网络时代的到来，数字媒介的崛起，使得广播电视市场的竞争日趋激烈。广播电台要想获得更多的观众，并在市场上保持竞争优势，就必须要有高品质的调频广播。并且，人们对于多媒体内容的需求也在不断提高，他们期望在听收音机的同时也能获得高质量的声音。优化FM广播信号质量可以提升用户体验，增加用户粘性，从而提高广播电台的收听率和影响力，实现更精准的信号调节和更广泛的覆盖范围。
一、调频发射机的工作原理和结构
调频发射机（FMCW）是一种在无线通讯中使用的装置，它经过一系列的复杂处理，把模拟声音信号转化成调频信号，再传输到射频频段。FMCW发射机的工作可以划分为若干重要环节。首先，将一种模拟的声音信号从一个声源处提取出来，这可能是从话筒，CD机或其它音响装置的声音。接着将模拟音频信号输入到调频发射机的调制器模块。调制器模块的作用是将模拟音频信号转换为与音频信号相关的调频信号。这通常通过调频调制技术来实现，其中音频信号的振幅或频率被调整以匹配音频信号的波形。调制结束后，将FM信号传送到频率合成器。频率综合器负责产生需要的无线电频率，并且调节它以适应具体的无线电频率。这一过程一般包括把一个稳定的参考频率和一个可调整的频率合成器组合起来，从而生成期望的播放频率。然后调频信号通过功率放大器模块进行放大，功率放大器可以提高调频信号的强度，使其能够在一个广播区域中传送。这就要求采用高效的放大器来保证稳定的讯号品质与能量输出。[1]最后，通过滤波模块对其进行处理，使其输出的频谱满足广播要求。为了保证输出信号的精度和纯度，一般采用滤波方法滤除不想要的频率分量或谐波。
二、调频发射机的FM广播信号质量优化
2.1频率合成器的精确调节
频率合成器通过将基准频率与可调节的频率相结合，产生所需的广播频率。首先，频率合成器的基准频率应该是一个稳定且准确的参考值，通常由高稳定性的晶振或其它参考源提供。这个基准频率决定了广播信号的基础频率，任何频率偏移都将直接影响到信号的准确性和稳定性。其次，可调节的频率部分是频率合成器的关键组成部分，它决定了广播信号的最终输出频率。这个部分的设计应当具有高精度和快速响应的特性，以确保对输入的微小变化能够迅速做出调整，保持输出频率的稳定性。频率合成器的调节过程需要考虑到多种因素，如温度变化、供电波动等。最后，为了保持频率的稳定性，可以采用温度补偿技术和自动校准机制。温度补偿技术通过监测环境温度的变化，自动调整频率合成器的工作参数，以抵消温度对频率的影响。自动校准机制则可以定期对频率合成器进行校准，确保其输出频率与预期值一致。
2.2功率放大器的动态控制
功放是调频发射机中的关键部件，其主要任务是提高输出功率，保证所接收到的信号在一定范围内有足够的亮度和清晰度。要使调频广播信号达到最优，就必须对功放进行动态调节，使之能根据不同的信号强度及环境状况而变化。首先，动态控制需要根据实时监测到的输入信号强度进行调整。这可以通过功率探测器或反馈回路来实现，实时检测输入信号的功率水平，并根据需要调整功率放大器的增益，以确保输出信号的稳定性和一致性。其次，对功放进行动态控制时，必须充分考虑外界因素的影响。比如，当发射机工作的环境中出现多途传输或者信号衰减时，就有必要增大功放的输出功率来补偿这种损耗，从而保证信号的覆盖范围与质量。此外，还可按客户要求调节功放的动态控制。比如，在不同的时间、不同的地区，客户对信号的要求也是不一样的，功放可以根据客户的要求做适当的调整，从而达到最好的业务品质与用户体验。最后，动态控制还可以帮助功率放大器更有效地管理能量消耗。通过根据实际需求调整功率放大器的输出功率，可以最大限度地降低功率放大器的能耗，提高能源利用效率，同时延长设备的使用寿命。[2]
2.3滤波器的优化设计
滤波功能在于滤除输入信号中的杂讯及杂讯，以保证讯号的纯度与清晰度。首先，如何选取合适的滤波器及其参数是非常重要的。针对调频广播信号的特性，通常采用带通滤波器和低通滤波器。低通滤波器是用来移除比调制后信号带宽更高的寄生频率，而带通滤波器能有选择地使在该信号频率范围内的信号经过有选择地通过。在选用滤波器的时候，要综合考虑对信号带宽的要求，抑制寄生频率的能力，同时还要兼顾滤波器的损耗与稳定度。其次，要对滤波器频响、群时延等特性进行准确的设计与调节。滤波器的频率响应和群延迟特性需要进行精确的设计和调整。频率响应决定了滤波器对不同频率信号的响应程度，而群延迟特性则影响了信号通过滤波器后的相位变化情况。通过优化设计滤波器的频率响应和群延迟特性，可以最大限度地提高滤波器的性能和信号传输质量。最后，对滤波器的减振性能、抑制性能等方面也要做仔细的调整。衰减指标反映了滤波器对杂散频率、杂讯的压制程度。通过合理调节滤波器的阻尼和抑制特性，可以有效地去除信号中的杂散频率和噪声，提高广播信号的纯净度和清晰度。
2.4天线系统的优化设计
首先，在对天线系统进行优化时，如何选取合适的天线型式是一个关键步骤。调频电台通常使用的天线有全向、定向和方向性等。全向天线适合大范围、均匀信号传输的场合，定向天线适合有特殊方位覆盖要求的场合，有方向性的有向天线适合长距离传输和复杂环境覆盖要求。天线型式的选取要根据广播讯号的覆盖面及传送需求而定。其次，天线的高低直接影响到无线电波的传播距离，一般地，天线的高度会影响到更大的区域。为了保证信号的稳定、清晰，在设计过程中，天线的位置应尽量避开遮挡物和干扰源，以确保信号传输的稳定性和清晰度。通过合理选择天线的高度和位置，可以最大限度地优化广播信号的覆盖效果。再次，方位调节就是通过对天线方位、角度的调节，以达到最大的覆盖范围或受众群体的目的。天线阻抗匹配就是通过调节天线与发射端的阻抗匹配来实现信号的最大传递，同时将反射损失降到最低。[3]最后，天线的安装应符合相关安全规范和标准，确保其稳固可靠。定期进行天线系统的检查和维护，及时发现和修复可能存在的问题，保障天线系统的正常运行和广播信号的稳定传输。
三、结语
综上所述，本文针对调频发射机的FM广播信号质量进行了深入研究，并提出了一种有效的优化策略。通过对调频发射机关键部件的优化设计和控制，可以显著提高FM广播信号的传输质量和覆盖范围，从而为广播行业的发展和提升用户体验提供了重要的技术支持。未来，我们将进一步深入研究和完善优化策略，不断提升调频发射机在FM广播领域的性能和应用效果，为广播事业的发展做出更大的贡献。
参考文献：
[1]张学君.应用于FM广播的多回声音频水印系统的设计与实现[D].北京理工大学,2015.
[2]余彦博.调频广播发射机的故障分析和维护保养[J].电视技术,2022,46(11):114-116+125.
[3]周毅.广播电视调频发射机的常见错误分析及维护改进策略[J].中国高新科技,2022,(20):81-83.
金一鑫（1989.02--），男，汉，河北省承德市， 本科，工程师，调频发射机
