Mis on modulatsioon omadused FM ringhäälingu

Modulatsioon

Sageduse modulatsioon ehk FM on modulatsiooni vorm, mis edastab teavet kandelaine sageduse varieerimise teel; vanem amplituudmodulatsioon ehk AM varieerib kanduri amplituuti, püsides konstantsena. FM-i puhul on sageduse hälve määratud kandesagedusest igal hetkel võrdeline sisendsignaali amplituudiga, määrates edastatud signaali hetkesageduse. Kuna edastatavad FM-signaalid kasutavad rohkem ribalaiust kui AM-signaalid, kasutatakse seda modulatsiooni seda vormi tavaliselt kõrgemate (VHF või UHF) sageduste korral, mida kasutavad televiisor, FM-sagedusala ja maapealsed mobiilsidesüsteemid.

Eel- ja rõhutussüsteemid

Juhuslikul müral on FM-süsteemis kolmnurkne spektraaljaotus, mille tagajärjel müra esineb peamiselt põhiriba kõige kõrgematel helisagedustel. Seda saab piiratud määral tasakaalustada, suurendades enne edastamist kõrgeid sagedusi ja vähendades neid vastuvõtjas vastava summa võrra. Vastuvõtjas kõrgete helisageduste vähendamine vähendab ka kõrgsageduslikku müra. Neid teatud sageduste suurendamise ja seejärel vähendamise protsesse nimetatakse vastavalt eel- ja rõhutustamisteks.

Kasutatav eel- ja rõhutustamisvõime suurus on määratletud lihtsa RC-filtri ahela ajakonstandiga. Enamikus maailmas kasutatakse 50 µs ajakonstanti. Ameerikas ja Lõuna-Koreas kasutatakse 75 µs. See kehtib nii mono- kui ka stereoülekannete kohta. Stereo puhul rakendatakse eelnevat rõhku vasakule ja paremale kanalile enne multipleksimist.

Eelrõhu suurust, mida saab rakendada, piirab asjaolu, et paljud nüüdismuusika vormid sisaldavad rohkem kõrgsageduslikku energiat kui muusikastiilid, mis valitsesid FM-eetris. Neid ei saa niivõrd rõhutada, kuna see põhjustaks FM-kanduri liigset kõrvalekaldumist. FM-leviedastusest kaasaegsemad süsteemid kasutavad tavaliselt kas programmist sõltuvat muutuvat eelrõhku; nt dbx BTSC TV helisüsteemis või puudub üldse.

Stereo FM

Hilistes 1950-ides kaalus FCC mitmeid süsteeme FM-raadiole stereo lisamiseks. Kaasa võeti 14 pooldajate süsteemid, sealhulgas Crosby, Halstead, Elektri- ja muusikatööstus, Ltd (EMI), Zenith ja General Electric. Pennsylvanias Uniontownis tehtud välikatsete käigus hinnati üksikute süsteemide tugevusi ja nõrkusi, kasutades lähtejaamana Pittsburghis asuvat KDKA-FM. FCC lükkas Crosby süsteemi tagasi, kuna see ei ühildu olemasolevate täiendavate kommunikatsioonilubade (SCA) teenustega, mis kasutasid erinevaid alamkandja sagedusi, sealhulgas 41 ja 67 kHz. Paljud sissetulekuga näljutatud FM-jaamad kasutasid SCA-sid "edastamiseks" ja muudel mittesaadetavatel eesmärkidel. Halsteadi süsteem lükati tagasi kõrgsagedusliku stereoeralduse puudumise ja põhikanali signaali-müra suhte vähenemise tõttu. GE ja Zenith süsteemid, mis on nii sarnased, et neid peeti teoreetiliselt identseteks, kiitis FCC ametlikult heaks aprillis 1961 kui standardne stereo-FM-leviedastusmeetod Ameerika Ühendriikides ja võttis hiljem need kasutusele enamikus teistes riikides.

On oluline, et stereoülekanded ühilduksid monovastuvõtjatega. Sel põhjusel on vasak (L) ja parem (R) kanal kodeeritud algebraliselt summa (L + R) ja erinevus (L − R) signaalideks. Monovastuvõtja kasutab ainult L + R signaali, nii et kuulaja kuuleb mõlemat kanalit ühe kõlari kaudu. Stereovastuvõtja lisab vasaku kanali taastamiseks summasignaalile erinevussignaali ja lahutab parema kanali taastamiseks summast erinevussignaali.

