Fala średnia - Medium wave

Typowy promiennik masztowy komercyjnej stacji nadawczej fal średnich AM , Chapel Hill, Karolina Północna, USA

Fale średnie ( MW ) to część pasma radiowego o średniej częstotliwości (MF) wykorzystywana głównie do nadawania fal AM . Widmo zapewnia około 120 kanałów o ograniczonej jakości dźwięku. W ciągu dnia można odbierać tylko stacje lokalne. Propagacja w nocy umożliwia silne sygnały w zasięgu około 2000 km. Może to powodować ogromne zakłócenia, ponieważ na większości kanałów na całym świecie działa jednocześnie około 20 do 50 nadajników. Ponadto modulacja amplitudy (AM) jest podatna na zakłócenia ze strony wszelkiego rodzaju urządzeń elektronicznych, zwłaszcza zasilaczy i komputerów. Silne nadajniki obejmują większe obszary niż w paśmie FM, ale wymagają więcej energii. Tryby cyfrowe są możliwe, ale nie osiągnęły jeszcze rozpędu.

MW było głównym pasmem radiowym do nadawania od początków w latach dwudziestych do lat pięćdziesiątych, aż do przejęcia FM z lepszą jakością dźwięku. W Europie radio cyfrowe zyskuje na popularności i oferuje stacjom AM możliwość przełączania się, jeśli nie ma dostępnej częstotliwości w paśmie FM. Wiele krajów w Europie wyłączyło swoje nadajniki MW od 2010 roku.

Termin ten ma charakter historyczny, pochodzi z początku XX wieku, kiedy widmo radiowe zostało podzielone na podstawie długości fal na pasma radiowe o falach długich (LW), falach średnich i falach krótkich (SW).

Przydział widma i kanałów

powierzchnia kHz (środek) rozstaw kanały
Europa, Azja, Afryka 531-1602 9 kHz 120
Australia/Nowa Zelandia 531-1701 9 kHz 131
Ameryka Północna i Południowa 530-1700 10 kHz 118

W Europie, Afryce i Azji pasmo MW składa się ze 120 kanałów o częstotliwościach środkowych od 531 do 1602 kHz w odstępach co 9 kHz. Całkowite oficjalne widmo, w tym modulowany dźwięk, wynosi od 526,5 kHz do 1606,5 kHz. Australia używa rozszerzonego pasma przydzielonego do 1701 kHz. Ameryka Północna używa 118 kanałów od 530 do 1700 kHz przy użyciu kanałów z odstępem 10 kHz. Zakres powyżej 1610 kHz jest używany głównie przez małe elektrownie. Jest to preferowany zakres usług z automatycznymi informacjami o ruchu drogowym, pogodzie i turystyce. Koordynacja częstotliwości pozwala uniknąć używania sąsiednich kanałów w jednym obszarze.

Jakość dźwięku

Przechodzenie przez kanał 9/10 kHz na MW wymaga ograniczenia szerokości pasma audio do 4,5/5 kHz, ponieważ widmo audio jest transmitowane dwukrotnie na każdym paśmie bocznym . Jest to odpowiednie dla rozmów i wiadomości, ale nie dla muzyki wysokiej wierności. Jednak wiele stacji używa przepustowości audio do 10 kHz, co nie jest Hi-Fi, ale wystarczające do zwykłego słuchania. W Wielkiej Brytanii większość stacji używa pasma 6,3 kHz. W przypadku AM w dużej mierze zależy to od filtrów częstotliwości każdego odbiornika, jak odtwarzany jest dźwięk. Jest to poważna wada w porównaniu z trybami FM i cyfrowymi, w których demodulowany dźwięk jest bardziej obiektywny. Rozszerzone pasma audio powodują zakłócenia w sąsiednich kanałach.

