FM-вещание

Модулированные сигналы AM и FM для радио. AM ( амплитудная модуляция ) и FM ( частотная модуляция ) являются типами модуляции . Звук программного материала, обычно поступающий из радиостудии , используется для модуляции (изменения) несущей волны определенной частоты, а затем транслируется .
В AM-вещании амплитуда несущей волны модулируется для кодирования исходного звука. В FM-вещании частота несущей волны модулируется для кодирования звука. Радиоприемник исходный звук программы из извлекает модулированного радиосигнала и воспроизводит его в громкоговорителе .

Положение FM-радио в электромагнитном спектре

Коммерческий FM-радиопередатчик мощностью 35 кВт, построенный в конце 1980-х годов. Он принадлежит FM-радиостанции KWNR в Хендерсоне, штат Невада , и вещает на частоте 95,5 МГц.

FM-вещание — это метод радиовещания , в котором используется частотная модуляция ( FM ) несущей волны радиовещания. изобретенный в 1933 году американским инженером Эдвином Армстронгом Широкополосный FM-диапазон, , используется во всем мире для передачи высококачественного звука по радиовещанию . FM-вещание обеспечивает более высокую точность — более точное воспроизведение звука исходной программы — по сравнению с другими методами вещания, такими как AM-вещание . Он также менее восприимчив к распространенным формам помех , поскольку издает меньше статических и хлопающих звуков, чем часто слышно на AM. Поэтому FM используется для большинства трансляций музыки и общего звука (в звуковом спектре). FM- радиостанции используют очень высокий диапазон радиочастот .

Радиовещательные группы

Основная статья: Диапазон FM-вещания

Во всем мире диапазон FM-вещания попадает в УКВ- часть радиоспектра . Обычно используется диапазон от 87,5 до 108,0 МГц. или некоторая его часть, за некоторыми исключениями:

• В бывших советских республиках и некоторых странах бывшего Восточного блока также используется более старый диапазон 65,8–74 МГц. Назначенные частоты находятся с интервалом 30 кГц. Этот диапазон, иногда называемый диапазоном OIRT , постепенно сокращается. Если используется диапазон OIRT, диапазон 87,5–108,0 МГц называется диапазоном CCIR .
• В Японии используется полоса 76–95 МГц.
• В Бразилии до конца 2010-х годов FM-радиостанции использовали только диапазон 88–108 МГц, но с постепенным отказом от аналогового телевидения для старых выделен диапазон 76–88 МГц (старые каналы 5 и 6 диапазона в УКВ-телевидении). местные станции MW , которые перешли на FM по соглашению с ANATEL.

Частота FM-вещательной станции (точнее, присвоенная ей номинальная центральная частота) обычно кратна 100 кГц. В большинстве стран Южной Кореи , Северной и Южной Америки , на Филиппинах и в странах Карибского бассейна используются только нечетные кратные. Некоторые другие страны следуют этому плану из-за импорта транспортных средств, в основном из Соединенных Штатов, с радиоприемниками, которые могут настраиваться только на эти частоты. В некоторых частях Европы , Гренландии и Африки используются только кратные числа. В Соединенном Королевстве используются как нечетные, так и четные числа. В Италии используются частоты, кратные 50 кГц. В большинстве стран указана максимально допустимая погрешность частоты немодулированной несущей, которая обычно должна находиться в пределах 2 кГц от назначенной частоты. В некоторых странах существуют и другие необычные и устаревшие стандарты FM-вещания с нестандартными интервалами 1, 10, 30, 74, 500 и 300 кГц. Чтобы свести к минимуму межканальные помехи, станции, работающие с одной и той же или близлежащей передающей станции, как правило, поддерживают разнос частот не менее 500 кГц, даже если технически разрешено более близкое разнесение частот. МСЭ . публикует графики защитного коэффициента, которые показывают минимальное расстояние между частотами на основе их относительной мощности Только радиовещательные станции с достаточно большими географическими расстояниями между зонами покрытия могут работать на одних и тех же или близких частотах.

Технология

FM лучше подавляет статические помехи ( RFI ), чем AM. в ходе впечатляющей демонстрации Это было продемонстрировано компанией General Electric в ее нью-йоркской лаборатории в 1940 году. Радио имело приемники как AM, так и FM. Имея дугу в миллион вольт в качестве источника помех, АМ-приемник издавал рев помех, а FM-приемник четко воспроизводил музыкальную программу экспериментального FM-передатчика Армстронга в Нью-Джерси.

Антенная решетка скрещенного диполя передатчика станции 94,9 KENZ МГц , 48 кВт на Лейк-Маунтин, штат Юта. Он излучает с круговой поляризацией . радиоволны

Модуляция

Частотная модуляция или FM — это форма модуляции, которая передает информацию путем изменения частоты несущей волны ; более старая амплитудная модуляция или AM изменяет амплитуду несущей, при этом ее частота остается постоянной. При FM отклонение частоты от назначенной несущей частоты в любой момент прямо пропорционально амплитуде (аудио) входного сигнала, определяющей мгновенную частоту передаваемого сигнала. Поскольку передаваемые FM-сигналы используют значительно большую полосу пропускания, чем AM-сигналы, эта форма модуляции обычно используется с более высокими частотами ( ОВЧ или УВЧ ), используемыми телевидением , диапазоном FM-вещания и наземными мобильными радиосистемами .

Максимальное отклонение частоты несущей обычно указывается и регулируется лицензирующими органами каждой страны. Для стереовещания максимально допустимое отклонение несущей неизменно составляет ±75 кГц, хотя в США допускается немного большее значение при использовании систем SCA. Для монофонического вещания опять же наиболее распространенное максимальное отклонение составляет ±75 кГц. Однако в некоторых странах для монофонического вещания указывается более низкое значение, например ±50 кГц.

