代，调频广播被引入立体声技术。由于弱信号的信噪比比单声道低21.7分贝，立体声覆盖率只有单声道的三分之一，信号覆盖的边缘区域会有嘶嘶声，只有切换到单声道才能消除，所以并没有引起人们的好评。广播电台的主要播放设备——磁带机的背景噪声使立体声播放质量变差。立体声解码器被用作高级收音机的可选组件。1965年，杜比发明了杜比A降噪技术，一下子将磁带噪音降低了20分贝，调频立体声看到了高传真的曙光。
20世纪70年代，调频台配备了高分辨率立体声激励器，再加上降噪卡带和密集录音的应用，当歌剧和交响乐现场直播时，人们在收音机前就能感受到身临其境的感觉。声源定位、声场宽广的优势被广泛认可，立体声被称为体历音。
20世纪80年代，DAT数字录音机和光盘的出现，使录音质量发生了革命性的变化，调频广播真正进入了高传真时代。这一时期，广播电台的播出手段逐渐走向自动化，节目的制作和播出分开进行，主要的播出方式是录制节目。DAT曾经是调频台的主要设备。节目剪辑后，录制在DAT上。因为DAT和CD都记录了PCM信号，所以音质可以得到保证。此外，语音节目记录在DAT上，音乐节目根据节目直接从光盘中选择，光盘由自动机械手更换。这种方法可以保证最佳的音质，尤其是在使用24位/192KHz标准的SACD光盘时。
20世纪90年代末，随着自动播放器的出现，所有的节目首先在电脑上制作编辑，然后通过高速以太网传输到播音部的硬盘上。为了保存空声音数据，广播的音质会稍微打折扣。目前各种高压缩比的音频码率压缩方法都是有损的，包括DAB和FM高清音频广播中使用的MUSICAM和AAC。说到音频热领域的压缩音频，大家都会嗤之以鼻。不知道这些铁杆爱好者听完数字压缩调频广播会有什么感受。
4.从硬件到软件的立体声激励器
影响发射机调频广播质量的硬件设备是立体声激励器，它主要完成立体声编码的任务。世界上有两种调频立体声广播系统，导频系统和极化系统，我国采用导频系统。在FCC和西方发达国家制定的调频广播规范中，立体声分离指数大于30分贝，对应的主辅通道电平差为0.3分贝，相位差为3度。过去，在模拟激励器中很难实现这些指标。只要某个滤波器的相位特性在15 kHz左右轻微偏移，一旦产生1.5 dB的电平差或20度的相位差，听觉意义上的立体声就会消失。因此，激励器的质量决定了电台的广播音质。
早期电子管激励器为矩阵式系统，和差信号的电平和相位平衡对整机性能影响很大，技术指标勉强满足广播级要求。之后，所有的晶体管驱动器都被改进为开关模式。开关系统中的中性差信号的信道是隐藏的，影响分离的因素转移到副载波和导频的相位。如果使用副载波频率作为采样信号，立体声分离可以达到35分贝，已经超过了FCC规范。人类有追求完美的天性。然后利用副载波频率的三次谐波作为辅助采样，可以叠加在MPX上抵消复合信号中副载波的三次谐波，分辨率提高到40 dB。1980年，麦克马丁公司发明的软开关技术大大提高了励磁机的性能。在14级软开关编码器中，复合信号中13阶以下的谐波分量为零，分辨率提高到60 dB。后来各家厂商竞相先提高软开关频率，38级软开关，3.444MHz采样频率，激励器分离达到70 dB。本世纪初，数字信号处理器的处理速度已经能够应对复杂的编码算法。2048级软开关和77.824兆赫兹采样频率的数字信号处理器编码器同时将分辨率提高到90分贝以上。现代数字信号处理器立体声激励器是全标准的，包括模拟导频系统和极化系统、数字数字广播和高清音频系统、直接数字频率合成(DDS)，使用非常方便，成本逐年下降。
1986年，哥伦比亚广播公司和美国国家广播公司的两位工程师发明了FMX，增加了一个正交差分信号，通过压缩扩展和编码将调频台的立体声覆盖范围扩大了三倍，达到了与单声道相同的传输距离，大大改善了立体声分离。该系统的另一个优点是与普通调频系统兼容。普通调频接收机可以接收FMX信号，但不能解调正交信号。FMX接收机可以在无线电波覆盖的边缘区域稳定地接收立体声无线电，而无需切换到单声道。FMX对电台和听众都有吸引力。美国的联邦通信委员会没有强制执行FMX，但是当地的广播电台选择执行它。就像中国没有调幅立体声一样，中国也没有FMX台。
