Диапазон вещания FM — это диапазон радиочастот, используемый радиостанциями для вещания FM . Диапазон используемых частот различается в разных частях света. В Европе и Африке (определяемых как регион 1 Международного союза электросвязи (МСЭ) ), а также в Австралии и Новой Зеландии [1] он охватывает диапазон от 87,5 до 108 мегагерц (МГц) — также известный как диапазон VHF II — в то время как в Америке (регион 2 МСЭ) он варьируется от 88 до 108 МГц. Диапазон вещания FM в Японии использует диапазон от 76 до 95 МГц, а в Бразилии — от 76 до 108 МГц. Диапазон Международной организации радиовещания и телевидения (OIRT) в Восточной Европе составляет от 65,9 до 74,0 МГц, хотя эти страны в настоящее время в основном используют диапазон от 87,5 до 108 МГц, как в случае с Россией . Некоторые другие страны уже прекратили использование диапазона OIRT и перешли на диапазон 87,5–108 МГц.
Узкополосная частотная модуляция была разработана и продемонстрирована Хансо Идзердой в 1919 году.
Широкополосное радио с частотной модуляцией возникло 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 упомянутые в этой статье диапазоны находятся в диапазоне очень высоких частот (VHF), который простирается от 30 до 300 МГц.
В то время как все страны используют центральные частоты FM- каналов , заканчивающиеся на 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 и 0,9 МГц, некоторые страны также используют центральные частоты, заканчивающиеся на 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 МГц. Несколько других 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 МСЭ в Женеве , Швейцария , 7 декабря 1984 года приняла решение прекратить использование разноса каналов в 50 кГц по всей Европе . [2]
Первоначальное распределение частот в Северной Америке , использованное Эдвином Армстронгом, использовало диапазон частот от 42 до 50 МГц, но это распределение было изменено на более высокий диапазон, начиная с 1945 года. В Канаде , США , Мексике , на Багамских островах и т. д. существует 101 FM-канал, пронумерованный от 200 (центральная частота 87,9 МГц) до 300 (центральная частота 107,9 МГц), хотя эти номера редко используются за пределами областей радиотехники и государственного управления.
Центральные частоты каналов FM разнесены с шагом 200 кГц. Частота 87,9 МГц, хотя технически является частью телевизионного канала 6 (от 82 до 88 МГц), используется всего двумя станциями FM класса D в Соединенных Штатах. Портативные радиоприемники часто настраиваются на 87,5 МГц, так что те же радиоприемники могут производиться и продаваться по всему миру. Автомобили обычно имеют FM-радиоприемники, которые могут настраиваться на 87,7 МГц, так что звук телеканала 6 на частоте 87,75 МГц (±10 кГц) можно принимать во время вождения. Это в значительной степени больше невозможно из-за перехода на цифровое телевидение в 2009 году , хотя в 2023 году FCC разрешила четырнадцати маломощным телевизионным станциям канала 6 продолжать оказывать радиоуслуги на неопределенный срок.
В Соединенных Штатах двадцать один канал с центральными частотами 87,9–91,9 МГц (каналы 200–220) составляют зарезервированную полосу , исключительно для некоммерческих образовательных ( NCE ) станций. Другие каналы (92,1 МГц–107,9 МГц (каналы 221–300) могут использоваться как коммерческими, так и некоммерческими станциями. [3] (Обратите внимание, что в Канаде и Мексике эта резервация не применяется; Мексика ввела резервирование 106,1–107,9 МГц для общественных и местных станций в 2014 году, хотя десятки станций были зарезервированы из-за нехватки места для их перемещения.)
Первоначально Американская федеральная комиссия по связи (FCC) разработала план частот , в котором радиостанции FM-диапазона назначались с интервалом в четыре канала (разделение 800 кГц) для любой одной географической области. Таким образом, в одной области станции могли находиться на частотах 88,1, 88,9, 89,7 и т. д., в то время как в соседней области станции могли находиться на частотах 88,3, 89,1, 89,9, 90,7 и т. д. Определенные частоты были предназначены только для класса A (см. FM-вещание ), который имел ограничение в три киловатта эффективной излучаемой мощности ( ERP) и ограничение высоты антенны для центра излучения высотой 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 частотный план, основанный на таблице разделения расстояний, используя работающие в настоящее время станции, и подразделила таблицу классов, чтобы создать дополнительные классы и изменить пределы высоты антенны на метры. Мощность класса A была удвоена до шести киловатт, а ограничения по частоте, указанные выше, были сняты. С конца 2004 года станция может быть «втиснута» в любое место, если местоположение и класс соответствуют правилам таблицы разделения FCC. [4] Правила для второго соседнего канала не применяются к станциям, лицензированным до 1964 года.
В 2017 году Бразилия заложила основу для возвращения каналов 5 и 6 (76,1–87,5 МГц) для использования звукового вещания и потребовала новые радиоприемники, чтобы иметь возможность настраиваться на новый расширенный диапазон ( португальский : faixa estendida , сокращенно eFM). Пять передатчиков общественной вещательной компании Brazil Communication Company стали первыми станциями расширенного диапазона, которые начали вещание 7 мая 2021 года. [5]
Обычно каждый канал имеет ширину 200 кГц (0,2 МГц) и может пропускать аудио и поднесущие частоты до 100 кГц. Отклонение обычно ограничивается 150 кГц в целом (±75 кГц) для предотвращения помех от соседних каналов в диапазоне. Станции в США могут превышать этот предел до 10%, если они используют нестерео поднесущие , увеличивая общую модуляцию на 0,5% на каждый 1%, используемый поднесущими. Некоторые станции могут ограничиваться отклонением (±50 кГц) для уменьшения передаваемой полосы пропускания, чтобы можно было втиснуть дополнительные станции.
Диапазон вещания OIRT FM охватывает 65,8–74 МГц. Он использовался в Советском Союзе и большинстве других стран-членов Варшавского договора Международной организации радио и телевидения в Восточной Европе (OIRT), за исключением Восточной Германии , которая всегда использовала диапазон вещания 87,5–100 (позднее 104) МГц — в соответствии с Западной Европой .
Нижняя часть диапазона VHF ведет себя немного как коротковолновое радио , поскольку имеет большую дальность действия, чем верхняя часть диапазона VHF. Она идеально подходила для охвата обширных и удаленных районов, в которых в противном случае отсутствовал бы прием радиосигнала FM. В некотором смысле, FM подходил для этого диапазона, поскольку эффект захвата FM мог 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 коммунистических правительств этот переход значительно ускорился, поскольку были созданы частные станции. Этому также способствовала нехватка оборудования для диапазона OIRT и модернизация существующих сетей передачи.
Многие страны полностью прекратили вещание в диапазоне OIRT FM, хотя в других странах, в основном в бывших республиках СССР, его использование продолжается. Будущее вещания в диапазоне OIRT FM ограничено из-за отсутствия новых потребительских приемников для этого диапазона за пределами России.
Страны, которые все еще используют диапазон OIRT: Россия (включая Калининград ), Беларусь , [6] Молдова , [7] Украина , [8] и Туркменистан . [9]
В Чехословакии решение использовать диапазон 87,5–108 МГц вместо диапазона 65,9–74 МГц было принято в начале восьмидесятых. Был создан частотный план, который был скоординирован на международном уровне на Региональной административной конференции по звуковому вещанию FM в диапазоне VHF в Женеве в 1984 году. [10] Выделенные частоты по-прежнему действительны и используются в Чешской Республике 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. [11] Переход был завершен в 1993 году.
В Польше все вещательные передатчики ОИРТ были закрыты в конце 1999 года.
В 2007 году Венгрия закрыла оставшиеся вещательные передатчики, и в июле того же года несколько венгерских радиолюбителей получили временное экспериментальное разрешение на проведение экспериментов по распространению радиоволн и помехам в диапазоне 70–70,5 МГц.
В Беларуси на OIRT продолжают работать только государственные общественные радиостанции. Все станции на OIRT в Беларуси являются зеркалом обычных FM-передач. Основное назначение этих станций — совместимость со старым оборудованием.
В 2014 году Россия начала заменять передатчики OIRT-диапазона на передатчики CCIR-диапазона («западные») FM. Основной причиной перехода на CCIR FM является стремление охватить больше слушателей.
В отличие от западной практики, частоты OIRT FM основаны на кратностях 30 кГц, а не 50, 100 или 200 кГц. Это могло быть сделано для уменьшения помех в совмещенном канале, вызванных спорадическим распространением E и другими атмосферными эффектами, которые чаще возникают на этих частотах. Однако эффекты искажения многолучевого распространения менее раздражающие, чем в диапазоне CCIR.
Стерео обычно достигается путем отправки стереоразностного сигнала с использованием процесса, называемого полярной модуляцией . Полярная модуляция использует уменьшенную поднесущую на 31,25 кГц с аудио на обеих боковых полосах. Это дает следующую структуру сигнала: L + R --> 31,25 кГц уменьшенная поднесущая L - R.
4-метровый диапазон ( 70–70,5 МГц), используемый любительским радиовещанием во многих европейских странах, полностью находится в диапазоне OIRT FM. Операторы этого диапазона и 6-метрового диапазона (50–54 МГц) используют наличие вещательных станций как указание на то, что есть «открытие» в Восточную Европу или Россию. Это может быть неоднозначным благословением, поскольку 4-метровый любительский диапазон составляет всего 0,5 МГц или меньше, и одна вещательная станция вызывает значительные помехи для большой части диапазона.
Телевизионные каналы R4 и R5 системы D полностью или частично лежат в диапазоне 87,5–108 МГц FM-аудиовещания. Поэтому страны, которые все еще используют систему D, должны рассмотреть возможность реорганизации телевещания, чтобы в полной мере использовать этот диапазон для аудиовещания.
Диапазон FM в Японии составляет 76–95 МГц (ранее 76–90). Участок 90–108 МГц использовался для аналоговых каналов VHF TV 1, 2 и 3 (каждый телевизионный канал NTSC имеет ширину 6 МГц). Узость японского диапазона (19 МГц по сравнению с чуть более чем 20 МГц для диапазона CCIR) ограничивает количество FM-станций, которые могут быть размещены на шкале, в результате чего многие коммерческие радиостанции вынуждены использовать AM .
Многие японские радиоприемники способны принимать как японский FM-диапазон, так и FM-диапазон CCIR, так что одну и ту же модель можно продавать в Японии или экспортировать. Радиоприемник может охватывать диапазон от 76 до 108 МГц, диапазон частот может выбираться пользователем, или во время сборки радиоприемник может быть настроен на работу в одном диапазоне с помощью специально установленного диода или другого внутреннего компонента.
Обычные аналоговые радиоприемники (циферблат и указатель) раньше имели маркировку «TV Sound» в разделе 76–88. Например, если бы эти радиоприемники продавались в США, раздел 76–88 имел бы маркировку TV sound для каналов VHF 5 и 6 (как два телевизионных канала NTSC шириной 6 МГц), с диапазоном раздела 88–108 как обычным FM. Совместимость «TV sound» с обычным FM-радио закончилась с переходом США на цифровое телевидение в 2009 году, за исключением ограниченного числа маломощных станций на канале 6 , которые все еще используют аналоговый сигнал; эти маломощные станции перейдут на цифру в 2021 году.
Подержанные автомобили, импортируемые из Японии, содержат радиоприемник, разработанный для японского диапазона FM, и импортеры часто устанавливают «конвертер» для понижения частоты диапазона 87,5–107,9 МГц до частот, которые может принимать радиоприемник. Помимо отображения неправильной частоты, есть еще два недостатка, которые могут привести к нежелательной производительности: преобразователь не может полностью преобразовать обычный международный диапазон FM (шириной до 20,5 МГц) в единственный японский диапазон шириной 14 МГц (если только преобразователь не включает два переключаемых пользователем режима понижения частоты), а антенна автомобиля может плохо работать в более высоком диапазоне FM. Некоторые преобразователи просто понижают частоту диапазона FM на 12 МГц, что приводит к логическим частотам (например, 78,9 для 90,9, 82,3 для 94,3 и т. д.), но опускают 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 MW-диапазон , который используется для AM-вещания. Лучшим решением будет заменить радио и антенну на те, которые предназначены для страны, где будет использоваться автомобиль.
У Австралии была похожая ситуация с австралийскими телеканалами 3, 4 и 5, которые находятся в диапазоне от 88 до 108 МГц, и она намеревалась последовать примеру Японии, но в итоге выбрала западный диапазон из-за радиостанций CCIR, которые поступили в страну. В Австралии продавались некоторые радиостанции в диапазоне от 76 до 90 МГц.
В 1930-х годах начались исследования по созданию радиостанций, передающих на частотах «Очень высокой частоты» (VHF) выше 30 МГц. В октябре 1937 года Федеральная комиссия по связи (FCC) объявила о новых распределениях частот, которые включали диапазон экспериментальных и образовательных станций « Apex », состоящий из 75 каналов, охватывающих диапазон от 41,02 до 43,98 МГц. [12] Как и существующий диапазон AM, эти станции использовали амплитудную модуляцию, однако интервал в 40 кГц между соседними частотами был в четыре раза больше, чем интервал в 10 кГц в стандартном диапазоне вещания AM, что уменьшало помехи на соседних частотах и обеспечивало большую полосу пропускания для высококачественного программирования.
Также в 1930-х годах Эдвин Говард Армстронг разработал конкурирующую технологию передачи, «широкополосную частотную модуляцию», которая продвигалась как превосходящая AM-передачи, в частности, из-за ее высокой точности и почти полной невосприимчивости к статическим помехам. В мае 1940 года, во многом благодаря усилиям Армстронга, FCC решила ликвидировать диапазон Apex и разрешила диапазон FM с 1 января 1941 года, работающий на 40 каналах, охватывающих 42–50 МГц, [13] причем первые пять каналов были зарезервированы для образовательных станций. Владельцы станций проявили значительный интерес к новому диапазону FM, однако строительные ограничения, введенные во время Второй мировой войны, ограничили рост новой службы.
После окончания войны FCC перешла к стандартизации распределения частот. Одной из проблемных областей было влияние тропосферного и спорадического распространения E , которое временами отражало сигналы станций на больших расстояниях, вызывая взаимные помехи. Особенно спорное предложение, выдвинутое Radio Corporation of America (RCA) во главе с Дэвидом Сарноффом , состояло в том, что диапазон FM необходимо переместить на более высокие частоты, чтобы избежать этой потенциальной проблемы. Армстронг утверждал, что это перераспределение имело скрытую цель — помешать развитию радио FM, [14] однако предложение RCA возобладало, и 27 июня 1945 года FCC объявила о перераспределении диапазона FM на 90 каналов в диапазоне 88–106 МГц, [15] [16] который вскоре был расширен до 100 каналов в диапазоне 88–108 МГц, при этом первые 20 каналов были зарезервированы для образовательных станций. Затем последовал период, когда существующим FM-станциям было разрешено вещать как в исходном «низком», так и в новом «высоком» FM-диапазоне, который закончился в полночь 8 января 1949 года, когда все передачи в нижнем диапазоне должны были прекратиться. [17]
В 1978 году была выделена одна дополнительная частота, зарезервированная для образовательных станций, 87,9 МГц. [18] В марте 2008 года FCC запросила публичные комментарии по передаче полосы пропускания, в настоящее время занятой аналоговыми телевизионными каналами 5 и 6 (76–88 МГц), для расширения диапазона вещания FM, когда переход на цифровое телевидение должен был быть завершен в феврале 2009 года (в конечном итоге отложен до июня 2009 года). [19] Это предлагаемое распределение фактически назначило бы частоты, соответствующие существующей японской службе FM-радио (которая начинается с 76 МГц) для использования в качестве расширения существующего североамериканского диапазона вещания FM. [20] Несколько маломощных телевизионных станций, в просторечии известных как « Franken-FM », работали в основном как радиостанции на канале 6, используя звуковой носитель 87,7 МГц этого канала в качестве радиостанции, принимаемой большинством FM-приемников, настроенных на покрытие всего диапазона II , с 2009 по 2021 год; С тех пор ограниченное число станций получили специальные временные полномочия на передачу специального звукового носителя в своих сигналах ATSC 3.0, чтобы сохранить статус-кво. [21]
С постепенным внедрением цифрового радиовещания (например, HD Radio , DAB+ ) некоторые страны запланировали и начали отключение FM-радио . Норвегия в январе 2018 года стала первой страной, прекратившей в результате этого FM-вещание.
Некоторые комментаторы призвали Комиссию "жестко взглянуть" на предложение о том, чтобы Комиссия перераспределила телеканалы 5 и 6 для вещания в диапазоне FM73 ФР 28400, 28403