¿Que é as características de modulación de radiodifusión FM

Modulación

A modulación de frecuencia ou FM é unha forma de modulación que transmite información ao variar a frecuencia dunha onda portadora; a modulación de amplitude máis antiga ou AM varía a amplitude do portador, mantendo a súa frecuencia constante. Con FM, a desviación de frecuencia da frecuencia do transportista asignada en calquera instante é directamente proporcional á amplitude do sinal de entrada, determinando a frecuencia instantánea do sinal transmitido. Debido a que os sinais FM transmitidos usan máis ancho de banda que os sinais AM, esta forma de modulación utilízase normalmente coas frecuencias máis altas (VHF ou UHF) utilizadas pola TV, a banda de transmisión FM e os sistemas de radio móbil terrestres.

Pre-énfase e desacento

O ruído aleatorio ten unha distribución espectral triangular nun sistema FM, co efecto de que o ruído ocorre principalmente nas frecuencias de audio máis altas dentro da banda base. Pódese compensar, en certa medida, ao aumentar as frecuencias altas antes da transmisión e reducilas nunha cantidade correspondente no receptor. A redución das altas frecuencias de audio no receptor tamén reduce o ruído de alta frecuencia. Estes procesos de aumento e logo de redución de certas frecuencias son coñecidos como pre-énfase e descentración, respectivamente.

A cantidade de pre-énfase e de enfasi que se define está definida pola constante de tempo dun circuíto de filtro RC simple. Na maioría do mundo úsase unha constante de tempo 50 µs. Nas Américas e Corea do Sur, úsanse 75 µs. Isto aplícase tanto ás transmisións mono como estéreo. Para estéreo, a pre-énfase aplícase ás canles esquerda e dereita antes da multiplexación.

A cantidade de énfasis que se pode aplicar está limitada polo feito de que moitas formas de música contemporánea conteñen máis enerxía de alta frecuencia que os estilos musicais que predominaron no nacemento da radiodifusión FM. Non se poden enfatizar tanto porque provocaría unha desviación excesiva do portador FM. Os sistemas máis modernos que a radiodifusión FM adoitan empregar unha pre-énfase variable dependente do programa; por exemplo, dbx no sistema de son BTSC, ou ningún.

FM estéreo

A finais de 1950s, a FCC considerou varios sistemas para engadir estéreo á radio FM. Incluíron sistemas dos defensores de 14 incluíndo Crosby, Halstead, Electrical and Musical Industries, Ltd (EMI), Zenith e General Electric. Os sistemas individuais foron avaliados polos seus puntos fortes e débiles durante as probas de campo en Uniontown, Pensilvania utilizando KDKA-FM en Pittsburgh como estación orixinaria. O FCC rexeitou o sistema Crosby porque era incompatible cos servizos de autorización de comunicacións subsidiarias existentes (SCA) que usaban varias frecuencias de subportadoras incluíndo 41 e 67 kHz. Moitas estacións de FM con fame de ingresos usaron SCAs para "transmisión de tendas" e outros fins sen transmisión. O sistema Halstead foi rexeitado por falta de separación estéreo de alta frecuencia e redución da relación sinal-ruído da canle principal. Os sistemas GE e Zenith, tan similares que se consideraron teóricamente idénticos, foron aprobados formalmente pola FCC en abril 1961 como o método de transmisión FM estéreo estándar nos Estados Unidos e posteriormente adoptado pola maioría doutros países.

É importante que as emisións estéreo sexan compatibles cos receptores mono. Por este motivo, as canles esquerda (L) e dereita (R) están codificadas alxébricamente en sinais de suma (L + R) e diferenza (L − R). Un receptor mono usará só o sinal L + R para que o oínte escoite as dúas canles a través do altofalante. Un receptor estéreo engadirá o sinal de diferenza ao sinal de suma para recuperar a canle esquerda e restará o sinal de diferenza da suma para recuperar a canle dereita.

O sinal de canle principal (L + R) transmítese como audio de banda base limitado ao rango de 30 Hz a 15 kHz. O sinal (L − R) é a amplitude modulada nun sinal de portadora suprimida de banda lateral de 38 kHz (DSB-SC) que ocupa o rango de banda base de 23 a 53 kHz.

Tamén se xera un ton piloto 19 kHz, aproximadamente a metade da frecuencia de subportadora de 38 kHz e cunha relación de fase precisa con ela, tal e como se define na fórmula seguinte. Transmítese ao 8-10% do nivel de modulación global e é usado polo receptor para rexenerar o subportador 38 kHz coa fase correcta.

O sinal final de múltiplex do xerador estéreo contén a canle principal (L + R), o ton piloto e a canle sub-canle (L − R). Este sinal composto, xunto con calquera outro subportador, modula o transmisor FM.

A desviación instantánea da frecuencia do portador do transmisor debido ao ton estéreo de audio e piloto (en modulación 10%) é


onde A e B son os sinais de audio da esquerda e da dereita enfatizados e f_p = 19 kHz é a frecuencia do ton piloto. Pódense producir lixeiras variacións na desviación máxima na presenza doutros transportistas ou por mor das normativas locais.

A conversión do sinal multiplex en sinais de audio esquerdo e dereito realízase por un decodificador integrado en receptores estéreo.

Para preservar a separación estereo e os parámetros sinal-a-ruído, é habitual aplicar pre-énfase ás canles esquerda e dereita antes de codificar, e aplicar o enfoque no receptor despois da decodificación.

Os sinais FM estéreo son máis susceptibles a ruído e distorsión multipath que os sinais mono FM.

Ademais, para un nivel de RF dado no receptor, a relación sinal-ruído para o sinal estéreo será peor que para o receptor mono. Por este motivo moitos receptores FM estéreo inclúen un interruptor estéreo / mono para permitir escoitar en mono cando as condicións de recepción son menos que ideais, e a maioría das radios do coche están dispostas para reducir a separación a medida que a relación sinal-ruído empeora. aínda indicando que se está a recibir un sinal estéreo.

FM Quadraphonic

En 1969, Louis Dorren inventou o sistema Quadraplex de emisora ​​FM de catro canles discreta e compatible. Existen dúas subportadoras no sistema Quadraplex, que complementan a única empregada en estéreo FM estándar. A disposición da banda base é a seguinte:

50 Hz a 15 kHz Canle principal (suma de todas as canles 4) (LF + LR + RF + RR), para a compatibilidade de audición mono FM.
23 a 53 kHz (subcontratista de cuadratura de coseno) (LF + LR) - (RF + RR) Minus esquerda. Sinal de diferenza dereita. A modulación deste sinal en suma e diferenza alxébricas coa canle Main utilizouse para a compatibilidade do oído estéreo da canle 2.
23 a 53 kHz (subportadora 38 kHz de cuadratura seno) (LF + RF) - (LR + RR) Fronte menos Sinal de diferenza traseira. A modulación deste sinal en suma e diferenza alxébricas coa canle Principal e todos os outros subportadores úsase para o escoitador Quadraphonic.
61 a 91 kHz (subportadora 76 kHz de cuadratura cosina) (LF + RR) - (LR + RF) Sinal de diferenza diagonal. A modulación deste sinal en suma e diferenza alxébricas coa canle principal e todos os outros subportadores tamén se usa para o escoitador Quadraphonic.
Subcontratista SCA 95 kHz, bloqueado por fase para piloto 19 kHz, para servizos de lectura para invidentes, música de fondo, etc.

Houbo varias variacións neste sistema presentadas por GE, Zenith, RCA e Denon para probas e consideración durante os ensaios de campo do Comité Quadraphónico de Radio para a FCC. O sistema orixinal de Dorren Quadraplex superou a todos os demais e foi elixido como estándar nacional para a transmisión Quadraphonic FM nos Estados Unidos. A primeira emisora ​​comercial FM en transmisión de contidos de programas cuadrafonicos foi WIQB (agora chamada WWWW-FM) en Ann Arbor / Saline, Michigan, baixo a dirección do enxeñeiro xefe Brian Brown.

Outros servizos de subcontratas

A radiodifusión FM incluíu a capacidade SCA desde o seu inicio, xa que foi visto como outro servizo que os licenciatarios poderían usar para crear ingresos adicionais. Inicialmente, os usuarios dos servizos SCA eran canles de audio analóxico privadas que se podían empregar internamente ou alugalas, por exemplo servizos de tipo Muzak. Os servizos de lectura de radio para cegos convertéronse nun uso común, e seguen sendo así, e houbo experimentos con son cuadrafonicos. Se unha emisora ​​non se emite en estéreo, todo desde 23 kHz por encima pode empregarse para outros servizos. A banda de protección de 19 kHz (± 4 kHz) aínda debe manterse, para non disparar descodificadores estéreo nos receptores. Se hai estéreo, normalmente haberá unha banda de protección entre o límite superior do sinal estéreo DSBSC (53 kHz) e o límite inferior de calquera outra subportadora.

Agora tamén están dispoñibles servizos dixitais. Un subportador 57 kHz (fase bloqueada ao terceiro armónico do ton piloto estéreo) úsase para levar un sinal de sistema de radio de datos dixital de baixa ancho de banda, proporcionando funcións adicionais como Frecuencia Alternativa (AF) e Rede (NN). Este sinal de banda estreita corre só con bits 1187.5 por segundo, polo que só é adecuado para texto. Algúns sistemas propietarios úsanse para comunicacións privadas. Unha variante de RDS é o sistema RBDS norteamericano ou o "smart radio". En Alemaña o sistema ARI analóxico utilizouse antes da RDS para emitir anuncios de tráfico a condutores (sen molestar a outros oíntes). Os plans de uso da ARI para outros países europeos levaron ao desenvolvemento de RDS como un sistema máis potente. O RDS está deseñado para ser usado xunto coa ARI a pesar de usar idénticas frecuencias de subportadoras.

Nos Estados Unidos, os servizos de radio dixital están a despregarse dentro da banda FM en lugar de usar Eureka 147 ou o estándar xaponés ISDB. Este enfoque en banda da banda, do mesmo xeito que todas as técnicas de radio dixital, usa audio comprimido avanzado. O sistema iBiquity propietario, denominado "Radio HD", está actualmente autorizado para o funcionamento en modo "híbrido", onde se transmiten tanto o transportista FM analóxico convencional coma os subportadores dixitais de banda lateral. Finalmente, presumindo dun amplo despregamento de receptores de radio HD, teóricamente poderían ser descargados os servizos analóxicos e a banda FM converterase en dixital.

Nos Estados Unidos, os servizos (distintos dos estereo, quad e RDS) que empregan subcontratas ás veces chámanse servizos de autorización de comunicacións subsidiarias (SCA). Os usos para tales operadores inclúen servizos de lectura de libros / xornais para oídos invidentes, servizos de transmisión de datos privados (por exemplo, enviar información sobre o mercado de bolsa a bolseiros ou listas negras de número de tarxetas de crédito roubadas ás tendas [cita necesaria]) servizos de música de fondo sen mercados comerciais para tendas, servizos de paxinación ("beeper") e subministración de fontes de programa para transmisores AM de estacións AM / FM. Os subportadores SCA son normalmente 67 kHz e 92 kHz.

Dolby FM

Un sistema de redución de ruído comercialmente sen éxito usado con radio FM nalgúns países durante a 1970s tardías, Dolby FM foi semellante ao Dolby B pero usou unha constante de tempo de pre-énfase modificada por 25 µs e un arranxo selectivo de frecuencias para reducir o ruído.

Un sistema similar chamado High Com FM foi probado en Alemaña entre o 1979 de xullo e o 1981 de decembro por IRT. Baseábase no sistema de compresión de banda ancha de Telefunken High Com, pero nunca se introduciu comercialmente nas transmisións FM.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes