частью каких волн является fm диапазон

Частью каких волн является fm диапазон

Поговорим же мы лучше об особенностях распространения радиоволн, о качестве принимаемого сигнала, дальности радиовещания и рентабельности вещательного бизнеса в зависимости от используемого диапазона.

Короткие волны с длинами от 75 до 49 метров.
Имеют ярко выраженный ночной характер дальнего распространения. Используются в основном для иновещания на регионы максимально удаленные от передатчика. В дневное время уровень промышленных помех в этой части частотного спектра настолько велик, что сколько нибудь качественное радиовещание невозможно. Специфика использования исходит из их свойств: идеологическая пропаганда, вещание на соотечественников в других странах. Цели в основном политические межгосударственного уровня и едва-ли их можно использовать для коммерческого радиовещания.

Короткие волны поддиапазонов 41, 31, 25, 19 метров.
Относительно свободны от промышленных помех (чем выше частота, тем меньше промышленные помехи). Имеют тенденцию к более дневному распространению с повышением частоты. Позволяют создать круглосуточное качественное иновещание, когда радиостанция в зависимости от времени суток, по заранее известному для слушателей расписанию меняет частоту вещания, переходя на более высокочастотные поддиапазоны днем и опускаясь на более низкочастотные ночью.

Источник

Как работает AM / FM радио

Когда вы включаете радио, вы слышите музыку и голос, который транслируется за несколько километров.

Что такое радиоволны?

Радиопередачи AM и FM передаются по воздуху через радиоволны, которые являются частью широкого спектра электромагнитных волн, которые включают в себя видимый свет, рентгеновские лучи, гамма-лучи и другие.

Электромагнитные волны вокруг нас на разных частотах. Радиоволны похожи на световые волны, но частоты наши глаза не воспринимают.

Электромагнитные волны генерируются переменным током (AC), электрической мощностью, используемой для запуска каждого устройства в наших домах от стиральных машин до телевизоров. Переменный ток составляет 220 вольт при частоте 50 Гц, что означает, что ток чередуется или меняет направление в проводе 50 раз в секунду. Например, США используют 60 Гц в качестве стандарта. Как 50, так и 60 Гц являются относительно низкими частотами, но даже 60 Гц переменного тока генерирует некоторый уровень электромагнитного излучения, а это означает, что часть электричества выходит из провода и передается в воздух. Чем выше частота, тем больше электричества выходит из провода.

Чтобы превратиться в полезные сигналы, передающие информацию (музыку или голос), должна произойти модуляция, она является основой для радиосигналов AM и FM. Фактически, AM означает амплитудную модуляцию, а FM означает частотную модуляцию.

Другим словом для модуляции является изменение. Электромагнитное излучение должно быть модулировано или изменено для использования в качестве радиопередачи. Без модуляции никакая информация не передается в радиосигнале.

Радиопередачи AM

Радио AM использует амплитудную модуляцию и является самой простой формой радиовещания. Чтобы понять амплитудную модуляцию, рассмотрите стационарный сигнал, передающий на частоте 1000 кГц в диапазоне AM. Амплитуда постоянного сигнала не изменяются или не модулируются, поэтому нет полезной информации. Устойчивый сигнал генерирует только шум, пока он не будет модулирован голосом или музыкой.

Радио AM страдает от большого количества шума и помех, чем FM, особенно во время грозы. Электричество, генерируемое молнией, создает шумовые пики, полученные тюнером AM. Радио AM также имеет очень ограниченный диапазон аудио, от 200 Гц до 5 кГц, что ограничивает его полезность в радио.

FM-радиовещание

FM-радио использует частотную модуляцию, которая изменяет или модулирует частоту сигнала, сохраняя постоянную амплитуду. Когда частота модулируется, музыка или разговор передаются через несущую частоту.

FM-радио работает в диапазоне от 87,5 МГц до 108,0 МГц, гораздо более высокий диапазон частот, чем AM-радио.

Диапазон расстояний для передач FM более ограничен, чем AM, обычно менее 160 километров, но лучше подходит для музыки, поскольку диапазон частот FM составляет от 30 Гц до 15 кГц. FM-трансляции также обычно находятся в стереофоническом режиме, хотя несколько станций AM также транслируют стереосигналы.

Хотя FM-сигналы могут подвергаться шуму от молнии, то они используют функцию ограничителя, которая отсекает шумовые пики для получения относительно бесшумного сигнала.

Источник

Теория радиоволн: ликбез

Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.

Радиоволна

Длина волны(λ) — это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) — максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) — время одного полного колебательного движения
Частота(v) — количество полных периодов в секунду

Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:

Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)

«УКВ», «ДВ», «СВ»

Сверхдлинные волны — v = 3—30 кГц (λ = 10—100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.

Длинные волны(ДВ) v = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м).

Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) v = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м).

Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) v= 3—30 МГц (λ = 100—10 м).

Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны(УКВ) v = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10—1 м).

Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:

Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.

Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц — 3 ГГц (λ = 1—0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.

Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц — 30 ГГц (λ = 0,1—0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

AM — FM

Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:

AM — амплитудная модуляция

Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ — первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.

FM — частотная модуляция

Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.

На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.

Еще термины

Интерференция — в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала.

Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».

Дифракция — явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Диапазоны вещания

Технология

Модуляция

Максимальное отклонение частоты оператора связи обычно указывается и регулируется лицензирующими органами в каждой стране. Для стереовещания максимально допустимое отклонение несущей неизменно составляет ± 75 кГц, хотя при использовании систем SCA в Соединенных Штатах допускается немного больше. Для монофонического вещания наиболее распространенное допустимое максимальное отклонение составляет ± 75 кГц. Однако в некоторых странах для монофонического вещания указывается более низкое значение, например ± 50 кГц.

Предыскажение и ослабление акцента

Предыскажение и ослабление акцента использовались на заре FM-вещания. Согласно сообщению BBC от 1946 года, 100 мкс первоначально рассматривались в США, но впоследствии были приняты 75 мкс.

Стерео FM

Эти мультиплексные передачи FM начались в ноябре 1934 года и состояли из аудиопрограммы основного канала и трех поднесущих : программы факса, синхронизирующего сигнала для программы факса и телеграфного «заказного» канала. Эти исходные поднесущие мультиплексирования ЧМ модулировались по амплитуде.

Две музыкальные программы, состоящие из каналов Red и Blue Network радиосети NBC, одновременно передавались с использованием одной и той же системы модуляции поднесущей в рамках системы связи между студией и передатчиком. В апреле 1935 года поднесущие AM были заменены поднесущими FM, что привело к значительному улучшению результатов.

Первые передачи на поднесущей FM, исходящие от экспериментальной станции майора Армстронга KE2XCC в Альпине, штат Нью-Джерси, произошли в 1948 году. Эти передачи состояли из двухканальных аудиопрограмм, бинауральных аудиопрограмм и факсимильной программы. Исходная частота поднесущей, используемая в KE2XCC, составляла 27,5 кГц. Полоса пропускания ПЧ составляла ± 5 кГц, поскольку единственной целью в то время была ретрансляция звука радиосигнала AM. Эта система передачи использовала предыскажение звука 75 мкс, как основной монофонический звук, а затем мультиплексированный стереозвук.

\ mathrm >

Другой способ взглянуть на результирующий сигнал состоит в том, что он чередуется между левым и правым на частоте 38 кГц, а фаза определяется пилот-сигналом 19 кГц. Большинство стереокодировщиков используют эту технику переключения для генерации поднесущей 38 кГц, но в практических конструкциях кодеров необходимо включать схемы для работы с гармониками переключения. Преобразование мультиплексного сигнала обратно в левый и правый аудиосигналы выполняется декодером, встроенным в стереоприемники. Опять же, декодер может использовать метод переключения для восстановления левого и правого каналов.

Кроме того, для данного уровня РЧ на приемнике отношение сигнал / шум и многолучевые искажения для стереосигнала будут хуже, чем для монофонического приемника. По этой причине многие стерео FM-приемники включают переключатель стерео / моно, позволяющий слушать в моно, когда условия приема не идеальны, и большинство автомобильных радиоприемников устроены так, чтобы уменьшить разделение при ухудшении отношения сигнал / шум, в конечном итоге переходя в моно. при этом все еще указывается, что принимается стереосигнал. Как и в случае с монофонической передачей, обычной практикой является применение предыскажения к левому и правому каналам перед кодированием и снятие выделения с приемника после декодирования.

Примерно в 2010 году в США было предложено использование однополосной модуляции для стереоподнесущей. Предполагалось, что это будет более эффективно использовать спектр и обеспечить улучшение отношения сигнал / шум на 4 дБ в приемнике, и утверждалось, что также будут уменьшены многолучевые искажения. Несколько радиостанций по всей стране транслируют стерео таким образом под экспериментальным контролем FCC. Он может быть несовместим с очень старыми приемниками, но утверждается, что с большинством новых приемников разницы не слышно. В настоящее время правила FCC не разрешают этот режим работы стерео.

Квадрафонический FM

В 1969 году Луи Доррен изобрел систему Quadraplex для одноканального, дискретного, совместимого четырехканального FM-вещания. В системе Quadraplex есть две дополнительные поднесущие, дополняющие единственную, используемую в стандартном стереофоническом FM. Схема базовой полосы выглядит следующим образом:

Нормальный стереосигнал можно рассматривать как переключение между левым и правым каналами на частоте 38 кГц, соответственно с ограниченной полосой частот. Квадрафонический сигнал можно рассматривать как циклический через LF, LR, RF, RR на 76 кГц.

GE, Zenith, RCA и Denon представили несколько вариантов этой системы для тестирования и рассмотрения во время полевых испытаний Национального комитета по квадрофонической радиосвязи для FCC. Первоначальная система Dorren Quadraplex превзошла все остальные и была выбрана в качестве национального стандарта для квадрафонического FM-вещания в Соединенных Штатах. Первой коммерческой FM-станцией, транслировавшей квадрофонический программный контент, была WIQB (теперь называемая WWWW-FM ) в Анн-Арборе / Салине, штат Мичиган, под руководством главного инженера Брайана Джеффри Брауна.

Подавление шума

В 1970-х и 1980-х годах предпринимались различные попытки добавить аналоговое шумоподавление к FM-радиовещанию:

Коммерчески неудачная система шумоподавления, использовавшаяся с FM-радио в некоторых странах в конце 1970-х, Dolby FM была похожа на Dolby B, но использовала модифицированную постоянную времени предыскажения 25 мкс и частотно-селективную компандерацию для уменьшения шума. Изменение предыскажения компенсирует избыточные высокие частоты, которые в противном случае затруднили бы прослушивание для тех, у кого нет декодеров Dolby.

Еще одной системой была система шумоподавления FMX на основе CX, реализованная на некоторых радиовещательных станциях в Соединенных Штатах в 1980-х годах.

Другие услуги поднесущей

Мощность передачи

Расстояние приема

Многие FM-станции, особенно расположенные в зонах с сильным многолучевым распространением, используют дополнительное сжатие / обработку звука, чтобы поддерживать основной звук выше фонового шума для слушателей, часто за счет общего воспринимаемого качества звука. Однако в таких случаях этот метод часто оказывается неожиданно эффективным для увеличения полезной дальности действия станции.

Источник

Частотные диапазоны радиосвязи и радиовещания

Автор: Поскольку история наша началась с обсуждения вопросов радиоприёма, не плохо было бы не торопясь прогуляться по частотным диапазонам и понять, что же и на каких волнах излучается в эфир.

Начнём с радиовещательных диапазонов. Радиовещание осуществляется на диапазонах длинных (ДВ), средних (СВ), коротких (КВ) и ультракоротких (УКВ) волн.

Для любительской радиосвязи используются диапазоны коротких и ультракоротких волн.

Частоты, на которых наиболее часто можно услышать пиратское радио.

Некоторые служебные диапазоны коротких и ультракоротких волн.

А каковы условия распространения радиоволн в зависимости от сезона и времени суток?

Диапазон ДВ характеризуется наличием большого уровня индустриальных и космических помех. Максимальная дальность связи на этом диапазоне может доходить до 1000 километров (зависит от мощности радиопередатчика).

Диапазон СВ также характеризуется большим уровнем помех. Ночью радиоволны, благодаря «тропосферному» прохождению могут распространяться на очень большие (до 4 тысяч километров) расстояния. Диапазон характеризуется также наличием «замирания» сигнала (уровень поля неравномерный, что приводит к изменению уровня громкости радиопередачи).

Диапазон 1.8 Мгц наиболее трудный для дальних связей. Дальняя связь (свыше 1500-2000 км) возможна только при особом стечении обстоятельств и в течении ограниченного времени преимущественно на рассвете-закате. А связи до 1500 км возможны с наступлением темноты. При расвете диапазон замирает.

Диапазон 3,5 Мгц является ночным диапазоном. В дневное время связь на нем возможна только с ближайшими корреспондентами. С наступлением темноты начинают появляться станции, удаленные на большие расстояния. Через час — два после восхода Солнца диапазон пустеет.

Диапазон 7 Мгц обычно «живет» круглые сутки. Днем на нем можно услышать станции близлежащих районов (летом — на расстоянии 500—600, зимой — 1000—1500 км).

Диапазон 14 Мгц — диапазон, в котором работает основная масса радиолюбителей. Прохождение на нем (за исключением зимних ночей) имеется практически круглые сутки. Особенно хорошее прохождение наблюдается в апреле—мае.

Диапазон 21 Мгц тоже, широко используется коротковолновиками. Прохождение на нём в основном наблюдается в дневные часы. Оно менее устойчиво, чем на 14 Мгц, и может резко меняться.

Диапазон 28 Мгц самый «капризный». День-два отличного прохождения внезапно могут смениться неделей полного его отсутствия. Сигналы радиостанций здесь бывают слышны только в светлое время суток, за исключением отдельных редких случаев аномального распространения радиоволн.

Более полную информацию по поводу КВ радиолюбительских диапазонов можно прочитать на страничке http://www.qso.ru/band.html?1

Распространение сигналов в УКВ диапазонах с точки зрения банальной эрудиции, настолько затейливо для понимания, что перечислять механизмы поведения радиоволн на неоднородностях тропосферы, отражения от приполярных областей ионосферы, метеорных следов, от Луны и вообще всего на свете, у меня не хватит ни терпения, ни соответствующих знаний. Поэтому ограничусь простым описанием из книжки.

Диапазон УКВ позволяет осуществлять радиовещание с очень хорошим качеством, благодаря использованию частотной модуляции. К недостатку УКВ диапазона можно отнести высокое затухание радиоволны. Максимально возможное расстояние до радиостанции не может превышать 100 километров.
Короткая волна не может обогнуть препятствие выше, чем ее длина, поэтому она вынуждена пронизывать это препятствие насквозь. При этом, уровень излучения значительно понижается, что сказывается в месте приема значительным ослаблением громкости радиопередачи. Для того, чтобы максимально увеличить радиус приема, передающие и приемные антенны стараются разместить как можно выше над уровнем земли.

Источник