BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Penelitian...
-
Upload
trinhhuong -
Category
Documents
-
view
216 -
download
0
Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Penelitian...
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Penelitian Terdahulu
Penelitian terdahulu adalah penelitian yang mencoba
membuat alat komunikasi bawah air dengan cara mengirimkan bit
yang di tandai oleh nyala lampu yang berbasis gelombang
ultrasonik, dalam Penelitian ini mengunakan alat hydrofon yang
untuk di gunakan di udara di buat untuk di gunakan di dalam air
karena harga alat yang di udara lebih murah dari pada yang untuk
di dalam air, dalam penelitian ini alat dapat mengirimkan dan
menerima dalam kedalaman 5 cm dari atas permukaan air.
2.2. LANDASAN TEORI
2.2.1. Radio Frekuensi
Radio Frekuensi (RF) mengarahkan kepada gelombang
elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang yang biasa
digunakan pada radio communication. Gelombang radio
diklasifikasikan menurut frekuensinya, yang diukur dalam Kilo
Hertz, Mega Hertz, atau Giga Hertz. Radio Frekuency berkisar
dari Very Low Frequency (VLF), yang besarnya antara 10 sampai
30 KHz, hingga Extremely High Frequency (EHF), yang
5
besarnya antara 30 sampai 300 GHz. Gelombang radio merambat
pada frekuensi 100,000 Hz sampai 100,000,000,000 Hz,
sementara gelombang audio merambat pada frekuensi 20 Hz
sampai 20,000 Hz. Pada siaran radio, gelombang audio tidak
ditransmisikan langsung melainkan ditumpangkan pada
gelombang radio yang akan merambat melalui ruang angkasa.
Ada dua metode transmisi gelombang audio, yaitu melalui
modulasi amplitudo (AM) dan modulasi frekuensi (FM).
2.2.2. Perambatan Gelombang Radio Frekuensi
[1] Propagasi Gelombang Radio. Merupakan proses
perambatan gelombang radio mulai saat dipancarkan dari
pemancar radio hingga sampai pada penerima. Gelombang radio
yang terpancar dari pemancar sampai dapat diterima pada stasiun
penerima dapat melalui beberapa metoda atau cara.
Metoda atau cara tersebut adalah :
1. Terpantul balik oleh bumi (Ground Waves)
2. Terpantul balik oleh lapisan ion atau ionosfir (Sky Waves)
3. Secara Langsung (Line of Sight / Surface Wave)
6
1. Gelombang Bumi (Ground Wave) :
Gelombang bumi merupakan gelombag radio yang
perambatannya merupakan hasil pantulan oleh permukaan
bumi. Gelombag ini beroperasi pada frekuensi sangat
rendah atau VLF (Very Low Frequency) yaitu sekitar 100
KHz sampai dengan 300 kHz dengan jarak jangkauan
hingga 1000 Km. Propagasi gelombang radio ini biasa
digunakan untuk komunikasi pantai. Pemanfaatan
gelombang bumi dalam teknik komunikasi, kuat medan di
stasiun penerima akan ditentukan oleh :
1. Daya pancar dari pemancar
2. Karakteristik antena pancar
3. Frekuensi operasinya
4. Pemantulan yang terjadi pada permukaan bumi
5. Kondisi meteorologi (suhu, humiditas, cuaca, dll)
6. Karakteristik dari medan penghantar
2. Gelombang Langit (Sky Waves) :
Propagasi gelombang radio pada gelombang langit sangat
dipengaruhi oleh kondisi atmosfir di atas permukaan
bumi. Atmosfir di atas bumi terbagi dalam beberapa
lapisan, yaitu ;
7
1. Troposfir : adalah bagian atmosfir bumi yang
membentang dari permukaan bumi hingga ketinggian
sekitar 11 Km.
2. Stratosfir : adalah atmosfir bumi yang berada di
ketinggian sekitar 11 Km s/d 50 Km.
3. Ionosfir : adalah lapisan atmosfir yang berada pada
ketinggian di atas 50 Km dari permukaan bumi. Pada
lapisan ionosfir inilah terdapat gas-gas yang secara terus-
menerus terkena sinar matahari dan membentuk lapisan
ion yang dapat memantulkan gelombang radio.
Gambar 1.1 Perambatan Gelombang Radio Frekuensi
8
Keterangan ;
1. Lapisan D : Berada pada ketinggian 50 – 100 Km.
Kadar ionisasi pada lapisan ini tidak begitu padat
dibandingkan lapisan yang lebih atas (Lapisan E, F1
dan F2). Lapisan D hanya ada pada siang hari dan
intensitasnya tergantung oleh kedudukan matahari.
Jika malam hari lapisan ion menjadi netral kembali
(Hilang). Lapisan D dapat memantulkan gelombang
dengan frekuensi sekitar 500 KHz. Propagasi
gelombang radio pada frekuensi tinggi (HF) tidak
dipantulkan oleh lapisan D tetapi justru kuat medan
HF terganggu atau diperlemah oleh lapisan ini.
Sehingga frekuensi tinggi (HF) lebih kuat diterima
pada malam hari. Misal : Radio BBC (Inggris), ABC
(Australia), VOA (Amerika Serikat), dll lebih kuat
dan jelas diterima di malam hari.
2. Lapisan E : Kadar ionisasi pada lapisan ini lebih
padat dari lapisan D dan dapat memantulkan
gelombang radio dengan frekuensi sekitar 20 MHz.
Berada pada ketinggian antara 100 – 145 Km. Pada
lapisan E, suatu sinyal dapat dibiaskan ataupun dapat
diteruskan ke lapisan F (tergantung dari kekuatan
frekuensi dan ketebalan lapisan E). Lapisan ini
menebal pada siang hari dan akan menyusut (menipis)
bahkan hilang pada malam hari. Sehingga pada malam
9
hari sinyal gelombang radio frekuensi HF dengan
kekuatan tertentu dapat melewati lapisan ini dan
menuju lapisan di atasnya (lapisan F).
3. Lapisan F : Pada siang hari lapisan F terbagi dalam 2
lapisan, yaitu Lapisan F1 dan F2. Lapisan F1 berada
pada ketinggian sekitar 200 Km dan F2 pada
ketinggian sekitar 300 Km. Pada malam hari kedua
lapisan ini melebur menjadi satu dengan ketinggian
sekitar 275 Km. Pada lapisan ini ionisasi sangat padat
dan tebal dan sangat potensial untuk memantulkan
gelombang radio frekuensi tinggi (HF) mulai 3 MHz –
30 MHz. Biasanya dimanfaatkan untuk komunikasi
gelombang radio AM. Pemanfaatan lapisan F sebagai
pemantul gelombang sangat tergantung oleh lapisan
D. Karena lapisan D ada pada siang hari dan hilang
pada malam hari, maka propagasi gelombang radio
pada Lapisan F akan membuka pada malam hari saja,
biasanya dimulai menjelang malam sampai mulai fajar
keesokan harinya.
3. Gelombang Ruang (Space Wave) :
Gelombang ruang adalah gelombang yang tidak
dipantulkan oleh lapisan ion atau ionosfir, melainkan
dapat menembus dan tidak terpengaruh oleh adanya
lapisan ionosfir. Gelombang ini termasuk VHF, UHF, dst,
10
yaitu gelombang dengan frekuensi mulai 30 MHz ke atas.
Kegunaan dari propagasi gelombang radio ini diantaranya
adalah untuk jalur frekuensi komunikasi Satelit dan
Televisi. Karena tidak dapat terpantul oleh lapisan ion,
maka gelombang pada televisi tidak dapat menjangkau
jarak yang jauh sehingga membutuhkan stasiun-relay atau
repeater. Penerimaan dapat diperoleh dengan baik jika
berada pada garis pandang antara antena pancar dan
penerima atau lebih umum dengan istilah LOS = Line Of
Sight.
2.2.3 Keungulan dari radio FM
[2] Di antara keuntungan FM adalah bebas dari pengaruh
gangguan udara, bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan
fidelitas yang tinggi. Jika dibandingkan dengan sistem AM, maka
FM memiliki beberapa keunggulan, diantaranya :
Lebih tahan noise
Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88
– 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif
bebas dari gangguan baik atmosfir maupun interferensi yang
tidak diharapkan. Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak
sejauh, jika dibandingkan pada sistem modulasi AM dimana
panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang
diakibatkan oleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh
11
karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight).
1. Bandwith yang Lebih Lebar
Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar
bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh
struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya
efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih
lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-
sideband dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian
VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana
tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan
panjang medium (MW) pada band siar AM.
2. Fidelitas Tinggi
Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada
interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan
intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise
yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat
diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. Pemakaian saluran FM
memberikan respon yang cukup untuk frekuensi audio dan
menyediakan hubungan radio dengan noise rendah. Karakteristik
yang lain hanyalah ditentukan oleh masalah rancangan
perangkatnya saja.
12
3. Transmisi Stereo
Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk
menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu
gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem
penyiaran stereo yang praktis. Ini merupakan sebuah cara bagi
industri penyiaran untuk memberikan kualitas reproduksi sebaik
atau bahkan lebih baik daripada yang tersedia pada rekaman atau
pita stereo. Munculnya compact disc dan perangkat audio digital
lainnya akan terus mendorong kalangan industri peralatan dan
teknisi siaran lebih jauh untuk memperbaiki kinerja rantai siaran
FM secara keseluruhan.
4. Hak komunikasi Tambahan
Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan
untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering
disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA),
bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan
sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio
dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio
yang berguna untuk khalayak.
13
5. Teori Modulasi Frekuensi (FM)
Baik FM (Frekuensi Modulation) maupun PM (Phase
Modulation) merupakan kasus khusus dari modulasi sudut
(angular modulation). Dalam sistem modulasi sudut frekuensi dan
fasa dari gelombang pembawa berubah terhadap waktu menurut
fungsi dari sinyal yang dimodulasikan (ditumpangkan). Misal
persamaan gelombang pembawa dirumuskan sebagai berikut :
Uc = Ac sin (wc + qc)
Dalam modulasi amplitudo (AM) maka nilai 'Ac' akan berubah-
ubah menurut fungsi dari sinyal yang ditumpangkan. Sedangkan
dalam modulasi sudut yang diubah-ubah adalah salah satu dari
komponen 'wc + qc'. Jika yang diubah-ubah adalah komponen
'wc' maka disebut Frekuensi Modulation (FM), dan jika
komponen 'qc' yang diubah-ubah maka disebut Phase Modulation
(PM).
Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan)
akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-
ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan
pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari
gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari
gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa,
14
dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks
modulasi (m) dimana :
m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi
(Hz)
Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki
perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal
modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh
frekuensi modulator.
Pre-Emphasis
Gambar 1.2. Pre-Emphasis
15
Pre-emphasis dipakai dalam pesawat pemancar untuk mencegah
pengaruh kecacatan pada sinyal terima. Karena iru komponen
pre-emphasis ditempatkan pada awal sebelum sinyal itu sempat
masuk pada modulator. Pengaruh kecacatan itu berasal dari
differential gain (DG-penguatan yang berbeda) dan differential
phase (DP-fasa yang berbeda). Pre-emphasis akan menekan
amplitudo dari frekuensi sinyal FM yang lebih rendah pada input.
Dengan penggunaan alat ini ketidaklinearan (cacat) akibat sifat
DG dan DP dalam transmisi dapat dikurangi. Nantinya di ujung
terima pada demodulator dipasang komponen de-emphasis yang
mempunyai fungsi kebalikan dari pre-emphasis.
6. Pemancar FM
Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih
sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi
gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang
dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke
sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat
dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF
dalam satu unit. Sebenarnya pemancar FM terdiri atas rangkaian
blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri, yaitu:
FM exciter merubah sinyal audio menjadi frekuensi RF yang
16
sudah termodulasi
Intermediate Power Amplifier (IPA) dibutuhkan pada beberapa
pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu
menghandle final stage
Power Amplifier di tingkat akhir menaikkan power dari sinyal
sesuai yang dibutuhkan oleh sistem antena
Catu daya (power supply) merubah input power dari sumber AC
menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh
tiap subsistem
Transmitter Control System memonitor, melindungi dan
memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga dapat bekerja
sama dan memberikan hasil yang diinginkan
RF lowpass filter membatasi frekuensi yang tidak diingikan dari
output pemancar
Directional coupler yang mengindikasikan bahwa daya sedang
dikirimkan atau diterima dari sistem antena
FM Exciter
Jantung dari pemancar siaran FM terletak pada exciter-nya.
Fungsi dari exciter adalah untuk membangkitkan dan
memodulasikan gelombang pembawa dengan satu atau lebih
input (mono, stereo, SCA) sesuai dengan standar FCC.
Gelombang pembawa yang telah dimodulasi kemudian diperkuat
oleh wideband amplifier ke level yang dibutuhkan oleh tingkat
berikutnya.
17
Direct FM merupakan teknik modulasi dimana frekuensi dari
oscilator dapat diubah sesuai dengan tegangan yang digunakan.
Seperti halnya oscilator, disebut voltage tuned oscilator (VTO)
dimungkinkan oleh perkembangan dioda tuning varaktor yang
dapat merubah kapasitansi menurut perubahan tegangan bias
reverse (disebut juga voltage controlled oscillator atau VCO).
Kestabilan frekuensi dari oscillitor direct FM tidak cukup bagus,
untuk itu dibutuhkan automotic frekuensi control system (AFC)
yang menggunakan sebuah kristal oscillator stabil sebagai
frekuensi referensi. Komponen AFC berperan sebagai pengatur
frekuensi yang dibangkitkan oscillator lokal untuk dicatukan ke
mixer, sehingga frekuensi oscillator menjadi stabil.
7. Penguat Mikropon dengan Kompresor Tingkat Nada
Dinamik
Pada rancangan ini transistor BC547C berlaku sebagai penguat
awal sebesar 20 dB untuk sinyal dari mikropon. Tegangan
kolektornya mengeset level tegangan DC untuk input op-amp
sebesar kurang lebih setengah dari tegangan catu.
Output sinyal audio dari op-amp disearahkan oleh diode D1 dan
D2 yang mencatu kapasitor C1 dan C2 berturut-turut positif dan
negatif. Beda tegangan antara C1 dan C2 menimbulkan
pembuangan muatan yang melewati R3, D3, D4, dan R4.
18
Kapasitor C3 dan C4 mempunyai fungsi ganda yaitu mengurangi
riak-riak AC dari arus melalui D3 dan D4 dan menyediakan
pembumian (ground) untuk pembagi tegangan yang terdiri atas
R5 dan impedansi dari dioda D3 dan D4 ( paralel ). Impedansi
pada kedua dioda tersebut bergantung pada besarnya
pembuangan muatan oleh kapasitor C1 dan C2 yang melewati
kedua dioda ini. Semakin besar arus pada rangkaian dioda,
semakin kecil impedansinya, dan berati semakin kecil pula
tegangan input untuk op-amp pada pin noninverting (positif).
Pada saat sinyal voltase di input op-amp kecil, ketidaklinearitasan
dioda menciptakan distorsi yang kecil, sebesar 2,5 V p-p di
output op-amp.