ЧМ-вещание — радиовещание на основе метода частотной модуляции. Обеспечивает повышенное качество приёма сигналов звукового вещания по сравнению с системами на основе амплитудной модуляции (АМ). Распространение в мире началось в 1940-х годах, активное — с 1960-х.
В российских нормативно-правовых актах и в отечественной технической литературе используется аббревиатура ОВЧ ЧМ (частотная модуляция в диапазоне очень высоких частот), вследствие чего применяются термины «ОВЧ-ЧМ-радиовещание», «ОВЧ-ЧМ-вещание».
В СССР в 1960-х годах для ЧМ-вещания была выделена полоса частот 65,9—74МГц с применением системы передачи стереофонического сигнала OIRT. С 1990-х годов в постсоветских странах стала использоваться ещё одна полоса частот — с системой передачи стереофонического сигнала CCIR. Поэтому два радиовещательных диапазона для их отличия могли иметь следующие названия: ; .
История Изобретателем системы передачи сигналов методом частотной модуляции (ЧМ) считается Корнелиус Д.Эрет (США, 1902 год), но в течение почти 30 лет это изобретение не находило практического примененияРазвитие методов модуляции и кодирования. . В 1933 году американский радиоинженер Эдвин Армстронг предложил использовать широкополосную частотную модуляцию для радиовещания, получив к этому времени четыре патента по результатам своих исследований, — он уже в 1920-х годах занимался проблемой помех в радиоприёмниках. В то время радиостанции передавали звук методом амплитудной модуляции (АМ). Приём таких сигналов часто сопровождался помехами как атмосферного (разряды молний), так и промышленного происхождения. Среди оппонентов Армстронга был инженер Джон Р.Карсон (), изобретатель однополосной амплитудной модуляции. В статье о ЧМ, опубликованной в 1922 году, он утверждал, что «этот тип модуляции даёт неприемлемые искажения без каких-либо преимуществ». Спор по поводу перспектив ЧМ-вещания разрешился в 1936 году после публикации работ другого теоретика ЧМ, Марри Кросби (), предложившего одну из ранних систем ЧМ-стереовещания. Оказалось, что действительно, ЧМ не даёт особых преимуществ при небольшой девиации частоты, однако широкополосная ЧМ позволяла уменьшить влияние помех от атмосферного электричества или работающего электрооборудования (например в автомобиле).
В мае 1940 года Федеральная комиссия по связи () США выделила для ЧМ-вещания полосу частот 42—50МГц, и уже вскоре в США работали сорок ЧМ-радиостанций. Регулярное ЧМ-вещание в США началось в 1941 годуВещание. , в СССР — в 1946 году. Первая радиовещательная станция в Москве на метровых волнах с частотной модуляцией (МВЧМ) имела мощность на частоте .
Во второй половине 1940-х годов при активном содействии Эдвина Армстронга ЧМ-вещание в США стало быстро расширяться, и выделенная для него полоса частот вскоре была заполнена. Президент компании RCA Дэвид Сарнов препятствовал развитию ЧМ-вещания, рассматривая его как угрозу прибылям RCA от продаж АМ-приёмников и перспективным доходам от весьма затратного внедрения телевизионного вещания. Были опасения, что американцы, увлечённые высоким качеством ЧМ-вещания, не обратят должного внимания на появление телевидения. Не без давления Сарнова, FCC постановила уже освоенную полосу частот 42—50 МГц закрепить за звуковым сопровождением телевидения, а ЧМ-вещание перевести в полосу частот 88—108 МГц и ограничить мощность передатчиков до . Это потребовало больших затрат на переоснащение всей сети ЧМ-вещания, её развитие замедлилось, зато развивалось телевидение.
Стереовещание
Предыстория и внедрение Повышению качества ЧМ-вещания способствовало внедрение систем стереовещания. В 1950-х годах в разных странах было предложено более 30 систем стереовещания и в ведущих странах (США, Япония, СССР и др.) были проведены их сравнительные исследования. В результате этих исследований в США в 1961 году была принята система с пилот-тоном, разработанная компаниями «Зенит» и «Дженерал электрик». В СССР под руководством профессора Л. М. Кононовича была разработана система с полярной модуляцией, изобретённой в 1939 году А. И. Косцовым.
Активное внедрение стереовещания на метровых волнах началось в середине 1960-х годов: в США — в 1961 году, в СССР — в 1963 году (регулярное), в ФРГ, Великобритании, Италии, Швеции, Нидерландах, ГДР, ЧССР и других странах в 1966—1967 годах. Международная организация радиовещания и телевидения (МОРТ, ), объединяющая ряд стран Европы и Азии, предложила разработанную в СССР систему с полярной модуляцией. Вместе с тем Международный консультативный комитет по радио (МККР, ) рекомендовал внедрение системы с пилот-тоном. Передатчики в стереорежиме с пилот-тоном работали в радиовещательной (согласно международному Регламенту радиосвязи) полосе частот 87,5—108,0 МГц (в Японии использовалась полоса частот 76—90 МГц с последующим расширением до ).
Страны социалистического лагеря (исключая ГДР и ЧССР), являвшиеся членами OIRT, приняли систему стереовещания с полярной модуляцией. В СССР и в ряде соседних стран для такого вещания была выделена полоса частот 65,9—74,0 МГц. Постепенно, по мере освоения полосы частот 87,5—108 МГц, бывшие страны социалистического содружества отказывались от системы OIRT и переходили на систему с пилот-тоном, европейская версия которой стала называться системой CCIR. К 2005 году система с полярной модуляцией в полосе частот 65,9—74 МГц использовалась только на постсоветском пространстве и в Монголии.
Системы стереовещания
Система стереовещания с полярной модуляцией (система OIRT) и система с пилот-тоном (система CCIR) имеют много общего. Для обеспечения совместимости с ЧМ-приёмниками монофонического вещания тональная (низкочастотная) часть комплексного стереосигнала (КСС), который подаётся на модулятор передатчика, представляет собой сумму звуковых сигналов левого и правого каналов (L+R). Причём сигналы L и R для улучшения помехозащищённости сначала подвергаются частотным предыскажениям — повышается уровень высокочастотных составляющих этих сигналов (на приёмной стороне производится соответствующая коррекция). Надтональная (высокочастотная) часть спектра КСС содержит информацию о разности сигналов (L−R) и формируется амплитудной модуляцией сигналом L−R так называемой поднесущей частоты (с полярной модуляцией) или (с пилот-тоном). Общая информация — L+R и L−R — достаточна для восстановления сигналов левого и правого каналов в приёмнике.
Сигнал поднесущей частоты не содержит звуковой информации и ухудшает характеристики КСС и передаваемого ЧМ-сигнала, но он необходим на приёмной стороне для демодуляции сигнала L−R. Поэтому при формировании КСС в системе с полярной модуляцией поднесущая частота подавляется на , что обеспечивает возможность её восстановления в приёмнике. В системе с пилот-тоном поднесущая подавляется практически полностью, а для возможности получения в приёмнике необходимой частоты в КСС вводится вспомогательный пилот-тон с частотой . В целом, спектр сигнала с пилот-тоном оказывается шире спектра с полярной модуляцией.
В системе с пилот-тоном предусмотрена возможность использования подсистемы передачи данных — RDS. Для формирования сигнала RDS используется амплитудная модуляция специальной поднесущей на частоте .
Девиация частоты передатчиков для полосы частот 65,9—74 МГц (с полярной модуляцией) составляла , а для полосы 87,5—108 МГц (с пилот-тоном) использовалась девиация . В некоторых странах, например в Германии, система стереовещания с пилот-тоном работала с девиацией .
Практика применения в России двух систем стереовещания показала преимущества системы с пилот-тоном, у которой, в частности, оказались лучше параметры разделения правого и левого каналов при сравнительно простом декодирующем устройстве в радиоприёмнике, и в 2000-х годах предлагалось ускорить перевод технических средств в полосе частот 66—74 МГц из режима с полярной модуляцией в режим с пилот-тоном. Для этого был разработан вариант исполнения отечественного передатчика «Полюс», который позволял работать в обеих системах стереовещания.
Российские особенности
Названия радиовещательных диапазонов Основной причиной выбора в СССР полосы частот для ЧМ-вещания 65,9—74 МГц называется то, что частоты выделялись внутри исторически сложившихся в Европе и США телевизионных диапазонов, а последние различались занимаемой полосой частот (8 МГц в СССР, 7 МГц в Европе, 6 МГц в США). Вместе с тем на выбор частот повлияло желание сделать невозможным прослушивание зарубежных передач в диапазоне УКВ в пограничных с сопредельными государствами зонахБыструшкин К., Степаненко Л. Наше радио. . Первоначально передача в этой полосе частот велась с горизонтальной поляризацией.
В 1990-х годах в России происходило активное освоение полосы частот 87,5—108 МГц с системой стереовещания с пилот-тоном. Появление радиовещательных станций в этой полосе частот на территории постсоветских стран было обусловлено наличием у населения большого парка радиоприёмников (с диапазоном 87,5—108 МГц) в составе импортных магнитол, в том числе автомобильных, и другой бытовой электроники (как правило, японского производства), а также благодаря возможности создания негосударственных радиостанций в связи с начавшимся периодом демократизации и распада СССР. Передача в этой полосе частот осуществлялась с вертикальной поляризацией. Изменение было сделано отчасти для обеспечения удобства приёма радиовещания из автомобиля на вертикальную штыревую антенну и уменьшения помех телевидению.
В дальнейшем радиовещание и в той и другой полосе частот велось как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией. На 2008 год для московского региона в полосе частот 65,9—74 МГц большинство станций (80 %) работало с горизонтальной поляризацией, а в полосе 87,5—108 МГц большинство станций (60 %) — с вертикальной поляризацией, что создавало определённые неудобства при приёме сигналов от нескольких радиостанций в обоих диапазонах на одну антенну. В таких условиях для качественного приёма сигнала требовалось применение комбинированных антенн (антенн с круговой поляризацией).
Основные параметры двух систем стереовещания были включены в единый российский стандарт. Как следствие, полоса частот 65,9—74 МГц могла в обиходе называться «ЧМ», «советский УКВ-диапазон» или чаще просто «УКВ», а полоса частот 87,5—108 МГц, да ещё и с другой системой формирования стереосигнала, получила название «FM-диапазон» (также распространено обозначение «ФМ»). Хотя и в той и в другой полосе метрового диапазона волн радиовещательные передатчики работали с частотной модуляцией () и оба диапазона относятся к ультракоротким волнам (УКВ).
То, что в России было принято называть «FM-диапазоном», объединяло два стандартных (согласно Регламенту радиосвязи) вещательных диапазона — 87,5—100 МГц и 100—108 МГц — первый (нижний) из которых на основании российского внутреннего распределения частот использовался для телевизионного вещания с допускаемой возможностью ЧМ-вещания.
В публикациях журнала «Радио» и стандартах на бытовые радиоприёмники обычно применялось следующее разделение (в кавычках приведены обиходные названия): УКВ1 — 65,9—74 МГц — «УКВ-диапазон», «УКВ-ЧМ-диапазон», «ЧМ-диапазон»; УКВ2 — 87,5—108 МГц (100—108 МГц, согласно ГОСТ) — «FM-диапазон», «ФМ-диапазон».
Соответственно, радиовещание в диапазоне УКВ1 могло в обиходе называться «УКВ-вещание», «УКВ-ЧМ-вещание», а в диапазоне УКВ2 — «FM-вещание». В нормативно-правовых актах и в специализированных статьях на тему радиовещания в указанных полосах частот используется аббревиатура ОВЧ ЧМ («ОВЧ ЧМ вещание», «ОВЧ-ЧМ-вещание»).
Категории распределённых полос частот В 2011 году постановлением правительства России утверждена Таблица распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации. Согласно Таблице, в диапазоне ОВЧ установлены следующие полосы частот радиовещательной службы радиосвязи (звукового вещания), в основном в категории «СИ» — совместного использования с другими службами радиосвязи: 66—74 МГц; 87,5—100 МГц (совместное использование с телевещанием);