Modulación de frecuencia
La frecuencia oscila, la amplitud se mantiene
Sube la desviación de frecuencia Δf. La portadora se apiña en el pico del mensaje y se espacia en el valle, y aun así las envolventes superior e inferior siguen planas todo el tiempo.
El mensaje monta sobre la frecuencia
AM oscilaba la amplitud; FM deja la amplitud en paz y en cambio empuja y tira de cuántas veces por segundo oscila la portadora — su frecuencia instantánea — con el mensaje. Esa frecuencia es f(t) = fc + kf m(t): cuanto más alto el mensaje, más rápido oscila. Como la amplitud nunca cambia, la envolvente es una recta plana.
El índice β fija el ancho
Lo máximo que la frecuencia se aleja es la desviación Δf. Dividida por la frecuencia del mensaje fm, β = Δf/fm es el índice de modulación. Con β menor que 1 la frecuencia oscila apenas — FM de banda estrecha; con β mayor que 1 se la mueve con fuerza — FM de banda ancha. La fase es la integral de la frecuencia, así que la señal es s(t) = Ac cos(2π fc t + β sin(ωm t)).
La regla de Carson y la inmunidad al ruido
El ancho de banda de FM es la regla de Carson, B = 2(Δf + fm): cuanto mayor la desviación, más banda usa. A cambio, como la información vive solo en la frecuencia, un receptor puede recortar la amplitud a un valor fijo (un limitador) y descartar todo el ruido que viajara en la amplitud. Gastar más ancho de banda para comprar inmunidad al ruido es el trato central de FM.
De vuelta a la primera pantalla
Al subir Δf la portadora se apiñó más en el pico del mensaje y se espació más en el valle, pero las envolventes superior e inferior siguieron planas hasta el final. Con desviación casi nula la portadora quedaba intacta — prácticamente sin modular; con desviación suficiente se volvió FM de banda ancha y se puso dorada. Lo único que hay que oír en FM es esto: el mensaje vive en la frecuencia instantánea, no en la amplitud, y por eso el ruido de la amplitud puede recortarse.
En la próxima unidad
AM y FM cierran la modulación analógica. A partir de aquí convertimos el mensaje en números. Primero muestreamos la señal continua a intervalos regulares, redondeamos cada valor a escalones (cuantización) y lo escribimos en bits — eso es PCM. El punto de partida es el teorema del muestreo: muestrea con suficiente frecuencia y la señal original puede reconstruirse exactamente.