En FM, la frecuencia instantánea de una onda portadora es variada de acuerdo a una onda moduladora, de tal forma que los cambios en la portadora se convierten en la frecuencia de la onda moduladora o frecuencia moduladora. La cantidad de variación en la onda portadora cambia alrededor de un promedio que se conoce como la desviación de picos de frecuencia entre ambas ondas y a la vez es proporcional a la amplitud de la onda moduladora.
Los parámetros de una señal con características de frecuencia modulada son los siguientes:
La ecuación para una onda resultante de frecuencia modulada con un pico de amplitud y en donde ambos componentes de onda son sinuosidales es la siguiente:
donde es la amplitud instantánea de la onda portadora que ya ha sido modulada, es la frecuencia de la onda portadora en y es la frecuencia de la onda moduladora también en .
es el índice de modulación o en otras palabras, el radio (división) entre la desviación de picos de frecuencia y la frecuencia moduladora. Es obvio que cuando la desviación pico de frecuencias también es y por lo tanto no hay ningún tipo de modulación. Cuando aparecen otras frecuencias o componentes laterales por encima y por debajo de la frecuencia portadora y en intervalos proporcionales a la frecuencia moduladora. Estos se vuelven parte del espectro resultante de la portadora ya modulada.
El numero de frecuencias laterales que ocurren en FM está relacionado al índice de modulación de tal forma que al incrementar de 0 en adelante, una cantidad proporcional a la energía de la portadora es tomada y distribuida a cada una de las bandas o frecuencias laterales. También al incrementarse el valor del índice de modulación, el ancho de banda de la onda resultante es ampliado y se van produciendo bandas laterales. Las frecuencias del lado de arriba y de abajo son intervalos proporcionales a la frecuencia moduladora y son simétricos alrededor de la portadora . Las amplitudes de la portadora y los componentes de sus bandas laterales están determinados por funciones de Bessel del primer tipo y de orden- así: en donde el argumento de esta función es el índice de modulación
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