FM (Frekvens Modulering) används sedan 40 talet i både rundradiosammanhang, TV ljud, kommunikationsradio och amatörradio. Nya digitala modulationstekniker kommer på sikt att komplettera FM (och även SSB på kortvåg) FM kommer att finnas kvar många år framöver och hittills syns inga tendenser på någon nergång i popularitet.

Det förekommer en mängd olika mottagare för att kunna lyssna på komradio som Polis, amatörradio, flygradio, militär radio, marin radio etc.  Alla mottagare har en massa förkortningar och beteckningar, inte minst i specifiationerna. Det finns därför anledning att reda ut några av begreppen bakom FM.  Texten ger svar på vilken bandbredd man väljer på resp. frekvensband. På flera  av ICOM´s nya HF VHF och UHF tranceivers och mottagare  finns flera möjligheter att välja bandbredd i FM, oavsett stegländ/kanalavstånd.

 

FM

Frekvens Modulering, ett allmänt begrepp för alla typer av FM såväl bredbandiga som smalbandiga.
I vissa mottagare står FM för bredbandig FM, rundradio, i andra står FM för komradio FM. Frekvensmodulering åstadkommes genom att FM sändarens bärvåg flyttas fram och tillbaka i frekvens i takt med modulations signalen. Med en stark modulationssignal sker detta inom ett större område, deviationen är större. Men en hög modulationsfrekvens sker detta snabbare. FM systemet blir oberoende av signalstyrkeskillnader. Det känner endast av frekvensvariationer. Det är därför bekvämt att använda vid mobil trafik, då fading inte märks.

 

WFM, FMW

Wide FM eller FM Wide, med detta menas bredbandig FM. Ett bra exempel är rundradiosändningar som förekommer på 88 108 MHz, P1 till P4 samt reklamstationerna. WFM används även för TV ljudet. Bandbredden är 100 250kHz.

 

FMn, nbFM

FM narrow, eller narrow band FM. Används vid kommunikationsradio och amatörradio. Smalbands FM kan i sig delas upp i flera olika bandbredder. Sålunda på 27 MHz används en mycket smal FM med en deviation på +-2 kHz, och bandbredd på max 8 kHz, på 29 MHz amatörband gäller samma bandbredd. På komradiobanden 68-88 MHz (Polis Taxi Brand etc) gäller en deviation på +-5kHz, och en max bandbredd på 16kHz. samma gäller för resten av komradiobanden upp till 470MHz. För amatörradio på 145 MHz gäller vid 12.5kHz kanaldelning att deviation får vara +-2.5kHz och bandbredden 10kHz. Vid 25 kHz kanaldelning kan man köra +-5kHz deviation, bandbredden blir då 16kHz.

 

Deviation. (Dev)

Ordet betyder avvikelse, och menar den maximala avvikelse från nominell bärvågsfrekvens frekvensmoduleringen åstadkommer. Deviationen kan vara +-2.5kHz eller +-5kHz eller för rundradio +-50 till 75kHz. Deviationen påverkas av den modulerande signalens (tal eller musik) styrka. Dvs starkare tal större deviation, svagt tal svag deviation. Deviationen påverkar den totala bandbredden.

 

Bandbredd

Det totala frekvensområde en modulerad radiosignal upptar. För frekvensmodulering gäller rent teoretiskt att den blir oändligt stor. Men den bandbredd som har betydelse kan man enkelt beräkna genom att summera deviationen och modulationsfrekvensen. Exvis om man har en sändare som ger +-5kHz dev. och moduleras med max 3 kHz tonfrekvens, (tal där man filtrerar bort ljud över 3kHz) 5+5+3+3= 16kHz. För en sammansatt moduleringssignal som tal blir bandbredden något större.
För en rundradiosändare med deviationen +-50kHz, och max moduleringsfrekvens 15kHz, blir totala bandbredden minst 130kHz. Till detta tillkommer att man modulerar FM rundradiosändaren med pilotton för stereo och ibland personsökare. Jämför man med AM och SSB är FM ganska utrymmeskrävande.

