調頻（FrequencyModulation，FM）廣播是一種以無線電發射來傳輸廣播信號的方式。FM廣播具有播放覆蓋范圍廣，信道擴展容量大，設備安裝維護方便，收聽音質優美清晰的特點，是目前廣播領域內使用最為廣泛的一種廣播方式。目前我國的FM廣播發展迅速，已經取代了原來的有線廣播。雖然電視技術發展很快，但是終究取代不了廣播，因為廣播的靈活性、便攜性、經濟性是電視不可取代的。

隨著FM廣播技術的發展，設備老齡化及技術人員經驗等問題的日益凸顯，對FM廣播的發射質量造成了相當的影響，同時從聽眾角度來說，接收到的廣播信號的音質和音量也會受到影響。因此，使用合適的廣播監測接收設備對FM廣播進行測量和分析的必要性也日漸提高。本文則以基于軟件無線電架構的廣播監測接收機為工具，采集FM廣播信號，通過分析FM廣播信號的特征參數，調整發射鏈路中的設備。為提高FM廣播發射質量，同時也是提高接收端音頻的音質和音量，提供了一種有效可行的手段。

一、概述

調頻（FM）的概念，FM是現代實現高保真度聲音廣播和立體聲廣播的主要方式，是以調頻方式進行音頻信號傳輸的，調頻波的載波隨著音頻調制信號的變化而在載波中心頻率（未調制以前的中心頻率）兩邊變化，每秒鐘的頻偏變化次數和音頻信號的調制頻率一致，如音頻信號的頻率為1kHz，則載波的頻偏變化次數也為每秒1k次。頻偏的大小隨音頻信號的振幅大小而定。

立體聲調頻的概念，立體聲調頻首先將兩個聲頻（左、右聲道）的信號進行編碼，得到一組低頻復合立體聲信號，然后再對高頻載波進行調頻。立體聲調頻根據對立體聲的處理方法不同，分為頻率分割制（和差制）、時間分割制、方向信號制三種。現普遍采用的是和差制。和差制是在立體聲調制器中，先將左（L）、右（R）聲道信號進行編碼，形成和信號（L+R）與差信號（L-R），其中和信號直接送去調制主載波，構成主信道信號，以便普通調頻收音機兼容收聽；差信號則送到平衡調制器對副載波進行抑制載波式幅度調制，所得到的雙邊帶抑載調幅波作為副信道信號，再與和信號混合去調制主載波。副信道信號的頻率范圍為23至53kHz（38±15kHz），屬于超音頻范圍，不會干擾單聲道放音。由于副信道調幅波的副載波被抑制掉了，將使立體聲收音機無法直接解調出差信號，因此應在收音機內再產生一個頻率、相位均與發射系統副載波相同的38kHz信號才能解調。為此，在發射端，利用主、副信道頻譜的間隔處，再發射一個19kHz（1/2副載波頻率）導頻信號（PilotTone），以便在收音機中“引導”出38kHz再生副載波，這種調制方法稱之為導頻制，也是目前和差制立體聲廣播里面應用最為廣泛的一種分割頻率的方法。

相應的，為了測量調頻信號和立體聲調頻信號，國際上通常需要測量以下幾個參數。

1.1、占用帶寬

依據ITU的建議，信號帶寬的測量通常基于頻譜用“β%占用帶寬”和“x-dB帶寬”兩種方法。β%占用帶寬如圖1所示，測量方法是先統計出監測帶寬內的總功率，然后在頻譜上從兩邊往中間依次累加譜線的功率，直到功率和占到總功率的(β/2)%，分別定義為f1和f2，則定義帶寬等于f2-f1；而x-dB帶寬如圖2所示，測量方法是先在頻譜上找到峰值即最高點，然后從最高點依次往兩邊找到兩根譜線使得這兩根譜線往外的所有譜線都比最高點至少小xdB，則這兩根譜線對應的頻率差即為帶寬。

在ITU和廣電的建議中，β通常取99，x通常取26，也就是常說的99%功率帶寬和26dB帶寬。

圖1、β%占用帶寬

圖2、x-dB帶寬

1.2、頻偏

調頻信號中的頻偏（FrequencyDeviation）指的是調頻波頻率擺動的幅度，是隨著信息（或語音）波形的起伏而變化的。通常用儀器或接收機所測量的頻偏實際上是指一段時間內的最大頻偏，最大頻偏的分布和大小，決定了收聽到的音頻的音質和音量，也就是決定了FM廣播的發射質量。

本文主要目的是研究FM廣播的發射質量，所以根據上述描述，應關注的即是頻偏指標。

ITU-R針對FM信號頻偏的測量有詳細描述：

頻偏測量方法是取一段時間（建議的時間長度為50ms）的信號測量其在每個采樣點上相對于載波的頻率偏差，取最大值即為最大頻偏。但為了更深入的了解頻偏，可以用隨時間更新的統計直方圖來表示其信號特征。頻偏的直方圖計算方法如下：