談一談調(diào)頻廣播的超遠程高保真接收

調(diào)頻(FM)廣播的接收是近幾年來，特別是去年的一個熱門話題，這是因為調(diào)頻廣播較調(diào)幅(AM)廣播音質(zhì)好、保真度高、抗干擾性強、節(jié)目豐富，最關(guān)鍵的是成本低廉，現(xiàn)在雖然數(shù)字音源比比皆是，如CD、VCD、DVD等，但成本高，音樂軟件又是一筆無盡的開支，而FM廣播節(jié)目的接收則是免費的，故對收入不豐的而又想欣賞音樂的諸多發(fā)燒友來說，收聽調(diào)頻立體聲(FM ST．)廣播節(jié)目無疑是最好的選擇。但發(fā)燒友的追求又永無止境，接收的臺越多，選擇性越大，但本地電臺畢竟有限，這就是調(diào)頻遠程接收的由來。
本人也是調(diào)頻發(fā)燒友中的一員，愛好調(diào)頻接收已有十幾年了，總結(jié)了一些經(jīng)驗。在前幾年的《電子報》上陸續(xù)發(fā)表了一些有關(guān)調(diào)頻接收方面的文章。特別是在介紹了美國道奇車用數(shù)字調(diào)諧收音機后，引起了一場全國性的調(diào)頻接收熱，當時也得天時、地利、人和，時值全國各地調(diào)頻廣播越來越多之緣故，使得眾多的燒友加入了這一接收行列。然而事情并不像我們想象的那么簡單，出現(xiàn)了這樣或那樣的問題，時至今日，還電話鈴聲不斷，信函頗多，向我詢問諸如選材、接收、維修等方面的問題，另受編輯之約，再次提筆，系統(tǒng)介紹調(diào)頻高保真接收、選材方面的有關(guān)知識，使廣大調(diào)頻接收愛好者都能如愿以償，圓調(diào)頻發(fā)燒之夢。

一套完整的調(diào)頻廣播接收系統(tǒng)組成如圖1所示，包括室外和室內(nèi)兩大部分。室外部分包括天線架和天線放大器；室內(nèi)部分包括調(diào)頻調(diào)諧器、功放和音箱。調(diào)頻接收器由FM高頻頭和中放立體聲解碼電路組成。下邊分別加以詳細闡述。

一、天線
天線是接收系統(tǒng)的門戶，是靠前站，沒有天線，再好的接收機也收不到信號，沒有良好的天線，遠程接收也是不可能實現(xiàn)的。為了便于大家理解，我們跟電視接收對比，因為大家對電視接收是相當熟悉的，而它們同屬調(diào)頻傳送。調(diào)頻天線的設(shè)計，完全等同于電視天線，要求不高的話，可直接用5頻道電視室外天線代替調(diào)頻天線。天線有以下三個指標：
1、增益
天線的增益是用來說明天線接收信號能力的一個重要指標，它又是由天線的方向角和前后輻射比兩個方面所決定。方向角越小，天線的接收能力越強，受其它方向的干擾就越小，這也就是為什么天線要對準方向，才能接收清晰圖像和伴音的原因。天線的前后輻射比，是指天線前后接收信號強度之比，這個值越大，說明天線性能越佳?；締卧褡犹炀€，有兩個最大接收面，即前后比為1：1，如何增大前后比，使方向性更加尖銳，最好的辦法是增加引向器和反向器，這也就是為什么只有在信號強時才用單個振子，而在信號弱時使用多單元天線的原因。理論上，引向器越多，增益越高，而反向器僅一根即可，但引向器過多，會影響帶寬，機械強度也差，安裝尺寸龐大，所以調(diào)頻段的天線一般用三單元天線，最多不過五單元。
2、方向圖
它是表示天線對不同方向的信號所具有的接收能力，它與方向角的意義不同。原則上應使半波振子天線與電臺發(fā)射臺的信號方向垂直，但事實上接收遠地信號，由于傳播有所改變，在接收時可能有所偏差，應以實際接收效果最好為標準。當然我們要求的不僅是一個方向，而是要求360°全方向接收，這就產(chǎn)生了多方向和全方向天線。事實上，前面的單個振子就是多方向天線，若將兩副振子垂直組合，便成了十字全向天線，此種天線筆者原來也介紹過，但因其效率低，增益低，故用在信號弱地區(qū)不很適宜。較早的辦法就是用轉(zhuǎn)向天線，它既有較高的增益，又有好的方向圖，它能與來自任何方向的信號進行垂直接收，并獲得最大增益，它能提高信噪比，消除鄰頻干擾甚至同頻干擾，是我們調(diào)頻接收愛好者的出色的/卓越的/優(yōu)異的/杰出的選擇。
3、帶寬
它是表示接收調(diào)頻信號頻率的一個指標。通頻帶越寬，表示其接收電臺越多，我國規(guī)定調(diào)頻廣播的頻率范圍是87．5～108MHz，總帶寬為20MHz，仍屬窄帶天線，其中心頻率為97．4MHz，一般取98MHz，如果偏向某一頻段，比如低段(88～98MHz)或高頻段(98～108MHz)，設(shè)計天線時，可以有意傾向某端，靈活掌握。
總之，接收調(diào)頻廣播對室外天線的要求是增益要高，具備全方向接收(若其它方向無電臺，也可定向接收)，使用方便。一般三單元天線增益是7dB，五單元天線可達11dB。去年筆者使用的FM9901A型天線，便是國內(nèi)較早創(chuàng)立者按調(diào)頻廣播接收設(shè)計的三單元專用天線，利用電源盒，可以控制天線全方位轉(zhuǎn)動接收，效果不錯。由于設(shè)計天線尺寸計算復雜，下面僅給出五單元調(diào)頻天線的制作尺寸，見圖2，供愛好者自制參考。

二、天線放大器
放大器是FM超遠程接收的必不可少的組成部分，沒有它，超遠程接收是不可能實現(xiàn)的。它的作用是將天線接收到的微弱信號進行放大，以提高信噪比。另外，遠程接收的天線一般架設(shè)得很高，需很長的饋線引入室內(nèi)，這就有一定的損耗，放大器的另一個作用就是彌補傳輸饋線所帶來的損耗。
天線放大器的一個重要指標就是增益。一般地講，增益高一些，輸出電平相應高一些，但噪聲也隨之增大，尤其弱信號更是如此，當輸入強信號時，輸出電平過高又會使接收機過荷失真，產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象，因此增益要適當，一般在30dB左右，需要注意的是不要將放大器視為多功能武器，好像有了放大器，一切問題都迎刃而解了，這里還有很多復雜的原因(后文將述)。因調(diào)頻段帶寬僅20MHz，屬窄帶放大器，只要在前級加入相應的帶通濾波器即可。
選用放大器的原則是高增益，低噪聲，最好帶AGC功能。早期產(chǎn)品均是二級或三級高頻三極管組成，噪聲大；后期產(chǎn)品則采用一級低噪聲晶體管加上一級集成放大電路，最常見的便是2SC3358+uPC1651的形式，這種形式被許多廠家所選用。近年較好的則是利用性能指標更好的AT415+A08電路，筆者認為這是目前出色的/卓越的/優(yōu)異的/杰出的的組合，符合低噪聲、高增益的選取原則。筆者曾介紹的QG836放大器便是這種形式。如有條件，可選用二級雙柵場效應管構(gòu)成的放大器，它除有較低的噪聲，較高的增益外，還有很強的抗過載能力，應是除集成電路外，分立件的最好選擇，雙柵管可選用K73、BF964等型號。

實際上，只要是電視上用的放大器，均可用于調(diào)頻段，僅需將前級帶通濾波器換成調(diào)頻專用的一體化BPF即可，它的外形似一只瓷片電容，但有三個引腳，即輸入、地、輸出，它的作用就是將88～108MHz以外的信號濾掉，而調(diào)頻信號暢通無阻，有效地提高了信噪比。如購不到此件，可用電感、電容組合，如圖3所示。

三、室外部分系統(tǒng)連接及架設(shè)
有了好天線、放大器，其連接也很重要。
1、天線架與放大器的配接一般來講，放大器的輸入、輸出阻抗均為75Ω，而折合振子的阻抗為300Ω，必須用4：1的阻抗匹配器(可用電視機插座上的300／75的匹配器代用)加以匹配。若直接連接，損耗加大，本來已十分微弱的信號，再有損失，其信號豈不更小，因此應十分重視匹配問題。雖然半波振子的阻抗為75Ω，但本身機械強度差，且與75Ω的同軸電纜也存在1：1的平衡不平衡匹配問題。傳輸線不用扁平饋線而用圓饋線是因為前者損耗太大了，故選用損耗較小的75Ω同軸電纜，一般用75—3型，用75—5更好，當然成本也更高些。天線放大器一般安裝在天線架下面30cm左右，也有裝成一體化形成的，如FM99叫型天線便是這種形式，同時解決了防雨雪問題。
2、從放大器到接收機的連接若接收機是單鞭拉桿天線，僅接同軸線的中間銅絲，外層屏蔽網(wǎng)空著。若是成品調(diào)諧器，一般有75Ω和300Ω兩組天線輸入端子，可接屬于壓接方式的75Ω端子，只有正確的匹配，才能獲得最大的電平輸入。
若架設(shè)室外天線，盡可能提高天線高度，一般是高于地面6m以上，高于屋頂3m以上。但也并非越高越好，太高效果反而可能變差，應根據(jù)實際接收效果決定架設(shè)高度，如果周邊物體都沒有天線高，還要安裝避雷針，并使其良好接地，以免雷擊。
不少讀者來電來函詢問：據(jù)介紹某型天線或放大器接收效果好，但實際使用為什么改善不大，或者效果反而更差了。應該說：器材是好的，但也是相對而言的，這與使用方法有關(guān)，不妨檢查一下系統(tǒng)連接是否有問題。其次，接收效果的好壞還與周圍環(huán)境有很大的關(guān)系，如發(fā)射臺天線的高度，發(fā)射的功率大小及周圍的建筑物等等，不能一概而論。一般講，山區(qū)的接收比平原要差，尤其超遠程接收。有時將天線位置移動幾米，多試幾個點架設(shè)，可能就有很大的差異。若能用室外天線收好廣播，就不必再加放大器了，放大器使用不當時，就是一個噪聲源；有的為了達到遠程接收，采用兩個放大器串接起來，這時必須注意兩個放大器至少距離2m，還要有一定衰減，否則很難成功。
本人地處黑龍江山區(qū)(北緯44．7°、東經(jīng)128 2°)，曾用十字全向天線配合道奇機或星河機收到幾十個電臺。效果良好的如哈爾濱第3套省臺廣播，長春的第8套、吉林市的第4套，其余均為周邊縣市臺。但其它的像北京、安徽、武漢、湖北、江蘇、浙江等地文藝臺，還有韓國、日本、俄羅斯等外國電臺都屬超遠程接收，這類臺不可能長期穩(wěn)定接收，由于是電離層的折射和反射所形成的，其場強忽大忽小，一會穩(wěn)定、異常清楚，一會又噪聲四起，直至消失。一般的規(guī)律是：早晚接收效果好，夏季比冬季要好。

四、FM高頻頭
調(diào)頻接收機的靈敏度主要由高頻頭來決定，它是接收機的靠前站。一般情況下，分立件組裝的比集成電路好，兩片集成電路又比單片電路要好。如市面常見的CXA1238、CXA1019、TEA5711等均是單片收音電路、集高放、中放、解調(diào)(甚至功放)于一體，由于電路擠在一片芯片上，勢必有所取舍。而單片調(diào)頻頭電路，如TA7358、LA1185等等都是專用調(diào)頻頭電路，故一致性較好，靈敏度較高，它一般包括高放、本振、混頻三部分，所以用專用的調(diào)頻頭電路加上中放解調(diào)電路，應是較好的組合，如常見的TA7358+TA8132、德生PL757等。分立件組裝的調(diào)頻頭早期均為三極管電路，一級高放，一級變頻，較好的有獨立的本振。若把高放三極管換成場效應管，則噪聲大為降低，增益也可提高幾個分貝。若想進一步提高增益，單靠加大高放級的數(shù)目是不夠的(因此時噪聲也大了)，必須采用窄帶調(diào)諧電路，即在高放級前再加一個選頻回路，這樣不但提高了增益，而且提高了抗干擾能力和選擇性，所以高級的調(diào)頻頭都采用三連可變電容調(diào)臺，如汽車上調(diào)頻收音機高頻頭均采用這種三連可變電容或電感調(diào)臺，高放采用單柵場效應管，有獨立的本振和混頻，這也就是為什么汽車上的收音機比普通收音機靈敏度高的原因。高頻頭的靈敏度是用uV來表示的，一般做到≤1uV的靈敏度，就是相當不錯的指標了。
關(guān)于數(shù)字調(diào)諧器(電調(diào)諧)，只不過是把調(diào)臺的可變電容換成了變?nèi)荻O管，改變加在二極管上的電壓，其電容也隨之改變。這樣省去了體積較大的電容和復雜的拉線機構(gòu)，且可加入鍵控、遙控，方便了許多。電調(diào)諧的接收機一般都帶有液晶(或熒光)顯示屏，用于顯示波段、頻率、時間、立體聲、臺號等信息，使接收一目了然?，F(xiàn)在數(shù)字調(diào)諧器也從幾百元降至一二百元，調(diào)頻接收愛好者最好使用這種數(shù)字調(diào)諧器，尤其優(yōu)先選用三個變?nèi)荻O管組裝的高頻頭，但電不要以為凡數(shù)字調(diào)諧器靈敏度均高，只不過是使用方便罷了。去年介紹的美國道奇車用收音機和國產(chǎn)星河883A調(diào)諧器均是采用的窄帶調(diào)諧高頻頭，故而靈敏度都很高，只可惜目前都無貨可供。

五、有了靈敏度高的前級高頻頭，僅說明具備了接收超遠程弱信號的能力。而如何將中頻信號解調(diào)出來，還原成聲音，達到高保真，是一個很重要而往往又被忽略的步驟。這部分電路由中放、解調(diào)、立體聲解碼電路組成，附帶調(diào)諧指示和立體聲指示及單／雙聲切換電路。主要技術(shù)指標有：中放增益，越高越好；諧波失真，越低越好；信噪比，越高越好；立體聲分離度，越高越好。這部分電路主要由集成電路構(gòu)成，常用的電路有CXA1238、TEA5711、TA8127、TA8132等。這些電路，只要輸入10．7MHz的中頻信號，就會有左右聲道的立體聲音頻信號輸出，且這幾片電路均可配接AM電路，外圍元件少，適合自己動手制作，其它的兩片電路，如中放解調(diào)，只輸出單聲道信號，還要進入單片解碼電路，還不如一塊簡單，且性能穩(wěn)定。

筆者推薦日本三菱的M51535電路，應用電路圖見圖5。這是本人迄今為止見到性能指標最好的單片解調(diào)電路，尤其外圍元件的選擇，盡用補品：CBB電容、黑金剛電解、村田瓷片、TDK10．7M。試用表明，解調(diào)后音色相當不錯，冠以高保真絕不夸張。這使我想到：音響摩機成風的今天，為什么不把你的FM調(diào)諧器高保真音源摩一摩呢?花費不多，可能有意想不到的收獲!該電路的技術(shù)指標為：諧波失真0.05％、信噪比72dB、立體聲分離度45dB，可見性能不俗。但只有立體聲指示而無調(diào)諧指示，而上列幾款均具備調(diào)諧和立體聲指示。此外，接收弱信號的立體聲廣播節(jié)目噪聲較大。不過該電路內(nèi)部有自動切換電路，也可用手動開關(guān)直接切換到單聲道位置，這時就變成了清晰的單聲道廣播。其原理是減少了帶寬，提高了信噪比，因為電臺頻率是指它的載波頻率，它的上下還有200kHz的邊帶信號，故兩個臺間隔0．4MHz才不會發(fā)生干擾，單聲道廣播帶寬為200kHz，立體聲帶寬為400kHz。實際上，當接收廣播節(jié)目時，由于本地臺少、間距很大，不可能產(chǎn)生干擾，而恰恰在接收很多的遠地電臺時，不可避免地有鄰頻或同頻干擾，除了靠天線方向消除外，當在0.3MHz間隔發(fā)生干擾時，可用兩只10.7MHz中頻陶瓷濾波器串聯(lián)使用，以抑制鄰頻干擾，一般都能取得較好效果。此時最好用一級預中放來彌補10.7MHz的插入損耗。
關(guān)于音箱和功放的配置已不屬本文討論之范圍，但接收的調(diào)頻節(jié)目還有噪音，可利用功放的降噪電路，一般用LM1894組裝，它對FM廣播噪聲有很好的抑制作用，也可串聯(lián)使用，降噪效果加倍，如功放上無此電路，不妨直接加在調(diào)諧器中，成為名符其實的高保真調(diào)諧器。下面推薦一套黃金組合：三單元遙控轉(zhuǎn)向帶天線放大器室外FM專用天線+電視用遙控板+MITSUMI三波段調(diào)頻頭+M51535中放立體聲解碼板+LM1894降噪電路。有這套組合，可謂一款超級高靈敏全波段FM調(diào)諧器了，它可存儲多達90個電臺，實現(xiàn)70～770MHz的調(diào)頻信號接收，選臺操作一切由遙控器操作。米茲米三波段高頻頭結(jié)構(gòu)與彩電高頻頭十分類似，所以直接利用加裝遙控的電視遙控板變通使用，十分方便(若省去遙控板，可節(jié)約成本，但手調(diào)諧太費事了，必須用專用的多圈電位器調(diào)諧)。若再加一片TA7630板，那么連高低音、平衡、音量大小也能遙控了；若再加一電調(diào)AM組件，(接收頻率0．1～6MHz)，就又能收聽長、中、短波的調(diào)幅電臺了，當然成本又相應地增加了，但畢竟一分錢一分貨，總的來說，性價比還是很高的。
以上是結(jié)合本人接收經(jīng)驗寫下的一點體會。如果你的條件較好，可以接收衛(wèi)星傳送的電臺節(jié)目，它也是調(diào)頻制，其音質(zhì)達CD水平，但不能用普通收音機解調(diào)，而是專用的衛(wèi)星接收機。

前些年熱衷于地面的FM超遠程廣播接收，本人被那優(yōu)美的FM立體聲音樂所吸引，于是潛心-鉆研；奈何遠程接收畢竟臺少，且信號不穩(wěn)定，而AM短波雖傳送距離遠，但音質(zhì)實在太差。本人也曾就調(diào)頻超遠程接收做過較多的探索，但不能從根本上做到收臺多而又做到高保真的超遠程接收。由于調(diào)頻波傳送的特點，本身就決定了三者之間是相互矛盾的。接收衛(wèi)星廣播，是實現(xiàn)超遠程、高保真接收電臺的出色的/卓越的/優(yōu)異的/杰出的選擇，也是較早選擇。
利用衛(wèi)星傳送廣播節(jié)目，有著地面利用AM／FM波段傳送廣播信號不可比擬的優(yōu)點：1．作用范圍大．即傳送距離遠。只要在衛(wèi)星服務區(qū)內(nèi)均可接收。理論上講，只要有三顆衛(wèi)星均勻分布在赤道上空，其信號便可覆蓋全球，也就是說，不僅可以接收本國節(jié)目，同樣可以收聽外國節(jié)目。2．信號穩(wěn)定，不受干擾。由于衛(wèi)星發(fā)射的信號頻率比FM高四五十倍甚至一百多倍，故不受干擾，信號十分穩(wěn)定，只要超過接收機門限，便可穩(wěn)定收聽，不像FM那樣場強忽大忽小(指遠程接收而言)。3．保真度高，音質(zhì)好。由于信號穩(wěn)定，且信號均為FM制，故利用模擬方式的廣播可達地面FM水平，利用數(shù)字壓縮方式的節(jié)目可達CD水平，故保真度高，本底噪音極小。4．收臺多。FM波段范圍88～108MHz，帶寬20MHz，頻道間隔為100kHz，而實際上兩個頻道至少相隔300kHz(立體聲電臺帶寬200kHz)才不串擾，故整個波段也僅安排60多個電臺，而衛(wèi)星傳送一個模擬頻道在傳輸電視的同時，可利用載波附帶傳送幾個廣播節(jié)目，而一個壓縮頻道可多達6個聲道(3組立體聲節(jié)目)，利用專用音頻衛(wèi)星則一個頻道可多達幾百個廣播節(jié)目，可見容量之大。