FM műsorszórás – frekvenciamodulációs módszeren alapuló műsorszórás . Az amplitúdómoduláción (AM) alapuló rendszerekhez képest jobb minőséget biztosít az audio műsorszórási jelek vételében . A világban a terjesztés az 1940-es években kezdődik, és az 1960-as évek óta aktív. Az FM broadcasting kifejezés az angol nyelvű FM broadcasting kifejezésnek felel meg .
Az orosz szabályozási jogszabályokban és a hazai szakirodalomban a VHF FM (frekvenciamoduláció a nagyon magas frekvencia tartományban ) rövidítést használják, aminek eredményeként a „VHF-FM műsorszórás” [1] , „VHF-FM műsorszórás” kifejezéseket használják. ” [2] használatosak .
A Szovjetunióban az 1960-as években az OIRT sztereó jelátviteli rendszer segítségével 65,9–74 MHz -es frekvenciasávot osztottak ki az FM sugárzásra . Az 1990-es évek óta a posztszovjet országokban egy másik frekvenciasávot használnak - a CCIR sztereó jelátviteli rendszerrel . Ezért a két műsorszóró sávnak a következő nevei lehetnek megkülönböztetésük érdekében:
Cornelius D. Ehret (USA, 1902) a frekvenciamodulációs (FM) jelátviteli rendszer feltalálója , de ez a találmány közel 30 évig nem talált gyakorlati alkalmazásra [5] . Edwin Armstrong amerikai rádiómérnök 1933-ban javasolta a szélessávú frekvenciamoduláció alkalmazását a rádiós műsorszórásban, mire kutatási eredményei alapján négy szabadalmat kapott - már a rádióvevők zavaró problémájával foglalkozott a 1920-as évek . Abban az időben a rádióállomások amplitúdómodulációs (AM) módszerrel közvetítették a hangot. Az ilyen jelek vételét gyakran légköri (villámkisülés) és ipari eredetű interferencia kísérte. Armstrong ellenfelei között volt John R. Carson mérnök , a SAM feltalálója is . Az FM-ről 1922-ben megjelent cikkében azzal érvelt, hogy "az ilyen típusú moduláció elfogadhatatlan torzítást ad minden előny nélkül". Az FM-sugárzás kilátásaival kapcsolatos vita 1936-ban dőlt el, miután megjelent egy másik FM-elméleti szakember, Murray G. Crosby munkája, aki az FM sztereó műsorszórás egyik korai rendszerét javasolta . Kiderült, hogy az FM valóban nem nyújt különösebb előnyt kis frekvenciaeltérés mellett, azonban a szélessávú FM lehetővé tette a légköri elektromosságból vagy a működő elektromos berendezésekből (például autóban) származó interferencia hatásának csökkentését [6] .
1940 májusában az Egyesült Államok Szövetségi Kommunikációs Bizottsága ( FCC ) a 42-50 MHz-es frekvenciasávot az FM-sugárzásra jelölte ki, és hamarosan negyven FM-rádióállomás működött az USA-ban [6] . A rendszeres FM sugárzás 1941-ben kezdődött az USA -ban [7] , a Szovjetunióban - 1946-ban. Moszkvában az első, méteres hullámokon frekvenciamodulációval (HF FM) működő műsorszóró állomás [8] 1000 W teljesítményű volt 46,5 MHz frekvencián [9] .
Az 1940-es évek második felében Edwin Armstrong aktív közreműködésével az Egyesült Államokban az FM műsorszórás rohamosan bővülni kezdett, és a számára kijelölt frekvenciasáv hamar megtelt. David Sarnoff , az RCA elnöke meghiúsította az FM-műsorszórás fejlesztését, és úgy látta, hogy ez veszélyezteti az RCA AM-vevőkészülékek értékesítéséből származó nyereségét és a televíziós műsorszórás költséges bevezetéséből származó bevételt . Félő volt, hogy a vb-közvetítések magas színvonalától elbűvölt amerikaiak nem fordítanak kellő figyelmet a televízió megjelenésére. Sarnov nyomása nélkül az FCC úgy döntött, hogy a már elsajátított 42-50 MHz-es frekvenciasávot hozzárendeli a televízió hangjához, az FM-sugárzást pedig a 88-108 MHz-es frekvenciasávba helyezi át, és az adóteljesítményt 500 wattra korlátozza. Ez nagy kiadásokat igényelt a teljes FM műsorszóró hálózat újbóli felszereléséhez, fejlődése lelassult, de a televíziózás fejlődött [6] .
A sztereó műsorszórási rendszerek bevezetésével még jobb minőségű FM adás érhető el . Az 1950-es években több mint 30 sztereó műsorszórási rendszert [* 1] javasoltak különböző országokban, és ezek összehasonlító vizsgálatait vezető országokban (USA, Japán , Szovjetunió stb.) végezték. E tanulmányok eredményeként az Egyesült Államokban 1961 -ben a Zenith és a General Electric által kifejlesztett pilot-tone rendszert fogadtak el . A Szovjetunióban L. M. Kononovics professzor irányításával poláris modulációval rendelkező rendszert fejlesztettek ki, amelyet 1939-ben A. I. Kostsov [7] talált fel .
A méteres hullámokon történő sztereó sugárzás aktív bevezetése az 1960-as évek közepén kezdődött: az USA-ban - 1961-ben, a Szovjetunióban - 1963-ban (rendszeres), Németországban , Nagy-Britanniában, Olaszországban , Svédországban , Hollandiában , Kelet-Németországban , Csehszlovákiában és más országokban 1966-1967 között. A Nemzetközi Műsorszórási és Televíziós Szervezet ( fr. OIRT ), amely Európa és Ázsia számos országát egyesíti, egy , a Szovjetunióban kifejlesztett poláris modulációval ellátott sztereó műsorszóró rendszert javasolt. A Nemzetközi Rádiótanácsadó Bizottság , a CCIR ( eng. CCIR ) egy pilothanggal rendelkező rendszer bevezetését javasolta (módosított amerikai FCC szabvány). Sztereó üzemmódú, pilothanggal működő adók a műsorszórási (a nemzetközi rádiószabályzatnak megfelelően ) 87,5-108,0 MHz [10] frekvenciasávban ( Japánban a 76-90 MHz frekvenciasávot használták, ezt követően 95 MHz-re bővítve) .
A szocialista tábor országai (kivéve az NDK-t és Csehszlovákiát), amelyek az OIRT tagjai voltak, sztereó sugárzási rendszert alkalmaztak poláris modulációval. A Szovjetunióban és számos szomszédos országban a 65,9–74,0 MHz frekvenciasávot osztották ki az ilyen műsorszórásra. Fokozatosan a 87,5-108 MHz-es frekvenciasáv elsajátításával a szocialista közösség egykori országai felhagytak az OIRT rendszerrel, és áttértek egy pilothangú rendszerre, amelynek európai változata CCIR rendszerként vált ismertté [11] . 2005-re a 65,9-74 MHz frekvenciasávban poláris modulációval rendelkező rendszert csak a posztszovjet térben és Mongóliában használták [10] .
A poláris modulációval rendelkező sztereó műsorszóró rendszerben (OIRT rendszer) [12] és a pilot hangrendszerben (CCIR rendszer) [13] sok a közös. Az FM monofonikus műsorszóró vevőkkel való kompatibilitás érdekében a komplex sztereó jel (CSS) tónusos (alacsony frekvenciájú) része, amely az adómodulátorba kerül , a bal és a jobb csatorna (L+R) audiojeleinek összege. . Ezen túlmenően az L és R jelek a zajtűrés javítása érdekében először frekvencia-előhangsúlyozásnak vannak kitéve [* 2] - ezeknek a jeleknek a nagyfrekvenciás összetevőinek szintje nő (a vevő oldalon megfelelő korrekció történik). A CSS spektrumának felhangzó (nagyfrekvenciás) része a jelkülönbségről (L−R) tartalmaz információkat, és az úgynevezett 31,25 kHz-es (poláris) alvivő frekvenciájú L−R jel amplitúdómodulációjával jön létre. moduláció) vagy 38 kHz (pilothanggal) [* 3 ] . Az általános információ - L+R és L-R - elegendő a vevő bal és jobb csatorna jeleinek rekonstruálásához.
