O que é as características de modulação de radiodifusão FM

Modulação

A modulação de freqüência ou FM é uma forma de modulação que transmite informações através da variação da frequência de uma onda portadora; a modulação de amplitude mais velhas ou AM varia a amplitude da portadora, com a sua frequência permanecendo constante. Com FM, desvio de frequência da frequência de portadora designada em qualquer instante é directamente proporcional à amplitude do sinal de entrada, determinando a frequência instantânea do sinal transmitido. Porque os sinais FM transmitidos utilizar mais banda do que sinais de AM, esta forma de modulação é comumente usado com o frequências utilizadas pelos sistemas de TV, a banda de transmissão FM, rádio móvel e terra mais elevada (VHF ou UHF).

Pré-ênfase e de-ênfase

Ruído aleatório tem uma distribuição espectral triangular em um sistema de FM, com o efeito que o ruído ocorre predominantemente nos mais altos freqüências de áudio dentro do baseband. Isto pode ser compensado, de forma limitada, ao aumentar as frequências altas, antes da transmissão e reduzi-los por uma quantidade correspondente no receptor. Reduzir as altas freqüências de áudio no receptor também reduz o ruído de alta frequência. Estes processos de reforço e, em seguida, reduzir certas freqüências são conhecidos como pré-ênfase e de-ênfase, respectivamente.

A quantidade de pré-ênfase e de ênfase utilizado é definido pela constante de tempo de um circuito filtro RC simples. Na maior parte do mundo um 50 uS constante de tempo é usado. No Americas e da Coréia do Sul, 75 uS é usado. Isso se aplica tanto mono e estéreo transmissões. Para estéreo, pré-ênfase é aplicada aos canais esquerdo e direito antes de multiplexação.

A quantidade de pré-ênfase que pode ser aplicada é limitado pelo fato de que muitas formas de música contemporânea conter mais energia de alta frequência do que os estilos musicais que prevaleceram no nascimento de radiodifusão FM. Elas não podem ser pré-enfatizado tanto porque iria causar desvio excessivo da portadora de FM. Sistemas mais modernos de radiodifusão FM tendem a usar qualquer variável de pré-ênfase dependente do programa; por exemplo, dbx no sistema de som do televisor BTSC, ou mesmo nenhum.

FM Stereo

No final dos anos 1950s, vários sistemas para adicionar estéreo para rádio FM foram considerados pela FCC. Foram incluídos os sistemas de proponentes 14 incluindo Crosby, Halstead, Indústria Elétrica e musicais, Ltd (EMI), Zenith e General Electric. Os sistemas individuais foram avaliados por seus pontos fortes e fracos durante os testes de campo em Uniontown, Pensilvânia usando KDKA-FM em Pittsburgh como a estação de origem. O sistema de Crosby foi rejeitado pelo FCC porque era incompatível com autorização comunicações subsidiários (SCA) serviços que usaram várias freqüências subportadoras incluindo 41 67 e kHz existente. Muitas estações sedentos de receita FM usado SCAs para outros fins não difusão "storecasting" e. O sistema Halstead foi rejeitada devido à falta de separação estéreo de alta frequência e redução do rácio canal principal sinal-ruído. Os sistemas da GE e da Zenith, tão semelhantes que foram consideradas teoricamente idênticas, foram formalmente aprovados pela FCC em abril 1961 como o método padrão de transmissão FM estéreo nos Estados Unidos e mais tarde adoptada pela maioria dos outros países.

É importante que as transmissões estéreo ser compatível com receptores de mono. Por esta razão, o direito canais (R) para a esquerda (L) e são algebricamente codificados em sinais (L-R) soma (L + R) e diferença. Um receptor de mono vai usar apenas o sinal L + R para que o ouvinte vai ouvir ambos os canais através do único alto-falante. Um aparelho de som irá adicionar o sinal de diferença para o sinal de soma para recuperar o canal esquerdo, e subtrair o sinal de diferença a partir da soma de recuperar o canal direito.

A (L + R) sinal de canal principal é transmitido como o áudio de banda limitada para a faixa de 30 Hz a 15 kHz. O sinal (L-R) é modulada em amplitude para um double-lateral-portadora suprimida (DSB-SC) sinal 38 kHz ocupando a faixa de banda de 23 53 para kHz.

Um tom piloto 19 kHz, em exactamente metade da frequência de subportadora kHz 38 e com uma relação de fase precisa para isso, tal como definido pela fórmula abaixo, é também gerado. Este é transmitido a 8-10% do nível total de modulação e usado pelo receptor para regenerar a subportadora 38 kHz com a fase correcta.

O sinal multiplex final, a partir do gerador de estéreo contém o canal principal (L + R), o sinal piloto, e os sub-canal (L-R). Este sinal composto, juntamente com quaisquer outros sub-portadoras, modula o transmissor FM.

O desvio instantâneo da frequência portadora transmissor devido à (modulação em 10%) de áudio estéreo e tom piloto é


em que A e B são os sinais de áudio pré-enfatizados esquerda e direita e f_p = 19 kHz é a frequência do sinal piloto. Pequenas variações no desvio de pico pode ocorrer na presença de outras subportadoras ou devido a regulamentações locais.

Convertendo o sinal multiplex de volta para os sinais de áudio direito e esquerdo é executado por um descodificador, construído em receptores de estéreo.

A fim de preservar a separação estéreo e parâmetros de sinal-ruído, é uma prática normal aplicar pré-ênfase para os canais esquerdo e direito antes da codificação, e a aplicação de ênfase no receptor após descodificação.

Sinais FM estéreo são mais suscetíveis ao ruído e distorção multipath que são sinais de FM mono.

Além disso, para um dado nível de RF para o receptor, a relação sinal-ruído do sinal estéreo serão piores do que para o receptor de mono. Por esta razão, muitos receptores FM estéreo incluem um comutador estéreo / mono para permitir ouvir em mono quando as condições de recepção são menos do que o ideal, e a maioria dos auto-rádios são dispostos de modo a reduzir a separação como a relação de sinal-para-ruído piora, indo eventualmente mono enquanto ainda indicando um sinal estéreo está sendo recebido.

Quadraphonic FM

Em 1969, Louis Dorren inventou o sistema Quadraplex de estação simples, discreto, de radiodifusão FM quatro canais compatível. Há dois subcarriers adicionais no sistema Quadraplex, que complementa a única utilizada em FM estéreo padrão. A disposição de banda de base é a seguinte:

50 15 kHz Hz a principal Channel (soma de todos os canais 4) (LF + LR + RF + RR) de sinal, para mono FM escuta compatibilidade.
23 53 para kHz (cosseno quadratura da subportadora) (LF + LR) - (RF + RR) Esquerda menos sinal de diferença Direito. Modulação deste sinal na soma algébrica ea diferença com o canal principal foi usada para o canal 2 compatibilidade ouvinte estéreo.
23 53 para kHz (sine kHz subcarrier quadratura 38) (LF + RF) - (LR + RR) sinal de diferença Frente menos Back. Esta modulação do sinal de soma algébrica e diferença com o canal principal e todas as outras subportadoras é utilizado para o ouvinte Quadraphonic.
61 91 para kHz (cosseno quadratura 76 kHz subportadora) (LF + RR) - (LR + RF) sinal de diferença Diagonal. Esta modulação do sinal de soma algébrica e diferença com o canal principal e todas as outras subportadoras também é utilizado para o ouvinte Quadraphonic.
95 subcarrier kHz SCA, para 19 piloto kHz, para a leitura de serviços para cegos, música de fundo, etc. bloqueio de fase

Houve diversas variações sobre este sistema apresentado pela GE, Zenith, RCA, e Denon para testes e consideração, durante os ensaios de campo do Comitê Nacional para a Rádio Quadraphonic FCC. O Quadraplex Sistema Dorren originais superou todos os outros e foi escolhido como o padrão nacional de radiodifusão Quadraphonic FM nos Estados Unidos. A primeira estação de FM comercial para transmitir o conteúdo do programa quadraphonic foi WIQB (agora chamado WWWW-FM) em Ann Arbor / Saline, Michigan sob a orientação do engenheiro-chefe Brian Brown.

Outros serviços subportadores

Radiodifusão FM incluiu capacidade SCA desde a sua criação, como foi visto como mais um serviço que os licenciados poderiam usar para criar um rendimento adicional. Inicialmente, os usuários de serviços SCA foram canais de áudio analógico privados que poderiam ser usados ​​internamente ou alugados, para serviços do tipo exemplo Muzak. Serviços de leitura de rádio para cegos tornou-se um uso comum, e permanecem assim, e houve experimentos com quadrifônico. Se uma estação não transmitida em estéreo, tudo, desde 23 kHz, no máximo, pode ser usado para outros serviços. A banda de guarda em torno 19 kHz (± 4 kHz) ainda deve ser mantido, de modo a não desencadear decodificadores estéreo em receptores. Se houver estéreo, normalmente haverá uma banda de guarda entre o limite superior do sinal estéreo DSBSC (53 kHz) e o limite inferior de qualquer outro subportador.

Serviços digitais estão agora também disponíveis. A subportadora 57 kHz (fase bloqueada para o terceiro harmônico do sinal piloto estéreo) é utilizado para transportar um sinal Radio Data System digital de baixa largura de banda, proporcionando recursos extras, como a freqüência alternativa (AF) e Network (NN). Este sinal de banda estreita é executado em apenas 1187.5 bits por segundo, portanto, só é adequado para o texto. Alguns sistemas proprietários são utilizados para comunicações privadas. Uma variante do RDS é a americana RBDS Norte ou sistema de "rádio inteligente". Na Alemanha, o sistema analógico ARI foi usado antes da RDS das informações de trânsito de radiodifusão para os motoristas (sem perturbar outros ouvintes). Planeja usar ARI para outros países europeus levou ao desenvolvimento de RDS como um sistema mais poderoso. RDS é projetado para ser capaz de ser usado juntamente com ARI apesar de usar freqüências subportadoras idênticos.

Nos Estados Unidos, os serviços de rádio digital estão sendo implantados dentro da banda FM em vez de usar Eureka 147 ou o ISDB japonês padrão. Esta abordagem in-band on-channel, como fazem todas as técnicas de rádio digital, faz uso de áudio comprimido avançada. O sistema proprietário iBiquity, marcado como "HD Radio", atualmente é autorizada para "híbrido" operação modo, em que a transportadora FM analógico convencional e subcarriers banda lateral digitais são transmitidos. Eventualmente, presumindo que a implantação generalizada dos receptores de rádio HD, os serviços analógicos poderia, teoricamente, ser interrompido e a banda FM tornar tudo digital.

Nos Estados Unidos, os serviços (exceto estéreo, quad e RDS) utilizando subportadoras são muitas vezes referidos como serviços de autorização de comunicações subsidiários (SCA). Usa para tais subcarriers incluem serviços de leitura de livro / jornal para ouvintes cegos, serviços de transmissão de dados privados (por exemplo, o envio de informações sobre o mercado de ações para corretores ou roubados listas negras número de cartão de crédito para lojas [carece de fontes?]) Subscrição de serviços de música de fundo sem comerciais para lojas, ("bip") serviços de paging e fornecer uma alimentação programa de AM transmissores de estações AM / FM. Subcarriers SCA são tipicamente 67 kHz e 92 kHz.

Dolby FM

Um sistema de redução de ruído fracasso comercial utilizados com rádio FM em alguns países durante a década de 1970s, Dolby FM foi semelhante ao Dolby B, mas usou um 25 modificado uS constante de tempo pré-ênfase e um arranjo de companding seletiva de freqüência para reduzir o ruído.

Um sistema semelhante chamado Alto Com FM foi testado na Alemanha entre julho e dezembro de 1979 1981 por IRT. Foi com base no sistema de compander de banda larga de alta Telefunken Com, mas nunca introduzido comercialmente na radiodifusão FM.

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