FM-вещание — это метод радиовещания , который использует частотную модуляцию ( FM ) несущей волны радиовещания. Изобретенный в 1933 году американским инженером Эдвином Армстронгом , широкополосный FM используется во всем мире для передачи высококачественного звука по вещательному радио . FM-вещание обеспечивает более высокую точность — более точное воспроизведение исходного звука программы — чем другие методы вещания, такие как AM-вещание . Он также менее восприимчив к распространенным формам помех , имея меньше статических и хлопающих звуков, чем часто слышимые на AM. Поэтому FM используется для большинства трансляций музыки и общего аудио (в звуковом спектре). FM- радиостанции используют очень высокий диапазон частот радиочастот .
Во всем мире диапазон вещания FM попадает в часть VHF радиоспектра . Обычно используется диапазон от 87,5 до 108,0 МГц [ 1] или некоторая его часть, за некоторыми исключениями:
Частота радиостанции FM (точнее, ее назначенная номинальная центральная частота) обычно кратна 100 кГц. В большинстве стран Южной Кореи , Америки , Филиппин и Карибского бассейна используются только нечетные кратные частоты. 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 четные кратные частоты. В Соединенном Королевстве используются как нечетные, так и четные частоты. В Италии используются кратные частоты 50 кГц. В большинстве стран указывается максимально допустимая погрешность частоты немодулированной несущей, которая обычно должна быть в пределах 2 кГц от назначенной частоты. [3] [4] В некоторых странах существуют и другие необычные и устаревшие стандарты радиовещания FM с нестандартными интервалами 1, 10, 30, 74, 500 и 300 кГц. Чтобы минимизировать межканальные помехи, станции, работающие с одного и того же или близлежащего передатчика, стремятся поддерживать частотный разнос не менее 500 кГц, даже если технически допускается более близкий частотный разнос. МСЭ публикует графики коэффициента защиты, которые показывают минимальный разнос между частотами на основе их относительной силы. [5] Только вещательные станции с достаточно большим географическим разнесением между зонами покрытия могут работать на тех же или близких частотах.
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 времени прямо пропорционально амплитуде (аудио) входного сигнала, определяя мгновенную частоту передаваемого сигнала. Поскольку передаваемые сигналы FM используют значительно большую полосу пропускания , чем сигналы AM, эта форма модуляции обычно используется с более высокими ( VHF или UHF ) частотами, используемыми телевидением , диапазоном вещания FM и наземными подвижными радиосистемами .
Максимальное отклонение частоты несущей обычно указывается и регулируется лицензирующими органами в каждой стране. Для стереовещания максимально допустимое отклонение несущей неизменно составляет ±75 кГц, хотя в Соединенных Штатах при использовании систем SCA допускается немного большее отклонение. Для монофонического вещания снова наиболее распространенное допустимое максимальное отклонение составляет ±75 кГц. Однако некоторые страны указывают более низкое значение для монофонического вещания, например ±50 кГц. [6]
Полоса пропускания FM-передачи определяется правилом 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 . [7]
Случайный шум имеет треугольное спектральное распределение в системе FM, в результате чего шум возникает преимущественно на более высоких звуковых частотах в пределах полосы пропускания . Это можно компенсировать в ограниченной степени, усиливая высокие частоты перед передачей и уменьшая их на соответствующую величину в приемнике. Уменьшение высоких звуковых частот в приемнике также уменьшает высокочастотный шум. Эти процессы усиления и последующего уменьшения определенных частот известны как предыскажение и деискажение соответственно.
Количество предыскажений и де-искажений определяется постоянной времени простой схемы RC-фильтра . В большинстве стран мира используется постоянная времени 50 мкс . В Америке и Южной Корее используется 75 мкс. [8] Это применимо как к моно , так и к стереопередачам . Для стерео 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, которые преобладали при рождении FM-вещания. Предыскажение этих высокочастотных звуков вызвало бы чрезмерное отклонение несущей FM . Устройства управления модуляцией (ограничители) используются для предотвращения этого. Системы, более современные, чем FM-вещание, как правило, используют либо зависящее от программы переменное предыскажение; например, dbx в звуковой системе BTSC TV, либо вообще не используют его.
Предыскажения и деискажения использовались на самых ранних этапах FM-вещания. Согласно отчету BBC от 1946 года [9] , в США первоначально рассматривалось значение 100 мкс, но впоследствии было принято значение 75 мкс.
