Difuzare FM - difuzare bazată pe metoda de modulare a frecvenței . Oferă o calitate îmbunătățită a recepției semnalelor de difuzare audio în comparație cu sistemele bazate pe modulația de amplitudine (AM). Distribuția în lume începe în anii 1940, activ din anii 1960. Termenul de difuzare FM corespunde difuzării FM în limba engleză .
În actele juridice de reglementare ruse și în literatura tehnică națională, este utilizată abrevierea VHF FM (modulație de frecvență în intervalul de frecvență foarte înaltă ), drept urmare termenii „difuzare VHF-FM” [1] , „difuzare VHF-FM” ” [2] sunt folosite .
În URSS în anii 1960, o bandă de frecvență de 65,9-74 MHz a fost alocată pentru transmisia FM folosind sistemul de transmisie a semnalului stereo OIRT . Începând cu anii 1990, în țările post-sovietice a fost utilizată o altă bandă de frecvență - cu sistemul de transmisie a semnalului stereo CCIR . Prin urmare, cele două benzi de radiodifuziune ar putea avea următoarele denumiri pentru a le distinge:
Cornelius D. Ehret (SUA, 1902) este considerat inventatorul sistemului de transmisie a semnalului prin modulație de frecvență (FM), dar timp de aproape 30 de ani această invenție nu și-a găsit aplicație practică [5] . În 1933, inginerul radio american Edwin Armstrong a propus utilizarea modulației de frecvență în bandă largă pentru radiodifuziunea radio, moment în care a primit patru brevete pe baza rezultatelor cercetărilor sale - el se ocupa deja de problema interferenței la receptoarele radio în anii 1920 . La acel moment, posturile de radio transmiteau sunetul folosind metoda modulării în amplitudine (AM). Recepția unor astfel de semnale a fost adesea însoțită de interferențe atât de origine atmosferică (descărcări de fulgere), cât și de origine industrială. Oponenții lui Armstrong au inclus inginerul John R. Carson , inventatorul SAM . Într-un articol despre FM publicat în 1922, el a susținut că „acest tip de modulație dă o distorsiune inacceptabilă fără niciun avantaj”. Disputa cu privire la perspectivele de difuzare FM a fost rezolvată în 1936 după publicarea lucrării unui alt teoretician FM, Murray G. Crosby , care a propus unul dintre primele sisteme de difuzare stereo FM . S-a dovedit că, într-adevăr, FM nu oferă avantaje deosebite cu o abatere mică de frecvență , cu toate acestea, FM în bandă largă a făcut posibilă reducerea efectului interferenței de la electricitatea atmosferică sau operarea echipamentelor electrice (de exemplu, într-o mașină) [6] .
În mai 1940, Comisia Federală pentru Comunicații ( FCC ) a SUA a alocat banda de frecvență de 42-50 MHz pentru transmisia FM, iar în curând patruzeci de posturi de radio FM au funcționat în SUA [6] . Difuzarea regulată FM a început în SUA în 1941 [7] , în URSS - în 1946. Prima stație de emisie din Moscova pe unde metru cu modulație de frecvență (HF FM) [8] avea o putere de 1000 W la o frecvență de 46,5 MHz [9] .
În a doua jumătate a anilor 1940, cu asistența activă a lui Edwin Armstrong, difuzarea FM în Statele Unite a început să se extindă rapid, iar banda de frecvență alocată pentru aceasta a fost în curând umplută. Președintele RCA , David Sarnoff , a zădărnicit dezvoltarea difuzării FM, considerând-o ca o amenințare la adresa profiturilor RCA din vânzările de receptoare AM și a veniturilor potențiale din introducerea costisitoare a difuzării de televiziune . Au existat temeri că americanii, fascinați de calitatea înaltă a difuzării Cupei Mondiale, nu vor acorda atenția cuvenită apariției televiziunii. Nu fără presiunea lui Sarnov, FCC a decis să atribuie sunetului televiziunii banda de frecvență deja stăpânită de 42-50 MHz și să transfere transmisia FM pe banda de frecvență de 88-108 MHz și să limiteze puterea emițătorului la 500 de wați. Acest lucru a necesitat cheltuieli mari pentru reechiparea întregii rețele de radiodifuziune FM, dezvoltarea acesteia a încetinit, dar televiziunea s-a dezvoltat [6] .
O calitate și mai mare a transmisiei FM ar putea fi obținută prin introducerea sistemelor de difuzare stereo . În anii 1950, au fost propuse peste 30 de sisteme de difuzare stereo [* 1] în diferite țări, iar studiile lor comparative au fost efectuate în țările lider (SUA, Japonia , URSS etc.). Ca rezultat al acestor studii în Statele Unite în 1961, a fost adoptat un sistem de tonuri pilot dezvoltat de Zenith și General Electric . În URSS, sub îndrumarea profesorului L. M. Kononovich, a fost dezvoltat un sistem cu modulație polară, inventat în 1939 de A. I. Kostsov [7] .
Introducerea activă a difuzării stereo pe unde metru a început la mijlocul anilor 1960: în SUA - în 1961, în URSS - în 1963 (regulat), în Germania , Marea Britanie, Italia , Suedia , Țările de Jos , Germania de Est , Cehoslovacia si alte tari in 1966 -1967. Organizația Internațională de Radiodifuziune și Televiziune ( fr. OIRT ), unind o serie de țări din Europa și Asia , a propus un sistem de difuzare stereo cu modulație polară dezvoltat în URSS. Comitetul consultativ internațional pentru radio , CCIR ( ing. CCIR ), a recomandat introducerea unui sistem cu ton pilot (un standard american FCC modificat). Emițătoare în modul stereo cu ton pilot operate în banda de frecvență de difuzare (conform reglementărilor internaționale radio ) 87,5-108,0 MHz [10] (în Japonia s-a folosit banda de frecvență 76-90 MHz, cu extinderea ulterioară la 95 MHz) .
Țările din lagărul socialist (cu excepția RDG și Cehoslovacia), care erau membre ale OIRT, au adoptat un sistem de difuzare stereo cu modulație polară. În URSS și într-un număr de țări învecinate, pentru o astfel de difuzare a fost alocată banda de frecvență 65,9-74,0 MHz. Treptat, pe măsură ce banda de frecvență 87,5-108 MHz era stăpânită, fostele țări ale comunității socialiste au abandonat sistemul OIRT și au trecut la un sistem cu ton pilot, a cărui versiune europeană a devenit cunoscută sub numele de sistem CCIR [11] . Până în 2005, sistemul cu modulație polară în banda de frecvență 65,9-74 MHz a fost utilizat doar în spațiul post-sovietic și în Mongolia [10] .
Un sistem de difuzare stereo cu modulație polară (sistem OIRT) [12] și un sistem de ton pilot (sistem CCIR) [13] au multe în comun. Pentru a asigura compatibilitatea cu receptoarele de transmisie monofonice FM, partea tonală (de frecvență joasă) a semnalului stereo complex (CSS) care este alimentată la modulatorul transmițătorului este suma semnalelor audio ale canalelor stânga și dreapta (L+R) . Mai mult decât atât, semnalele L și R pentru îmbunătățirea imunității la zgomot sunt mai întâi supuse unei pre-accentuări de frecvență [* 2] - nivelul componentelor de înaltă frecvență ale acestor semnale crește (se face o corecție adecvată pe partea de recepție). Partea de ton (de înaltă frecvență) a spectrului CSS conține informații despre diferența de semnal (L−R) și este formată prin modulația de amplitudine de către semnalul L−R a așa-numitei frecvențe subpurtătoare de 31,25 kHz (cu polar). modulație) sau 38 kHz (cu ton pilot) [* 3 ] . Informațiile generale - L+R și L−R - sunt suficiente pentru a reconstrui semnalele canalelor stânga și dreapta din receptor.
Semnalul subpurtător nu conține informații audio și degradează caracteristicile CSS și ale semnalului FM transmis, dar este necesar din partea receptoare să demoduleze semnalul L−R. Prin urmare, atunci când se formează un CSS într-un sistem cu modulație polară, frecvența subpurtătoarei este suprimată cu 14 dB, ceea ce face posibilă restabilirea acesteia în receptor. Într-un sistem cu ton pilot, subpurtătoarea este suprimată aproape complet, iar pentru a putea obține frecvența necesară de 38 kHz în receptor, se introduce în CSS un ton pilot auxiliar cu o frecvență de 19 kHz. În general, spectrul semnalului cu ton pilot este mai larg decât spectrul cu modulație polară [10] .
Într-un sistem cu ton pilot, este posibil să se utilizeze subsistemul de transmisie de date - RDS . Pentru formarea semnalelor RDS se folosește modularea în amplitudine a unei subpurtătoare speciale la o frecvență de 57 kHz [13] .
Abaterea de frecvență a emițătorului pentru banda de frecvență 65,9–74 MHz (cu modulație polară) a fost de ±50 kHz, pentru banda 87,5–108 MHz (cu ton pilot) a fost de ±75 kHz. În unele țări, cum ar fi Germania, sistemul de difuzare stereo cu ton pilot a funcționat cu o abatere de ±50 kHz [10] .
Practica utilizării a două sisteme de difuzare stereo în Rusia a arătat avantajele unui sistem cu ton pilot, care, în special, s-a dovedit a avea parametri de separare mai buni pentru canalele din dreapta și din stânga cu un dispozitiv de decodare relativ simplu în radio . 14] . Conform conceptului de dezvoltare a radiodifuziunii în Rusia pentru perioada 2006-2015, s-a propus accelerarea transferului mijloacelor tehnice în banda de frecvență de 66-74 MHz de la modul de modulație polară la modul de ton pilot [15] . Pentru aceasta, în special, a fost dezvoltată o versiune a transmițătorului intern „Pole” pentru gama de 65,9-74 MHz, ceea ce a făcut posibilă funcționarea în ambele sisteme de difuzare stereo.
Se crede că unul dintre motivele pentru alegerea în URSS a benzii de frecvență pentru difuzarea FM 65,9-74 MHz a fost dorința de a face imposibilă ascultarea transmisiilor străine în banda VHF în zonele de frontieră cu statele vecine. În același timp, principalul motiv este că frecvențele de difuzare FM au fost alocate în intervalele de televiziune stabilite istoric în Europa și SUA, iar acestea din urmă diferă în banda de frecvență ocupată (8 MHz în URSS, 7 MHz în Europa, 6 MHz în SUA) [16] . Inițial, transmisia în această bandă de frecvență a fost efectuată cu polarizare orizontală [17] .
În anii 1990, în Rusia a avut loc dezvoltarea activă a benzii de frecvență de 87,5-108 MHz cu un sistem de difuzare stereo cu ton pilot [10] . Apariția posturilor de radiodifuziune în această bandă de frecvență pe teritoriul țărilor post-sovietice s-a datorat prezenței unei flote mari de receptoare radio (cu o rază de 87,5-108 MHz) în populație ca parte a reportofoarelor de import. , inclusiv automobile [18] , și alte produse electronice de larg consum (de obicei producție japoneză), precum și datorită posibilității de a crea posturi radio nestatale în legătură cu începutul perioadei de democratizare și prăbușirea URSS . Transmisia în această bandă de frecvență a fost realizată cu polarizare verticală. Modificarea a fost făcută parțial pentru a asigura confortul recepționării emisiunilor radio de la o mașină pe o antenă verticală și pentru a reduce interferența cu televiziunea [17] .
În viitor, difuzarea în ambele benzi de frecvență a fost efectuată atât cu polarizare verticală, cât și pe orizontală. În 2008, pentru regiunea Moscova în banda de frecvență 65,9-74 MHz, majoritatea stațiilor (80%) au lucrat cu polarizare orizontală, iar în banda 87,5-108 MHz, majoritatea stațiilor (60%) au lucrat cu polarizare verticală, ceea ce a creat anumite inconveniente la recepţionarea semnalelor de la mai multe posturi radio din ambele benzi pe o antenă. În astfel de condiții, pentru recepția de semnal de înaltă calitate, era necesară utilizarea antenelor combinate (antene cu polarizare circulară) [17] .
