Se ho due onde, una a radio frequenza (portante) e ad ampiezza costante ed una ad audio frequenza ad ampiezza variabile, posso , mantenendo costante la frequenza della prima, variarne la sua ampiezza seguendo l'andamento della onda audio.
Un operazione di tale tipo si chiama "modulazione d'ampiezza". Se invece di modificare l'ampiezza della onda radio (portante) ne modifico la sua frequenza secondo la legge di variazione dell'ampiezza dell'onda audio sto modulando in frequenza l'onda portante (modulazione di frequenza) (vedi fig.1).

Prendiamo in considerazione la modulazione di ampiezza perchè questo tipo di modulazione veniva impiegata nelle radio del periodo di cui mi sto interessando.
Consideriamo un'onda portante sinusoidale avente ampiezza costante; la sua formula è :
v_p(t)= V_p.cos ω_p. t dove ω_p è pari a 2. π. f_p ed f_p rappresenta la frequenza della portante.
Prendiamo ora in esame un'onda audio modulante avente equazione:
v_m(t) = v_m.cos ω_m.t dove ω_m è pari a 2.π.f_m ed f_m rappresenta la frequenza della modulante; l'onda modulante (la voce, la musica, i rumori) può avere qualsiasi forma che noi per semplicità consideriamo sinusoidale ( Fourier ha dimostrato che una qualsiasi onda può essere considerata come somma di infinite sinusoidi).
Modulare la portante secondo la modulante significa ottenete un'onda avente la seguente equazione:
v(t)= (V_p+V_m.cosω_mt).cosω_pt.
Ricordando che cosα.cosΒ = 1/2 .(cos(α-Β) + cos(α+Β)) con semplici passaggi possiamo ottenere un'altra espressione di v(t):
v(t)= V_pcosω_p.t + m.V_p/2.cos(ω_p-ω_m).t + m.V_p/2.cos(ω_p+ω_m).t dove m=V_m/V_p rappresenta la profondità di modulazione.
Se osserviamo quest'ultima espressione di v(t) , ci accorgiamo che essa è costituita da tre termini :

1. V_pcosω_p.t ;
2. m.V_p/2.cos(ω_p-ω_m).t;
3. m.V_p/2.cos(ω_p+ω_m).t;

Il primo termine rappresenta l'onda portante e non contiene alcuna informazione, il secondo rappresenta la banda laterale inferiore ed ha la frequenza f_ì=f_p-f_m ed il terzo rappresenta la banda laterale superiore ed ha la frequenza f_s=f_p+f_m; l'ampiezze delle bande laterali è pari a m.V_p/2.
L'informazione e tutta contenuta nelle due bande laterali. Nella fig.2 si nota che l' onda modulante è traslata di frequenza di una quantita pari a f_p.

Nella fig.3 sono indicate le forme che assume l'onda trasmessa in funzione del valore di m ; quando il valore di V_m è uguale a quello di Vp abbiamo la massima modulazione e l'ampiezza delle onde laterali risultano pari a metà di quello della portante, per valori inferiori l'ampiezza delle onde laterali è minore e la modulazione risulta meno accentuata.
Se infine il valore di m è superioe a quello di V_p abbiamo una sovramodulazione con conseguente distorsione.

In realtà in uscita dall'antenna trasmittente avrò anche le frequenze audio, ma queste sono troppo basse per sussistere su circuiti per radio frequenze.
Vediamo ora quanto vale la potenza dell'onda modulata.
Sappiamo che la potenza può essere espressa come rapporto fra il quadrato della tensione efficace e la resistenza cioè che P è uguale a V_eff²/R. Abbiamo visto che l'onda modulata è uguale alla somma di tre onde: la portante e le due laterali, quindi anche la potenza sarà la somma delle potenze delle tre onde.
Sapendo che V_peff=V_p. 0,707, possiamo scrivere l'espressione della potenza della portante:
P_p=1/2 .(V_p²/R_a);
la potenza delle laterali inferiore (P_li) e superiore (P_ls) è:
P_li=P_ls=1/2.((m.V_p/2)²/R_a).
Ra è la resistenza di radiazione dell'antenna trasmittente.
Se noi sommiamo queste tre espressioni otteniamo la seguente formula che rappresenta la potenza dell'onda modulata:
P_mod=P_p.(1+m²/2).

Supponendo che l'onda sonora emessa dal microfono abbia una frequenza compresa fra 300 Hz e 4,5 KHz , per ogni frequenza audio modulante avrò in uscita dall'antenna, oltre la portante che ipotiziamo avere una frequenza pari a 1MHz, anche due frequenze f_p - f_m ed f_p + f_m come si nota in fig.4.

Le varie emittenti dovranno pertanto avere un canale di trasmissione sufficientemente ampio.

 Nel continente americano, le varie emittenti in AM sono separate da 10 kHz ed hanno due "bande laterali" di ±5 kHz. Nel resto del mondo la separazione è di 9 kHz, con due "bande laterali" di ±4,5 kHz. 

Esistono vari metodi per ottenere la modulazione di ampiezza; ricordo i pù importanti:

1. modulazione di placca;
2. modulazione di griglia di controllo;
3. modulazione di griglia schermo.

Il nome del tipo di modulazione dipende dall'elettrodo del tubo amplificatore a radio frequenza a cui è applicata la tensione modulante ad audio frequenza.

La modulazione può avvenire su basso livello o su alto livello.

Rientriamo nel primo caso (basso livello) quando la modulazione avviene in un tubo precedente il tubo finale; in tal caso i tubi a radio frequenza che seguono lo stadio modulato vanno fatti lavorare in classe A in modo da evitare distorsioni; il secondo caso (alto livello) si riferisce ad una modulazione che avviene nello stadio finale; in tal caso lo stadio va fatto lavorare in classe C.