www.deadlinelive.info – Penyiaran Awal, Siaran FM. Penyiaran FM adalah metode penyiaran radio dengan menggunakan modulasi frekuensi (FM). Diciptakan pada tahun 1933 oleh insinyur Amerika Edwin Armstrong, FM pita lebar digunakan di seluruh dunia untuk menghasilkan suara dengan ketelitian tinggi melalui radio siaran.
Radio FM mampu menghasilkan ketelitian yang lebih tinggi — yaitu, reproduksi suara program yang lebih akurat — daripada teknologi penyiaran lainnya, seperti penyiaran AM. Oleh karena itu, FM digunakan untuk sebagian besar siaran musik atau audio umum (dalam spektrum audio). Stasiun radio FM menggunakan rentang frekuensi radio yang sangat tinggi.
Band siaran
Di seluruh dunia, pita siaran FM termasuk dalam bagian VHF dari spektrum radio. Biasanya 87,5 hingga 108,0 MHz digunakan, atau sebagian darinya, dengan beberapa pengecualian:
1. Di bekas republik Soviet, dan beberapa negara bekas Blok Timur, pita frekuensi 65,8–74 MHz yang lebih tua juga digunakan. Frekuensi yang ditetapkan berada pada interval 30 kHz. Pita ini, kadang-kadang disebut sebagai pita OIRT, perlahan-lahan dihentikan secara bertahap. Jika pita OIRT digunakan, pita 87,5–108,0 MHz disebut sebagai pita CCIR.
2. Di Jepang, pita frekuensi 76–95 MHz digunakan.
Frekuensi stasiun penyiaran FM (lebih tepatnya frekuensi pusat nominal yang ditetapkan) biasanya merupakan kelipatan 100 kHz. Di sebagian besar Korea Selatan, Amerika, Filipina, dan Karibia, hanya kelipatan ganjil yang digunakan. Beberapa negara lain mengikuti rencana ini karena impor kendaraan, terutama dari Amerika Serikat, dengan radio yang hanya dapat menyetel ke frekuensi ini.
Di beberapa bagian Eropa, Greenland dan Afrika, hanya kelipatan yang digunakan. Di Inggris ganjil atau genap digunakan. Di Italia, kelipatan 50 kHz digunakan. Di sebagian besar negara, kesalahan frekuensi maksimum yang diizinkan dari pembawa yang tidak termodulasi ditentukan, yang biasanya harus dalam 2000 Hz dari frekuensi yang ditetapkan.
Ada standar penyiaran FM lain yang tidak biasa dan usang di beberapa negara, dengan jarak non-standar 1, 10, 30, 74, 500, dan 300 kHz. Untuk meminimalkan interferensi antar saluran, stasiun yang beroperasi dari lokasi pemancar yang sama atau dekat secara geografis cenderung menjaga setidaknya pemisahan frekuensi 500 kHz bahkan ketika jarak frekuensi yang lebih dekat secara teknis diizinkan.
Itu menerbitkan grafik Rasio Perlindungan yang memberikan jarak minimum antar frekuensi berdasarkan kekuatan relatifnya. Hanya stasiun penyiaran dengan pemisah geografis yang cukup besar antara area jangkauannya yang dapat beroperasi pada frekuensi yang dekat atau sama.
Teknologi
A. Modulasi
Modulasi frekuensi atau modulasi frekuensi adalah suatu bentuk modulasi yang menyampaikan informasi dengan mengubah frekuensi pembawa. Modulasi amplitudo yang lebih lama atau AM akan mengubah amplitudo pembawa, sementara frekuensinya tetap konstan.
Dengan FM, penyimpangan frekuensi dari frekuensi pembawa yang ditetapkan setiap saat sebanding dengan amplitudo sinyal input (audio), yang menentukan pada frekuensi sesaat jadi sinyal yang ditransmisikan. Karena sinyal FM yang ditransmisikan menggunakan lebih banyak bandwidth daripada sinyal AM, bentuk modulasi ini biasanya digunakan dengan frekuensi yang lebih tinggi (VHF atau UHF) yang digunakan oleh TV, pita siaran FM, dan sistem radio seluler darat.
Penyimpangan frekuensi maksimum dari operator biasanya ditentukan dan diatur oleh otoritas perizinan di setiap negara. Untuk siaran stereo, deviasi pembawa yang diizinkan maksimum selalu ± 75 kHz, meskipun sedikit lebih tinggi diizinkan di Amerika Serikat saat sistem SCA digunakan. Untuk siaran monofonik, sekali lagi deviasi maksimum yang diizinkan yang paling umum adalah ± 75 kHz. Namun, beberapa negara menetapkan nilai yang lebih rendah untuk siaran monofonik, seperti ± 50 kHz.