Charakterystyka propagacji

Długości fal w tym paśmie są na tyle długie, że fale radiowe nie są blokowane przez budynki i wzgórza i mogą rozchodzić się poza horyzont zgodnie z krzywizną Ziemi; nazywa się to falą przyziemną . Praktyczny odbiór fal przyziemnych silnych nadajników zwykle rozciąga się do 200-300 mil, z większymi odległościami nad terenem o wyższej przewodności gruntowej i największymi odległościami nad słoną wodą. Fala przyziemna dociera dalej na niższe częstotliwości fal średnich.

Fale średnie mogą również odbijać się od naładowanych warstw cząstek w jonosferze i powracać na Ziemię na znacznie większych odległościach; to się nazywa skywave . W nocy, zwłaszcza w miesiącach zimowych iw okresach niskiej aktywności słonecznej, dolna jonosferyczna warstwa D praktycznie zanika. Kiedy to nastąpi, MW fale radiowe mogą być łatwo otrzymane setki lub nawet tysiące mil jako sygnał zostanie odzwierciedlone przez wyższe warstwy F . Może to umożliwić nadawanie na bardzo duże odległości, ale może również zakłócać odległe stacje lokalne. Ze względu na ograniczoną liczbę dostępnych kanałów w paśmie nadawczym MW, te same częstotliwości są przydzielane do różnych stacji nadawczych oddalonych o kilkaset mil. W noce z dobrą propagacją fal, sygnały odległej stacji mogą zakłócać sygnały stacji lokalnych na tej samej częstotliwości. W Ameryce Północnej, North American Regional Broadcasting Agreement (NARBA) wyznacza pewne kanały do ​​użytku nocnego na rozszerzonych obszarach usług za pośrednictwem fal Skywave przez kilka specjalnie licencjonowanych stacji nadawczych AM. Kanały te nazywane są kanałami czystymi i są wymagane do nadawania przy wyższych mocach od 10 do 50 kW.

Używaj w obu Amerykach

Początkowo nadawanie w Stanach Zjednoczonych ograniczało się do dwóch długości fal: „rozrywka” była nadawana na 360 metrów (833 kHz), przy czym stacje musiały przełączyć się na 485 metrów (619 kHz) podczas nadawania prognoz pogody, raportów o cenach upraw i innych raportów rządowych . Ten układ miał wiele praktycznych trudności. Wczesne nadajniki były technicznie prymitywne i praktycznie niemożliwe do dokładnego ustawienia na zamierzonej częstotliwości, a jeśli (co często się zdarzało) dwie (lub więcej) stacje w tej samej części kraju nadawały jednocześnie, powstałe zakłócenia powodowały, że zwykle żadnej z nich nie można było wyraźnie usłyszeć. Departament Handlu rzadko interweniował w takich przypadkach, ale pozostawiał stacjom zawieranie między sobą dobrowolnych porozumień o podziale czasu. Dodanie trzeciej długości fali „rozrywkowej”, 400 metrów, w niewielkim stopniu rozwiązało problem przepełnienia.

W 1923 r. Departament Handlu zdał sobie sprawę, że coraz więcej stacji stara się o licencje komercyjne, więc nie jest praktyczne nadawanie każdej stacji na tych samych trzech długościach fal. 15 maja 1923 r. sekretarz handlu Herbert Hoover ogłosił nowy bandplan, który odłożył 81 częstotliwości, w krokach co 10 kHz, od 550 kHz do 1350 kHz (rozszerzony do 1500, następnie 1600 i ostatecznie 1700 kHz w późniejszych latach). Każda stacja miałaby przypisaną jedną częstotliwość (choć zwykle dzieloną ze stacjami w innych częściach kraju i/lub za granicą), bez konieczności nadawania prognoz pogody i raportów rządowych na innej częstotliwości niż rozrywka. Stacje klasy A i B zostały podzielone na podpasma.

W USA i Kanadzie maksymalna moc nadajnika jest ograniczona do 50 kilowatów, podczas gdy w Europie istnieją stacje fal średnich o mocy nadajnika do 2 megawatów w ciągu dnia.

Większość stacji radiowych AM w Stanach Zjednoczonych jest zobowiązana przez Federalną Komisję Łączności (FCC) do wyłączania, zmniejszania mocy lub stosowania anteny kierunkowej w nocy w celu uniknięcia zakłóceń między sobą z powodu propagacji tylko w nocy fal nieba na duże odległości (czasami luźno nazywany „pomiń”). Te stacje, które całkowicie wyłączają się w nocy, są często nazywane „dziennikami”. Podobne przepisy obowiązują dla stacji kanadyjskich, zarządzanych przez Industry Canada ; Jednak w Kanadzie nie istnieją już dzienniczki, ostatnia stacja została wyrejestrowana w 2013 roku, po przejściu na pasmo FM .

Używaj w Europie

Wiele krajów wyłączyło większość swoich nadajników MW ze względu na cięcia kosztów i niskie zużycie MW przez słuchaczy. Wśród nich są Niemcy, Francja, Rosja, Polska, Szwecja, Benelux, Austria, Szwajcaria i większość Bałkanów.

Duże sieci nadajników pozostają w Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Rumunii i we Włoszech. W Holandii i Skandynawii niektóre nowe, idealistyczne stacje uruchomiły usługi małej mocy na dawnych częstotliwościach dużej mocy. Dotyczy to również byłego pioniera na morzu Radio Caroline, który ma teraz licencję na używanie 648 kHz, z której BBC World Service korzystało przez dziesięciolecia. Ponieważ pasmo MW się przerzedza, wiele lokalnych stacji z pozostałych krajów, a także z Afryki Północnej i Bliskiego Wschodu może być teraz odbieranych w całej Europie, ale często tylko słabych z dużymi zakłóceniami.

W Europie każdemu krajowi przydzielona jest pewna liczba częstotliwości, na których może być wykorzystywana duża moc (do 2 MW); maksymalna moc podlega również międzynarodowemu porozumieniu Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU).

W większości przypadków istnieją dwie granice mocy: dolna dla promieniowania dookólnego i wyższa dla promieniowania kierunkowego z minimami w określonych kierunkach. Ograniczenie mocy może również zależeć od pory dnia i możliwe jest, że stacja nie będzie działać w nocy, ponieważ spowoduje to zbyt duże zakłócenia. Inne kraje mogą używać tylko nadajników o małej mocy na tej samej częstotliwości, ponownie pod warunkiem uzgodnienia. Międzynarodowe nadawanie na falach średnich w Europie znacznie spadło wraz z końcem zimnej wojny i wzrostem dostępności telewizji satelitarnej i internetowej oraz radia, chociaż transgraniczny odbiór programów z sąsiednich krajów przez emigrantów i innych zainteresowanych słuchaczy nadal ma miejsce.

Pod koniec XX wieku przeludnienie w paśmie fal średnich było poważnym problemem w niektórych częściach Europy, przyczyniając się do wczesnego przyjęcia nadawania VHF FM przez wiele stacji (szczególnie w Niemczech). Ze względu na duże zapotrzebowanie na częstotliwości w Europie, wiele krajów tworzy sieci jednoczęstotliwościowe; w Wielkiej Brytanii , BBC Radio Five żywo transmisje z różnych nadajników po obu 693 lub 909 kHz. Nadajniki te są starannie zsynchronizowane, aby zminimalizować zakłócenia z bardziej odległych nadajników na tej samej częstotliwości.

Użyj w Azji

W Azji i na Bliskim Wschodzie działa wiele nadajników o dużej mocy. Chiny obsługują wiele sieci jednoczęstotliwościowych.

Jednym z przykładów jest NHK. Od marca 2021 r. nadawca NHK nadal nadaje w regionalnej Indonezji , Birmie i Tadżykistanie, korzystając z transmisji Medium Wave .

Transmisje stereofoniczne i cyfrowe

Realistyczny tuner stereo TM-152 AM c. 1988

Transmisja stereo jest możliwa i jest lub była oferowana przez niektóre stacje w USA, Kanadzie, Meksyku, Dominikanie, Paragwaju, Australii, Filipinach, Japonii, Korei Południowej, RPA, Włoszech i Francji. Istnieje jednak wiele standardów dla AM stereo . C-QUAM jest oficjalnym standardem w Stanach Zjednoczonych, a także w innych krajach, ale odbiorniki, które wdrażają tę technologię, nie są już łatwo dostępne dla konsumentów. Używane odbiorniki z AM Stereo można znaleźć. Nazwy takie jak „FM/AM Stereo” lub „AM & FM Stereo” mogą być mylące i zwykle nie oznaczają, że radio dekoduje C-QUAM AM stereo, podczas gdy zestaw oznaczony „FM Stereo/AM Stereo” lub „AMAX Stereo” ” obsługuje stereofoniczne AM.

We wrześniu 2002 roku, Stany Zjednoczone Federalna Komisja Łączności zatwierdziła zastrzeżonych iBiquity w paśmie na kanale (IBOC) HD Radio system Digital Audio Broadcasting , który ma na celu poprawę jakości dźwięku sygnałów. System Digital Radio Mondiale (DRM) standaryzowany przez ETSI obsługuje stereo i jest systemem zatwierdzonym przez ITU do użytku poza Ameryką Północną i terytoriami Stanów Zjednoczonych . Niektóre odbiorniki HD Radio obsługują również stereo C-QUAM AM, chociaż ta funkcja zwykle nie jest reklamowana przez producenta.

Anteny

Wieloprzewodowa antena T stacji radiowej WBZ, Massachusetts, USA, 1925. Anteny T były pierwszymi antenami stosowanymi do nadawania fal średnich i są nadal używane przy mniejszej mocy

W przypadku nadawania promienniki masztowe są najczęściej używanym rodzajem anten, składającym się ze stalowego masztu z odciągami, w którym sama konstrukcja masztu jest wykorzystywana jako antena. Stacje nadawcze o małej mocy mogą korzystać z masztów o wysokości od ćwierć fali (około 310 miliwoltów na metr przy jednym kilowata na kilometr) do 5/8 długości fali (225 stopni elektrycznych; około 440 miliwoltów na metr przy jednym kilowacie na kilometr) , podczas gdy elektrownie o dużej mocy wykorzystują głównie fale o długości od połowy do 5/9. Użycie masztów wyższych niż 5/9 długości fali (200 stopni elektrycznych; około 410 miliwoltów na metr przy użyciu jednego kilowata na kilometr) z dużą mocą daje słabą pionową charakterystykę promieniowania, a 195 stopni elektrycznych (około 400 miliwoltów na metr przy użyciu jednego kilowata) w odległości jednego kilometra) jest ogólnie uważany za idealny w takich przypadkach. Zazwyczaj anteny masztowe są wzbudzane szeregowo (napędzane przez podstawę); linia zasilająca jest przymocowana do masztu u podstawy. Podstawa anteny ma wysoki potencjał elektryczny i musi być wsparta na izolatorze ceramicznym, aby odizolować ją od ziemi. Maszty wzbudzane bocznikowo, w których podstawa masztu znajduje się w węźle fali stojącej na potencjale ziemi i nie wymagają izolacji od ziemi, wyszły z użycia, z wyjątkiem wyjątkowo dużej mocy 1 MW lub więcej, gdzie wzbudzenie serii może być niepraktyczne. Jeśli wymagane są uziemione maszty lub wieże, stosuje się anteny klatkowe lub długoprzewodowe. Inną możliwością jest zasilenie masztu lub wieży kablami biegnącymi od zespołu tuningowego do odciągów lub poprzeczek na określonej wysokości.

Anteny kierunkowe składają się z wielu masztów , które nie muszą być tej samej wysokości. Możliwe jest również wykonanie anten kierunkowych na fale średnie z antenami klatkowymi, gdzie niektóre części klatki są zasilane z pewną różnicą faz.

W przypadku transmisji na falach średnich (AM) maszty ćwierćfalowe mają wysokość od 153 stóp (47 m) do 463 stóp (141 m), w zależności od częstotliwości. Ponieważ takie wysokie maszty mogą być kosztowne i nieopłacalne, często stosuje się inne typy anten, które wykorzystują pojemnościowe ładowanie od góry ( wydłużanie elektryczne ), aby osiągnąć równoważną siłę sygnału przy pionowych masztach krótszych niż ćwierć długości fali. Od czasu do czasu do grzejników masztowych dodawany jest „kapelusz” z drutów promieniowych, aby umożliwić skrócenie masztu. W przypadku lokalnych stacji nadawczych i stacji amatorskich o mocy poniżej 5 kW często stosuje się anteny typu T i L , które składają się z jednego lub więcej poziomych przewodów zawieszonych między dwoma masztami, przymocowanych do pionowego przewodu promiennikowego. Popularnym wyborem dla stacji o niższej mocy jest antena parasolowa , która wymaga tylko jednego masztu o długości fali o długości jednej dziesiątej lub mniejszej. Antena ta wykorzystuje pojedynczy maszt izolowany od ziemi i zasilany dolnym końcem w stosunku do ziemi. W górnej części masztu połączone są promieniowe druty obciążone od góry (zwykle około sześciu), które pochylają się w dół pod kątem 40–45 stopni do około jednej trzeciej całkowitej wysokości, gdzie kończą się w izolatorach, a następnie na zewnątrz do kotew gruntowych . W ten sposób antena parasolowa wykorzystuje przewody odciągowe jako część anteny obciążoną od góry. We wszystkich tych antenach mniejsza rezystancja promieniowania krótkiego promiennika jest zwiększana przez pojemność dodaną przez przewody przymocowane do górnej części anteny.

W rzadkich przypadkach stosuje się anteny dipolowe , które są zawieszone między dwoma masztami lub wieżami. Takie anteny mają emitować falę podniebną . Nadajnik fal średnich w Berlinie-Britz do transmisji RIAS wykorzystywał dipol krzyżowy zamontowany na pięciu masztach z odciągami o wysokości 30,5 metra, aby przesyłać falę nieba do jonosfery w nocy.

Anteny odbiorcze

Typowa antena ferrytowa stosowana w odbiornikach radiowych AM

Ponieważ przy tych częstotliwościach szum atmosferyczny jest znacznie wyższy niż stosunek sygnału odbiornika do szumu , do odbioru mogą być używane nieefektywne anteny, znacznie mniejsze niż długość fali. Do odbioru na częstotliwościach poniżej 1,6 MHz, co obejmuje fale długie i średnie, anteny pętlowe są popularne ze względu na ich zdolność do odrzucania generowanego lokalnie szumu. Zdecydowanie najpopularniejszą anteną do odbioru transmisji jest antena z prętem ferrytowym , znana również jako antena pętlowa. Rdzeń ferrytowy o wysokiej przepuszczalności sprawia, że ​​jest wystarczająco zwarty, aby można go było zamknąć w obudowie radiotelefonu i nadal mieć odpowiednią czułość. Do odbioru słabych sygnałów lub do rozróżniania różnych sygnałów współdzielących wspólną częstotliwość stosuje się anteny kierunkowe. Aby uzyskać najlepszy stosunek sygnału do szumu, najlepiej umieścić je na zewnątrz, z dala od źródeł zakłóceń elektrycznych. Przykłady takich anten o średniej fali obejmują szerokopasmowe pętle niestrojone, wydłużone pętle zakończone, anteny falowe (np. antena do napojów) i ferrytowa antena pętlowa.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki