اقرأ في هذا المقال
تعديل التردد (FM) له تاريخ طويل في تطبيقه ويستخدم على نطاق واسع في البث الإذاعي، ولنقل موسيقى استريو يتم تحسين (FM) من خلال تعدد إرسال استريو يحمل محتوى قناة الصوت (L وR)، ومع العصر الرقمي يمكّن نظام بيانات الراديو (FM-RDS) من نقل معلومات نصية مثل حركة المرور والطقس ومعلومات محطة الراديو التي يمكن عرضها على واجهة جهاز المستخدم النهائي.
ما هو الستيريو المتعدد – FM؟
الستيريو المتعدد FM: هو بث إرسال الاستريو بواسطة محطة تعديل التردد، حيث يتم إرسال ناتج قناتين على نفس الموجة الحاملة عن طريق تعدد إرسال بتقسيم التردد (FDM).
يتمتع إرسال (FM) برفض أفضل من إشارات (AM) من الإشارات الزائفة من الشرر الكهربائي والإضاءة وما إلى ذلك، عادةً من مصادر (AM) التي يتم رفضها بواسطة مستقبلات (FM)، وتوجد مسافة أكبر على القرص بين محطات (FM)، كما تبعد محطات (FM) تقريباً 200 كيلو هرتز عن بعضها البعض وعرض النطاق (FM=2) أي الانحراف وتردد إشارة الداخلة.
ونظراً لأنّ (FM) مصمم للتعامل مع الصوت من (20 هرتز إلى 15 كيلو هرتز)، فإنّ هذا يوفر مساحة كبيرة لوضع طيف الصوت مرتين بالإضافة إلى المزيد من المعلومات في قناة واحدة دون التعدي على القناة الأخرى، ومن ناحية أخرى تتباعد محطات (AM) من (9 إلى 10 كيلو هرتز) عن بعضها البعض.
في الوقت الحالي، سيحتوي عدد متزايد من الهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة الاستهلاكية على ميزة مستقبل (FM) متكامل، وأصبحت ميزة مرسل (FM) شائعة أيضاً للسماح للمستخدمين بنقل محتوى الصوت من أجهزتهم المحمولة من خلال راديو السيارة، وللتأكد من أنّ الوظائف ذات الصلة (FM) تعمل بشكل جيد فيجب اختبار وظائف (FM mono وFM ستيريو وFM RDS) في الإنتاج.
تاريخ الستيريو المتعدد – FM:
تم تقديم البث الستيريو FM خلال أوائل الستينيات وتم اختيار المخطط الذي تم اعتماده ليكون متوافقاً مع أجهزة الراديو (FM) أحادية الأذن التي كانت موجودة في ذلك الوقت، وبشكل أساسي يقوم النظام بتعدد إرسال إشارتين ويجمعهما بشكل أكبر في إشارة النطاق الأساسي المعقدة التي تعدل الموجة الحاملة (FM).
جاءت المحاولة الأولى للبث الاستريو في المدن التوأم في 30 نوفمبر 1957م، في مشروع مشترك لمدة شهر واحد بين المحطة التجارية ((WLOL-FM (99.5) وجامعة مينيسوتا ((KUOM-AM (770) حيث اتفقت المحطتان على البث المتزامن لمدة ساعة من السمفونيات كل يوم سبت حتى نهاية شهر ديسمبر.
كان وسيط الشريط محرجاً للمستهلكين، ومع ذلك ظهرت العديد من أنظمة تسجيل الاستريو استجابةً لذلك كما استقرت (RIAA) أخيراً على تنسيق سجل (CBS) الصغير المحفور طويل التشغيل، وظهر صوت الاستريو على مستوى الصناعة في أواخر عام 1957م ، ووصل إلى المستهلكين في أوائل عام 1958.
استقر الصوت المجسم في وعي أمريكا، كما غرس نظام العرض المسرحي ذو الشاشة العريضة (CinemaScope) الأصلي صوت ستريو على مسارات شريط مغناطيسي عالي الدقة على حافة فيلم 35 مم، أمّا في البث حاولت (NBC) إثارة الاهتمام بجهاز الاستريو التلفزيوني من خلال عرض عام 1958م خلال (The George Gobble Show) الذي تم عرضه بالألوان.
عرض جهاز استريو (The Perry Como Show) كرة مرتدة كان من المفترض أن تنتقل من اليسار إلى اليمين وإلى الخلف، كما تم توفير القناة الصوتية الثانية من قبل الشركات التابعة لشبكة (NBC) المتعاونة، ولسوء الحظ عانى التأثير من عزل الصوت الضعيف والتغييرات الشديدة في مستوى حزم التحكم في التعديل في هذه المحطات.
في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، نظرت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) في العديد من الأنظمة لإضافة ستيريو إلى راديو (FM)، كما سمحت لجنة الاتصالات الفيدرالية ببدء تشغيل (FM) ستيريو منتظم في 1961م، وكانت (WRVE ،Schenectady، نيويورك) أول محطة تعمل بنظام الاستريو في منتصف الليل بالتوقيت الشرقي.
عند تقديم خدمة محسّنة لستريو (FM) أو لون للتلفزيون كان الناس يواجهون مشكلة، وكانت حقيقة أنّه سيكون هناك الآلاف أو الملايين من المستمعين أو المشاهدين الذين لا يستطيعون أو لا يريدون الخدمة المحسنة الجديدة، لكنّهم يريدون أن يكونوا قادرين على الاستمرار في تلقي أحادي أو أسود وأبيض كما لو لم يتغير شيء، ولهذا السبب كان أحد المتطلبات الهندسية الرئيسية عند إدخال الاستريو إلى راديو (FM) هو القيام بذلك بطريقة لم يلاحظها أحد من قبل أي شخص يستخدم أجهزة راديو أحادية قديمة رخيصة، وهذا يعني أنّ النظام المختار أكثر تعقيداً ممّا يجب أن يكون.
كيفية إنتاج الإشارة في الستيريو المتعدد – FM:
يستخدم النظام تعدد الإرسال بتقسيم التردد في الستيريو المتعدد (FM) لدمج الإشارتين المخصصتين لمكبرات الصوت اليمنى واليسرى، كما يتم تمرير الإشارات أولاً عبر المرشحات التي تسمح فقط بترددات تصل إلى (15 كيلو هرتز)، ثم تضاف إشارات السماعات اليمنى واليسرى (L وR) لإنتاج إشارة مجموع وطرح واحدة من الأخرى لإنتاج إشارة فرق بحيث يكون المجموع هو في الأساس إشارة أحادية الصوت وهو ما نرسله للعب من خلال مكبر صوت واحد، كما تُستخدم إشارة الاختلاف لتعديل (DSBSC) موجة جيبية تبلغ (38 كيلو هرتز).
يُضاف ناتج (DSBSC) إلى إشارة المجموع أي الأحادية ويتم إرسال المجموعة على مُعدِّل (FM) لجهاز الإرسال كما يمكن للمستقبل أحادي الصوت الآن أن يتجاهل معلومات الاستريو ببساطة عن طريق استخدام مرشح بعد مزيل تشكيل (FM) الخاص به لحظر كل شيء فوق (15 كيلو هرتز)، كما يجب أن يكون لمستقبل الاستريو دائرة إضافية بعد مزيل تشكيل (FM) الذي يمكنه اكتشاف موجة (DSBSC) وإزالتها وبمجرد القيام بذلك يتم استعاد معلومات الفرق ويمكنه إعادة إنشاء الإشارات اليمنى واليسرى عن طريق الجمع أو الطرح.
قد يكون من الصعب إزالة تشكيل إشارة (DSBSC) نظراً لغياب الناقل الذي نحتاج إلى تردده ومرحلته لإجراء إزالة التضمين، ويتم التعامل مع هذه المشكلة في نظام الاستريو من خلال تضمين إشارة البث نغمة تجريبية (19 كيلو هرتز)، ويأتي هذا من مذبذب رئيسي (19 كيلوهرتز) في جهاز الإرسال حيث يتم قفل مذبذب الموجة الحاملة الفرعية (38 كيلوهرتز)، وتسقط النغمة التجريبية البالغة (19 كيلو هيرتز) في منطقة طيفية أعلى من إشارة المجموع الأحادي وتحت معلومات إشارة فرق (DSBSC).
تمتد إشارة (DSBSC) إلى (±19 كيلو هرتز) حول (38 كيلو هرتز) نظراً لأنّ إشارات تعديل الإدخال تقتصر على (15 كيلو هرتز)، كما ينظر مستقبل الستيريو إلى إشارات (FM) الواردة المُزالة تشكيلها وهي تعلم أنّ النطاق (15-23 كيلو هيرتز) يجب أنّ يكون شاغراً ما لم يتم إرسال إشارة مجسم.
في حالة وجود نغمة تجريبية تبلغ (19 كيلوهرتز)، يمكن التعرف عليها واستخدامها للتحكم في التردد والمرحلة لمذبذب (38 كيلوهرتز) في مفكك الشفرة المجسم للمستقبل، كما يمكن لها بعد ذلك إزالة تشكيل معلومات الفرق ودمجها مع إشارة أحادية أي المجموع لاستعادة صوت الاستريو، وغالباً ما يستخدم وجود نغمة (19 كيلوهرتز) لجعل جهاز الاستقبال يضيء مؤشراً يشير إلى تلقي إشارة مجسمة متعددة الإرسال، وهذا لا يضمن أنّ الصوت في وضع الاستريو وغالباً ما يترك المذيعون النظام قيد التشغيل عند إرسال مادة أحادية اللون، ثم (L=R) دائماً ويكون الفرق في إشارة (DSBSC) صفراً.
تكون الكثافة الطيفية لقدرة الضوضاء لإشارة (FM) المزالة التشكيل تميل إلى الزيادة مع مربع تردد التضمين وهذا يعني أنّه سيكون هناك المزيد من الضوضاء في النطاق (23-53 كيلو هيرتز) المستخدم لإشارة الاختلاف مقارنة بالنطاق (0-15 كيلو هيرتز) المستخدم لإشارة المجموع، ونتيجة لذلك نحتاج إلى مستوى إشارة دخل أعلى بكثير لاستقبال إرسال استريو بنفس ناتج (S/N) كإشارة أحادية.
يُظهر تحليل دقيق أنّنا بحاجة إلى زيادة مقدارها عشرة أضعاف في مستوى الإشارة المستقبلة للحصول على نفس نسبة الإشارة إلى الضوضاء للستيريو مثل أحادية، وهذا هو السبب في أنّ العديد من أجهزة الراديو وموالفات (FM) تبدو أكثر ضوضاء في الاستريو منها في الوضع الأحادي، وحجة مماثلة تنطبق على التدخل أنّ استقبال الصوت المجسم أكثر عرضة للتداخل من الصوت الأحادي، كما يطلق مهندسو الراديو أحياناً على أصوات التغريدة الناتجة عن التداخل مع إشارات (FM / DSBSC الاستريو Birdies).
لقد علمت التجربة الوطنية مع التلفزيون الملون الصناعة أن أي معيار ستريو (FM) يجب أنّ يكون متوافقاً مع مجموعات أحادية موجودة، ولهذا السبب يتم تشفير القناتين اليسرى (L) واليمنى (R) جبرياً في إشارات الجمع (L+R) والفرق (L-R)، كما يستخدم جهاز الاستقبال الأحادي إشارة (L+R) فقط حتى يسمع المستمع كلتا القناتين من خلال مكبر الصوت الفردي، بينما يضيف مستقبل الستيريو إشارة الاختلاف إلى إشارة المجموع لاستعادة القناة اليسرى، ثم يطرح إشارة الاختلاف من المجموع لاستعادة القناة الصحيحة.
تستخدم معظم أجهزة راديو الاستريو اليوم دائرة متكاملة لأداء فك تشفير الاستريو، وغالباً ما يتم استخراج النغمة الإرشادية ومضاعفتها باستخدام حلقة مغلقة الطور، كما يوفر هذا طريقة سهلة وفعالة للغاية لأداء هذه الوظيفة دون الحاجة إلى مرشحات حادة.