Первый прототип FM-передатчика Армстронга, расположенный в Эмпайр-Стейт-Билдинг в Нью-Йорке, который он использовал для секретных испытаний своей системы в период с 1934 по 1935 год. Имевший лицензию экспериментальной станции W2XDG, он передавал на частоте 41 МГц при мощности 2 кВт.

Мгновенный спектр и каскадный график в диапазоне FM-вещания, показывающий три сильные местные станции; речь и музыка демонстрируют разные закономерности частоты и времени. Когда передаваемый звук тихий, в спектре можно различить стереофонические пилот-тоны 19 кГц.

Пропускная способность

Полоса пропускания FM-передачи определяется правилом ширины полосы Карсона , которое представляет собой сумму удвоенного максимального отклонения и удвоенной максимальной частоты модуляции. Для передачи, включающей RDS , это будет 2 × 75 кГц + 2 × 60 кГц = 270 кГц . Это также известно как необходимая полоса пропускания .

Предварительный акцент и деакцент

Случайный шум имеет треугольное спектральное распределение в FM-системе, в результате чего шум возникает преимущественно на более высоких звуковых частотах в основной полосе частот . Это можно компенсировать, в ограниченной степени, путем усиления высоких частот перед передачей и их уменьшения на соответствующую величину в приемнике. Снижение высоких звуковых частот в приемнике также снижает высокочастотный шум. Эти процессы усиления, а затем уменьшения определенных частот известны как предыскажение и деакцентирование соответственно.

Величина используемого предыскажения и уменьшения напряжения определяется постоянной времени простой схемы RC-фильтра . В большинстве стран мира 50 мкс используется постоянная времени . В Америке и Южной Корее используется 75 мкс. Это относится как к моно , так и к стереопередачам . В стереофоническом режиме предыскажение применяется к левому и правому каналам перед мультиплексированием .

Использование предыскажения становится проблемой, поскольку многие формы современной музыки содержат больше высокочастотной энергии, чем музыкальные стили, преобладавшие при зарождении FM-радиовещания. Предварительное усиление этих высокочастотных звуков может привести к чрезмерному отклонению несущей FM . Для предотвращения этого используются устройства контроля модуляции (ограничители). Системы, более современные, чем FM-радиовещание, как правило, используют либо зависящие от программы переменные предыскажения; например, dbx в звуковой системе телевизора BTSC или вообще ничего.

Предварительное выделение и уменьшение выделения использовалось на заре FM-вещания. Согласно сообщению BBC за 1946 год, Первоначально в США рассматривалось значение 100 мкс, но впоследствии было принято значение 75 мкс.

Стерео FM

Задолго до того, как была рассмотрена FM-стереопередача, экспериментировали с FM-мультиплексированием других типов информации об уровне звука. Эдвин Армстронг, изобретший FM, был первым, кто экспериментировал с мультиплексированием на своей экспериментальной станции W2XDG на частоте 41 МГц, расположенной на 85-м этаже Эмпайр -стейт-билдинг в Нью-Йорке .

Эти мультиплексные FM-передачи начались в ноябре 1934 года и состояли из основной аудиопрограммы канала и трех поднесущих : факсимильной программы, сигнала синхронизации для факсимильной программы и канала телеграфного заказа . Эти оригинальные поднесущие FM-мультиплекса были модулированы по амплитуде.

Две музыкальные программы, состоящие из программ Red и Blue Network радиосети NBC, одновременно передавались с использованием одной и той же системы модуляции поднесущей как часть системы связи студия-передатчик. В апреле 1935 года поднесущие AM были заменены поднесущими FM, что привело к значительному улучшению результатов.

Первые передачи на поднесущей FM, исходящие от экспериментальной станции майора Армстронга KE2XCC в Алпайне, штат Нью-Джерси, произошли в 1948 году. Эти передачи состояли из двухканальных аудиопрограмм, бинауральных аудиопрограмм и факсимильной программы. Исходная частота поднесущей, используемая в KE2XCC, составляла 27,5 кГц. Полоса пропускания ПЧ составляла ±5 кГц, поскольку единственной целью в то время была передача звука AM-радио качества. В этой системе передачи использовалась предыскажение звука длительностью 75 мкс, например, основной монофонический звук, а затем мультиплексированный стереозвук.

В конце 1950-х годов несколько систем для добавления стерео рассмотрела FCC к FM-радио . Включены были системы от 14 сторонников, включая Crosby, Halstead, Electrical and Musical Industries, Ltd ( EMI ), Zenith и General Electric. Отдельные системы были оценены на предмет их сильных и слабых сторон во время полевых испытаний в Юнионтауне, штат Пенсильвания , с использованием KDKA-FM в Питтсбурге в качестве исходной станции. Система Crosby была отклонена FCC, поскольку она была несовместима с существующими службами авторизации вспомогательной связи (SCA), которые использовали различные частоты поднесущих, включая 41 и 67 кГц. Многие FM-станции, испытывающие недостаток доходов, использовали SCA для «хранительного вещания» и других целей, не связанных с радиовещанием. Система Холстеда была отвергнута из-за отсутствия разделения высокочастотного стерео и снижения отношения сигнал/шум основного канала. Системы GE и Zenith, настолько похожие, что их считали теоретически идентичными, были официально одобрены FCC в апреле 1961 года в качестве стандартного метода стереофонического FM-вещания в Соединенных Штатах, а затем приняты большинством других стран. Важно, чтобы стереопередачи были совместимы с моноресиверами. По этой причине левый (L) и правый (R) каналы алгебраически кодируются в сигналы суммы (L+R) и разности (L-R). Моно-ресивер будет использовать только сигнал L+R, поэтому слушатель будет слышать оба канала через один громкоговоритель. Стереоресивер добавит разностный сигнал к суммарному сигналу для восстановления левого канала и вычтет разностный сигнал из суммы для восстановления правого канала.

Сигнал (L+R) ограничен диапазоном от 30 Гц до 15 кГц для защиты пилот-сигнала 19 кГц. Сигнал (L-R), который также ограничен 15 кГц, модулируется по амплитуде сигналом с двухполосной подавленной несущей (DSB-SC) 38 кГц, таким образом занимая диапазон от 23 кГц до 53 кГц. 19 кГц ± 2 Гц Также генерируется пилот-тон ровно на половине частоты поднесущей 38 кГц и с точным фазовым соотношением к ней, как определено формулой ниже. Пилот-сигнал передается с уровнем 8–10% от общего уровня модуляции и используется приемником для идентификации стереопередачи и восстановления поднесущей 38 кГц с правильной фазой. Композитный стереофонический мультиплексный сигнал содержит основной канал (L+R), пилот-тон и разностный сигнал (L-R). Этот составной сигнал вместе с любыми другими поднесущими модулирует FM-передатчик. Термины «композитный» , «мультиплексный» и даже «MPX» используются как взаимозаменяемые для описания этого сигнала.

Мгновенное отклонение несущей частоты передатчика из-за стереозвука и пилот-тона (при модуляции 10 %) составляет

$\left[0.9\left[{\frac {A+B}{2}}+{\frac {A-B}{2}}\sin 4\pi f_{p}t\right]+0.1\sin 2\pi f_{p}t\right]\times 75~\mathrm {kHz}$

где A и B — предварительно подчеркнутые левый и правый аудиосигналы, а $f_{p}$=19 кГц – частота пилот-тона. Незначительные изменения пикового отклонения могут возникать при наличии других поднесущих или в соответствии с местными правилами.

Другой способ взглянуть на результирующий сигнал состоит в том, что он попеременно меняется между левым и правым с частотой 38 кГц, причем фаза определяется пилот-сигналом 19 кГц. Большинство стереокодеров используют этот метод переключения для генерации поднесущей 38 кГц, но практические конструкции кодеров должны включать схемы для работы с гармониками переключения. Преобразование мультиплексного сигнала обратно в левый и правый аудиосигналы осуществляется декодером, встроенным в стереоресиверы. Опять же, декодер может использовать технику переключения для восстановления левого и правого каналов.

Кроме того, для данного уровня РЧ в приемнике соотношение сигнал/шум и многолучевые искажения для стереосигнала будут хуже, чем для моноприемника. По этой причине многие стерео FM-приемники включают в себя переключатель стерео/моно, позволяющий слушать в моно, когда условия приема далеки от идеальных, а большинство автомобильных радиоприемников устроены так, чтобы уменьшить разделение по мере ухудшения отношения сигнал/шум, в конечном итоге переходя в моно. при этом указывая, что получен стереосигнал. Как и в случае с монофонической передачей, обычной практикой является применение предыскажения к левому и правому каналам перед кодированием и уменьшение предыскажения на приемнике после декодирования.

Примерно в 2010 году в США было предложено использовать однополосную модуляцию для стереоподнесущей. Предполагалось, что он более эффективно использует спектр и обеспечивает улучшение отношения сигнал/шум в приемнике на 4 дБ, а также утверждалось, что многолучевые искажения также будут уменьшены. Несколько радиостанций по всей стране транслируют стерео таким образом под экспериментальным разрешением Федеральной комиссии по связи (FCC). Возможно, он несовместим с очень старыми ресиверами, но утверждается, что с большинством новых ресиверов никакой разницы не слышно. В настоящее время правила FCC не допускают такой режим стереофонической работы.

Квадрафонический FM

В 1969 году Луи Доррен изобрел систему Quadraplex одиночной станции, дискретного, совместимого четырехканального FM-вещания. В системе Quadraplex есть две дополнительные поднесущие, дополняющие одну, используемую в стандартном стереофоническом FM. Схема основной полосы выглядит следующим образом:

• Сигнал основного канала от 50 Гц до 15 кГц (сумма всех 4 каналов) (LF+LR+RF+RR), для совместимости с моно FM-прослушиванием.
• От 23 до 53 кГц (синусоидальная поднесущая) (LF+LR) – (RF+RR) левый минус правый разностный сигнал. Модуляция этого сигнала в алгебраической сумме и разнице с основным каналом используется для совместимости с 2-канальным стереослушателем.
• От 23 до 53 кГц (косинус-квадратурная поднесущая 38 кГц) (LF+RR) − (LR+RF) Разность по диагонали. Модуляция этого сигнала в виде алгебраической суммы и разности с основным каналом и всеми остальными поднесущими используется для квадрафонического прослушивателя.
• От 61 до 91 кГц (синусоидальная квадратурная поднесущая 76 кГц) (LF+RF) − (LR+RR) Разница между фронтом и тылом. Модуляция этого сигнала в виде алгебраической суммы и разности с основным каналом и всеми остальными поднесущими также используется для квадрафонического прослушивателя.
• Поднесущая SCA 105 кГц, с фазовой синхронизацией до пилот-сигнала 19 кГц, для услуг чтения для слепых, фоновой музыки и т. д.

Обычный стереосигнал можно рассматривать как переключение между левым и правым каналами с частотой 38 кГц, соответствующим образом ограниченным по полосе. Квадрофонический сигнал можно рассматривать как циклическое переключение через LF, LR, RF, RR на частоте 76 кГц.

Ранние попытки передачи дискретной четырехканальной квадрофонической музыки требовали использования двух FM-станций; один передает передние аудиоканалы, другой — тыловые каналы. Прорыв произошел в 1970 году, когда KIOI ( K-101 ) в Сан-Франциско успешно передал настоящий квадрафонический звук с одной FM-станции с использованием системы Quadraplex под управлением Специального временного органа FCC . После этого эксперимента был предложен долгосрочный тестовый период, который позволил бы одной FM-станции на каждом из 25 крупнейших радиорынков США вести вещание в формате Quadraplex. Мы надеемся, что результаты испытаний докажут FCC, что система совместима с существующей двухканальной стереопередачей и приемом и что она не создает помех соседним станциям.

Было несколько вариантов этой системы, представленных GE, Zenith, RCA и Denon для тестирования и рассмотрения во время полевых испытаний Национального комитета по квадрафонической радиосвязи для FCC. Оригинальная система Dorren Quadraplex превзошла все остальные и была выбрана в качестве национального стандарта квадрофонического FM-вещания в США. Первой коммерческой FM-станцией, которая транслировала квадрафонический программный контент, была WIQB (теперь называемая WWWW-FM ) в Анн-Арборе / Салин, штат Мичиган, под руководством главного инженера Брайана Джеффри Брауна.

Снижение шума

различные попытки добавить аналоговое шумоподавление В 1970-х и 1980-х годах предпринимались к FM-вещанию:

Коммерчески неудачная система шумоподавления, использовавшаяся с FM-радио в некоторых странах в конце 1970-х годов, Dolby FM была похожа на Dolby B. но использовал модифицированную постоянную времени предыскажения 25 мкс и схему частотно-избирательного компандирования для уменьшения шума. Изменение предыскажения компенсирует избыточный отклик высоких частот, который в противном случае затруднил бы прослушивание для тех, у кого нет декодеров Dolby.

Похожая система под названием High Com FM была протестирована в Германии в период с июля 1979 года по декабрь 1981 года компанией IRT . Он был основан на системе широкополосного компандера Telefunken High Com , но никогда не был представлен на коммерческой основе в FM-радиовещании.

Еще одной системой была на базе CX система шумоподавления FMX , внедренная на некоторых радиовещательных станциях в США в 1980-х годах.

Другие услуги подперевозчиков

Типичный спектр составного группового сигнала, включая DirectBand и поднесущую на частоте 92 кГц.

FM-радиовещание с момента своего создания включало в себя возможности дополнительных услуг авторизации связи (SCA), поскольку оно рассматривалось как еще одна услуга, которую лицензиаты могли использовать для получения дополнительного дохода. Использование SCA было особенно популярно в США, но гораздо менее популярно в других странах. Использование таких поднесущих включает услуги радиочтения для слепых , которые стали обычным явлением и остаются таковыми, частные услуги по передаче данных (например, отправка информации о фондовом рынке биржевым маклерам или списки запрещенных номеров украденных кредитных карт в магазины, ) бесплатные услуги фоновой музыки по подписке для магазинов, пейджинговые услуги («бипер»), программирование на альтернативных языках и предоставление программ для AM-передатчиков станций AM/FM. Поднесущие SCA обычно имеют частоту 67 кГц и 92 кГц. Первоначально пользователями услуг SCA были частные аналоговые аудиоканалы, которые можно было использовать внутри компании или арендовать, например, Muzak услуги типа . Были эксперименты с квадрафоническим звуком. Если станция не вещает в стерео режиме, все, начиная с 23 кГц, может быть использовано для других служб. Защитную полосу около 19 кГц (±4 кГц) по-прежнему необходимо поддерживать, чтобы не запускать стереодекодеры на приемниках. Если есть стерео, обычно существует защитная полоса между верхним пределом стереосигнала DSBSC (53 кГц) и нижним пределом любой другой поднесущей.

цифровой передачи данных Также доступны услуги . Поднесущая 57 кГц ( фаза синхронизирована с третьей гармоникой стереофонического пилот-тона) используется для передачи низкополосного цифрового сигнала системы радиоданных , предоставляя дополнительные функции, такие как название станции, альтернативную частоту (AF), данные о трафике для спутниковой навигации. системы и радиотекст (RT). Этот узкополосный сигнал работает со скоростью всего 1187,5 бит в секунду , поэтому подходит только для текста. несколько проприетарных Для частной связи используется систем. Вариантом RDS является североамериканская RBDS или система «умного радио». В Германии аналоговая система ARI использовалась до появления RDS, чтобы предупреждать автомобилистов о трансляции дорожных сообщений (не беспокоя других слушателей). Планы по использованию ARI в других европейских странах привели к развитию RDS как более мощной системы. RDS спроектирован таким образом, чтобы его можно было использовать вместе с ARI, несмотря на использование идентичных частот поднесущих.

В Соединенных Штатах и ​​Канаде Eureka услуги цифрового радио развертываются в диапазоне FM, а не с использованием 147 или японского стандарта ISDB . Этот внутриполосный одноканальный подход, как и все методы цифровой радиосвязи , использует усовершенствованное сжатое аудио . Запатентованная система iBiquity , известная как HD Radio , разрешена для работы в «гибридном» режиме, в котором как традиционная аналоговая несущая FM, так и цифровые поднесущие боковой передаются полосы.

Мощность передачи

Выходная мощность передатчика FM-вещания является одним из параметров, определяющих дальность передачи. Другими важными параметрами являются высота передающей антенны и коэффициент усиления антенны . Мощность передатчика следует выбирать тщательно, чтобы обеспечить покрытие необходимой зоны, не создавая помех другим станциям, находящимся дальше. Практическая мощность передатчиков варьируется от нескольких милливатт до 80 кВт. Когда мощность передатчика превышает несколько киловатт, эксплуатационные расходы становятся высокими и приемлемыми только для крупных станций. Эффективность более крупных передатчиков теперь превышает 70% (от входной мощности переменного тока до выходной радиочастотной мощности) для передачи только в FM-диапазоне. Для сравнения: до того, как использовались высокоэффективные импульсные источники питания и усилители LDMOS, этот показатель составлял 50%. Эффективность резко падает при добавлении какой-либо службы цифрового HD-радио.

Расстояние приема

Радиоволны УКВ обычно не выходят далеко за пределы визуального горизонта , поэтому дальность приема FM-станций обычно ограничивается 30–40 милями (50–60 км). Они также могут быть заблокированы холмами и, в меньшей степени, зданиями. Люди с более чувствительными приемниками или специализированными антенными системами или те, кто расположен в районах с более благоприятной топографией, могут иметь возможность принимать полезные сигналы FM-вещания на значительно больших расстояниях.

Эффект ножевого лезвия может обеспечить прием там, где между вещательной станцией и приемником нет прямой видимости. Прием может значительно варьироваться в зависимости от позиции. Одним из примеров является горный массив Учка , который делает возможным постоянный прием итальянских сигналов из Венето и Марке на значительной части Риеки , Хорватия, несмотря на расстояние более 200 км (125 миль). Другие эффекты распространения радиоволн, такие как тропосферное распространение и спорадическое E, могут иногда обеспечивать периодический прием удаленных станций на очень больших расстояниях (сотни миль), но на них нельзя полагаться в целях коммерческого вещания. Хороший прием по всей стране — одно из главных преимуществ перед радио DAB/+ .

Это все еще меньше, чем диапазон AM-радиоволн, которые из-за своих более низких частот могут распространяться как земные волны или отражаться от ионосферы , поэтому AM-радиостанции могут быть приняты на расстоянии сотен (иногда тысяч) миль. Это свойство типичной частоты (и мощности) несущей волны, а не ее режима модуляции.

Диапазон FM-передачи зависит от усиления радиочастотной мощности передатчика, антенны и высоты антенны . В некоторых местах помехи от других станций также являются фактором. В США FCC публикует кривые, которые помогают рассчитать максимальное расстояние в зависимости от уровня сигнала в месте приема. Во всем мире для этого чаще используется компьютерное моделирование.

Многие FM-станции, особенно те, которые расположены в зонах с сильным многолучевым распространением, используют дополнительное сжатие /обработку звука, чтобы сохранить основной звук выше фонового шума для слушателей, часто за счет общего воспринимаемого качества звука. Однако в таких случаях этот метод часто оказывается удивительно эффективным в увеличении полезной дальности действия станции.

История

Для более широкого освещения этой темы см. «История радио» и «История радиовещания» .

Смотрите также: AM-вещание § История

Америка

Бразилия

См. Также: Расширенный диапазон FM в Бразилии.

Первой радиостанцией, которая вещала в FM-диапазоне в Бразилии, была Rádio Imprensa, которая начала вещание в Рио-де-Жанейро в 1955 году на частоте 102,1 МГц и была основана предпринимательницей Анной Хури. Из-за высоких затрат на импорт FM-радиоприемников передачи осуществлялись в сетях, закрытых для предприятий и магазинов, где воспроизводилась эмбиент-музыка, предлагаемая по радио. До 1976 года Rádio Imprensa была единственной станцией, работающей в FM-диапазоне в Бразилии. Со второй половины 1970-х годов FM-радиостанции начали становиться популярными в Бразилии, в результате чего AM-радио постепенно теряло популярность.

В 2021 году Министерство связи Бразилии расширило диапазон FM-радио с 87,5–108,0 МГц до 76,1–108,0 МГц, чтобы обеспечить миграцию AM-радиостанций в столицы Бразилии и крупные города.

Соединенные Штаты

Одна из первых FM-радиостанций, Эдвина Армстронга экспериментальная станция W2XMN в Алпайне, штат Нью-Джерси , США. На врезках изображена часть передатчика и карта FM-станций 1940 года. Башня стоит и сегодня.

FM-радиовещание началось в конце 1930-х годов, когда оно было инициировано несколькими первыми экспериментальными станциями, в том числе W1XOJ/W43B/WGTR (закрыта в 1953 году) и W1XTG/ WSRS , обе вели передачу из Пакстона, штат Массачусетс (ныне Вустер, штат Массачусетс). Массачусетс ); W1XSL/W1XPW/W65H/WDRC-FM/WFMQ/WHCN , Мериден, Коннектикут; и W2XMN , KE2XCC и WFMN , Алпайн, Нью-Джерси (принадлежащие самому Эдвину Армстронгу, закрытые после смерти Армстронга в 1954 году). Также следует отметить станции General Electric W2XDA Schenectady и W2XOY New Scotland, New York — два экспериментальных FM-передатчика на частоте 48,5 МГц, которые подписали контракт в 1939 году. 20 ноября 1940 года они начали регулярное программирование под названием W2XOY. В течение следующих нескольких лет эта станция работала под позывными W57A, W87A и WGFM и перешла на частоту 99,5 МГц, когда диапазон FM был перемещен в часть радиоспектра 88–108 МГц. General Electric продала станцию ​​в 1980-х годах. Сегодня эта станция называется WRVE .

Среди других пионеров были W2XQR/W59NY/WQXQ/WQXR-FM , Нью-Йорк; W47NV/WSM-FM Нэшвилл, Теннесси (подписан в 1951 году); W1XER/W39B/WMNE со студиями в Бостоне, а затем в Портленде, штат Мэн, но чей передатчик находился на вершине самой высокой горы на северо-востоке США, горы Вашингтон , Нью-Гэмпшир (закрыт в 1948 году); и W9XAO/W55M/WTMJ-FM Милуоки, Висконсин (вышел из эфира в 1950 году).

Коммерческий диапазон FM-вещания был официально создан в Соединенных Штатах 1 января 1941 года. первые пятнадцать разрешений на строительство были объявлены 31 октября 1940 года. Эти станции в основном транслируют одновременно свои родственные AM-станции, а также транслируют насыщенную оркестровую музыку для магазинов и офисов, классическую музыку для элитной аудитории в городских районах и образовательные программы.

27 июня 1945 года Федеральная комиссия по связи объявила о переназначении диапазона FM на 90 каналов в диапазоне 88–106 МГц (который вскоре был расширен до 100 каналов в диапазоне 88–108 МГц). Этот сдвиг, к которому настаивала AM-вещательная компания RCA, сделал все FM-приемники эпохи Армстронга бесполезными и задержал распространение FM. В 1961 году WEFM (в районе Чикаго) и WGFM (в Скенектади, Нью-Йорк ) были объявлены первыми стереостанциями. К концу 1960-х годов FM был принят для трансляции стерео «AOR — альбомно-ориентированного рок -формата», но только в 1978 году количество слушателей FM-станций превысило количество слушателей AM-станций в Северной Америке. На протяжении большей части 70-х годов FM рассматривалось как интеллектуальное радио, связанное с образовательными программами и классической музыкой, но ситуация изменилась в 1980-х и 1990-х годах, когда 40 лучших музыкальных станций, а позже даже станции кантри-музыки, в значительной степени отказались от AM в пользу FM. Сегодня AM в основном является прерогативой разговорного радио, новостей, спорта, религиозных программ, этнического радиовещания (на языке меньшинств) и некоторых видов музыки, представляющей интересы меньшинств. Этот сдвиг превратил AM в «альтернативную группу», которой когда-то был FM. (Некоторые AM-станции начали одновременно транслировать FM-сигналы или переключаться на них, чтобы привлечь молодых слушателей и решить проблемы с приемом в зданиях, во время гроз и вблизи высоковольтных проводов. Некоторые из этих станций теперь подчеркивают свое присутствие в FM-диапазоне. )

Европа

Диапазон средних волн (известный как диапазон AM , поскольку большинство станций, использующих его, используют амплитудную модуляцию) был переполнен. в Западной Европе, что приводит к проблемам с помехами и, как следствие, многие СВЧ-частоты подходят только для речевого вещания.

Бельгия , Нидерланды , Дания и особенно Германия были одними из первых стран, принявших FM в широком масштабе. Среди причин этого были:

• Диапазон средних волн в Западной Европе стал перегружен после Второй мировой войны, главным образом из-за лучших доступных средних волн, используемых на высоких уровнях мощности союзными оккупационными силами как для трансляции развлечений для своих войск , так и для трансляции времен холодной войны пропаганды по всему Железному миру. Занавес .
• После Второй мировой войны частоты вещания были реорганизованы и перераспределены делегатами стран-победительниц в Копенгагенском плане частот . У немецких вещательных компаний остались только две AM-частоты, и они были вынуждены искать расширение в FM-диапазоне.

Общественные вещатели в Ирландии и Австралии гораздо медленнее внедряли FM-радио, чем в Северной Америке или континентальной Европе .

Нидерланды

Ханс Идзерда управлял радиовещательной станцией PCGG в Гааге с 1919 по 1924 год, которая использовала узкополосную FM-передачу.

Великобритания

В Великобритании BBC проводила испытания в 1940 - х годах. затем в 1955 году началось FM-вещание с тремя национальными сетями: Light Programme , Third Program и Home Service . Эти три сети использовали поддиапазон 88,0–94,6 МГц. Поддиапазон 94,6–97,6 МГц позже использовался для BBC и местных коммерческих служб.

Однако только когда в 1973 году в Великобритании было введено коммерческое вещание, использование FM в Великобритании стало активным. С постепенным освобождением других пользователей (особенно государственных служб, таких как полиция, пожарная служба и скорая помощь) и расширением диапазона FM до 108,0 МГц в период с 1980 по 1995 год, FM быстро распространился по Британским островам и фактически заменил LW и MW как идеальная платформа доставки для стационарных и портативных бытовых и автомобильных приемников. Кроме того, Ofcom (ранее Управление радио) в Великобритании по требованию выдает лицензии на ограниченное обслуживание на FM, а также на AM (MW) для краткосрочного местного вещания, которое открыто для всех, кто не несет запретов и может поставить взимать соответствующие лицензионные и лицензионные сборы. В 2010 году было выдано около 450 таких лицензий.

радиосети BBC были переименованы в Radio 2 , Radio 3 и Radio 4 соответственно Когда в 1967 году , что совпало с запуском Radio 1 , новая станция была единственной из четырех основных, которой не была выделена FM-частота, что и имело место. в течение 21 года. Вместо этого Radio 1 делило эфирное время с Radio 2 FM в субботу днем, в воскресенье вечером, вечером в будние дни (с 22:00   до полуночи) и в праздничные дни, в конечном итоге имея собственную частоту FM, начиная с Лондона в октябре 1987 года на 104,8 МГц от Crystal Palace . В конце концов, в 1987 году диапазон частот 97,6–99,8 МГц был выделен после того, как полицейские мобильные радиопередатчики были переведены из диапазона II, начиная с Лондона, а затем были завершены на национальном уровне к 1989 году. Радио 1 в Лондоне перешло со своей предыдущей частоты на 98,8 МГц, передаваемую из Сайт BBC в Ротеме в Кенте. После этого FM-частоты BBC Radio 1 были распространены на остальную часть Великобритании.

Италия

Италия широко внедрила FM-вещание в начале 1970-х годов, но первые эксперименты RAI датируются 1950 годом. когда «движение за свободное радио», разработанное так называемыми «пиратами», вынудило признать права на свободу слова также посредством использования «свободных радиосредств, таких как вещательные передатчики», и передало дело в Конституционный суд Италии. . В конечном итоге суд принял решение в пользу «Свободного радио». Всего через несколько недель после окончательного решения суда по всей стране произошел «бум FM-радио», охвативший небольшие частные радиостанции. К середине 1970-х годов в каждом городе Италии был перегружен FM-радиоспектр.

Греция

Греция была еще одной европейской страной, где диапазон FM-радио сначала использовался так называемыми «пиратами» (как в Афинах, так и в Салониках, двух крупнейших греческих городах) в середине 1970-х годов, еще до того, как на нем начали вещать какие-либо национальные станции. ; для этой цели использовалось множество станций AM (MW). Не позднее конца 1977 года национальная компания общественного вещания EIRT (позже известная также как ERT) ввела в эксплуатацию свой первый FM-передатчик в столице страны Афинах. К концу 1970-х годов большая часть территории Греции была охвачена тремя национальными программами FM, и в каждом городе также было много «пиратов» FM. Адаптация FM-диапазона для частных коммерческих радиостанций произошла гораздо позже, в 1987 году.

Австралия

FM-вещание началось в Австралии столицах в 1947 году на «экспериментальной» основе с использованием канала национальной сети ABC , состоящего в основном из классической музыки и парламента, в качестве источника программы. У него была очень небольшая аудитория, и он был закрыт в 1961 году якобы для освобождения телевизионного диапазона: телеканал 5 (видеонесущая 102,250), если бы он был выделен, попадал бы в диапазон УКВ FM (98–108 МГц). Официальная политика в отношении FM в то время заключалась в том, чтобы в конечном итоге представить его на другом диапазоне, для чего потребовались бы FM-тюнеры, изготовленные специально для Австралии. В конце концов эта политика была отменена, и FM-вещание было вновь открыто в 1975 году с использованием диапазона УКВ, после того как несколько вторгающихся телевизионных станций были перемещены. Впоследствии он неуклонно развивался, пока в 1980-х годах многие AM-станции не перешли на FM из-за превосходного качества звука и более низких эксплуатационных затрат. Сегодня, как и в других странах развитого мира, большая часть городского австралийского вещания ведется на FM, хотя разговорные радиостанции AM по-прежнему очень популярны. Региональные вещательные компании по-прежнему обычно используют станции AM из-за дополнительного диапазона, который предлагает этот метод вещания. Некоторые станции в крупных региональных центрах ведут одновременное вещание в диапазонах AM и FM. Цифровое радио стандарта DAB+ распространилось в столицах.

Новая Зеландия

Как и Австралия, Новая Зеландия приняла формат FM относительно поздно. Как и в случае с частным AM-радио в конце 1960-х годов, потребовалась волна «пиратских» радиовещательных компаний, чтобы убедить правительство, ориентированное на контроль и не склонное к технологиям, разрешить внедрение FM после как минимум пяти лет потребительской кампании, начавшейся в 1960-х годах. середине 1970-х годов, особенно в Окленде. Экспериментальная FM-станция FM 90.7 транслировалась в Факатане в начале 1982 года. Позже в том же году Виктории в Веллингтоне Университета Radio Active начало постоянное FM-вещание. Коммерческие лицензии FM были окончательно утверждены в 1983 году, и базирующиеся в Окленде компании 91FM и 89FM первыми восприняли это предложение. Вещание было дерегулировано в 1989 году.

Как и многие другие страны Африки и Азии с левосторонним движением, Новая Зеландия импортирует автомобили из Японии. Стандартные радиоприемники в этих автомобилях работают в диапазоне от 76 до 90 МГц, что несовместимо с диапазоном от 88 до 108 МГц. Импортированные автомобили с японскими радиоприемниками могут быть оснащены расширителями FM, которые преобразуют с понижением частоты более высокие частоты выше 90 МГц. В Новой Зеландии нет местных производителей автомобилей.

Тринидад и Тобаго

Первой FM-радиостанцией Тринидада и Тобаго была 95.1FM, теперь переименованная в 951 Remix , которая была запущена в марте 1976 года радиосетью TBC .

Турция

В Турции FM-вещание началось в конце 1960-х годов, в нем транслировалось несколько шоу телевизионной сети One, которые передавались с частоты AM (также известной как MW в Турции). В последующие годы все больше радиостанций MW постепенно переводились на FM, и к концу 1970-х годов большинство радиостанций, которые ранее работали на MW, были переведены на FM, хотя многие разговорные, новостные и спортивные, но в основном религиозные станции, все еще остаются. на МВ.

Другие страны

Большинство других стран внедрили FM-радиовещание в 1960-х годах и расширили использование FM в 1990-х годах. Поскольку для покрытия географически большой страны, особенно там, где есть трудности с рельефом, требуется большое количество передающих FM-станций, FM больше подходит для местного вещания, чем для национальных сетей. В таких странах, особенно там, где существуют экономические или инфраструктурные проблемы, «развертывание» национальной сети FM-вещания для охвата большинства населения может оказаться медленным и дорогостоящим процессом. Несмотря на это, в основном в странах Восточной Европы национальные сети FM-вещания были созданы в конце 1960-х и 1970-х годах. Во всех зависимых от СССР странах, кроме ГДР , использовался диапазон OIRT. Сначала была ограничена частотой 68–73 МГц с разносом каналов 100 кГц, затем в 1970-х годах в конечном итоге расширена до 65,84–74,00 МГц с разносом каналов 30 кГц.

Использование FM для внутреннего радио побудило слушателей приобретать дешевые приемники только FM и, таким образом, сократило количество людей, способных слушать зарубежные AM-вещательные компании с большим радиусом действия. Подобные соображения привели к тому, что внутреннее радио в Южной Африке перешло на FM в 1960-х годах.

Конференции МСЭ по FM

Частоты, доступные для FM, были определены некоторыми важными конференциями ITU . Вехой этих конференций стало Стокгольмское соглашение 1961 года между 38 странами. Конференция 1984 года в Женеве внесла некоторые изменения в первоначальное Стокгольмское соглашение, особенно в диапазоне частот выше 100 МГц.

Отключение FM-вещания

См. Также: Цифровое аудиовещание.

В 2017 году Норвегия стала первой страной, полностью перешедшей на цифровое аудиовещание . за исключением некоторых местных станций, которые останутся на FM до 2022 года и могут быть продлены до 2031 года. Переход на DAB + означал, что особенно сельские районы получили гораздо более разнообразный радиоконтент по сравнению с периодом только FM; несколько новых радиостанций начали вещание в формате DAB + за годы до отключения FM.

Мелкомасштабное использование диапазона FM-вещания

FM-микропередатчик Belkin TuneCast II

Потребительское использование FM-передатчиков

В некоторых странах доступны небольшие передатчики ( Часть 15 в терминах США), которые могут передавать сигнал от аудиоустройства (обычно MP3-плеера или аналогичного устройства) на стандартный FM-радиоприемник; такие устройства варьируются от небольших устройств, предназначенных для передачи звука, до автомобильных радиоприемников без возможности аудиовхода (часто ранее обеспечиваемых специальными адаптерами для аудиокассетных дек, которые больше не используются в конструкциях автомобильных радиоприемников) до полноразмерных, почти системы вещания профессионального уровня, которые можно использовать для передачи звука по всему объекту, включая системы, синхронизирующие праздничное декоративное освещение с музыкой. Большинство таких устройств передают в полном стерео режиме, хотя некоторые модели, предназначенные для начинающих любителей, могут этого не делать. Подобные передатчики часто входят в состав спутниковых радиоприемников и некоторых игрушек.

Законность использования этих устройств зависит от страны. Федеральная комиссия по связи США и Министерство промышленности Канады разрешают это. С 1 октября 2006 года эти устройства стали законными в большинстве стран Европейского Союза . Устройства, изготовленные в соответствии с гармонизированной европейской спецификацией, стали законными в Великобритании 8 декабря 2006 года.

Диапазон FM-вещания также используется некоторыми недорогими беспроводными микрофонами, продаваемыми в качестве игрушек для караоке или аналогичных целей, что позволяет пользователю использовать FM-радио в качестве выхода, а не специальный усилитель и динамик. Беспроводные микрофоны профессионального уровня обычно используют диапазоны в диапазоне УВЧ , поэтому их можно использовать на специальном оборудовании без помех при вещании.

Некоторые беспроводные наушники передают сигнал в диапазоне FM-вещания, при этом наушники можно настроить только на часть диапазона радиовещания. Беспроводные наушники более высокого качества используют инфракрасную передачу или диапазоны UHF ISM, такие как 315 МГц, 863 МГц, 915 МГц или 2,4 ГГц, вместо диапазона FM-вещания.

Вспомогательное слушание

Некоторые вспомогательные устройства для прослушивания основаны на FM-радио, в основном в диапазоне от 72,1 до 75,8 МГц. Помимо приемников с вспомогательным прослушиванием, только определенные типы FM-приемников могут настраиваться на этот диапазон.

Микровещание

Передатчики малой мощности, такие как упомянутые выше, также иногда используются для районных или университетских радиостанций, хотя университетские радиостанции часто работают на несущем токе . Обычно это считается формой микровещания . Как правило, Применение к маломощным FM-станциям более строгое, чем к AM-станциям, из-за таких проблем, как эффект захвата , и в результате FM-микровещательные компании обычно не достигают того же уровня, что и их AM-конкуренты.

Тайное использование FM-передатчиков

FM-передатчики использовались для создания миниатюрных беспроводных микрофонов для целей шпионажа и наблюдения ( устройства скрытого прослушивания или так называемые «жучки»); Преимущество использования диапазона FM-вещания для таких операций состоит в том, что приемное оборудование не будет считаться особенно подозрительным. Обычной практикой является настройка передатчика ошибки на концах полосы вещания, на то, что в Соединенных Штатах будет 6-м телеканалом (<87,9 МГц) или частотами авиационной навигации (> 107,9 МГц); большинство FM-радиоприемников с аналоговыми тюнерами имеют достаточную зону покрытия, чтобы улавливать эти слегка выдающиеся частоты, хотя многие радиоприемники с цифровой настройкой этого не имеют.

Создание «жука» — распространенный проект среди любителей электроники, и комплекты для этого доступны из самых разных источников. Однако сконструированные устройства зачастую слишком велики и плохо защищены для использования в тайной деятельности.

Кроме того, большая часть пиратской радиопередачи транслируется в FM-диапазоне из-за большей четкости и посещаемости диапазона, меньших размеров и более низкой стоимости оборудования.

См. также

• FM-вещание в Австралии
• FM-вещание в Канаде
• FM-вещание в Египте
• FM-вещание в Индии
• FM-вещание в Японии
• FM-вещание в Новой Зеландии
• FM-вещание в Пакистане
• FM-вещание в Великобритании
• FM-вещание в США
• Копирование музыки из FM-трансляций
• RDS (система радиоданных)
• Список FM-радиостанций в Бангалоре
• Списки радиостанций Северной Америки
• Списки радиостанций Ганы

Внешние ссылки

Связанное техническое содержание

• Патент США 1 941 066
• Патент США 3,708,623 Совместимая четырехканальная FM-система.
• Введение в FM MPX
• Учебное пособие по частотной модуляции (FM)
• Стереомультиплексирование для чайников. Графики, показывающие формы сигналов в различных точках процесса FM-мультиплексирования.
• Список станций по всему миру в справочнике фактов
• История изобретений - Отец FM. Архивировано 22 июня 2017 г. в Wayback Machine.
• Общество аудиоинженеров
• Слуховые поднесущие FM- и телевещания. Архивировано 23 декабря 2011 г. в Wayback Machine - Clifton Laboratories.