Введение

Передача радиосигналов радиоволнами, предназначенная для широкой аудитории.

Аудиосигналы

Радиовещание – это передача аудио (звука), иногда с сопутствующими метаданными, посредством радиоволн на радиоприемники, находящиеся у публики. При наземном радиовещании радиоволны передаются наземной радиостанцией, а при спутниковом радиовещании – спутником на орбите Земли. Для приема контента слушателю необходим радиоприемник (радио). Радиостанции часто входят в состав радиосети, которая предоставляет контент в едином радиоформате, либо посредством синдикации, либо посредством одновременной трансляции, либо и тем, и другим способом. Радиостанции используют различные типы модуляции: AM-радиостанции передают в AM (амплитудной модуляции), FM-радиостанции – в FM (частотной модуляции), которые являются более старыми аналоговыми аудиостандартами, в то время как новые цифровые радиостанции передают в нескольких цифровых аудиостандартах: DAB (Digital Audio Broadcasting), HD Radio, DRM (Digital Radio Mondiale).

История

Самые ранние радиостанции были радиотелеграфными системами и не передавали звук. Для возможности осуществления аудиовещания необходимо было внедрение электронных устройств детектирования и усиления. Термионический клапан (разновидность вакуумной лампы) был изобретен в 1904 году английским физиком Джоном Амброзом Флемингом. Он разработал устройство, которое назвал "колебательным клапаном" (поскольку оно пропускает ток только в одном направлении). Нагретый нитью накала или катод был способен к термоэлектронной эмиссии электронов, которые перетекали к пластине (или аноду) при более высоком напряжении. Однако электроны не могли проходить в обратном направлении, поскольку пластина не нагревалась и, следовательно, не была способна к термоэлектронной эмиссии. Позже получивший название клапан Флеминга, он мог использоваться в качестве выпрямителя переменного тока и детектора радиоволн. Это значительно улучшило работу детекторного приемника, который выпрямлял радиосигнал с помощью раннего твердотельного диода на основе кристалла и так называемого "усика". Однако все еще требовался усилитель. Триод (ртуть, заполненная управляющей сеткой) был создан 4 марта 1906 года австрийцем Робертом фон Либеном, независимо от того, что 25 октября 1906 года Ли де Форест запатентовал свой трехэлектродный аудион. Его практическое применение началось только в 1912 году, когда исследователи признали его усиливающие свойства. К 1920 году ламповая технология достигла зрелости, и радиовещание быстро становилось осуществимым. Однако, возможно, первая аудиопередача, которую можно было бы назвать вещанием, состоялась в канун Рождества 1906 года благодаря Реджинальду Фессендену, хотя это оспаривается. В то время как многие ранние экспериментаторы пытались создать системы, подобные радиотелефонным устройствам, предназначенным для связи между двумя сторонами, другие стремились передавать сигнал более широкой аудитории. Чарльз Херрольд начал вещание в Калифорнии в 1909 году и к следующему году уже передавал аудиосигнал. (Станция Херрольда в конечном итоге стала KCBS). В Гааге, Нидерланды, PCGG начала вещание 6 ноября 1919 года, что делает ее, возможно, первой коммерческой радиостанцией. В 1916 году Фрэнк Конрад, инженер-электрик, работавший в Westinghouse Electric Corporation, начал вещание из своего гаража в Уилкинсбурге, штат Пенсильвания, под позывным 8XK. Позже станция была перенесена на крышу здания фабрики Westinghouse в Восточном Питтсбурге, штат Пенсильвания. Westinghouse перезапустила станцию под названием KDKA 2 ноября 1920 года, как первую коммерчески лицензированную радиостанцию в Соединенных Штатах. Статус коммерческого вещания определялся типом лицензии на вещание; реклама не транслировалась до нескольких лет спустя. Первая лицензированная передача в Соединенных Штатах была осуществлена самой KDKA: результаты президентских выборов Хардинга и Кокса. Станция в Монреале, ставшая CFCF, начала программное вещание 20 мая 1920 года, а станция в Детройте, ставшая WWJ, начала передавать программы с 20 августа 1920 года, хотя ни одна из них в то время не имела лицензии. В 1920 году в Великобритании начались беспроводные развлекательные передачи из Исследовательского центра Marconi 2MT в Writtle, недалеко от Челмсфорда, Англия. Знаменитая передача с фабрики Marconi's New Street Works в Челмсфорде была сделана знаменитой сопрано Дам Нелли Мелба 15 июня 1920 года, где она исполнила две арии и свой знаменитый трель. Она была первым артистом международного уровня, принявшим участие в прямом радиовещании. Станция 2MT начала регулярно транслировать развлекательные программы в 1922 году. BBC была объединена в 1922 году и получила Королевскую хартию в 1926 году, став первым национальным вещателем в мире, за которым последовали Чешское радио и другие европейские вещатели в 1923 году. Радио Аргентина начала регулярные передачи из Театра Колизео в Буэнос-Айресе 27 августа 1920 года, заявляя о своем приоритете. Лицензия была получена 19 ноября 1923 года. Задержка была вызвана отсутствием официальных аргентинских процедур лицензирования до этой даты. Эта станция продолжала регулярно транслировать развлекательные и культурные программы в течение нескольких десятилетий. Вскоре за этим последовало радио в образовании, и колледжи по всей территории США начали добавлять курсы радиовещания в свои учебные программы. Колледж Карри в Милтоне, штат Массачусетс, представил одну из первых специальностей в области вещания в 1932 году, когда колледж объединился с WLOE в Бостоне, чтобы студенты могли вести программы. К 1931 году большинство домохозяйств в США владели хотя бы одним радиоприемником. В соответствии с Радиорегламентом МСЭ (статья 1.61) каждая вещательная станция должна быть классифицирована в соответствии с видом обслуживания, в котором она работает постоянно или временно.

Типы

Радиовещание осуществляется в различных формах, включая AM и FM станции. Существуют различные подтипы, такие как коммерческое вещание, некоммерческое образовательное (NCE) общественное вещание и некоммерческие радиостанции, а также общественное радио, студенческие радиостанции и больничные радиостанции, которые можно найти по всему миру. Многие станции вещают в коротковолновом диапазоне, используя AM-технологию, сигнал которых может приниматься на расстоянии тысяч километров (особенно ночью). Например, BBC, VOA, VOR и Deutsche Welle осуществляли вещание в Африку и Азию через короткие волны. Эти передачи очень чувствительны к атмосферным условиям и солнечной активности. Nielsen Audio, ранее известная как Arbitron, американская компания, предоставляющая данные об аудитории радио, определяет "радиостанцию" как AM или FM станцию, лицензированную правительством; HD-радиостанцию (основную или мультиплексную); интернет-трансляцию существующей, лицензированной правительством станции; один из спутниковых радиоканалов XM Satellite Radio или Sirius Satellite Radio; или, возможно, станцию, не имеющую государственной лицензии.

AM (послезавтра)

AM-станции были самыми первыми радиостанциями, которые начали разрабатываться. AM означает амплитудную модуляцию – способ передачи радиоволн путем изменения амплитуды несущего сигнала в соответствии с амплитудой передаваемого сигнала. Средневолновый диапазон используется во всем мире для AM-вещания, а в Европе также используется длинноволновый диапазон. В ответ на растущую популярность FM-стерео радиостанций в конце 1980-х и начале 1990-х годов некоторые североамериканские станции начали вещание в AM-стерео, однако это не получило широкого распространения, и было продано очень мало приемников. Сигнал подвержен помехам от электрических бурь (молний) и других электромагнитных помех (EMI). Одним из преимуществ сигнала AM-радио является возможность его детектирования (преобразования в звук) с помощью простого оборудования. Если сигнал достаточно сильный, даже не требуется источник питания: создание самодельного хрустального радиоприемника было распространенным детским проектом в первые десятилетия AM-вещания. AM-вещание в Северной Америке осуществляется в диапазоне средних волн частоты от 525 до 1705 кГц (известном как "стандартный вещательный диапазон"). В 1990-х годах диапазон был расширен за счет добавления девяти каналов от 1605 до 1705 кГц. Каналы разделены с интервалом в 10 кГц в Америке и, как правило, в 9 кГц в остальном мире. Днем AM-сигналы не распространяются посредством ионосферы из-за сильного поглощения в слое D ионосферы. В условиях высокой загруженности эфира это означает, что мощность региональных станций, работающих на одной частоте, должна быть снижена ночью или направлена в определенном направлении, чтобы избежать помех и не уменьшить потенциальную ночную аудиторию. Некоторые станции в Северной Америке используют частоты, не разделяемые с другими станциями; они называются станциями "чистого канала". Многие из них можно услышать по всей стране ночью. Ночью поглощение практически исчезает, что позволяет сигналам достигать гораздо более удаленных мест посредством ионосферных отражений. Однако ночью может наблюдаться сильное замирание сигнала. AM-радиопередатчики могут передавать аудиочастоты до 15 кГц (в настоящее время ограничены до 10 кГц в США в соответствии с правилами FCC, направленными на снижение помех), но большинство приемников способны воспроизводить частоты до 5 кГц или ниже. В момент начала AM-вещания в 1920-х годах этого было достаточно для обеспечения адекватного качества звука существующих микрофонов, виниловых пластинок с 78 оборотами в минуту и громкоговорителей. Впоследствии качество звукового оборудования значительно улучшилось, но приемники – нет. Уменьшение полосы пропускания приемников снижает стоимость производства и делает их менее восприимчивыми к помехам. AM-станциям никогда не назначаются соседние каналы в одной зоне обслуживания, чтобы избежать взаимных помех от боковых полос, генерируемых двумя станциями. Боб Карвер создал AM-стерео тюнер с использованием выемчатой фильтрации, который продемонстрировал, что AM-вещание может соответствовать или превосходить 15-килогерцовую базовую полосу пропускания, выделенную FM-станциям, без возникновения нежелательных помех. Однако через несколько лет выпуск тюнера был прекращен. Боб Карвер покинул компанию, а корпорация Carver позже сократила количество выпускаемых моделей, прежде чем полностью прекратить производство. Помимо средневолновых диапазонов, амплитудная модуляция (AM) также используется в коротковолновых и длинноволновых диапазонах. Коротковолновое вещание в основном используется национальными вещателями, для международной пропаганды или религиозными организациями. Дальность коротковолновых передач может быть международной или межконтинентальной в зависимости от атмосферных условий. Длинноволновое AM-вещание осуществляется в Европе, Азии и Африке. Распространение наземных волн на этих частотах мало подвержено ежедневным изменениям в ионосфере, поэтому вещателям не требуется снижать мощность ночью, чтобы избежать помех другим передатчикам.

ФМ

FM относится к частотной модуляции и используется на радиоволнах VHF в диапазоне частот от 88 до 108 МГц во всем мире, за исключением Японии и России. Россия, как и бывший Советский Союз, использует частоты от 65,9 до 74 МГц в дополнение к мировому стандарту. Япония использует частотный диапазон от 76 до 90 МГц. Эдвин Говард Армстронг изобрел широкополосное FM-радио в начале 1930-х годов для решения проблемы радиочастотных помех (RFI), которая затрудняла прием AM-радио. Одновременно стало возможным достижение более высокой точности воспроизведения звука за счет большего расстояния между станциями в радиочастотном спектре. Вместо 10 кГц, как в AM-диапазоне в США, FM-каналы разделены на 200 кГц (0,2 МГц). В других странах иногда требуется большее разделение, например, в Новой Зеландии, где используется расстояние 700 кГц (ранее 800 кГц). Достигнутое улучшение качества звука значительно превосходило возможности аудиоаппаратуры 1940-х годов, но широкое межканальное разделение было выбрано для использования преимуществ подавления шума, свойственного широкополосному FM. Полосы частот 200 кГц не требуется для передачи аудиосигнала — для узкополосного FM-сигнала достаточно 20 кГц–30 кГц. Полоса 200 кГц позволяла отклонение сигнала от назначенной частоты на ±75 кГц, а также наличие защитных полос для уменьшения или устранения помех от соседних каналов. Большая полоса пропускания позволяет транслировать аудиосигнал с полосой пропускания 15 кГц и стерео "поднесущую" частотой 38 кГц — дополнительный сигнал, передаваемый вместе с основным. Некоторые вещатели используют дополнительную неиспользованную емкость для передачи служебных функций, таких как фоновая музыка для общественных мест, вспомогательные сигналы GPS или данные финансовых рынков. Проблема помех в AM-радио в ночное время была решена другим способом. К моменту разработки FM доступные частоты были примерно в 100 раз выше, чем частоты, используемые для AM-радио. Использование этих частот означало, что даже при значительно большей мощности радиус действия FM-сигнала был намного меньше, поэтому его рынок был более локальным, чем у AM-радио. Дальность приема ночью такая же, как и днем. Все FM-трансляции осуществляются по прямой видимости, и отражение от ионосферы неэффективно. Гораздо более широкие полосы пропускания, по сравнению с AM и SSB, более подвержены фазовой дисперсии. Скорость распространения максимальна в ионосфере на самой низкой частоте боковой полосы. Разница в скорости между самой высокой и самой низкой боковыми полосами хорошо заметна слушателю. Такое искажение возникает на частотах до примерно 50 МГц. Более высокие частоты не отражаются ни от ионосферы, ни от грозовых облаков. Лунные отражения использовались в некоторых экспериментах, но требуют непрактичных уровней мощности. Первой службой FM-радио в США была сеть "Yankee Network", расположенная в Новой Англии. Регулярное FM-вещание началось в 1939 году, но не представляло серьезной угрозы для индустрии AM-вещания. Для этого требовалось приобрести специальный приемник. Используемые частоты, от 42 до 50 МГц, отличались от современных. Переход на текущие частоты, 88–108 МГц, начался после окончания Второй мировой войны и в некоторой степени был навязан AM-вещателями в попытке подавить то, что к тому времени было признано потенциально серьезной угрозой. FM-радио на новом диапазоне должно было начинать с нуля. Как коммерческое предприятие, оно оставалось малоиспользуемым средством для аудиофилов до 1960-х годов. Более успешные AM-станции или их владельцы приобретали FM-лицензии и часто транслировали ту же программу на FM-станции, что и на AM-станции ("simulcasting"). FCC ограничило эту практику в 1960-х годах. К 1980-м годам, поскольку почти все новые радиоприемники включали в себя как AM, так и FM-тюнеры, FM стало доминирующим средством, особенно в городах. Благодаря большему радиусу действия AM оставалось более распространенным в сельской местности.

Пиратская радиостанция

Пиратское радио – это незаконное или нерегулируемое радиовещание. Чаще всего этот термин используется для описания нелегального вещания в развлекательных или политических целях. Иногда он применяется к нелегальной двусторонней радиосвязи. История пиратского радио уходит корнями в нелицензионный характер передачи, однако исторически для организации вещания иногда использовались морские суда, что соответствует распространенному представлению о пиратах. Правила и нормы регулирования сильно различаются в разных странах, но обычно термин "пиратское радио" относится к нелицензионному вещанию на FM, AM или коротких волнах в широком диапазоне. В некоторых странах радиостанции могут быть законными в месте передачи сигнала, но незаконными в месте его приема, особенно если сигнал пересекает государственную границу. В других случаях вещание может считаться "пиратским" из-за характера контента, формата передачи или мощности передатчика (в ваттах), даже если передача технически не является незаконной (например, веб-трансляция или любительская радиосвязь). Пиратские радиостанции также называют нелегальными или подпольными станциями.

Наземная цифровая радиостанция

Цифровое радиовещание появилось сначала в Европе (Великобритания в 1995 году и Германия в 1999 году), а затем в Соединенных Штатах, Франции, Нидерландах, Южной Африке и многих других странах мира. Самая простая система называется DAB Digital Radio, что расшифровывается как Digital Audio Broadcasting (цифровое аудиовещание), и использует систему общедоступного доступа EUREKA 147 (диапазон III). DAB используется преимущественно в Великобритании и Южной Африке. Германия и Нидерланды используют системы DAB и DAB+, а Франция – систему L-диапазона цифрового радио DAB. Регулирующие органы в Соединенных Штатах и Канаде выбрали использование HD Radio – систему внутриполосного вещания на канале, которая размещает цифровые передачи на частотах, смежных с аналоговыми. HD Radio принадлежит консорциуму частных компаний под названием iBiquity. Международный некоммерческий консорциум Digital Radio Mondiale (DRM) разработал систему DRM, находящуюся в общественном доступе, которая используется относительно небольшим числом вещателей по всему миру.

Международное вещание

У телерадиовещателей одной страны есть несколько причин для обращения к аудитории в других странах. Коммерческие вещатели могут просто видеть в этом бизнес-возможность для продажи рекламы или подписок более широкой аудитории. Это эффективнее, чем вещание только в одной стране, поскольку отечественные развлекательные программы и информация, собранная отечественными новостными службами, могут быть недорого адаптированы для зарубежной аудитории. Правительства обычно имеют иные мотивы для финансирования международного вещания. Одной из основных причин являются идеологические или пропагандистские цели. Многие государственные станции изображают свою страну в позитивном и ненавязчивом свете, чтобы, например, привлечь бизнес-инвестиции или туристов. Другая причина – противодействие негативному имиджу, создаваемому другими странами или внутренними диссидентами и повстанцами. Примером этого является Radio RSA, вещательное подразделение правительства ЮАР в период апартеида. Третья причина – продвижение идеологии вещателя. Например, с 1960-х по 1980-е годы на Радио Москва выходила программа «Что такое коммунизм?». Еще одна причина – продвижение интересов и внешней политики страны путем распространения ее взглядов на международные дела или события в определенных регионах мира. Во время холодной войны были основаны американские «Радио Свобода» и «Радио Свободная Европа», а также индийское AIR, чтобы транслировать новости из-за «железного занавеса», которые подвергались цензуре, поддерживать инакомыслие и иногда распространять дезинформацию. В настоящее время США поддерживают аналогичные службы, ориентированные на Кубу (Radio y Televisión Martí) и Китайскую Народную Республику, Вьетнам, Лаос и Северную Корею (Radio Free Asia). Помимо идеологических причин, многие станции принадлежат религиозным вещателям и используются для религиозного образования, трансляции религиозной музыки или программ богослужений. Например, Ватиканское радио, основанное в 1931 году, вещает подобные программы. Другие станции, такие как HCJB или Trans World Radio, транслируют программы, спонсируемые евангелистами. В случае с вещательными службами Королевства Саудовской Аравии предоставляются как государственные, так и религиозные программы.

Расширения

Расширения традиционного радиовещания для аудиовещания в целом включают кабельное радио, локальные проводные телевизионные сети, цифровое радио DTV, спутниковое радио и интернет-радио посредством потоковой передачи мультимедиа в Интернете.

Спутниковый

Огромные затраты на запуск космических спутниковых передатчиков и ограничения на доступные лицензии радиочастотного спектра сдерживали развитие спутникового радиовещания. В США и Канаде существуют лишь две службы – XM Satellite Radio и Sirius Satellite Radio. Обе, XM и Sirius, принадлежат Sirius XM Satellite Radio, образованной в результате слияния XM и Sirius 29 июля 2008 года. В Канаде же XM Radio Canada и Sirius Canada оставались отдельными компаниями до 2010 года. Worldspace в Африке и Азии, и MobaHO! в Японии и Республике Корея – два неудачных оператора спутникового радио, которые прекратили свою деятельность.

Форматы программ

Формат радиопрограмм различается в зависимости от страны, регулирования и рынков. Например, Федеральная комиссия по связи США выделяет диапазон 88–92 мегагерц в США для некоммерческих или образовательных программ, при этом реклама запрещена. Кроме того, форматы меняют свою популярность с течением времени и развитием технологий. Первое радиооборудование позволяло транслировать программный материал только в реальном времени, что известно как прямая трансляция. По мере улучшения технологий звукозаписи все большая часть эфирного вещания стала использовать предварительно записанные материалы. Современной тенденцией является автоматизация радиостанций. Некоторые станции теперь работают без непосредственного участия человека, используя полностью предварительно записанный материал, последовательно воспроизводимый с помощью компьютерного управления.