Faits : A. Par jugement du 3 avril 2017, la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral a condamné X._, pour fraude électorale, à une peine pécuniaire de 2 jours-amende à 200 fr. le jour, avec sursis pendant 2 ans, et a refusé de lui accorder une indemnité fondée sur l'art. 429 CPP. En substance, le Tribunal pénal fédéral a retenu les faits suivants. A.a. Originaire de A._, X._ est né en 1969. En 2002, il a été engagé comme journaliste auprès de la chaîne régionale B._. Dès 2004, il a été engagé comme journaliste à C._, tout d'abord au bureau régional D._, puis au bureau régional E._ à partir de 2007. Il occupe actuellement le poste de F._ à C._. A.b. Le 29 septembre 2008, X._, jusqu'alors domicilié dans le canton de Genève, a annoncé à l'Office cantonal de la population et des migrations (ci-après : OCPM) son départ pour G._, en H._. Le 1er janvier 2015, il a annoncé à l'OCPM son retour dans le canton de Genève, en provenance de G._, déclarant être domicilié à I._. Le 4 février 2015, la Poste suisse a commencé à expédier le matériel de vote relatif aux votations cantonales et fédérales du 8 mars 2015, destiné aux électeurs résidant à l'étranger. Ce matériel contenait une brochure explicative relative à l'objet du vote cantonal, une brochure explicative relative aux deux objets de vote fédéraux, une notice rectificative du Conseil fédéral concernant le second objet de vote fédéral, un bulletin de vote, une enveloppe de vote destinée au vote par correspondance ou au local de vote, une carte de vote, contenant notamment les codes permettant à l'électeur de voter électroniquement, ainsi que la mention suivante : "Sanctions pénales Est passible d'emprisonnement ou d'amende en application des articles 279 à 283 du code pénal, quiconque : - se présente sous une fausse identité ou atteste faussement de l'identité d'un autre électeur; - signe pour un tiers la carte de vote, sauf si ce tiers est incapable de le faire lui-même pour cause d'infirmité; - vote plus d'une fois dans une même opération électorale; - reproduit sans droit ou contrefait un bulletin;" Une enveloppe contenant le matériel de vote précité a été adressée à X._ à son adresse en H._, car l'intéressé était inscrit au registre des électeurs résidant à l'étranger. Le 9 février 2015, la Poste suisse a commencé à expédier le matériel de vote relatif aux mêmes votations du 8 mars 2015, destiné aux électeurs résidant dans le canton de Genève. Ce matériel contenait les mêmes documents que ceux adressés aux électeurs résidant à l'étranger. La carte de vote, quoique présentant des différences formelles - s'agissant notamment de la couleur -, contenait aussi les codes permettant à l'électeur de voter électroniquement, ainsi que la même mention que celle déjà citée relative aux sanctions pénales. Une enveloppe contenant le matériel de vote précité a été adressée à X._ à son adresse en Suisse, car l'intéressé était inscrit au rôle électoral de I._. A.c. Le 3 mars 2015, à 8 h 03, la plateforme informatique enregistrant les votes électroniques a enregistré le vote effectué au nom de X._, en tant que "Suisse résidant", à partir d'une adresse IP correspondant à un ordinateur sis dans les locaux de son employeur à J._. Le même jour, à 8 h 07, la même plateforme informatique a enregistré un second vote au nom de X._, effectué en tant que "Suisse de l'étranger", à partir de la même adresse IP. A.d. Le 3 mars 2015, à 9 h, soit moins d'une heure après avoir procédé aux deux votes litigieux, le recourant a participé à une conférence téléphonique avec sa cheffe de rubrique, qu'il a jugée intéressée par un sujet relatif à la problématique de l'envoi de matériel de vote à double. Aux alentours de 11 h, il a pris contact téléphoniquement avec K._, vice-Chancelier de la Chancellerie d'Etat du canton de Genève. A cette occasion, le recourant a en substance déclaré au prénommé qu'il avait reçu deux fois le matériel de vote, qu'il avait reçu confirmation, par "d'autres personnes", qu'il n'était pas seul dans cette situation, qu'il avait pu voter deux fois avec ce matériel sans que le processus Internet ne soit interrompu et sans message d'alerte, qu'il était en train de réaliser un reportage sur ce problème, qu'il souhaitait pouvoir interviewer un employé du service des votations au sujet de cette "anomalie" et se renseigner sur la question de savoir si le "double vote" avait été pris en compte ou invalidé. K._ a en substance répondu que le recourant avait reçu le matériel de vote à double car les délais de finalisation des registres électoraux pour les citoyens genevois et pour les Suisses de l'étranger ne coïncidaient pas, que la situation était connue et pouvait également se présenter dans d'autres cantons, que la Chancellerie d'Etat genevoise comptait sur le civisme des électeurs, que dès lors que le recourant disposait de deux matériels de vote distincts, avec des numéros de cartes de vote différents, il n'était pas possible d'identifier le double vote, et que le système de vote électronique n'était pas en cause, puisque le double vote aurait pu également se produire par la voie postale ou à l'urne. Le 9 mars 2015, un reportage d'environ 2 minutes, co-signé par le recourant, a été diffusé sur la chaîne de télévision C._. Ce reportage commençait par l'introduction suivante : "Voter deux fois sur le même objet, c'est illégal, mais c'est possible. Que ce soit par internet ou par correspondance, à partir du moment où un citoyen reçoit deux fois le matériel de vote, il pourra voter deux fois, sans que cette anomalie soit détectée. Une singularité qui touche les Suisses de l'étranger et les cantons qui centralisent les listes d'électeurs. Prenons un citoyen suisse qui vit à l'étranger : un mois avant la votation il reçoit son matériel de vote, puis il déménage pour revenir en Suisse, s'inscrit à son office cantonal de la population et là, il y a une chance pour qu'il reçoive ou puisse demander un deuxième bulletin de vote." Suivait l'intervention en ces termes du chef de la Division droits politiques du canton de Vaud : "Dans ces cas-là, il y aura effectivement tricherie de la personne puisqu'elle sait très bien qu'elle a voté [...] et elle redemande du matériel de vote pour voter une deuxième fois, alors même que, dans les dispositions qui sont communiquées au citoyen, en tout cas dans le canton de Vaud, il y a un avertissement clair qu'il est interdit, pénalement parlant, de voter une deuxième fois dans un même scrutin." Le reportage se poursuivait sur la question du nombre de personnes concernées par le phénomène : "En 2013, 20'732 citoyens suisses de l'étranger en âge de voter sont revenus en Suisse. Cela représente en moyenne 1'727 personnes par mois. Au minimum, il faut justement un mois au Consulat pour mettre à jour les listes d'électeurs inscrits et les renvoyer à Berne. C'est dans ce mois de carence, avant une votation, que se glisse l'anomalie. Cela concerne donc potentiellement 1'727 citoyens pour chaque votation. De quoi parfois faire basculer un vote." Suivait l'intervention en ces termes du chef du Service votations et élections du canton de Genève : "C'est un risque, à ma connaissance, qui est connu dans la majorité des cantons, voire tous les cantons. C'est un risque qui est assumé pour ne pas exclure les électeurs du droit de vote. Les cantons recherchent des solutions. Une des solutions serait un identifiant unique, dans le cadre d'un registre centralisé fédéral des électeurs domiciliés à l'étranger." Le reportage se concluait enfin comme il suit : "Une solution dont la mise en oeuvre n'est pas prévue pour demain. La Chancellerie de la Confédération n'a pas connaissance de discussions sur ce sujet. En attendant, un petit nombre de citoyens, certains malveillants, pourront donc continuer à fausser le résultat des élections." A.e. Le 27 mars 2015, la Chancellerie d'Etat du canton de Genève a dénoncé X._ au Ministère public genevois en raison des faits précités. Le 13 avril 2016, le Ministère public de la Confédération (ci-après : MPC) a ordonné la jonction, en mains des autorités fédérales, de la poursuite des faits reprochés au prénommé en lien avec la votation fédérale et de ceux relatifs à la votation cantonale. Le 9 juin 2016, le Département fédéral de justice et police a accordé au MPC l'autorisation de poursuivre X._, sur la base de l'art. 282 CP, en raison des faits dénoncés. B. X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre ce jugement, en concluant, avec suite de dépens, principalement à sa réforme en ce sens qu'il est acquitté et, subsidiairement, à son annulation et au renvoi de la cause à l'autorité précédente pour nouvelle décision. C. Invités à se déterminer, le Ministère public de la Confédération et la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral ont renoncé à déposer une réponse.