原創：王新成(資深無線電專家) 配圖+編輯：收音機評論譯介
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▲樑偉與王新成老先生
七、中頻放大器是失真之源
中放是調頻接收機的核心，靈敏度、信噪比、俘獲比、失真度和選擇性等指標都直接與中放的性能有關，調頻中放是應用新器件和新技術最集中的地方，調諧器上曾經使用的技術如下：
1）超線性固體濾波器：中放中曾用過LC中周、石英晶體、多模陶瓷和聲表面波四種濾波器。LC中周是最古老和經典的器件，4～6個迴路組合起來可以把幅頻特性設計成巴特沃斯或高斯型。早年為了提高選擇性多用巴特沃斯型，由於群時延特性不好，後來在重視音質的機器中流行群時延特性好的高斯型。晶體濾波器具有最好的矩形係數，但群時延特性差。陶瓷濾波器體積小、價格低，早期的產品群時延特性很差，後來的產品有了較大的改進，一躍成為中頻濾波器的主流。缺點是中心頻率參差性大，需要選擇配對。聲表面波濾波器的幅頻特性和相頻特性可以分別設計，群時延特性可以做得很好，但有旁瓣相應。為了兼顧選擇性和失真度，調諧器中一般採用多種濾波器組合使用。例如窄帶狀態用晶體和陶瓷濾波器優先保證選擇性，普通狀態用陶瓷濾波器和聲表面波濾波器兼顧音質和選擇性，寬帶狀態用LC濾波器保證音質和俘獲比。
▲ONKYO T727廣播調諧器
2）頻率負反饋和變參數中放：頻率負反饋的想法是用減小頻偏以縮小調頻波邊帶的分佈寬度，頻帶窄了就可以利用陶瓷濾波器中心頻率處群時延特性最平直的一段曲線，使失真最低。而且能使百分之百的邊帶通過濾波器，做到全頻譜傳輸。降低頻偏後高頻信噪比會下降，故在濾波器之後再用頻率正反饋把頻偏恢復到75KHz。這一技術最早出現在Onkyo公司的T-727調諧器上，它只採用了6分貝的頻率負反饋，失真度達到了0.1%。之後，Kenwood公司在此基礎上發明了無頻譜技術，把頻偏壓縮到幾乎為零，這一技術應用在歷史上著名的L-02T調諧器上，使該機的失真降到了0.003%。頻率負反饋是用改變頻偏參數提高線性的，還可以用改變頻偏的方法提高信噪比。因為調頻波的信噪比與頻偏成正比，用簡單的倍頻器就可以成倍地提高頻偏。頻偏每提高一倍，信噪比就增加6分貝。如果用5倍頻，頻偏可提高到375 KHz，信噪比可提高30分貝。設75KHz頻偏時的信噪比是65分貝，5倍頻後就是95分貝，和CD的指標相同。頻偏增大後對鑑頻器的線性範圍要求也增大了，因而倍頻倍數不要超過5倍。另一個可改變的參數是相對頻偏，改變它可提高鑑頻靈敏度。它是用二次變頻實現的，降低中頻頻率相對頻偏就增大了。寬線性鑑頻器的靈敏度往往較低，用這種方法可提高鑑頻器的輸出幅度。
3）信號變換：改變頻偏後的調頻中頻經過降頻和限幅以後就變成了稀疏不等的脈衝，用簡單的數字電路就可以變換成脈衝寬度調製（PWM）信號，這與CD和數字功放中的一比特量化信號相同，不過調製信號不是音頻，而是MPX信號。如果採用數字鑑頻器，中頻信號就要進行這一變換。在軟件無線電中，10.7MHz的中頻直接進入ADC採樣後用DSP處理，過去中放、鑑頻和解碼中的新技術都可以用軟件算法實現。
八、鑑頻器的關鍵是線性和帶寬
鑑頻器是調頻接收機中的第二大失真源，從表2看出鑑頻器對音質的影響高於高頻頭和解碼器。在一臺調諧器中，中放和鑑頻器共同決定了它的性能，因此受到生產廠商的格外重視。為了在市場上一爭高低，在歷史上曾經使用過11種鑑頻器，它們是比例鑑頻器、相位鑑頻器、移相乘積鑑頻器、PLL鑑頻器、相位跟蹤鑑頻器、脈衝計數鑑頻器、延遲線鑑頻器、微分鑑頻器、PWM鑑頻器、數字參量鑑頻器和DSP鑑頻器。廠家和設計者大肆渲染自家鑑頻器的優點，有的電路被吹捧的天花亂墜。NHK為了評估這些鑑頻器的性能，曾經用12KHz的音頻以5～10Hz的頻偏調頻，對鑑頻器的通頻帶進行掃描來檢查它們的線性，結果發現根本談不上哪種鑑頻器更好，因為無論什麼電路形式的鑑頻器，只要線性和帶寬達到要求，微分增益是一條水平線，就能得到良好的音質。
▲JVD T7070廣播調諧器
到底多寬的頻帶和多好的線性才能滿足高傳真的要求呢？為了防止溫度和偏調誤差引起的中頻失諧，普通收音機中，鑑頻器的線性帶寬應高於中頻帶寬100KHz，在調諧器中應高於200KHz.。如果調諧器中設有帶寬選擇，寬帶一般是400KHz，窄帶一般是200KHz，故鑑頻器的線性帶寬需要達到600KHz。在10.7MHz中心頻率的模擬電路鑑頻器中，比例和相位鑑頻器必須用雙調諧迴路才能達到要求。也有用跟蹤技術產生線性帶寬的，例如相位跟蹤鑑頻器是把調頻波變成調相波，在鑑相器中解調出MPX信號，鑑相器的參考信號用鎖相環再生。由於電路比較複雜，日立公司把它做成了集成電路HA11211。JVC公司最青睞這種電路，在他們的中高檔調諧器上經常能見到它，如T7070、JT－V77等。
在變參量中放電路中情況就比較複雜，要針對所改變的參數具體對待。當頻偏被改變後，鑑頻器的帶寬就要跟著改變，如果頻偏變為150KHz、225KHz、300KHz、375KHz後，根據日本副島末好的計算法，對應的線性帶寬是800KHz、1.2MHz、1.6MHz、2MHz。模擬鑑頻器電路很難做到600KHz以上的線性帶寬，於是改用數字方式實現。最簡單的數字方式是把正弦波調頻信號變換成寬度調製脈衝，用低通濾波器還原出MPX信號，例如脈衝計數鑑頻器和PWM鑑頻器。這種鑑頻器70年代初出現在美國Heathkit公司的AJ510調諧器上，1976年Trio公司學會後，用在自己所有的高檔調諧器上。另一種數字處理方法是把調頻中頻下變頻成2MHz以下的脈衝，通過兩路延遲時間不同的CMOS門，用異或門器解調出MPX信號。數字鑑頻算法在DSP中實現非常簡單，用正交信號乘法器就可完成，而且不存在線性和帶寬問題。現在DAB/FM調諧器上，鑑頻和解碼就是在DSP中用軟件算法實現的。
中放和鑑頻器曾經是廣播愛好者DIY的樂園，有許多構思巧妙、性能優良的經典電路，今天許多愛好者討論起來仍然津津樂道。
九、最放心的是立體聲解碼器
▲居中而坐者是王新成老先生
今天，無論工廠生產的還是自己DIY的調頻收音機，最放心的部分立體聲解碼器。即使兩節電池供電的便攜機，解碼器用一個TA7343，就能輕易地得到40分貝的立體聲分離度。過去，這幾乎是不可想象的事情。
