Sinüsoidal bir işaretin genliği, frekansı veya fazı değiştirilerek alçak frekanslı bir bilgi işaretinin modülasyona tabi tutulması mümkündür. Frekans ve fazın değiştirilmesi ile oluşan modülasyona açı modülasyonu adı verilir. Açı modülasyonunun kısa olarak tanımı; bir taşıyıcı dalganın açısının bilgi işaretine bağlı olarak ve belli bir referansa göre değişmesidir. Açı modülasyonu faz ve frekans modülasyonu olmak üzere ikiye ayrılır.
Bunların kısa olarak tanım ve özellikleri şöyledir:
• Faz modülasyonu (PM): Bir taşıyıcı işaretinin fazının belli bir referansa göre bilgi işaretinin genliğine bağlı olarak değişmesidir.
• Frekans modülasyonu (FM): Bir taşıyıcı işaretinin frekansının bilgi işaretinin genliğine bağlı olarak değişmesidir
Faz modülasyonu haberleşme sistemlerindeki işaret iletiminde doğrudan kullanılmamasına rağmen, FM işaretinin nasıl oluşturulduğunu ve FM ile GM sistemlerindeki gürültü karakteristiklerinin karşılaştırılmasında faydalı olmaktadır. Bundan dolayı açı modülasyonu olarak yalnız frekans modülasyonu kullanılır. Frekans modülasyonu (FM), ilk olarak 1931 yılında GM modülasyonunun bir alternatifi olarak ortaya çıkmıştır.
Frekans modülasyonu için iki önemli sinyal vardır. Bunlar, alçak frekanslı bilgi ve yüksek frekanslı taşıyıcı sinyalidir. Modüle edilmemiş taşıyıcının frekansına, merkez ya da sükûnet frekansı adı verilir. Örneğin, 3 KHz’lik bilgi sinyali ile 100 MHz'lik taşıyıcı, frekans modülasyonuna tabi tutulursa burada ki 100 MHz taşıyıcının merkez frekansıdır. Modülasyon için gerekli olan sinyaller, Modüle eden (bilgi) sinyalin (+} alternanslarında, taşıyıcının frekansı yükselir.
Bu değer merkez frekansının üstündedir. Taşıyıcının en yüksek frekansı, bilgi sinyalinin (+) maksimum değerinde elde edilir. Bilgi sinyalinin (-) alternanslarında, taşıyıcının frekansı azalır. Bu değer merkez frekansının altındadır. En düşük taşıyıcı frekansı, bilgi sinyalinin (-) maksimum değerinde elde edilir. Modüle eden sinyalin genliği sıfırsa taşıyıcı frekansı merkez frekansına eşittir. frekans modülasyonlu dalganın frekansı bir akordeon misali merkez frekansının üstüne ve altına çıkar.
Bir FM'li dalganın frekansı, modüle edensinyal genliğinin değişimine bağlı olarak merkez frekansının altında ve üstünde değerler alır. İşte taşıyıcı frekansının, modüle eden sinyalin (+) ve (-) tepe değerlerinin sebep olduğu frekans değişme miktarına “frekans sapması (değişme miktarı, deviasyonu)” denir. Modüle eden sinyalin genliği ne kadar büyük ise frekans modülasyonlu sinyalin, frekans değişme miktarı da o kadar fazladır.
Örneğin, düşük genlikli modüle eden sinyal, 100 MHz’lik bir taşıyıcı frekansını 99,99 MHz ile 100,01 MHz arasında değiştiriyorsa buradaki frekans sapması ±10 KHz’dir. Yani, taşıyıcının frekansı merkez frekansının 10 KHz üstüne ve 10 KHz altına düşer. Aynı merkez frekanslı taşıyıcı sinyali, büyük genlikli modüle eden sinyalle modülasyona tabi tutulup taşıyıcı frekansını 99,95 MHz ile 100,05 MHz arasında değiştiriyorsa buradaki frekans sapması ±50 KHz’dir.
Frekans sapma değerlerine bakılarak bilgi sinyal genliği hakkında bilgi sahibi olunabilir. Frekans modülasyonunda, askerî amaçla yayın yapan FM vericilerde ±40 KHz, sivil amaçla yayın yapan FM vericilerde ise ±75 KHz’lik frekans sapması kabul edilmiştir. FM yayını yapan vericilerin, frekans bantları dışında komşu kenar bant frekansları bulunabileceğinden istasyonlar arası karışıma sebebiyet verilmemesi için sivil amaçlı FM vericilerde ±75 KHz (150 KHz)'lik bandın alt ve üst kısımlarında 25 'er KHz'lik emniyet bandı bırakılmıştır.
Böylece bant genişliği 200 KHz'e çıkarılmıştır. Buna benzer bir şekilde, askerî amaçla yayın yapan vericilerde mevcut bant genişliğinin alt ve üst kısımlarına 10'ar KHz'lik emniyet bandı ilave edilerek toplam 100KHz'lik bir bant genişliği tahsis edilmiştir. Frekans Modülasyonunda Bant Genişliği Frekans modülasyonunda modüle edici her sinyal için bir çift yan bant oluşur. Bu da teorik olarak frekans modülasyonunda sonsuz sayıda yan bant oluşması anlamına gelir.
Örneğin 10MHz.lik taşıyıcı sinyal 100 KHz lik bir sinyalle frekans modülasyonuna tabi tutulursa, 10100-9900 KHz, 10200-9800 KHz, 10300-9700 KHz gibi frekanslarda yan bant sinyalleri oluşur. Fakat frekans değişimi arttıkça yan bant sinyallerinin gücü azalır. Genliği, taşıyıcı sinyalin genliğinin %1’inden daha düşük olan yan bantlar ihmal edilir. Frekans modülasyonunda ortalama ±75 KHz.lik bant genişliği kullanılır. Bu bant genişliğinin altında yapılan FM yayınlara dar bant FM, üstünde yapılan yayınlara geniş bantlı FM denir.
Frekans modülasyonunda bant genişliğini bulmak için 2 formül kullanılır.
1. BW = 2 *fm* önemli bant sayısı (Tablo kuralı)
2. BW = 2* (∆f + fm) (CARSON Kuralı)
Önemli yan bant sayısı belirlenirken harmonik genliğine bakılır. Taşıyıcı genliğinin %1 oranına kadar olan harmonik genlikler alınır. Geri kalan kısım alınmaz. Önemli yan bant sayısı belirlenirken aşağıda verilen tablo kullanılır. Tablo taşıyıcı genliği 1Volt alınarak normalize hale getirilmiştir.