Az alvivő jele nem tartalmaz audio információt és rontja a CSS és a továbbított FM jel jellemzőit, de a vevő oldalon szükséges az L−R jel demodulálása. Ezért egy poláris modulációval rendelkező rendszerben CSS kialakításakor az alvivő frekvenciáját 14 dB-el elnyomják, ami lehetővé teszi annak visszaállítását a vevőben. Pilothanggal rendelkező rendszerben az alvivő szinte teljesen el van nyomva, és a vevőben a szükséges 38 kHz-es frekvencia elérése érdekében egy 19 kHz frekvenciájú segédpilot hangot vezetnek be a CSS-be. Általánosságban elmondható, hogy a jelspektrum pilothanggal szélesebb, mint a poláris modulációval [10] .
Pilothanggal rendelkező rendszerben lehetőség van az RDS adatátviteli alrendszer használatára . Az RDS jelek képzéséhez egy speciális alvivő amplitúdómodulációját alkalmazzák 57 kHz-es frekvencián [13] .
Az adófrekvencia eltérés a 65,9–74 MHz frekvenciasávban (poláris modulációval) ±50 kHz, a 87,5–108 MHz sávban (pilothanggal) ±75 kHz volt. Egyes országokban, például Németországban, a pilothang sztereó műsorszóró rendszer ±50 kHz eltéréssel működött [10] .
Az oroszországi két sztereó műsorszóró rendszer használatának gyakorlata megmutatta a pilothanggal rendelkező rendszer előnyeit, amely különösen jobb elválasztási paraméterekkel rendelkezik a jobb és bal csatornák számára egy viszonylag egyszerű dekódoló eszközzel a rádióban . 14] . A 2006-2015 közötti időszakra vonatkozó oroszországi műsorszórás-fejlesztési koncepció szerint javasolták a 66-74 MHz-es frekvenciasávban a műszaki eszközök átvitelének felgyorsítását a poláris modulációs módból a pilot hang üzemmódba [15]. . Ehhez különösen a "Pole" hazai adó egy változatát fejlesztették ki a 65,9-74 MHz tartományra, amely lehetővé tette mindkét sztereó műsorszórási rendszerben való működést.
Úgy gondolják, hogy a Szovjetunióban a 65,9–74 MHz FM-sugárzás frekvenciasávjának kiválasztásának egyik oka az volt, hogy lehetetlenné tenni a külföldi adások hallgatását a VHF sávban a szomszédos államokkal határzónákban. A fő ok ugyanakkor az, hogy az FM műsorszórás frekvenciáit az Európában és az USA-ban történelmileg kialakult televíziós tartományokon belül osztották ki, és ez utóbbiak az elfoglalt frekvenciasávban különböztek (8 MHz a Szovjetunióban, 7 MHz Európában, 6 MHz az USA-ban) [16] . Kezdetben az átvitel ebben a frekvenciasávban vízszintes polarizációval történt [17] .
Az 1990-es években Oroszországban a 87,5-108 MHz-es frekvenciasáv aktív fejlesztése zajlott egy sztereó műsorszóró rendszerrel, pilothanggal [10] . A műsorszóró állomások megjelenése ebben a frekvenciasávban a posztszovjet országok területén annak tudható be, hogy a lakosság körében nagyszámú (87,5-108 MHz-es hatótávolságú) rádióvevő-flotta volt importált rádiómagnók részeként. , beleértve az autókat [18] és más szórakoztató elektronikai cikkeket (általában japán gyártást), valamint a nem állami rádióállomások létrehozásának lehetősége miatt a demokratizálódás időszakának kezdetével és a Szovjetunió összeomlásával kapcsolatban . Az átvitel ebben a frekvenciasávban függőleges polarizációval történt. A változtatást részben az autóból függőleges ostorantennán lévő rádióadások kényelmesebb vétele, valamint a televízióval való interferencia csökkentése érdekében hajtották végre [17] .
A jövőben a műsorszórás mindkét frekvenciasávban függőleges és vízszintes polarizációval is történt. 2008-ban a moszkvai régióban a 65,9-74 MHz frekvenciasávban a legtöbb állomás (80%) vízszintes polarizációval működött, a 87,5-108 MHz sávban pedig a legtöbb állomás (60%) függőleges polarizációval működött, ami bizonyos kellemetlenségek, ha egy antennán mindkét sávban több rádióállomás jeleit fogadja. Ilyen körülmények között a jó minőségű jelvételhez kombinált antennák (körpolarizációs antennák) alkalmazása volt szükséges [17] .
A két sztereó műsorszóró rendszer fő paramétereit egyetlen orosz szabvány tartalmazza [19] . Ennek eredményeként a 65,9-74 MHz-es frekvenciasávot általában "FM"-nek [10] , "szovjet VHF - sávnak" vagy gyakrabban csak "VHF-nek" nevezhetnénk, a 87,5-108 MHz-es frekvenciasávot, sőt a másikon sztereó jelgeneráló rendszert „FM sávnak” [18] hívták (az „FM” [2] elnevezés is gyakori ). Bár a mérőhullámsáv mindkét sávjában a műsorszóró adók frekvenciamodulációval ( angolul frekvenciamoduláció - FM ) működtek, és mindkét tartomány az ultrarövid hullámokhoz (VHF) tartozik.
Az oroszországi „FM sávnak” nevezett sáv két szabványos ( a Rádiószabályzat szerint ) sugárzási sávot egyesített - 87,5-100 MHz és 100-108 MHz -, amelyek közül az első (alsó) az orosz belső frekvenciakiosztás alapján. televíziós sugárzásra használták az FM adás megengedett lehetőségével .
Amint azt a Radio magazin [20] és a fogyasztói rádiószabványok [21] kiadványai mutatják , a következő felosztást használták általánosan [* 4] (az idézőjelben a gyakori nevek):
Ennek megfelelően a VHF1 sávban történő műsorszórást általában "VHF műsorszórásnak", "VHF-FM műsorszórásnak" nevezhetjük, a VHF2 sávban pedig "FM műsorszórásnak" [3] . A VHF FM rövidítést („VHF FM broadcasting” [23] , „VHF-FM broadcasting” [2] ) használják a szabályozási jogszabályokban és a megjelölt frekvenciasávokban történő sugárzás témájával foglalkozó szakcikkekben .
2011-ben az orosz kormány rendeletével jóváhagyták az Orosz Föderáció rádiószolgálatai közötti rádiófrekvencia-sávok elosztási táblázatát [1] . E dokumentum szerint a VHF sávban a műsorszóró rádiókommunikációs szolgáltatás (hangsugárzás) következő frekvenciasávjai vannak kialakítva, főként az SI kategóriában - megosztás más rádiókommunikációs szolgáltatással:
A megadott frekvenciasávokat a dokumentum végén megjegyzések kísérik. Például a 85. lábjegyzetből az következik, hogy a 66–74 MHz és a 87,5–100 MHz rádiófrekvenciás sávokat a jövőben át kell helyezni a „GR” kategóriába.
A Nemzetközi Kommunikációs Szabályzat szerint a 68–87,5 MHz-es frekvenciasáv más rádiószolgáltatások számára van fenntartva, de nem műsorszórás számára, ezért (89. megjegyzés) [1] a 68–74 MHz-es rádiófrekvencia-sávot „az állomások a műsorszolgáltatás elsődleges jellege az Orosz Föderáció határ menti régióiban az érintett szomszédos államok hírközlési hatóságainak a Rádiószabályzattal összhangban történő hozzájárulása esetén lehetséges .
Az oroszországi analóg televíziós műsorszórás 4. és 5. csatornája a 87,5-108 MHz frekvenciasáv alsó részébe esett [25] , így a pilot hangrendszert használó műsorszóró állomások főként a 100-108 MHz frekvenciasávban működtek. Egyes esetekben a televíziós műsorszórásból származó interferencia hiányában a 87,5-100 MHz frekvenciasávban állomások üzemeltetésére adtak ki engedélyt [10] . Az ebben a frekvenciasávban végzett kísérletek megmutatták a műsorszóró állomások és a kábeltelevíziós elosztóhálózatok közös működtetésének gyakorlati lehetőségét , amelyek frekvenciatervébe a 4. és 5. televíziós csatorna is bevonásra került [18] .