B. Penekanan dan de-penekanan
Derau acak memiliki distribusi spektrum segitiga dalam sistem FM, akibatnya, derau tersebut terutama terjadi pada frekuensi audio yang lebih tinggi di baseband. Ini dapat dikompensasikan sampai batas tertentu dengan meningkatkan frekuensi tinggi sebelum mengirim dan menguranginya dengan jumlah yang sesuai di penerima. Mengurangi frekuensi audio tinggi di penerima juga mengurangi gangguan frekuensi tinggi. Proses peningkatan dan pengurangan frekuensi tertentu ini masing-masing dikenal sebagai pra-penekanan dan de-penekanan.
Jumlah pra-penekanan dan de-penekanan yang digunakan ditentukan oleh konstanta waktu dari rangkaian filter RC sederhana. Di sebagian besar dunia, konstanta waktu 50 µs digunakan. Di Amerika dan Korea Selatan, 75 µs digunakan. Ini berlaku untuk transmisi mono dan stereo. Untuk stereo, penekanan awal diterapkan ke saluran kiri dan kanan sebelum multiplexing.
Menggunakan pra-penekanan merupakan masalah karena banyak bentuk musik modern mengandung lebih banyak energi frekuensi tinggi daripada gaya musik yang ada saat radio FM lahir. Penekanan awal pada suara frekuensi tinggi ini akan menyebabkan deviasi yang berlebihan pada pembawa FM. Perangkat kontrol modulasi (pembatas) digunakan untuk mencegah hal ini. Sistem yang lebih modern daripada penyiaran FM cenderung menggunakan pra-penekanan variabel dependen-program; misalnya, dbx di sound system TV BTSC, atau tidak sama sekali.
Pra-penekanan dan de-penekanan akan digunakan sejak hari awal penyiaran FM. Menurut laporan BBC dari tahun 1946, 100 µs pada awalnya dianggap di AS, tetapi 75 µs kemudian diadopsi.
C. FM Stereo
Sebelum mempertimbangkan transmisi FM stereo, jenis informasi multiplexing FM audio level lainnya telah dicoba sejak awal. Edwin Armstrong, penemu FM, memelopori eksperimen multiplexing pada dudukan uji W2XDG 41 MHz di lantai 85 Empire State Building di New York City.
Transmisi multipleks FM ini dimulai pada November 1934 dan terdiri dari program audio saluran utama dan tiga subcarrier: program faks, sinyal sinkronisasi untuk program faks, dan saluran “pesanan” telegraf. Subcarrier multipleks FM asli ini dimodulasi amplitudo.
Dua program musik, yang terdiri dari umpan program Jaringan Merah dan Biru dari Jaringan Radio NBC, ditransmisikan secara bersamaan menggunakan sistem modulasi subcarrier yang sama sebagai bagian dari sistem tautan studio-ke-pemancar. Pada bulan April 1935, subcarrier AM digantikan oleh subcarrier FM, dengan hasil yang jauh lebih baik.
Transmisi subcarrier FM pertama yang berasal dari stasiun eksperimental Major Armstrong KE2XCC di Alpine, New Jersey terjadi pada tahun 1948. Transmisi ini terdiri dari program audio dua saluran, program audio binaural, dan program faks. Frekuensi subcarrier asli yang digunakan di KE2XCC adalah 27,5 kHz. Bandwidth IF adalah ± 5 kHz, karena satu-satunya tujuan pada saat itu adalah untuk merelai audio berkualitas radio AM. Sistem transmisi ini menggunakan audio pra-penekanan 75 µs seperti audio monaural utama dan kemudian audio stereo multipleks.
Pada akhir 1950-an, FCC mempertimbangkan beberapa sistem untuk menambahkan stereo ke penyiaran FM. Ini termasuk sistem pendukung 14, termasuk Crosby, Halstead, Electric and Musical Industries, Ltd (EMI), Zenith dan General Electric. Sistem individu dievaluasi kekuatan dan kelemahannya selama uji lapangan di Uniontown, Pennsylvania, menggunakan KDKA-FM di Pittsburgh sebagai stasiun asalnya.
Sistem Crosby ditolak oleh FCC karena tidak sesuai dengan layanan komunikasi otorisasi (SCA) anak perusahaan yang menggunakan berbagai frekuensi subcarrier termasuk 41 dan 67 kHz. Banyak stasiun FM yang kekurangan pendapatan menggunakan SCA untuk “penyimpanan” dan tujuan non-siaran lainnya. Sistem Halstead akan ditolak karena adanya kurang dari pemisahan stereo pada frekuensi yang tinggi atau rasio signal-to-noise saluran utama yang sangat berkurang.
Sistem GE dan Zenith, begitu mirip sehingga dianggap identik secara teoretis, secara resmi disetujui oleh FCC pada bulan April 1961 sebagai metode penyiaran FM stereo standar di Amerika Serikat dan kemudian diadopsi oleh sebagian besar negara lain. Penting agar siaran stereo kompatibel dengan penerima mono. Untuk alasan ini, saluran kiri (L) dan kanan (R) secara aljabar dikodekan menjadi sinyal penjumlahan (L + R) dan perbedaan (L − R).
Penerima mono hanya akan menggunakan sinyal L + R, sehingga pendengar akan mendengar dua saluran melalui satu speaker. Penerima stereo menambahkan sinyal perbedaan ke sinyal penjumlahan agar memulihkan saluran pada kiri, dan akan mengurangi sinyal perbedaan dari penjumlahan untuk memulihkan saluran kanan.
Sinyal (L + R) dibatasi hingga 30 Hz hingga 15 kHz untuk melindungi sinyal pilot 19 kHz. Sinyal (L − R), yang juga dibatasi hingga 15 kHz, dimodulasi amplitudo ke dalam sinyal pembawa-tersupresi pita sisi ganda (DSB-SC) 38 kHz, sehingga menempati 23 kHz hingga 53 kHz.
Nada pilot 19 kHz ± 2 Hz, tepat setengah dari frekuensi sub-pembawa 38 kHz dan dengan hubungan fase yang tepat dengannya, seperti yang ditentukan oleh rumus di bawah, juga dihasilkan. Pilot ditransmisikan pada 8-10% dari level modulasi keseluruhan dan digunakan oleh penerima untuk mengidentifikasi transmisi stereo dan untuk meregenerasi sub-carrier 38 kHz dengan fase yang benar.
Sinyal multipleks stereo komposit berisi Saluran Utama (L + R), nada pilot, dan sinyal perbedaan (L − R). Sinyal komposit ini, bersama dengan sub-operator lainnya, memodulasi pemancar FM. Istilah komposit, multipleks dan bahkan MPX digunakan secara bergantian untuk menggambarkan sinyal ini.
Cara lain untuk melihat sinyal yang dihasilkan adalah ia bergantian antara kiri dan kanan pada 38 kHz, dengan fase yang ditentukan oleh sinyal pilot 19 kHz. Kebanyakan encoder stereo menggunakan teknik switching ini untuk menghasilkan subcarrier 38 kHz, tetapi desain encoder praktis perlu menggabungkan sirkuit untuk menangani harmonisa switching. Mengubah sinyal multipleks kembali menjadi sinyal audio kiri dan kanan dilakukan oleh decoder, yang terpasang pada penerima stereo. Sekali lagi, decoder dapat menggunakan teknik switching untuk memulihkan saluran kiri dan kanan.
Selain itu, untuk level RF tertentu pada penerima, rasio signal-to-noise dan distorsi multipath untuk sinyal stereo akan lebih buruk daripada untuk penerima mono.
Baca Juga: Mercusuar (Pharos) dari Alexandria
Oleh karena itu, banyak sistem FM stereo memiliki sakelar stereo / mono. Ketika kondisi penerimaan tidak ideal, Anda dapat mendengarkan dalam mono. Dan kebanyakan radio mobil disetel untuk mengurangi pemisahan ketika rasio sinyal-ke-derau menjadi lebih buruk. Sinyal masih ditampilkan saat beralih ke mono, dan stereo akan diterima. Seperti transmisi pada monaural, merupakan praktik normal untuk menerapkan pra-penekanan ke saluran kiri dan kanan sebelum pengkodean dan untuk menerapkan beberapa de-penekanan agar penerima akan decoding.
Di AS sekitar tahun 2010, menggunakan modulasi pita sisi tunggal untuk subcarrier stereo diusulkan. Diteorikan agar lebih hemat spektrum dan menghasilkan peningkatan 4 dB s / n pada penerima, dan diklaim bahwa distorsi multipath akan berkurang juga.
Beberapa stasiun radio di seluruh negeri menyiarkan stereo dengan cara ini, di bawah otoritas eksperimental FCC. Ini mungkin tidak kompatibel dengan receiver yang sangat lama, tetapi diklaim bahwa tidak ada perbedaan yang dapat didengar dengan kebanyakan receiver yang lebih baru. Saat ini, aturan FCC tidak mengizinkan mode operasi stereo ini.
D. Quadraphonic FM
Pada tahun 1969, Louis Dorren menemukan sistem Quadraplex stasiun tunggal, diskrit, penyiaran FM empat saluran yang kompatibel. Ada dua subcarrier tambahan dalam sistem Quadraplex, melengkapi satu subcarrier yang digunakan dalam FM stereo standar. Tata letak pada baseband merupakan sebagai berikut:
1. 50 Hz hingga 15 kHz saluran utama (total dari semua 4 saluran) sinyal (LF + LR + RF + RR), untuk kompatibilitas mendengarkan FM mono.
2. 23 hingga 53 kHz (subcarrier kuadratur sinus) (LF + LR) – (RF + RR) sinyal perbedaan kiri minus kanan. Modulasi sinyal ini dalam jumlah aljabar dan perbedaan dengan saluran utama digunakan untuk kompatibilitas pendengar 2 saluran stereo.
3. 23 hingga 53 kHz (cosine quadrature 38 kHz subcarrier) (LR + RF) – (LF + RR) Perbedaan diagonal. Jumlah generasi modulasi sinyal dan perbedaan dari saluran utama dan semua sub-operator lainnya digunakan untuk pendengar empat saluran.
4. 61 hingga 91 kHz (sinus quadrature 76 kHz subcarrier) (LF + RF) – (LR + RR) Perbedaan sebelum dan sesudah. Sinyal ini juga dimodulasi dalam bentuk penjumlahan aljabar selisih dari saluran utama dan semua sub-pembawa lainnya sehingga speaker empat saluran dapat mendengarkan.
5. Subcarrier SCA 105 kHz, fase-terkunci hingga pilot 19 kHz, untuk layanan membaca bagi tunanetra, musik latar, dll.
Anda dapat menganggap sinyal stereo normal sebagai perpindahan antar saluran sekitar 38 kHz, dengan batasan pita frekuensi yang sesuai. Sinyal radio sekunder dapat dianggap berputar pada frekuensi 76 kHz melalui LF, LR, RF, dan RR.
Upaya awal untuk mentransmisikan musik segiempat empat saluran yang terpisah memerlukan penggunaan dua stasiun radio FM. Salah satunya adalah saluran audio sebelum dikirim, dan yang lainnya adalah saluran audio setelah pengiriman. Sebuah terobosan datang pada tahun 1970 ketika KIOI (K-101) di San Francisco berhasil mentransmisikan suara kuadrafonik yang sebenarnya dari satu stasiun FM menggunakan sistem Quadraplex di bawah Otoritas Sementara Khusus dari FCC.
Setelah eksperimen ini, periode pengujian jangka panjang diusulkan yang akan memungkinkan satu stasiun FM di masing-masing dari 25 pasar radio A.S. teratas untuk memancarkan di Quadraplex. Hasil pengujian diharapkan dapat membuktikan kepada FCC bahwa sistem tersebut kompatibel dengan transmisi dan penerimaan stereo dua saluran yang ada dan tidak mengganggu stasiun yang berdekatan.
Ada beberapa variasi pada sistem ini yang diajukan oleh GE, Zenith, RCA, dan Denon untuk pengujian dan pertimbangan selama uji coba lapangan National Quadraphonic Radio Committee untuk FCC. Sistem Dorren Quadraplex asli lebih unggul dari sistem lain dan dipilih karena standar nasional pada penyiaran FM Quadraphonic di Amerika Serikat. Stasiun FM komersial pertama yang menyiarkan konten program kuadrafonik adalah WIQB (sekarang disebut WWWW-FM) di Ann Arbor / Saline, Michigan di bawah bimbingan Chief Engineer Brian Jeffrey Brown.
E. Pengurangan kebisingan
Berbagai upaya untuk menambahkan pengurangan noise analog ke penyiaran FM dilakukan pada tahun 1970-an dan 1980-an:
Sistem pengurangan kebisingan yang tidak berhasil secara komersial yang digunakan dengan radio FM di beberapa negara selama akhir tahun 1970-an, Dolby FM mirip dengan Dolby B tetapi menggunakan konstanta waktu pra-penekanan 25 µs yang dimodifikasi dan pengaturan komposisi selektif frekuensi untuk mengurangi kebisingan. Perubahan pra-penekanan mengkompensasi respons treble berlebih yang sebaliknya akan menyulitkan mereka yang tidak memiliki decoder Dolby.
Sistem serupa bernama High Com FM telah diuji di Jerman antara Juli 1979 dan Desember 1981 oleh IRT. Itu didasarkan pada sistem kompander broadband Telefunken High Com, tetapi tidak pernah diperkenalkan secara komersial dalam penyiaran FM.
Sistem lainnya adalah sistem pengurangan kebisingan FMX berbasis CX, yang diterapkan di beberapa stasiun radio di Amerika Serikat pada 1980-an.