FM betyr Frekvensmodulasjon. Kort fortalt er teknikken at frekvensen moduleres i takt med tale eller musikk. Derav frekvensmodulasjon. FM benyttes kun på meterbølgebåndet og kun for overføring av tale og musikk. I TV-teknikk benyttes AM, Amplitudemodulasjon for overføring av bildesignalet, mens FM-benyttes for lyd.

De første radiosignalene som ble brukt for kringkasting, var på AM. Dette definerte båndene langbølge, mellombølge og kortbølge. På grunn av at AM-teknikken gjør at musikken og talen ikke modulerer frekvensen, er signalet veldig dårlig. Fordi også båndbredden AM-benytter er meget lav (Maks 7 kHz båndbredde), vil man ikke få båndbredde opp mot 15 kHz slik som er kravet for bra lyd på FM.

Allerede på 20-tallet var Edwin Armstrong i gang med å finne en ny teknikk som kunne eliminere statisk støy som forekommer på AM. Problemet med AM, er at det skal lite til for å skape forstyrrelser. En ny teknikk måtte til for å eliminere dette og i 1933 tok Edwin Armstrong patent på frekvensmodulering som alternativ til AM. Dessverre tok det opptil 30 år før denne teknikken skulle bli utbygget og utnyttet slik som i dag.

I radioens gullalder, definert i tidsrommet 1945-1960, ble derfor FM-teknikken tatt i bruk for radiokringkasting. I den første perioden ble de kalt VHF-lydkringkasting og ikke FM. Lydkvaliteten ble forbedret og revolusjonerte radiosendingene betydelig.

I første omgang, fantes det kun monosendinger, men på 60-tallet begynte man å utvikle båndbredde for stereosendinger. Den aller første FM-senderen ble tatt i bruk i 1954 og Voss var første sted som fikk oppleve god lydkvalitet.

Norge begynte utbyggingen av FM-sendere parallelt med utbyggingen av TV-sendere. I 1969 var det nok med bare 33 hovedsendere for FM for å dekke hele Norge, en av årsakene til det, er at monosendingene krever minimalt med sendere. Når stereosendingene kom, økte båndbredden og det økte kravet til flere FM-sendere. Det er også en annen årsak til at man måtte sette opp flere sendere, dette skyldes modulasjonsindeksen blir lavere.

En FM-frekvens er oppdelt i forskjellige områder ut fra hvilket signal som skal sendes ut. For monosendinger, er det verdien av L+R som er nødvendig, mens ved stereosendinger, er verdiene L-R som er nødvendig. For at mottageren skal vite at det er stereosendinger, sendes det ut en pilottone på 19 kHz som gjør at stereosignalet blir dekodet.

Båndbredden på en FM-frekvens er satt til +/- 200 kHz, der man i Norge har maksimal deviasjon (Båndbredde ut fra senterfrekvensen) på 100 kHz. I Europa er kravet +/- 150 kHz båndbredde (75 kHz ut fra senterfrekvens). Bildet under viser frekvensen i form av båndbredden. De røde feltene er dødsoner for deviasjon opp mot 100 kHz.

Det multipleksede signalet som sendes på en FM-frekvens, består av båndbredde for mono og stereolyd, samt ulike tilleggstjenester som RDS og DARC. De siste tjenestene er rene datatjenester som overfører ulike signaler.

Ved FM-monokringkasting dekker lydsignalet frekvensområdet 30 Hz - 15 kHz, mens ved FM-stereokringkasting dekker informasjonssignalet frekvensområdet 30 Hz - 53 kHz.

For å sende stereosendinger, kreves det 8 ganger sterkere sender. Årsaken er at modulasjonsindeksen er lavere ved stereosendinger.

Vi skal her se eksempel på utregning av modulasjonsindeksen:

Selv om kanalbredden økes fra 75 kHz til 100 kHz ved stereosendinger, er modulasjonsindeksen fremdeles lav.

Fordi FM-støy er avhengi av modulasjonsindeksen fører forskjellen på laveste modulasjonsindeks for mono og stereo til at FM-stereo har ca. 20 dB dårligere signal-støy-forhold enn FM-mono.

Hvordan blir stereosignalet satt sammen?

Det balanserte lydsignalet, blir først ført gjennom et forbetoningsledd som på engelsk heter  ”preemphasis”. Denne kretsen har en amplituderespons som stiger med 10 dB/dekade ved en standardisert frekvens fs. Kretsen er i prinsippet en RC-kobling med tidskonstant T = RC..

I Europa er tidskonstanten 50 mikrosekunder, der fs=3183 Hz, mens USA benytter en høyere tidskonstant på 75 mikrosekunder.

I lydinformasjon, fra musikk eller tale, er signalamplituden i gjennomsnitt mindre ved høye frekvenser enn lave frekvenser. Dette gjør at signaler med høy frekvens lettere blir påvirket av støy. Fordi "preemphasis"-kretsen forsterker disse signalene, blir de mer robuste for støypåvirkning.

Fig 1.3. Prinsippet for lydbehandlig for overføring av lyd på FM-båndet.

Etter at lydsignalet har fått sin tidskonstant, blir lydsignalet videreformidlet til lydmatrisen som ”mikser” lydsignalet. Matrisa produserer et summasjonssignal L+R og et differanssignal L-R.
Ved å tilføre venstre og høyre kanal til en summasjonsforsterker, vil L+R lages. Venstre kanal og invertert høyre kanal tilføres en annen summasjonsforsterker. Dermed lages L-R.

Fig 1.4. Høyre kanal blir invertert fra venstre kanal

Nå er summen av L-R blir så signalet L-R moduleret sammen med en bærebølge på frekvensen 38 kHz i en balansert modulator. Det oppstår da to sidebånd rundt 38 kHz der bærebølgen er undertrykt. Dette signalet summeres med L+R og ei pilottone med frekvens 19 kHz. Summen av de tre signalene danner et sammensatt signal (MPX/composite signal)

L+R forsinkes tilsvarende forsinkelsen i den balanserte modulatoren.

Fig. 1.5. Slik blir lydsignalet overført på FM.

Det sammensatte signalet tilføres en FM-modulator der aktuell bærebølge tilføres frekvensen vi benytter.

Systemet er ganske avansert og gir mange muligheter. Eksempelvis kan RDS-systemet kobles til et avviklingssystem som Dalet eller Megamix for å vise artistnavn i displayet.

DARC er et ennå mer avansert system enn RDS. Med DARC kan du levere reklame til busser, stoppestedsannonsering på T-Bane etc. Maksimal overføringshastighet er 7 kbps!