歷史上為了提高接收機的立體聲分離度曾經花了二十年的時間。在導頻制系統中，和信號和差信號之間的幅度差和相位差；再生副載波與發射端副載波的相位差都會影響分離度。如果和差信號存在3分貝的幅度差或者20度的相位差，再生的副載波相位和原副載波存在20度的相位差，立體聲效果就會消失的無影無蹤。在解碼器中相位差和幅度差是同時存在的，這些參數還會隨著溫度和時間變化。立體聲解碼器有矩陣式和開關式兩種形式，矩陣式原理簡單，實現容易，但對電路和器件要求嚴格，這就註定了早年用電子管或晶體管設計的矩陣式解碼器天生就不會有高的分離度。曾經測試過歷史上天價的高級立體聲收音機，分離度一般在12分貝左右，遠不及今天地攤上賣的手掌機。開關式解碼器從原理上講可得到較高的分離度，但要求再生一個與發射端副載波沒有相位差的開關信號。不用鎖相環路再生的開關信號不能滿足相位要求，因此開關式解碼器也得不到高的分離度，最高在20分貝左右。因而，在調頻立體聲開播後二十多年間，分離度一直是調頻接收機的軟肋。
正當早年歐洲人和日本人在為立體聲分離度頭痛的時候，1972年美國Motorola研製出世界上第一個集成鎖相環立體聲解碼器MC1310，立體聲分離度從十幾分貝一躍提高到40分貝，失真度從1%減少到0.3%。之後。日本各廠家紛紛學習仿製，生產出了多種性能更加優良的解碼器。例如廉價機中常用的TA7343，分離度45分貝，失真度0.08%，信噪比74分貝。專門用在調諧器中的立體聲解碼器分離度已達到65分貝，諧波失真0.006%，信噪比89dB。自從出現了這種器件，調頻收音機中的立體聲才變得名副其實。而且打破了高級和普及的界限，不得不使人感嘆技術的進步和時代的變遷。
十、不可忽視的低頻前置放大器
▲王新成老先生與上海廣播愛好者
雖然低頻前置放大器在調諧器中處於不起眼的位置，但作為接收機的一部分不能忽視它的作用，在一個優秀的調諧器中，應該具有下面功能：
1）去加重電路：單聲道接收機中，50微秒的去加重電路接在鑑頻器之後，在立體聲接收機中，為了保證導頻和差信號不受衰減，去加重電路接在立體聲解碼器之後。
2）導頻和副載頻濾波器：主要目的是除去音頻中殘餘的導頻和副載頻分量，防止在低頻放大器中引起互調失真。它們還會在錄音和AD轉換時和偏磁頻率和採樣頻率差拍產生鳥叫聲。
3）靜噪電路：調頻接收機增益很高，無信號輸入時會產生很大的噪聲。過去設置靜噪主要為了在調諧時避免噪聲，沒有電臺的位置仍然很安靜。數字記憶調諧不存在調諧噪聲，由於不少接收機保留了飛輪手動調諧，靜噪電路仍是必要的。
4）等響控制：根據人耳的聽覺等響曲線補償小音量時聽覺頻響變窄的缺陷，這個功能在作家庭小音量背景音樂時能獲得到高低音豐富的效果。
5）音調控制：要用來補償揚聲器和聽音環境的缺陷
6）通頻帶控制：在信號弱的邊緣地區聽調頻廣播，把低頻電路的帶寬設置在150～8000Hz能明顯減少高頻噪聲。
7）親切感控制：適當的提升2000～3000Hz範圍的幅度能使人聲感到親切，適當限制低頻放大器的速率能消弱口齒感，增強聲音的鬆軟度。
十一、FM廣播不適合用Hi-Fi耳機聆聽
用Hi-Fi頭戴式耳機聆聽調頻廣播時總感覺到聲音有點粗糙，在節目間隔和低電平時會聽到噝噝的噪聲和噼啪的放電聲，這是調頻廣播固有的本底噪聲。來自外界的天電、工業和家用電器幹擾，其中99.9%的分量能被中放和鑑頻器的限幅器中抑制掉，剩下的寄生調頻、晶體管的熱噪聲和閃爍噪聲限幅器就無能為力了，它們會疊加到音頻信號上變成本底噪聲。
那麼用揚聲器為什麼聽不到本底噪聲呢？其中有兩方面的原因，其一是耳機音圈和振膜的重量很輕。如果一副耳機和一個音箱同樣標有90分貝的靈敏度，耳機是指用1毫瓦的電功率驅動在一釐米處可獲得90分貝的聲壓；揚聲器則是用1瓦的電功率驅動在距音箱1米處可獲得同樣的聲壓，顯然耳機的靈敏度比揚聲器要高幾千倍。另一個原因是聲音傳輸方向上，單位面積通過的聲能與距離的平方成反比例，而且聲音頻率從1KHz上升到10KHz，頻率上升了10倍，空氣的吸收損失卻上升了100倍。低電平幹擾和噪聲的能量分佈在聲頻中高頻段，在空氣中衰減很快，在一米以外幾乎衰減到零。距離和空氣扮演了濾波器的作用，使人耳完全感覺不到本底幹擾和噪聲的存在。用耳機聆聽情況就完全不一樣了，耳膜距耳機的距離很近，相當於旁路了這個本底噪聲濾波器，加之耳機的靈敏度很高，把音樂和噪聲盡收耳中，使我們感到聲音發糙。
另外，揚聲器和耳機對音樂的適應性和聆聽時的心理感覺也不一樣，揚聲器適於欣賞氣魄，如交響樂、演唱會和歌劇。節目中震撼心靈的倍斯，鬆軟甜美的中音，華麗明亮的高音象心印一樣會誘導聆聽者去感受音樂的整體輪廓，而無暇顧及枝節。耳機適於欣賞細節，如泣如訴的小提琴和二胡、時隱時現的三角鐵等。甜美的人聲和纖細入微的高音會誘導聆聽者去感受音樂的旋律和技巧，捕捉豐富的層次和比較微小的差異。因此，老燒的經驗是用耳機聽CD，用喇叭聽廣播。
十二、迎接數字化的明天
調頻廣播攜帶著音樂和快樂走過了66年的歷程，上個世紀我國的廣播愛好者沒有福氣享受音樂調頻，改革開放以後各地的調頻電臺如雨後春筍一樣冒了出來。但兩個遺憾困擾著廣大愛好者：一個是播出內容良莠不齊，地、縣級的調頻臺不但設備差，節目內容也不敢恭維。再一個遺憾是沒有好的接收機來享受廣播。2002中央人民廣播電臺提出“頻率專業化，管理頻率化”改革口號以來，中國之聲，經濟之聲，音樂之聲相繼推出，地方電臺也跟進改革了播出節目。仔細比較了上海的調頻電臺，107.7MHz音樂之聲的音質最好；94.7MHz經典音樂的內容最好，可惜發射功率最小。虯江路電子市場和襄陽路現代電子商城可以淘到價廉物美的二手調諧器。
調頻廣播雖然面臨被數字廣播取代的結局，但現在廣播的質量卻達到了巔峰，將來替代的制式無論是DAB還是IBOC都經過了碼率壓縮。從理論上講壓縮的是冗餘信號，但聽音評價是一件複雜的事情，理論和實驗室裡得出的結論不能涵蓋每個人的個體心理和生理差別。英國的DAB廣播已經非常普及，歐洲的愛好者仔細對比了DAB和FM的音質，對DAB水晶般聲音的宣傳詞提出了質疑。無論我國將來採用什麼制式的數字廣播，人類固有的懷舊情結肯定會讓許多人懷念曾給我們帶來無窮快樂的調頻廣播。在福音堂裡一位牧師曾開導我：“要珍惜今天，只有今天才是最美好的”。
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