FM-вещание — это метод радиовещания , в котором используется частотная модуляция ( FM ) несущей волны радиовещания. Широкополосный FM-диапазон , изобретенный в 1933 году американским инженером Эдвином Армстронгом , 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 .
Во всем мире диапазон FM-вещания попадает в ОВЧ- часть радиоспектра . Обычно используется диапазон от 87,5 до 108,0 МГц [1] или некоторая его часть, за некоторыми исключениями:
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. [3] [4]
В некоторых странах существуют и другие необычные и устаревшие стандарты FM-вещания с нестандартными интервалами 1, 10, 30, 74, 500 и 300 кГц. Чтобы минимизировать межканальные помехи, станции, работающие на одной и той же или близлежащей станции передатчика, 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 силы . [5] Только радиовещательные станции с достаточно большими географическими расстояниями между зонами покрытия могут работать на 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 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. [6]
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 2x75 кГц + 2x60 кГц = 270 кГц. Это также известно как необходимая полоса пропускания. [7]
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 используется постоянная времени 50 мкс . В Америке и Южной Корее используется 75 мкс. [8] 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 нет.
Предварительное выделение и уменьшение выделения использовалось на заре FM-вещания. По данным BBC от 1946 года, [9] первоначально в США рассматривалось значение 100 мкс, но впоследствии было принято значение 75 мкс.
Задолго до того, как была рассмотрена FM-стереопередача, экспериментировали с FM-мультиплексированием других типов информации об уровне звука. [10] 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 телеграфного канала «заказа». Эти оригинальные поднесущие FM-мультиплекса были амплитудно-модулированными.
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, в основном монофоническом звуке, а затем в мультиплексированном стереозвуке.
В конце 1950-х годов FCC рассмотрела 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 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 вещанием. 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. [11] [12] Важно, чтобы стереопередачи были совместимы с моно-ресиверами. 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. Также генерируется пилот-тон частотой 19 кГц ± 2 Гц [13] на частоте ровно половины 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
где A и B — предварительно подчеркнутые левый и правый аудиосигналы, а =19 кГц — частота пилот-тона. Небольшие 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 поочередно меняется между левым и правым с частотой 38 кГц, причем фаза определяется пилот-сигналом 19 кГц. [16] 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. [17] 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 таким образом, чтобы уменьшить разделение, поскольку соотношение сигнал/шум со временем ухудшается. переходит в моно, но при этом указывает на прием стереосигнала. Как и при монофонической передаче, 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. [18] [19] Теоретически предполагалось, что он более эффективно использует спектр и обеспечивает улучшение отношения сигнал/шум на 4 дБ в приемнике, 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. [20]
В 1969 году Луи Доррен изобрел систему Quadraplex одиночной станции, дискретного, совместимого четырехканального FM-вещания. В системе Quadraplex имеются две дополнительные поднесущие, дополняющие одну, используемую в стандартном стереофоническом FM. Схема основной полосы выглядит следующим образом:
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. [21]
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 квадрофонический 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 стереофонической передачей 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 квадрафонического 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. [22]
В 1970-х и 1980-х годах предпринимались различные попытки добавить аналоговое шумоподавление к FM-вещанию:
Коммерчески неудачная система шумоподавления, использовавшаяся в 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 схему частотно-селективного компандирования для снижения 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. [24]
Еще одной системой была система шумоподавления FMX на базе CX , внедренная на некоторых радиовещательных станциях в США в 1980-х годах.
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. [25] Использование SCA было особенно популярно в США, но гораздо менее популярно в других странах. Использование таких поднесущих включает в себя услуги радиочтения для слепых , [26] которые стали обычным явлением и остаются таковыми, частные услуги передачи данных (например, отправка информации о фондовом рынке биржевым маклерам или списков запрещенных номеров украденных кредитных карт в магазины, [ нужна цитата ] ) бесплатные услуги фоновой музыки по подписке для магазинов, пейджинговые услуги («бипер»), программирование на неродных 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, услуги типа Muzak . 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.
Также доступны услуги цифровой передачи данных . Поднесущая 57 кГц ( фаза синхронизирована с третьей гармоникой стереофонического пилот-тона) используется для передачи низкополосного цифрового сигнала системы радиоданных , обеспечивая дополнительные функции, такие как название станции, альтернативную частоту (AF), данные о трафике для коммерческого GPS. приемники [27] и Радиотекст (RT). Этот узкополосный сигнал работает со скоростью всего 1187,5 бит в секунду , поэтому подходит только для текста. Для частной связи используется несколько проприетарных 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 США и Канаде услуги цифрового радио развернуты в диапазоне FM, а не с использованием Eureka 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 передаются как традиционная аналоговая несущая FM, так и цифровые поднесущие боковой полосы .
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.
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). [ нужна цитата ] Другие эффекты распространения радиоволн , такие как тропосферное волноводство и спорадический E , могут иногда позволять удаленным станциям периодически приниматься 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 радиочастотной мощности передатчика, усиления 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 необходимый 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. [ нужна цитата ]
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. [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 столицы Бразилии и крупные города. [29]
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. Эти два начали регулярное программирование под названием W2XOY 20 ноября 1940 года . Следующие несколько 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, Маунт-Вашингтон , Нью-Гэмпшир (закрыт в 1948 году); и W9XAO/W55M/WTMJ-FM Милуоки, Висконсин (вышел из эфира в 1950 году).
Коммерческий диапазон FM-радиовещания 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 транслируют одновременно свои родственные AM-станции, а также трансляция пышной оркестровой музыки для магазинов и офисов, классическая музыка для элитной аудитории в городских районах, а также образовательные программы. [33]
27 июня 1945 года Федеральная комиссия по связи объявила о переназначении диапазона FM на 80 каналов в диапазоне 88–106 МГц (который вскоре был расширен до 100 каналов в диапазоне 88–108 МГц). [34] [35] Этот сдвиг, к которому настаивала AM-вещательная компания RCA, сделал все FM-приемники эпохи Армстронга бесполезными и задержал распространение FM. [ нужна цитата ] В 1961 году WEFM (в районе Чикаго) и WGFM (в Скенектади, Нью-Йорк ) были объявлены первыми стереостанциями. [36] 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. [37] Сегодня АМ в основном является прерогативой разговорного радио, новостей, спортивных программ, 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 одновременное вещание или переключение на FM-сигналы, чтобы привлечь более 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 диапазоне FM. )
Диапазон средних волн (известный как диапазон AM , поскольку большинство станций, использующих его, используют амплитудную модуляцию) был переполнен в Западной Европе , что привело к проблемам с помехами, и в результате многие частоты MW 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:
Общественные вещатели в Ирландии и Австралии гораздо медленнее внедряли FM-радио, чем в Северной Америке или континентальной Европе .
Ханс Идзерда управлял радиовещательной станцией PCGG в Гааге с 1919 по 1924 год, которая использовала узкополосную FM-передачу. [38]
В Соединенном Королевстве BBC провела испытания в 1940-х годах, [9] затем начала FM-вещание в 1955 году 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 прекращением доступа 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.
Когда в 1967 году радиосети BBC были переименованы в Radio 2 , Radio 3 и Radio 4 соответственно , 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 октября 1987 года в Лондоне на 104,8 МГц в Crystal Palace . В конце концов, в 1987 году был выделен диапазон частот 97,6–99,8 МГц, поскольку полицейские ретрансляционные передатчики были переведены с частоты 100 МГц, начиная с Лондона и заканчивая завершением к 1989 году, когда Радио 1 в Лондоне перешло с последней частоты на 98,8 МГц на радио BBC. Передатчик Ротема . Это последовало за тем, как FM-частоты BBC Radio 1 были распространены на остальную часть Великобритании. [39]
Италия широко внедрила FM-вещание в начале 1970-х годов, но первые эксперименты, проведенные RAI, датируются 1950 годом, [40] когда «движение за свободное радио», разработанное так называемыми «пиратами», вынудило также признать права на свободу слова. посредством использования «свободных радиосредств, таких как вещательные передатчики», и передал 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 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.
FM-вещание началось в столицах Австралии 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 вторгавшихся 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 AM-станции 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.
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 Radio Active Университета Виктории в Веллингтоне 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.
Первой FM-радиостанцией Тринидада и Тобаго была 95.1FM, теперь переименованная в 951 Remix , которая была запущена в марте 1976 года радиосетью TBC .
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.
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. [41]
Использование FM для внутреннего радио побудило слушателей приобретать дешевые FM-приемники 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. [ нужна цитата ]
Частоты, доступные для FM, были определены некоторыми важными конференциями ITU . Вехой этих конференций стало Стокгольмское соглашение 1961 года между 38 странами. [42] 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, полностью перешедшей на цифровое аудиовещание , [43] [44] [45] [46] 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 в сельских районах, радиоконтент стал гораздо более разнообразным по сравнению с периодом только FM; несколько новых радиостанций начали вещание в формате DAB + за годы до отключения FM.
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. [47]
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.
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. [48]
Передатчики малой мощности, подобные упомянутым выше, также иногда используются для радиостанций района или кампуса, хотя радиостанции кампуса часто работают на несущем токе . Обычно это считается формой микровещания . Как правило, [ неопределенное ] соблюдение требований к маломощным FM-станциям более строгое, чем к AM-станциям, из-за таких проблем, как эффект захвата , [ нужна ссылка ] и, как следствие, FM-микровещатели обычно не достигают своей цели. Конкуренты АМ.
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 телевизионным каналом 6 (<87,9 МГц) или частотами авиационной навигации (> 107,9 МГц); большинство FM-радиоприемников с аналоговыми тюнерами имеют достаточную зону покрытия, чтобы улавливать эти слегка выходящие за пределы крайние 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.
![{\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}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )