Kaj je značilnosti modulacije FM oddajanja

modulacija

Frekvenčna modulacija ali FM je oblika modulacije, ki prenaša informacije s spreminjanjem frekvence nosilnega vala; starejša amplitudna modulacija ali AM spreminja amplitudo nosilca, pri čemer njegova frekvenca ostane konstantna. Pri FM je odstopanje frekvence od dodeljene nosilne frekvence v vsakem trenutku neposredno sorazmerno z amplitudo vhodnega signala, ki določa trenutno frekvenco oddanega signala. Ker oddani FM signali uporabljajo več pasovne širine kot AM signali, se ta oblika modulacije običajno uporablja pri višjih (VHF ali UHF) frekvencah, ki jih uporabljajo TV, FM oddajni pas in kopenski mobilni radijski sistem.

Pred-poudarjanje in de-poudarjanje

Naključni hrup ima trikotno spektralno porazdelitev v FM sistemu, tako da se hrup pojavlja pretežno pri najvišjih zvočnih frekvencah v osnovnem pasu. To je mogoče v omejenem obsegu izravnati tako, da povečate visoke frekvence pred oddajo in jih zmanjšate za ustrezno količino v sprejemniku. Z znižanjem visokih zvočnih frekvenc v sprejemniku se zmanjša tudi visokofrekvenčni hrup. Ti postopki povečanja in nato zmanjšanja določenih frekvenc so znani kot predostritev oziroma odstranjevanje poudarka.

Količina uporabljene prednapetosti in odstranjevanja je določena s časovno konstanto preprostega filtrirnega vezja RC. V večini sveta se uporablja časovna konstanta 50. V Ameriki in Južni Koreji se uporabljajo 75 µs. To velja tako za mono kot stereo prenos. Za stereo stereo prednastavitev se uporabi na levem in desnem kanalu pred multipleksiranjem.

Količina predhodnega poudarka, ki jo je mogoče uporabiti, je omejena z dejstvom, da številne oblike sodobne glasbe vsebujejo več visokofrekvenčne energije kot glasbeni stili, ki so prevladovali ob rojstvu FM oddajanja. Ni jih mogoče toliko poudariti, ker bi to povzročilo prekomerno odstopanje FM nosilca. Sistemi, sodobnejši od radiodifuznega oddajanja, ponavadi uporabljajo bodisi od programa odvisne spremenljivke, ki so vnaprej poudarjene; npr. dbx v ozvočenju BTSC TV ali pa sploh ne.

Stereo FM

V poznih 1950-jih je FCC preučil več sistemov za dodajanje stereo v FM radio. Vključeni so bili sistemi zagovornikov 14, vključno s Crosby, Halstead, Electrical and Musical Industries, Ltd (EMI), Zenith in General Electric. Posamezni sistemi so bili ocenjeni glede na njihove prednosti in slabosti med terenskimi testi v Uniontownu v Pensilvaniji s pomočjo KDKA-FM v Pittsburghu kot izhodiščne postaje. Sistem Crosby je FCC zavrnil, ker ni bil združljiv z obstoječimi podpornimi komunikacijskimi pooblastili (SCA), ki so uporabljale različne frekvence podvozja, vključno z 41 in 67 kHz. Številne FM-postaje, ki gladijo za prihodki, so SCA uporabljale za "shranjevanje v oddajo" in druge namene, ki niso oddajali. Sistem Halstead je bil zavrnjen zaradi pomanjkanja visokofrekvenčnega stereo ločevanja in zmanjšanja razmerja med signalom in šumom v glavnem kanalu. Sistem GE in Zenith, tako podoben, da se jima zdi teoretično enak, je FCC aprila 1961 uradno odobril kot standardno stereo FM radiodifuzijo v Združenih državah Amerike in jo pozneje sprejela večina drugih držav.

Pomembno je, da so stereo oddaje združljive z mono sprejemniki. Zaradi tega sta levi (L) in desni (R) kanal algebraično kodirana v vsoto (L + R) in razlike (L-R) signala. Mono sprejemnik bo uporabljal samo signal L + R, tako da bo poslušalec slišal oba kanala prek enega samega zvočnika. Stereo sprejemnik bo signalu vsote dodal razlikovalni signal za obnovitev levega kanala in odšteval razliko signal od vsote, da bi obnovil desni kanal.

Signal glavnega kanala (L + R) se prenaša kot zvok baznega pasu, omejen na območje od 30 Hz do 15 kHz. Signal (L − R) je amplituda modulirana na signal z dvojnim stranskim potisnim nosilcem (DSB-SC) 38 kHz, ki zasede območje baznega pasu od 23 do 53 kHz.

Ustvari se tudi pilotni ton 19 kHz, točno na polovici podnosilne frekvence 38 kHz in z natančnim faznim razmerjem do nje, kot je določeno s spodnjo formulo. To se prenaša na 8 – 10% celotne stopnje modulacije in ga sprejemnik uporabi za regeneracijo 38 kHz pod nosilca s pravilno fazo.

Končni multipleksni signal iz stereo generatorja vsebuje glavni kanal (L + R), pilotski ton in podkanal (L-R). Ta sestavljeni signal skupaj z vsemi drugimi pod nosilci modulira oddajnik FM.

V trenutku odstopanje nosilne frekvence oddajnika zaradi stereo zvoka in pilotskega tona (pri modulaciji 10%) je


kjer sta A in B predhodno poudarjena levi in ​​desni zvočni signal in f_p = 19 kHz je frekvenca pilotskega tona. Majhna odstopanja vrhovnega odstopanja se lahko pojavijo v prisotnosti drugih nosilcev ali zaradi lokalnih predpisov.

Pretvarjanje multipleksnega signala nazaj v levi in ​​desni zvočni signal izvede dekoder, vgrajen v stereo sprejemnike.

Da bi ohranili stereo ločitev in parametre signal-šum, je običajno, da pred kodiranjem uporabite predostritev na levi in ​​desni kanal in po dekodiranju uporabite de-poudarek na sprejemniku.

Stereo FM signali so bolj dovzetni za hrup in večpasovno popačenje kot mono FM signali.

Poleg tega bo za dano raven RF na sprejemniku razmerje med signalom in šumom za stereo signal slabše kot za mono sprejemnik. Zaradi tega mnogi stereo FM sprejemniki vključujejo stereo / mono stikalo, ki omogoča poslušanje mono v primeru, ko so pogoji sprejema manjši od idealnih in je večina avtomobilskih radijskih sprejemnikov urejena tako, da zmanjša ločitev, saj se razmerje signal-šum poslabša, sčasoma gre na mono medtem ko še vedno označuje sprejem stereo signala.

Quadraphonic FM

Louis Dorren je v 1969-u izumil sistem Quadraplex enojne postaje, diskretne, združljive štirikanalne FM oddajanja. V sistemu Quadraplex sta še dva dodatna nosilca, ki dopolnjujeta eno, ki se uporablja v standardnem stereo FM. Osnovna postavitev pasu je naslednja:

50 Hz do 15 kHz glavni kanal (vsota vseh kanalov 4) (LF + LR + RF + RR), za združljivost mono FM poslušanja.
23 do 53 kHz (kosinadektrični podvozje) (LF + LR) - (RF + RR) Levo minus signal prave razlike. Modulacija tega signala v algebrski vsoti in razliki z glavnim kanalom je bila uporabljena za združljivost stereo poslušalcev 2 kanala.
23 do 53 kHz (sinusna kvadratura 38 kHz podvozje) (LF + RF) - (LR + RR) Sprednji minus zadnji razliko signala. Modulacija tega signala v algebrični vsoti in razliki z glavnim kanalom in vsemi drugimi nosilci se uporablja za poslušalca Quadraphonic.
61 do 91 kHz (kosinasti kvadratura 76 kHz podnosilec) (LF + RR) - (LR + RF) Diagonalni razlika signala. Modulacija tega signala v algebrični vsoti in razliki z glavnim kanalom in vsemi drugimi nosilci se uporablja tudi za poslušalca Quadraphonic.
Podvozje 95 kHz SCA, fazno zaklenjeno na pilot 19 kHz, za branje storitev za slepe, glasbo v ozadju itd.

GE, Zenith, RCA in Denon so na ta sistem predložili več različic za testiranje in obravnavo med terenskimi preizkusi Nacionalnega kvadratnofonskega radijskega odbora za FCC. Prvotni sistem Quadraplex Dorren je bil boljši od vseh ostalih in je bil izbran za nacionalni standard za Quadraphonic FM oddajanje v Združenih državah Amerike. Prva komercialna FM postaja, ki je predvajala kvadrafonske programske vsebine, je bila WIQB (danes se imenuje WWWW-FM) v Ann Arbor / Saline v Michiganu pod vodstvom glavnega inženirja Briana Browna.

Druge podvozniške storitve

Oddaja FM je vključevala možnost SCA že od samega začetka delovanja, saj je bila obravnavana kot druga storitev, ki jo lahko pridobitelji licence uporabijo za ustvarjanje dodatnega dohodka. Prvotno so bili uporabniki storitev SCA zasebni analogni zvočni kanali, ki so jih lahko uporabljali interno ali izposojali, na primer storitve tipa Muzak. Storitve branja radia za slepe so postale običajna uporaba in tako ostajajo, zato je prišlo do poskusov s kvadratno zvokom. Če postaja ne oddaja stereo, se lahko vse, od 23 kHz naprej, uporabi za druge storitve. Zaščitni pas okoli 19 kHz (± 4 kHz) mora biti še vedno vzdrževan, da ne bi sprožil stereo dekoderjev na sprejemnikih. Če je stereo stekel, običajno obstaja zaščitni pas med zgornjo mejo stereo signala DSBSC (53 kHz) in spodnjo mejo katerega koli drugega podvozja.

Zdaj so na voljo tudi digitalne storitve. Podvozje 57 kHz (faza zaklenjena na tretjo harmoniko stereo pilotnega tona) se uporablja za prenos signala digitalnega radijskega podatkovnega sistema z nizko pasovno širino, ki zagotavlja dodatne funkcije, kot so alternativna frekvenca (AF) in omrežje (NN). Ta ozko pasovni signal deluje samo s 1187.5 bitov na sekundo, zato je primeren le za besedilo. Za zasebne komunikacije se uporablja nekaj lastniških sistemov. Različica RDS je severnoameriški RBDS ali sistem "pametnega radia". V Nemčiji so analogni sistem ARI pred RDS uporabljali za oddajanje prometnih obvestil avtomobilistom (ne da bi motili druge poslušalce). Načrti za uporabo ARI za druge evropske države so privedli do razvoja RDS kot močnejšega sistema. RDS je zasnovan tako, da se lahko uporablja skupaj z ARI, kljub uporabi enakih frekvenc podvozja.

V ZDA se digitalne radijske storitve nameščajo v območju FM, namesto da bi uporabljali Eureka 147 ali japonski standard ISDB. Ta pristop v kanalu, tako kot vse digitalne radijske tehnike, uporablja napredni stisnjeni zvok. Lastniški sistem iBiquity, ki se imenuje "HD Radio", je trenutno pooblaščen za delovanje v "hibridnem" načinu, v katerem se prenašajo tako običajni analogni FM nosilec kot digitalni podvozje s stranskimi pasovi. Sčasoma bi lahko domnevali, da bi analogne storitve teoretično prekinile in sprejemanje HD radia postale digitalne.

V Združenih državah se storitve (razen stereo, štirikolesnih in RDS), ki uporabljajo pod nosilce, včasih imenujejo tudi storitve odobritve pomožnih komunikacij (SCA). Uporaba takšnih podvoznikov vključuje storitve branja knjig / časopisov za slepe poslušalce, zasebne storitve prenosa podatkov (na primer pošiljanje borznih informacij borznim posrednikom ali ukradene črne sezname kreditnih kartic v trgovinah [potrebno citiranje]) naročnino, komercialne brezplačne glasbene storitve za trgovine, storitve klicanja ("beeper") in zagotavljanje programskega vira za oddajnike AM oddajnikov AM / FM. Podnosilci SCA so običajno 67 kHz in 92 kHz.

Dolby FM

Komercialno neuspešen sistem za zmanjševanje hrupa, ki se je v nekaterih državah v poznih 1970-jih uporabljal s FM radiem, je bil Dolby FM podoben Dolby B, vendar je za zmanjšanje hrupa uporabil spremenjeno časovno konstanto s predhodnim poudarkom na 25 in frekvenčno selektivno primerjavo.

Podoben sistem z imenom High Com FM je bil v Nemčiji testiran med julijem 1979 in decembrom 1981 s strani IRT. Temeljil je na širokopasovnem sistemu za širokopasovne povezave Telefunken High Com, vendar nikoli ni bil komercialno predstavljen v FM oddajanju.

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo