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    Sessant'anni di trasmissione FM (1)

     

    All'inizio del secolo scorso, c'era una mania per l'invenzione nella comunità scientifica americana. Dopo che Edison ha inventato la luce elettrica e il fonografo, Forrest ha inventato il triodo e Bell ha inventato il telefono, anche Armstrong si è unito ai ranghi delle grandi invenzioni. Ha inventato circuiti a feedback negativo, rigenerativi, super rigenerativi e super eterodina in una volta sola, gettando le basi per i moderni ricevitori radio. Nel 1933 inventò la modulazione di frequenza a banda larga e costruì una stazione radio sperimentale privata da 50 kilowatt. Nell'aprile 1935 trasmise simultaneamente segnali FM e AM all'Empire State Building di New York e confrontò la ricezione nel suo laboratorio a Hattonfield, nel New Jersey. Il risultato mostra che il segnale AM ​​è stato sommerso dal rumore, ma il segnale FM è ancora molto chiaro. Gli Stati Uniti attribuiscono grande importanza alla tecnologia FM. Il primo dell'anno 1941, 25 stazioni radio FM si aprirono simultaneamente negli Stati Uniti, creando la prima radio FM al mondo. Nel 1958, l'ingegnere americano Reinard Kahn sviluppò un sistema di trasmissione stereo. Nel 1960, la stazione radio di Montreal ha utilizzato per la prima volta il sistema di Reinard Kahn per la trasmissione FM stereo. Lo stereo FM è stato sviluppato rapidamente a metà degli anni '1960. A partire dalla fine degli anni '1970, alcuni paesi hanno iniziato a studiare la trasmissione del suono surround panoramico a quattro canali, ma a causa delle difficili condizioni di ricezione, si è trattato di un fallimento di breve durata.


    la trasmissione FM del mio paese fu pilotata a Pechino il giorno di Capodanno del 1959. La banda di frequenza è 64.5-73MHz. le trasmissioni stereo FM del mio paese sono iniziate ad Harbin nel 1979 e le trasmissioni FM sono state rese popolari in tutto il paese a metà degli anni '1980. Da allora, i cinesi hanno inaugurato una nuova era di trasmissioni radiofoniche ad alta fedeltà senza interferenze dal rumore tiandiano.
    Tra i formati di trasmissione analogici come AM a onde lunghe, a onde medie, a onde corte, a onde corte a banda laterale singola e FM, FM è l'unico mezzo in grado di fornire trasmissioni ad alta fedeltà. Il contenuto della trasmissione è principalmente musica, nota come FM felice. FM non solo porta felicità nelle nostre vite, ma è anche pieno di fascino nella cultura della trasmissione, nell'esplorazione tecnica, nella valutazione della qualità del suono e nella raccolta di apparecchiature.


    Qualità del suono paragonabile a quella di un CD


    Il 23 settembre 2007, alla conferenza stampa dell'istituzione del WECWRA tenutasi presso l'Università di Tongji, il signor Liang della Desheng General Electric Company ha portato una radio desktop commemorativa TECSUN-1994 per mostrare il programma della stazione di musica classica 94.7 MHz di Shanghai. , Il reporter della TV di Shanghai Shen Ying ha esclamato: "Come suona questa radio come stereo!" Questo è il fascino della trasmissione FM. In effetti, la qualità del suono del 1994 ha raggiunto solo il livello di ingresso, può emettere un suono confortevole e gonfio, una gamma media morbida e dolce, ma manca di una tonalità acuta meravigliosa. Sebbene ci siano pochi componenti sopra gli 8000Hz nello spettro della musica vocale, i componenti sopra i 20KHz nello spettro della musica strumentale sono ancora molto ricchi. Soprattutto la musica per archi, come il violino e l'erhu, le sue armoniche di alto livello si estenderanno sempre alla banda di frequenza ultrasonica. Sebbene il livello di questi acuti sia molto basso, riflettono semplicemente il colore della musica e giocano una ciliegina sulla torta. Tuttavia, nella progettazione di normali radio FM, a causa della necessità di tenere conto della selettività, la larghezza di banda IF è progettata per essere ristretta e, al fine di ridurre i costi, il circuito è programmato, quindi la qualità del suono è notevolmente compromessa .


    Il sistema pilota GE-Zenith è il sistema di trasmissione FM unificato al mondo. Rispetto al sistema AM, l'offset di frequenza di 75 KHz può migliorare il rapporto segnale-rumore di 17 decibel; la pre-enfasi di 50 microsecondi può migliorare di 10.18 decibel, che può migliorare un totale di 27.18 decibel. . Se il rapporto segnale / rumore AM è calcolato a 50 decibel, il rapporto segnale / rumore della trasmissione FM può raggiungere 77.18 decibel. Le apparecchiature di trasmissione FM e TV analogica non hanno mai interrotto la trasformazione digitale, in particolare l'eccitatore stereo è stato sottoposto a codifica a matrice, codifica dell'interruttore a divisione di tempo, codifica soft switching multilivello all'attuale codifica DSP del software e qualità dell'apparecchiatura all'estremità di trasmissione è stato notevolmente migliorato. Migliorare. Le sorgenti dei programmi della radio vanno da nastri analogici aperti, compact disc, deck a cassette analogici ai DAT, CD e hard disk odierni. La distorsione della sorgente viene ridotta dal 3% allo 0.001% e la gamma dinamica viene aumentata da 50 decibel a 90 decibel. Il progresso dell'hardware e del software del trasmettitore ha aperto la strada alla realizzazione dell'alta fedeltà.
    Dal lato del ricevitore, poiché la frequenza FM è nella banda VHF, le caratteristiche di alta frequenza del dispositivo ei parametri di distribuzione del circuito influenzeranno le prestazioni dell'intera macchina. Il costo di progettazione e produzione è relativamente alto. È impossibile realizzare l'alta fedeltà solo con la tecnologia convenzionale e componenti economici. Radio. Fortunatamente, il sistema FM ha un enorme potenziale da sfruttare. Se non si esita a valutare i costi, l'uso di filtri trasversali adattivi, elaborazione di parametri variabili, discriminazione di frequenza digitale, decodifica ad aggancio di fase del campionamento di picco e altre tecnologie possono progettare un ricevitore ad indice molto elevato. Vent'anni fa, quando ho acceso il sintonizzatore ST5555, non potevo credere che fosse un circuito radio. Anche nell'era odierna di tecnologia microelettronica altamente sviluppata, non è ancora possibile progettare un sintonizzatore con qualità del suono CD. La tecnologia FM è davvero imprevedibile. Se lo paragoni a una casa in cui vivono gli esseri umani, il sintonizzatore avanzato è un hotel a cinque stelle e il semiconduttore FM portatile è una piccola casa di legno.


    Tutti i progressi sopra menzionati hanno consentito alla trasmissione FM di raggiungere il livello di alta fedeltà di oggi dal facsimile medio di trent'anni fa. Per dire che la radio FM è paragonabile al CD, molte persone non sarebbero d'accordo. Infatti, dopo che il suono è stato codificato e modulato al trasmettitore, trasmesso via etere, selezionato al ricevitore, amplificato e demodulato, inevitabilmente si verificheranno errori di elaborazione e rumore misto. Va detto che la qualità del suono di un ricevitore FM ben progettato è molto simile a quella di un CD. Se hai l'opportunità di ascoltare un sintonizzatore come MD-108 o L02-T, puoi davvero apprezzare la qualità del suono originale della trasmissione stereo FM di oggi.

     


    Sorgente radio dal nastro al CD


    Da quando Edison ha inventato il primo fonografo al mondo il 15 agosto 1877, la tecnologia di registrazione è cambiata. La qualità di trasmissione della radio FM ha seguito le orme della tecnologia di registrazione. La sorgente sonora della radio FM mono, nata negli anni '1940, iniziò con registratori a filo e dischi grezzi. È impossibile verificare la qualità della radio FM in quel momento. Alla fine degli anni '1950, i compact disc e i registratori a bobina erano sostanzialmente in grado di registrare e ripristinare fedelmente il suono originale. La qualità del suono delle trasmissioni FM è stata riconosciuta e apprezzata dalle persone. Il triodo elettronico ad alta frequenza a basso rumore appositamente progettato per i ricevitori FM, i pentodi di taglio Sharp e le valvole di potenza ad alta transconduttanza ha iniziato la produzione di massa, gettando le basi per la produzione di ricevitori di alta qualità.


    La tecnologia stereo è stata introdotta nelle trasmissioni FM negli anni '1960. Poiché il rapporto segnale / rumore dei segnali deboli era di 21.7 decibel inferiore a quello del mono, la copertura stereo era solo un terzo di quella del mono. I sibili e i sibili verrebbero generati al limite della copertura del segnale. Il passaggio al mono può essere eliminato, quindi non ha suscitato elogi della gente. Il rumore di fondo dell'apparecchiatura di trasmissione principale della stazione radio, il riproduttore di cassette, peggiora la qualità della trasmissione stereo. Il decoder stereo è stato utilizzato come componente opzionale nelle radio di fascia alta. Nel 1965, Dolby ha inventato la tecnologia di riduzione del rumore Dolby A, che ha ridotto improvvisamente il rumore del nastro di 20 decibel. Lo stereo FM ha visto l'alba dell'alta fedeltà.


    Negli anni '1970, la stazione FM era dotata di un eccitatore stereo ad alta risoluzione, accoppiato con l'applicazione di deck per la riduzione del rumore e compact disc, quando l'opera e la sinfonia dal vivo, possono far sentire le persone coinvolgenti davanti alla radio e localizzare il suono fonte. I vantaggi di un ampio campo di armonia sono ampiamente riconosciuti e lo stereo è chiamato suono stereofonico.
    L'avvento dei registratori digitali DAT e dei dischi CD negli anni '1980 ha rivoluzionato la qualità di registrazione e la trasmissione FM è entrata davvero nell'era dell'alta fedeltà. Durante questo periodo, i metodi di trasmissione delle stazioni radio si spostarono gradualmente verso l'automazione. La produzione e la trasmissione dei programmi sono state effettuate separatamente e il metodo di trasmissione si è basato principalmente sui programmi registrati. DAT era una volta l'attrezzatura principale della stazione FM. Dopo che il programma è stato modificato, è stato registrato su DAT. Poiché sia ​​DAT che CD registrano segnali PCM, la qualità del suono può essere garantita. Ci sono anche programmi vocali registrati su DAT, i programmi musicali vengono selezionati direttamente dal CD in base al programma e il manipolatore automatico viene utilizzato per cambiare il disco. Questo metodo può garantire la migliore qualità del suono, specialmente quando si utilizzano dischi SACD a 24 bit / 192 KHz.


    Alla fine degli anni '1990 è apparso il lettore automatico. Dopo che tutti i programmi sono stati realizzati e modificati sul computer, sono stati trasmessi al disco rigido del reparto di trasmissione tramite Ethernet ad alta velocità. Per risparmiare spazio, i dati audio sono stati memorizzati in un metodo di compressione. La qualità del suono della prossima trasmissione sarà un po 'scontata. Poiché vari metodi di compressione della velocità del codice audio con rapporti di compressione elevati sono con perdite, inclusi MUSICAM e AAC utilizzati nelle trasmissioni audio DAB e FM HD. Quando si tratta di audio compresso nel settore degli appassionati di audio, tutti ne derideranno. Mi chiedo come si sentiranno questi fan sfegatati dopo aver ascoltato la trasmissione FM digitale compressa?

     


    Eccitatore Stereo dall'hardware al software


    Il dispositivo hardware che influisce sulla qualità della trasmissione FM all'estremità di trasmissione è un eccitatore stereo, che svolge principalmente il compito di codifica stereo. Esistono due sistemi di trasmissione stereo FM nel mondo: sistema pilota e sistema di polarizzazione. Il nostro Paese adotta il sistema pilota. Nelle specifiche di trasmissione FM formulate dalla FCC e dai paesi occidentali sviluppati, l'indice di separazione stereo dovrebbe essere maggiore di 30 decibel, la differenza di livello corrispondente ai canali principale e secondario è di 0.3 decibel e la differenza di fase è di 3 gradi. Nelle condizioni passate, è abbastanza difficile ottenere questi indicatori in un eccitatore analogico. Finché le caratteristiche di fase di un certo filtro vicino a 15 kHz sono leggermente spostate, una volta generata una differenza di livello di 1.5 decibel o una fase di 20 gradi Se è cattivo, il suono stereo scomparirà. Pertanto, la qualità dell'eccitatore determina la qualità del suono della radio.


    I primi eccitatori a valvole erano di formato a matrice e il livello e il bilanciamento di fase tra i segnali di somma e differenza avevano un grande impatto sulle prestazioni dell'intera macchina e gli indicatori tecnici raggiungevano a malapena i requisiti del livello di trasmissione. Tutti i successivi driver di transistor sono stati migliorati per un sistema di commutazione. Il canale del segnale della differenza neutra nel sistema di commutazione è implicito ei fattori che influenzano la separazione vengono trasferiti alla fase della sottoportante e del pilota. Se la frequenza della sottoportante viene utilizzata come segnale di campionamento, la separazione stereo può raggiungere i 35 decibel, che hanno superato la specifica FCC. . Gli esseri umani hanno la natura di perseguire la perfezione, quindi usano la terza armonica della frequenza della sottoportante come campionamento ausiliario, che può essere sovrapposta all'MPX per annullare la terza armonica della sottoportante nel segnale composito, e la separazione può essere aumentata a 40 decibel. Nel 1980, la tecnologia di commutazione morbida inventata dalla società McMartin ha notevolmente migliorato le prestazioni dell'eccitatore. Nell'encoder a commutazione morbida a 14 livelli, la componente armonica al di sotto del 13 ° ordine nel segnale composito era zero e la separazione è stata aumentata a 60 decibel. Vari produttori hanno successivamente gareggiato per aumentare la frequenza di commutazione graduale, la commutazione graduale a 38 livelli e la separazione dell'eccitatore con una frequenza di campionamento di 3.444 MHz ha raggiunto i 70 decibel. All'inizio di questo secolo, la velocità di elaborazione del DSP è stata in grado di far fronte a complessi algoritmi di codifica. Un soft switch a 2048 livelli, un encoder DSP con frequenza di campionamento di 77.824 MHz ha aumentato improvvisamente la risoluzione a oltre 90 decibel. I moderni eccitatori stereo DSP sono sistemi completi, inclusi sistema pilota analogico e sistema di polarizzazione, sistemi DAB digitali e audio HD e sintesi di frequenza digitale diretta (DDS). Sono molto comodi da usare e il loro costo diminuisce di anno in anno.


    Nel 1986, due ingegneri della CBS e della NAB hanno inventato FMX, che ha aggiunto un segnale di differenza ortogonale e utilizzato la codifica companding per coprire la gamma stereo della stazione FM. È stato ampliato di 3 volte per raggiungere la stessa distanza di trasmissione del mono e la separazione stereo è notevolmente migliorata. Un altro vantaggio di questo sistema è che è compatibile con il normale sistema FM. I normali ricevitori FM possono ricevere segnali FMX, ma il segnale di differenza di quadratura non può essere demodulato. Il ricevitore FMX può ricevere stabilmente trasmissioni stereo anche nelle aree marginali della copertura delle onde radio senza passare a mono. FMX attrae sia le stazioni radio che gli ascoltatori. La FCC negli Stati Uniti non applica il sistema FMX e le stazioni radio locali scelgono di implementarlo. Così come non esiste uno stereo AM nel nostro paese, non esiste una radio FMX nel nostro paese.

     


    Sintonizzatore: l'imperatore nel ricevitore FM


    Sintonizzatore significa esattamente sintonizzatore di trasmissione, che si chiama testata radio in cinese. È un prodotto di fascia alta nei ricevitori di trasmissione e generalmente contiene solo due bande FM / AM. Naturalmente, la più attraente è la banda FM. I produttori utilizzano anche soluzioni per tutto il corpo per rendere la banda FM la migliore. Gli anni '1960 e '1980 furono il periodo più florido della trasmissione FM. Durante questo periodo, non c'erano Internet e nessuna sorgente sonora digitale. La configurazione tipica del centro musicale domestico era un sintonizzatore, un giradischi in ferro mobile e un deck per la riduzione del rumore Dolby. All'inizio degli anni '1960, la trasmissione FM era nella fase di transizione da mono a stereo. Il tuner è nato in questo periodo. Il circuito era composto da tubi elettronici o componenti discreti a transistor e la qualità del suono era peggiore del vinile e del nastro. Negli anni '1970, tutte le trasmissioni FM avevano realizzato un suono stereo. Eccellenti eccitatori stereo hanno notevolmente migliorato la qualità della trasmissione. Anche la tecnologia di progettazione del sintonizzatore ha fatto grandi progressi. Ottimi circuiti integrati e filtri a stato solido (fonometri a cristalli e ceramiche) sono stati ampiamente utilizzati. , In modo che la qualità del suono dello stereo FM superi quella delle cassette Dolby B ed è simile a quella dei dischi in vinile. Gli anni '1980 sono stati l'età d'oro delle trasmissioni FM. Le stazioni radio generalmente utilizzavano DAT e CD come sorgenti sonore. Il microprocessore introduce il sintonizzatore e il design del circuito persegue l'innovazione. Ottimi sintonizzatori sono apparsi uno dopo l'altro, con una distorsione dello 0.003% per il mono e dello 0.01% per lo stereo. La qualità del suono è migliore di quella di un giradischi in ferro mobile e più liscia rispetto al deck Dolby C. Dolby C non suona così bello come FM a causa del suo effetto ansimante. Durante questo periodo, gli appassionati di trasmissioni in Giappone e in Europa erano entusiasti dei sintonizzatori avanzati. Tutti aspettavano con impazienza l'annuncio del nuovo modello. Dopo che il nuovo modello è stato lanciato, si sono affrettati ad acquistare prima, quindi hanno confrontato le prestazioni e hanno commentato. Anche felice. Nello stesso periodo, "Radio Science", "Wireless and Experiment" e altre riviste hanno pubblicato molti articoli che introducono la nuova tecnologia dei sintonizzatori. La tentazione per gli appassionati è come una calamita magnetica. Dopo averlo letto, chi può sopportare tre o due giorni, non rompere il digiuno.


    Con la popolarità delle sorgenti audio digitali negli anni '1990, i CD hanno quasi sostituito tutte le sorgenti audio, vinili e deck si ritirarono rapidamente dal palcoscenico della storia e i sintonizzatori FM iniziarono a cadere in disgrazia. Con l'inizio della trasmissione digitale, il sintonizzatore FM / AM originale si è evoluto nell'attuale sintonizzatore DAB / FM e sintonizzatore HD Audio / FM e FM è diventato uno stato sussidiario nel sintonizzatore.


    La gloriosa storia della trasmissione FM nel secolo scorso ha lasciato una ricca eredità ai collezionisti di sintonizzatori. A quel tempo, 65 aziende elettroniche in tutto il mondo producevano più di 2,000 modelli di sintonizzatori, di cui 18 erano i più famosi. Vedere la tabella 1. Le emittenti cinesi in passato non hanno avuto l'opportunità di accedere a queste nobili apparecchiature, ma oggi possono occasionalmente trovarle nei mercati dei rifiuti elettronici di Pechino, Shanghai e Guangzhou.

     

     

     

     

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