Què és les característiques de modulació de la radiodifusió FM

modulació

La modulació de freqüència o FM és una forma de modulació que transmet informació mitjançant la variació de la freqüència d'una ona portadora; la modulació d'amplitud grans o AM varia l'amplitud de la portadora, amb la seva freqüència roman constant. Amb FM, desviació de freqüència de la freqüència portadora assignada en qualsevol instant és directament proporcional a l'amplitud del senyal d'entrada, la determinació de la freqüència instantània del senyal transmès. Perquè els senyals de FM de transmissió utilitzen més ample de banda que els senyals AM, aquesta forma de modulació s'utilitza comunament amb les freqüències utilitzades per la televisió, sistemes de la banda de radiodifusió de FM i de ràdio mòbil terrestre més alta (VHF o UHF).

Pre-èmfasi i de-èmfasi

Soroll aleatòria té una distribució espectral triangular en un sistema de FM, amb l'efecte que el soroll es produeix predominantment en les freqüències d'àudio més altes dins de la banda base. Això pot ser compensat, en una mesura limitada, en augmentar les freqüències altes abans de la transmissió i la reducció d'ells en una quantitat corresponent en el receptor. La reducció de les freqüències d'àudio d'alta en el receptor també redueix el soroll d'alta freqüència. Aquests processos d'impulsar i després reduir certes freqüències són coneguts com pre-èmfasi i de-èmfasi, respectivament.

La quantitat de pre-èmfasi i de-èmfasi utilitzat es defineix per la constant de temps d'un circuit de filtre RC simple. En la major part del món un 50 microsiemens s'utilitza la constant de temps. A Corea del Sud i Amèrica, s'utilitza 75 mu s. Això s'aplica tant mono i transmissions estèreo. Per estèreo, s'aplica pre-èmfasi als canals esquerre i dret abans de multiplexació.

La quantitat de pre-èmfasi que es pot aplicar és limitada pel fet que moltes formes de música contemporània contenen més energia d'alta freqüència dels estils musicals que van prevaler en el naixement de la radiodifusió FM. Ells no poden ser pre-emfatitzar tant perquè causaria una desviació excessiva del portador de FM. Sistemes més moderns de la radiodifusió FM tendeixen a utilitzar qualsevol de les variables pre-èmfasi depenent del programa; per exemple, dbx en el sistema de so del televisor BTSC, o cap en absolut.

FM Stereo

A la fi dels 1950s, diversos sistemes per afegir música a la ràdio FM van ser considerats per la FCC. Es van incloure sistemes de defensors 14 incloent Crosby, Halstead, Musicals Indústries Elèctrica i, Ltd (EMI), Zenith i General Electric. Els sistemes individuals van ser avaluats per les seves fortaleses i debilitats en les proves de camp a Uniontown, Pennsylvania utilitzant KDKA-FM a Pittsburgh com l'estació d'origen. El sistema Crosby va ser rebutjada per la FCC perquè era incompatible amb l'autorització de comunicacions auxiliars (SCA) serveis que utilitzen diferents freqüències subportadores incloent 41 i 67 kHz existent. Moltes emissores de FM d'ingressos famolencs utilitzen SCA per a altres fins no retransmesos "storecasting" i. El sistema Halstead va ser rebutjada a causa de la manca de separació estèreo d'alta freqüència i la reducció de la relació senyal a soroll del canal principal. Els sistemes de GE i Zenith, per la qual similars que eren considerats teòricament idèntics, van ser aprovades formalment per la FCC a l'abril 1961 com el mètode de radiodifusió FM estèreo estàndard en els Estats Units i més tard adoptada per la majoria dels altres països.

És important que les emissions en estèreo siguin compatibles amb receptors mico. Per aquesta raó, el dret canals (R) esquerre (L) i són algebraicament codificats en suma (L + R) i la diferència dels senyals (L-R). Un receptor mico farà servir només el senyal L + R per a l'oient escoltarà tots dos canals a través de l'únic altaveu. Un receptor estèreo se sumarà el senyal de diferència al senyal suma de recuperar el carril esquerre, i restar el senyal de diferència de la suma per recuperar el canal dret.

El (L + R) senyal del canal principal es transmet com d'àudio de banda limitat a la gamma de 30 15 Hz a kHz. El senyal (L-R) és d'amplitud modulada en una doble banda lateral-portadora suprimida (DSB-SC) Senyal 38 kHz ocupant el rang de banda base de 23 53 per kHz.

Un to pilot 19 kHz, exactament a la meitat de la freqüència de la subportadora 38 kHz i amb una relació de fase precisa a la mateixa, tal com es defineix per la fórmula següent, també es genera. Aquest es transmet a 8-10% de nivell general de modulació i utilitzat pel receptor per regenerar la subportadora 38 kHz amb la fase correcta.

El senyal múltiplex definitiva del generador estèreo conté el Canal Principal (L + R), el to pilot, i el sub-canal (L-R). Aquest senyal composta, juntament amb qualsevol altre sub-portadores, modula el transmissor de FM.

La desviació instantània de la freqüència portadora del transmissor a causa del àudio estèreo i to pilot (en 10% de modulació) és


on A i B són els senyals d'àudio pre-emfatitzades esquerra i dreta i f_p = 19 kHz és la freqüència del to pilot. Petites variacions en la desviació de bec poden ocórrer en la presència d'altres subportadores o causa de les regulacions locals.

La conversió del senyal múltiplex de nou en senyals d'àudio esquerre i dret es porta a terme per un descodificador, incorporat en receptors estèreo.

Per tal de preservar la separació estèreo i els paràmetres de senyal a soroll, és pràctica normal aplicar pre-èmfasi als canals esquerre i dret abans de la codificació, i per aplicar de-èmfasi en el receptor després de la descodificació.

Senyals de FM estèreo són més susceptibles al soroll i trajectòries múltiples distorsió que són senyals de FM mico.

A més, per a un nivell donat de RF en el receptor, la relació senyal-soroll per al senyal estèreo serà pitjor que per al receptor mico. Per aquesta raó molts receptors de FM estèreo inclouen un interruptor estèreo / mono per permetre l'escolta en mico quan les condicions de recepció són menys que ideals, i la majoria de les ràdios de cotxe estan disposats per reduir la separació com la relació senyal-soroll empitjora, amb el temps va a mico alhora que indica un senyal estèreo s'està rebent.

Cuadrafónico FM

En 1969, Louis Dorren inventar el sistema quadraplex d'estació única, discret, la radiodifusió FM de quatre canals compatibles. Hi ha dues subportadores addicional al sistema quadraplex, que complementa l'única utilitzada en FM estèreo estàndard. El disseny de banda de base és el següent:

50 15 Hz a kHz Canal Principal (suma de tots els canals 4) (LF + LR + RF + RR) del senyal, per FM mico escoltar compatibilitat.
23 53 per kHz (cosinus quadratura subportadora) (LF + LR) - (RR RF) Esquerra menys senyal de diferència Dret. La modulació d'aquest senyal en suma algebraica i la diferència amb el canal principal es va utilitzar per al canal 2 compatibilitat escolta estèreo.
23 53 per kHz (sine quadratura 38 kHz subportadora) (LF + RF) - (LR + RR) Front minus Tornar senyal de diferència. La modulació d'aquest senyal en suma algebraica i la diferència amb el canal principal i tots els altres subportadores s'utilitza per a l'oient cuadrafónico.
61 91 per kHz (cosinus 76 quadratura kHz subportadora) (LF + CR) - (LR + RF) senyal de diferència Diagonal. Modulació d'aquest senyal en suma algebraica i la diferència amb el canal principal i totes les altres subportadores també s'utilitza per a l'oient Quadraphonic.
95 subportadora SCA kHz, a 19 pilot kHz, per a la lectura dels serveis per als cecs, música de fons, etc. enganxament de fase

Hi havia diverses variacions en aquest sistema presentat per GE, Zenith, RCA, i Denon per a proves i consideració durant les proves de camp del Comitè Nacional cuadrafónico Ràdio de la FCC. El sistema original quadraplex Dorren va superar a tots els altres i va ser triat com l'estàndard nacional per a la radiodifusió cuadrafónico FM als Estats Units. La primera estació de FM comercial per transmetre el contingut del programa cuadrafónico va ser WIQB (ara anomenat wwww-FM) a Ann Arbor / Saline, Michigan sota la direcció de l'enginyer cap Brian Brown.

