C4FM 是目前市场上爱好者们比较喜欢的对讲机的一种调制方式，在专业数字化对讲机应用中也有比较成熟的使用历史。美国数字对讲机制式 Project 25（简称P25）的第一版标准就采用了 C4FM 的调制方式。在摩托罗拉 ASTRO 等数字对讲机产品中就广泛的应用了 C4FM 的调制方式。

随着 YAESU 公司的 FT1D、FT2DR、FT-991、FTM-400DR、FTM-100DR 等收发信机以及 DR-1X 和 HRI-200 中继台设备的不断推出，C4FM 也成为我国业余无线电爱好者频繁使用的对讲机通信调制主流方式之一。

C4FM调制的基本原理

C4FM 的英文全称是 Constant Envelope 4-Level Frequency Modulation，即连续包络 4 级频率调制。它和大家熟知的传统模拟调频 FM 没有实质区别，只是调制射频输入信号的不是语音的模拟信号，而是只有四种电平状态的数字信号。

如果把一个电平在 -3V、-1V、 1V、 3V 之间跳变的电压信号相机加到一个普通 FM 调制电路，输出的就是一串四级频率键控的射频调制信号，其频率根据输入电平在四个频偏值之间跳变。从低到高的四个频率可以分别代表 00、01、10、11 四种数字值，即每一个调制符号可以表达两位二进制数，这就是 C4FM 信号。

YAESU 数字对讲以 C4FM 方式工作时，发射端以每秒 4800 次的速度改变送到调制器的信号电平，在调制信号中形成每秒 4800 个 “符号”，我们称它的调制速率是 4800 波特。如上所述每个符号表达两位二进制数据，所以 C4FM 的数据传输率是 9600 位/秒。

在一定的调制速率下，C4FM 信号占用的频带宽度与调制器的频偏系数有关。YAESU 数字对讲机把频偏选择为使实际信号带宽为 12.5kHz。

C4FM 射频信号经放大后通过天线发射到空间。通信对方接收到的射频信号经过调频解调器，也就是模拟FM通信中常说的鉴频电路，解调得到的就是幅度在四种电压电平间变化的 C4FM 基带信号。再经过电平的逻辑判断和变换，得到了两位二进制数字序列。为了提高抗干扰性能，从四级电平波形提取数字信号的过程通常采用一定的算法，而不是使用简单的电压比较器。

如果系统工作在数字传送模式，得到的数据序列就是待传送的数字信息，可以用单片机程序根据预先约定的协议和应用将数字信息流进一步变换成可以显示的格式。

如果系统工作在语音对讲模式，得到的数字信息还要送入语音解码模块，还原成语音信号的波形，放大后推动耳机或扬声器。

关于DSTAR

D-SATR 原先是 Digital Smart Technologies for Amateur Radio 的缩写，即 “业余无线电数字智能技术”，这是日本业余无线联盟 JARL 在上世纪 90 年代中期制订一种数字技术标准，包含了话音的数字编码标准、调制方法、分组交换协议等方面的内容，其调制方法包含了 MSK 和 C4FM 等多种选择。

后来日本的 ICOM 公司推出了根据 DSTAR 标准设计生产的业余数字对讲机，把 D-STAR 注册成为 Icom 的一个商标。这样就容易使人把 D-STAR 理解成一种与 C4FM 无关的具体的数字化对讲机制式或者调制方式了。其实真正的 D-STAR 和 C4FM 不是同一范畴的名词。 不过为了简化叙述，本文以下叙述中所有的名词 “DSTAR” 不是指 JARL 的 DSTAR 系统标准，而是狭义地指 ICOM DSTAR 数字对讲机调制方式。

关于C4FM与D-STAR数据传输速率与占用频带宽度的比较

每种调制方法都会有自己的优点与缺点，没有绝对的好坏，使用者考虑角度不同，选择结果也会不同，所以，各种系统才有自己的生命力。

C4FM 与 DSTAR 的一个明显的技术指标差别，是数据传输率不同。根据上面的介绍，它们的调制速率都是 4800 波特，但 C4FM 每个调制符号包含两位数据而 GMSK 只包含一位，所以 C4FM 的数据传输速率是 9600 位/秒，比 DSTAR 的 4800 位/秒高一倍。每个信道可以传输更多的数据，当然是一种重要的优点。

关于C4FM的技术兼容性

模拟 FM 和数字 C4FM 对讲机发射部分的功能原理框图。两种调制方式下的射频部分基本功能是一样的，只是在模拟FM对讲时话音信号直接作为射频的调制信号，而在数字对讲时话音信号先经过语音编码模块（声码器）处理为数字信号，一般是二进制信号，为了调制出 C4FM 射频信号，需要先转换成四级电平信号（这个过程实际上也是一种调制），然后再送到调制模块对射频进行调制。如果工作在数字信息传输模式，则只需把数字信号直接送入调制部分。

频谱利用的兼容性

传统模拟 FM 对讲机的信道间隔为 12.5kHz，成为业余无线电界长期形成的习惯。DSTAR 的理论带宽为 6.25kHz，具有占用频谱窄的优点，但如前面叙述，实际使用的信道间隔应设置到 10kHz 才能较好地避免邻近信道干扰。这样，如果 DSTAR 按照 10kHz 步长安排信道的中心频率，就会和模拟 FM 信号的信道频率分布不相重合，因此一个 DSTAR 信号的占用范围可能影响到两个 FM 信道。这种频谱应用上的不下兼容不能不说是一个遗憾，除非 DSTAR 使用中放弃它节省频谱的目标，采用 12.5kHz 的信道间隔。

美国 P25 第二版本、摩托罗拉的 MOTOTRBO 数字对讲机、海能达数字对讲机都采用了 12.5kHz 信号间隔，并采用时分多址体制（Time Division Multiple Access，TDMA）将一个频道轮流分时提供给两对用户使用。虽然所有各种制式的设备之间都无法直通兼容通话，但 C4FM 与这些制式以及传统 FM 设备在频谱占用方面具有兼容性，只要正确按 12.5kHz 间隔配置信道频率，就不会影响到临近频道上其它制式用户的通信。

设备的技术兼容性

理论上一部数字对讲机里可以集成进各种制式的功能模块，但鉴于成本，实际上一般数字对讲机都以保证一种制式的性能为主，顺便实现对其他制式的兼容工作能力，通常是按照主要制式的要求设计射频滤波器，用切换增加额外的调制或解调模块的办法实现多制式兼容。

DSTAR 制式对讲机射频部分的信道是为适应预定的 6.25kHz 窄带指标而设计的，如果不增设额外的滤波器，勉强兼容工作在 FM 方式时性能就不理想了。而 C4FM 的信道带宽和传统FM一样都是 12.5kHz，而且 C4FM 的射频调制器本来就是 FM 调制器，因此 C4FM 数字设备本来就具备理想的 FM 收发功能，关掉语音编解码模块就是完美的模拟 FM 收发信机，因此 C4FM 设备与传统 FM 系统的跨制式兼容性很好。

YAESU 数字业余设备产品正是充分利用了 C4FM 的这一特点，做到在数字和模拟两种制式之间以理想的性能进行轻松自如的切换，这对于业余无线电通信是非常便利和重要的。因为业余无线电通信和专业通信不同，专业通信具有特定的通信对象和通信任务，在设计系统时通常会保证每个用户收到的信号都达到一定的信噪比，只要采用统一的数字制式就可以实现高质量的语音通信。业余电台的通信对象是任何其他业余电台，有时对方的信号可能很微弱，如用数字模式，由于信号低于解码门槛，完全无法工作。这种情况下模拟 FM 通信虽然质量会大打折扣，但毕竟仍然可能维持通信。因此业余数字对讲机是否具备理想的模拟 FM 兼容能力，是衡量灾害应急通信和 VHF/UHF DX 通信适应能力的重要考虑因素之一。