Makalah Am & Fm

of 21 /21
Modulas i Amplitu do (AM) dan Modulas i Frekuen si (FM) October 1 200 9 Gede Endrawadi 0919451066 Ekstensi Teknik Elektro MAKALAH

Embed Size (px)

Transcript of Makalah Am & Fm

Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)Gede Endrawadi 0919451066 Ekstensi Teknik Elektro

October 1

2009MAKALAH

Dasar Sistem Komunikasi 2 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

DAFTAR ISIDAFTAR ISI..........................................................................................................2 BAB I MODULASI AMPLITUDO (AM)................................ ............................ .3 1.1 Pengertian Modulasi Amplitudo............................ ............................... 3 1.2 Frekuensi Radio AM................................. ................................... .........6 BAB II MODULASI FREKUENSI (FM)............................... ...............................8 2.1 Pengertian Modulasi Frekuensi........................................................... ..8 2.2 Pemancar FM............................................... ......................................... 9 2.3 FM Exciter............................................... ........................................ ...10 2.4 Radio FM Stereo.................................................................................1 1 2.5 Antenna...............................................................................................1 2 BAB III KESIMPULAN.......................................................... ............................1 4

Dasar Sistem Komunikasi 3 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

BAB I MODULASI AMPLITUDO

1.1 Pengertian Modulasi Amplitudo Modulasi amplitudo mempunyai pengertian yaitu metode modulasi di mana amplitudo gelombang carrier (pembawa) dibuat bervariasi menurut harga sesaat dari sinyal pemodulasi. Dengan kata lain, bila gelombang pembawa dimodulasikan ke amplitudo, maka amplitudo bentuk gelombang tegangan pembawa dibuat berubah sesuai dengan tegangan yang memodulasi. Jenis modulasi ini kemudian disebut sebagai modulasi amplitudo (AM). Dalam sistem modulasi amplitudo sinyal suara ditumpangkan pada frekuensi pembawa yang berupa gelombang radio, sehingga pada sistem ini amplitudonya yang berubah-ubah. Kelemahan sistem modulasi amplitudo adalah mudah terganggu oleh derau cuaca, akan tetapi modulasi amplitudo ini dapat menjangkau jarak jauh dan dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer. Bentuk gelombang termodulasi AM dapat dilihat pada gambar .

Gambar bentuk gelombang sebuah sinyal yang dimodulasi amplitudo

Namun dalam penggunaan telemetri pita lebar, jaringan penggandeng, penyesuai dan tapis dapat mengubah amplitudo dan fase pita sisi sinyal AM, yang mengakibatkan distorsi. Tapis yang digunakan untuk membatasi lebar pita sinyal dalam penggunaan telemetri pita lebar mengakibatkan modulasi amplitudo dalam sinyal akibatnya tidak adanya pita sisi yang tersaring. Namun tingkat-tingkat

Dasar Sistem Komunikasi 4 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

penguat mode campuran kelas C dapat memotong sinyal yang membangkitkan pita sisi di luar pita lewat tapis. Panjang gelombang adalah jarak antara titik-titik berfase sama dalam siklus-siklus berurutan yang diukur dalam suatu waktu dalam arah penjalaran dan perambatan gelombang. Panjang gelombang sama dengan jarak yaang ditempuh oleh gelombang dalam satu periode osilasi. Untuk gelombang elektromagnetik, hubungan antara panjang gelombang ( ) dan frekuensi gelombang (f) adalah sebagai berikut :

v=dimana: = panjang gelombang (m) v = kecepatan gelombang (m/s) f = frekuensi gelombang (Hertz)

f

Untuk kecepatan penjalaran 10 x 10 m/detik gelombang dengan frekuensi satu MHz memiliki panjang gelombang 1000 meter. Spektrum frekuensi informasi adalah 20 Hz 20 MHz. Agar dapat memberikan informasi diperlukan proses modulasi. Dalam Modulasi Amplitudo, apabila gelombang pembawa (fo)