Põhikanali (L + R) signaal edastatakse põhiribaheli piires vahemikus 30 Hz kuni 15 kHz. (L – R) signaal amplituudmodulaeritakse 38 kHz topeltkülgriba supresseeritud kandjaga (DSB-SC) signaalile, mis hõivab baasriba vahemikku 23 kuni 53 kHz.

Samuti genereeritakse 19 kHz piloottoon, mis on täpselt pool 38 kHz alamkandesagedusest ja millel on täpne faasisuhe selle suhtes, nagu on määratletud allpool esitatud valemis. See edastatakse sagedusel 8 – 10% üldisest modulatsioonitasemest ja vastuvõtja kasutab seda 38 kHz alamkanduri õigeks faasiks taastamiseks.

Stereogeneraatori viimane multipleksisignaal sisaldab põhikanalit (L + R), piloottooni ja alamkanalit (L − R). See liitsignaal koos kõigi teiste alamkandjatega moduleerib FM-saatjat.

Saatja kandesageduse hetkeline kõrvalekalle stereoheli ja piloottooni tõttu (modulatsiooni 10% juures) on


kus A ja B on eelnevalt rõhutatud vasak ja parem helisignaal ja f_p = 19 kHz on pilootiheli sagedus. Piigi kõrvalekalde väikesed erinevused võivad esineda teiste alamkandurite olemasolul või kohalike eeskirjade tõttu.

Mitmekordse signaali teisendamine vasak- ja parempoolseks helisignaaliks toimub stereovastuvõtjatesse sisseehitatud dekoodri abil.

Stereo eraldamise ja signaali-müra parameetrite säilitamiseks on tavapärane tava rakendada enne kodeerimist vasak- ja parempoolsetele kanalitele eelrõhk ning pärast dekodeerimist vastuvõtja rõhu vähendamine.

Stereo FM-signaalid on vastuvõtlikumad mürale ja mitme tee moonutustele kui mono-FM-signaalid.

Lisaks on vastuvõtjas antud raadiosageduse taseme korral stereosignaali signaali-müra suhe halvem kui monovastuvõtja puhul. Sel põhjusel sisaldavad paljud stereo-FM-vastuvõtjad stereo- / monolülitit, et võimaldada mono kuulamist, kui vastuvõtutingimused on vähem kui ideaalsed, ja enamik autoraadioid on paigutatud nii, et signaali-müra suhte halvenemise korral lahushoidmist vähendatakse, minnes lõpuks mono samal ajal näidates, et stereosignaali võetakse vastu.

Kvadrafooniline FM

1969-is leiutas Louis Dorren ühe jaama Quadraplexi süsteemi, diskreetse, ühilduva nelja kanaliga FM-levi. Quadraplexi süsteemis on veel kaks alamkandjat, mis täiendavad tavalises stereo-FM-is kasutatavat. Põhiriba paigutus on järgmine:

50 Hz kuni 15 kHz peakanal (kõigi 4 kanalite summa) (LF + LR + RF + RR) signaal mono FM kuulamise ühilduvuse jaoks.
23 kuni 53 kHz (koosinuse kvadratuurne alamkandur) (LF + LR) - (RF + RR) Vasak miinus Parempoolse erinevussignaal. Selle signaali modulatsiooni algebralises summas ja erinevust põhikanaliga kasutati 2 kanali stereokusutaja kuulamiseks.
23 kuni 53 kHz (siinus-kvadratuur 38 kHz alamkandur) (LF + RF) - (LR + RR) eesmine miinus tagumine erinevus. Selle signaali modulatsiooni algebraline summa ja erinevus peakanali ja kõigi teiste alamkandjatega kasutatakse kvadrafoonilise kuulaja jaoks.
61 kuni 91 kHz (koosinus kvadratuuri 76 kHz alamkandur) (LF + RR) - (LR + RF) diagonaalse erinevuse signaal. Seda signaali modulatsiooni algebraline summa ja erinevus peakanali ja kõigi teiste alamkandjatega kasutatakse ka Quadraphonicu kuulaja jaoks.
95 kHz SCA alamkandja, faasilukustatud 19 kHz piloodile, pimedate lugemiseks, taustamuusikaks jne.

Selles süsteemis oli mitu varianti, mille esitasid GE, Zenith, RCA ja Denon katsetamiseks ja kaalumiseks Rahvusliku kvadrafoonilise raadiokomitee välikatsete ajal FCC jaoks. Algne Dorren Quadraplexi süsteem edestas kõiki teisi ning valiti Ameerika Ühendriikides Quadraphonic FM-levi rahvuslikuks standardiks. Esimene kvadrafoonilise programmi sisu edastav kommertsjaam oli WIQB (nüüd WWWW-FM) Ann Arboris / Saline'is, Michiganis, peainsener Brian Browni juhendamisel.

Muud vedaja teenused

FM-ringhääling on hõlmanud SCA võimekust juba selle loomisest peale, kuna seda peeti veel üheks teenuseks, mida litsentsisaajad said kasutada lisatulu teenimiseks. Algselt olid SCA teenuste kasutajad privaatsed analooghelikanalid, mida sai kasutada sisemiselt või rentida, näiteks Muzaki tüüpi teenused. Pimedate raadio lugemisteenused muutusid üldiseks kasutuseks ja jäävad ka edaspidi ning toimusid eksperimendid kvadrafoonilise heli abil. Kui jaam ei edasta stereoülekandeid, saab kõike alates 23 kHz-st ülespoole kasutada muude teenuste jaoks. Kaitseriba 19 kHz (± 4 kHz) ümber tuleb ikkagi säilitada, et mitte käivitada vastuvõtjates stereodekoodereid. Stereo olemasolu korral on DSBSC stereosignaali ülemise piiri (53 kHz) ja muu alamkanduri alumise piiri vahel tavaliselt kaitseriba.

Nüüd on saadaval ka digitaalsed teenused. 57 kHz alamkandja (faas on lukustatud stereopiloti kolmanda harmoonini) kasutatakse madala ribalaiusega digitaalse raadiosidesüsteemi signaali edastamiseks, pakkudes lisafunktsioone, näiteks alternatiivne sagedus (AF) ja võrk (NN). See kitsasriba signaal töötab ainult 1187.5 bitti sekundis, seega sobib see ainult tekstiks. Privaatsuhtluseks kasutatakse mõnda patenteeritud süsteemi. RDS-i variant on Põhja-Ameerika RBDS või "nutikas raadiosidesüsteem". Saksamaal kasutati analoogset ARI-süsteemi enne RDS-i autojuhtidele liiklusteadete edastamiseks (teisi kuulajaid häirimata). Kavatsused kasutada ARI-d teiste Euroopa riikide jaoks viisid RDS-i arendamiseni võimsama süsteemina. RDS on konstrueeritud nii, et seda saab kasutada koos ARI-ga, hoolimata identsete alamkandesageduste kasutamisest.

Ameerika Ühendriikides kasutatakse digitaalseid raadiosideteenuseid FM-sagedusalas, mitte Eureka 147i või Jaapani standardi ISDB kasutamisel. See sagedusalas olev kanalil põhinev lähenemine, nagu ka kõik digitaalraadio tehnikad, kasutab täiustatud tihendatud heli. Patenteeritud iBiquity süsteem, kaubamärgiga "HD Radio", on praegu lubatud hübriidrežiimis kasutamiseks, kus edastatakse nii tavalist analoog FM-kandjat kui ka digitaalse külgriba alamkandjaid. Lõpuks, eeldades HD-raadiovastuvõtjate laialdast kasutuselevõttu, võiks analoogteenused teoreetiliselt katkestada ja FM-sagedusriba muutuda täielikult digitaalseks.

Ameerika Ühendriikides nimetatakse alamkandjaid kasutavaid teenuseid (va stereo-, quad- ja RDS-teenused) mõnikord täiendava side autoriseerimise (SCA) teenuseks. Selliste alamkandjate kasutusviiside hulka kuuluvad pimedatele kuulajatele mõeldud raamatute / ajalehtede lugemise teenused, privaatsete andmeedastusteenused (näiteks börsiteabe edastamine börsimaakleritele või varastatud krediitkaardinumbri mustad nimekirjad poodidesse [vajalik viide]) poodide kommertsvaba taustamuusika teenuste tellimine, otsimis- ("piiksu") teenused ja programmivoo pakkumine AM / FM jaamade AM-saatjatele. SCA alamkandjad on tavaliselt 67 kHz ja 92 kHz.

Dolby FM

Äriliselt ebaõnnestunud müravähendussüsteem, mida mõnes riigis kasutati hilise 1970-i ajal FM-raadiosaatjana, sarnanes Dolby FM-ga Dolby B-ga, kuid kasutas müra vähendamiseks modifitseeritud 25 μ-i rõhutusele eelnevat ajakonstanti ja sageduse selektiivset kompositsioonisüsteemi.

Sarnast süsteemi nimega High Com FM testis Saksamaa IRT juulis 1979 kuni detsember 1981. See põhines Telefunken High Com lairibaühenduse süsteemil, kuid ei olnud seda kunagi FM-ringhäälingus kaubanduslikult kasutusele võetud.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri