周波数変調
周波数変調では、情報を表す信号電圧によって搬送波の周波数を上下に変移させる。結果として、搬送波の疎密によって信号が表されることになる。図の例では、信号電圧最大で搬送波周波数を最も高く、最低で周波数を最も低くなるようにしているが、信号の変化方向と周波数の変化方法は逆でも良い。搬送波の周波数が無変調時から信号によって変化した変化分を周波数偏移という。
ただし、 ω m = ω c + Δ ω cos  ω s t {\displaystyle \omega _{\mathrm {m} }=\omega _{\mathrm {c} }+\Delta \omega \cos \omega _{\mathrm {s} }t\,} f m = f c + Δ f cos  2 π f s t {\displaystyle f_{\mathrm {m} }=f_{\mathrm {c} }+\Delta f\cos 2\pi f_{\mathrm {s} }t\,} ω m {\displaystyle \omega _{\mathrm {m} }} : 被変調波角周波数, f m {\displaystyle f_{\mathrm {m} }} : 被変調波周波数, Δ f {\displaystyle \Delta f} : 最大周波数偏移, V m {\displaystyle V_{\mathrm {m} }} : 被変調波, θ m {\displaystyle \theta _{\mathrm {m} }} : 被変調波位相角 m = ( Δ ω / ω s ) = ( Δ f / f s ) {\displaystyle m=(\Delta \omega /\omega _{\mathrm {s} })=(\Delta f/f_{\mathrm {s} })}
FMは、単に発振器の周波数を変化させるだけなので、送信電力の変動がない。つまり、常に最大電力であり電力が弱くなる瞬間がない。また、受信はAGCを使わないでリミッタで飽和増幅するため、振幅成分は完全に失われる。これらの理由により、同一の搬送波周波数の強い信号を受信した場合、弱い信号は強い信号によって隠されてしまう(マスキング)ため、存在が確認できなくなる。これを弱肉強食特性と言う(一般にFMが多用されるVHF帯であるが、地上の航空管制官と上空の飛行機との間で通信する航空無線が「あえて振幅変調を使っている」のは、この特性により、無線通信が不可能になるのを防ぐためである)。技術者やアマチュア無線家の間で一般に広く使われている専門用語(ジャーゴン)である。
一般の無線通信では、通信中に被ってくる弱い信号は「有害な混信」と見なされるので、完全に排除できることが望ましい。FM受信機では、コチャンネル特性(英語: cochannel selectivity:同一チャネル選択度)という指標で排除能力を示す。
日本ではFM技術による音声放送はテレビ放送の音声部分の放送が先行する形になり1953年に放送開始した。世界的にはFM音声放送は88-108Mc(当初は90-100Mc)を使用しているが、日本国内のFMのバンドについては、当初は60-68Mcおよび87-90Mcが割り当てられた。テレビのチャンネルプランの1から3チャンネルが、駐留米軍の使用帯域との競合や放送会社間の様々の問題が原因でこの帯域に割り当てられたため、日本独自の帯域となった。当初のバンドは3Mcと狭すぎたため、後に80-90Mcに拡大された。(なお60-68Mcは現在は防災無線などで使用されている。)
日本国内のFMラジオの実験放送はNHKにより1957年12月24日にNHK千代田送信所のテレビ用鉄塔を利用し周波数87.3Mc、空中線電力1kWで行われたのが最初である。 NHKは1957年に大阪でもFMラジオの実験放送を開始した。
1957年にはFMラジオ放送免許申請が多くの民間の放送事業者・新聞社・宗教法人などから行われ、翌1958年4月には学校法人東海大学に対して実験局の予備免許が交付され、JS2AOのコールサインで1958年12月26日に開局し、周波数は86.5Mcで、渋谷区富ヶ谷の東海大学校舎屋上のアンテナから送信された。これが日本で最初の民間ラジオ放送のFM局、FM東海(現東京FM)の始まりとなった。1960年3月にはFM東海に実用化試験局の予備免許が交付された。