Frequenzmodulation (FM) ist ein Modulationsverfahren, bei dem die Frequenz einer Trägerwelle durch das Nutzsignal verändert wird – die Amplitude bleibt konstant. Sie ist das Standardverfahren des UKW-Hörfunks und bekannt für ihre hervorragende Störfestigkeit.
So funktioniert FM
Beim FM-Sender wird die Trägerfrequenz im Takt des Nutzsignals um einen Frequenzhub nach oben und unten verschoben: Ein lautes Nutzsignal erzeugt einen großen Hub, ein leises einen kleinen. Da Nutzsignale praktisch nie die volle Amplitude erreichen, ist der reale Hub meist kleiner als der maximale. Weil die Information in der Frequenz- statt in der Amplitudenlage steckt, können Amplitudenstörungen (Rauschen, Gewitterknacken) den Empfang kaum beeinträchtigen – Empfänger begrenzen die Amplitude einfach, bevor sie demodulieren.
Bandbreite und Carson-Regel
FM benötigt mehr Bandbreite als AM. Die benötigte Bandbreite lässt sich mit der Carson-Regel abschätzen: Bandbreite ≈ 2 × (Frequenzhub + höchste Modulationsfrequenz). Im UKW-Rundfunk gelten ein maximaler Frequenzhub von 75 kHz und eine Audio-Grenzfrequenz von 15 kHz – daraus ergeben sich rund 180 kHz, weshalb UKW-Sender im 300-kHz-Raster betrieben werden. Dafür ist FM deutlich robuster und klingt durch den großen Hub dynamischer als AM.
Wo FM überall steckt
- UKW-Hörfunk: Band II von 87,5 bis 108 MHz, Senderabstand 300 kHz. Für Stereo wird ein 38-kHz-Hilfsträger aufmoduliert, der Pilotton liegt bei 19 kHz, das Radio-Daten-System RDS bei 57 kHz.
- Analoger Mobilfunk: Die ersten Handy-Generationen (C-Netz, AMPS) nutzten FM für die Sprachübertragung.
- Ton beim Fernsehen: Der analoge Fernsehton wurde als FM auf einem eigenen Träger übertragen.
- Sprechfunk: Betriebsfunk und viele Amateurfunk-Relais arbeiten frequenzmoduliert.
Die digitale Entsprechung ist die Frequenzumtastung (FSK), die auch Bluetooth und viele Funkschalter verwenden. Verwandte Grundlagen: Amplitudenmodulation, Phasenmodulation, Simplex.