RADIOTRANSMISORES DE AM Y FM

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1 RADIOTRANSMISORES DE AM Y FM
1er Seminario Técnico Especializado Para el Cambio de Frecuencias de AM a FM RADIOTRANSMISORES DE AM Y FM 19 DE MARZO DE 2009 PRESENTADO POR: CELESTINO ANTONIOLI RAVETTO

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3 CUESTIONES A CONSIDERAR:
POTENCIA Y SU CONTROL EFICIENCIA COSTO INICIAL COSTO DE OPERACIÓN COMPATIBILIDAD CON RADIO DIGITAL REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN VENTILACIÓN Y/O AIRE ACONDICIONADO REDUNDANCIA MANTENIMIENTO DIMENSIONES PESO SERVICIO DEL FABRICANTE Y DEL DISTRIBUIDOR DISPONIBILIDAD DE REFACCIONES

4 TRANSMISOR DE AM

5 INTRODUCCIÓN A LA NUEVA SERIE
DE TRANSMISORES DE AM DE ALTA POTENCIA SERIE NX DE ESTADO SÓLIDO

6 NX800 Disponible desde 2008 en potencias de 100kW a 2MW.
Todos los modelos pueden incluir analógico, C-Quam, DRM & HD Radio AM. Eficiencia elevada – 90% tipica, entrada de CA a salida de RF . Eficiente uso del espacio – hasta 74% menos volumen que otros equipos de potencia similar High performance – Direct DSP Digital RF and Modulator Drive Pre-corrección adaptiva dinámica estandar: AM-AM, AM-PM, Mod-EQ, y ecualización de antena.

7 Esquema del NX100 – a 100kW

8 Main/Alt Supervision / Control
DIAGRAMA A BLOQUES 2.5kW 40 Modulator / RF Amps Series Combiner Dual T Output Matching Network Mod Drive 1-3 4-6 7-9 Main/Alt Supervision / Control RF Drive DSP Exciter Audio Inputs: AES/EBU, Analog L&R, I&Q Optional GPS Manual Control 15” LCD GUI TCP/IP Webserver / Remote Control RF Driver PS Fan Controller Mains Transformer Phase Control Rectifier Choke Input Filter 400V DC

9 Integral Digital (Think Inside the Box)
The NX Series of AM transmitters are the first transmitters to be provided with all current forms of AM broadcasting supplied internally. AM Analog. (Built-in) – AES/EBU or L&R analog inputs. C-Quam AM Stereo – (Built-in) – AES/EBU or L&R analog inputs. DRM Model – Optional Exciter installed internally, includes content server. The NX series GUI serves to configure the DRM exciter. Feeds I&Q inputs in the NX. HD Radio Model – Optional Exgine installed internally which feeds the I&Q inputs in the NX.

10 Dynamic Pre-Correction
The NX Series of AM transmitters are the first high power AM transmitters to be provided with Dynamic Pre-correction that corrects for all primary forms of distortion which typically affect both analog and digital AM broadcasting: More Linear – Clean Spectrum Adaptive envelope equalization Adaptive AM-AM correction Adaptive AM-PM correction

11 Main/Alternate Supervision & Control
Interfaces the dual DSP exciters to provide uninterrupted modulation and RF to the amplifiers. Accepts Dual AES/EBU inputs, Analog L&R, and I&Q inputs. Accepts optional GPS input card for ultimate frequency accuracy. Provides standard parallel remote control facility as well as full web server TCP/IP control. Has failsafe manual basic control.

12 Redundant DSP DDS Exciters
Embedded DSP/FPGA based system Full digital system from source through to modulator/power amplifier Accepts I&Q signals from integrated DRM exciter or HD Radio Exgine card. Adaptive transmitter linearization AM/AM Correction AM/PM Correction Envelope equalization Novel IBOC signal conditioning system, reduces out-of-band emissions by moderating high frequency phase transitions inherent in the IBOC signal. Antenna equalization capability

13 RF Amplifier / Modulator Module
Hall Effect Current Sensor Replaceable Fuse 200A FET’s Replaceable with a screwdriver Modulator Input RJ45 Drive Transformers RF Driver Modulator RF Amplifier 98% PA Efficiency Can run 12kW of carrier power 24/7. In NX the module only runs at 2.5kW of carrier.

14 RF Amplifier / Modulator Module
No adjustments – no pots Broadbanded – entire AM band Hot pluggable. Heavy gold connectors both sides. Heat sink 2.5 times required size High Efficiency Silicon Carbide modulator diodes Balanced RS422 modulator and RF drive.

15 RF Amplifier / Modulator Module
Front panel modulator input RJ45 Front panel tri-color LED module status 9 phase digital modulator – means low Q modulator filter – better performance. Modulator bandwidth: 2.5 mega-samples per second LED RJ45

16 Modulation Distribution Board
Distributes 9 phases of digital modulation to 40 modules When modulation is removed from a module, the module shuts off and a relay in the combiner removes the module from the combiner. Each module works with three phases. There are three banks of modules = 9 phases total. If a bank of modulation fails, the transmitter can still run 50% power.

17 Series Combiner Consists of a two parallel copper pipes with ferrite cores which couple the RF output. Can handle many times the required power. Broadbanded. Module isolation relay is one of only two moving parts in the NX, the other is the fans.

18 Output Network The Output Network is the ONLY frequency dependant section in the NX Series. Consists of two T networks, with a shunt 3rd harmonic trap. This is a low Q filter, which provides minimal amplitude and phase distortion to the RF signal. Adjustment of the NX series from one frequency any other in the AM band may be accomplished in less than 1 hour. Kit with frequency dependant parts for all MW frequencies is available.

19 Lightning and Surge Suppression
The AC mains are protected by MOV banks before the mains transformer, both differentially and common mode. The mains transformer isolates all common mode spikes. The HV rectifier bank can correct for dynamic over voltage conditions. The antenna is protected with long life carbon spark gaps in the output network, as well as by a high speed tritium gap.

20 Cooling Typical fan life is over 11 years.
10 Ball Bearing DC Fans arranged in hot pluggable trays – two for each tray. Transmitter will operate with just one working. Typical fan life is over 11 years. Fan operation and speed is monitored by the controller. Due to the efficiency, only 10kW of heat is produced, about the same as a typical 10kW FM transmitter. Air is drawn in from the rear, through a washable metal air filter.

21 Power Supplies Three phase AC power of a broad range of configurations are fed through a large, high efficiency transformer in a separate cabinet. 250V three phase is fed to the transmitter. The 250V feed is rectified through a phase controlled three phase rectifier bank which provides voltage control and soft start. Ten large fuses protect banks of 4 modules. Filtering is done by dual choke input filters with a large bank of electrolytic capacitors. All LVPS (Controller, RF Drive, Fan) are completely redundant.

22 Comparison Specification/Feature Nautel NX100 Harris 3DX100
Thomson M2W 100 BE 4MX100 Riz OR 100 SD Efficiency - AC to RF 90% 86% 85% 88% 84% Floor area (sq ft) 19 57 60 22 ?? Adaptive pre-correction Yes - 4 modes No Dual Exciters Yes AES/EBU Input Color LCD GUI C-Quam Built-In - Standard Integral DRM model – optional Integral HD Radio – optional Integrated Network Analyzer – Standard Integrated Spectrum Analyzer Standard

23 NX Graphical User Interface
The NX Series features a 17 inch Color LCD screen with a wide range of configurable displays. The GUI can be controlled by touchscreen, or via a mouse and keyboard. Some of the features in the GUI include: Network analyzer for antenna cusp analysis. Spectrum analyzer for spectral mask compliance. Complete monitor and control of all functions to module level. Logging of all functions The NX display is also available as a flash graphic display on any web-interfaced PC or handheld device via the internal NX web server.

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27 TRANSICIÓN DE AM A FM EQUIPOS CABINAS DE PRODUCCIÓN Y DE TRANSMISIÓN
PROCESADOR DE AUDIO GENERADOR DE ESTEREO TRANSMISOR ANTENA INSTALACIONES (NO NECESARIAMENTE EN EL MISMO SITIO DE LA AM) ENLACE ESTUDIO PLANTA PROGRAMACIÓN

28 TRANSICIÓN DE ANALÓGICO A DIGITAL
EQUIPOS PROCESADOR DE AUDIO GENERADOR DE SEÑAL DIGITAL TRANSMISOR DIGITAL COMBINADOR SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES HACIA LA ANTENA OPCIÓN DE 2ª ANTENA ENLACE ESTUDIO PLANTA

29 TRANSICIÓN DE ANALÓGICO A DIGITAL
PROGRAMACIÓN ESTE ES UN PUNTO CRÍTICO, SI LA POLÍTICA DE TRANSICIÓN SOLO PERMITE EL SIMULCAST, LA POSIBILIDAD DE ATRAER AL PÚBLICO HACIA EL USO DE LA EMISIÓN DIGITAL ES CASI NULA, YA QUE EL ÉXITO DE ESTA TECNOLOGÍA ESTÁ MAS RELACIONADA CON LA POSIBILIDAD DE OBTENER NUEVOS SERVICIOS QUE CON LA CALIDAD DEL SONIDO OBTENIDO.

30 CUESTIONES A CONSIDERAR:
POTENCIA Y SU CONTROL EFICIENCIA COSTO INICIAL COSTO DE OPERACIÓN COMPATIBILIDAD CON RADIO DIGITAL REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN VENTILACIÓN Y/O AIRE ACONDICIONADO REDUNDANCIA MANTENIMIENTO DIMENSIONES PESO SERVICIO DEL FABRICANTE Y DEL DISTRIBUIDOR DISPONIBILIDAD DE REFACCIONES

31 RF Output Connector/Impedance: 7/8 EIA Connector/50 ohm
2 KW FM Broadband MOSFET Amplifier MHz Frequency Range: Mhz Input Power: W Rated Output Power: 2000 W RF Output Connector/Impedance: 7/8 EIA Connector/50 ohm RF Input Connector/Impedance: "N" Connector/50 ohm Spurious and Harmonic Suppression: > 70 dB AC Input Power: Volts Single Phase Typical input power ALC output power stability: ± 3% Power Consumption: watts from AC eficiencia 55% Overall Dimensions: 19” (482 mm) wide x 9” ( 228 mm) high x 28” (711 mm ) depth Weight: 78 Lbs (35 Kg) Recommended Ambient Temperature: 0° to 30° C (32° to 85° F) Maximum Humidity 90%, non-condensing

32 FM 20S : Technical Specifications
RF SPECS Output Power: Range: 10 kW to 20 kW Efficiency: 77% typical at 20 kW (actual dependent on line voltage and carrier frequency) VSWR: Rated power into 1.3:1 maximum, capable of operating into higher VSWR with automatic power reduction, open and short circuit protected at all phase angles Impedance: 50 ohm AC Power Consumption: Typical at 20 kW RF Power Output: 30.5 kW 66% efficiency

33 FM 20S : Technical Specifications
RF SPECS Frequency: Range: 87.5 MHz to 108 MHz, tuned to specific operating frequency, exciter programmable in 10 kHz steps Stability: ±300 Hz, 0° to 50° C RF Harmonics Suppression: Suppression meets all FCC/DOC requirements and CCIR recommendations Modulation: Type: Direct frequency modulation of carrier frequency Capabilities: Greater than ±350 kHz

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35 Opciones para la instalación del sistema IBOC en FM:
– Antenas separadas – Combinación en alto nivel – Amplificación común (analogo y digital)

36 • Amplificación separada
HD Radio™ sistemas posibles actualmente: • Amplificación separada – Transmisor de HD separado del analógico • Amplificación común – Transmisor híbrido analógico y digital

37 Antenas separadas • Sistema con la mayor eficiencia
• Sistema analógico existente con agregado de retardo • Se recomienda un aislamiento entre antenas de al menos 35 dB • Se puede realizar con distintas configuraciones de instalación de antenas. • El transmisor digital puede ser empleado como transmisor de respaldo de la señal analógica si el transmisor analógico falla.

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39 Amplificación separada
Combina´dor en alto nivel. • Requiere de 7-10 dB mas de potencia del transmisor digital • Requiere al menos 10% mas de la potencia nominal analógica • La eficiencia del sistema en conjunto puede ser comparable a la usada en el sistema de combinación en bajo nivel • El transmisor digital puede ser empleado como transmisor de respaldo de la señal analógica si el transmisor analógico falla.

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41 Sistema FM IBOC Combinado en Alto Nivel
Muestra RF de alto nivel Proces. de audio IBOC Antena Portadora IBOC Carga Convertidor veloc. datos/ Alineamiento De tiempo Amp Lineal IBOC Filtro Pasa Banda Enlace Xmsr Enlace Rec Excitador FM IBOC Combinador 1,500 Watts Audio Digital AES3 con retardo Receptor GPS Proces. de audio analógico Amp de potencia FM clase “C” Excitador FM Monitor de Mod = Equipo Nuevo Audio de Banda Base Compuesta Portadora FM = Equipo Existente 16,667 Watts

42 TRANSMISOR HARRIS HT25 FM AJUSTADO PARA UNA POTENCIA DE 16,600 WATTS EN 91.3 MHz MODULADO EN FM ANALOGICA TRADICIONAL

43 EXITADOR DEL TRANSMISOR ANALOGICO DE FM PROCESADOR DIGITAL DE AUDIO

44 BROADCAST ELECTRONICS
TRANSMISOR BROADCAST ELECTRONICS FMi 402 AJUSTADO PARA UNA POTENCIA DE 1,500 WATTS EN 91.3 MHz MODULADO EN MODO DIGITAL

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46 EXITADOR DE FM ANALOGICO
TRANSMISOR DE 1,500 WATTS IBOC HD-RADIO GENERADOR DE SEÑAL IBOC HD-RADIO EXITADOR DE FM ANALOGICO Y DE IBOC HD-RADIO

47 COMBINADOR SHIVELY LABS MODELO 5526
Antena DIGITAL 1,500 WATTS Carga Combinador ANALOGICO 16,600 WATTS 15,000 WATTS ANALOGICO 150 WATTS DIGITAL COMBINADOR SHIVELY LABS MODELO 5526

48 CARGA RESISTIVA DE 5,000 WATTS PARA EQUILIBRAR AL COMBINADOR DISIPANDO 1,600 WATTS DE ENERGÍA DEL TX ANALOGICO Y 1,350 WATTS DEL TX DIGITAL

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50 POLARIZACION CIRCULAR
ANTENA KATHREIN MODELO DE 24 PANELES EN 8 NIVELES PARA LA TRANSMISION DE IBOC-FM GANANCIA MAXIMA 6.6 dBd POLARIZACION CIRCULAR PATRON DIRECCIONAL

51 Sistema FM IBOC Combinado en Alto Nivel
Muestra RF de alto nivel Procesor de audio IBOC Antena Portadora IBOC Carga Convertidor veloc. datos/ Alineamiento De tiempo Amp Lineal IBOC Filtro Pasa Banda Enlace Xmsr Enlace Rec Excitador FM IBOC Combinador 1,500 Watts Audio Digital AES3 con retardo Receptor GPS Procesor de audio analógico Amp de potencia FM clase “C” Excitador FM Monitor de Mod = Equipo Nuevo Audio de Banda Base Compuesta Portadora FM = Equipo Existente 16,667 Watts

52 15,000 WATTS ANALOGICO 150 WATTS DIGITAL
Antena DETERMINACION DE LA POTENCIA EFECTIVA RADIADA EN LA DIRECCION DE MAXIMA GANANCIA PARA LA SEÑAL ANALOGICA POTENCIA TX ANALOGICO 16,600 W PERDIDAS EN EL COMBINADOR 1,600 W PERDIDASTOTALES EN LINEAS 2,132 W POTENCIA ENTRADA ANTENA 12,867 W GANANCIA EN POTENCIA DE LA ANTENA 4.6 POTENCIA EFECTIVA RADIADA 59,190 W DIGITAL 1,500 WATTS Carga Combinador ANALOGICO 16,600 WATTS 15,000 WATTS ANALOGICO 150 WATTS DIGITAL DETERMINACION DE LA POTENCIA EFECTIVA RADIADA EN LA DIRECCION DE MAXIMA GANANCIA PARA LA SEÑAL DIGITAL POTENCIA TX DIGITAL 1,500 W PERDIDAS EN EL COMBINADOR 1,350 W PERDIDAS TOTALES EN LINEAS 21 W POTENCIA ENTRADA ANTENA 129 W GANANCIA EN POTENCIA DE LA ANTENA 4.6 POTENCIA EFECTIVA RADIADA 593 W RELACION DE POTENCIA DE ANALOGICO A DIGITAL 20 dB ES DECIR PARA COBERTURAS SIMILARES AL AREA PRIMARIA DE SERVICIO LA POTENCIA ES 100 VECES MAS PEQUEÑA EN EL MODO DIGITAL

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54 PORTADORA INTERFERENTE
DESTRUCCION DE LA SEÑAL DIGITAL SUPERIOR (LADO DERECHO) GENERANDO UNA SEÑAL LOCAL EN LA CIRT CON UN TRANSMISOR OPERANDO A +200 KHz DE LA 91.3 MODULADO CON UN TONO PORTADORA INTERFERENTE 91.3 MHz 91.5 MHz SEÑAL DIGITAL INTERFERIDA LA SEÑAL DIGITAL RESISTE SI SE CONSERVA SIN INTERFERENCIA EL DUPLICADO DE LA INFORMACION CONDUCIDO POR EL BLOQUE INFERIOR (LADO IZQUIERDO)

55 PRUEBA CON SEÑALES INTERFERENTES A 400 KHz EN AMBOS LADOS

56 Amplificación común • Solo requiere un transmisor
• Simple • Solo requiere un transmisor • Es una opción recomendada si se va a cambiar de transmisor de FM y se planea instalar el sistema IBOC.

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58 Las condiciones de operación se realizarán observando las disposiciones normativas. A continuación se mencionan las más importantes: Recomendaciones contenidas en la Norma Oficial Mexicana Recomendaciones que debe contener el proyecto de inversión CAPITULO 7. Equipos TX (7.1, ) Transmisor Principal y Transmisor Emergente. Precisar los transmisores que se utilizarán como principal y emergente. CAPITULO 8. Instrumentos de Medición (8.1) Características Técnicas de los instrumentos. CAPITULO 9.Medidores e instrumentos de Comprobación (9.1, 9.2) Propuesta de los equipos de medición y comprobación que se utilizarán CAPITULO 10. Sistema Radiador. Antenas ó sistemas de antenas, estructuras para el soporte de la antena, Ubicación cercana a otras estaciones. (10.2.1,10.3,10.4.2) Tipo de antena que se instalará, así como su ganancia en potencia y número de elementos radiadores. Proponer que se utilizará la misma estructura de radiación soporte de la antena en AM, de ser así, anexar la autorización de la Dirección General de Aeronáutica Civil. En cuanto al punto , si el sistema radiador va ubicarse a una distancia de 70 m, o menos, de otras estaciones de F.M. se analizará, en uno y otro canal, que no habrá interferencias entre una y otra estación debido a productos de intermodulación u otros efectos. CAPITULO 12. Requisitos de Seguridad para protección de la vida humana y del equipo, protección para el equipo. (12.1) Mencionar todas las consideraciones que se tomaron en cuenta. Por ejemplo: sistemas de tierras, tapetes aislantes, interruptores automáticos, etc.

59 Otras consideraciones, que no se encuentran en la Norma, pero que son importantes para tomarlas en cuenta. Cabinas de transmisión: Mencionar cual será el equipo electrónico que se instalará y operará en las cabinas de transmisión y producción. Sistema de enlace estudio-planta: En el caso de utilizar frecuencias para el enlace estudio-planta, mencionar que cuando se autorice el cambio de frecuencia de AM a FM, se solicitará la frecuencia de enlace, cumpliendo con lo establecido en el Acuerdo publicado en el DOF del viernes 7 de mayo de 1999.

60 Características propuestas para la instalación de la estación de radio en F.M.
Frecuencia Potencia radiada aparente Patrón de radiación de la antena Altura de la torre, en su caso Croquis de operación múltiple, plano de ubicación y áreas de servicio de la estación, en su caso.

61 Gracias por su atención

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63 TRANSICIÓN DE ANALÓGICO A DIGITAL
PROGRAMACIÓN ESTE ES UN PUNTO CRÍTICO, SI LA POLÍTICA DE TRANSICIÓN SOLO PERMITE EL SIMULCAST, LA POSIBILIDAD DE ATRAER AL PÚBLICO HACIA EL USO DE LA EMISIÓN DIGITAL ES CASI NULA, YA QUE EL ÉXITO DE ESTA TECNOLOGÍA ESTÁ MAS RELACIONADA CON LA POSIBILIDAD DE OBTENER NUEVOS SERVICIOS QUE CON LA CALIDAD DEL SONIDO OBTENIDO.

64 ¿Que es lo que mantiene la atención del público?
EL CONTENIDO DE LA PROGRAMACION. Esta es la parte medular que captura al radioescucha, ya que espera un cierto ambiente que lo integra el conjunto de elementos que intervienen en el programa, salvo en los casos en que el sonido sea realmente molesto, el radioescucha puede tolerar cierto grado de mala calidad en el sonido, pero no tolera una programación que no le resulta de su interés.

65 ¿Que es lo que mantiene la atención del público?
LA CALIDAD DEL SONIDO QUE ESCUCHA EN SU RECEPTOR. Entre mejor se escuche la estación, evidentemente habrá mas oportunidad de capturar la atención del radioescucha. De acuerdo con Duncan American Radio Research, el público abandona a las estaciones por: exceso de carga comercial y por falta de creatividad en la programación.

66 ¿Por qué si la problemática es la misma en todo el mundo, se han desarrollado sistemas distintos e incompatibles entre ellos?

67 La radiodifusión como medio de comunicación y como negocio, ha seguido caminos distintos, encontrándose situaciones diferentes entre Europa, Asia y América, de tal manera que para cada región y para cada país, la solución que se desarrolló se basó en las particularidades: técnicas, políticas y económicas, de cada caso, de aquí la dificultad de adoptar un sistema para el caso de México, el cual no está suficientemente identificado con las condiciones de ninguna de las regiones en donde se han desarrollado las tecnologías.

68 TENDENCIA IRREVERSIBLE
LOS EQUIPOS ELECTRÓNICOS EN GENERAL ESTÁN EVOLUCIONANDO HACIA LA DIGITALIZACIÓN, DE TAL MANERA QUE LA RADIO A CORTO PLAZO SERA DIGITAL Y MULTIMEDIA.

69 La tecnología de la radio digital la conduce a la integración de sus servicios con los otros elementos de las telecomunicaciones.

70 El usuario de la nueva radio con dificultad, se podrá seguir llamando -apenas- ‘el oyente’. Y es que esta tecnología digital hace posible la producción de radios multimedia. El público podrá disfrutar de una gama variadísima de contenidos audiovisuales, interactuando en forma dinámica con la programación, y escogiendo realmente lo que desea escuchar.

71 GPS TELEVISIÓN TELEFONÍA RADIO SATELITAL REPRODUCTOR DE AUDIO
RADIO DIGITAL

72 INDEPENDIENTEMENTE DE LO QUE HAGA MÉXICO, EN EL CORTO PLAZO LOS FABRICANTES DE EQUIPO IRÁN DESCONTINUANDO LOS EQUIPOS DE AM Y FM, PARA OFRECER SISTEMAS DIGITALES CON RECEPTORES MULTIMEDIA

73 Las ondas radioeléctricas no están sujetas a las limitaciones fronterizas, de tal manera que la radiodifusión enfrenta una competencia internacional, particularmente significativa en el caso mexicano con la enorme frontera con Estados Unidos.

74 Por otra parte la presencia de Internet con su acelerado desarrollo, permite desplegar programas multimedia con cada vez mayor calidad, cubriendo programas de audio y video, que compiten directamente por la audiencia, resultando inevitable la globalización de las comunicaciones.

75 ? ? ? ? ? ? ? ¿RADIO DIGITAL? SI PERO ¿CON QUÉ SISTEMA? EUREKA 147
IBOC AM IBOC FM DARS WORLD SPACE DRM ? ? ? ?