Qu'est-ce que les caractéristiques de modulation de la radiodiffusion FM

Modulation

La modulation de fréquence ou FM est une forme de modulation qui transmet des informations en faisant varier la fréquence d'une onde porteuse; la modulation d'amplitude AM varie le plus âgé ou l'amplitude de la porteuse, avec sa fréquence reste constante. Avec FM, écart de fréquence de la fréquence porteuse affectée à un instant quelconque est directement proportionnelle à l'amplitude du signal d'entrée, la détermination de la fréquence instantanée du signal transmis. Parce que les signaux FM émises utilisent plus de bande passante que les signaux AM, cette forme de modulation est couramment utilisé avec les fréquences utilisées par la télévision, les systèmes de la bande de diffusion FM, radio et mobile terrestre supérieur (VHF ou UHF).

Pré-accentuation et de désaccentuation

Bruit aléatoire ayant une distribution spectrale triangulaire dans un système FM, avec pour effet que le bruit se produit principalement dans les plus hautes fréquences audio dans la bande de base. Ceci peut être compensé, dans une mesure limitée, en stimulant les hautes fréquences avant la transmission et à les réduire en une quantité correspondant dans le récepteur. Réduire les fréquences audio élevées dans le récepteur permet également de réduire le bruit à haute fréquence. Ces processus de renforcement et puis à réduire certaines fréquences sont connus comme pré-accentuation et de désaccentuation, respectivement.

La quantité de pré-accentuation et de désaccentuation utilisée est définie par la constante de temps d'un circuit de filtre RC simple. Dans la plupart des pays un 50 ps constante de temps est utilisé. Dans les Amériques et en Corée du Sud, 75 ps est utilisé. Cela vaut tant pour les transmissions mono et stéréo. Pour stéréo, pré-accentuation est appliquée sur les canaux gauche et droit avant de multiplexage.

La quantité de pré-accentuation qui peut être appliqué est limitée par le fait que de nombreuses formes de musique contemporaine contiennent plus d'énergie à haute fréquence que les styles musicaux qui ont prévalu à la naissance de la radiodiffusion FM. Ils ne peuvent pas être pré-souligné autant parce qu'il entraînerait une déviation excessive de la porteuse FM. Des systèmes plus modernes que la radiodiffusion FM ont tendance à utiliser l'un des programmes-variable dépendante de pré-emphase; par exemple, dbx dans le système sonore du téléviseur BTSC, ou pas du tout.

FM Stéréo

À la fin des 1950s, plusieurs systèmes stéréo pour ajouter de la radio FM ont été examinés par la FCC. Inclus étaient des systèmes de promoteurs 14 y compris Crosby, Halstead, électrique et Musical Industries, Ltd (EMI), Zenith, et General Electric. Les systèmes individuels ont été évalués pour leurs forces et faiblesses lors des essais sur le terrain à Uniontown, Pennsylvanie utilisant KDKA-FM à Pittsburgh que la station d'origine. Le système Crosby a été rejetée par la FCC, car il était incompatible avec l'autorisation de communications secondaires (SCA) des services qui utilisaient différentes fréquences de sous-porteuse dont 41 et 67 kHz existant. Beaucoup de stations FM revenus affamés utilisés SCA pour "storecasting" et d'autres fins non-diffusion. Le système Halstead a été rejetée en raison de l'absence de séparation stéréo à haute fréquence et de la réduction dans le canal principal rapport signal-sur-bruit. Les systèmes GE et Zenith, si semblables qu'ils ont été considérés théoriquement identiques, ont été formellement approuvés par la FCC en Avril 1961 que le procédé de diffusion FM stéréo standard aux États-Unis et plus tard adopté par la plupart des autres pays.

Il est important que les émissions stéréo être compatible avec les récepteurs mono. Pour cette raison, la droite (R) des canaux gauche (L) et sont codés dans algébriquement somme (L + R) et de la différence des signaux (L-R). Un récepteur mono utilisera simplement le signal L + R afin que l'auditeur va entendre les deux canaux à travers le haut-parleur unique. Un récepteur stéréo va ajouter le signal de différence au signal de somme pour récupérer le canal gauche, et de soustraire le signal de différence de la somme à récupérer le canal droit.

Le (L + R) signal de canal principal est transmis comme audio de bande de base limitée à la gamme de 30 Hz à 15 kHz. Le signal (L-R) est modulé en amplitude sur un signal 38 kHz à double bande latérale porteuse supprimée (DSB-SC) occupant la gamme de bande de base de 23 à 53 kHz.

Un signal pilote 19 kHz, à la moitié exactement 38 fréquence de sous-porteuse kHz et avec une relation de phase précise à lui, tel que défini par la formule ci-dessous, est également généré. Ce numéro est transmis au 8-10% du niveau de modulation globale et utilisée par le récepteur pour régénérer la sous-porteuse 38 kHz avec la phase correcte.

Le signal multiplex finale du générateur de stéréo contient le canal principal (L + R), la tonalité pilote, et le sous-canal (L-R). Ce signal composite, ainsi que tous les autres sous-porteuses, module l'émetteur FM.

La déviation instantanée de la fréquence porteuse de l'émetteur en raison de l'audio stéréo et son pilote (au 10% de modulation) est


où A et B sont des signaux audio pré-accentué à droite et à gauche et f_p = 19 kHz est la fréquence de la tonalité pilote. De légères variations dans l'écart de pointe peuvent se produire en présence d'autres sous-porteuses ou en raison de la réglementation locale.

Convertir le signal multiplex en signaux audio gauche et droit est effectuée par un décodeur, intégrés dans les récepteurs stéréo.

Afin de préserver la séparation stéréo et les paramètres de signal sur bruit, il est normal d'appliquer la pré-accentuation pour les canaux gauche et droit avant l'encodage, et d'appliquer de-accent sur le récepteur après décodage.

Les signaux FM stéréo sont plus sensibles au bruit et distorsion par trajets multiples que sont les signaux FM mono.

En outre, pour un niveau de RF donnée au niveau du récepteur, le rapport signal-sur-bruit pour le signal stéréo sera pire que pour le récepteur mono. Pour cette raison, de nombreux récepteurs FM stéréo comprennent un commutateur stéréo / mono pour permettre l'écoute en mono lorsque les conditions de réception sont loin d'être idéales, et la plupart des autoradios sont disposés à réduire la séparation que le rapport signal-sur-bruit aggrave finalement aller à mono tout en indiquant un signal stéréo est reçu.

Quadraphonic FM

Dans 1969, Louis Dorren inventé le système quadraplex de la station simple, discrète, à quatre canaux de radiodiffusion FM compatible. Il existe deux sous-porteuses supplémentaires dans le système quadraplex, additionnel à la seule utilisée dans FM stéréo standard. La disposition en bande de base est la suivante:

50 Hz à 15 kHz Main Channel (somme de tous les canaux de 4) (LF + LR + RF + RR) signal, par mono FM écoute compatibilité.
23 à 53 kHz (cosinus quadrature sous-porteuse) (LF + LR) - (RF + RR) Gauche moins signal de différence droit. La modulation de ce signal en somme algébrique et la différence avec le canal principal a été utilisée pour la compatibilité d'écoute stéréo de canal 2.
23 à 53 kHz (sine quadrature 38 kHz sous-porteuse) (LF + RF) - (LR + RR) signal de différence avant minus Retour. La modulation de ce signal de somme algébrique et en différence avec le canal principal et les sous-porteuses toutes les autres est utilisé pour l'auditeur Quadraphonic.
61 à 91 kHz (cosinus quadrature 76 kHz sous-porteuse) (LF + RR) - (LR + RF) signal de différence Diagonal. La modulation de ce signal de somme algébrique et en différence avec le canal principal et les sous-porteuses toutes les autres est également utilisé pour l'auditeur Quadraphonic.
95 kHz sous-porteuse SCA, verrouillée en phase pilote 19 kHz, pour des services de lecture pour les aveugles, la musique de fond, etc.

Il existe plusieurs variantes de ce système présenté par GE, Zenith, RCA et Denon pour les essais et considération lors des essais sur le terrain du Comité national Quadraphonic Radio pour la FCC. Le système original quadraplex Dorren surpassé tous les autres et a été choisi comme la norme nationale pour la radiodiffusion FM Quadraphonic aux États-Unis. La première station de radio FM commerciale de diffuser le contenu du programme quadriphonique était WIQB (maintenant appelé WWWW-FM) à Ann Arbor / Saline, Michigan, sous la direction de l'ingénieur en chef Brian Brown.

Autres services de sous-porteuse

Radiodiffusion FM a inclus la capacité de SCA depuis sa création, comme il a été considéré comme un autre service que les preneurs pourraient utiliser pour créer des revenus supplémentaires. Initialement, les utilisateurs des services de SCA étaient canaux audio analogiques privées qui pourraient être utilisés en interne ou loués, pour les services de type exemple Muzak. Services de lecture de la radio pour les aveugles est devenu un usage courant, et le restent, et il y avait des expériences avec son quadriphonique. Si une station n'a pas diffusé en stéréo, tout de 23 kHz sur place peut être utilisé pour d'autres services. La bande de garde autour 19 kHz (± 4 kHz) doit encore être maintenue, afin de ne pas déclencher décodeurs stéréo sur les récepteurs. Si il est en stéréo, il sera typiquement une bande de garde entre la limite supérieure du signal AM-P stéréo (53 kHz) et la limite inférieure de toute autre sous-porteuse.

Les services numériques sont désormais également disponibles. Un sous-porteuse 57 kHz (à verrouillage de phase à la troisième harmonique de la stéréo tonalité pilote) est utilisé pour transporter un signal numérique à faible bande passante Radio Data System, offrant des fonctionnalités supplémentaires telles que la fréquence alternative (AF) et réseau (NN). Ce signal de bande étroite tourne à seulement 1187.5 bits par seconde, ce qui ne convient que pour le texte. Quelques systèmes propriétaires sont utilisés pour les communications privées. Une variante de RDS est la RBDS Amérique du Nord ou système «smart radio". En Allemagne, le système ARI analogique a été utilisé avant RDS pour les annonces de la circulation de la radiodiffusion aux automobilistes (sans déranger les autres auditeurs). Les plans visant à utiliser ARI pour les autres pays européens conduit à l'élaboration de RDS comme un système plus puissant. RDS est conçu pour être capable d'être utilisé à côté de ARI malgré l'utilisation de fréquences de sous-porteuses identiques.

Aux États-Unis, les services de radio numériques sont en cours de déploiement dans la bande FM plutôt que d'utiliser Eureka 147 ou de la norme japonaise ISDB. Cette approche in-band on-channel, comme le font toutes les techniques de la radio numérique, rend l'utilisation de l'audio comprimé avancé. Le système propriétaire iBiquity, sous la marque "HD Radio", le moment est autorisé pour le fonctionnement en mode «hybride», dans lequel le transporteur FM analogique classique et sous-porteuses à bande latérale numériques sont transmises. Finalement, en supposant que le déploiement généralisé de récepteurs de radio HD, les services analogiques pourraient théoriquement être interrompu et la bande FM deviennent tout numérique.

Aux États-Unis, les services (autres que stéréo, quad et RDS) à l'aide de sous-porteuses sont parfois appelés services d'autorisation de communications secondaires (SCA). Utilisations pour ces sous-porteuses comprennent les services de la lecture du livre / journal pour les auditeurs aveugles, les services de transmission de données privées (par exemple l'envoi d'informations de marché boursier pour les courtiers ou volés numéro de carte de crédit des listes noires pour les magasins [citation nécessaire]) des services de musique de fond commerciale sans abonnement pour les magasins, radiomessagerie services («beeper») et fournissant un flux de programme pour émetteurs AM de stations AM / FM. Sous-porteuses SCA sont généralement 67 kHz et 92 kHz.

Dolby FM

Un système de réduction du bruit des échecs commerciaux utilisés avec la radio FM dans certains pays au cours de la fin des 1970s, Dolby FM était similaire à Dolby B, mais a utilisé un 25 modifiée uS de pré-emphase constante de temps et un agencement de companding sélective de fréquence pour réduire le bruit.

Un système similaire nommé Haut Commissaire FM a été testé en Allemagne entre Juillet et Décembre 1979 1981 par IRT. Il est basé sur le système à large bande compander Telefunken Haute Com, mais jamais introduit commercialement en radiodiffusion FM.

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