資料解說/FM調諧器的靜音及失真 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　本文的目的是提供剛入門的讀者如何從這一個圖中,獲得許多有關的性能的資料。雖然每一位評論者都假設讀者具備某種程度的技術背景但我們希望讀者在看完之後,能告訴我們這些解說是太技術性,或是太簡略了。

　　我們計畫只要允許的話,再每一其中都介紹一篇「資料解說」並且在每一篇文章中換一個主題,例如本月份是調諧器,下月份是卡式座。

──編註──

　　無論我們測試接收機的調諧器部分,或是一個單獨的調諧器組件,除了簡單的口頭評論外都會將結果以圖表的型式來介紹。將其中一個在測試時常用的圖,能充分了解的話,就能從其中獲得這份調諧器或接收機的調諧部分的詳細性能,這種圖形如圖1。對於一些初入門的讀者我們將一一解釋從這圖中我們所能讀出的資料。

dBf 對微伏(microvolts)

　　你會注意到在圖的上方,水平處有一些相當奇特的數字,從0.55開始,1.74......等。在圖的下方水平則是一些較規則的數字從0、10、20......等。上面組數據是以微伏為單位(由左而右)來表示訊號強度;而下面一組則是以功率(即dBf)來表示訊號強度。dBf代表已1個千兆分之一瓦(femtowatt)為基本的分貝數。亦即1×10⁻¹⁵瓦或0.000000000000001瓦。因為FM調諧器的性能隨訊號強度的增加而漸佳。所以我們用dBf或微伏來表示訊號強度的變化。為什麼要用兩種不同的方法來表示呢?dBf比微伏要合適,因為它能避免含糊的情況。

　　功率的定義是電壓的平方除上負載阻抗。目前除了少數的調諧器使用75歐姆的天線負載阻抗外,大多數的調諧器天線阻抗都是300歐姆。如果你選擇使用電壓來描述到達調諧器天線端的訊號強度而非功率時,那麼在300歐姆天線兩端2微伏的輸入與75歐姆兩端1微伏輸入時所產生的功率相同。所以當具有75歐姆天線阻抗的廠商宣稱他的靈敏度是1微伏時,具有300歐姆天線阻抗的廠商只能宣稱他的靈敏度是2微伏。而實際兩部調諧器都需要相同的功率才能達到相同的效果。但是只要我們用dBf的時候這種含糊的情況就不會發生了。因為dBf是表示功率,而這對每一部調諧器,無論其天線阻抗為什麼;都是一樣的。

　　為了一些仍只相信微伏的讀者,我們在圖的上方仍列出微伏的值,但是要注意這是天線阻抗為300歐姆的值,而不是75歐姆的值。

FM 單聲靜音特性

　　言歸正傳,我們來看看圖中的曲線。曲線A是被測調諧器的音頻輸出曲線。你可以看到即使在很弱的訊號約10dBf(或是1.74微伏)音頻輸出電平就已經到達它的最大值了。訊號再增強並不能使聲音更大聲,這也就是FM廣播優於AM的特點之一。

　　相反的曲線B隨著訊號強度的增加而銳減。這個曲線代表了背景噪音相對於音頻訊號的電平,因為這是一個比值,我們可以使用左方的分貝來表示,或右方的百分率來表示。當訊號強度增加時,噪音隨著減少。曲線B是調諧器在單聲道工作時的噪音電平。而曲線D是單聲道工作時的失真電平。我們可以看到在開始的範圍B和D是重合的。使失真和噪音的總和低於音頻訊號30分貝的訊號電平,稱為實用靈敏度(usable sensitivity)。以圖一為例,在圖一中是11dBf。

50分貝靜音靈敏度(50dB quieting sensitivity)

　　雖然實用靈敏度是比較可信的資料。但是這只是到達勉強可聽的最低電平。如果要到達高傳真的要求,我們需要有低於訊號50分貝的噪音電平。

　　如果你循著曲線B往右看,你可以發現當訊號輸入是15dBf時,噪音電平低於訊號50分貝。這個訊號強度就稱為50分貝靜音靈敏度。如果在繼續往下看,當訊號強度到達30dBf時,曲線開始成水平。而且即使訊號強度再增高,噪音電平仍然不變。這個噪音的電平定義了調諧器的最佳S/N比。例如單聲道工作訊號強度65dBf時是70分貝。

失　真

　　D曲線也隨著訊號強度的增加而減少,這個曲線顯示在最大調變下1KHz的訊號在不同強度時的失真程度。同時當訊號強度到達65dBf時,即使訊號強度再增加也無法降低失真。所以在測試報告中所列舉的都是65dBf時的失真。在我們的例子裡,單聲道工作的失真是0.1%。雖然在這是用百分率表示,我們也可以用低於音頻訊號幾個分貝來表示。如圖一中是60分貝。這個曲線是在1KHz時的失真特性,我們也能選擇在FM廣播中的其他頻率來測試它的失真。實際上較為大家所接受的失真特性中必須包括100Hz、1KHz及6KHz三個頻率。但是如果在我們的圖裡再多畫兩條曲線的話,整個圖就顯得很雜亂,所以其他的兩個曲線都另外列出。

立體聲的性能

　　你可以說任何調諧器,在立體工作時的性能一定比單聲道工作差。而今天大家都喜歡聽立體的播出,所以在圖一中就多列出曲線C及曲線E。C是調諧器在立體播出時的靜音特性,而E是在1KHz時立體播出的失真。如果你奇怪C、E為什麼不和A、B、D一樣從原點開始的話,那是因為我們測試的調諧器需要有18dBf的訊號輸入才能開始做立體的播出,所以從這個訊號強度,我們才開始畫出C、E線。如同我們前面所說的,立體時的實用靈敏度比單聲道要差,約為20dBf(5.5微伏)。沿著C往右看立體時的50分貝靜音靈敏度也比單聲道差的多了。我們所舉例的這部調諧器是35dBf,比一部標準的好調諧器要差多了。同時S/N比也由70分貝降到64分貝。最後曲線E告訴我們在1KHz時,立體播出的失真隨訊號變化的情形。同樣的我們發現即使在很強的訊號(約65dBf)時,失真僅能降至0.3%,或低於音頻訊號50分貝。50分貝怎麼會等於0.3%呢?讓我們複習一下分貝的性質。6分貝的變化率代表加倍或減半。所以在0.1%上6分貝即為0.2%,而1%下6分貝及0.5%,依此類推。另一方面10分貝代表3比1的增加率或減少率,所以曲線E在1%上10分貝,(或40分貝下10分貝),所以它的百分率是0.3%。

資料解說

　　圖一中的5組曲線告訴我們這部被測調諧器的許多資料。總結的說從A、B、C、D、E分別告訴我們:

1.單聲道實用靈敏度

2.立體聲實用靈敏度

3.單聲道50分貝靜音靈敏度

4.立體聲50分貝靜音靈敏度

5.單聲道S/N比

6.立體聲S/N比

7. 1KHz在足夠的訊號強度時單聲道的失真

8. 1KHz在足夠的訊號強度時立體聲的失真

9.立體聲播出的最低輸入電平

10.(當訊號強度到達極大值時)的FM最大限制能力