Radiodifusión FM

Transmisión de audio mediante modulación de frecuencia

Señales moduladas AM y FM para radio. AM ( modulación de amplitud ) y FM ( modulación de frecuencia ) son tipos de modulación (codificación). El sonido del material del programa, que generalmente proviene de un estudio de radio , se utiliza para modular (variar) una onda portadora de una frecuencia específica y luego emitirse .

En la radiodifusión AM, la amplitud de la onda portadora se modula para codificar el sonido original. En la radiodifusión de FM, la frecuencia de la onda portadora se modula para codificar el sonido. Un receptor de radio extrae el sonido del programa original de la señal de radio modulada y reproduce el sonido en unaltavoz .

Posición de la radio FM en el espectro electromagnético

Transmisor de radio FM comercial de 35 kW construido a fines de la década de 1980. Pertenece a la estación de radio FM KWNR en Henderson, Nevada y emite a una frecuencia de 95,5 MHz.

La transmisión de FM es un método de transmisión de radio que utiliza modulación de frecuencia ( FM ). Inventado en 1933 por el ingeniero estadounidense Edwin Armstrong , la FM de banda ancha se utiliza en todo el mundo para proporcionar un sonido de alta fidelidad por radio . La transmisión de FM es capaz de ofrecer una mayor fidelidad, es decir, una reproducción más precisa del sonido del programa original, que otras tecnologías de transmisión, como la transmisión de AM . Por lo tanto, FM se utiliza para la mayoría de las transmisiones de música o audio en general (en el espectro de audio). Las estaciones de radio FM utilizan el rango de frecuencia muy alto defrecuencias de radio .

Bandas de transmisión

Artículo principal: banda de transmisión de FM

En todo el mundo, la banda de transmisión de FM se encuentra dentro de la parte VHF del espectro de radio . Por lo general, se utilizan 87,5 a 108,0 MHz, ^[1] o una parte de los mismos, con pocas excepciones:

• En las ex repúblicas soviéticas y algunos países del antiguo bloque del Este, también se utiliza la banda más antigua de 65,8 a 74 MHz. Las frecuencias asignadas están a intervalos de 30 kHz. Esta banda, a veces denominada banda OIRT , se está eliminando gradualmente. Cuando se utiliza la banda OIRT, la banda 87,5-108,0 MHz se denomina banda CCIR .
• En Japón , se utiliza la banda 76–95 MHz.

La frecuencia de una estación de radiodifusión de FM (más estrictamente su frecuencia central nominal asignada) suele ser un múltiplo de 100 kHz. En la mayor parte de Corea del Sur , América , Filipinas y el Caribe , solo se utilizan múltiplos impares. Algunos otros países siguen este plan debido a la importación de vehículos, principalmente de Estados Unidos, con radios que solo pueden sintonizar estas frecuencias. En algunas partes de Europa , Groenlandia y África , solo se utilizan múltiplos. En el Reino Unido se utilizan pares o impares. En italia, se utilizan múltiplos de 50 kHz. En la mayoría de los países se especifica el error de frecuencia máximo permitido de la portadora no modulada, que normalmente debe estar dentro de los 2000 Hz de la frecuencia asignada. ^{[2] [3]}

Existen otros estándares de transmisión de FM inusuales y obsoletos en algunos países, con espaciamientos no estándar de 1, 10, 30, 74, 500 y 300 kHz. Para minimizar la interferencia entre canales, las estaciones que operan desde los mismos sitios transmisores o geográficamente cercanos tienden a mantener una separación de frecuencia de al menos 500 kHz incluso cuando se permite técnicamente un espaciado de frecuencia más cercano. La UIT publica gráficos de relación de protección que dan el espacio mínimo entre frecuencias en función de sus intensidades relativas. ^[4] Sólo las estaciones de radiodifusión con separaciones geográficas suficientemente grandes entre sus áreas de cobertura pueden operar en frecuencias cercanas o iguales.

Tecnología

FM tiene un mejor rechazo de estática ( RFI ) que AM. Esto se demostró en una demostración dramática de General Electric en su laboratorio de Nueva York en 1940. La radio tenía receptores AM y FM. Con un arco de un millón de voltios como fuente de interferencia detrás, el receptor de AM produjo un rugido de estática, mientras que el receptor de FM reprodujo claramente un programa de música del transmisor de FM experimental de Armstrong en Nueva Jersey.

Antena dipolo cruzado del transmisor de 94,9 MHz y 48 kW de la estación KENZ en Lake Mountain, Utah. Irradia ondas de radio polarizadas circularmente .

Modulación

La modulación de frecuencia o FM es una forma de modulación que transmite información variando la frecuencia de una onda portadora ; la modulación de amplitud más antigua o AM varía la amplitud de la portadora, y su frecuencia permanece constante. Con FM, la desviación de frecuencia de la frecuencia portadora asignada en cualquier instante es directamente proporcional a la amplitud de la señal de entrada (audio), lo que determina la frecuencia instantánea de la señal transmitida. Debido a que las señales de FM transmitidas utilizan más ancho de banda que las señales de AM, esta forma de modulación se usa comúnmente con las frecuencias más altas ( VHF o UHF ) utilizadas por la TV , laBanda de radiodifusión FM y sistemas de radio móviles terrestres .

La desviación máxima de frecuencia de la portadora suele ser especificada y regulada por las autoridades de licencias de cada país. Para una transmisión estéreo, la desviación máxima de portadora permitida es invariablemente ± 75 kHz, aunque en los Estados Unidos se permite un poco más cuando se utilizan sistemas SCA. Para una transmisión monofónica, nuevamente la desviación máxima permitida más común es ± 75 kHz. Sin embargo, algunos países especifican un valor más bajo para las transmisiones monofónicas, como ± 50 kHz. ^[5]

El primer prototipo de transmisor de radiodifusión FM de Armstrong, ubicado en el Empire State Building , Nueva York, que utilizó para pruebas secretas de su sistema entre 1934 y 1935. Licenciado como estación experimental W2XDG, transmitía en 41 MHz a una potencia de 2 kW.

Gráfico de espectro instantáneo y cascada en la banda de transmisión de FM que muestra tres estaciones locales potentes; el habla y la música muestran diferentes patrones de frecuencia frente al tiempo. Cuando el audio transmitido es silencioso, los tonos piloto estéreo de 19 kHz se pueden resolver en el espectro.

Pre-énfasis y de-énfasis

El ruido aleatorio tiene una distribución espectral triangular en un sistema FM, con el efecto de que el ruido ocurre predominantemente en las frecuencias de audio más altas dentro de la banda base . Esto se puede compensar, hasta cierto punto, aumentando las frecuencias altas antes de la transmisión y reduciéndolas en una cantidad correspondiente en el receptor. La reducción de las altas frecuencias de audio en el receptor también reduce el ruido de alta frecuencia. Estos procesos de aumentar y luego reducir ciertas frecuencias se conocen como preacentuación y desacentuación , respectivamente.

La cantidad de preacentuación y desacentuación utilizada se define mediante la constante de tiempo de un circuito de filtro RC simple . En la mayor parte del mundo se utiliza una constante de tiempo de 50  µs . En América y Corea del Sur , se utilizan 75 µs. ^[6] Esto se aplica tanto a las transmisiones mono como estéreo . Para estéreo, el énfasis previo se aplica a los canales izquierdo y derecho antes de la multiplexación .

El uso del pre-énfasis se convierte en un problema debido al hecho de que muchas formas de música contemporánea contienen más energía de alta frecuencia que los estilos musicales que prevalecieron en el nacimiento de la radiodifusión FM. Pre-enfatizar estos sonidos de alta frecuencia causaría una desviación excesiva de la portadora de FM . Se utilizan dispositivos de control de modulación (limitadores) para evitar esto. Los sistemas más modernos que la radiodifusión de FM tienden a utilizar el pre-énfasis variable dependiente del programa; por ejemplo, dbx en el sistema de sonido de TV BTSC , o ninguno en absoluto.

En los primeros días de la radiodifusión de FM se utilizó el pre-énfasis y el des-énfasis. Según un informe de la BBC de 1946, ^[7] originalmente se consideraron 100 µs en los EE. UU., Pero posteriormente se adoptaron 75 µs.

FM estéreo

Mucho antes de que se considerara la transmisión estéreo de FM, se experimentó con la multiplexación de FM de otros tipos de información de nivel de audio. ^[8] Edwin Armstrong, quien inventó la FM, fue el primero en experimentar con multiplexación, en su estación experimental de 41 MHz W2XDG ubicada en el piso 85 del Empire State Building en la ciudad de Nueva York .

Estas transmisiones multiplex de FM comenzaron en noviembre de 1934 y consistían en el programa de audio del canal principal y tres subportadoras : un programa de fax, una señal de sincronización para el programa de fax y un canal de "orden" de telégrafo. Estas subportadoras múltiplex de FM originales fueron moduladas en amplitud.

Se transmitieron simultáneamente dos programas musicales, que consistían en la transmisión de programas de la Red Roja y la Red Azul de la Red de Radio NBC, utilizando el mismo sistema de modulación de subportadora como parte de un sistema de enlace de estudio a transmisor. En abril de 1935, las subportadoras AM fueron reemplazadas por subportadoras FM, con resultados muy mejorados.

Las primeras transmisiones de subportadora de FM que emanaban de la estación experimental KE2XCC del Mayor Armstrong en Alpine, Nueva Jersey ocurrieron en 1948. Estas transmisiones consistieron en programas de audio de dos canales, programas de audio binaurales y un programa de fax. La frecuencia de la subportadora original utilizada en KE2XCC fue 27,5 kHz. El ancho de banda de FI era de ± 5 kHz, ya que el único objetivo en ese momento era transmitir audio con calidad de radio AM. Este sistema de transmisión utilizó un pre-énfasis de audio de 75 µs como el audio monoaural principal y, posteriormente, el audio estéreo multiplexado.

A fines de la década de 1950, la FCC consideró varios sistemas para agregar estéreo a la radio FM . Se incluyeron sistemas de 14 proponentes, incluidos Crosby, Halstead, Electrical and Musical Industries, Ltd ( EMI ), Zenith y General Electric. Los sistemas individuales fueron evaluados por sus fortalezas y debilidades durante las pruebas de campo en Uniontown, Pennsylvania , utilizando KDKA-FM en Pittsburgh como la estación de origen. El sistema Crosby fue rechazado por la FCC porque era incompatible con la autorización de comunicaciones subsidiarias existente.(SCA) que utilizaban varias frecuencias de subportadoras, incluidas 41 y 67 kHz. Muchas emisoras de FM hambrientas de ingresos utilizaban SCA para "retransmisiones en tiendas" y otros fines distintos de las retransmisiones. El sistema Halstead fue rechazado debido a la falta de separación estéreo de alta frecuencia y la reducción de la relación señal-ruido del canal principal. Los sistemas GE y Zenith, tan similares que se consideraban teóricamente idénticos, fueron aprobados formalmente por la FCC en abril de 1961 como el método estándar de transmisión de FM estéreo en los Estados Unidos y posteriormente adoptados por la mayoría de los demás países. ^{[9] [10]}Es importante que las transmisiones estéreo sean compatibles con receptores mono. Por esta razón, los canales izquierdo (L) y derecho (R) se codifican algebraicamente en señales de suma (L + R) y diferencia (L-R). Un receptor mono usará solo la señal L + R para que el oyente escuche ambos canales a través de un solo altavoz. Un receptor estéreo agregará la señal de diferencia a la señal de suma para recuperar el canal izquierdo y restará la señal de diferencia de la suma para recuperar el canal derecho.

La señal (L + R) está limitada a 30 Hz a 15 kHz para proteger una señal piloto de 19 kHz. La señal (L-R), que también está limitada a 15 kHz, se modula en amplitud en una señal de portadora suprimida de doble banda lateral (DSB-SC) de 38 kHz , ocupando así de 23 kHz a 53 kHz. También se genera un tono piloto de 19 kHz ± 2 Hz ^[11] , exactamente a la mitad de la frecuencia de la subportadora de 38 kHz y con una relación de fase precisa, según se define en la fórmula siguiente. El piloto se transmite al 8-10% del nivel de modulación general y el receptor lo utiliza para identificar una transmisión estéreo y regenerar la subportadora de 38 kHz.con la fase correcta. La señal multiplex estéreo compuesta contiene el canal principal (L + R), el tono piloto y la señal de diferencia (L-R). Esta señal compuesta, junto con cualquier otra subportadora, modula el transmisor de FM. Los términos compuesto , multiplex e incluso MPX se utilizan indistintamente para describir esta señal.

La desviación instantánea de la frecuencia portadora del transmisor debido al audio estéreo y al tono piloto (al 10% de modulación) es

${\displaystyle \left[0.9\left[{\frac {A+B}{2}}+{\frac {A-B}{2}}\sin 4\pi f_{p}t\right]+0.1\sin 2\pi f_{p}t\right]\times 75~\mathrm {kHz} }$^{[12] [13]}

donde A y B son las señales de audio izquierda y derecha pre-enfatizadas y = 19 kHz es la frecuencia del tono piloto. Pueden ocurrir ligeras variaciones en la desviación máxima en presencia de otras subportadoras o debido a regulaciones locales.${\displaystyle f_{p}}$

Otra forma de ver la señal resultante es que alterna entre izquierda y derecha a 38 kHz, con la fase determinada por la señal piloto de 19 kHz. ^[14] La mayoría de los codificadores estéreo utilizan esta técnica de conmutación para generar la subportadora de 38 kHz, pero los diseños de codificadores prácticos necesitan incorporar circuitos para lidiar con los armónicos de conmutación. La conversión de la señal múltiplex en señales de audio izquierda y derecha se realiza mediante un decodificador integrado en los receptores estéreo. Nuevamente, el decodificador puede usar una técnica de conmutación para recuperar los canales izquierdo y derecho.

Además, para un nivel de RF dado en el receptor, la relación señal / ruido y la distorsión por trayectos múltiples para la señal estéreo serán peores que para el receptor mono. ^[15] Por esta razón, muchos receptores de FM estéreo incluyen un interruptor estéreo / mono para permitir escuchar en mono cuando las condiciones de recepción no son ideales, y la mayoría de las radios de los automóviles están dispuestas para reducir la separación a medida que la relación señal-ruido empeora, eventualmente pasando a mono mientras aún indica que se está recibiendo una señal estéreo. Al igual que con la transmisión monoaural, es una práctica normal aplicar énfasis previo a los canales izquierdo y derecho antes de la codificación y aplicar menos énfasis en el receptor después de la decodificación.

En los EE. UU. Alrededor de 2010, se propuso el uso de modulación de banda lateral única para la subportadora estéreo. ^{[16] [17]} Se teorizó que sería más eficiente en el espectro y produciría una mejora de 4 dB s / n en el receptor, y se afirmó que la distorsión por trayectos múltiples también se reduciría. Un puñado de estaciones de radio de todo el país transmiten estéreo de esta manera, bajo la autoridad experimental de la FCC. Puede que no sea compatible con receptores muy antiguos, pero se afirma que no se puede escuchar ninguna diferencia con la mayoría de los receptores más nuevos. En la actualidad, las reglas de la FCC no permiten este modo de funcionamiento estéreo. ^[18]

FM cuadrafónica

En 1969, Louis Dorren inventó el sistema Quadraplex de transmisión de FM de cuatro canales, discreta y compatible con una sola estación. Hay dos subportadoras adicionales en el sistema Quadraplex, que complementan el único utilizado en FM estéreo estándar. El diseño de la banda base es el siguiente:

• Señal de canal principal de 50 Hz a 15 kHz (suma de los 4 canales) (LF + LR + RF + RR), para compatibilidad de escucha de FM mono.
• 23 a 53 kHz (subportadora en cuadratura sinusoidal) (LF + LR) - (RF + RR) señal de diferencia izquierda menos derecha. La modulación de esta señal en suma y diferencia algebraica con el canal principal se utiliza para la compatibilidad del oyente estéreo de 2 canales.
• 23 a 53 kHz (subportadora de 38 kHz en cuadratura de coseno) (LF + RR) - (LR + RF) Diferencia diagonal. La modulación de esta señal en suma y diferencia algebraica con el canal principal y todas las demás subportadoras se utiliza para el oyente cuadrafónico.
• 61 a 91 kHz (subportadora en cuadratura sinusoidal de 76 kHz) (LF + RF) - (LR + RR) Diferencia entre el anverso y el reverso. La modulación de esta señal en suma y diferencia algebraica con el canal principal y todas las demás subportadoras también se usa para el oyente cuadrafónico.
• Subportadora SCA de 105 kHz, bloqueada en fase a piloto de 19 kHz, para servicios de lectura para ciegos, música ambiental, etc.

Se puede considerar que la señal estéreo normal cambia entre los canales izquierdo y derecho a 38 kHz, apropiadamente con limitación de banda. La señal cuadrafónica se puede considerar como un ciclo a través de LF, LR, RF, RR, a 76 kHz. ^[19]

Los primeros esfuerzos para transmitir música cuadrafónica discreta de cuatro canales requirieron el uso de dos estaciones de FM; uno transmite los canales de audio delanteros, el otro los canales traseros. Un gran avance se produjo en 1970 cuando KIOI ( K-101 ) en San Francisco transmitió con éxito verdadero sonido cuadrafónico desde una sola estación de FM utilizando el sistema Quadraplex bajo la Autoridad Temporal Especial de la FCC . Después de este experimento, se propuso un período de prueba a largo plazo que permitiría que una estación de FM en cada uno de los 25 principales mercados de radio de EE. UU. Transmitiera en Quadraplex. Es de esperar que los resultados de la prueba demuestren a la FCC que el sistema es compatible con la transmisión y recepción estéreo de dos canales existente. y que no interfiriera con las estaciones adyacentes.

Hubo varias variaciones en este sistema enviadas por GE, Zenith, RCA y Denon para pruebas y consideración durante las pruebas de campo del Comité Nacional de Radio Cuadrafónica para la FCC. El sistema Dorren Quadraplex original superó a todos los demás y fue elegido como el estándar nacional para la transmisión de FM cuadrafónica en los Estados Unidos. La primera estación comercial de FM que transmitió contenido de programas cuadrafónicos fue WIQB (ahora llamada WWWW-FM ) en Ann Arbor / Saline, Michigan, bajo la dirección del ingeniero jefe Brian Jeffrey Brown. ^[20]

Reducción de ruido

En las décadas de 1970 y 1980 se llevaron a cabo varios intentos de agregar reducción de ruido analógico a la radiodifusión de FM:

Dolby FM , un sistema de reducción de ruido comercialmente infructuoso utilizado con radio FM en algunos países a finales de la década de 1970, era similar a Dolby B ^[21] pero utilizaba una constante de tiempo de preacentuación modificada de 25 µs y una disposición de compresión selectiva de frecuencia para reducir el ruido. El cambio de preacentuación compensa el exceso de respuesta de agudos que, de otro modo, dificultaría la audición para quienes no tienen decodificadores Dolby.

Un sistema similar llamado High Com FM fue probado en Alemania entre julio de 1979 y diciembre de 1981 por IRT . Se basó en el sistema comparador de banda ancha de Telefunken High Com , pero nunca se introdujo comercialmente en la radiodifusión de FM. ^[22]

Otro sistema más fue el sistema de reducción de ruido basado en CX FMX implementado en algunas estaciones de radiodifusión en los Estados Unidos en la década de 1980.

Otros servicios de subportadoras

Espectro típico de señal de banda base compuesta, que incluye DirectBand y una subportadora en 92 kHz

La radiodifusión FM ha incluido la capacidad de servicios de autorización de comunicaciones subsidiarias (SCA) desde sus inicios, ya que se consideraba como otro servicio que los licenciatarios podían utilizar para generar ingresos adicionales. ^{[23] El} uso de SCA fue particularmente popular en los EE. UU., Pero mucho menos en otros lugares. Los usos de tales subportadoras incluyen servicios de lectura de radio para ciegos , ^[24] que se hicieron comunes y siguen siéndolo, servicios de transmisión de datos privados (por ejemplo, envío de información del mercado de valores a corredores de bolsa o listas de denegación de números de tarjetas de crédito robadas a tiendas, ^{[ cita requerida ]}) suscripción a servicios de música de fondo sin comerciales para tiendas, servicios de buscapersonas ("beeper"), programación en lengua no nativa y suministro de programas para transmisores de AM de estaciones de AM / FM. Las subportadoras SCA suelen ser de 67 kHz y 92 kHz. Inicialmente, los usuarios de los servicios SCA eran canales de audio analógicos privados que podían utilizarse internamente o alquilarse, por ejemplo, servicios de tipo Muzak . Hubo experimentos con sonido cuadrafónico . Si una estación no transmite en estéreo, todo desde 23 kHz en adelante se puede usar para otros servicios. La banda de guardiaaún deben mantenerse alrededor de 19 kHz (± 4 kHz), para no activar los decodificadores estéreo en los receptores. Si hay estéreo, normalmente habrá una banda de protección entre el límite superior de la señal estéreo DSBSC (53 kHz) y el límite inferior de cualquier otra subportadora.

Los servicios digitales ahora también están disponibles. Se utiliza una subportadora de 57 kHz ( fase bloqueada al tercer armónico del tono piloto estéreo) para transportar una señal del sistema de datos de radio digital de ancho de banda bajo , que proporciona características adicionales como el nombre de la estación, frecuencia alternativa (AF), datos de tráfico para GPS comercial receptores ^[25] y radiotexto (RT). Esta señal de banda estrecha se ejecuta a solo 1.187,5 bits por segundo , por lo que solo es adecuada para texto. Algunos sistemas propietarios se utilizan para comunicaciones privadas. Una variante de RDS es el RBDS norteamericano.o sistema de "radio inteligente". En Alemania, el sistema ARI analógico se utilizó antes del RDS para alertar a los automovilistas de que se estaban transmitiendo anuncios de tráfico (sin molestar a otros oyentes). Los planes para utilizar ARI para otros países europeos llevaron al desarrollo de RDS como un sistema más poderoso. RDS está diseñado para poder usarse junto con ARI a pesar de usar frecuencias de subportadora idénticas.

En los Estados Unidos y Canadá , los servicios de radio digital se están implementando dentro de la banda FM en lugar de utilizar Eureka 147 o el estándar japonés ISDB . Este enfoque de canal en banda , al igual que todas las técnicas de radio digital , hace uso de audio comprimido avanzado . El sistema patentado iBiquity , con la marca " HD Radio ", está actualmente autorizado para el funcionamiento en modo "híbrido", en el que se transmiten tanto la portadora de FM analógica convencional como las subportadoras de banda lateral digital . Eventualmente, suponiendo un despliegue generalizado deReceptores de HD Radio , los servicios analógicos teóricamente podrían descontinuarse y la banda de FM se volvería completamente digital.

Potencia de transmisión

La potencia de salida de un transmisor de radiodifusión de FM es uno de los parámetros que gobierna hasta dónde cubrirá una transmisión. Los otros parámetros importantes son la altura de la antena transmisora ​​y la ganancia de la antena.. Las potencias de los transmisores deben elegirse cuidadosamente para que el área requerida esté cubierta sin causar interferencia a otras estaciones más alejadas. Las potencias prácticas del transmisor van desde unos pocos milivatios hasta 80 kW. A medida que las potencias del transmisor aumentan por encima de unos pocos kilovatios, los costos operativos se vuelven altos y solo viables para estaciones grandes. La eficiencia de los transmisores más grandes es ahora superior al 70% (entrada de alimentación de CA a salida de potencia de RF) para la transmisión de solo FM. Esto se compara con el 50% antes de que se usaran fuentes de alimentación conmutadas de alta eficiencia y amplificadores LDMOS. La eficiencia cae drásticamente si se agrega algún servicio de HD Radio digital.

Distancia de recepción

Las ondas de radio VHF generalmente no viajan mucho más allá del horizonte visual , por lo que las distancias de recepción para las estaciones de FM generalmente se limitan a 30 a 40 millas (50 a 60 km). También pueden estar bloqueados por colinas y, en menor medida, por edificios. Las personas con receptores más sensibles o sistemas de antenas especializados, o que se encuentran en áreas con topografía más favorable, pueden recibir señales de transmisión de FM útiles a distancias considerablemente mayores.

El efecto de borde de cuchillo puede permitir la recepción donde no hay una línea de visión directa entre la emisora ​​y el receptor. La recepción puede variar considerablemente según la posición. Un ejemplo es la cordillera de Učka , que hace posible la recepción constante de señales italianas desde Veneto y Marche en una buena parte de Rijeka , Croacia, a pesar de que la distancia supera los 200 km (125 millas). ^{[ cita requerida ]} Otros efectos de propagación de radio como conductos troposféricos y E esporádicoOcasionalmente, puede permitir la recepción intermitente de estaciones distantes en distancias muy grandes (cientos de millas), pero no se puede confiar en él para fines de transmisión comercial. La buena recepción en todo el país, es una de las principales ventajas frente a la radio DAB / + .

Esto es todavía menor que el rango de las ondas de radio AM, que debido a su frecuencia más baja pueden viajar como ondas terrestres o reflejarse en la ionosfera , por lo que las estaciones de radio AM se pueden recibir a cientos (a veces miles) de millas. Ésta es una propiedad de la frecuencia (y potencia) típica de la onda portadora, no su modo de modulación.

La gama de transmisión de FM está relacionado con el transmisor 's de potencia de RF, la ganancia de la antena , y altura de antena . La interferencia de otras estaciones también es un factor en algunos lugares. En los EE. UU., La FCC publica curvas que ayudan en el cálculo de esta distancia máxima en función de la intensidad de la señal en la ubicación de recepción. El modelado por computadora se usa más comúnmente para esto en todo el mundo.

Muchas estaciones de FM, especialmente aquellas ubicadas en áreas severas de múltiples trayectos, usan compresión / procesamiento de audio adicional para mantener el sonido esencial por encima del ruido de fondo para los oyentes, a menudo a expensas de la calidad general del sonido percibido. En tales casos, sin embargo, esta técnica es a menudo sorprendentemente eficaz para aumentar el alcance útil de la estación. ^{[ cita requerida ]}

Historia

Para una cobertura más amplia de este tema, consulte Historia de la radio e Historia de la radiodifusión .

Ver también: Transmisión de AM § Historial

Una de las primeras estaciones de radio FM, la estación experimental W2XMN de Edwin Armstrong en Alpine, Nueva Jersey , EE. UU. Los recuadros muestran una parte del transmisor y un mapa de estaciones de FM en 1940. La torre sigue en pie hoy.

Estados Unidos

La transmisión de FM comenzó a fines de la década de 1930, cuando fue iniciada por un puñado de estaciones pioneras, incluidas W1XOJ / W43B / WGTR (cerradas en 1953) y W1XTG / WSRS , ambas transmitiendo desde Paxton, Massachusetts (ahora listada como Worcester, Massachusetts ) ; W1XSL / W1XPW / W65H / WDRC-FM / WFMQ / WHCN , Meriden, Connecticut; y W2XMN , KE2XCC y WFMN , Alpine, Nueva Jersey (propiedad del propio Edwin Armstrong, cerrado tras la muerte de Armstrong en 1954). También cabe destacar General Electricestaciones W2XDA Schenectady y W2XOY Nueva Escocia, Nueva York, dos transmisores de FM experimentales en 48,5 MHz, que se conectaron en 1939. Los dos comenzaron la programación regular, como W2XOY, el 20 de noviembre de 1940. ^[26] Durante los años siguientes, esta estación operó bajo los distintivos de llamada W57A, W87A y WGFM, y pasó a 99,5 MHz cuando la banda de FM se trasladó a la porción de 88-108 MHz del espectro de radio. General Electric vendió la estación en la década de 1980. Hoy esta estación es WRVE .

Otros pioneros fueron W2XQR / W59NY / WQXQ / WQXR-FM , Nueva York; W47NV / WSM-FM Nashville, Tennessee (firmado en 1951); W1XER / W39B / WMNE , con estudios en Boston y luego en Portland, Maine, pero cuyo transmisor estaba en la cima de la montaña más alta del noreste de Estados Unidos, Mount Washington , New Hampshire (cerrado en 1948); y W9XAO / WTMJ-FM Milwaukee, Wisconsin (salió del aire en 1950).

Una banda de transmisión de FM comercial se estableció formalmente en los Estados Unidos a partir del 1 de enero de 1941, ^[27] pero inicialmente las estaciones transmitían principalmente simultáneamente sus estaciones hermanas AM, además de transmitir música orquestal exuberante para tiendas y oficinas, música clásica a un mercado de lujo. audiencia en áreas urbanas y programación educativa. ^[28]

El 27 de junio de 1945, la FCC anunció la reasignación de la banda FM a 80 canales de 88 a 106 MHz (que pronto se expandió a 100 canales de 88 a 108 MHz). ^{[29] [30]} En 1961 WEFM (en el área de Chicago) y WGFM (en Schenectady, Nueva York ) fueron reportadas como las primeras estaciones estéreo. ^[31] A fines de la década de 1960, FM se había adoptado para la transmisión de música estéreo "AOR—" Album Oriented Rock"Formato", pero no fue hasta 1978 que la audiencia de las emisoras de FM superó la de las emisoras de AM en América del Norte. Durante las décadas de 1980 y 1990, las 40 principales emisoras de música y, más tarde, incluso las emisoras de música country, abandonaron en gran medida AM por FM. Hoy en día, AM es principalmente el coto de la radio, las noticias, los deportes, la programación religiosa, la radiodifusión étnica (lengua minoritaria) y algunos tipos de música de interés minoritario. Este cambio ha transformado a AM en la "banda alternativa" que alguna vez fue FM. (Algunas emisoras de AM han comenzado a transmita simultáneamente o cambie a señales de FM para atraer a los oyentes más jóvenes y ayudar con los problemas de recepción en edificios, durante tormentas eléctricas y cerca de cables de alto voltaje. Algunas de estas estaciones ahora enfatizan su presencia en el dial de FM).

Europa

La banda de onda media (conocida como banda AM porque la mayoría de las estaciones que la usan emplean modulación de amplitud) estaba sobrepoblada ^{[ cita requerida ]} en Europa occidental, lo que provocó problemas de interferencia y, como resultado, muchas frecuencias de MW son adecuadas solo para transmisión de voz.

Bélgica , los Países Bajos , Dinamarca y, en particular, Alemania fueron de los primeros países en adoptar la FM a gran escala. Entre las razones de esto se encuentran:

1. La banda de onda media en Europa Occidental quedó superpoblada después de la Segunda Guerra Mundial, principalmente debido a que las mejores frecuencias de onda media disponibles fueron utilizadas a altos niveles de potencia por las Fuerzas de Ocupación Aliadas, tanto para transmitir entretenimiento a sus tropas como para difundir propaganda de la Guerra Fría en todo el territorio. Cortina de Hierro .
2. Después de la Segunda Guerra Mundial, las frecuencias de radiodifusión fueron reorganizadas y reasignadas por los delegados de los países victoriosos en el Plan de Frecuencias de Copenhague . Las emisoras alemanas se quedaron con solo dos frecuencias AM restantes y se vieron obligadas a buscar la expansión en FM.

Las emisoras de servicio público en Irlanda y Australia fueron mucho más lentas en adoptar la radio FM que las de América del Norte o Europa continental .

Holanda

Hans Idzerda operó una estación de radiodifusión, PCGG , en La Haya de 1919 a 1924, que empleaba transmisiones de FM de banda estrecha. ^[32]

Reino Unido

En el Reino Unido, la BBC realizó pruebas durante la década de 1940, ^[7] luego comenzó a transmitir en FM en 1955, con tres cadenas nacionales: Light Program , Third Program y Home Service . Estas tres redes utilizaron la subbanda 88,0–94,6 MHz. La subbanda 94,6–97,6 MHz se utilizó más tarde para la BBC y los servicios comerciales locales.

Sin embargo, solo cuando se introdujo la radiodifusión comercial en el Reino Unido en 1973, el uso de FM se incrementó en Gran Bretaña. Con la autorización gradual de otros usuarios (en particular los servicios públicos como la policía, los bomberos y las ambulancias) y la extensión de la banda de FM a 108,0 MHz entre 1980 y 1995, la FM se expandió rápidamente por las Islas Británicas y reemplazó efectivamente a LW y MW como la plataforma de entrega preferida para receptores fijos y portátiles domésticos y basados ​​en vehículos. Además, Ofcom (anteriormente la Autoridad de Radio) en el Reino Unido emite licencias de servicio restringidas bajo demanda en FM y también en AM (MW) para transmisiones de cobertura local a corto plazo que están abiertas a cualquier persona que no tenga una prohibición y pueda poner hasta los derechos de licencia y regalías correspondientes. En 2010 se emitieron alrededor de 450 licencias de este tipo.

Cuando las redes de radio de la BBC pasaron a llamarse Radio 2 , Radio 3 y Radio 4 respectivamente en 1967 para coincidir con el lanzamiento de Radio 1 , la nueva estación fue la única de las cuatro principales en no tener una frecuencia FM asignada, como fue el caso. durante 21 años. En cambio, Radio 1 compartió tiempo de transmisión con Radio 2 FM, los sábados por la tarde, los domingos por la noche, los días laborables por la noche (de 10 p.m. a la medianoche) y los días festivos, y finalmente tuvo su propia frecuencia FM a partir de Londres en octubre de 1987 en 104.8 MHz en Crystal Palace . Finalmente en 1987Se asignó un rango de frecuencia de 97,6-99,8 MHz a medida que los transmisores de relevo policial se movieron de la frecuencia de 100 MHz, comenzando en Londres antes de completarse ampliamente en 1989, donde Radio 1 en Londres pasó de la última frecuencia a 98,8 MHz al transmisor Wrotham de la BBC. . Esto siguió a las frecuencias de BBC Radio 1 FM que se lanzaron al resto del Reino Unido. ^[33]

Italia

Italia adoptó la radiodifusión FM ampliamente a principios de la década de 1970, pero los primeros experimentos realizados por la RAI se remontan a 1950, ^[34] cuando el "movimiento por la radio libre", desarrollado por los llamados "piratas", también obligó al reconocimiento de los derechos de libertad de expresión. mediante el uso de "medios de radio libres como transmisores de radiodifusión", y llevó el caso al Tribunal Constitucional de Italia. El tribunal finalmente se pronunció a favor de Free Radio. Apenas unas semanas después de la decisión final de la corte, hubo un "boom de la radio FM" que involucró a pequeñas estaciones de radio privadas en todo el país. A mediados de la década de 1970, todas las ciudades de Italia tenían un espectro de radio FM abarrotado.

Grecia

Grecia fue otro país europeo donde el espectro de radio FM fue utilizado al principio por los llamados "piratas" (tanto en Atenas como en Salónica, las dos principales ciudades griegas) a mediados de la década de 1970, antes de que las estaciones nacionales comenzaran a transmitir en él. ; había muchas estaciones AM (MW) en uso para este propósito. A finales de 1977, la empresa nacional de radiodifusión de servicio público EIRT (más tarde también conocida como ERT) puso en servicio su primer transmisor de FM en la capital, Atenas. A fines de la década de 1970, la mayor parte del territorio griego estaba cubierto por tres programas nacionales de FM, y cada ciudad tenía muchos "piratas" de FM también. La adaptación de la banda FM para las estaciones de radio comerciales de propiedad privada se produjo mucho más tarde, en 1987.

Australia

La radiodifusión en FM comenzó en las capitales australianas en 1947 sobre una base "experimental", utilizando como fuente de programación una red nacional de ABC , que consiste principalmente en música clásica y el Parlamento. Tenía una audiencia muy pequeña y se cerró en 1961 aparentemente para despejar la televisiónbanda: el canal de TV 5 (portadora de video 102.250), si se asigna, estaría dentro de la banda VHF FM (98-108 MHz). La política oficial sobre FM en ese momento era introducirla en otra banda, lo que habría requerido sintonizadores de FM personalizados para Australia. Esta política finalmente se revirtió y la radiodifusión de FM se reabrió en 1975 utilizando la banda VHF, después de que las pocas estaciones de televisión invasoras se hubieran trasladado. Posteriormente, se desarrolló de manera constante hasta que en la década de 1980 muchas estaciones de AM se transfirieron a FM debido a su calidad de sonido superior y costos operativos más bajos. Hoy, como en otras partes del mundo desarrollado, la mayor parte de la radiodifusión urbana australiana se realiza en FM, aunque las estaciones de conversación de AM siguen siendo muy populares. Las emisoras regionales todavía operan habitualmente emisoras de AM debido al rango adicional que ofrece el método de emisión.Algunas estaciones de los principales centros regionales transmiten simultáneamente en las bandas AM y FM. La radio digital que utiliza el estándar DAB + se ha implementado en las capitales.

Nueva Zelanda

Como Australia, Nueva Zelanda adoptó el formato FM relativamente tarde. Como fue el caso de la radio AM de propiedad privada a fines de la década de 1960, se necesitó una serie de emisoras 'piratas' para persuadir a un gobierno orientado al control y reacio a la tecnología para que permitiera la introducción de FM después de al menos cinco años de campañas de consumidores que comenzaron en mediados de la década de 1970, particularmente en Auckland. Una emisora de FM experimental, FM 90.7 , fue transmitido en Whakatane a principios de 1982. Más tarde ese año, la Universidad Victoria de Wellington 's Radio Active comenzó transmisiones de FM a tiempo completo. Las licencias comerciales de FM finalmente se aprobaron en 1983, siendo 91FM y 89FM , con sede en Auckland, las primeras en aceptar la oferta.Piratas de Nueva Zelanda . La radiodifusión fue desregulada en 1989.

Como muchos otros países de África y Asia que conducen por la izquierda, Nueva Zelanda importa vehículos de Japón. Las radios estándar en estos vehículos operan en 76 a 90 MHz, que no es compatible con el rango de 88 a 108 MHz. Los automóviles importados con radios japonesas pueden tener instalados expansores FM que reducen las frecuencias más altas por encima de 90 MHz. Nueva Zelanda no tiene fabricantes de automóviles autóctonos.

Trinidad y Tobago

La primera estación de radio FM de Trinidad y Tobago fue 95.1FM, ahora rebautizada como 951 Remix , fue lanzada en marzo de 1976 por TBC Radio Network .

Turquía

En Turquía , la transmisión de FM comenzó a fines de la década de 1960, con varios programas de la red de televisión One que se transfirió desde la frecuencia AM (también conocida como MW en Turquía). En los años siguientes, más estaciones de MW se transfirieron lentamente a FM, y para fines de la década de 1970, la mayoría de las estaciones de radio que anteriormente estaban en MW se habían trasladado a FM, aunque todavía quedan muchas estaciones de conversación, noticias y deportes, pero en su mayoría estaciones religiosas. en MW.

Otros países

La mayoría de los demás países implementaron la radiodifusión FM durante la década de 1960 y expandieron su uso de FM durante la década de 1990. Debido a que se necesita una gran cantidad de estaciones de transmisión de FM para cubrir un país geográficamente extenso, particularmente donde hay dificultades de terreno, la FM es más adecuada para la transmisión local que para las redes nacionales. En tales países, particularmente donde existen problemas económicos o de infraestructura, "desplegar" una red nacional de transmisión de FM para llegar a la mayoría de la población puede ser un proceso lento y costoso. A pesar de esto, principalmente en los condados de Europa del Este, las redes nacionales de transmisión de FM se establecieron a fines de los años sesenta y setenta. En todos los países dependientes de la Unión Soviética, excepto en la RDA, se utilizó la banda OIRT. Primero restringido a 68-73 MHz con un espaciado de canal de 100 kHz, luego en la década de 1970 finalmente se expandió a 65.84-74.00 MHz con espaciado de canal de 30 kHz.^[35]

El uso de FM para la radio nacional alentó a los oyentes a adquirir receptores baratos solo de FM y, por lo tanto, redujo el número de personas que podían escuchar emisoras extranjeras de AM de mayor alcance. Consideraciones similares llevaron a la radio nacional en Sudáfrica a cambiar a FM en la década de 1960. ^{[ cita requerida ]}

Conferencias de la UIT sobre FM

Las frecuencias disponibles para FM fueron decididas por algunas conferencias importantes de la UIT . El hito de esas conferencias es el acuerdo de Estocolmo de 1961 entre 38 países. ^[36] Una conferencia de 1984 en Ginebra hizo algunas modificaciones al acuerdo original de Estocolmo, particularmente en la gama de frecuencias por encima de 100 MHz.

Desconexión de la radiodifusión FM

Ver también: Difusión de audio digital

En 2017, Noruega se convirtió en el primer país hasta ahora en cambiar completamente a la radiodifusión de audio digital , con la excepción de algunas estaciones locales que permanecieron en FM hasta 2020. El cambio a DAB + significó que, especialmente las áreas rurales, obtuvieron un contenido de radio mucho más diverso en comparación con FM. -sólo período; Varias estaciones de radio nuevas habían comenzado a transmitir en DAB + en los años previos al apagón de FM.

Uso a pequeña escala de la banda de transmisión de FM

Microtransmisor Belkin TuneCast II FM

Uso de transmisores de FM por parte del consumidor

En algunos países, se encuentran disponibles transmisores de pequeña escala ( Parte 15 en términos de los Estados Unidos) que pueden transmitir una señal desde un dispositivo de audio (generalmente un reproductor MP3 o similar) a un receptor de radio FM estándar; Dichos dispositivos van desde pequeñas unidades construidas para transportar audio a la radio de un automóvil sin capacidad de entrada de audio (a menudo antes provistas por adaptadores especiales para reproductores de casetes de audio , que ya no son comunes en los diseños de radio de automóvil) hasta tamaño completo, casi Sistemas de radiodifusión de nivel profesional que se pueden utilizar para transmitir audio a través de una propiedad. La mayoría de estas unidades transmiten en estéreo completo, aunque es posible que algunos modelos diseñados para aficionados principiantes no lo hagan. A menudo se incluyen transmisores similares en los receptores de radio por satélite y en algunos juguetes.

La legalidad de estos dispositivos varía según el país. La Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. Y la Industria de Canadá los permiten. A partir del 1 de octubre de 2006, estos dispositivos se legalizaron en la mayoría de los países de la Unión Europea . Los dispositivos fabricados según la especificación europea armonizada se legalizaron en el Reino Unido el 8 de diciembre de 2006. ^[37]

La banda de transmisión de FM también es utilizada por algunos micrófonos inalámbricos de bajo costo vendidos como juguetes para karaoke o propósitos similares, lo que permite al usuario usar una radio FM como salida en lugar de un amplificador y altavoz dedicados. Los micrófonos inalámbricos de nivel profesional generalmente usan bandas en la región UHF para que puedan funcionar en equipos dedicados sin interferencia de transmisión.

Algunos auriculares inalámbricos transmiten en la banda de transmisión de FM, y los auriculares se pueden sintonizar solo en un subconjunto de la banda de transmisión. Los audífonos inalámbricos de mayor calidad usan transmisión por infrarrojos o bandas UHF ISM como 315 MHz, 863 MHz, 915 MHz o 2.4 GHz en lugar de la banda de transmisión de FM.

Audición asistida

Algunos dispositivos de ayuda auditiva se basan en la radio FM y, en su mayoría, utilizan la banda de 72,1 a 75,8 MHz. Aparte de los receptores de escucha asistida, solo ciertos tipos de receptores de FM pueden sintonizar esta banda. ^[38]

Microdifusión

Los transmisores de baja potencia como los mencionados anteriormente también se utilizan a veces para las estaciones de radio del vecindario o del campus, aunque las estaciones de radio del campus a menudo funcionan con corriente portadora . Esto generalmente se considera una forma de microdifusión . Como regla general, la aplicación ^{[ vaga ]} hacia las estaciones de FM de baja potencia es más estricta que con las estaciones de AM, debido a problemas como el efecto de captura , ^{[ cita requerida ]} y, como resultado, las microdifusoras de FM generalmente no llegan tan lejos como sus Competidores de AM.

Uso clandestino de transmisores de FM

Los transmisores de FM se han utilizado para construir micrófonos inalámbricos en miniatura con fines de espionaje y vigilancia ( dispositivos de escucha encubiertos o los llamados "bichos"); la ventaja de utilizar la banda de radiodifusión de FM para tales operaciones es que el equipo receptor no se consideraría particularmente sospechoso. La práctica común es sintonizar el transmisor del bicho fuera de los extremos de la banda de transmisión, en lo que en los Estados Unidos sería el canal de televisión 6 (<87,9 MHz) o las frecuencias de navegación de la aviación (> 107,9 MHz); la mayoría de las radios FM con sintonizadores analógicos tienen suficiente cobertura para captar estas frecuencias ligeramente más allá de las más externas, aunque muchas radios sintonizadas digitalmente no lo han hecho.

La construcción de un "error" es un proyecto inicial común para los aficionados a la electrónica, y los kits de proyectos para hacerlo están disponibles en una amplia variedad de fuentes. Sin embargo, los dispositivos construidos a menudo son demasiado grandes y están mal blindados para su uso en actividades clandestinas.

Además, gran parte de la actividad de radio pirata se transmite en el rango de FM, debido a la mayor claridad y audiencia de la banda, el tamaño más pequeño y el menor costo del equipo.

Ver también

Emisión de FM por país

• Radiodifusión de FM en Australia
• Radiodifusión de FM en Canadá
• Radiodifusión FM en Egipto
• Radiodifusión de FM en India
• Radiodifusión de FM en Japón
• Radiodifusión de FM en Nueva Zelanda
• Radiodifusión de FM en Pakistán
• Radiodifusión de FM en el Reino Unido
• Radiodifusión de FM en los Estados Unidos

Radiodifusión de FM (técnica)

• Radiodifusión AM
• AM estéreo (tecnología relacionada)
• Banda de transmisión de FM
• Estéreo FM
• Modulación de frecuencia
• Recepción de FM de larga distancia (FM DX)
• Extracción de música de transmisiones de FM
• RDS (sistema de datos de radio)

Listas

• Lista de clases de emisoras de radiodifusión
• Lista de estaciones de radio FM en Bangalore
• Lista de estaciones de radio en idioma indio
• Listas de estaciones de radio en América del Norte
• Listas de estaciones de radio en Ghana

Historia

• Historia de la radio
• Estación de radio más antigua

Bandas

• Banda I
• Banda II
• Banda III

Referencias

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Enlaces externos

Recursos de la biblioteca sobre la radiodifusión de FM

Recursos en su biblioteca Recursos en otras bibliotecas

Contenido técnico relacionado

• Patente de Estados Unidos 1.941.066
• Patente de EE. UU. 3.708.623 Sistema FM de cuatro canales compatible
• Introducción a FM MPX
• Tutorial de modulación de frecuencia (FM)
• Multiplexación estéreo para principiantes Gráficos que muestran formas de onda en diferentes puntos del proceso de multiplexación de FM
• Lista de emisoras de todo el mundo en el Factbook
• Historia de la invención - El padre de FM
• Sociedad de ingeniería de audio
• Subportadoras auditivas para transmisión de FM y transmisión de TV - Clifton Laboratories