TV műsorszóró csatornák (KTV) Oroszországban és FM műsorszórási frekvenciasávokKTV szám |
KTV frekvenciasáv , MHz |
A kép vivőfrekvenciája , MHz |
A hang vivőfrekvenciája , MHz |
|---|---|---|---|
| egy | 48,5…56,5 | 49,75 | 56.25 |
| 2 | 58…66 | 59.25 | 65,75 |
| 66-74 MHz frekvenciasáv FM sugárzáshoz | |||
| 3 | 76…84 | 77.25 | 83,75 |
| négy | 84…92 | 85.25 | 91,75 |
| Frekvenciasáv 87,5-100 MHz FM sugárzáshoz ingyenes CATV frekvenciákon | |||
| 5 | 92…100 | 93,25 | 99,75 |
| 100-108 MHz frekvenciasáv FM sugárzáshoz | |||
| S1 | 110…118 | 111,25 | 117,75 |
| Az S2-S7 kábelcsatornák nem szerepelnek a táblázatban | |||
| S8 | 166…174 | 167,25 | 173,75 |
| 6 | 174…182 | 175,25 | 181,75 |
| További csatornák nem láthatók a táblázatban. | |||
Az FM sugárzású rádiójelek kábeltelevíziós rendszereken keresztül is eljutottak a fogyasztókhoz . A kábeltelevíziós elosztóhálózat műszaki követelményei a következőket tartalmazzák [23] :
6.4 A VHF FM sugárzott rádiójelek elosztását a 65,9–74 MHz és a 100–108 MHz frekvenciasávokban kell biztosítani.
A 87,5 és 100 MHz közötti frekvenciasávban VHF FM sugárzó rádiójelek terjesztése engedélyezett olyan kábelelosztó hálózatokban, amelyek nem használják a sugárzott televíziós rádiójelek továbbítására a negyedik és ötödik televíziós csatorna frekvenciasávját.
Az Orosz Föderáció rádiószolgálatai közötti rádiófrekvencia-sávok elosztási táblázata (95. megjegyzés) [1] megállapítja a rádióelektronikai eszközök elsőbbségét kölcsönös elektromágneses hatás esetén "a rendszerek kábelelosztó hálózatainak közös használata esetén televíziós, rádióműsor- és kábeltelevíziós berendezések együttes vételére . " Ez azt jelenti, hogy a kábelelosztó hálózatot úgy kell kiépíteni, hogy az ne okozzon rádióinterferenciát az FM sugárzott jel vételében, miközben "nem szabad kifogást tenni a rádióelektronikai eszközök által okozott esetleges rádióinterferenciával kapcsolatban " .
A LW , MW és HF sávokhoz képest a mérősávban lévő rádióállomások szolgálati területe kicsi, és gyakorlatilag a látótávolságra korlátozódik (körülbelül 70 km-es körzetben, magasságtól függően). az adó- és vevőantennák ). A szolgáltatási terület határától való távolság megközelítőleg megegyezik az optikai horizonttal [26] ; továbbá a kibocsátott hullám térereje a föld közelségének hatására csökken. A tényleges szolgáltatási terület számos tényezőtől függ, többek között a rádióvevő műszaki jellemzőitől, a terep jellegétől és a vételi hely építési viszonyaitól [2] .
Az analóg műsorszórás digitális műsorszórás helyettesítésének kérdése ugyanazon frekvenciasávban [* 5] nagyon sokáig nyitva maradhat, mindegyik javasolt technológiának megvannak a maga előnyei és hátrányai, és még egyik sem képes legyőzni a konzervativizmust. a széles közönség [27] . A fő probléma az, hogy a teljes rádióflottát le kell cserélni, és új rádióadókba kell beruházni. A program több tíz-száz millió dollárba kerülhet, és feltehetően 15-20 évig tart [3] . Vannak helyi problémák is. Például úgy vélik, hogy az oroszországi rádiócsatornák számának növekedése a digitális műsorszórásra való átállás során a rádiós műsorszórási piac hanyatlásához vezet, mivel „a reklámköltségvetés nem lesz elegendő mindenkinek” [28] .
A 2000-es évek közepén Oroszországban kidolgozták a 2006-2015 közötti időszakra vonatkozó rádióműsorszórás-fejlesztési koncepciót, különös tekintettel a VHF-sáv műsorszórási hálózatának korszerűsítésére (4.2.2. szakasz) [15]. . Megállapították, hogy az ebben a tartományban működő Dozhd-2 típusú FM rádióadók, amelyek az oroszországi rádió , a Majak és a Yunost állami műsorokat sugározzák , erkölcsileg és fizikailag elavultak. Szükség szerint a következő intézkedéseket javasolták:
Az FM műsorszórás alternatívájaként a T-DAB digitális audio műsorszórási rendszert vették figyelembe (a "T" a földi sugárzást jelenti), amely a CD -minőséghez hasonló hangminőséget biztosít . Ugyanakkor megjegyezték, hogy a DAB rendszer vevő- és adóberendezéseinek költsége jelentősen meghaladja az FM műsorszóró berendezések költségét [15] . Később az RTRS állami vállalat javasolta a DAB + szabvány használatát. A DAB/DAB+ szabványok a 174-230 MHz frekvenciasávban történő sugárzásra szolgálnak. Ezt a frekvenciasávot Oroszországban a televízió foglalta el a javaslat idején, és az analóg televíziós műsorszórás kikapcsolása után fel kellett volna hagyni [3] .
Szintén a VHF tartományban (a 30-174 MHz frekvenciasávban) található a DRM szabvány új kiadása - DRM +, amelyet az Európai Távközlési Szabványügyi Intézet (ETSI) fejlesztett ki [29] . A Rádiófrekvenciák Állami Bizottsága határozatot hozott a 148,5-283,5 kHz-es rádiófrekvencia-sáv kiosztásáról az Orosz Föderáció területén a DRM+ szabványon alapuló digitális műsorszóró hálózatok létrehozására [30] . Ugyanebből a célból az SCRF következő, 2018. szeptemberi ülésén támogatták a 66–74 MHz és a 87,5–108 MHz frekvenciasávok kiosztását [31] .
Annak érdekében, hogy a digitális műsorszórásra való átállás zökkenőmentesen és a lakosság számára kevésbé költséges legyen, úgynevezett hibrid analóg-digitális hangszórórendszereket fejlesztettek ki. Ezekben a rendszerekben a műsorszórási jelet ugyanazon a vivőfrekvencián egyidejűleg továbbítják analóg és digitális formátumban is, ami lehetővé teszi analóg jel vételét hagyományos FM vevőn és digitális jel vételét digitális set-top boxon vagy digitális vevőn. [32] [33] .
Az Oroszországban működő , alacsony frekvenciák (LF), közepes frekvenciák (MF) és magas frekvenciák (HF) amplitúdómodulációval működő műsorszóró adók flottája erkölcsileg és fizikailag elavult. Itt is, csakúgy, mint a VHF sávban, a berendezések átfogó korszerűsítésére van szükség, majd át kell térni a DRM szabvány szerinti digitális műsorszórási technológiára . Ennek a rendszernek a bevezetése lehetővé teszi a műsorszórási frekvenciasávok hatékony kihasználását és biztosítja az FM sugárzás minőségéhez közeli sugárzási minőséget [15] (az audiojel továbbított frekvenciasávja 50-10 000 Hz [ 30] ).
A rádióhullámok 30 MHz-ig terjedő terjedésének feltételei lehetővé teszik Oroszország nagy távoli, alacsony népsűrűségű területeinek sugárzását, ahol gazdaságilag nem kivitelezhető más típusú műsorszórás, különösen az FM. műsorszórás a VHF sávban [15] .
Nagyobb távoli területek rádiósugárzással való lefedésére UHF tartományban (300-3000 MHz) a műholdas közvetlen hangsugárzás (SNAB) is használható, amely lehetővé teszi a digitális jel közvetlen vételét a háztartási rádiókba CD-hez közeli hangminőséggel. [15] [34] .
Az SNZV bevezetése minőségileg új szintre emeli a műsorszórási rendszert – három űrhajó biztosítja a műsorszórás-csomag eljuttatását szinte bárhová Oroszországban, ami lehetővé teszi, hogy a jövőben lemondjunk a magas költségekről -teljesítményű rádióadók 30 MHz-ig [15] .
2017. január 11-én Norvégia megkezdte az FM műsorszórás fokozatos megszüntetését és a DAB digitális műsorszórásra való átállást [35] . Ugyanezen év decemberében Norvégia lett az első ország a világon, amely teljesen felhagyott az FM-sugárzással [36] .