FM broadcasting - udsendelse baseret på metoden til frekvensmodulation . Giver forbedret kvalitet af modtagelse af lydudsendelsessignaler sammenlignet med systemer baseret på amplitudemodulation (AM). Distributionen i verden begynder i 1940'erne, aktiv siden 1960'erne. Udtrykket FM-udsendelse svarer til den engelsksprogede FM-udsendelse .
I russiske lovgivningsmæssige retsakter og i indenlandsk teknisk litteratur bruges forkortelsen VHF FM (frekvensmodulation i det meget høje frekvensområde ), som et resultat heraf udtrykkene "VHF-FM broadcasting" [1] , "VHF-FM broadcasting" ” [2] bruges .
I USSR i 1960'erne blev et frekvensbånd på 65,9-74 MHz allokeret til FM-udsendelse ved hjælp af OIRT stereosignaltransmissionssystem . Siden 1990'erne er et andet frekvensbånd blevet brugt i de post-sovjetiske lande - med CCIR stereosignaltransmissionssystemet . Derfor kunne de to sendebånd have følgende navne for at skelne dem:
Cornelius D. Ehret (USA, 1902) betragtes som opfinderen af signaltransmissionssystemet ved frekvensmodulation (FM), men i næsten 30 år fandt denne opfindelse ikke praktisk anvendelse [5] . I 1933 foreslog den amerikanske radioingeniør Edwin Armstrong brugen af bredbåndsfrekvensmodulation til radioudsendelser, på hvilket tidspunkt han havde modtaget fire patenter baseret på resultaterne af sin forskning - han beskæftigede sig allerede med problemet med interferens i radiomodtagere i 1920'erne . På det tidspunkt transmitterede radiostationer lyd ved hjælp af amplitudemodulationsmetoden (AM). Modtagelsen af sådanne signaler var ofte ledsaget af interferens af både atmosfærisk (lynudladninger) og industriel oprindelse. Armstrongs modstandere omfattede ingeniør John R. Carson , opfinderen af SAM . I en artikel om FM udgivet i 1922 argumenterede han for, at "denne type modulering giver uacceptabel forvrængning uden nogen fordel." Striden om udsigterne for FM-udsendelse blev løst i 1936 efter offentliggørelsen af en anden FM-teoretikers arbejde, Murray G. Crosby , som foreslog et af de tidlige systemer for FM- stereo-udsendelser . Det viste sig, at FM faktisk ikke giver nogen særlige fordele med en lille frekvensafvigelse , men bredbånds-FM gjorde det muligt at reducere effekten af interferens fra atmosfærisk elektricitet eller drift af elektrisk udstyr (for eksempel i en bil) [6] .
I maj 1940 tildelte US Federal Communications Commission ( FCC ) 42-50 MHz frekvensbåndet til FM-udsendelser, og snart var fyrre FM-radiostationer i drift i USA [6] . Regelmæssig FM-udsendelse begyndte i USA i 1941 [7] , i USSR - i 1946. Den første sendestation i Moskva på meterbølger med frekvensmodulation (HF FM) [8] havde en effekt på 1000 W ved en frekvens på 46,5 MHz [9] .
I anden halvdel af 1940'erne, med aktiv bistand fra Edwin Armstrong, begyndte FM-udsendelser i USA at ekspandere hurtigt, og det frekvensbånd, der var allokeret til det, blev hurtigt fyldt. RCA - præsident David Sarnoff forpurrede udviklingen af FM-udsendelser, idet han så det som en trussel mod RCA's fortjeneste fra salg af AM-modtagere og den potentielle indtægt fra den kostbare introduktion af tv-udsendelser . Der var frygt for, at amerikanerne, fascineret af den høje kvalitet af VM-udsendelser, ikke ville være behørigt opmærksomme på fremkomsten af tv. Ikke uden pres fra Sarnov besluttede FCC at tildele det allerede mestrede 42-50 MHz frekvensbånd til tv-lyd og overføre FM-udsendelser til 88-108 MHz frekvensbåndet og begrænse sendereffekten til 500 watt. Dette krævede store udgifter til at genudstyre hele FM-sendenettet, dets udvikling gik langsommere, men fjernsynet udviklede sig [6] .
Endnu højere kvalitet af FM-udsendelser kunne opnås ved at indføre stereoudsendelsessystemer . I 1950'erne blev mere end 30 stereoudsendelsessystemer [* 1] foreslået i forskellige lande, og deres sammenlignende undersøgelser blev udført i førende lande (USA, Japan , USSR osv.). Som et resultat af disse undersøgelser i USA i 1961 blev et pilottonesystem udviklet af Zenith og General Electric vedtaget . I USSR blev der under vejledning af professor L. M. Kononovich udviklet et system med polær modulering, opfundet i 1939 af A. I. Kostsov [7] .
Den aktive introduktion af stereoudsendelser på meterbølger begyndte i midten af 1960'erne: i USA - i 1961, i USSR - i 1963 (almindelig), i Tyskland , Storbritannien, Italien , Sverige , Holland , Østtyskland , Tjekkoslovakiet og andre lande i 1966 -1967. Den Internationale Organisation for Broadcasting and Television ( fr. OIRT ), der forener en række lande i Europa og Asien , foreslog et stereoudsendelsessystem med polær modulering udviklet i USSR. Den Internationale Rådgivende Komité for Radio , CCIR ( eng. CCIR ), anbefalede indførelsen af et system med en pilottone (en modificeret amerikansk FCC-standard). Sendere i stereotilstand med en pilottone opereret i udsendelses (ifølge de internationale radioregulativer ) frekvensbånd 87,5-108,0 MHz [10] (i Japan blev frekvensbåndet 76-90 MHz brugt, med efterfølgende udvidelse til 95 MHz) .
Landene i den socialistiske lejr (undtagen DDR og Tjekkoslovakiet), som var medlemmer af OIRT, vedtog et stereoudsendelsessystem med polær modulering. I USSR og i en række nabolande blev frekvensbåndet 65,9-74,0 MHz tildelt til sådan udsendelse. Efterhånden som frekvensbåndet 87,5-108 MHz blev mestret, opgav de tidligere lande i det socialistiske samfund OIRT-systemet og skiftede til et system med en pilottone, hvis europæiske version blev kendt som CCIR-systemet [11] . I 2005 blev systemet med polær modulation i frekvensbåndet 65,9-74 MHz kun brugt i det postsovjetiske rum og i Mongoliet [10] .
Et stereoudsendelsessystem med polær modulering (OIRT-system) [12] og et pilottonesystem (CCIR-system) [13] har meget til fælles. For at sikre kompatibilitet med monofoniske FM-udsendelsesmodtagere er den tonale (lavfrekvente) del af det komplekse stereosignal (CSS), der tilføres sendermodulatoren , summen af lydsignalerne fra venstre og højre kanal (L+R) . Desuden udsættes signalerne L og R for at forbedre støjimmuniteten først for frekvensforbetoning [* 2] - niveauet af højfrekvente komponenter i disse signaler stiger (en passende korrektion foretages på modtagesiden). Overtonedelen (højfrekvent) af CSS'ens spektrum indeholder information om signalforskellen (L−R) og dannes af amplitudemodulation af L−R-signalet af den såkaldte underbærefrekvens på 31,25 kHz (med polaritet). modulering) eller 38 kHz (med pilottone) [* 3 ] . Den generelle information - L+R og L−R - er tilstrækkelig til at rekonstruere signalerne fra venstre og højre kanal i modtageren.
Underbærebølgesignalet indeholder ikke lydinformation og forringer egenskaberne af CSS og det transmitterede FM-signal, men det er nødvendigt på den modtagende side at demodulere L−R-signalet. Derfor, når der dannes en CSS i et system med polær modulering, undertrykkes subcarrier frekvensen med 14 dB, hvilket gør det muligt at genskabe den i modtageren. I et system med pilottone undertrykkes underbæreren næsten fuldstændigt, og for at kunne opnå den nødvendige frekvens på 38 kHz i modtageren indføres en hjælpepilottone med en frekvens på 19 kHz i CSS. Generelt er signalspektret med en pilottone bredere end spektret med polær modulation [10] .
I et system med en pilottone er det muligt at bruge datatransmissionsundersystemet - RDS . Til dannelse af RDS-signaler anvendes amplitudemodulation af en speciel underbærebølge ved en frekvens på 57 kHz [13] .
Senderfrekvensafvigelsen for frekvensbåndet 65,9–74 MHz (med polær modulation) var ±50 kHz, for båndet 87,5–108 MHz (med pilottone) var den ±75 kHz. I nogle lande, såsom Tyskland, fungerede pilottone stereoudsendelsessystemet med en afvigelse på ±50 kHz [10] .
Praksis med at bruge to stereoudsendelsessystemer i Rusland har vist fordelene ved et system med en pilottone, som især viste sig at have bedre adskillelsesparametre for højre og venstre kanal med en relativt simpel afkodningsenhed i radioen [ 14] . I henhold til konceptet for udviklingen af udsendelse i Rusland for perioden 2006-2015 blev det foreslået at fremskynde overførslen af tekniske midler i frekvensbåndet på 66-74 MHz fra polær modulationstilstand til pilottonetilstand [15] . Især til dette blev der udviklet en version af den indenlandske sender "Pole" til området 65,9-74 MHz, hvilket gjorde det muligt at arbejde i begge stereoudsendelsessystemer.
Det menes, at en af årsagerne til valget i USSR af frekvensbåndet til FM-udsendelser 65,9-74 MHz var ønsket om at gøre det umuligt at lytte til udenlandske transmissioner i VHF-båndet i grænsezonerne med nabostaterne. Samtidig er hovedårsagen, at frekvenserne for FM-udsendelser blev tildelt inden for de tv-områder, der historisk er etableret i Europa og USA, og sidstnævnte adskilte sig i det besatte frekvensbånd (8 MHz i USSR, 7 MHz i Europa, 6 MHz i USA) [16] . Indledningsvis blev transmission i dette frekvensbånd udført med horisontal polarisering [17] .
I 1990'erne fandt aktiv udvikling af 87,5-108 MHz frekvensbåndet med et stereoudsendelsessystem med en pilottone sted i Rusland [10] . Udseendet af sendestationer i dette frekvensbånd på de postsovjetiske landes territorium skyldtes tilstedeværelsen af en stor flåde af radiomodtagere (med en rækkevidde på 87,5-108 MHz) i befolkningen som en del af importerede radiobåndoptagere , herunder bil [18] , og anden forbrugerelektronik (normalt japansk produktion), samt på grund af muligheden for at skabe ikke-statslige radiostationer i forbindelse med begyndelsen af demokratiseringsperioden og USSR's sammenbrud . Transmission i dette frekvensbånd blev udført med vertikal polarisering. Ændringen blev til dels foretaget for at sikre bekvemmeligheden ved at modtage radioudsendelser fra en bil på en lodret piskeantenne og for at reducere interferens med fjernsyn [17] .
I fremtiden blev udsendelser i begge frekvensbånd udført både med vertikal og horisontal polarisering. I 2008 arbejdede de fleste stationer (80%) for Moskva-regionen i frekvensbåndet 65,9-74 MHz med horisontal polarisering, og i båndet 87,5-108 MHz arbejdede de fleste stationer (60%) med vertikal polarisering, hvilket skabte visse gener ved modtagelse af signaler fra flere radiostationer i begge bånd på én antenne. Under sådanne forhold var brugen af kombinerede antenner (antenner med cirkulær polarisation) påkrævet for signalmodtagelse af høj kvalitet [17] .
Hovedparametrene for de to stereoudsendelsessystemer blev inkluderet i en enkelt russisk standard [19] . Som et resultat heraf kunne frekvensbåndet 65,9-74 MHz almindeligvis kaldes "FM" [10] , "sovjetisk VHF -bånd" eller oftere bare "VHF", og frekvensbåndet 87,5-108 MHz, og endda på den anden et stereosignalgenereringssystem, blev kaldt "FM-båndet" [18] (betegnelsen "FM" [2] er også almindelig ). Selvom i begge bånd af meterbølgebåndet, arbejdede udsendelsessendere med frekvensmodulation ( engelsk frekvensmodulation - FM ), og begge områder tilhører ultrakorte bølger (VHF).
Det, der almindeligvis blev kaldt "FM-båndet" i Rusland, forenede to standard (ifølge radioreglementet ) udsendelsesbånd - 87,5-100 MHz og 100-108 MHz - hvoraf det første (nedre), baseret på den russiske interne frekvensallokering, blev brugt til tv-udsendelser med den tilladte mulighed for FM-udsendelse .
Som publikationer i magasinet Radio [20] og forbrugerradiostandarder [21] viser , blev følgende opdeling almindeligvis brugt [* 4] (i anførselstegn er almindelige navne):
Følgelig kunne udsendelser i VHF1-båndet almindeligvis kaldes "VHF-udsendelser", "VHF-FM-udsendelser" og i VHF2-båndet - "FM-udsendelser" [3] . Forkortelsen VHF FM ("VHF FM broadcasting" [23] , "VHF-FM broadcasting" [2] ) bruges i lovgivningsmæssige retsakter og i specialiserede artikler om emnet udsendelse i de angivne frekvensbånd .
I 2011, ved et dekret fra den russiske regering, blev tabellen over fordeling af radiofrekvensbånd mellem radiotjenesterne i Den Russiske Føderation godkendt [1] . I henhold til dette dokument er der i VHF-båndet etableret følgende frekvensbånd for den udsendende radiokommunikationstjeneste (lydudsendelse), hovedsageligt i SI-kategorien - deling med andre radiokommunikationstjenester:
Angivne frekvensbånd er ledsaget af noter i slutningen af dokumentet. For eksempel følger det af fodnote 85, at radiofrekvensbåndene 66-74 MHz og 87,5-100 MHz bør overføres til kategorien "GR" i fremtiden.
I henhold til International Communication Regulations er frekvensbåndet fra 68 til 87,5 MHz reserveret til andre radiotjenester, men ikke til udsendelse, derfor (note 89) [1] brugen af radiofrekvensbåndet 68–74 MHz af "stationer af tv-spredningstjenesten på primær basis i grænseregionerne i Den Russiske Føderation muligt under forudsætning af at der indhentes samtykke fra kommunikationsadministrationerne i de berørte nabostater i overensstemmelse med radioreglementet .
Den 4. og 5. kanal for analog tv-udsendelse af Rusland faldt i den nederste del af frekvensbåndet 87,5-108 MHz [25] , så sendestationer, der brugte pilottonesystemet, arbejdede hovedsageligt i frekvensbåndet 100-108 MHz. I nogle tilfælde blev der i mangel af interferens fra tv-udsendelser udstedt en tilladelse til drift af stationer i frekvensbåndet 87,5-100 MHz [10] . Forsøgene udført i dette frekvensbånd viste den praktiske mulighed for fælles drift af sendestationer og kabel-tv- distributionsnet , i frekvensplanen, hvoraf 4. og 5. tv-kanal var involveret [18] .
KTV nummer |
KTV frekvensbånd , MHz |
Billedets bærefrekvens , MHz |
Bærefrekvens for lyd, MHz |
|---|---|---|---|
| en | 48,5…56,5 | 49,75 | 56,25 |
| 2 | 58…66 | 59,25 | 65,75 |
| Frekvensbånd 66-74 MHz til FM-udsendelse | |||
| 3 | 76…84 | 77,25 | 83,75 |
| fire | 84…92 | 85,25 | 91,75 |
| Frekvensbånd 87,5-100 MHz til FM-udsendelse på gratis CATV-frekvenser | |||
| 5 | 92…100 | 93,25 | 99,75 |
| Frekvensbånd 100-108 MHz til FM-udsendelse | |||
| S1 | 110…118 | 111,25 | 117,75 |
| Kabelkanalerne S2-S7 er ikke vist i tabellen | |||
| S8 | 166…174 | 167,25 | 173,75 |
| 6 | 174…182 | 175,25 | 181,75 |
| Yderligere kanaler er ikke vist i tabellen. | |||
FM - udsendte radiosignaler nåede også forbrugeren via kabel - tv - systemer . De tekniske krav til distributionsnetværket for kabel-tv angiver [23] :
6.4 Fordelingen af VHF FM-radiosignaler bør leveres i frekvensbåndene fra 65,9 til 74 MHz og fra 100 til 108 MHz.
Det er tilladt at distribuere VHF FM-radiosignaler i frekvensbåndet fra 87,5 til 100 MHz i kabeldistributionsnet, der ikke anvender frekvensbåndet på den fjerde og femte tv-kanal til transmission af udsendte tv-radiosignaler.
Tabellen over fordeling af radiofrekvensbånd mellem radiotjenesterne i Den Russiske Føderation (note 95) [1] fastlægger prioriteringen af radioelektroniske midler i tilfælde af gensidig elektromagnetisk påvirkning "i tilfælde af fælles brug af kabeldistributionsnetværk af systemer til kollektiv modtagelse af tv-, radio- og kabel-tv-udstyr" . Det vil sige, at kabeldistributionsnettet skal bygges på en sådan måde, at det ikke skaber radiointerferens med modtagelsen af FM-udsendelsessignalet, mens "påstande ikke bør fremsættes vedrørende mulig radiointerferens fra radioelektroniske midler . "
Sammenlignet med LW , MW og HF båndene er serviceområdet for radiostationer i målerbåndet lille og praktisk talt begrænset til line-of-sight zone (inden for en radius af ca. 70 km, afhængigt af højden på sende- og modtageantennerne ) . Afstanden til grænsen af serviceområdet er omtrent den samme som til den optiske horisont [26] ; yderligere falder feltstyrken af den udsendte bølge på grund af effekten af jordens nærhed. Det faktiske serviceområde afhænger af en række faktorer, herunder radiomodtagerens tekniske karakteristika, terrænets beskaffenhed og bygningsforholdene på modtagestedet [2] .
Spørgsmålet om at erstatte analog udsendelse med digital udsendelse i de samme frekvensbånd [* 5] kan forblive åbent i meget lang tid, hver af de foreslåede teknologier har sine fordele og ulemper, og ingen af dem er endnu i stand til at overvinde konservatismen med det brede publikum [27] . Hovedproblemet er, at det er nødvendigt at udskifte hele flåden af radioer og investere i nye radiosendere. Programmet kan koste snesevis til hundredvis af millioner af dollars og vil formentlig tage 15-20 år [3] . Der er også lokale problemer. For eksempel er der en opfattelse af, at en stigning i antallet af radiokanaler i Rusland under overgangen til digital udsendelse vil føre til et fald på radiotransmissionsmarkedet, eftersom "reklamebudgetter ikke vil være nok til alle" [28] .
I midten af 2000'erne blev et koncept for udvikling af radioudsendelser for perioden 2006-2015 udviklet i Rusland, især en plan for modernisering af sendenettet i VHF-båndet (klausul 4.2.2) [15] . Det blev bemærket, at FM-radiosendere af Dozhd-2-typen, der opererede i dette område, udsendte statsprogrammerne Radio of Russia , Mayak og Yunost , var forældede moralsk og fysisk. Følgende foranstaltninger blev foreslået efter behov:
Som et alternativ til FM-udsendelse blev overvejet T-DAB digitale lydudsendelsessystem ("T" står for jordbaseret), som giver lydkvalitet, der kan sammenlignes med CD- kvalitet . Samtidig blev det bemærket, at omkostningerne til at modtage og sende udstyr til DAB-systemet væsentligt overstiger omkostningerne til FM-sendeudstyr [15] . Senere foreslog det statslige selskab RTRS brugen af DAB+-standarden. DAB/DAB+ standarder er beregnet til udsendelse i frekvensbåndet 174-230 MHz. Dette frekvensbånd i Rusland var optaget af tv på tidspunktet for forslaget og burde have været forladt, efter at den analoge tv-udsendelse blev slukket [3] .
Også for VHF-området (i frekvensbåndet 30-174 MHz) er en ny udgave af DRM- standarden - DRM +, som er udviklet af European Telecommunications Standards Institute (ETSI) [29] . Der er en beslutning fra statskomitéen for radiofrekvenser om at allokere et radiofrekvensbånd på 148,5-283,5 kHz til oprettelse af digitale udsendelsesnetværk på Den Russiske Føderations territorium baseret på DRM+-standarden [30] . Til samme formål blev beslutningen på det næste møde i SCRF i september 2018 støttet om at allokere frekvensbåndene 66-74 MHz og 87,5-108 MHz [31] .
For at overgangen til digital udsendelse skal forløbe gnidningsfrit og billigere for befolkningen, er der udviklet såkaldte hybride analog-digitale lydtransmissionssystemer. I disse systemer transmitteres udsendelsessignalet på samme bærefrekvens samtidigt i både analogt og digitalt format, hvilket giver dig mulighed for at modtage et analogt signal på en konventionel FM-modtager og et digitalt signal på en digital set-top-boks eller digital modtager. [32] [33] .
Flåden af sendesendere, der opererer i Rusland med amplitudemodulation i områderne lave frekvenser (LF), mellemfrekvenser (MF) og høje frekvenser (HF), er moralsk og fysisk forældet. Her såvel som i VHF-båndet kræves en omfattende modernisering af udstyr efterfulgt af en overgang til digitale sendeteknologier af DRM- standarden . Indførelsen af dette system vil muliggøre effektiv brug af udsendelsesfrekvensbånd og sikre kvaliteten af udsendelser tæt på kvaliteten af FM-udsendelser [15] (det transmitterede frekvensbånd for lydsignalet er 50-10.000 Hz [ 30] ).
Betingelserne for udbredelse af radiobølger i områderne op til 30 MHz vil gøre det muligt med udsendelse at dække store fjerntliggende territorier i Rusland med en lav befolkningstæthed, hvor det ikke er økonomisk muligt at udvikle andre typer udsendelser, især FM udsendelse i VHF-båndet [15] .
Til dækning af store fjerntliggende områder med radioudsendelser kan der også anvendes satellit direkte lydudsendelse (SNAB) i UHF- området (300–3000 MHz), hvilket gør det muligt at modtage et digitalt signal direkte til husstandsradioer med lydkvalitet tæt på CD [15] [34] .
Introduktionen af SNZV vil løfte udsendelsessystemet til et kvalitativt nyt niveau - tre rumfartøjer vil sikre leveringen af en pakke af udsendelsesprogrammer til næsten overalt i Rusland, hvilket vil gøre det muligt i fremtiden at opgive nogle af de høje omkostninger -effekt radiosendere i områderne op til 30 MHz [15] .
Den 11. januar 2017 begyndte Norge at udfase FM-udsendelser og skifte til digital DAB -udsendelse [35] . I december samme år blev Norge det første land i verden til helt at opgive FM-udsendelser [36] .