 

Modulationsindex

Modulationsindex är kvoten av deviationen och moduleringsfrekvensen. Exvis en sändare har +-5kHz deviation, och moduleras med 3 kHz,  5/3= Modulationsindex 1.66. Vid talöverföring är medeldeviationen c:a +-3kHz och då får man ett index på 1. Begreppet används sällan numera. Men enkelt kan man säga att effektivast överföring får man om modulationsindex är i närheten av 1.
Ett lägre index ger en brusigare signal, vilket märks tydligt om den station man lyssnar på talar mycket svagt i sin mikrofon. (Svagt tal = låg deviation= smal bandbredd)

 

Fasmodulering

I vissa äldre sändare använder man fasmodulering, det var vid kristallstyrning som den metoden var enklare att åstadkomma. Man fasvred bärvågen med hjälp av den förstärkta mikrofonsignalen. Detta är enklare än att frekvensmodulera en kristallstyrd sändare. Dessutom blir en sådan sändare mer frekvensstabil. I moderna radiostationer frekvensmodulerar man ofta direkt i frekvenssyntesen.
Fasmodulering ger egenskapen att deviationen blir större för högre modulationsfrekvens. Dvs låga frekvenser i talet ger låg deviation och höga delar av talet (diskanten) ger större deviation. Man får ett konstant modulationsindex, över det frekvensområde man sänder, vanligen 300Hz 3kHz Dvs sändningen har överdriven diskant, och i mottagaren måste man sätta in en diskantsänknings krets. Vi kallar diskantsänkningen Deemphasis. Diskanthöjningen i den fasmodulerade sändaren blir c:a  6 dB per oktav. (en Oktav är en fördubbling av frekvensen) Deemphasis i mottagaren sänker diskanten med motsvarande 6dB per oktav.

 

Preemphasis

Föra att erhålla konstant modulationsindex i en FM sändare över det frekvensområde man avser sända, (tal 300Hz till 3kHz) lägger man in ett diskanthöjningsnät i mikrofonförstärkaren, det kallar man Preemphasis. En sådan sändare låter i luften som en fasmodulerad sändare, dvs har överdriven diskant. Systemet med Preemphasis finns på alla FM sändare, såväl för talkommunikation som för rundradiosändning. Även satellitsänd TV, (bilden Frekvensmodulerad) har Preemphasis på sändaren och Deemphasis i mottagaren. Systemet ger brusvinster. Samma system finns på inspelningen av LP- skivor, vid inspelning på bandspelare och videospelare etc. Man ökar diskanten vid inspelning och sänker till normal nivå vid uppspelning. resultatet är en rak frekvenskurva och lägre brus.
I komradio finns ofta en ingång för data eller tonsystem utan preemphasis, avsikten är att kunna sända selektiva tonsystem utan preemphasis och deemphasis. Det är viktig t ex vid DTMF sändning då redan tonsystemet innehåller olika nivåer för olika tonfrekvenser.

 

Deemphasis

Diskantsänkningen  i mottagaren. Man sänker diskanten med samma kurva (men omvänd) som sändaren modulerats med. Oftast med 6 dB per Oktav. Detta gäller alla FM mottagare, även de för rundradio. En kul grej när man var i bilradioåldern var att plocka bort diskantsänkningen i sin radio, resultatet en klockren och brilliant diskant som fick kompisarna gröna av avund. Dock avsikten med Pre och Deemphasis är att frekvenskurvan mellan sändaren och mottagaren skall bli rak, inom det frekvensområde man avser sända. För komradio 300Hz-3kHz,  för rundradio 50Hz till 15 kHz. I rundaradiosammanhang kallas preemphasis o deemphasis för fekvenskorrigering 50 eller 80 mS.
När man bygger en repeater är det viktigt att tänka på dessa kretsar så man får ett bra ljud genom repeatern, samt att man inte får dubbel preemphasis.

 

Diskriminator

Den del i en FM mottagare som omvandlar den frekvensmodulerade signalen till ljud. Flera olika typer av FM detektorer finns. De flesta och alla som används idag är helt okänsliga för styrkeskillnader, dvs signalstyrka, amplitudmodulering och amplitudstörningar.

 

"Diskriminatornoll"

En FM detektor kan i vissa fall ha en utsignal där man kan ansluta ett mätinstrument som talar om när mottagaren ligger rätt i frekvens. På en del mottagare finns detta instrument, exvis IC-R8500. Förr trimmade man in kristallerna genom att mäta på diskriminatornollan. Denna signal används i vissa fall för automatisk frekvensinställning (AFC) och scanning. På detta mätuttag ger en frekvensavvikelse, (Deviation) upp i frekvens en positiv likspänning och vid en lägre frekvens en negativ spänning.

 

Modulationsbegränsare

Den del i mikrofonförstärkaren som amplitudbegränsar talsignalen. Detta är helt enkelt en amplitudbegränsare, ett överstyrt steg i förstärkaren. Ut från mikrofonförstärkaren kan komma endast en maximal amplitud oavsett hur högt man talar i mikrofonen. Vid starkt tal och således kraftig amplitudbegränsning blir det distorsion på talet. Man måste anpassa talstyrkan för att få måttlig begränsning, för att inte låta illa. Modulationsbegränsaren ser till att inte maximalt tillåten deviation inte överskrids. Vid amplitudbegränsningen bildas distorsion, vilket ger övertoner, dessa filtreras bort av ett lågpassfilter, som gör att inga ljud över 3kHz når sändaren. Detta håller bandbredden inom de givna gränserna. I vissa fall används en mikrofonkompressor som modulationsbegränsare. Den ger lägre distorsion, är dyrare och låter lite klenare.

 

Begränsare - limiter

I FM mottagarens mellanfrekvens finns en limiter. Ordet limiter används ibland även för modulationsbegränsaren. Limiterns uppgift är att göra så att inkommande signal får en konstant amplitud vid olika signalstyrka. En viktig uppgift för limitern är att ta bort amplitudmodulering från signalen. Störningar är ofta att likna vid amplitudmodulering, och sådana klipps effektivt bort av limitern. Limiterna är ett eller fler förstärkarsteg som bottnas. Limitern gör att fading försvinner, och att man får en konstant ljudstyrka vid mottagning. På enklare FM mottagare är funktionen av limiter i mellanfrekvensen dålig, sådana apparater kan man hitta bland billigare 27MHz, och enklare jaktradio på 155MHz. En bra limiter gör att en god FM mottagare kan skilja på två nästan lika starka insignaler, endast den starkare hörs. (se infångningsindex/capture ratio)

 

FM från satelliter

Trots att de flesta kommunikationsmottagare har de olika bandbredder som förekommer inom rundradio, amatörradio, komradio, så kan det bli problem att lyssna på satelliter. Anledningen är att de kör med en mitt i mellan deviation på +-15kHz. Dvs varken nbFM, WFM eller FM. 15kHz användes av komradio förr, då kanalavståndet var 50kHz. Bandbredden blir minst 30kHz. En gång i tiden hade det marina VHF bandet 50kHz kanaler, och +-15kHz deviation. Numera är det bara försvarets allra äldsta komradio som har 50kHz kanalavstånd. För att lyssna på en satellit som kör väderbilder blir FMn för smalt, och WFM för brett, men kan användas om man har en bra antenn och en masttoppförstärkare. Dessutom finns ett dopplerskift som adderas till frekvensen,  det gör att när satelliten kommer mot mottagaren stiger frekvensen med flera kHz, när den sedan passerat och avståndet ökar sjunker frekvensen fler kHz. Detta löses man endera med AFC, eller att mottagaren har en väl tilltagen bandbredd.

 

Vilken FM mode skall jag välja?

27MHz privatradio, smalaste FM läget gäller, 7-10kHz. det kan heta nbFM,FMn, eller FM på mottagaren.

29.5 29.7MHz amatörradio, här gäller att den bandbredd som skall användas är 8kHz. Mottagaren skall ställa på smalas möjliga FM, nbFM, FMn eller FM.  Många radioamatörer använder alldeles för stor bandbredd, och man kan behöva lyssna med 16 20 kHz bandbredd.

31MHz jaktradio, samma som för 27 och 29MHz gäller.

30 75MHz militärradio, man använder många äldre radiostationer som behöver mer än 30 kHz bandbredd, mottagaren ställs på nbFM, FMn eller FM, och det normala är att man måste lyssna med standard 16 kHz bandbredd, med viss distorsion som följd.

68- 88 MHz kommunikationsradio, all trafik körs med 16 kHz bandbredd. På mottagaren gäller nbFM, FMn eller FM. Många gånger när man lyssnar på polisen på 79 MHz upptäcker man att de talar mycket svagt i sina mikrofoner, därför kan man många gånger använda det smalaste FM läget, 7 eller  10 kHz.

88 108 MHz rundradio eller FM bandet här gäller mottagarens största bandbredd, det kan heta FM, WFM eller FMW. det behövs en bandbredd 100 300kHz för att få bra ljud. De som FM DX:ar brukar byta till smalare filter i detta mode. Det är möjligt att få tag på filer under 100kHz bandbredd, distorsion är följden, men man kan höra svara stationer från andra länder.

108-137MHz Flygradio här gäller AM ( Amplitudmodulering och 6 16 kHz bandbredd.

136-138 MHz  Satelliter, här behövs en bandbredd som sällan finns i mottagare. Därför måste man prova sig fram med WFM eller FM.

138-174 MHz i detta band finns komradio, marin VHF radio och amatörradio. Alla kör 16kHz bandbredd, så FM, nbFM eller FMn gäller. Inom amatörbandet 145-146 MHz börjar man med 12.5kHz kanaldelning då skall en bandbredd på under 10 kHz användas. ICOM:s större stationer och mobila stationer har smal o bred FM, 8 eller 16 kHz bandbredd.

För UHF gäller 16 kHz bandbredd, nbFM, FMn eller Fm.

Vill man lyssna på TV ljudet gäller WFM FMW eller FM samma som för 88 108MHz, 100 300kHz  bandbredd.

 

Vilken deviation skall jag välja?

Eftersom deviationen bestämmer min utsända bandbredd är det viktig att välja rätt. Endast ett fåtal radiostationer är försedda med möjlighet att välja bandbredd i sändning. Sådana apparater är ICOM:s senare mobila och fasta stationer. Exvis IC-2000,2001,910. IC-706 alla, IC-746, IC-756, IC-756PRO, IC-7400 etc. De mindre stationerna har FM och narrow. Man kan välja 16 eller 8 kHz bandbredd. De stora stationerna har tre bandbredder, 7, 10 och 16 kHz.

På 27 MHz skall minsta bandbredden användas, i typgodkända 27 MHz stationer är denna fast inställd.

På 29 MHz amatörband skall  bandbredden vara 8K0F3,  dvs 8 kHz, man väljer n (narrow) eller 7 till 10kHz. Flera utländska stationer kör alldeles för stor bandbredd, och man kan tvingas lyssna med bredaste filtret. Förmodligen för att deviationen är fel inställd, eller att man skruvat i sin radio.

På 144-146 MHz används 16KF3, dvs 16 kHz bandbredd. Men i och med att 12.5kHz kanalavstånd efter hand införs, skall man använda 8K0F3, dvs narrow eller 7-10kHz. Detta är viktigt om det finns X-kanaler i grannskapet.

På UHF banden används 16K0F3.

Alla komradioband kör 16kHz bandbredd.

 

FM är bandbreddskrävande

Jämfört med AM och SSB kräver FM stort frekvensutrymme. Dock finns det fördelar som uppväger detta. Som god ljudkvalitet, stabil brusspärr, små problem med störningar, LF detektion etc.

 

Vad betyder beteckningarna?

8K0F3, 16K0F3 etc. 8 står för bandbredd k för kilo och decimal, 0 för tiondelar, F3 står för Frekvensmodulerat tal.  16K0 betyder då 16.0 kHz bandbredd.

 

Steglängder i FM

Steglängd eller kanalsteg. För rundradio används 100kHz steglängd. Vissa länder har 50kHz, man kan på bilradioapparater finna att de går i 50kHz steg. Vid TV sändningar är  det bildsignalen som bestämmer steglängden till 5.5MHz. På 27MHz används 10kHz kanalsteg. PÅ 29MHz amatörband kan man välja fritt, men 510kHz steglängd är praktiskt. Komradio använder oftast 25kHz steglängd. På 144-146 MHz amatörband förekommer 12.5 och 25kHz kanalavstånd. I andra länder o världsdelar förekommer 5,6.25,10,12.5,15,20 kHz kanalsteg. Marin VHF använder 25kHz kanaler. Vissa frekvensband använder 25kHz kanalavstånd men fyra decimaler, exvis polisradion, 79.0125, 79.0375, 79.0625 etc.

 

Brusspärren i FM mottagare, Squelch

Brusspärren är en av FM mottagarens starka sida, den tjuvöppnar inte gärna för störningar av knattertyp, (tändstörningar). Den är mycket känslig och öppnar säkert för svaga signaler. Funktionen är att man utnyttjar bruset i FM mottagaren. Utan insignal brusar en FM mottagare kraftigt, det är limitern som åstadkommer detta. Minsta insignal sänker bruset och man kan läsa moduleringen. En tydligt hörbar brussänkning vid insignal är mycket lätt att detektera med en krets i mottagaren, den används då för att slå på ljudet. Brusar det för fullt stängs ljudet av. Enklare 27MHz och billiga jaktradio mäter signalstyrka för att åstadkomma brusspärren. Det ger en okänslig brusspärr som inte öppnar säkert för svaga signaler, och tjuvöppnar för störningar. ICOM har en extra finess på en del apparater, en brusspärr som vid stor vridning på brusspärren också gör att apparaten endast öppnar på signalstyrka. Exvis IC-706, den jobbar på bruset i början av ratten, för att sedan övergå till signalstyrka. Man kan på så vis bestämma vilken signalstyrka man vill höra. IC-2001 använder en aktiv dämpare för att åstadkomma detta.

 

FM på kortvåg

Förekommer endast på de högre frekvenserna, som 26 30 MHz. Dock har man som radioamatör tillstånd att använda FM även på lägre delar av kortvågen. men den selektiva fading som förekommer gör att det blir dåligt ljud, trängseln gör att  FM tar alltför stort frekvensutrymme.

 

Infångningsindex, capture ratio

Detta är FM mottagarens förmåga att skilja på två samtidigt inkommande signaler. Om den ena är starkare än den andra skall endast den starka höras. Hur stor skillnad i dB som den kan skilja på är infångningsindex. Det kan för moderna apparater vara 3 6dB. ett lägre värde är bättre. Vid AM mottagning hörs bara ett interferenstjut vid motsvarande förhållande. Värdet är numera inte så vanligt förekommande då de allra flesta FM stationer klarar detta bra. Billigare 27 MHz och enklare jaktradio har dåliga egenskaper. Det var förr mycket vanligt att man testade capture ratio på FM tuners för HiFI stereo. Man ville ju inte att en svag station på samma frekvens skulle störa.

 

FM på ICOM stationerna

ICOM är först att ha flera bandbreddsval i FM på sina tranceivers och mottagare. När det gäller mottagare och  scanners gäller WFM och FM, dvs FM för rundradio/TV ljud, och FM för komradio och amatörradio. Det är viktigt att hålla isär kanalstegen och bandbredden. Exvis om man kör 12.5kHz kanalsteg på 145 MHz bör man i de flesta fall använda FMn. Finns ingen trafik på grannkanalerna är det oviktigt. Vid lyssning på 27 och 29 MHz använder man smalast möjliga bandbredd. Alla ICOM stationer med FM har limiter i mellanfrekvensen, vilket ger mycket bra egenskaper som FM station. De har filter i flera mellanfrekvenser och en FM detektor av Quadratur typ som endast detekterar frekvensvariationer, samt demphasis i LF stegen. ICOM använder alltid bruset som brusspärr.

 

Selektivitet

En viktig egenskap hos en FM mottagare är selektivitet, dvs mottagarens förmåga att skilja stationer åt. Man mäter grannkanalsdämpning, dvs hur mycket den dämpar om någon sänder på grannkanalerna, de egenskaperna beror på vilka filter som sitter i mottagarens MF, samt lokaloscillatorns renhet.

 

Intermodulation

Intermodulationsegenskaperna är ett annat sätt att bedöma selektivitet, här matar man in två eller fler insignaler, mycket starka sådana. Dessa bildar en distorsionsprodukt på en annan frekvens, på den frekvensen mäter man känsligheten, detta är nyttofrekvensen. När den störs ut läser man av nivån på de störande generatorerna. Dålig selektivitet kan uppstå om lokaloscillatorn är oren, exvis rester på kanalavståndet, dessa kan blanda sig med signaler som förekommer på grannkanaler. Intermodulation kan yttra sig i praktiken så att man hör radio o TV ljud, kraftigt förvrängt på exvis en polisradiokanal. Medicin mot intermodulation är att dämpa mottagarens känslighet, att använda en antenn avstämd på den frekvens man lyssnar på eller att koppla ett bandpassfilter före mottagaren. Det finns även notchfilter som dämpar de  stationer som orsakar störningen. Exvis ett filter som dämpar 88 108 MHz. I dagens städer finns hundratals starka sändare som sitter på hustak, vattentorn etc.  Det är en mycket tuff miljö för en mottagare.

 

Sammanfattning

Man har i huvudsak bred och smal FM att välja på, bred för rundradio och smal för komradio.

För komradio finns på mer avancerade mottagare/tranceivers flera bandbredder.

Olika beteckningar på olika mottagare förekommer, men det är enkelt att lära sig vilken FM som skall användas genom att läsa bandbredden i specifikationen.

Nästan alla amatörradiostationer som sålts de sista 40 åren och som har FM på 29.6 MHz har för stor bandbredd jämfört med den som man får använda.

Mikrofontekniken hos de som sänder från en komradio är viktig för att få så bra mottagning som möjligt. Svagt tal eller långt mikrofonavstånd ger dålig läsbarhet, exvis polisen på 79 MHz. Andra som använder komradio i bullrig miljö har ofta för kraftig modulation med distortion som följd. Det är viktigt att man utnyttjar FM systemet genom att verkligen lära sig tala med rätt styrka i mikrofonen. På en FM station finns ingen indikator som visar hur nära mikrofonen eller hur högt man skall tala. Jämför SSB där alla sitter och tittar på effektmätaren och ser till att "prata upp" den optimalt. För den som lyssnar på FM stationer i bilen är det särskilt viktig att de man lyssnar på har full modulering, dvs den deviation som skall användas. På en del av ICOM stationerna finns mic gain även i FM.