FM 加重技术是一种预加重和去加重的组合，其核心目的是为了有效抑制 FM 解调后产生的噪声，特别是那些高频段的噪声，从而显著改善信噪比，提高音质。
下面我们从原理、实现和效果三个方面来详细拆解。
为什么需要 FM 加重？
要理解加重技术,首先要明白 FM 调制和解调过程中的一个关键特性：噪声特性。
- FM 调制的基本原理：FM 是用音频信号的幅度去调制载波的频率，音频信号的幅度越大，载波的频率偏移就越大。
- FM 解调过程：接收端通过一个叫做“鉴频器”（Frequency Discriminator）的电路，将频率的变化重新转换回幅度的变化，从而还原出原始的音频信号。
- 噪声的引入与特性：
- 在传输和解调过程中,各种噪声（主要是热噪声）会不可避免地混入信号中。
- 关键点：这些噪声在 FM 解调后，其幅度与频率成正比，也就是说，频率越高，解调后的噪声幅度就越大，这导致高频段的噪声听起来非常刺耳、明显，严重影响了音质。
一个形象的比喻： 想象一下，你正在听一段音乐，背景里同时有一种“嘶嘶”声，在 FM 广播中，这种“嘶嘶”声在高音部分会变得格外响亮和尖锐，仿佛有人在你耳边用指甲刮黑板，这种高频噪声是 FM 系统的主要缺陷。
加重技术的核心原理：倾斜“战场”
加重技术巧妙地利用了 FM 噪声的频率特性，通过一个“先扬后抑”的策略来对抗噪声，它包含两个相辅相成的过程：
预加重 - 在发送端（电台）
- 目的：在信号发射前，有意识地提升音频信号中的高频成分的幅度。
- 如何实现：通过一个高通滤波器电路来实现，这个电路对低频信号几乎没有影响，但随着频率升高，它会逐渐增加信号的增益（放大倍数）。
- 效果：
- 高频音乐信号（如小提琴、镲片的声音）被人为地增强了。
- 由于信号和噪声是“捆绑”在一起的，在提升信号高频的同时，也提升了将要混入的高频噪声。
预加重的意义：这就像是在开战前，我方（音乐信号）先把精锐部队（高频信号）的兵力加强，虽然敌方（噪声）的兵力也被增强了，但这为下一步的“歼灭”创造了条件。
去加重 - 在接收端（收音机）
- 目的：在信号解调后，将信号中经过预加重而提升的高频成分恢复到原始的比例，同时极大地衰减了高频噪声。
- 如何实现：通过一个低通滤波器电路来实现，这个电路对低频信号几乎没有影响，但随着频率升高，它会逐渐衰减信号的增益。
- 效果：
- 音乐信号的高频部分被“拉回”到原始的、平坦的频率响应，听起来自然、均衡。
- 更重要的是,那些被预加重“放大”过的高频噪声，现在被这个去加重电路大幅衰减了。
去加重的意义：这就像是在战斗结束后，我方（音乐信号）虽然也损失了一些兵力（高频被衰减），但敌方（噪声）的精锐部队（高频噪声）被消灭了，整体实力对比发生了逆转，信噪比得到巨大改善。
技术细节：时间常数
为了确保全球范围内的 FM 广播设备能够兼容，预加重和去加重电路的特性必须标准化，这个标准就是由时间常数决定的。
- 时间常数：由电路中的电阻和电容值决定（τ = R × C），它决定了滤波器响应的“陡峭”程度。
- 标准：
- 北美、日本等地区：采用 75 μs (微秒) 时间常数。
- 欧洲、澳大利亚等地区：采用 50 μs (微秒) 时间常数。
这意味着,不同地区的 FM 电台和收音机使用不同的预加重/去加重曲线，一台为北美市场设计的收音机，其去加重曲线是针对 75 μs 优化的，如果用它来接收欧洲（50 μs）的 FM 信号，高频部分可能会衰减过度，导致声音听起来有些“闷”；反之则可能导致高频噪声抑制不足。
加重技术的效果
将预加重和去加重结合起来,其净效果是：
- 提升信噪比：这是最主要的目的，通过“先提升后衰减”的策略，有效抑制了高频噪声，使得信号中的高频成分相对于噪声变得更突出，信噪比可以提升 10-15 dB，这是一个非常显著的改善。
- 改善音质：由于高频噪声被大幅抑制，声音听起来更干净、更清晰，没有了令人烦躁的“嘶嘶”声。
- 提高抗干扰能力：更强的信噪意味着系统抵抗其他无线信号干扰的能力也更强。
一个绝佳的类比：降噪耳机
FM 的加重技术原理与主动降噪耳机非常相似：
- 预加重：相当于耳机主动产生一个与外界噪声相反的声波（“敌方兵力”）。
- 去加重：相当于耳机将这个反向声波与你听的音乐混合，从而抵消了噪声（“消灭敌方”）。
两者都是通过一个“预判-行动-修正”的闭环过程，来消除一个不想要的信号（噪声），最终获得更纯净的体验。
FM 加重技术是一项简单而高效的信号处理技巧，它巧妙地利用了 FM 系统的噪声特性，通过在发送端和接收端进行互补的频率响应调整，以极低的成本实现了信噪比的巨大飞跃，是 FM 广播能够提供高质量音频的关键技术之一。