Altres serveis de subportadora

Radiodifusió FM ha inclòs la capacitat de SCA des de la seva creació, ja que va ser vist com un altre servei que els concessionaris podrien utilitzar per crear ingressos addicionals. Inicialment, els usuaris dels serveis SCA eren canals d'àudio analògiques privades que podrien ser utilitzats internament o llogats, per exemple serveis de tipus Muzak. Serveis de lectura de ràdio per a cecs es van convertir en un ús comú, i ho segueixen sent, i havia experiments amb so cuadrafónico. Si una estació no transmet en estèreo, tot, des 23 kHz en fins a es pot utilitzar per a altres serveis. La banda de protecció al voltant de 19 kHz (± 4 kHz) encara s'ha de mantenir, a fi de no provocar descodificadors estèreo en els receptors. Si hi ha música, hi ha normalment hi haurà una banda de protecció entre el límit superior del senyal DSBSC estèreo (53 kHz) i el límit inferior de qualsevol altra subportadora.

Serveis digitals ara també estan disponibles. Una subportadora 57 kHz (enganxi de fase per al tercer harmònic del to pilot estèreo) s'utilitza per portar un senyal digital Ràdio Data System baix ample de banda, proporcionant característiques addicionals, com ara freqüència alternativa (AF) i de xarxa (NN). Aquest senyal de banda estreta s'estén a només 1187.5 bits per segon, de manera que només és adequat per al text. Uns sistemes propietaris s'utilitzen per a les comunicacions privades. Una variant de RDS és la d'Amèrica del Nord o RBDS sistema "smart ràdio". A Alemanya es va utilitzar abans el sistema ARI analògica a RDS per a les notícies de trànsit de difusió als automobilistes (sense molestar a altres oients). Els plans per a utilitzar ARI per a altres països europeus portat al desenvolupament de SDR com un sistema més potent. RDS està dissenyat per a ser capaç de ser utilitzat juntament ARI malgrat utilitzar freqüències subportadores idèntiques.

Als Estats Units, els serveis de ràdio digital s'estan desplegant a la banda de FM en lloc d'utilitzar Eureka 147 o l'estàndard japonès ISDB. Aquest enfocament en banda al canal, igual que totes les tècniques de ràdio digital, fa ús d'àudio comprimit avançada. El sistema propietari iBiquity, qualificat com "HD Ràdio", que actualment està autoritzat per al funcionament en mode "híbrid", en el qual tant la portadora analògica FM convencional i subportadores banda lateral digitals es transmeten. Amb el temps, suposant el desplegament generalitzat de receptors de ràdio HD, els serveis analògics podrien teòricament ser abandonats i la banda de FM es tornen completament digital.

Als Estats Units, els serveis (que no siguin de música, quad i RDS) utilitzant subportadores es refereixen a vegades com els serveis d'autorització de comunicacions auxiliars (SCA). Usos d'aquestes subportadores inclouen serveis de lectura de llibres / diaris per als oients cecs, serveis de transmissió de dades privades (per exemple, l'enviament d'informació sobre el mercat de valors per als corredors de borsa o de targetes de crèdit llistes negres de nombres robats a les botigues [cita requerida]) serveis de música de fons lliure de comercials de subscripció per a les botigues, ("beeper") serveis de recerca i proporcionar una alimentació de programa d'AM transmissors d'estacions d'AM / FM. Subportadores SCA són típicament 67 kHz i 92 kHz.

Dolby FM

Un sistema de reducció de soroll comercialment fracassat utilitzat amb la ràdio FM en alguns països durant la dècada de 1970s, Dolby FM va ser similar a Dolby B sinó que s'utilitza un 25 modificat microsiemens constant de temps pre-èmfasi i una disposició de compressió-expansió selectiva de freqüència per reduir el soroll.

Un sistema similar anomenat Alt Com FM es va posar a prova a Alemanya entre juliol i desembre de 1979 1981 per IRT. Es basava en el sistema expansor de banda ampla d'alta Telefunken Com, però mai va introduir comercialment en la radiodifusió FM.

Deixa un missatge 

Llista de missatges