Pasmo transmisji FM

Graficzne przedstawienie przydziałów nadawania FM.

Pasmo transmisji FM to zakres częstotliwości radiowych wykorzystywanych do transmisji FM przez stacje radiowe . Zakres używanych częstotliwości różni się w różnych częściach świata. W Europie i Afryce (określany jako region 1 Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU) ) oraz w Australii i Nowej Zelandii obejmuje zakres od 87,5 do 108 megaherców (MHz) — znany również jako pasmo VHF II — podczas gdy w obu Amerykach (region ITU 2) waha się od 88 do 108 MHz. Pasmo transmisji FM w Japonii wykorzystuje zakres od 76 do 95 MHz, aw Brazylii od 76 do 108 MHz. Pasmo Międzynarodowej Organizacji Radia i Telewizji (OIRT) w Europie Wschodniej wynosi od 65,9 do 74,0 MHz, chociaż kraje te używają obecnie głównie pasma od 87,5 do 108 MHz, podobnie jak w przypadku Rosji . Niektóre inne kraje zrezygnowały już z pasma OIRT i przeszły na pasmo od 87,5 do 108 MHz.

z modulacją częstotliwości powstało w Stanach Zjednoczonych w latach trzydziestych XX wieku; system został opracowany przez amerykańskiego inżyniera elektryka Edwina Howarda Armstronga . Jednak nadawanie FM nie stało się powszechne, nawet w Ameryce Północnej , aż do lat sześćdziesiątych XX wieku.

Fale radiowe modulowane częstotliwościowo mogą być generowane na dowolnej częstotliwości. Wszystkie pasma wymienione w tym artykule należą do bardzo wysokich częstotliwości (VHF), który rozciąga się od 30 do 300 MHz.

Bandplan CCIR

Częstotliwości środkowe

Podczas gdy wszystkie kraje używają środkowych częstotliwości kanału FM kończących się na 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 i 0,9 MHz, niektóre kraje używają również środkowych częstotliwości kończących się na 0,0, 0,2, 0,4, 0,6 i 0,8 MHz. Kilka innych również używa 0,05, 0,15, 0,25, 0,35, 0,45, 0,55, 0,65, 0,75, 0,85 i 0,95 MHz.

Konferencja ITU w Genewie w Szwajcarii 7 grudnia 1984 r. podjęła decyzję o zaprzestaniu stosowania odstępów międzykanałowych 50 kHz w całej Europie .

Większość krajów używa odstępów międzykanałowych 100 kHz lub 200 kHz dla transmisji FM od tej konferencji ITU w 1984 roku.
Niektóre radia FM dostrojone cyfrowo nie są w stanie dostroić z przyrostem 50 kHz, a nawet 100 kHz. Dlatego podczas podróży zagranicznych lub importowania odbiorników stacje nadające na określonych częstotliwościach z wykorzystaniem takich przyrostów mogą nie być wyraźnie słyszalne. Ten problem nie wpłynie na odbiór w radiu dostrojonym analogowo.
Kilka krajów, takich jak Włochy , które mają mocno przeciążone pasma FM, nadal dopuszcza stację na dowolnej wielokrotności 50 kHz, gdziekolwiek można się zmieścić.
Odstępy międzykanałowe 50 kHz pomagają zapobiegać zakłóceniom międzykanałowym , a te wykorzystują efekt przechwytywania FM i selektywność odbiornika .

ITU Region 2 bandplan i numeracja kanałów

Pierwotny przydział częstotliwości w Ameryce Północnej używany przez Edwina Armstronga obejmował pasmo częstotliwości od 42 do 50 MHz, ale ten przydział został zmieniony na wyższy zakres począwszy od 1945 r. W Kanadzie , Stanach Zjednoczonych , Meksyku , na Bahamach itp. to 101 kanałów FM ponumerowanych od 200 (częstotliwość środkowa 87,9 MHz) do 300 (częstotliwość środkowa 107,9 MHz), chociaż numery te są rzadko używane poza dziedzinami inżynierii radiowej i rządu.

Częstotliwości środkowe kanałów FM są rozmieszczone w odstępach co 200 kHz. Częstotliwość 87,9 MHz, będąca technicznie częścią kanału telewizyjnego 6 (od 82 do 88 MHz), jest używana tylko przez dwie FM klasy D w Stanach Zjednoczonych. Przenośne tunery radiowe często dostrajają się do 87,5 MHz, dzięki czemu te same radia mogą być produkowane i sprzedawane na całym świecie. Samochody zwykle mają radia FM, które można dostroić do 87,7 MHz, dzięki czemu można odbierać dźwięk kanału telewizyjnego 6 przy 87,75 MHz (± 10 kHz), na przykład w Birmingham w Alabamie i Denver w Kolorado . Wraz z pojawieniem się telewizji cyfrowej w Stanach Zjednoczonych, ta możliwość wkrótce stanie się nieistotna, gdy FCC zobowiąże pozostałe analogowe stacje LPTV do zamknięcia lub przejścia na cyfrowe do września 2015 r . zaludnionych regionach północnej Kanady. Telewizje analogowe istnieją również na innych kontynentach i na dziesiątkach różnych wysp.

W Stanach Zjednoczonych dwadzieścia jeden kanałów o częstotliwościach środkowych 87,9–91,9 MHz (kanały od 200 do 220) stanowi pasmo zarezerwowane wyłącznie dla niekomercyjnych stacji edukacyjnych ( NCE ). Pozostałe kanały (od 92,1 MHz do 107,9 MHz (kanały 221–300) mogą być używane zarówno przez stacje komercyjne, jak i niekomercyjne (należy pamiętać, że w Kanadzie i Meksyku to zastrzeżenie nie ma zastosowania; Meksyk wprowadził rezerwację 106,1–107,9 MHz dla stacji lokalnych i lokalnych w 2014 r., chociaż dziesiątki stacji są objęte prawami nabytych ze względu na brak miejsca na ich przeniesienie).

Pierwotnie amerykańska Federalna Komisja Łączności (FCC) opracowała bandplan , w którym stacje radiowe FM byłyby przydzielane w odstępach co cztery kanały (separacja 800 kHz) dla dowolnego obszaru geograficznego. Tak więc na jednym obszarze stacje mogą mieć 88,1, 88,9, 89,7 itd., Podczas gdy na sąsiednim obszarze stacje mogą mieć 88,3, 89,1, 89,9, 90,7 itd. Niektóre częstotliwości zostały wyznaczone tylko dla klasy A (patrz nadawanie FM ), który miał limit trzech kilowatów efektywnej mocy promieniowanej (ERP) i limit wysokości anteny dla środka promieniowania wynoszący 300 stóp (91,4 m) wysokości nad przeciętnym terenem ( HAAT ). Te częstotliwości to 92,1, 92,7, 93,5, 94,3, 95,3, 95,9, 96,7, 97,7, 98,3, 99,3, 100,1, 100,9, 101,7, 102,3, 103,1, 103,9, 104,9, 105,5, 10 6.3 i 107.1. Na innych częstotliwościach stacja może należeć do klasy B (50 kW, 500 stóp) lub klasy C (100 kW, 2000 stóp), w zależności od strefy, w której się znajduje.

Pod koniec lat 80. FCC przeszła na bandplan oparty na tabeli separacji odległości przy użyciu obecnie działających stacji i podzieliła tabelę klas, aby utworzyć dodatkowe klasy i zmienić ograniczenia wysokości anteny na metry. Moc klasy A została podwojona do sześciu kilowatów, a ograniczenia częstotliwości wymienione powyżej zostały usunięte. Od końca 2004 r. Stację można „wcisnąć” w dowolne miejsce, o ile lokalizacja i klasa są zgodne z zasadami zawartymi w tabeli separacji FCC. Zasady odstępu drugiego sąsiedniego kanału nie mają zastosowania do stacji licencjonowanych przed 1964 r.

W 2017 roku Brazylia położyła podwaliny pod odzyskanie kanałów 5 i 6 (76,1–87,5 MHz) do nadawania dźwięku i wymagała, aby nowe odbiorniki radiowe mogły dostroić się do nowego rozszerzonego pasma ( portugalski : faixa estendida , w skrócie eFM). Pięć nadajników nadawcy publicznego Brazil Communication Company było pierwszymi stacjami o rozszerzonym paśmie, które rozpoczęły nadawanie 7 maja 2021 r.

Odchylenie i pasmo przepustowe

Zwykle każdy kanał ma szerokość 200 kHz (0,2 MHz) i może przekazywać dźwięk i częstotliwości podnośnych do 100 kHz. Odchylenie jest zwykle ograniczone do łącznie 150 kHz (±75 kHz), aby zapobiec zakłóceniom sąsiedniego kanału w paśmie. Stacje w USA mogą przekroczyć ten limit nawet o 10%, jeśli korzystają z podnośnych innych niż stereo , zwiększając całkowitą modulację o 0,5% na każdy 1% wykorzystywany przez podnośne.

Bandplan OIRT

OIRT FM obejmuje zakres od 65,9 do 74 MHz. Był używany w Związku Radzieckim i większości innych krajów członkowskich Układu Warszawskiego Międzynarodowej Organizacji Radia i Telewizji w Europie Wschodniej (OIRT), z wyjątkiem Niemiec Wschodnich , które zawsze korzystały z transmisji 87,5 do 100 (później 104) MHz pasmo — zgodne z Europą Zachodnią.

Dolna część pasma VHF zachowuje się trochę jak krótkofalówka , ponieważ ma większy zasięg niż górna część pasma VHF. Idealnie nadawał się do docierania do rozległych i odległych obszarów, w których w przeciwnym razie nie byłoby odbioru radia FM. W pewnym sensie FM pasowało do tego pasma, ponieważ efekt przechwytywania FM może złagodzić zakłócenia powodowane przez fale powietrzne .

Przejście na pasmo 87,5 do 108 MHz rozpoczęło się już w latach 80-tych w niektórych krajach Europy Wschodniej. Po upadku rządów komunistycznych przemiany te zostały znacznie przyspieszone, ponieważ powstały prywatne stacje. Przyczynił się do tego również brak sprzętu na pasmo OIRT oraz modernizacja istniejących sieci transmisyjnych.

Wiele krajów całkowicie zaprzestało nadawania w paśmie OIRT FM, chociaż w innych nadal jest używane, głównie w byłych republikach ZSRR. Przyszłość nadawania w paśmie OIRT FM jest ograniczona ze względu na brak nowych odbiorników konsumenckich dla tego pasma poza Rosją.

Kraje, które nadal korzystają z pasma OIRT to Rosja (w tym Kaliningrad ), Białoruś , Mołdawia , Ukraina , Litwa i Turkmenistan .

W Czechosłowacji decyzja o wykorzystaniu pasma 87,5 do 108 MHz zamiast 65,9 do 74 MHz została podjęta na początku lat osiemdziesiątych. Powstał plan częstotliwości, który był koordynowany na szczeblu międzynarodowym na Regionalnej Konferencji Administracyjnej ds. Radiofonii i Telewizji FM w paśmie VHF w Genewie w 1984 r. Przydzielone częstotliwości są nadal ważne i są wykorzystywane w Czechach i na Słowacji . Pierwszy nadajnik został uruchomiony na częstotliwości 102,5 MHz w pobliżu Pragi w listopadzie 1984 r. Trzy lata później w całym kraju działało jedenaście nadajników, w tym trzy w praskiej dzielnicy Žižkov. W 1988 roku planowano docelowo zainstalować 270 nadajników w 45 lokalizacjach. Przejście zostało zakończone w 1993 roku.

Węgry zamknęły swoje pozostałe nadajniki nadawcze w 2007 r., A przez trzydzieści dni w lipcu tego roku kilku węgierskich krótkofalowców otrzymało tymczasowe pozwolenie eksperymentalne na wykonywanie eksperymentów propagacyjnych i interferencyjnych w paśmie 70–70,5 MHz.

Na Białorusi w OIRT nadal działają tylko rządowe publiczne stacje radiowe. Wszystkie stacje OIRT na Białorusi są odzwierciedleniem normalnych audycji FM. Głównym celem tych stacji jest kompatybilność ze starszym sprzętem.

W 2014 roku Rosja zaczęła zastępować nadajniki w paśmie OIRT nadajnikami FM w paśmie CCIR („zachodnie”). Głównym powodem przejścia na CCIR FM jest chęć dotarcia do większej liczby słuchaczy.

W przeciwieństwie do zachodniej praktyki, częstotliwości OIRT FM są oparte na wielokrotnościach 30 kHz, a nie 50, 100 lub 200 kHz. Mogło to mieć na celu zmniejszenie zakłóceń współkanałowych spowodowanych propagacją Sporadic E i innymi efektami atmosferycznymi, które występują częściej na tych częstotliwościach. Jednak efekty zniekształceń wielościeżkowych są mniej irytujące niż w paśmie CCIR.

Stereo jest generalnie osiągane przez wysyłanie różnicowego sygnału stereo, przy użyciu procesu zwanego modulacją biegunową . Modulacja biegunowa wykorzystuje zredukowaną podnośną na częstotliwości 31,25 kHz z dźwiękiem na obu pasmach bocznych. Daje to następującą strukturę sygnału: L + R --> 31,25 kHz zredukowana podnośna L - R.

Pasmo 4-metrowe (70–70,5 MHz) dla krótkofalowców stosowane w wielu krajach europejskich mieści się w całości w paśmie OIRT FM. Operatorzy w tym paśmie oraz w paśmie 6-metrowym (50–54 MHz) wykorzystują obecność stacji nadawczych jako wskazówkę, że następuje „otwarcie” na Europę Wschodnią lub Rosję. Może to być mieszane błogosławieństwo, ponieważ 4-metrowy przydział amatorski wynosi tylko 0,5 MHz lub mniej, a pojedyncza stacja nadawcza powoduje znaczne zakłócenia w dużej części pasma.

Kanały telewizyjne Systemu D R4 i R5 leżą całkowicie lub częściowo w paśmie transmisji audio FM 87,5–108 MHz. Kraje, które nadal korzystają z systemu D, muszą zatem rozważyć reorganizację nadawania telewizyjnego, aby w pełni wykorzystać to pasmo do nadawania dźwięku.

Japoński bandplan

Pasmo FM w Japonii to 76–95 MHz (wcześniej 76–90). Sekcja 90–108 MHz była używana dla analogowych kanałów telewizyjnych VHF 1, 2 i 3 (każdy kanał telewizyjny NTSC ma szerokość 6 MHz). Wąskie pasmo japońskie (19 MHz w porównaniu z nieco ponad 20 MHz dla pasma CCIR) ogranicza liczbę stacji FM, które można umieścić na tarczy, w wyniku czego wiele komercyjnych stacji radiowych jest zmuszonych do korzystania z AM .

Wiele japońskich radiotelefonów jest w stanie odbierać zarówno japońskie pasmo FM, jak i pasmo CCIR FM, dzięki czemu ten sam model może być sprzedawany w Japonii lub eksportowany. Radio może obejmować zakres od 76 do 108 MHz, zakres częstotliwości może być wybierany przez użytkownika lub podczas montażu radio może być ustawione do pracy w jednym paśmie za pomocą specjalnie umieszczonej diody lub innego elementu wewnętrznego.

Konwencjonalne radiotelefony z dostrojeniem analogowym (z tarczą i wskaźnikiem) były wcześniej oznaczone napisem „TV Sound” w sekcji 76–88. Gdyby te radia były sprzedawane na przykład w Stanach Zjednoczonych, sekcja 76–88 byłaby oznaczona jako dźwięk telewizyjny dla kanałów VHF 5 i 6 (jako dwa kanały telewizyjne NTSC o szerokości 6 MHz), z pasmem sekcji 88–108 jako normalne FM . Kompatybilność „dźwięku telewizyjnego” z konwencjonalnym radiem FM zakończyła się wraz z przejściem na telewizję cyfrową w USA w 2009 r., Z wyjątkiem ograniczonej liczby stacji małej mocy na kanale 6 , które nadal używają analogu; te elektrownie małej mocy przestawią się na cyfrowe w 2021 roku.

Używane samochody importowane z Japonii zawierają radio zaprojektowane dla japońskiego pasma FM, a importerzy często montują „konwerter” w celu konwersji w dół pasma 87,5 do 107,9 MHz do częstotliwości akceptowanych przez radio. Oprócz pokazywania nieprawidłowej częstotliwości istnieją jeszcze dwie wady, które mogą powodować niepożądane działanie; konwerter nie może w pełni dokonać konwersji w dół zwykłego międzynarodowego pasma FM (do 20,5 MHz szerokości) do jedynego japońskiego pasma o szerokości 14 MHz (chyba że konwerter zawiera dwa przełączane przez użytkownika tryby konwersji w dół), a antena samochodowa może działać słabo na wyższym paśmie FM. Niektóre konwertery po prostu konwertują w dół pasmo FM o 12 MHz, co prowadzi do częstotliwości logicznych (np. 78,9 dla 90,9, 82,3 dla 94,3 itd.), Ale pomijając pasmo 102–108 MHz. Ponadto RDS nie jest używany w Japonii, podczas gdy większość nowoczesnych radioodbiorników samochodowych dostępnych w Europie ma ten system. Również konwerter może nie zezwalać na przepuszczanie pasma MW , które jest używane do nadawania AM. Lepszym rozwiązaniem jest wymiana radia i anteny na takie, które są przeznaczone dla kraju, w którym samochód będzie użytkowany.

Australia miała podobną sytuację z australijskimi kanałami telewizyjnymi 3, 4 i 5, które mają częstotliwość między 88 a 108 MHz i zamierzała pójść w ślady Japonii, ale ostatecznie zdecydowała się na zachodni bandplan ze względu na radia CCIR, które weszły do kraju. Było kilka radiotelefonów sprzedawanych w Australii na 76 do 90 MHz.

Historyczny bandplan z USA

W latach trzydziestych XX wieku rozpoczęto badania nad utworzeniem stacji radiowych nadających na zadaniach „bardzo wysokiej częstotliwości” (VHF) powyżej 30 MHz. W październiku 1937 roku Federalna Komisja Łączności (FCC) ogłosiła nowe przydziały częstotliwości, które obejmowały pasmo eksperymentalnych i edukacyjnych stacji „ Apex ”, które składało się z 75 kanałów w zakresie od 41,02 do 43,98 MHz. Podobnie jak istniejące pasmo AM, stacje te wykorzystywały modulację amplitudy, jednak odstęp 40 kHz między sąsiednimi częstotliwościami był czterokrotnie większy niż odstęp 10 kHz w standardowym paśmie nadawczym AM, co zmniejszyło zakłócenia sąsiednich częstotliwości i zapewniło większą szerokość pasma dla wysokich - programowanie wierności.

Również w latach trzydziestych XX wieku Edwin Howard Armstrong opracował konkurencyjną technologię transmisji, „szerokopasmową modulację częstotliwości”, która była promowana jako lepsza od transmisji AM, w szczególności ze względu na jej wysoką wierność i bliską odporność na zakłócenia statyczne. W maju 1940 r., W dużej mierze w wyniku wysiłków Armstronga, FCC zdecydowało się wyeliminować pasmo Apex i zezwoliło na pasmo FM z dniem 1 stycznia 1941 r., Działające na 40 kanałach w zakresie 42–50 MHz, z pierwszymi pięcioma kanałami zarezerwowanymi dla edukacyjnych stacje. Właściciele stacji zainteresowali się nowym pasmem FM, jednak ograniczenia budowlane wprowadzone podczas II wojny światowej ograniczyły rozwój nowej usługi.

Po zakończeniu wojny FCC przystąpiła do ujednolicenia przydziałów częstotliwości. Jednym z obszarów zainteresowania były skutki troposferycznej i sporadycznej propagacji E , która czasami odbijała sygnały stacji na duże odległości, powodując wzajemne zakłócenia. Szczególnie kontrowersyjną propozycją, zainicjowaną przez Radio Corporation of America (RCA), na czele której stał David Sarnoff , było przesunięcie pasma FM na wyższe częstotliwości, aby uniknąć tego potencjalnego problemu. Armstrong zarzucił, że ta zmiana przypisania miała ukryty cel zakłócenia rozwoju radia FM, jednak propozycja RCA zwyciężyła, a 27 czerwca 1945 r. FCC ogłosiła zmianę przypisania pasma FM na 90 kanałów z 88–106 MHz, które wkrótce został rozszerzony do 100 kanały z zakresu 88–108 MHz, przy czym pierwszych 20 kanałów jest zarezerwowanych dla stacji edukacyjnych. Nastąpił okres zezwalania istniejącym stacjom FM na nadawanie zarówno na pierwotnym „niskim”, jak i nowym „wysokim” paśmie FM, który zakończył się o północy 8 stycznia 1949 r., Kiedy to wszystkie transmisje w paśmie dolnym musiały się zakończyć.

W 1978 r. przeznaczono dodatkową częstotliwość zarezerwowaną dla stacji edukacyjnych, 87,9 MHz. W marcu 2008 r. FCC zwróciła się do opinii publicznej w sprawie zmiany szerokości pasma zajmowanego obecnie przez analogowe kanały telewizyjne 5 i 6 (76–88 MHz) w celu rozszerzenia pasma nadawania FM, kiedy przejście na telewizję cyfrową miało zostać zakończone w lutym 2009 r. (ostatecznie opóźnione do czerwca 2009). Ten proponowany przydział skutecznie przydzieliłby częstotliwości odpowiadające istniejącej japońskiej usłudze radiowej FM (która zaczyna się od 76 MHz) do wykorzystania jako rozszerzenie istniejącego pasma nadawczego FM w Ameryce Północnej.

Wyłączenie radia FM

Wraz ze stopniowym wprowadzaniem radia cyfrowego (np. HD Radio , DAB+ ) w niektórych krajach zaplanowano i rozpoczęto wyłączanie radia FM . W rezultacie Norwegia w styczniu 2018 r. była pierwszym krajem, który zaprzestał stosowania FM.

Zobacz też