Задолго до того, как была рассмотрена возможность передачи стереосигнала FM, проводились эксперименты с мультиплексированием FM других типов аудиоинформации. [10] Эдвин Армстронг, который изобрел 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 FM-мультиплексные передачи начались в ноябре 1934 года и состояли из основной аудиопрограммы канала и трех поднесущих : факсимильная программа, синхронизирующий сигнал для факсимильного канала и канал телеграфного заказа . Эти оригинальные FM-мультиплексные поднесущие были амплитудно-модулированными.
Две музыкальные программы, состоящие из программных каналов 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 дало значительно улучшенные результаты.
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 факсимильных программ. Первоначальная частота поднесущей, используемая на KE2XCC, составляла 27,5 кГц. Полоса пропускания ПЧ составляла ±5 кГц, поскольку единственной целью в то время была ретрансляция звука радиокачества AM. Эта система передачи использовала 75 мкс предыскажения звука, как и основной монофонический звук, а затем и мультиплексированный стереозвук.
В конце 1950-х годов FCC рассматривала несколько систем для добавления стерео к FM-радио . Включены были системы от 14 сторонников, включая Crosby, Halstead, Electrical and Musical Industries, Ltd ( EMI ), Zenith и General Electric. Отдельные системы оценивались 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 разрешения на вспомогательные коммуникации (SCA), которые использовали различные поднесущие частоты, включая 41 и 67 кГц. Многие FM-станции с низким доходом использовали SCA для «storecasting» и других невещательных целей. Система Halstead была отклонена из-за отсутствия разделения стереосигнала на высоких частотах и снижения отношения сигнал/шум в основном канале. Системы GE и Zenith, настолько похожие, что их считали теоретически идентичными, были официально одобрены FCC в апреле 1961 года в качестве стандартного метода стерео FM-вещания в Соединенных Штатах и позднее приняты большинством других стран. [11] [12] Важно, чтобы стереовещание было совместимо с моноприемниками. По этой причине левый (L) и правый (R) каналы алгебраически кодируются в суммарный (L+R) и разностный (L−R) сигналы. Моноприемник будет использовать только сигнал L+R, поэтому слушатель будет слышать оба канала через один громкоговоритель. Стереоприемник добавит разностный сигнал к суммарному сигналу, чтобы восстановить левый канал, и вычтет разностный сигнал из суммы, чтобы восстановить правый канал.
Сигнал (L+R) ограничен 30 Гц - 15 кГц для защиты пилот-сигнала 19 кГц. Сигнал (L−R), который также ограничен 15 кГц, амплитудно модулируется на сигнале с подавленной несущей с двойной боковой полосой (DSB-SC) 38 кГц, таким образом занимая 23 кГц - 53 кГц. Также генерируется пилот-тон 19 кГц ± 2 Гц [13] , на частоте, равной ровно половине частоты поднесущей 38 кГц и с точным фазовым соотношением с ней, как определено формулой ниже. Пилот передается на уровне 8–10% от общего уровня модуляции и используется приемником для идентификации стереопередачи и для восстановления поднесущей 38 кГц с правильной фазой. Композитный стереомультиплексный сигнал содержит основной канал (L+R), пилот-тон и разностный сигнал (L−R). Этот композитный сигнал, вместе с любыми другими поднесущими, модулирует FM-передатчик. Термины композитный , мультиплексный и даже MPX используются взаимозаменяемо для описания этого сигнала.
Мгновенное отклонение несущей частоты передатчика из-за стереозвука и пилот-тона (при 10% модуляции) составляет
где A и B — это предварительно подчеркнутые левый и правый аудиосигналы, а =19 кГц — частота пилот-тона. Небольшие изменения в пиковом отклонении могут возникать при наличии других поднесущих или из-за местных правил.
Другой способ взглянуть на полученный сигнал заключается в том, что он чередуется между левым и правым на частоте 38 кГц, с фазой, определяемой пилот-сигналом 19 кГц. [16] Большинство стереокодеров используют эту технику 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 выполняется декодером, встроенным в стереоприемники. Опять же, декодер может использовать технику переключения для восстановления левого и правого каналов.
Кроме того, для заданного уровня радиочастот на приемнике отношение сигнал/шум и искажение многолучевого распространения для стереосигнала будут хуже, чем для моноприемника. [17] По этой причине многие стереоприемники FM включают переключатель стерео/моно, позволяющий прослушивать в моно, когда условия приема далеки от идеальных, и большинство автомобильных радиоприемников настроены на уменьшение разделения по мере ухудшения отношения сигнал/шум, в конечном итоге переходя в моно, при этом все еще указывая на прием стереосигнала. Как и в случае с монофонической передачей, обычной практикой является применение предварительного выделения к левому и правому каналам перед кодированием и применение устранения выделения на приемнике после декодирования.
В США около 2010 года было предложено использовать однополосную модуляцию для стереоподнесущей. [18] [19] Было высказано предположение, что это более эффективно с точки зрения использования спектра и обеспечивает улучшение отношения сигнал/шум на 4 дБ на приемнике, и утверждалось, что искажения многолучевого распространения также будут уменьшены. Несколько радиостанций по всей стране транслируют стерео таким образом, в соответствии с экспериментальным разрешением FCC. Это может быть несовместимо с очень старыми приемниками, но утверждается, что никакой разницы не слышно с большинством новых приемников. В настоящее время правила FCC не разрешают этот режим работы стерео. [20]
В 1969 году Луи Доррен изобрел систему Quadraplex для одностанционного, дискретного, совместимого четырехканального FM-вещания. В системе Quadraplex есть две дополнительные поднесущие, дополняющие одну, используемую в стандартном стерео FM. Схема базовой полосы выглядит следующим образом:
Обычный стереосигнал можно рассматривать как переключение между левым и правым каналами на частоте 38 кГц, соответствующим образом ограниченным по полосе. Квадрофонический сигнал можно рассматривать как циклическое прохождение через LF, LR, RF, RR на частоте 76 кГц. [21]
Ранние попытки передачи дискретной четырехканальной квадрофонической музыки требовали использования двух FM-станций: одна передавала передние аудиоканалы, другая — задние каналы. Прорыв произошел в 1970 году, когда KIOI ( K-101 ) в Сан-Франциско успешно передала настоящий квадрофонический звук с одной FM-станции, используя систему Quadraplex в рамках специального временного разрешения FCC . После этого эксперимента был предложен долгосрочный испытательный период, который позволил бы одной FM-станции на каждом из 25 ведущих радиорынков США передавать в Quadraplex. Результаты испытаний, как надеялись, докажут FCC, что система совместима с существующей двухканальной стереопередачей и приемом и что она не мешает соседним станциям.
Было несколько вариантов этой системы, представленных GE, Zenith, RCA и Denon для тестирования и рассмотрения во время полевых испытаний Национального комитета по квадрафоническому радио для FCC. Оригинальная система Dorren Quadraplex превзошла все остальные и была выбрана в качестве национального стандарта для квадрафонического FM-вещания в Соединенных Штатах. Первой коммерческой FM-станцией, транслировавшей квадрафонический программный контент, была WIQB (теперь называемая WWWW-FM ) в Энн-Арборе / Салине, штат Мичиган, под руководством главного инженера Брайана Джеффри Брауна. [22]
Различные попытки добавить аналоговое шумоподавление в FM-вещание предпринимались в 1970-х и 1980-х годах:
Коммерчески неудачная система шумоподавления, использовавшаяся с FM-радио в некоторых странах в конце 1970-х годов, Dolby FM была похожа на Dolby B [23] , но использовала модифицированную постоянную времени предыскажения 25 мкс и частотно-избирательное компандирование для снижения шума. Изменение предыскажения компенсирует избыточный высокочастотный отклик, который в противном случае затруднил бы прослушивание для тех, у кого нет декодеров Dolby.
Похожая система под названием High Com FM была испытана в Германии в период с июля 1979 по декабрь 1981 года компанией IRT . Она была основана на широкополосной компандерной системе Telefunken High Com , но никогда не была представлена в коммерческих целях в FM-вещании. [24]
Еще одной системой была система шумоподавления FMX на основе CX , внедренная на некоторых радиостанциях в США в 1980-х годах.
FM-вещание включало в себя возможность предоставления услуг по авторизации вспомогательных коммуникаций (SCA) с момента своего создания, поскольку оно рассматривалось как еще одна услуга, которую лицензиаты могли использовать для получения дополнительного дохода. [25] Использование SCA было особенно популярно в США, но гораздо меньше в других местах. Использование таких поднесущих включает в себя услуги чтения радио для слепых , [26] которые стали обычным явлением и остаются таковыми, частные услуги по передаче данных (например, отправка биржевой информации биржевым брокерам или списков отказа от украденных номеров кредитных карт в магазины, [ необходима ссылка ] ) подписка на бесплатные коммерческие фоновые музыкальные услуги для магазинов, пейджинговые услуги («бипер»), программирование на альтернативных языках и предоставление программного потока для AM-передатчиков AM/FM-станций. Поднесущие SCA обычно имеют частоту 67 кГц и 92 кГц. Первоначально пользователями услуг SCA были частные аналоговые аудиоканалы, которые могли использоваться внутри компании или сдаваться в аренду, например, услуги типа Muzak . Были эксперименты с квадрофоническим звуком. Если станция не вещает в стерео, все от 23 кГц и выше может использоваться для других служб. Защитная полоса около 19 кГц (±4 кГц) все равно должна поддерживаться, чтобы не запускать стереодекодеры на приемниках. Если есть стерео, то обычно будет защитная полоса между верхним пределом стереосигнала DSBSC (53 кГц) и нижним пределом любой другой поднесущей.
Также доступны цифровые службы передачи данных. Поднесущая 57 кГц ( фазовая синхронизация с третьей гармоникой стереопилотного тона) используется для передачи сигнала цифровой системы радиоданных с низкой пропускной способностью , предоставляя дополнительные функции, такие как название станции, альтернативная частота (AF), данные о дорожном движении для спутниковых навигационных систем [27] и радиотекст (RT). Этот узкополосный сигнал работает со скоростью всего 1187,5 бит в секунду , поэтому подходит только для текста. Несколько фирменных систем используются для частной связи. Вариантом RDS является североамериканская система RBDS или «умное радио». В Германии аналоговая система ARI использовалась до RDS для оповещения автомобилистов о трансляции объявлений о дорожном движении (не мешая другим слушателям). Планы по использованию ARI для других европейских стран привели к разработке RDS как более мощной системы. RDS разработана для использования вместе с ARI, несмотря на использование идентичных частот поднесущих.
В Соединенных Штатах и Канаде цифровые радиослужбы развернуты в диапазоне FM, а не с использованием Eureka 147 или японского стандарта ISDB . Этот внутриполосный подход на канале, как и все методы цифрового радио , использует передовой сжатый звук . Запатентованная система iBiquity , известная как HD Radio , разрешена для работы в «гибридном» режиме, в котором передаются как обычная аналоговая несущая FM, так и цифровые поднесущие боковой полосы.
Выходная мощность FM-передатчика является одним из параметров, определяющих дальность передачи. Другими важными параметрами являются высота передающей антенны и коэффициент усиления антенны . Мощность передатчика следует тщательно выбирать, чтобы покрыть требуемую область, не создавая помех для других станций, находящихся дальше. Практические мощности передатчика варьируются от нескольких милливатт до 80 кВт. По мере увеличения мощности передатчика свыше нескольких киловатт эксплуатационные расходы становятся высокими и оправданными только для крупных станций. Эффективность более крупных передатчиков теперь превышает 70% (мощность переменного тока на входе и мощность радиочастот на выходе) для передачи только в диапазоне FM. Это сопоставимо с 50% до использования высокоэффективных импульсных источников питания и усилителей LDMOS. Эффективность резко падает, если добавляется какая-либо цифровая служба HD Radio.
Радиоволны VHF обычно не распространяются далеко за пределы визуального горизонта , поэтому дальность приема для FM-станций обычно ограничена 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 находится в районах с более благоприятным рельефом, могут принимать полезные сигналы FM-вещания на значительно больших расстояниях.
Эффект ножевого лезвия может обеспечить прием в местах, где нет прямой видимости между вещателем и приемником. Прием может значительно различаться в зависимости от местоположения. Одним из примеров является горный хребет Учка , который делает возможным постоянный прием итальянских сигналов из Венето и Марке в значительной части Риеки , Хорватия, несмотря на расстояние более 200 км (125 миль). [ необходима цитата ] Другие эффекты распространения радиоволн, такие как тропосферное распространение и спорадический E , иногда позволяют принимать отдаленные станции с перерывами на очень больших расстояниях (сотни миль), но на них нельзя полагаться для коммерческих вещательных целей. Хороший прием по всей стране является одним из главных преимуществ по сравнению с 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 в сотни (иногда тысячи) миль. Это свойство типичной частоты (и мощности) несущей волны, а не ее режима модуляции.
Диапазон передачи FM зависит от мощности радиочастот передатчика, коэффициента усиления антенны и высоты антенны . В некоторых местах помехи от других станций также являются фактором. В США FCC публикует кривые, которые помогают рассчитать это максимальное расстояние как функцию силы сигнала в месте приема. Компьютерное моделирование чаще используется для этого во всем мире.
Многие FM-станции, особенно те, которые расположены в зонах с сильным многолучевым распространением, используют дополнительную аудиокомпрессию /обработку, чтобы сохранить необходимый звук выше фонового шума для слушателей, часто за счет общего воспринимаемого качества звука. В таких случаях, однако, этот метод часто оказывается на удивление эффективным для увеличения полезного диапазона станции. [ необходима цитата ]
Первой радиостанцией, вещавшей в диапазоне FM в Бразилии, была Rádio Imprensa, которая начала вещание в Рио-де-Жанейро в 1955 году на частоте 102,1 МГц, основанная предпринимательницей Анной Хури. Из-за высокой стоимости импорта радиоприемников FM передачи осуществлялись в закрытом для предприятий и магазинов контуре, которые транслировали эмбиент-музыку, предлагаемую по радио. До 1976 года Rádio Imprensa была единственной радиостанцией, работающей в диапазоне FM в Бразилии. Со второй половины 1970-х годов радиостанции FM начали становиться популярными в Бразилии, в результате чего радио AM постепенно теряло популярность. [28]
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 бразильских столицах и крупных городах. [29]
Радиовещание в диапазоне FM началось в конце 1930-х годов, когда оно было инициировано несколькими ранними экспериментальными станциями, включая W1XOJ/W43B/WGTR (закрыта в 1953 году) и W1XTG/ WSRS , обе вещавшие из Пакстона, Массачусетс (теперь числятся как Вустер, Массачусетс ); W1XSL/W1XPW/W65H/WDRC-FM/WFMQ/WHCN , Мериден, Коннектикут; и W2XMN , KE2XCC и WFMN , Алпайн, Нью-Джерси (принадлежали самому Эдвину Армстронгу, закрыты 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 48,5 МГц — которые подписали контракт в 1939 году. Они начали регулярное программирование под названием W2XOY 20 ноября 1940 года. [30] В течение следующих нескольких лет эта станция работала под позывными W57A, W87A и WGFM и перешла на 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 .
Другими пионерами были W2XQR/W59NY/WQXQ/WQXR-FM , Нью-Йорк; W47NV/WSM-FM Нэшвилл, Теннесси (закрыта в 1951 году); W1XER/W39B/WMNE со студиями в Бостоне, а позднее в Портленде, штат Мэн, но чей передатчик находился на вершине самой высокой горы на северо-востоке США, горы Вашингтон , Нью-Гемпшир (закрыта в 1948 году); и W9XAO/W55M/WTMJ-FM Милуоки, штат Висконсин (прекращена в эфире в 1950 году).
Коммерческий диапазон FM-вещания был официально создан в Соединенных Штатах 1 января 1941 года [31] , а первые пятнадцать разрешений на строительство были объявлены 31 октября 1940 года. [32] Эти станции в основном транслировали одновременно свои родственные станции AM, а также транслировали роскошную оркестровую музыку для магазинов и офисов, классическую музыку для элитной городской аудитории и образовательные программы. [33]
27 июня 1945 года Федеральная комиссия связи США (FCC) объявила о перераспределении диапазона FM на 90 каналов с 88 по 106 МГц (который вскоре был расширен до 100 каналов с 88 по 108 МГц). [34] [35] Этот сдвиг, на котором настаивала AM-вещательная компания RCA, сделал все FM-приемники эпохи Армстронга бесполезными и задержал распространение FM. [36] В 1961 году WEFM (в районе Чикаго) и WGFM (в Скенектади, штат Нью-Йорк ) были зарегистрированы как первые стереостанции. [37] К концу 1960-х годов FM был принят для вещания стерео "AOR — ' Album Oriented Rock ' Format", но только в 1978 году количество слушателей FM-станций превысило количество слушателей AM-станций в Северной Америке. В большинстве 70-х годов FM рассматривался как высоколобое радио, связанное с образовательными программами и классической музыкой, что изменилось в 1980-х и 1990-х годах, когда 40 лучших музыкальных станций, а позже даже станции музыки кантри в значительной степени отказались от AM в пользу FM. [38] Сегодня AM в основном является прерогативой разговорного радио, новостей, спорта, религиозных программ, этнического (на языках меньшинств) вещания и некоторых видов музыки меньшинств. Этот сдвиг превратил AM в «альтернативный диапазон», которым когда-то был FM. (Некоторые AM-станции начали одновременно вещать или переключаться на сигналы FM, чтобы привлечь молодых слушателей и помочь решить проблемы с приемом в зданиях, во время гроз и вблизи высоковольтных проводов. Некоторые из этих станций теперь подчеркивают свое присутствие в диапазоне FM.)
Диапазон средних волн (известный как диапазон AM , поскольку большинство использующих его станций используют амплитудную модуляцию) был переполнен [39] в Западной Европе, что привело к проблемам с помехами, и, как следствие, многие частоты СВ подходят только для речевого вещания.
Бельгия , Нидерланды , Дания и особенно Германия были среди первых стран, которые приняли FM в широком масштабе. Среди причин этого были:
Общественные вещатели в Ирландии и Австралии гораздо медленнее внедряли FM-радио, чем в Северной Америке или континентальной Европе .
Ганс Идзерда управлял радиовещательной станцией PCGG в Гааге с 1919 по 1924 год, которая использовала узкополосные FM-передачи. [40]
В Соединенном Королевстве BBC проводила тесты в 1940-х годах, [9] затем начала вещание в диапазоне FM в 1955 году с тремя национальными сетями: Light Programme , Third Programme и Home Service . Эти три сети использовали поддиапазон 88,0–94,6 МГц . Поддиапазон 94,6–97,6 МГц позже использовался BBC и местными коммерческими службами.
Однако только когда в Великобритании в 1973 году было введено коммерческое вещание, использование FM в Великобритании возобновилось. С постепенным освобождением других пользователей (в частности, государственных служб, таких как полиция, пожарная и скорая помощь) и расширением диапазона FM до 108,0 МГц в период с 1980 по 1995 год, FM быстро распространился по всем Британским островам и фактически заменил LW и MW в качестве предпочтительной платформы доставки для стационарных и портативных домашних и автомобильных приемников. Кроме того, Ofcom (ранее Управление радиовещания) в Великобритании выдает по требованию ограниченные лицензии на обслуживание на FM, а также на AM (MW) для краткосрочного местного вещания, которое открыто для всех, кто не имеет запрета и может внести соответствующие лицензионные и роялти-платежи. В 2010 году было выдано около 450 таких лицензий.
Когда радиосети BBC были переименованы в Radio 2 , Radio 3 и Radio 4 соответственно в 1967 году , чтобы совпасть с запуском Radio 1 , новая станция была единственной из четырех основных, которой не была выделена частота FM, что продолжалось в течение 21 года. Вместо этого Radio 1 делило эфирное время с Radio 2 FM по субботам днем, воскресным вечером, по будням вечером (с 22:00 до полуночи) и в праздничные дни, в конечном итоге получив свою собственную частоту FM, начиная с Лондона в октябре 1987 года на 104,8 МГц из Crystal Palace . В конечном итоге в 1987 году был выделен диапазон частот 97,6–99,8 МГц после того, как полицейские мобильные радиопередатчики были перемещены из диапазона II, начиная с Лондона, прежде чем он был завершен на национальном уровне к 1989 году. Radio 1 в Лондоне перешло со своей предыдущей частоты на 98,8 МГц, передаваемую с сайта BBC в Ротеме в Кенте. После этого частоты BBC Radio 1 FM были развернуты на остальной территории Великобритании. [41]
Италия широко приняла FM-вещание в начале 1970-х годов, но первые эксперименты, проведенные RAI, датируются 1950 годом, [42] когда «движение за свободное радио», созданное так называемыми «пиратами», заставило признать право на свободу слова также посредством использования «свободных радиосредств, таких как вещательные передатчики», и передало дело в Конституционный суд Италии. Суд в конечном итоге вынес решение в пользу Free Radio. Всего через несколько недель после окончательного решения суда произошел «бум FM-радио», охвативший небольшие частные радиостанции по всей стране. К середине 1970-х годов в каждом городе Италии был переполненный FM-радиоспектр.
Греция была еще одной европейской страной, где спектр FM-радио использовался сначала так называемыми «пиратами» (как в Афинах, так и в Салониках, двух крупных греческих городах) в середине 1970-х годов, 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 общественная вещательная компания EIRT (позже также известная как ERT) ввела в эксплуатацию свой первый FM-передатчик в столице, Афинах. К концу 1970-х годов большая часть территории Греции была охвачена тремя национальными FM-программами, и в каждом городе также было много FM-«пиратов». Адаптация диапазона FM для частных коммерческих радиостанций произошла гораздо позже, в 1987 году.
FM-вещание началось в австралийских столицах в 1947 году на «экспериментальной» основе, используя национальный сетевой канал ABC, состоящий в основном из классической музыки и парламента, в качестве источника программ. У него была очень маленькая аудитория, и в 1961 году его закрыли якобы для того, чтобы очистить телевизионный диапазон: телеканал 5 (видеонесущая 102.250), если бы его распределили, попал бы в диапазон VHF FM (98–108 МГц). Официальная политика в отношении FM в то время заключалась в том, чтобы в конечном итоге ввести его в другом диапазоне, что потребовало бы FM-тюнеров, специально изготовленных для Австралии. Эта политика была окончательно отменена, и FM-вещание было возобновлено в 1975 году с использованием диапазона VHF после того, как несколько вторгшихся телевизионных станций были перемещены. Впоследствии оно стабильно развивалось, пока в 1980-х годах многие AM-станции не перешли на FM из-за его превосходного качества звука и более низких эксплуатационных расходов. Сегодня, как и везде в развитом мире, большая часть городского австралийского вещания ведется на FM, хотя разговорные AM-станции по-прежнему очень популярны. Региональные вещатели по-прежнему обычно используют станции AM из-за дополнительного диапазона, который предлагает метод вещания. Некоторые станции в крупных региональных центрах ведут одновременную трансляцию в диапазонах AM и FM. Цифровое радио, использующее стандарт DAB+, было развернуто в столицах.
Как и Австралия, Новая Зеландия приняла формат FM сравнительно поздно. Как и в случае с частными радиостанциями AM в конце 1960-х годов, потребовалось множество «пиратских» вещателей, чтобы убедить ориентированное на контроль, не приемлющее технологии правительство разрешить введение FM после как минимум пяти лет потребительской агитации, начавшейся в середине 1970-х годов, особенно в Окленде. Экспериментальная станция FM 90.7 вещала в Факатане в начале 1982 года. Позже в том же году Radio Active Университета Виктории в Веллингтоне начала полноценные передачи FM. Коммерческие лицензии FM были окончательно одобрены в 1983 году, и 91FM и 89FM из Окленда стали первыми, кто принял 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 на частоте 76–90 МГц, что несовместимо с диапазоном 88–108 МГц. Импортные автомобили с японскими радиоприемниками могут иметь FM-расширители, которые преобразуют более высокие частоты выше 90 МГц. В Новой Зеландии нет местных производителей автомобилей.
Первой FM-радиостанцией Тринидада и Тобаго была 95.1FM, ныне переименованная в 951 Remix , которая была запущена в марте 1976 года радиосетью TBC .
В Турции вещание в диапазоне FM началось в конце 1960-х годов, транслируя несколько шоу из сети One Television Network, которая была переведена с частоты AM (также известной как MW в Турции). В последующие годы все больше станций MW были медленно переведены на FM, и к концу 1970-х годов большинство радиостанций, которые ранее были на MW, были переведены на FM, хотя многие разговорные, новостные и спортивные, но в основном религиозные станции, по-прежнему остаются на MW.
Большинство других стран внедрили FM-вещание в 1960-х годах и расширили свое использование FM в 1990-х годах. Поскольку для покрытия географически большой страны требуется большое количество передающих FM-станций, особенно там, где есть трудности с рельефом местности, FM больше подходит для местного вещания, чем для национальных сетей. В таких странах, особенно там, где есть экономические или инфраструктурные проблемы, «развертывание» национальной сети FM-вещания для охвата большинства населения может быть медленным и дорогим 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 странах, зависящих от СССР, за исключением ГДР , использовался диапазон OIRT. Сначала ограниченный 68–73 МГц с разносом каналов 100 кГц, затем в 1970-х годах в конечном итоге расширенный до 65,84–74,00 МГц с разносом каналов 30 кГц. [43]
Использование FM для внутреннего радио побудило слушателей приобретать дешевые приемники только FM и таким образом сократить число людей, способных слушать AM-вещателей с большим радиусом действия. Аналогичные соображения привели к тому, что внутреннее радио в Южной Африке перешло на FM в 1960-х годах. [ необходима цитата ]
Частоты, доступные для FM, были определены на некоторых важных конференциях МСЭ . Вехой этих конференций является Стокгольмское соглашение 1961 года между 38 странами. [44] Конференция 1984 года в Женеве внесла некоторые изменения в первоначальное Стокгольмское соглашение, особенно в диапазоне частот выше 100 МГц.
В 2017 году Норвегия стала первой страной, которая полностью перешла на цифровое аудиовещание , [45] [46] [47] [48] за исключением некоторых местных станций, оставшихся на FM до 2022 года, и, возможно, продленных до 2031 года. Переход на DAB+ означал, что, особенно, сельские районы получили гораздо более разнообразный радиоконтент по сравнению с периодом, когда вещание осуществлялось только на FM; несколько новых радиостанций начали вещание на DAB+ в годы, предшествовавшие отключению FM.
В некоторых странах доступны малогабаритные ( Часть 15 в терминах США) передатчики, которые могут передавать сигнал с аудиоустройства (обычно MP3-плеера или аналогичного) на стандартный FM-радиоприемник; такие устройства варьируются от небольших устройств, предназначенных для передачи звука на автомобильное радио без возможности аудиовхода (часто ранее обеспечивавшейся специальными адаптерами для аудиокассетных дек, которые больше не распространены в конструкциях автомобильных радиоприемников) до полноразмерных, почти профессиональных систем вещания, которые могут использоваться для передачи звука по всей собственности, включая системы, которые синхронизируют праздничное декоративное освещение с музыкой. Большинство таких устройств передают в полном стерео, хотя некоторые модели, предназначенные для начинающих любителей, могут не передавать. Подобные передатчики часто включены в спутниковые радиоприемники и некоторые игрушки.
Законность этих устройств различается в зависимости от страны. Федеральная комиссия по связи США и Министерство промышленности Канады разрешают их использование. Начиная 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. [49]
Диапазон вещания FM также используется некоторыми недорогими беспроводными микрофонами, продаваемыми как игрушки для караоке или подобных целей, что позволяет пользователю использовать FM-радио в качестве выхода, а не специальный усилитель и динамик. Профессиональные беспроводные микрофоны обычно используют диапазоны в диапазоне UHF , чтобы они могли работать на специальном оборудовании без помех для вещания.
Некоторые беспроводные наушники передают в диапазоне FM-вещания, при этом наушники настраиваются только на подмножество диапазона вещания. Высококачественные беспроводные наушники используют инфракрасную передачу или диапазоны UHF ISM, такие как 315 МГц, 863 МГц, 915 МГц или 2,4 ГГц вместо диапазона FM-вещания.
Некоторые вспомогательные слуховые устройства основаны на FM-радио, в основном используя диапазон от 72,1 до 75,8 МГц. Помимо вспомогательных слуховых приемников, только определенные виды FM-приемников могут настраиваться на этот диапазон. [50]
Маломощные передатчики, такие как упомянутые выше, иногда используются для районных или университетских радиостанций, хотя университетские радиостанции часто работают на несущей частоте . Это обычно считается формой микровещания . Как правило, [ неопределенное ] исполнение в отношении маломощных FM-станций строже, чем в отношении AM-станций, из-за таких проблем, как эффект захвата , [ нужна цитата ] и, как следствие, FM-микровещатели обычно не достигают такой дальности, как их AM-конкуренты.
FM-передатчики использовались для создания миниатюрных беспроводных микрофонов для шпионажа и наблюдения ( скрытые подслушивающие устройства или так называемые «жучки»); преимущество использования диапазона FM-вещания для таких операций заключается в том, что принимающее оборудование не будет считаться особенно подозрительным. Распространенной практикой является настройка передатчика жучка на концах диапазона вещания, на то, что в Соединенных Штатах было бы телевизионным каналом 6 (<87,9 МГц) или частотами авиационной навигации (>107,9 МГц); большинство FM-радио с аналоговыми тюнерами имеют достаточный перекрытие, чтобы улавливать эти немного выходящие за пределы самых крайних частот частоты, хотя многие цифровые радиоприемники не имеют этого.
Создание "жучка" является обычным ранним проектом для любителей электроники, и проектные наборы для этого доступны из самых разных источников. Однако созданные устройства часто слишком велики и плохо защищены для использования в тайной деятельности.
Кроме того, значительная часть пиратской радиопередачи транслируется в диапазоне FM из-за большей четкости звучания и большей аудитории слушателей, а также меньших размеров и более низкой стоимости оборудования.
![{\displaystyle \left[0,9\left[{\frac {A+B}{2}}+{\frac {AB}{2}}\sin 4\pi f_{p}t\right]+0,1\sin 2\pi f_{p}t\right]\times 75~\mathrm {кГц} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/352564238bba8445f52cd99f8919979aece6ca39)
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )