FM-sändning – sändning baserad på metoden för frekvensmodulering . Ger förbättrad kvalitet på mottagningen av ljudsändningssignaler i jämförelse med system baserade på amplitudmodulering (AM). Distributionen i världen börjar på 1940-talet, aktiv sedan 1960-talet. Termen FM broadcasting motsvarar engelskspråkiga FM broadcasting .
I ryska regleringsrättsakter och i inhemsk teknisk litteratur används förkortningen VHF FM (frekvensmodulering i det mycket höga frekvensområdet ), vilket resulterar i termerna "VHF-FM-sändningar" [1] , "VHF-FM-sändningar". ” [2] används .
I Sovjetunionen på 1960-talet tilldelades ett frekvensband på 65,9-74 MHz för FM-sändningar med OIRT stereosignalöverföringssystem . Sedan 1990-talet har ett annat frekvensband använts i de postsovjetiska länderna - med CCIR stereosignalöverföringssystem . Därför kan de två sändningsbanden ha följande namn för att skilja dem åt:
Cornelius D. Ehret (USA, 1902) anses vara uppfinnaren av signalöverföringssystemet genom frekvensmodulering (FM), men på nästan 30 år hittade denna uppfinning inte praktisk tillämpning [5] . 1933 föreslog den amerikanske radioingenjören Edwin Armstrong användningen av bredbandsfrekvensmodulering för radiosändningar, då han hade fått fyra patent baserat på resultaten av sin forskning - han hade redan att göra med problemet med störningar i radiomottagare i 1920-talet . Vid den tiden sände radiostationer ljud med metoden amplitudmodulering (AM). Mottagningen av sådana signaler åtföljdes ofta av störningar av både atmosfäriskt (blixtnedslag) och industriellt ursprung. Armstrongs motståndare inkluderade ingenjör John R. Carson , uppfinnaren av SAM . I en artikel om FM publicerad 1922 hävdade han att "denna typ av modulering ger oacceptabel förvrängning utan någon fördel." Tvisten om utsikterna för FM-sändningar löstes 1936 efter publiceringen av en annan FM-teoretikers arbete, Murray G. Crosby , som föreslog ett av de tidiga systemen för FM- stereosändning . Det visade sig att FM faktiskt inte ger några särskilda fördelar med en liten frekvensavvikelse , men bredbands-FM gjorde det möjligt att minska effekten av störningar från atmosfärisk elektricitet eller drift av elektrisk utrustning (till exempel i en bil) [6] .
I maj 1940 tilldelade US Federal Communications Commission ( FCC ) frekvensbandet 42-50 MHz för FM-sändningar, och snart var fyrtio FM-radiostationer verksamma i USA [6] . Regelbundna FM-sändningar började i USA 1941 [7] , i Sovjetunionen - 1946. Den första sändningsstationen i Moskva på mätarvågor med frekvensmodulering (HF FM) [8] hade en effekt på 1000 W vid en frekvens på 46,5 MHz [9] .
Under andra hälften av 1940-talet, med aktiv hjälp av Edwin Armstrong, började FM-sändningar i USA expandera snabbt, och det frekvensband som tilldelats för det fylldes snart. RCA :s president David Sarnoff omintetgjorde utvecklingen av FM-sändningar, och såg den som ett hot mot RCA:s vinster från försäljning av AM-mottagare och de framtida intäkterna från det kostsamma införandet av tv-sändningar . Det fanns farhågor för att amerikanerna, fascinerade av den höga kvaliteten på VM-sändningar, inte skulle ägna vederbörlig uppmärksamhet åt TV:s tillkomst. Inte utan påtryckningar från Sarnov beslutade FCC att tilldela det redan behärskade 42-50 MHz-frekvensbandet till tv-ljud, och överföra FM-sändningar till 88-108 MHz frekvensbandet och begränsa sändareffekten till 500 watt. Detta krävde stora utgifter för att utrusta hela FM-sändningsnätverket, dess utveckling saktade ner, men televisionen utvecklades [6] .
Ännu högre kvalitet på FM-sändningar skulle kunna uppnås genom införandet av stereosändningssystem . På 1950-talet föreslogs mer än 30 stereosändningssystem [* 1] i olika länder, och deras jämförande studier utfördes i ledande länder (USA, Japan , USSR, etc.). Som ett resultat av dessa studier i USA 1961 antogs ett pilottonsystem utvecklat av Zenith och General Electric . I Sovjetunionen, under ledning av professor L. M. Kononovich, utvecklades ett system med polär modulering, uppfann 1939 av A. I. Kostsov [7] .
Det aktiva införandet av stereosändningar på metervågor började i mitten av 1960-talet: i USA - 1961, i Sovjetunionen - 1963 (vanligt), i Tyskland , Storbritannien, Italien , Sverige , Nederländerna , Östtyskland , Tjeckoslovakien och andra länder 1966 -1967. International Organization of Broadcasting and Television ( fr. OIRT ), som förenar ett antal länder i Europa och Asien , föreslog ett stereosändningssystem med polär modulering utvecklat i Sovjetunionen. International Advisory Committee for Radio , CCIR ( eng. CCIR ), rekommenderade införandet av ett system med en pilotton (en modifierad amerikansk FCC-standard). Sändare i stereoläge med en pilotton som drivs i sändnings (enligt de internationella radioreglerna ) frekvensbandet 87,5-108,0 MHz [10] (i Japan användes frekvensbandet 76-90 MHz, med efterföljande förlängning till 95 MHz) .
Länderna i det socialistiska lägret (exklusive DDR och Tjeckoslovakien), som var medlemmar i OIRT, antog ett stereosändningssystem med polär modulering. I Sovjetunionen och i ett antal grannländer tilldelades frekvensbandet 65,9-74,0 MHz för sådan sändning. Gradvis, när frekvensbandet 87,5-108 MHz bemästrades, övergav de tidigare länderna i det socialistiska samfundet OIRT-systemet och bytte till ett system med en pilotton, vars europeiska version blev känd som CCIR-systemet [11] . År 2005 användes systemet med polär modulering i frekvensbandet 65,9-74 MHz endast i det postsovjetiska rymden och i Mongoliet [10] .
Ett stereosändningssystem med polär modulering (OIRT-system) [12] och ett pilottonsystem (CCIR-system) [13] har mycket gemensamt. För att säkerställa kompatibilitet med monofoniska FM-sändningsmottagare är den tonala (lågfrekventa) delen av den komplexa stereosignalen (CSS) som matas till sändarmodulatorn summan av ljudsignalerna för vänster och höger kanal (L+R) . Dessutom utsätts signalerna L och R för att förbättra brusimmuniteten först för frekvensförbetoning [* 2] - nivån på högfrekventa komponenter i dessa signaler ökar (en lämplig korrigering görs på den mottagande sidan). Övertonsdelen (högfrekventa) av spektrumet för CSS innehåller information om signalskillnaden (L−R) och bildas av amplitudmodulering av L−R-signalen med den så kallade underbärvågsfrekvensen på 31,25 kHz (med polär frekvens ). modulering) eller 38 kHz (med pilotton) [* 3 ] . Den allmänna informationen - L+R och L−R - är tillräcklig för att rekonstruera signalerna från vänster och höger kanal i mottagaren.
Underbärvågssignalen innehåller inte ljudinformation och försämrar egenskaperna hos CSS och den sända FM-signalen, men det är nödvändigt på den mottagande sidan att demodulera L−R-signalen. Därför, när man bildar en CSS i ett system med polär modulering, undertrycks underbärvågsfrekvensen med 14 dB, vilket gör det möjligt att återställa den i mottagaren. I ett system med pilotton undertrycks underbärvågen nästan helt och för att kunna erhålla den erforderliga frekvensen på 38 kHz i mottagaren införs en hjälppilotton med en frekvens på 19 kHz i CSS. I allmänhet är signalspektrumet med en pilotton bredare än spektrumet med polär modulering [10] .
I ett system med en pilotton är det möjligt att använda delsystemet för dataöverföring - RDS . För bildandet av RDS-signaler används amplitudmodulering av en speciell underbärvåg vid en frekvens på 57 kHz [13] .
Sändarfrekvensavvikelsen för frekvensbandet 65,9–74 MHz (med polär modulering) var ±50 kHz, för bandet 87,5–108 MHz (med pilotton) var den ±75 kHz. I vissa länder, t.ex. Tyskland, fungerade sändningssystemet för pilotton i stereo med en avvikelse på ±50 kHz [10] .
Bruket att använda två stereosändningssystem i Ryssland har visat fördelarna med ett system med en pilotton, som i synnerhet visade sig ha bättre separationsparametrar för höger och vänster kanal med en relativt enkel avkodningsenhet i radion [ 14] . Enligt konceptet för utvecklingen av sändningar i Ryssland för perioden 2006-2015 föreslogs det att påskynda överföringen av tekniska medel i frekvensbandet 66-74 MHz från det polära moduleringsläget till pilottonsläget [15] . För detta utvecklades i synnerhet en version av den inhemska sändaren "Pole" för intervallet 65,9-74 MHz, vilket gjorde det möjligt att arbeta i båda stereosändningssystemen.
Man tror att en av anledningarna till valet i Sovjetunionen av frekvensbandet för FM-sändningar 65,9-74 MHz var önskan att göra det omöjligt att lyssna på utländska sändningar i VHF-bandet i gränszonerna med grannstater. Samtidigt är huvudorsaken att frekvenserna för FM-sändningar tilldelades inom de tv-områden som historiskt sett etablerats i Europa och USA, och de senare skilde sig åt i det ockuperade frekvensbandet (8 MHz i Sovjetunionen, 7 MHz i Europa, 6 MHz i USA) [16] . Inledningsvis utfördes överföring i detta frekvensband med horisontell polarisering [17] .
På 1990 -talet skedde en aktiv utveckling av frekvensbandet 87,5-108 MHz med ett stereosändningssystem med en pilotton i Ryssland [10] . Uppkomsten av sändningsstationer i detta frekvensband på de postsovjetiska ländernas territorium berodde på närvaron av en stor flotta av radiomottagare (med ett intervall på 87,5-108 MHz) i befolkningen som en del av importerade radiobandspelare , inklusive bilar [18] , och annan hemelektronik (vanligtvis japansk produktion), samt på grund av möjligheten att skapa icke-statliga radiostationer i samband med början av demokratiseringsperioden och Sovjetunionens kollaps . Sändning i detta frekvensband utfördes med vertikal polarisation. Ändringen gjordes delvis för att säkerställa bekvämligheten med att ta emot radiosändningar från en bil på en vertikal piskaantenn och för att minska störningar med tv [17] .
I framtiden genomfördes sändningar i båda frekvensbanden både med vertikal och horisontell polarisering. Under 2008, för Moskva-regionen i frekvensbandet 65,9-74 MHz, arbetade de flesta stationer (80 %) med horisontell polarisering, och i bandet 87,5-108 MHz arbetade de flesta stationer (60 %) med vertikal polarisering, vilket skapade vissa olägenheter vid mottagning av signaler från flera radiostationer i båda banden på en antenn. Under sådana förhållanden, för högkvalitativ signalmottagning, krävdes användningen av kombinerade antenner (antenner med cirkulär polarisation) [17] .
Huvudparametrarna för de två stereosändningssystemen ingick i en enda rysk standard [19] . Som ett resultat kan frekvensbandet 65,9-74 MHz vanligen kallas "FM" [10] , "sovjetiska VHF- bandet" eller oftare bara "VHF", och frekvensbandet 87,5-108 MHz, och även å andra sidan en stereosignalgenereringssystem, kallades "FM-bandet" [18] (beteckningen "FM" [2] är också vanlig ). Även om i båda banden av mätarens vågband, arbetade sändare med frekvensmodulering ( engelsk frekvensmodulering - FM ) och båda intervallen tillhör ultrakorta vågor (VHF).
Det som vanligtvis kallades "FM-bandet" i Ryssland förenade två standardsändningsband (enligt radioreglerna ) - 87,5-100 MHz och 100-108 MHz - varav det första (lägre) baserat på den ryska interna frekvensallokeringen, användes för TV-sändningar med tillåten möjlighet till FM-sändning .
Som publikationer i tidningen Radio [20] och konsumentradiostandarder [21] visar , användes följande uppdelning [* 4] (vanliga namn inom citattecken):
Följaktligen kan sändningar i VHF1-bandet vanligen kallas "VHF-sändningar", "VHF-FM-sändningar" och i VHF2-bandet - "FM-sändningar" [3] . Förkortningen VHF FM ("VHF FM broadcasting" [23] , "VHF-FM broadcasting" [2] ) används i reglerande rättsakter och i specialiserade artiklar om temat sändning i de angivna frekvensbanden .
År 2011, genom ett dekret från den ryska regeringen, godkändes tabellen över distribution av radiofrekvensband mellan ryska federationens radiotjänster [1] . Enligt detta dokument, i VHF-bandet, etableras följande frekvensband för den sändande radiokommunikationstjänsten (ljudsändning), huvudsakligen i SI-kategorin - delning med andra radiokommunikationstjänster:
Angivna frekvensband åtföljs av anteckningar i slutet av dokumentet. Till exempel av fotnot 85 följer att radiofrekvensbanden 66-74 MHz och 87,5-100 MHz bör överföras till kategorin "GR" i framtiden.
Enligt International Communication Regulations är frekvensbandet från 68 till 87,5 MHz reserverat för andra radiotjänster, men inte för sändning, därför (not 89) [1] användningen av radiofrekvensbandet 68–74 MHz av "stationer av sändningstjänsten på primär basis i gränsregionerna i Ryska federationen möjligt under förutsättning att man erhåller samtycke från kommunikationsförvaltningarna i de berörda grannstaterna i enlighet med radiobestämmelserna .
De 4:e och 5:e kanalerna för analog tv-sändning av Ryssland föll i den nedre delen av frekvensbandet 87,5-108 MHz [25] , så sändningsstationer som använde pilottonsystemet fungerade huvudsakligen i frekvensbandet 100-108 MHz. I vissa fall, i avsaknad av störningar från tv-sändningar, utfärdades tillstånd för drift av stationer i frekvensbandet 87,5-100 MHz [10] . Experimenten som genomfördes i detta frekvensband visade på den praktiska möjligheten av gemensam drift av sändningsstationer och kabel-tv- distributionsnät , i frekvensplanen som den fjärde och femte tv-kanalen var inblandade i [18] .
KTV- nummer |
KTV frekvensband , MHz |
Bildens bärfrekvens , MHz |
Bärfrekvens för ljud, MHz |
|---|---|---|---|
| ett | 48,5…56,5 | 49,75 | 56,25 |
| 2 | 58…66 | 59,25 | 65,75 |
| Frekvensband 66-74 MHz för FM-sändningar | |||
| 3 | 76…84 | 77,25 | 83,75 |
| fyra | 84…92 | 85,25 | 91,75 |
| Frekvensband 87,5-100 MHz för FM-sändningar på fria CATV-frekvenser | |||
| 5 | 92…100 | 93,25 | 99,75 |
| Frekvensband 100-108 MHz för FM-sändningar | |||
| S1 | 110…118 | 111,25 | 117,75 |
| Kabelkanalerna S2-S7 visas inte i tabellen | |||
| S8 | 166…174 | 167,25 | 173,75 |
| 6 | 174…182 | 175,25 | 181,75 |
| Ytterligare kanaler visas inte i tabellen. | |||
FM-radiosignaler nådde även konsumenterna via kabel-tv- system . De tekniska kraven för distributionsnätet för kabel-tv visar [23] :
6.4 Distributionen av VHF FM-radiosignaler bör tillhandahållas i frekvensbanden från 65,9 till 74 MHz och från 100 till 108 MHz.
Det är tillåtet att distribuera VHF FM-radiosignaler i frekvensbandet från 87,5 till 100 MHz i kabeldistributionsnät som inte använder frekvensbandet för den fjärde och femte tv-kanalen för sändning av sända tv-radiosignaler.
Tabellen över fördelning av radiofrekvensband mellan Ryska federationens radiotjänster (not 95) [1] fastställer prioriteringen av radioelektroniska medel i händelse av ömsesidig elektromagnetisk påverkan "vid gemensam användning av kabeldistributionsnät av system för kollektiv mottagning av TV, radiosändningar och kabel-tv-utrustning" . Det vill säga att kabeldistributionsnätet ska byggas på ett sådant sätt att det inte skapar radiostörningar med mottagningen av FM-sändningssignalen, medan "anspråk inte bör göras angående möjlig radiostörning från radioelektroniska medel . "
Jämfört med LW , MW och HF -banden är serviceområdet för radiostationer i mätarbandet litet och praktiskt taget begränsat till siktzonen (inom en radie av cirka 70 km, beroende på höjden på de sändande och mottagande antennerna ). Avståndet till gränsen för serviceområdet är ungefär detsamma som till den optiska horisonten [26] ; vidare minskar fältstyrkan för den emitterade vågen på grund av effekten av jordens närhet. Det faktiska serviceområdet beror på ett antal faktorer, bland annat radiomottagarens tekniska egenskaper, terrängens beskaffenhet och byggnadsförhållandena vid mottagningsplatsen [2] .
Frågan om att ersätta analog sändning med digital sändning i samma frekvensband [* 5] kan förbli öppen under mycket lång tid, var och en av de föreslagna teknikerna har sina fördelar och nackdelar, och ingen av dem kan ännu övervinna konservatismen med den breda publiken [27] . Huvudproblemet är att det är nödvändigt att byta ut hela flottan av radioapparater och investera i nya radiosändare. Programmet kan kosta tiotals till hundratals miljoner dollar och kommer förmodligen att ta 15-20 år [3] . Det finns också lokala problem. Det finns till exempel en uppfattning om att en ökning av antalet radiokanaler i Ryssland under övergången till digitala sändningar kommer att leda till en nedgång på radiosändningsmarknaden, eftersom "reklambudgetar inte kommer att räcka till för alla" [28] .
I mitten av 2000-talet utvecklades ett koncept för utveckling av radiosändningar för perioden 2006-2015 i Ryssland, i synnerhet en plan för modernisering av sändningsnätet i VHF-bandet (klausul 4.2.2) [15] . Det noterades att FM-radiosändarna av typen Dozhd-2 som arbetar i detta intervall, som sänder de statliga programmen Radio of Russia , Mayak och Yunost , var föråldrade moraliskt och fysiskt. Följande åtgärder föreslogs vid behov:
Som ett alternativ till FM-sändningar övervägdes T-DAB digitala ljudsändningssystemet ("T" står för terrestrial), som ger ljudkvalitet jämförbar med CD -kvalitet . Samtidigt noterades att kostnaden för att ta emot och sända utrustning för DAB-systemet avsevärt överstiger kostnaden för FM-sändningsutrustning [15] . Senare föreslog det statliga företaget RTRS användningen av DAB+-standarden. DAB/DAB+-standarder är avsedda för sändning i frekvensbandet 174-230 MHz. Detta frekvensband i Ryssland var ockuperat av TV vid tidpunkten för förslaget och borde ha lämnats efter att den analoga TV-sändningen stängdes av [3] .
Även för VHF-området (i frekvensbandet 30-174 MHz) finns en ny utgåva av DRM- standarden - DRM +, som utvecklades av European Telecommunications Standards Institute (ETSI) [29] . Det finns ett beslut från den statliga kommittén för radiofrekvenser att tilldela ett radiofrekvensband på 148,5-283,5 kHz för skapandet av digitala sändningsnät på Ryska federationens territorium baserat på DRM+-standarden [30] . I samma syfte, vid nästa möte med SCRF i september 2018, stöddes beslutet att allokera frekvensbanden 66-74 MHz och 87,5-108 MHz [31] .
För att övergången till digital sändning ska bli smidig och billigare för befolkningen har så kallade hybrida analog-digitala ljudsändningssystem utvecklats. I dessa system sänds sändningssignalen på samma bärfrekvens samtidigt i både analoga och digitala format, vilket gör att du kan ta emot en analog signal på en konventionell FM-mottagare, och en digital signal på en digital set-top box eller digital mottagare [32] [33] .
Flottan av sändare som verkar i Ryssland med amplitudmodulering inom områdena låga frekvenser (LF), medelfrekvenser (MF) och höga frekvenser (HF) är moraliskt och fysiskt föråldrad. Här, liksom inom VHF-bandet, krävs en omfattande modernisering av utrustningen, följt av en övergång till digitala sändningstekniker av DRM -standarden . Införandet av detta system kommer att möjliggöra en effektiv användning av sändningsfrekvensband och säkerställa kvaliteten på sändningar, nära kvaliteten på FM-sändningar [15] (det överförda frekvensbandet för ljudsignalen är 50–10 000 Hz [ 30] ).
Förutsättningarna för utbredning av radiovågor i intervallen upp till 30 MHz kommer att göra det möjligt att med sändning täcka stora avlägsna territorier i Ryssland med låg befolkningstäthet, där det inte är ekonomiskt möjligt att utveckla andra typer av sändningar, särskilt FM sändningar i VHF-bandet [15] .
För att täcka stora avlägsna områden med radiosändning kan även satellitsändning av direktljud (SNAB) i UHF- området (300–3000 MHz) användas, vilket gör det möjligt att ta emot en digital signal direkt till hushållsradio med ljudkvalitet nära CD [15] [34] .
Införandet av SNZV kommer att höja sändningssystemet till en kvalitativt ny nivå - tre rymdfarkoster kommer att säkerställa leveransen av ett paket med sändningsprogram till nästan var som helst i Ryssland, vilket kommer att göra det möjligt att i framtiden överge en del av de höga kostnaderna -kraft radiosändare i intervallen upp till 30 MHz [15] .
Den 11 januari 2017 började Norge fasa ut FM-sändningar och gå över till digitala DAB -sändningar [35] . I december samma år blev Norge det första landet i världen att helt överge FM-sändningar [36] .