dimodulasikan oleh sinyal informasi yang berfrekuensi 30 Hz sampai 15 kHz maka akan dihasilkan lebar bidang samping atas dan bawah. Kedua lebar bidang tersebut sama dengan lebar gelombang sinyal informasi. Apabila tidak terjadi modulasi, frekuensi gelombang AM sama seperti frekuensi gelombang pembawa (fo). Apabila gelombang pembawa dimodulasikan, lebar bidang frekuensi gelombang AM diperpanjang antara batas atas dan batas bawah dari lebar bidang samping atas dan lebar bidang samping bawah. Batas perpanjangan maksimum sama dengan dua kali frekuensi sinyal informasi maksimum. Lebar bidang gelombang AM ini ditentukan oleh lebar bidang sinyal informasi dan disebut sebagai lebar lebar bidang yang dimiliki. Oleh karena itu, apabila sinyal yang dipancarkan mempunyai lebar bidang frekuensi dari 30 Hz sampai 15 kHz,

Dasar Sistem Komunikasi 5 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

gelombang termodulasi memiliki lebar bidang 30 kHz. Sedangkan untuk amplitudo gelombang AM, makin besar amplitudo sinyal informasi amplitudo sinyal pembawa juga makin besar dan sebaliknya. Penerima AM berfungsi untuk mendapatkan kembali sinyal informasi sinyal termodulasi amplitudo yang telah diterima. Pada sistem ini menggunakan teknik PLL (Phase Locked Loop) yang merupakan pengunci atau menyamakan fase sinyal yang diterima yaitu dengan cara membandingkan lebar bidang sinyal yang diterima (sinyal termodulasi amplitudo) dengan sinyal hasil proses looping dari rangkaian PLL itu sendiri Hasil proses perbandingan ini berupa harga amplitudo sinyal informasi, dimana bila sinyal termodulasi amplitudo mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal hasil proses looping, maka amplitudo sinyal keluaran PLL akan naik dan sebaliknya.

Diagram Blok PLL

Pembanding fasa berfungsi sebagai pembanding antara frekuensi sinyal termodulasi amplitudo dengan sinyal fo, kemudian diberikan ke bagian loop tapis untuk diperoleh tegangan DC yang merupakan keluaran dari PLL. Sedangkan bagian VCO (voltage controlled oscillator) berfungsi sebagai pengubah tegangan DC yang merupakan keluaran loop tapis menjadi suatu sinyal yang mempunyai frekuensi tertentu. Dalam Modulasi Amplitudo, apabila gelombang pembawa (fo)

dimodulasikan oleh sinyal informasi yang berfrekuensi 30 Hz sampai 15 kHz maka akan dihasilkan lebar bidang samping atas dan bawah. Kedua lebar bidang tersebut sama dengan lebar gelombang sinyal informasi. Apabila tidak terjadi

Dasar Sistem Komunikasi 6 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

modulasi, frekuensi gelombang AM sama seperti frekuensi gelombang pembawa (fo). Apabila gelombang pembawa dimodulasikan, lebar bidang frekuensi gelombang AM diperpanjang antara batas atas dan batas bawah dari lebar bidang samping atas dan lebar bidang samping bawah. Batas perpanjangan maksimum sama dengan dua kali frekuensi sinyal informasi maksimum. Lebar bidang gelombang AM ini ditentukan oleh lebar bidang sinyal informasi dan disebut sebagai lebar lebar bidang yang dimiliki. Oleh karena itu, apabila sinyal yang dipancarkan mempunyai lebar bidang frekuensi dari 30 Hz sampai 15 kHz, gelombang termodulasi memiliki lebar bidang 30 kHz. Sedangkan untuk amplitudo gelombang AM, makin besar amplitudo sinyal informasi amplitudo sinyal pembawa juga makin besar dan sebaliknya.

1.2 Frekuensi Radio AM Metode Modulasi Amplitudo dipakai dalam transmisi radio AM untuk memungkinkan frekuensi audio dipancarkan ke jarak yang jauh, dengan cara superimposisi frekuensi audio pada pembawa frekuensi radio yang dapat dipancarkan melalui antena. Frekuensi radio adalah frekuensi yang dipakai untuk radiasi energi elektromagnetik koheren yang berguna untuk maksud-maksud komunikasi. Frekuensi radio terendah adalah sekitar 10 kHz dan jajarannya merentang hingga ratusan GHz. Pembawa yang termodulasi terdiri dari tiga frekuensi yang semuanya RF, yaitu fc Pembawa. fc + fm Frekuensi samping atas. fc fm Frekuensi samping bawah. Jika pembawa digambarkan oleh ec = A sin isyarat pemodulasi oleh em = A sinmt ct

disini

c=2

fc dan

disini

m=2

fm maka amplitudomt)sin ct

pembawa termodulasi dapat dinyatakan sebagai (A+Bsin ini diuraikan, maka diperoleh:

kalau hal

Dasar Sistem Komunikasi 7 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

Biru adalah pembawa, hijau adalah frekuensi samping bawah, merah adalah frekuensi samping atas Jika pembawa dimodulasi oleh bentuk gelombang kompleks, maka akan timbul bermacam-macam frekuensi yang membentuk jalurjalur samping atas dan bawah. Dalam radio AM, karena oleh persetujuan internasional saling dipisahkan 9 kHz, frekuensi modulasi maksimum adalah 4,5 kHz. Kedua jalur samping dipancarkan meskipmun hanya salah satu yang didemodulasi dalam pesawat penerima. AM juga dipakai dalam transmisi isyarat video dalam televisi. AM adalah sistem yang sederhana, murah, dan hanya membutuhkan lebar jalur kecil.

Dasar Sistem Komunikasi 8 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

BAB II MODULASI FREKUENSI

2.1 Pengertian Modulasi Frekuensi Modulasi frekuensi adalah suatu proses dimana frekuensi gelombang pembawa sebagai subjek yang berubah-ubah sesuai dengan amplitudonya yang tetap. Dalam modulasi frekuensi, frekuensi tidak termodulasi sebagai rancangan frekuensi center. Dalam sistem komunikasi FM, sinyal pemodulasi dibentuk oleh frekuensi carrier dan pengiriman sinyal transmitter. Frekuensi deviasi ditentukan oleh perbedaan antara frekuensi center carriernya. Frekuensi deviasi tergantung pada amplitudo sinyal pemodulasi, yang kecepatannya tergantung frekuensi sinyal modulasi. Kecepatan sudut pembawa ( ) dibuat berubah-ubah dengan amplitudo isyarat pemodulasi.

Dimana

adalah frekuensi tengah pembawa dan

adalah frekuensi isyarat pemodulasi. Dengan integrasi:

Harga maksimum dengan .

disebut

dengan deviasi frekuensi dan ditulis

Perbandingan deviasi maksimum dalam Hertz diperoleh dengan

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

Dasar Sistem Komunikasi 9 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

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 karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight). 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. 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.

2.2 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:y

FM exciter merubah sinyal audio menjadi frekuensi RF yang sudah termodulasi

Dasar Sistem Komunikasi 10 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

y

Intermediate Power Amplifier (IPA) dibutuhkan pada beberapa pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu menghandle final stage

y

Power Amplifier di tingkat akhir menaikkan power dari sinyal sesuai yang dibutuhkan oleh sistem antena

y

Catu daya (power supply) merubah input power dari sumber AC menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh tiap subsistem

y

Transmitter Control System memonitor, melindungi dan memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga mereka dapat bekerja sama dan memberikan hasil yang diinginkan

y

RF lowpass filter membatasi frekuensi yang tidak diingikan dari output pemancar

y

Directional coupler yang mengindikasikan bahwa daya sedang dikirimkan atau diterima dari sistem antena

2.3 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. 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.

Dasar Sistem Komunikasi 11 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

2.4 Radio FM Stereo Penerima radio FM stereo merupakan penerima radio FM mono yang dilengkapi dengan dekoder stereo. Dekoder stereo ini hanya diperlukan untuk proses stereo. Sehingga sinyal mono yang melewati dekoder stereo tidak diproses. Adapun fungsi setiap blok penerima FM stereo, yaitu:

y

Penguat RF, memperkuat frekuensi radio yang berasal dari pemancar FM yang ditangkap oleh antenna untuk diumpan ke pencampur.

y

Osilator Lokal, menghasilkan getaran sinus berkesinambungan dengan frekuensi 10.7 MHz lebih tinggi dari frekuensi antenna untuk diumpan ke pencampur.

y

Pencampu, mencampur frekuensi antenna dari penguat RF dengan frekuensi osilator dan hasilnya adalah frekuensi antara (IF) yaitu 10.7 MHz.

y

Penutuh, membatasi/memangkas amplitudo gelombang termodulasi agar amplitudonya rata (berupa sinyal FM murni).

y

Detektor FM, mendeteksi perubahan frekuensi menjadi perubahan tegangan sinyal radio.

y

Peng-aksen, menekan penguatan frekuensi audio tinggi yang berlebihan yang berasal dari pemancar.

y

Kemudi Frekuensi Otomatik (AFC), mengatur frekuensi osilator lokal secara otomatik agar mantap.

y

Pengaturan penguatan Otomatik (AGC), mengatur penguatan penguat IF dan RF secara otomatik agar hasil keluaran dari detektor hampir konstan.

y

Dekoder stereo, memisahkan sinyal kiri (L) dan sinyal kanan (R) dari bentuk kompositnya.

Sistem VCO (Voltage Controlled Oscillator) yang digunakan pada radio FM memanfaatkan perubahan tegangan untuk melakukan pencarian gelombang.

Dasar Sistem Komunikasi 12 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

Pengubahan tegangan pada radio FM sistem VCO dilakukan dengan memutar potensiometer pencari gelombang yang terhubung dengan rangkaian oscillator.

2.5 Antenna Pemancar radio memancarkan energinya dalam bentuk gelombang gelombang elektromagnetik. Dari antenna pemancar, gelombang-gelombang ini merambat dengan kecepatan sekitar 300.000 km per detik. Karena gelombanggelombang ini merambat ke seluruh arah secara bersamaan, perambatannya dapat digambarkan seperti sebuah lapisan-lapisan bulatan yang secara tetap dan terusmenerus menjadi besar. Di mana dan ke mana lapis-lapis bulatan ini dapat diterima dan dimanfaatkan oleh antenna-antenna penerima. Dalam gambar 2.5.1 diperlihatkan lapisan-lapisan ionosfer memantulkan gelombang-gelombang seperti sebuah cermin kembali ke arah bumi. Sifat pemantulan dari ionosfer ini dimanfaatkan oleh para amatir radio gelombang pendek untuk melakukan hubungan radio ke seluruh penjuru dunia.

Gambar 2.5.1 Ionosfer memantulkan gelombang dari antenna pemancar

Dasar Sistem Komunikasi 13 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

Pemancar, tergantung ke mana antenna pancarnya diarahkan dapat menghasilkan gerakan-gerakan ayunan, apakah itu bergerak sejajar/ horizontal terhadap permukaan bumi atau tegak lurus/vertikal ke permukaan bumi.

Dasar Sistem Komunikasi 14 Modulasi Amplitudo (AM) dan Modulasi Frekuensi (FM)

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan Modulasi adalah proses perubahan suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Modulasi amplitudo adalah metode modulasi di mana amplitudo gelombang carrier (pembawa) dibuat bervariasi menurut harga sesaat dari sinyal pemodulasi. Modulasi frekuensi adalah suatu proses dimana frekuensi gelombang pembawa sebagai subjek yang berubah-ubah sesuai dengan amplitudonya yang tetap. Adapun kelebihan FM daripada AM adalah:y y y

Lebih tahan noise Bandwith yang lebih lebar Amplitudo yang konstan dari gelombang FM memungkinkan efisiensi pemancar yang tinggi.

Namun, FM memiliki kekurangan yaitu membutuhkan lebar jalur yang lebih lebar sehingga memungkinkan frekuensi pemodulasi lebih besar.