【完全版】周波数変調とは？初心者でもわかる基本と身近な例で解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

周波数変調とは？

周波数変調（FM）は、搬送波の周波数を入力信号の大きさに応じて動かす「情報の伝え方」です。音楽や音声を無線で送るときに使われ、ノイズに強く音質が良くなりやすいという特徴があります。

この仕組みをやさしく理解する

送信機はまず一定の周波数を持つ搬送波を作ります。そこに音の波形に応じて周波数をずらすのが周波数変調です。例えば大きな音は周波数を少し多く動かし、静かな音はほとんど動かさない、という風にして情報を伝えます。

用語の確認

キャリア周波数: 情報を運ぶ元の周波数のこと。周波数偏移: m(t) の大きさに応じてキャリア周波数が上下に動く幅のこと。

FMの利点と難点

利点は、ノイズに強い点と、音質が良くなることが多い点です。しかし、AMより広い帯域を必要とするため、放送や通信の距離と帯域のバランスが課題になります。無線機器の中にはFMを使うものが多く、家庭のラジオや車のラジオが代表的な例です。

身近な例と用途

現在のラジオ放送の多くはFMで行われています。音楽を聴くとき、送信局は音声情報を周波数の変化として送信します。受信機は、空中を伝わってくる周波数の揺れを検出し、元の音声信号に戻して再生します。 FM は stereo 放送にも使われ、右と左の音を別々の周波数成分として伝える仕組みがあります。

表で見るポイント

項目	説明
搬送波	音を運ぶ元の周波数
周波数偏移	m(t) の振幅に応じて周波数が変わる幅
帯域幅	FMは一般にAMより広い帯域を使うことが多い

まとめ

周波数変調とは、搬送波の中心周波数を入力信号に応じて変える方法です。特徴はノイズに強い点と、帯域幅が広くなる点。このバランスを理解することが、FM の本質をつかむ第一歩です。

歴史と背景

周波数変調は 20 世紀前半に実用化が進み、AM に比べてノイズ耐性が高いことから、音楽放送や高品質な通信に広く使われるようになりました。現代のデジタル通信にも、FM 的な概念は根幹の一部として残っています。

まとめの再掲

周波数変調は、音声情報を周波数の「揺れ」で運ぶしくみです。受信側が周波数を検出して元の信号に戻すという基本の流れを押さえておくと、FM の仕組みが見えやすくなります。

周波数変調の同意語

周波数モジュレーション: 情報を伝える搬送波の周波数を連続的に変化させる変調方式の総称。アナログFMの基本原理を指す一般的な呼び方です。
FM変調: 周波数を変化させて情報を伝える変調方式の日本語表現。Frequency Modulation の略称で、広く使用されます。
エフエム変調: FM変調の日本語表現。『エフエム』はFMの読み方。変調の具体的技術を指します。
エフエム: Frequency Modulation の略称。日常的にも『FMラジオ』などで使われる名称。
FM: Frequency Modulation の英語略称をそのまま用いた表現。技術文献や機器名にも多く使われます。
周波数偏移変調: 搬送波の周波数を情報信号に応じて偏移させる変調の一種。周波数偏移（deviation）を強調する表現です。
周波数偏移変調法: 周波数偏移変調を用いる変調法の呼称。文献によってはFMの一種として指されます。
周波数モジュレーション方式: 周波数モジュレーションを採用した変調方式を指す表現。

周波数変調の対義語・反対語

振幅変調（AM）: 搬送波の振幅を信号の振幅に合わせて変化させる方式。周波数は変化せず、情報を振幅で伝える点がFMとは異なる。
位相変調（PM）: 搬送波の位相を信号に応じて変化させる方式。連続的な位相変化により情報を伝える点がFMの周波数変化とは別の変調パラメータを使うことを示します。
デジタル振幅変調（ASK）: デジタル信号を振幅で表現して変調する方法。AM のデジタル版で、FM とは異なる原理です。
デジタル位相変調（PSK）: デジタル信号を位相の変化で表現する変調。PSK はPM のデジタル版で、情報を位相で符号化します。
固定周波数（無変調搬送波）: 搬送波を一定の周波数に固定して変調をかけない状態。情報を載せない、あるいは変調が行われていない状態です。

周波数変調の共起語

搬送波: 周波数変調の基準となる波。変調される前のキャリア波で、情報信号に応じて周波数をずらします。
キャリア周波数: 搬送波の中心周波数。FM放送などで割り当てられる固定値の周波数です。
周波数偏移: 搬送波の周波数がモジュレーション信号の振幅に従って上下する幅。Δfとして表されることが多いです。
最大周波数偏移: 周波数が変調中に到達できる最大のずれ幅。仕様として規定されます。
周波数偏差: 周波数偏移の別稱。実際に得られる周波数のずれを指す言い方です。
変調指数: β。最大周波数偏移 Δf を基準モジュレーション周波数 f_m で割った比で、変調の強さを表します。
ベースバンド信号: FMで変調される基礎となる低周波信号（音声やデータなど）です。
音声信号: FMの入力として一般的な人の声や音楽などのアナログ情報。
復調: 受信した周波数変調信号から元の音声信号を取り出す過程。
復調器: 周波数変調信号を復調する装置。受信機の一部です。
変調器: 入力信号を搬送波の周波数で変調して載せる装置。
アナログ変調: 信号を連続的に変調する方式の総称。FMはこのカテゴリに属します。
帯域幅: FM信号が占有する周波数領域の幅。情報伝送に必要な周波数範囲を表します。
カーソンの法則: FM信号の帯域幅を近似する法則。帯域幅はおおよそ 2(Δf + f_m) で推定されます。
サイドバンド: 搬送波の両側に現れる周波数成分。周波数変調の結果として生じます。
FMラジオ: 周波数変調を用いた無線放送。音質が良くノイズに強い特徴があります。
無線通信: 周波数変調を利用する無線通信の一分野。
放送局: FM信号を送信する局。割り当てられた周波数帯域内で放送します。
受信機: FM信号を受信して音声を再生する装置。
PLL（位相同期回路）: 搬送波の周波数を追従させ、安定した復調を実現する回路。
FM変調: 周波数を変化させて情報を乗せる変調方式。周波数変調の別名として使われます。
デジタル変調: デジタル信号を用いる変調方式の総称。FMとは異なるが比較対象として挙げられます。
FSK（周波数シフトキーイング）: デジタル信号を周波数の差で表す変調方式。周波数という同じ要素を使う点で共通点があります。
位相変調: 信号の位相を変える変調方式。FMとは別のアナログ変調の一つとして扱われます。
振幅変調: 信号の振幅を変える変調方式。FMと対照的な古典的変調としてよく比較されます。

周波数変調の関連用語

周波数変调: キャリア波の周波数を、入力信号の振幅に比例して変化させるアナログ変調。情報は周波数の変化として伝えられ、高いノイズ耐性と音質の安定性が特徴です。
キャリア周波数: FMで搬送される元の正弦波の周波数。受信機側でこの周波数を基準に情報を取り出します。
変調信号: 情報を含む入力信号。通常は音声や音楽のアナログ信号で、基礎帯域（ベースバンド）として現れます。
周波数偏移（Δf）: キャリア周波数がピーク時にどれだけずれるかを表す量。Δfが大きいほど変調の強さが強くなります。
ピーク周波数偏移: Δfの別名で、信号が最も大きく周波数をずらす値を指します。
変調指数β: β = Δf / fmで表され、fmは変調信号の最大周波数です。βが大きいとスペクトルが広がります。
オーディオ帯域: FMで伝送される音声信号の帯域幅。一般に約20 Hz〜約15 kHz程度が用いられます。
ベースバンド（基底帯域）: 変調する前の原信号。0 Hz付近から始まる周波数成分を指します。
アナログ変調: 信号を連続的な値で変調する方式の総称。FMはこのカテゴリに属します。
FM放送・FMラジオ: FMを用いた音声放送の代表的方式。高音質でノイズに対する耐性が高いです。
ステレオFM: FM放送で左右の音声を別々に伝送する技術。L+RとL−R、そして19 kHzのパイロットトーンを使います。
パイロットトーン19kHz: ステレオ復調の基準信号。19 kHzのキャリアを用いてL−R信号を復調します。
38kHzサブキャリア・L-R信号: ステレオ復調に用いられるサブキャリア。38 kHzでL−R信号を搬送します。
周波数検波／ディスクリミネータ: 受信したFM信号を周波数の変化から情報信号に戻す復調回路。
PLL（位相同期回路）検波: PLLを使って周波数の変化を追従し、復調を行う高精度な方法。
ディスクリミネータ: 周波数偏移を電気信号へ変換する回路、FM復調の中核。
PMとの違い: PMは位相を直接変調するのに対し、FMは周波数を変調。両者は関係するが異なる変調方式です。
デジタル周波数変調（FSK）: デジタル情報を周波数の切替で伝える変調方式。FMのデジタル版とも言われます。