FM-диапазон вещания

Графическое изображение выделений FM-вещания.

Диапазон FM-вещания — это диапазон радиочастот FM -вещания для , используемый радиостанциями . Диапазон используемых частот различается в разных частях мира. В Европе и Африке (определяемых как 1 Международного союза электросвязи (МСЭ) регион ), а также в Австралии и Новой Зеландии, он охватывает диапазон от 87,5 до 108 мегагерц (МГц), также известный как диапазон ОВЧ II , а в Северной и Южной Америке (регион 2 ITU) он находится в диапазоне от 88 до 108 МГц. Диапазон FM-вещания в Японии составляет от 76 до 95 МГц, а в Бразилии — от 76 до 108 МГц. Диапазон Международной организации радио и телевидения (OIRT) в Восточной Европе составляет от 65,9 до 74,0 МГц, хотя сейчас эти страны в основном используют диапазон от 87,5 до 108 МГц, как и в случае с Россией . Некоторые другие страны уже прекратили использование диапазона OIRT и перешли на диапазон от 87,5 до 108 МГц.

Узкополосная частотная модуляция была разработана и продемонстрирована Хансо Идзерда в 1919 году.

Широкополосное радио с частотной модуляцией зародилось в Соединенных Штатах в 1930-х годах; Система была разработана американским инженером-электриком Эдвином Говардом Армстронгом . Однако FM-вещание не получило широкого распространения даже в Северной Америке до 1960-х годов.

Частотно-модулированные радиоволны могут генерироваться на любой частоте. Все диапазоны, упомянутые в этой статье, относятся к диапазону очень высоких частот (ОВЧ), который простирается от 30 до 300 МГц.

CCIR-полосный план

Центральные частоты

Хотя во всех странах используются центральные частоты FM- канала , заканчивающиеся 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 и 0,9 МГц, в некоторых странах также используются центральные частоты, заканчивающиеся 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 МГц. Некоторые другие также используют 0,05, 0,15, 0,25, 0,35, 0,45, 0,55, 0,65, 0,75, 0,85 и 0,95 МГц.

Конференция ITU в Женеве , Швейцария , 7 декабря 1984 года приняла решение прекратить использование разноса каналов 50 кГц по всей Европе .

• Большинство стран использовали разнос каналов 100 кГц или 200 кГц для FM-вещания после конференции ITU в 1984 году.
• Некоторые FM-радиоприемники с цифровой настройкой не могут выполнять настройку с шагом 50 кГц или даже 100 кГц. Поэтому при поездках за границу или импорте ресиверов станции, вещающие на определенных частотах с такими приращениями, могут быть не слышны четко. Эта проблема не повлияет на прием радиоприемника с аналоговой настройкой.
• Некоторые страны, такие как Италия , где FM-диапазоны сильно перегружены, по-прежнему разрешают работу станций на любой частоте, кратной 50 кГц, везде, где можно втиснуться.
• Разнос каналов 50 кГц помогает предотвратить внутриканальные помехи FM , а также использует преимущества эффекта захвата и приемника избирательности .

План полосы частот региона 2 ITU и нумерация каналов

Первоначальное распределение частот в Северной Америке , использованное Эдвином Армстронгом, использовало полосу частот от 42 до 50 МГц, но начиная с 1945 года это распределение было изменено на более высокую полосу. В Канаде , США , Мексике , Багамских островах и т. д. представляют собой 101 FM-канал, пронумерованные от 200 (центральная частота 87,9 МГц) до 300 (центральная частота 107,9 МГц), хотя эти номера редко используются за пределами радиотехники и правительства.

Центральные частоты FM-каналов разнесены с шагом 200 кГц. Частота 87,9 МГц, хотя технически она является частью 6-го телеканала (от 82 до 88 МГц), используется всего двумя FM-станциями класса D в США. Портативные радиотюнеры часто настраиваются на частоту 87,5 МГц, чтобы одни и те же радиоприемники можно было производить и продавать по всему миру. В автомобилях обычно есть FM-радиоприемники, которые можно настроить на частоту 87,7 МГц, чтобы звук 6-го телеканала на частоте 87,75 МГц (± 10 кГц) можно было принимать во время вождения. Это в значительной степени больше невозможно из-за перехода на цифровое телевидение в 2009 году , хотя в 2023 году Федеральная комиссия по связи разрешила четырнадцати маломощным телевизионным станциям Channel 6 продолжать предоставлять радиоуслуги на неопределенный срок.

В Соединенных Штатах двадцать один канал с центральными частотами 87,9–91,9 МГц (каналы с 200 по 220) составляют зарезервированную полосу частот исключительно для некоммерческих образовательных ( NCE ) станций. Остальные каналы (от 92,1 до 107,9 МГц (каналы 221–300) могут использоваться как коммерческими, так и некоммерческими станциями. (Обратите внимание, что в Канаде и Мексике эта оговорка не применяется; Мексика ввела резервирование 106,1–107,9 МГц для общественных и местных станций в 2014 году, хотя десятки станций устарели из-за нехватки места для их перемещения.)

Первоначально Федеральная комиссия по связи США (FCC) разработала план частот , в котором FM-радиостанции будут распределяться с интервалом в четыре канала (разнос 800 кГц) для любой одной географической области. Таким образом, в одной зоне станции могли находиться на частотах 88,1, 88,9, 89,7 и т. д., а в соседней зоне станции могли находиться на частотах 88,3, 89,1, 89,9, 90,7 и т. д. Некоторые частоты были предназначены только для класса А (см. FM-радиовещание). ), который имел предел в три киловатта ( эффективной излучаемой мощности ERP) и предел высоты антенны для центра излучения в 300 футов (91,4 м) над средней местностью ( HAAT ). Эти частоты были 92,1, 92,7, 93,5, 94,3, 95,3, 95,9, 96,7, 97,7, 98,3, 99,3, 100,1, 100,9, 101,7, 102,3, 103,1, 103,9, 104,9, 105,5, 106. .3 и 107.1. На других частотах станция могла быть класса B (50 кВт, 500 футов) или класса C (100 кВт, 2000 футов), в зависимости от того, в какой зоне она находилась.

В конце 1980-х годов FCC перешла на план частот, основанный на таблице разделения расстояний с использованием действующих в настоящее время станций, и разделила таблицу классов, чтобы создать дополнительные классы и изменить пределы высоты антенны на метры. Мощность класса А была увеличена вдвое до шести киловатт, а отмеченные выше ограничения по частоте были сняты. По состоянию на конец 2004 года станцию ​​можно «втиснуть» куда угодно, если ее местоположение и класс соответствуют правилам таблицы разделения FCC. Правила разноса вторых соседних каналов не применяются к станциям, имеющим лицензию до 1964 года.

В 2017 году Бразилия заложила основу для возвращения каналов 5 и 6 (76,1–87,5 МГц) для использования в звуковом радиовещании и потребовала новых радиоприемников, чтобы иметь возможность настраиваться на новый расширенный диапазон ( португальский : faixa estendida , сокращенно eFM). Пять передатчиков общественной телекомпании Brazil Communication Company стали первыми станциями расширенного диапазона, начавшими вещание 7 мая 2021 года.

Девиация и полоса пропускания

Обычно каждый канал имеет ширину 200 кГц (0,2 МГц) и может передавать звук и поднесущие частоты до 100 кГц. Отклонение обычно ограничивается общим значением 150 кГц (±75 кГц), чтобы предотвратить помехи соседнего канала в диапазоне. Станции в США могут превысить этот предел на 10%, если они используют нестереоподнесущие , увеличивая общую модуляцию на 0,5% на каждый 1%, используемый поднесущими. Некоторые станции могут ограничиваться отклонением (±50 кГц), чтобы уменьшить полосу пропускания передачи и чтобы можно было подключить дополнительные станции.

