¿Cómo funciona la modulación de frecuencia con las frecuencias de radio?

Inspirado en esta pregunta:

¿Cuál es la diferencia básica entre la radio AM y FM?

Empecé a preguntarme: si pongo mi radio FM en algún canal de radio (digamos 100 MHz para elegir algún número), ¿no debería simplemente captar lo que se transmita a 100 MHz? Si modula la frecuencia con la que está transmitiendo, ¿por qué no solo capto, esencialmente, el equivalente de una señal de AM a 100 MHz, en lugar de captar frecuencias que no son de 100 MHz (dado que han sido moduladas en frecuencia, no son de 100 MHz, que es en lo que está encendida mi radio).

Ahora, obviamente, la radio FM FUNCIONA, así que debo estar malinterpretando algo, pero ¿qué?

¿Esta pregunta es "¿por qué capta una banda (100MHz a, por ejemplo, 100MHz + 20kHz) en lugar de una frecuencia de un solo punto?" – pjc50 hace 5 minutos

Sí, esa es una reformulación justa. En mi cabeza, se construye una antena + filtrada para una frecuencia. Si está captando cosas en otras frecuencias, eso es impredecible y definitivamente no es una forma de transferir una señal, pero claramente estoy equivocado. ¿Cómo?

Para hacer de abogado del diablo: ¿qué estación de radio AM está transmitiendo a 100 MHz? :PAG
¿Esta pregunta es "¿por qué capta una banda (100MHz a, por ejemplo, 100MHz + 20kHz) en lugar de una frecuencia de un solo punto?"
¿Sería demasiado sugerirle que primero lea la respuesta a la primera pregunta, eso puede ayudar con esto?
@Polynomial Elija una frecuencia; no hay nada en las matemáticas que impida la FM a 5 Hz o la AM a 2 GHz, excepto lo terrible que sería la transmisión.
@ pjc50 Sí, probablemente sea una reformulación justa.
@JohnU He leído todas las respuestas a esa publicación, ninguna responde a mi pregunta. Sé cuál es la diferencia entre AM y FM, simplemente no entiendo cómo funciona FM en primer lugar.

Respuestas (2)

Tu radio FM funciona porque recibe una banda de frecuencias alrededor de la frecuencia que muestra o en la que la sintonizas. Como dices, la naturaleza de FM significa que la frecuencia variará. Sin embargo, el alcance de estas variaciones está bien definido y la radio está diseñada para "encontrar" la portadora en cualquier lugar dentro de este rango.

Esto puede sorprenderlo, pero AM también requiere que el receptor capte un rango. No voy a entrar en el análisis de Fourier ahora, pero básicamente cambiar la amplitud es agregar frecuencias. Dicho de otra manera, una verdadera frecuencia única pura nunca puede cambiar en amplitud y no puede transportar ninguna información.

La forma en que funciona AM, hay una banda de frecuencia a cada lado de la portadora que es el ancho de la frecuencia más alta que se puede transmitir. Por ejemplo, si la señal que se modula en la portadora AM puede ser de hasta 10 kHz, entonces hay una banda de material de 10 kHz a cada lado de la portadora. De hecho, la portadora es constante y la información real está en estas bandas laterales. Sí, sé que puede ser poco intuitivo, pero en el nivel que está preguntando y lo que tengo tiempo para explicar aquí, solo tendrá que confiar en mí en esto. Busque el análisis de Fourier si desea obtener más información.

Por ejemplo, una estación de radio AM de 1 MHz con contenido de hasta 10 kHz tendrá una señal distribuida en el rango de 990 kHz a 1,01 MHz.

¿Cuál es el rango de FM? Si estoy escuchando una radio FM a 100 MHz, ¿qué rango estoy escuchando realmente?
@Koray: No recuerdo cuál es la desviación para FM comercial. Sin embargo, no puede ser más de la mitad de la distancia entre estaciones. Creo que eso es 200 kHz, pero eso es solo de memoria sin buscarlo o una radio FM para mirar en este momento.
@KorayTugay La desviación es de +/- 75 KHz, pero eso incluye SCA, por lo que lo que realmente recibe en un sintonizador normal es el 90% de eso. El espacio entre estaciones es de 200 kHz para permitir un margen; 400kHz en la misma ciudad.
¿Cuál es la razón por la que una verdadera frecuencia única pura nunca puede cambiar de amplitud? ¿Es porque una sola frecuencia que cambia de amplitud puede describirse como la frecuencia única más la frecuencia del cambio de amplitud?
@David: Entro en más detalles sobre la modulación AM en electronics.stackexchange.com/a/131640/4512
@DavidLiu Una frecuencia única pura es $Asin(\omega t + \phi)$ donde $A$ y $\omega$ y $\phi$ son constantes. Esa es la definición de una sola frecuencia pura.

La clave para entender acerca de la electrónica analógica es que la frecuencia es un continuo. El comportamiento de cualquier circuito para la frecuencia X se aplicará a $X \plusminus \epsilon$, hasta cierto punto.

Todas las antenas, sorprendentemente, captarán todas las frecuencias. Una antena (de hecho, cualquier pieza de cable sin blindaje) tendrá una respuesta de frecuencia , de modo que ciertas frecuencias se reciban con más fuerza. La antena de FM captará las señales con mayor intensidad en la banda de FM, las señales cercanas con menor intensidad y las señales lejanas con mucha menor intensidad.

La antena está conectada a un circuito resonante LC que se puede sintonizar y nuevamente tiene una respuesta de frecuencia estrecha (¡pero no infinitamente estrecha!): las señales en su frecuencia resonante o cerca de ella se amplifican, de manera efectiva, añadiéndose a los ecos de sí mismas.

Ocasionalmente, una señal local muy fuerte se captará más fuerte que una señal deseada débil; las personas cerca de los aeropuertos a veces escuchan la radio de control de tráfico en sus radios FM a pesar de que se transmite en una banda muy diferente.

En cuanto a "definitivamente no es una forma de transferir una señal": es la única forma en que es posible.