Parametrii principali ai celor două sisteme de radiodifuziune stereo au fost incluși într-un singur standard rusesc [19] . Ca urmare, banda de frecvență 65,9-74 MHz ar putea fi numită în mod obișnuit „FM” [10] , „banda VHF sovietică ” sau mai des doar „VHF”, iar banda de frecvență 87,5-108 MHz și chiar pe de altă parte o sistem de generare a semnalului stereo, a fost numit „banda FM” [18] (denumirea „FM” [2] este, de asemenea, comună ). Deși în ambele benzi ale benzii de unde metrice, emițătoarele de difuzare au funcționat cu modulație de frecvență (modularea în frecvență engleză - FM ) și ambele game aparțin undelor ultrascurte (VHF).
Ceea ce a fost numit în mod obișnuit „banda FM” în Rusia a unit două benzi de difuzare standard (conform Regulamentului radio ) - 87,5-100 MHz și 100-108 MHz - prima (inferioară) dintre care, pe baza alocării frecvenței interne a Rusiei, a fost folosită pentru difuzarea televiziunii cu posibilitatea permisă de difuzare FM .
După cum arată publicațiile din revista Radio [20] și standardele radio pentru consumatori [21] , următoarea diviziune a fost folosită în mod obișnuit [* 4] (între ghilimele sunt nume comune):
În consecință, difuzarea în banda VHF1 ar putea fi numită în mod obișnuit „difuzare VHF”, „difuzare VHF-FM”, iar în banda VHF2 - „difuzare FM” [3] . Abrevierea VHF FM („VHF FM broadcasting” [23] , „VHF-FM broadcasting” [2] ) este utilizată în actele normative de reglementare și în articolele de specialitate pe tema difuzării în benzile de frecvență indicate .
În 2011, printr-un decret al guvernului rus, a fost aprobat Tabelul de distribuție a benzilor de frecvență radio între serviciile radio ale Federației Ruse [1] . Conform acestui document, în banda VHF se stabilesc următoarele benzi de frecvență ale serviciului de radiocomunicații de difuzare (difuzare sonoră), în principal la categoria SI - partajare cu alte servicii de comunicații radio:
Benzile de frecvență specificate sunt însoțite de note la sfârșitul documentului. De exemplu, din nota de subsol 85 rezultă că benzile de frecvență radio 66-74 MHz și 87,5-100 MHz ar trebui transferate în categoria „GR” în viitor.
Conform Reglementărilor Internaționale de Comunicații, banda de frecvență de la 68 la 87,5 MHz este rezervată pentru alte servicii radio, dar nu pentru difuzare, prin urmare (Nota 89) [1] utilizarea benzii de frecvență radio 68–74 MHz de către „stațiile de serviciul de radiodifuziune în mod primar în regiunile de frontieră ale Federației Ruse, posibil cu condiția obținerii acordului administrațiilor de comunicații ale statelor vecine în cauză, în conformitate cu Regulamentul radio .
Canalele 4 și 5 de difuzare de televiziune analogică din Rusia au căzut în partea inferioară a benzii de frecvență 87,5-108 MHz [25] , astfel încât stațiile de emisie care utilizează sistemul de ton pilot au lucrat în principal în banda de frecvență 100-108 MHz. În unele cazuri, în absența interferențelor din emisiunea de televiziune, s-a eliberat autorizație pentru funcționarea stațiilor în banda de frecvență 87,5-100 MHz [10] . Experimentele efectuate în această bandă de frecvență au arătat posibilitatea practică de funcționare în comun a posturilor de radiodifuziune și a rețelelor de distribuție a televiziunii prin cablu , în planul de frecvențe al cărora au fost implicate canalele de televiziune al 4-lea și al 5-lea [18] .
| Număr KTV |
Banda de frecvență KTV , MHz |
Frecvența purtătoare a imaginii, MHz |
Frecvența purtătoare a sunetului, MHz |
|---|---|---|---|
| unu | 48,5…56,5 | 49,75 | 56,25 |
| 2 | 58…66 | 59,25 | 65,75 |
| Banda de frecventa 66-74 MHz pentru transmisie FM | |||
| 3 | 76…84 | 77,25 | 83,75 |
| patru | 84…92 | 85,25 | 91,75 |
| Banda de frecventa 87,5-100 MHz pentru transmisia FM pe frecvente CATV gratuite | |||
| 5 | 92…100 | 93,25 | 99,75 |
| Banda de frecventa 100-108 MHz pentru transmisie FM | |||
| S1 | 110…118 | 111.25 | 117,75 |
| Canalele de cablu S2-S7 nu sunt prezentate în tabel | |||
| S8 | 166…174 | 167,25 | 173,75 |
| 6 | 174…182 | 175,25 | 181,75 |
| Alte canale nu sunt afișate în tabel. | |||
Semnalele radio de difuzare FM au ajuns şi la consumator prin intermediul sistemelor de televiziune prin cablu . Cerințele tehnice pentru rețeaua de distribuție a televiziunii prin cablu indică [23] :
6.4 Distribuția semnalelor radio de difuzare VHF FM ar trebui să fie asigurată în benzile de frecvență de la 65,9 la 74 MHz și de la 100 la 108 MHz.
Este permisă distribuirea semnalelor radio de difuzare VHF FM în banda de frecvență de la 87,5 la 100 MHz în rețelele de distribuție prin cablu care nu utilizează banda de frecvență a celui de-al patrulea și al cincilea canal de televiziune pentru transmiterea semnalelor radio de televiziune difuzate.
Tabelul de distribuție a benzilor de frecvență radio între serviciile radio ale Federației Ruse (Nota 95) [1] stabilește prioritatea mijloacelor radio-electronice în caz de influență electromagnetică reciprocă „în cazul utilizării în comun a rețelelor de distribuție prin cablu a sistemelor. pentru recepția colectivă a echipamentelor de televiziune, radiodifuziune și televiziune prin cablu” . Adică, rețeaua de distribuție prin cablu ar trebui să fie construită în așa fel încât să nu creeze interferențe radio cu recepția semnalului de difuzare FM, în timp ce „nu trebuie făcute afirmații cu privire la posibile interferențe radio din mijloace radio electronice ” .
În comparație cu benzile LW , MW și HF , aria de serviciu a stațiilor radio din banda de contoare este mică și este practic limitată la zona de vizibilitate (pe o rază de aproximativ 70 km, în funcție de înălțimea antenele de transmisie si receptie ). Distanța până la limita zonei de serviciu este aproximativ aceeași cu orizontul optic [26] ; în continuare, intensitatea câmpului undei emise scade datorită efectului apropierii pământului. Zona de serviciu reală depinde de o serie de factori, inclusiv caracteristicile tehnice ale receptorului radio, natura terenului și condițiile de construcție la locul de recepție [2] .
Problema înlocuirii difuzării analogice cu difuzarea digitală în aceleași benzi de frecvență [* 5] poate rămâne deschisă pentru o perioadă foarte lungă de timp, fiecare dintre tehnologiile propuse are avantajele și dezavantajele sale și nici una dintre ele nu este încă capabilă să depășească conservatorismul publicul larg [27] . Principala problemă este că este necesară înlocuirea întregii flote de radiouri și investirea în noi transmițătoare radio. Programul poate costa zeci până la sute de milioane de dolari și va dura, probabil, 15-20 de ani [3] . Există și probleme locale. De exemplu, există o opinie că o creștere a numărului de canale de radio în Rusia în timpul tranziției la difuzarea digitală va duce la o scădere a pieței de radiodifuziune, deoarece „bugetele de publicitate nu vor fi suficiente pentru toată lumea” [28] .
La mijlocul anilor 2000, în Rusia a fost elaborat un concept de dezvoltare a radiodifuziunii pentru perioada 2006-2015, în special un plan de modernizare a rețelei de radiodifuziune în banda VHF (clauza 4.2.2) [15] . Sa remarcat că emițătoarele radio FM de tip Dozhd-2 care operează în această gamă, difuzând programele de stat Radio din Rusia , Mayak și Yunost , erau depășite din punct de vedere moral și fizic. Următoarele măsuri au fost sugerate ca fiind necesare:
Ca alternativă la transmisia FM, sa luat în considerare sistemul de difuzare audio digitală T-DAB („T” înseamnă terestre), care oferă o calitate a sunetului comparabilă cu calitatea CD -ului . În același timp, s-a remarcat că costul echipamentelor de recepție și transmisie pentru sistemul DAB depășește semnificativ costul echipamentelor de difuzare FM [15] . Ulterior, compania de stat RTRS a propus utilizarea standardului DAB+. Standardele DAB/DAB+ sunt destinate difuzării în banda de frecvență 174-230 MHz. Această bandă de frecvență din Rusia a fost ocupată de televiziune la momentul propunerii și ar fi trebuit să fie eliberată după ce difuzarea TV analogică a fost oprită [3] .
De asemenea, pentru gama VHF (în banda de frecvență 30-174 MHz) este o nouă ediție a standardului DRM - DRM +, care a fost dezvoltat de Institutul European de Standarde de Telecomunicații (ETSI) [29] . Există o decizie a Comitetului de Stat pentru Frecvențe Radio de a aloca o bandă de frecvență radio de 148,5-283,5 kHz pentru crearea de rețele de difuzare digitală pe teritoriul Federației Ruse pe baza standardului DRM+ [30] . În același scop, la următoarea ședință a SCRF din septembrie 2018 a fost susținută decizia de alocare a benzilor de frecvență 66-74 MHz și 87,5-108 MHz [31] .
Pentru ca tranziția la difuzarea digitală să fie lină și mai puțin costisitoare pentru populație, au fost dezvoltate așa-numitele sisteme hibride de difuzare a sunetului analog-digital. În aceste sisteme, semnalul de difuzare este transmis pe aceeași frecvență purtătoare simultan în ambele formate analog și digital, ceea ce vă permite să primiți un semnal analogic pe un receptor FM convențional și un semnal digital pe un set-top box digital sau un receptor digital [32] [33] .
Flota de emițătoare de radiodifuziune care funcționează în Rusia cu modulație de amplitudine în intervalele de frecvențe joase (LF), frecvențe medii (MF) și frecvențe înalte (HF) este învechită din punct de vedere moral și fizic. Aici, ca și în banda VHF, este necesară o modernizare cuprinzătoare a echipamentelor, urmată de o tranziție la tehnologiile de difuzare digitală ale standardului DRM . Introducerea acestui sistem va permite utilizarea eficientă a benzilor de frecvență de difuzare și va asigura calitatea difuzării, apropiată de calitatea difuzării FM [15] (banda de frecvență transmisă a semnalului audio este de 50–10.000 Hz [ 30] ).
Condițiile de propagare a undelor radio în intervalele de până la 30 MHz vor face posibilă acoperirea cu difuzare a unor mari teritorii îndepărtate ale Rusiei cu o densitate scăzută a populației, unde nu este fezabilă din punct de vedere economic dezvoltarea altor tipuri de difuzare, în special FM difuzarea în banda VHF [15] .
Pentru a acoperi zonele îndepărtate mari cu transmisie radio, poate fi utilizată și transmisia directă a sunetului prin satelit (SNAB) în intervalul UHF (300–3000 MHz), ceea ce face posibilă recepția unui semnal digital direct către radiourile de uz casnic cu o calitate a sunetului apropiată de cea a CD-ului [15] [34] .
Introducerea SNZV va ridica sistemul de difuzare la un nivel calitativ nou - trei nave spațiale vor asigura livrarea unui pachet de programe de difuzare aproape oriunde în Rusia, ceea ce va face posibilă abandonarea în viitor a unora dintre cele cu costuri ridicate. -transmițătoare radio de putere în intervalele de până la 30 MHz [15] .
La 11 ianuarie 2017, Norvegia a început să elimine treptat difuzarea FM și să treacă la transmisia digitală DAB [35] . În decembrie același an, Norvegia a devenit prima țară din lume care a renunțat complet la difuzarea FM [36] .