План частот OIRT

Диапазон вещания ОИРТ FM охватывает от 65,8 до 74 МГц. Он использовался в Советском Союзе и большинстве других Варшавского договора стран-членов Международной организации радио и телевидения в Восточной Европе (OIRT), за исключением Восточной Германии , которая всегда использовала радиовещание в диапазоне от 87,5 до 100 (позже 104) МГц. группа — в соответствии с Западной Европой.

Нижняя часть диапазона ОВЧ ведет себя немного как коротковолновая радиосвязь , поскольку ее радиус действия больше, чем верхняя часть диапазона ОВЧ. Он идеально подходил для связи с обширными и отдаленными районами, где в противном случае не было бы приема FM-радио. В некотором смысле, FM подходит для этого диапазона, потому что эффект захвата FM может смягчить помехи от небесных волн .

Переход на диапазон 87,5–108 МГц начался еще в 1980-х годах в некоторых странах Восточной Европы. После краха коммунистического правительства этот переход значительно ускорился благодаря созданию частных станций. Это также было вызвано отсутствием оборудования для диапазона OIRT и модернизацией существующих сетей передачи.

Многие страны полностью прекратили вещание в диапазоне ОИРТ FM, хотя его использование продолжается в других, в основном в бывших республиках СССР. Будущее вещания в диапазоне ОИРТ FM ограничено из-за отсутствия новых потребительских приемников этого диапазона за пределами России.

Странами, которые до сих пор используют диапазон OIRT, являются Россия (включая Калининград ), Беларусь , Молдова , Украина , и Туркменистан .

В Чехословакии решение использовать диапазон от 87,5 до 108 МГц вместо диапазона от 65,9 до 74 МГц было принято в начале восьмидесятых годов. Был создан частотный план, который был согласован на международном уровне на Региональной административной конференции по звуковому FM-радиовещанию в диапазоне ОВЧ в Женеве в 1984 году. Выделенные частоты по-прежнему действительны и используются в Чехии и Словакии . Первый передатчик был введен в эксплуатацию на частоте 102,5 МГц недалеко от Праги в ноябре 1984 года. Три года спустя по всей стране работало одиннадцать передатчиков, в том числе три в пражском районе Жижков. В 1988 году планировалось установить 270 передатчиков в 45 местах. Переход завершился в 1993 году.

В Польше все радиовещательные передатчики OIRT были закрыты в конце 1999 года.

Венгрия закрыла оставшиеся вещательные передатчики в 2007 году, и на тридцать дней в июле того же года несколько венгерских радиолюбителей получили временное экспериментальное разрешение на проведение экспериментов по распространению радиосигналов и помехам в диапазоне 70–70,5 МГц.

В Беларуси на ОИРТ по-прежнему работают только государственные общественные радиостанции. Все станции ОИРТ в Беларуси являются зеркалом обычного FM-вещания. Основное назначение этих станций — совместимость со старым оборудованием.

В 2014 году Россия начала замену передатчиков в диапазоне OIRT на FM-передатчики в диапазоне CCIR («западные»). Основная причина перехода на CCIR FM — привлечь больше слушателей.

В отличие от западной практики, частоты OIRT FM основаны на частоте, кратной 30 кГц, а не 50, 100 или 200 кГц. Возможно, это было сделано для уменьшения внутриканальных помех, вызванных спорадическим распространением E и другими атмосферными эффектами, которые чаще возникают на этих частотах. Однако эффекты многолучевого распространения менее раздражают, чем в диапазоне CCIR.

Стерео обычно достигается путем отправки стереофонического разностного сигнала с использованием процесса, называемого полярной модуляцией . Полярная модуляция использует уменьшенную поднесущую на частоте 31,25 кГц со звуком на обеих боковых полосах. Это дает следующую структуру сигнала: L + R --> уменьшенная поднесущая 31,25 кГц L - R.

в диапазоне 4 метра (70–70,5 МГц), Распределение любительского радио используемое во многих европейских странах, полностью находится в пределах диапазона OIRT FM. Операторы этого диапазона и 6-метрового диапазона (50–54 МГц) используют присутствие радиовещательных станций как признак того, что есть «открытие» в Восточную Европу или Россию. Это может быть неоднозначным благом, поскольку 4-метровое любительское распределение составляет всего 0,5 МГц или меньше, а одна радиовещательная станция создает значительные помехи для большей части диапазона.

Телевизионные каналы R4 и R5 Системы D полностью или частично лежат в диапазоне FM-аудиовещания 87,5–108 МГц. Поэтому странам, которые все еще используют Систему D, придется рассмотреть возможность реорганизации телевещания, чтобы в полной мере использовать этот диапазон для аудиовещания.

Японский полосовой план

См. Также: FM-вещание в Японии.

Диапазон FM в Японии составляет 76–95 МГц (ранее 76–90). Участок 90–108 МГц использовался для аналоговых телеканалов УКВ 1, 2 и 3 (каждый телевизионный канал NTSC имеет ширину 6 МГц). Узость японского диапазона (19 МГц по сравнению с чуть более 20 МГц для диапазона CCIR) ограничивает количество FM-станций, которые можно разместить на циферблате, в результате чего многие коммерческие радиостанции вынуждены использовать AM .

Многие японские радиоприемники способны принимать как японский FM-диапазон, так и CCIR FM-диапазон, поэтому одну и ту же модель можно продавать в Японии или экспортировать. Радиостанция может охватывать диапазон от 76 до 108 МГц, диапазон частот может выбираться пользователем, либо при сборке радиостанция может быть настроена на работу в одном диапазоне с помощью специально размещенного диода или другого внутреннего компонента.

Обычные радиоприемники с аналоговой настройкой (циферблат и указатель) раньше имели маркировку «TV Sound» в разделе 76–88. Если бы эти радиоприемники продавались, например, в США, секция 76–88 была бы отмечена как телевизионный звук для 5-го и 6-го ОВЧ-каналов (как два телевизионных канала NTSC шириной 6 МГц), а секция 88–108 — как обычный FM. . Совместимость «звука телевизора» с обычным FM-радио закончилась с переходом на цифровое телевидение в США в 2009 году, за исключением ограниченного числа маломощных станций на канале 6 , которые до сих пор используют аналоговый вариант; эти маломощные станции перейдут на цифру в 2021 году.

Подержанные автомобили, импортированные из Японии, содержат радиоприемник, предназначенный для японского диапазона FM, и импортеры часто устанавливают «конвертер» для преобразования диапазона от 87,5 до 107,9 МГц с понижением частоты до частот, которые может принимать радио. Помимо отображения неправильной частоты, есть еще два недостатка, которые могут привести к нежелательной производительности; конвертер не может полностью преобразовать обычный международный FM-диапазон (шириной до 20,5 МГц) в единственный японский диапазон шириной 14 МГц (если только конвертер не включает два переключаемых пользователем режима понижающего преобразования), и автомобильная антенна может работать плохо работает в верхнем FM-диапазоне. Некоторые преобразователи просто преобразуют диапазон FM с понижением на 12 МГц, что приводит к логическим частотам (например, 78,9 для 90,9, 82,3 для 94,3 и т. д.), но исключает диапазон 102–108 МГц. Кроме того, RDS не используется в Японии, тогда как большинство современных автомобильных радиоприемников, доступных в Европе, имеют эту систему. Также конвертер может не пропускать диапазон MW , который используется для AM-вещания. Лучшее решение — заменить магнитолу и антенну на те, которые предназначены для страны, где будет эксплуатироваться автомобиль.

В Австралии была аналогичная ситуация с австралийскими телеканалами 3, 4 и 5, работающими в диапазоне от 88 до 108 МГц, и она намеревалась последовать примеру Японии, но в конце концов выбрала западный план частот из-за радиостанций CCIR, которые вошли в страну. В Австралии продавались радиоприемники с частотой от 76 до 90 МГц.

Исторический план частот США

В 1930-х годах были начаты исследования по созданию радиостанций, передающих на очень высоких частотах (ОВЧ) выше 30 МГц. В октябре 1937 года Федеральная комиссия по связи (FCC) объявила о новом распределении частот, которое включало диапазон экспериментальных и учебных станций « Апекс », состоявший из 75 каналов в диапазоне от 41,02 до 43,98 МГц. Как и существующий диапазон AM, эти станции использовали амплитудную модуляцию, однако расстояние в 40 кГц между соседними частотами было в четыре раза больше, чем расстояние в 10 кГц в стандартном диапазоне AM-вещания, что уменьшало помехи на соседних частотах и ​​обеспечивало большую полосу пропускания для высокочастотного радиовещания. программирование верности.

Также в 1930-х годах Эдвин Ховард Армстронг разработал конкурирующую технологию передачи, «широкополосную частотную модуляцию», которая рекламировалась как превосходящая AM-передачи, в частности, из-за ее высокой точности и почти невосприимчивости к статическим помехам. В мае 1940 года, во многом благодаря усилиям Армстронга, FCC решила исключить диапазон Apex и с 1 января 1941 года разрешила использовать диапазон FM, работающий на 40 каналах в диапазоне 42–50 МГц. причем первые пять каналов зарезервированы для образовательных станций. Владельцы станций проявили значительный интерес к новому диапазону FM, однако ограничения на строительство, введенные во время Второй мировой войны, ограничили рост новой услуги.

После окончания войны FCC приступила к стандартизации распределения частот. Одной из проблем, вызывающих беспокойство, были эффекты тропосферного и спорадического распространения E , которые иногда отражали сигналы станций на больших расстояниях, вызывая взаимные помехи. Особенно спорное предложение, выдвинутое Радиокорпорацией Америки (RCA), которую возглавлял Дэвид Сарнофф , заключалось в том, что диапазон FM необходимо переключить на более высокие частоты, чтобы избежать этой потенциальной проблемы. Армстронг заявил, что это назначение преследовало скрытую цель – подорвать развитие FM-радио. однако предложение RCA возобладало, и 27 июня 1945 года FCC объявила о переназначении диапазона FM на 90 каналов из 88–106 МГц. который вскоре был расширен до 100 каналов в диапазоне 88–108 МГц, причем первые 20 каналов были зарезервированы для образовательных станций. Последовал период разрешения существующим FM-станциям вещать как на исходном «низком», так и на новом «высоком» FM-диапазонах, который закончился в полночь 8 января 1949 года, когда все передачи в низкочастотном диапазоне должны были прекратиться.

В 1978 году была выделена еще одна частота, зарезервированная для образовательных станций, - 87,9 МГц. В марте 2008 года Федеральная комиссия по связи запросила общественное мнение по поводу замены полосы пропускания, занимаемой в настоящее время аналоговыми телевизионными каналами 5 и 6 (76–88 МГц), на расширение диапазона FM-вещания, когда переход на цифровое телевидение должен был быть завершен в феврале 2009 года (в конечном итоге это было отложено). по июнь 2009 г.). Это предлагаемое распределение фактически позволило бы назначить частоты, соответствующие существующей японской службе FM-радио (которая начинается с 76 МГц), для использования в качестве расширения существующего диапазона FM-вещания в Северной Америке. Несколько маломощных телевизионных станций, в просторечии известных как « Franken-FM », работали в основном как радиостанции на канале 6, используя звуковую несущую 87,7 МГц этого канала в качестве радиостанции, принимаемой большинством FM-приемников, сконфигурированных для покрытия всего диапазона II . с 2009 по 2021 год; с тех пор меньшее число получило специальные временные полномочия на передачу специального аудионосителя в своих сигналах ATSC 3.0, чтобы сохранить статус-кво.

Отключение FM-радио

С постепенным внедрением цифрового радиовещания (например, HD Radio , DAB+ ) некоторые страны запланировали и начали отключение FM-радио . В результате Норвегия в январе 2018 года стала первой страной, отказавшейся от FM.

См. также

• FM-вещание
• Частотная модуляция