MODULATOR dan DEMODULATOR FM

1. Jelaskan cara kerja rangkaian modulator FM.

Jawaban :

Modulator  fm adalah suatu rangkaian yang berfungsi melakukan proses modulasi, yaitu proses “menumpangkan” data pada frekuensi gelombang pembawa (carrier signal) ke sinyal informasi/pesan agar bisa dikirim ke penerima melalui media tertentu (kabel atau udara), biasanya berupa gelombang sinus. Dalam hal ini sinyal pesan disebut juga sinyal pemodulasi.:

 Proses Modulator Frekuensi seperti yang kita lihat di atas adalah salah satu contoh gambar (Frequency Modulation, FM), jadi sinyal informasi di tumpangkan(modulasi) pada gelombang pembawa atau yang sering kita sebut sebagai sinyal carrier yang menyebabkan perubahan frekuensi gelombang.

Seperti yang kita lihat pada gambar di atas ada sebuah nama yang mungkin asing yaitu kapasitas varaktor yang berfungsi sebagai pengendali frekuensi  di dalam sebuah modulator. Jadi varaktor tu seperti dioda bedanya kalau varaktor ini di beri tegangan balik jadi si varaktor ini dapat bekerja sebagai  kapasitor yang apabila kapasitas tegangannya tergantung pada tegangan yang kita berikan. Jadi outputannya dari sinyal modulator ini telah di ubah sesuai dengan sinyal informasi yg menumpang ke sinyal carrier.

Jadi dapat di simpulkan bila tegangan input merupakan sinyal carrier maka frekuensi dalam suatu rangkaian modulator tersebut akan berubah sesuai dengan sinyal pembawa tersebut. Karna sesuai dengan pernyataan di atas outputannya dari sinyal modulator dalam rangkaian di atas di ubah sesuai dengan sinyal informasinya yang menumpang pada sinyal carrier. Contohnya modulator suara(FM) pada siaran tv

2. Jelaskan cara kerja rangkaian demodulator FM.
Jawaban :

Prinsip kerja dari  suatu demodulator frekuensi adalah mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM dengan memisahkan sinyal informasi dari sinyal termodulasi, pada prosesnya demodulator FM bekerja dengan memulihkan frekuensi sinyal informasi yang sebelumnya menjadi satu dengan sinyal pembawa, frekuensi tersebut yang diubah – ubah sesuai dengan harga perubahan amplitudo menjadi sinyal informasi yang hampir sama dengan sinyal aslinya.

Pada umumnya setiap demodulator FM berfungsi mengkonversi setiap perubahan frekuensi menjadi tegangan dengan distorsi seminimal mungkin, maka secara teori demodulator FM harus memiliki karakteristik kerja yang linier antara tegangan yang ada dengan frekuensi.  

Sinyal modulasi FM yang masuk akan diperkuat dengan induktor atau disesuaikan dengan kumpulan induktor yang membentuk seperti transformator akan berguna sebagai amplifier (penguat). Lalu kapasitor akan mengisi muatannya sehingga dioda tesebut dapat “ON”, dioda akan “OFF” ketika frekuensi yang diterima menurun atau negatif. Saat itu juga muatan yang masih disimpan oleh kapasitor akan mengalami sedikit pelepasan muatan yang akan menimbulkan gelombang noise, untuk menghilangkan noise tersebut digunakan kapasitor kembali setelah dioda yang berguna sebagai filter. Dan menghindari lonjakan tegangan yang tinggi, maka resistor akan menghambat karena dalam demodulator FM tegangan harus linier (seimbang) dengan frekuensi hingga akhirnya mengeluarkan output berupa sinyal informasi yang cukup jernih.

TUGAS V-CLASS  2

1.       Jelaskantentang FM (Frequency Modulation)

2.       Jelaskantentang AM (Ampitudo Modulation)

1.Jelaskantentang FM (Frequency Modulation)

ModulasiFrekuensi (Frequency Modulation, FM)

adalah proses menumpangkansinyalinformasipadasinyalpembawa (carrier) sehinggafrekuensigelombangpembawa (carrier) berubahsesuaidenganperubahansimpangan (tegangan) gelombangsinyalinformasi. Jadisinyalinformasi yang dimodulasikan (ditumpangkan) padagelombangpembawamenyebabkanperubahanfrekuensigelombangpembawasesuaidenganperubahantegangan (simpangan) sinyalinformasi. Padamodulasifrekuensisinyalinformasimengubah-ubahfrekuensigelombangpembawa, sedangkanamplitudanyakonstanselama proses modulasi. Proses modulasifrekuensidigambarkansebagaiberikut:

Proses ModulasiFrekuensi (Frequency Modulation, FM)

Besarperubahanfrekuensi (deviasi), δ atau fd, darisinyalpembawasebandingdenganamplitudasesaatsinyalpemodulasi, sedangkanlajuperubahanfrekuensinyasamadenganfrekuensisinyalpemodulasi. Persamaansinyal FM dapatdituliskansebagaiberikut:

dimana,

e_FM = Nilaisesaatsinyal FM
E_c = amplitudamaksimumsinyalpembawa
ω_c = 2π fc dengan fc adalahfrekuensisinyalpembawa
ω_m = 2π fm dengan fm atau fs adalahfrekuensisinyalpemodulasi
m_f = indeksmodulasifrekuensi

Padamodulasifrekuensikitamengenalistilahindeksmodulasi (mf). Indeksmodulasiinididefinisikansebagaiberikut:

SpektrumSinyal FM

Lebar bandwidth sinyal FM adalahtakberhingga. Namunpadapraktekbiasanyahanyadiambil bandwith darijumlah sideband yang signifikan. Jumlah sideband signifikanditentukanolehbesarindeksmodulasinyasepertidalamfungsitabelbeselberikut.

TabelFungsiBeselUntukModulasiFrekuensi (Frequency Modulation, FM)

J_i :nilaiamplitudakomponenfrekuensi sideband kei (i≠0)
J_o : nilaiamplitudakomponenfrekuensisinyalpembawa (bukan sideband)
β = mf : indeksmodulasi

Lebar bandwidth padamodulasi FM dapatditentukanmenggunakanteoremacarsonsebagaiberikut :

dimana,

f_d = frekuensideviasi
f_m = frekuensimaksimumsinyalpemodulasi

Karakterdaritransmisimodulasifrekuensi (Frequency Modulation, FM) adalah :

Tidakdapatdipantulkannyagelombangelektromagneticdarimodulasifrekuensisehinggajarakpancaranadalah line of sight danterbataspadadayapancar.

Ketahananmodulasiterhadap noise padatransmisimodulasifrekuensi, sehinggakualitassinyalinformasi yang diterimajernihsepertiaslinya.

2.  Jelaskantentang AM (Ampitudo Modulation)

ModulasiAmplitudo (Amplitude Modulation, AM)

ModulasiAmplitudo (Amplitude Modulation, AM) adalah proses menumpangkansinyalinformasikesinyalpembawa (carrier) dengansedemikianrupasehinggaamplitudogelombangpembawaberubahsesuaidenganperubahansimpangan (tegangan) sinyalinformasi. Padajenismodulasiini amplitudasinyalpembawadiubah-ubahsecaraproporsionalterhadapamplitudasesaatsinyalpemodulasi, sedangkanfrekuensinyatetapselama proses modulasi.

BentukSinyalModulasiAmplitudo (AM)

Sinyalpembawaberupagelombang sinus denganpersamaanmatematisnya:

Sinyalpemodulasi, untukmemudahkananalisa, diasumsikansebagaigelombang sinusoidal juga, denganpersamaanmatematisnya:

dimana,

E_c = amplitudamaksimumsinyalpembawa
ω_c = 2π fc dengan fc adalahfrekuensisinyalpembawa
E_m = amplitudamaksimumsinyalpemodulasi
ω_m = 2π fm dengan fm adalahfrekuensisinyalpemodulasi

Sinyal AM, yaknisinyalhasil proses modulasiamplituda, diturunkandari :

menjadi,

sehingga index modulasi (m) :

indexmodulasimerupakanukuranseberapadalamsinyalinformasimemodulasisinyalpembawa. Apabila index modulasiterlalubesar (m>1) makahasilsinyaltermodulasi AM akancacatdanapabila index modulasiterlalurendah (m<1) makadayasinyaltermodulasitidakmaksimal.

Untukmenghindarikeadaanovermodulasiyaitukeadaandimanagelombangpembawatermodulasilebihdari 100 %, makakitaharusdapatmembatasibesar-kecilnyamodulasi yang terjadi. Hal inidapatdiatasidengancaramenentukannilai index modulasi (m). Pengaruhindeksmodulasiterhadap proses modulasisinyalpembawadapat di pahamidarigambarberikut:

PengaruhIndeksModulasi

Kondisi index modulasi m = 1 adalahkondisi ideal, dimana proses modulasiamplitudamenghasilkan output terbesar di penerimatanpadistorsi. Spektrumsinyal AM dapatdigambarkansebagaiberikut:

SpektrumSinyal AM

Dari gambardiatasterlihat, modulasiamplitudamemerlukan bandwidth 2x bandwidth sinyalpemodulasi (= 2fm). Daya total sinyal AM dapatdituliskandalampersamaanmatematiksebagaiberikut :

 

dimana Pc adalahdayasinyalpembawa

  adalahdaya total sideband (LSB +USB)

Dari persamaan -persamaantersebut di atasdapatkitadiketahuibahwa lebar pita frekuensi (band width) dalamsebuah proses modulasiamplitudo (AM) adalahdua kali frekuensisinyalinformasi.

Vclass Telekomunikasi

1.         elekomunikasi adalah teknik pengiriman atau penyampaian infomasi, dari suatu tempat ke tempat lain. Dalam kaitannya dengan 'telekomunikasi' bentuk komunikasi jarak jauh dapat dibedakan atas tiga macam:

Komunikasi Satu Arah (Simplex). Dalam komunikasi satu arah (Simplex) pengirim dan penerima informasi tidak dapat menjalin komunikasi yang berkesinambungan melalui media yang sama. Contoh :Pager, televisi, danradio.

Komunikasi Dua Arah (Duplex). Dalam komunikasi dua arah (Duplex) pengirim dan penerima informasi dapat menjalin komunikasi yang berkesinambungan melalui media yang sama. Contoh : Telepon dan VOIP.

Komunikasi Semi Dua Arah (Half Duplex). Dalam komunikasi semi dua arah (Half Duplex)pengirim dan penerima informsi berkomunikasi secara bergantian namun tetap berkesinambungan. Contoh :Handy Talkie, FAX, danChat Room

2.         Tradisional

- Daun Lontar dari sebuah pohon

- Hewan yang bernama Merpati Pos

- Telepon Kaleng yang terhubung dengan benang

- Surat

- Anggota tubuh yang bernama Tangan (isyarat tangan)

           

            Modern

- Alat komunikasi Telepon

- HandPhone atau Telepon genggam

- Televisi

-  Komputer/ Laptop/ Tablet

- Radio

3.         a. Saluran transmisi dua kawat sejajar (two-wire transmission line)

            Merupakan saluran dua kawat yang terdiri dari sepasang penghantar sejajar yang dipisahkan oleh bahan dielektrik jenis polythylene. Saluran ini biasanya mempunyai impedansi karakteristik 300sampai 600dan banyak dipakai untuk menghubungkan penerima pesawat televisi dengan antena penerima pada daerah Very High Frequency (VHF). Struktur fisiknya dapat dilihat pada Gambar 2.1. Garis putus-putus pada gambar tersebut menunjukkan medan magnet yang timbul di sekeliling induktor, sedangkan garis yang tidak putus-putus menunjukkan medan listrik.

b. Saluran transmisi koaksial (coaxial transmission line)

Merupakan saluran tidak seimbang (unbalanced line), dimana salah satu kawat penghantarnya digunakan sebagai pelindung bagi kawat penghantar yang lain dalam satu sumbu yang sama. Kedua kawat penghantarnya dipisahkan oleh bahan dielektrik Polyethelyne atau teflon.

Saluran transmisi ini paling banyak digunakan untuk mengirimkan energi dengan frekuensi radio (RF), baik dalam sistem pemancar maupun penerima. Impedansi karakteristiknya beragam, mulai dari 50 Ω sampai 75 Ω. Struktur fisik dan pola medannya dapat dilihat pada Gambar 2.2 dimana garis putus-putus menunjukkan medan magnet, sedangkan garis yang tidak putus-putus menunjukkan medan listrik.

c. Microstrip dan Stripline

Merupakan saluran transmisi yang bentuk fisiknya berupa kabel yang bersifat kaku. Saluran transmisi jenis ini biasanya digunakan untuk bekerja pada daerah frekuensi gelombang mikro (orde GHz) dan digunakan untuk menghubungkan piranti elektronik yang berjarak dekat. Saluran microstrip biasanya dibuat dalam bentuk Primed Cabling Board (PCB) dengan bahan khusus yang mempunyai rugi-rugi rendah pada frekuensi gelombang mikro.

d. Bumbung gelombang (waveguides)

Bumbung gelombang (waveguides) merupakan saluran tunggal yang berfungsi untuk menghantarkan gelombang elektromagnetik (microwave) dengan frekuensi 300 MHz – 300 GHz. Dalam kenyataannya, waveguide merupakan media transmisi yang berfungsi memandu gelombang pada arah tertentu. Pada frekuensi yang sangat tinggi, diatas 1 GHz, saluran transmisi tidak efektif lagi sebagai media transmisi gelombang elektromagnetik, karena pada frekuensi tersebut efek radiasi dari redaman saluran sudah terlalu besar.

Impedansi karakteristik dan mode perambatan gelombang pada saluran jenis ini berbeda dengan jenis sebelumnya. Salah satu aplikasi dari bumbung gelombang ini adalah serat optik. Walaupun kondisinya berbentuk kabel, namun serat optik merupakan saluran transmisi jenis "bumbung gelombang", dalam hal ini, bumbung berpenampang lingkaran (circular waveguide). Aplikasi yang lainnya yaitu sebagai pengumpan (feeder) pada antena parabola

4. 1. Amplitude Modulation (AM) AM atau modulasi amplitudo adalah suatu modulasi dimana amplitudo sinyal carrierberubah sesuai kelakuan dari amplitudo sinyal input. Adapun frekuensi dan fasa sinyal carrier pada AM tidak berubah. Berdasarkan bentuk keluarannya, hasil AM ada tiga macam. Bentuk keluaran ditentukan oleh sebuah koefisien indeks modulasi.

 2. Frequency Modulation (FM) FM atau modulasi frekuensi adalah suatu modulasi dimana frekuensi sinyal carrierberubah sesuai kelakuan dari amplitudo sinyal input. Adapun amplitudo sinyalcarrier pada FM tidak berubah. Pada modulasi FM terjadi fenomena intermodulasi.

 3. Phase Modulation (PM) PM atau modulasi fasa adalah suatu modulasi dimana fasa sinyal carrier berubah sesuai kelakuan dari amplitudo sinyal input.

5. Propagasi Gelombang Tanah

Gelombang tanah merambat dekat permukaan tanah dan mengikuti lengkungan bumi, sehingga dapat menempuh jarak melampaui horizon. Perambatan melalui lintasan ini sangat kuat pada daerah frekuensi 30 kHz – 3 MHz. Di atas frekuensi tersebut permukaan bumi akan meredam sinyal radio, karena benda-benda di bumi menjadi satu ukuran dengan panjang gelombang sinyal. Sinyal dari pemancar AM utamanya merambat melalui lintasan 

Propagasi Gelombang Langit

Gelombang langit diradiasikan oleh antenna ke lapisan ionosfir yang terletak di atmosfir bagian atas dan dibelokkan kembali ke bumi. Ada beberapa lapisan ionosfir yakni lapisan D , E, F1 dan F2, dimana keberadaannya di langit berubah-ubah menurut waktu, dan sangat mempengaruhi perambatan sinyal.

Lapisan D dan E adalah lapisan yang paling jauh dari matahari sehingga kadar ionisasinya rendah. Lapisan ini hanya ada pada siang hari, dan cenderung menyerap sinyal pada daerah frekuensi 300 kHz – 3 MHz.

Lapisan F terdiri dari lapisan F1 dan F2, mempunyai kadar ionisasi yang paling tinggi karena dekat dengan matahari, sehingga ada pada baik pada siang maupun malam hari. Lapisan ini yang paling mempengaruhi sinyal radio, dimana pada daerah frekuensi 3 – 30 MHz, sinyal yang sampai ke lapisan ini pada sudut tertentu, akan dibelokkan kembali ke bumi, ke tempat yang sangat jauh dari antenna pemancarnya dengan redaman yang kecil, sehingga sangat bermanfaat untuk transmisi sinyal. Sinyal yang sampai ke lapisan tersebut pada sudut yang besar terhadap bumi, akan dilewatkan ke ruang angkasa.

Propagasi Gelombang Langsung

Pada propagasi ini, sinyal yang dipancarkan oleh antenna pemancar langsung diterima oleh antenna penerima tanpa mengalami pantulan, disebut Line Of Sight (LOS). Karena perambatannya harus secara langsung, maka di lokasi- lokasi yang antenna penerimanya terhalang, tidak akan menerima sinyal (blocked spot).

Jarak transmisi yang dapat dijangkau pada propagasi LOS relative pendek dan dibatasi oleh tinggi antenna pemancar dan penerimanya

Komunikasi LOS paling banyak digunakan pada transmisi sinyal radio di atas 30 MHz yakni pada daerah VHF, UHF, dan microwave. Pemancar FM dan TV, menggunakan propagasi ini. Untuk mengatasi jarak jangkau yang pendek, digunakan repeater, yang terdiri dari receiver dengan sensitivitas tinggi, transmitter dengan daya tinggi, dan antenna yang diletakkan di lokasi yang tinggi.