FM funziona variando la frequenza del segnale attorno alla frequenza portante nominale. Poiché la frequenza varia, il segnale non è un'onda sinusoidale pura. Pertanto, ha necessariamente una certa energia nelle bande laterali così come la frequenza istantanea. Più alta è la frequenza audio, più il segnale devia da un'onda sinusoidale, quindi più energia finisce nelle bande laterali invece che alla frequenza istantanea.

Se si risolvono i calcoli, si scopre che a Il segnale FM ha una larghezza di banda infinita (bande laterali di frequenze arbitrariamente alte), ma l'energia diminuisce rapidamente quando guardiamo più lontano, quindi in pratica sono trascurabili (e possono essere filtrate).

3 kHz è la deviazione del segnale - la quantità che la frequenza istantanea differisce dalla frequenza portante. Poiché sono presenti bande laterali, la larghezza di banda occupata è maggiore della deviazione.

Se hai accesso a una radio definita dal software o a un panadapter, prova a sintonizzarlo sulle frequenze di trasmissione FM a banda larga. Vedrai che anche se la larghezza di banda del segnale è abbastanza grande da ottenere facilmente un aspetto ad alta risoluzione, non sembra una singola frequenza istantanea ma un'ampia gobba. Queste sono le bande laterali FM che variano rapidamente. In particolare, quando la stazione è più silenziosa potresti essere in grado di distinguere una serie di tre o più picchi che si muovono in concerto - questi sono il risultato del tono "pilota" di codifica stereo a 19 kHz impercettibile che è sempre presente per un trasmettitore stereo.

"Perché i livelli audio vengono misurati in kHz?" Poiché FM mappa il segnale audio ai cambiamenti di frequenza, quindi l'unica misura assoluta del livello in onda è il cambiamento di frequenza. Qualsiasi altro modo di misurare l'audio - livello di pressione sonora, tensione AF - non è applicabile perché questi dipendono dalle caratteristiche del trasmettitore o del ricevitore.

Dato che nella domanda sono stati menzionati 12,5 kHz e 25 kHz, penso che potrebbe essere una buona idea avere una risposta che menzioni la regola di Carson.

La regola viene utilizzata per il calcolo approssimativo della larghezza di banda FM, che è il numero di kHz a cui si fa riferimento in 12,5 e 25.

$$ B = 2 (f_ {dev} + f_ {mod_ {max}}) $$

Ciò significa che la nostra larghezza di banda non dipende solo dalla nostra deviazione, ma anche dalla frequenza di modulazione più alta.

Di solito, avrai alcune combinazioni comuni di massima frequenza di modulazione e deviazione. Ad esempio, in sistemi a 5 kHz, non è raro avere un 3 kHz impostato come frequenza audio massima. Dalla mia interpretazione della citazione nella domanda, direi che questi sono i 3 kHz di cui si parla.

Se facciamo il calcolo, otteniamo: $ B = 2 (5 \ mbox { } kHz +3 \ mbox {} kHz) = 16 \ mbox {kHz} $, dandoci un po 'di spazio per la pendenza del filtro e la potenza al di fuori della larghezza di banda di Carson, se stiamo usando il passo di 25 kHz. Se eseguiamo calcoli per la cosiddetta banda stretta, otterremmo qualcosa del genere: $ B = 2 (2,5 \ mbox {} kHz + 2,5 \ mbox {} kHz) = 10 \ mbox {} kHz $, dandoci uno spazio extra di 2,5 kHz per le imperfezioni.

Qui abbiamo in realtà anche alcune altre considerazioni. Sia il trasmettitore che il ricevitore devono avere la stessa larghezza di banda audio e la stessa deviazione affinché il sistema funzioni correttamente. Se la tua deviazione è troppo alta, corri il rischio di uscire dalla larghezza di banda del canale e di suonare sovramodulato. Se la tua deviazione è troppo bassa, suonerai molto basso alla ricezione. Perché? Perché le tue linee spettrali che rappresentano il tono saranno troppo vicine tra loro.