i

MODULASI GELOMBANG

Diajukan dalam Rangka Pemenuhan Tugas Mata Kuliah Gelombang

Semester Ganjil

MAKALAH

Dosen Pengampu :

Rif’ati Dina Handayani, S.Pd, M,Si

Penyusun:

Khosida Afkarina R (140210102050)

Lupita Rahayu (140210102012)

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JEMBER

JEMBER

2015

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan

rahmat, inayah, taufik dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan

penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana.

Penulisan makalah ini digunakan untuk memenuhi salah satu tugas mata pelajaran

Gelombang. Oleh karena itu, kami mengucapkan rasa terima kasih kepada Ibu

Rif‟ati selaku dosen pengajar mata kuliah gelombang yang telah mendukung dan

bekerja sama yang baik.

Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada

kekurangan dalam penyusunan makalah ini. Oleh kerena itu kami harapkan kepada

para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun

untuk kesempurnaan makalah ini. Harapan kami semoga makalah ini membantu

menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat

memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih

baik.

Jember, 28 November 2015

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................... ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................... ………………….. 2

1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................... 2

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Modulasi Gelombang…………………… .................................... 3

2.2 Double Side Band ......................................................................... 6

2.3 Modulasi Amplitudo ..................................................................... 11

2.4 Single Side Band .......................................................................... 24

2.5 Modulasi Frekuensi ....................................................................... 26

2.6 Modulasi Pulsa .............................................................................. 40

2.7 Aplikasi Modulasi Gelombang ..................................................... 41

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan……………………………………………………….. 44

3.2 Saran ……………………………………………………………… 44

DAFTAR PUSTAKA

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik

sehingga menjadikannya suatu sinyal yang mampu membawa suatu informasi .

Dalam teknik komunikasi, gelombang atau sinyal pita dasar (base band)

dikirimkan dengan memodulasi gelombang pembawa yang berfrekuensi tinggi.

Sinyal pita dasar ini disebut gelombang modulasi.

Dalam kehidupan sehari–hari tentunya kita mengenal radio. Radio

merupakan salah satu media komunikasi yang banyak dimanfaatkan oleh manusia.

Pada radio, sinyal yang menumpang adalah sinyal suara, sedangkan yang

ditumpangi adalah sinyal radio yang disebut sinyal pembawa (carrier). Teknik

modulasi yang sering dipakai pada sinyal radio adalah FM dan AM.

Pada saat mendengarkan radio, apabila kita ingin mendengarkan suatu siaran

tertentu, maka kita akan mencari frekuensi yang menyiarkannya, misalnya 92,0

MHz. Frekuensi ini merupakan titik tengah band frekuensi yang ditempati oleh

sistem komunikasi yang selanjutnya beroperasi. Gelombang pada frekuensi ini

merambat melalui atmosfer dan ditangkap oleh pesawat radio yang kita gunakan.

Akan tetapi suara siaran/penyiar berada pada wilayah 20─20.000 Hz, sehingga

bunyinya tidak akan terdengar. Oleh karena itu, perlu memodulasi gelombang

bunyi dengan pemodulasi (carrier) yang frekuensinya lebih tinggi dari medium

yang digunakan. Sinyal carrier biasanya ditentukan pada satu frekuensi saja. Di

Indonesia, alokasi frekuensi sinyal carrier untuk siaran FM ditetapkan pada

frekuensi 87,5 MHz - 108 MHz dan untuk siaran AM ditetapkan pada 530 kHz –

1600 kHz. Pada pemancar radio dengan teknik AM, amplitudo gelombang carrier

akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan.

Frekuensi gelombang carrier-nya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF

(Radio Frequency) Amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh.

Metode modulasi pertama kali digunakan hampir secara menyeluruh pada

transmisi radio dalam AM (amplitude modulation) dan FM (frequency modulation).

Kemudian diketahui bahwa jalur komunikasi memiliki bandwidth yang lebih besar

2

daripada yang diperlukan untuk pembicaraan. Oleh sebab itu, banyak pembicaraan

telepon dapat dikirimkan secara bersama-sama dalam sebuah jalur telepon dengan

mengubah frekuensi sedemikian rupa sehingga beberapa channel bunyi dapat

dibungkus menjadi satu bandwidth yang lebih lebar. Dalam kasus ini juga

digunakan modulasi DSB (double side band).

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

1) Apakah itu modulasi gelombang?

2) Bagaimanakah DSB dalam daerah waktu dan frekuensi, lebar pita transmisi,

dan demodulasi?

3) Bagaimana Modulasi Amplitudo?

4) Apakah yang dimaksud Single Side Band?

5) Bagaimana dua jenis modulasi sudut pada Modulasi Frekuensi (FM)?

6) Apakah yang dimaksud Modulasi Pulsa?

7) Bagaimana aplikasi dari modulasi gelombang?

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

1) Mendeskripsikan pengertian modulasi gelombang.

2) Menjelaskan DSB dalam daerah waktu dan frekuensi, lebar pita transmisi,

dan demodulasi.

3) Menjelaskan modulasi amplitudo.

4) Mendeskripsikan pengertian Single Side Band.

5) Menjelaskan dua jenis modulasi sudut pada Modulasi Frekuensi (FM).

6) Mendeskripsikan pengertian modulasi pulsa.

7) Mengetahui aplikasi dari modulasi gelombang.

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Modulasi Gelombang

Modulasi adalah proses perubahan suatu jenis gelombang yang memiliki

frekuensi gelombang yang besar dengan permukaan gelombang yang bersifat

periodik yang disebut sebagai gelombang carrier, karena adanya sinyal

modulasi yang berisi yang berisi informasi untuk ditransmisikan. Pada proses

modulasi muka gelombang yang periodic adalah amplitudo, phase, dan

frekuensi. Modulasi dalam bidang telekomunikasi merupakan proses

penyampaian sinyal pesan. Alat yang digunakan untuk proses modulasi disebut

sebagai modulator dan proses yang berfungsi untuk mengembalikan proses

modulasi ke dalam sinyal awal disebut demodulator.

Modulasi adalah proses merubah parameter sinyal carrier (sinyal

pembawa) menggunakan sinyal informasi. Parameter sinyal carrier berupa

amplitudo, frekuensi, dan phase. Memodulasi berarti mengatur atau menyetel.

Dalam telekomunikasi tepatnya berarti mengatur suatu parameter dari suatu

pembawa (carrier) frekuensi tinggi dengan pertolongan sinyal informasi yang

memiliki frekuensi rendah. Keperluan akan modulasi mula-mula timbul dalam

transmisi radio dari sinyal-sinyal frekuensi rendah (misalnya frekuensi audio).

Pada sistem komunikasi ada dua teknik modulasi yaitu modulasi digital dan

modulasi analog. Modulasi analog terdiri dari tiga macam yaitu AM

(Amplitudo Modulation), FM (Frequency Modulation), dan PM (Phase

Modulation).

Berdasarkan parameter sinyal yang diubah-ubah, modulasi dapat

dibedakan menjadi beberapa jenis:

a. Modulasi amplitudo (AM, Amplitudo Modulation)

Pada modulasi amplitudo, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi

mengubah-ubah amplitudo sinyal pembawa. Besarnya amplitudo sinyal

pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

4

b. Modulasi frekuensi (FM, Frequency Modulation)

Pada modulasi frekuensi, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi

mengubah-ubah frekuensi sinyal pembawa. Besarnya frekuensi sinyal

pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

c. Modulasi Fasa (PM, Phase Modulation)

Pada modulasi fasa, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi

mengubah-ubah fasa sinyal pembawa. Besarnya fasa sinyal pembawa

akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

Tujuan dari modulasi adalah untuk memindahkan posisi spektrum dari

sinyal data, dari pita spektrum yang rendah (base band) ke pita spektrum yang

jauh lebih tinggi (band pass). Hal ini dilakukan pada transmisi data tanpa kabel

(dengan antena), yang mana dengan membesarnya frekuensi data yang dikirim,

maka dimensi antena yang digunakan akan mengecil. Contoh : data 1

berfrekuensi , data 2 berfrekuensi

. Dengan contoh tersebut,

transmisi data 1 menjadi problematic, sedangkan data 2 lebih mudah untuk

ditransmisikan. Kegunaan lain dari modulasi adalah, dengannya dimungkinkan

proses pengiriman data atau informasi melalui suatu media yang sama secara

bersamaan. Proses modulasi terjadi dengan melakukan variasi pada salah satu

besaran karakteristik dari sinyal pembawa (yang berfrekuensi tinggi) seirama

dengan sinyal data (yang berfrekuensi rendah). Sinyal pembawa yang telah

dimodulasikan ini di sebut sinyal termodulasi. Sinyal data disebut juga sinyal

pemodulasi. Alat, di mana proses modulasi ini terjadi, disebut juga modulator.

Keuntungan utama yang diperoleh dari teknik modulasi antara lain

adalah:

a. Memungkinkan pengiriman sinyal lemah dengan “membonceng”

gelombang pembawa yang berdaya tinggi

b. Reduksi ukuran antenna karena pengiriman sinyal dilaksanakan melalui

gelombang pembawa yang memiliki frekuensi tinggi ( pendek)

c. Memungkinkan pengaturan dan alokasi daerah frekuensi terpisah bagi

penyaluran sejumlah sinyal secara serempak melalui medium yang sama

5

d. Memungkinkan pergeseran frekuensi sinyal kepada daerah frekuensi yang

lebih mudah diolah oleh peralatan yang tersedia.

Teknik modulasi juga bermanfaat dalam pengukuran atau eksperimen

ilmiah, terutama :

a. Peningkatan perbandingan S/N (signal to noise ratio) dengan jalan

menghindari daerah frekuensi yang berbising atau memberikan sensitivitas

yang lebih tinggi kepada sistem deteksi yang bersangkutan

b. Memungkinkan konversi kawasan (domain) data, misalnya antara data

analog dengan digital, antara tegangan dengan frekuensi listrik

Teknik modulasi ada 2 yaitu analog dan digital.

1. Modulasi Digital

Modulasi digital berfungsi untuk mengirim bit sinyal yang tidak bisa

dikirim melalui sinyal analog. Contoh dari modulasi digital adalah jaringan

publikasi telpon yang berada pada rentang 300 dan 3400 Hz atau melebihi

pita frekuensi dengan menggunakan jaringan. Modulasi digital merupakan

perubahan karakteristik gelombang pembawa yang berbentuk pulsa diolah

secara diskrit. Teknik digital terbagi atas:

a. Modulasi kode pulsa (PCM)

b. Modulasi kode pulsa differensial (DPCM)

c. Modulasi delta (DM)

2. Modulasi Analog

Modulasi analog adalah modulasi gelombang yang berfungsi

mengirim data berupa pita analog seperti sinyal audio, sinyal TV yang

biasanya memiliki frekuensi rendah atau berada pada daerah frekuensi

radio. Teknik analog dapat dibagi atas:

a. Gelombang pembawa berupa gelombang kontinu (continous

wave=CW) atau gelombang harmonis murni

1. modulasi linier(DSB,AM,SSB,VSB)

2. modulasi sudut(FM,PM)

b. Gelombang pembawa berupa pulsa

1. modulasi amplitudo pulsa(PAM)

2. modulasi lebar pulsa (PDM)

3. modulasi posisi pulsa (PPM)

6

2.2 Modulasi DSB (Double Side band)

2.2.1 DSB dalam daerah waktu dan frekuensi

Gelombang pembawa kontinyu secara umum memiliki bentuk

sinusoida yang dinyatakan dalam fungsi berikut :

)cos()( twt ppop

Andai gelombang modulasi juga sinusoidal

)cos()( twt mmom

Hasil modulasi DSB nya (modulasi amplitudo)

)cos()cos(

)cos()()(

twtw

twtt

pmmopo

pmopoDSB

twwtwwt mpmpmopoDSB )cos()cos(2

1)(

Hasil modulasi merupakan operasi perkalian disebut dengan “mixing”

atau “heterodiyming”, dan hasilnya berupa 2 komponen sisi samping (side

bands) masing-masing dengan frekuensi (wp – wm) dan (wp + wm)

Dengan transformasi fourier diperoleh representasi dalam domain

frekuensi:

)()(2

1

)()()(

pppo

pppop

vvvv

wwwwwg

)()(2

1

)()()(

mmmo

ppmom

vvvv

wwwwwg

)()(

)()(2

)(

mpmp

mpmpmopoDSB

wwwwww

wwwwwwwg

Disini terlihat bahwa akibat modulasi terjadi translasi sejauh ± wp dari

wm menjadi wc ± wm dari w.

7

Dalam kasus rill, )(tm tidak bersifat monokromatis sehingga secara

umum hasil modulasi ditulis:

)cos()()( twtt pmopoDSB

untuk )(tm dengan transformasi Fourier dapat ditulis sebagai berikut:

11 1

)(2

1)( dwwgt tiw

mm

maka spektrum gel DSB dapat ditentukan yaitu :

)()(2

1((

)'('2

1

2

1((

)'()'(

pmpmpoDSB

wwwitwwwi

mpoDSB

wwgwwgwg

eewgdwwg pp

Dengan demikian hubungan TF umum untuk modulasi DSB adalah :

)()(2

1)cos()()( pmpmpm wwgwwgtwtt

Bila )()( wgt mm . Secara grafik dapat dilihat:

)(tm gm(w)

)(tm gm(w)

t

O -w

m w

m w

)(tp gp (t)

t

w -wp wp

pw

2

8

)(tDSB gDSB (t)

t

w -wp-wm-wp -wp+wm wp-wm wp wp+wm

domain t domain frekuensi (w)

Dari gambar terlihat akibat modulasi itu berupa translasi daerah

frekuensi pada gelombang modulasi sejauh ± wp dan memperlebar pita

menjadi 2 kali semula, namun mereduksi amplitudo dengan faktor ½. Untuk

lebih jelas lihat gambar berikut:

m 0 m e mp

pmp

LSB = Lower Side Band Lebar pita gelombang DSB = dua kali

USB = Upper Side Band Lebar pita gelombang modulasi

2.2.2 Lebar Pita Transmisi dengan rata-rata Lebar Pita Transmisi

Lebar pita (bandwidth) transmisi B untuk gelombang Double Side

Band (DSB) dari gambar:

mB 2 → HzDB m2

Daya rata-rata yang diteruskan (N) berbanding lurus dengan:

Spektrum gel DSB

(domain frek

mg pmg

mp g0

2/1

pg LSB

0

– ωc

– ωm

gDSB

(ω)

0

ωc

– ωc

gc (ω)

0

ωm

– ωm

USB

Spektrum sinyal

(domain frek)

9

2

2

21lim

T

TT

dttT

N

Substitusikan t di atas:

2

2

222cos

1lim

T

T

pmpT

dtttT

N

2

2

2

2

22

2

2cos2

1lim

T

T

T

T

pmm

p

Tdtttdtt

TN

Untuk mp , dan m frekuensi max gelombang modulasi, maka:

2

2

202cos

1lim

T

T

pmT

dtttT

, sehingga:

mpT NNN , daya rata-rata gelombang transmisi untuk DSB:

2

2

222

02

1cos

1lim

T

T

ppmT

p dttT

N

22

2

22

00 2

1cos

1lim m

T

T

mmT

dttT

N

harga.satu 4

1 22

00 mmpT jikaN

2.2.3 Demodulasi

Demodulasi merupakan proses ekstraksi atau penguraian kembali

informasi asli melalui sinyal dari gelombang pembawa atau pemisahan.

Demodulasi dapat dikatakan sebagai usaha untuk memperoleh kembali

sinyal tm dari tDSB . Demodulasi merupakan perangkat yang

digunakan untuk mengembalikan informasi dari gelombang pembawa,

demodulator ini secara tradisional digunakan sebagai penghubung dengan

10

penerima audio. Bentuk lain dari modulator adalah modem yang merupakan

perangkat untuk proses modulasi dan demodulasi. Untuk memisahkan

gelombang dilaksanakan tm dari tDSB terdapat 2 teknik pemisahan,

yaitu:

1. Multiplikasi dengan osilator lokal yang singkron yang gelombang

pembawa (mixing), misalnya dengan tp cos 2 .

Hasil operasinya:

ttt pDSB cos2

ttt ppmp cos2 cos0

ttt pmcmp 2cos0

tttt pmcmp 2cos0

Jika spektrum tm adalah mg , maka spektrum t dapat

diungkapkan sebagai:

pmpmpmp gggg 222

100

Dari operasi mixing dihasilkan komponen pita dasar yang terpisah dari

komponen lainnya.

p2 m 0 m mp2

mp 2

Pemisahan komponen sinyal dari komponen lain dengan operasi

campuran

1/2 pmp g 2

0

mp g0

1/2 pmp g 2

0

2 p

11

Penguat

RF

Penguat

Audio

Mixer Penguat

IF

Detektor

OSC

2. Operasi penapisan. Karena pm , maka pita sinyal dapat dipisahkan

dengan penapis lolos rendah dengan lebar pita yang memenuhi

hubungan:

mpm B 2

Kelemahan demodulasi DSB : Sulit mencari osilator lokal yang singkron

dengan gelombang pembawa. Hal ini di atas dengan modulasi amplitudo

(AM).

2.3 Modulasi Amplitudo

Modulasi merupakan proses perubahan karakteristik atau besaran

gelombang pembawa, menurut pola gelombang modulasinya. Apabila besaran

yang diubah dari gelombang pembawa tersebut adalah amplitudonya, maka

modulasi seperti ini disebut dengan modulasi amplitudo (Amplitude

modulation/AM), sedangkan besaran yang diubah dari gelombang pembawa

tersebut adalah fase, sehingga modulasi seperti ini disebut dengan modulasi

fase. Salah satu bagian dari modulasi fase adalah modulasi frekuensi.

Amplitudo Modulation (AM) adalah modulasi yang paling sederhana.

Gelombang pembawa (carrier wave) diubah amplitudonya sesuai dengan

signal informasi yang akan dikirimkan. Modulasi ini disebut juga linear

modulation, artinya bahwa pergeseran frekuensinya bersifat linier mengikuti

signal informasi yang akan ditransmisikan. Modulasi Amplitudo (Amplitude

Modulation, AM) adalah proses menumpangkan sinyal informasi ke sinyal

pembawa (carrier) dengan sedemikian rupa sehingga amplitudo gelombang

pembawa berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) sinyal

informasi. Pada jenis modulasi ini amplitudo sinyal pembawa diubah-ubah

secara proporsional terhadap amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan

frekuensinya tetap selama proses modulasi.

Penerima AM :

Antena

12

Fungsi masing-masing blok : Antena : sebagai penangkap getaran/sinyal

yang membawa dan berisikan informasi yang dipancarkan oleh pemancar.

Penguat RF : berfungsi untuk menguatkan daya RF ( Radio Frequency/

Frekuensi tinggi) yang berisi informasi sebagai hasil modulasi pemancar asal.

Setelah diperkuat, geteran RF dicatukan ke mixer. Mixer (pencampur) :

berfungsi mencampurkan getaran/sinyal RF dengan Frekuensi Osilator Lokal,

sehingga diperoleh frekuensi intermediet (IF/Intermediate Frequency). Penguat

IF : digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum

diteruskan ke blok detektor. IF merupakan hasil dari pencampuran

getaran/sinyal antara RF dengan Osilator Lokal. Detektor : digunakan untuk

mengubah frekuensi IF menjadi frekuensi informasi. Degan cara ini, unit

detektor memisahkan antara getaran/sinyal pembawa RF dengan getaran

informasi . Penguat AF : digunakan untuk menyearahkan getaran/ sinyal AF

serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan penguat AF

ke suatu pengeras suara. Speaker (pengeras suara) digunakan untuk mengubah

sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran suara yang dapat

didengar oleh telinga manusia.

Modulasi Amplitudo (AM) adalah penumpangan sinyal informasi

terhadap sinyal carrier (pembawa) dimana amplitudo sinyal carrier akan

berubah-ubah mengikuti perubahan amplitudo sinyal informasinya.

Dibandingkan dengan FM (Modulasi Frekuensi) AM mempunyai kelebihan

diantaranya adalah jarak transmisi AM lebih jauh dibandingkan FM. Namun

AM lebih rentan terkena noise dibandingkan dengan FM. Oleh karena itu

satsiun radio yang sering kita dengar kebanyakan menggunakan FM karena

suara yang dihasilkan melalui transmisi menggunakan FM lebih jernih.

Seperti telah dijelaskan di atas, pada modulasi amplitudo besarnya

amplitudo sinyal pembawa akan diubah-ubah oleh sinyal pemodulasi sehingga

besarnya sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi tersebut. Frekuensi

sinyal pembawa biasanya jauh lebih tinggi daripada frekuensi sinyal

pemodulasi. Frekuensi sinyal pemodulasi biasanya merupakan sinyal pada

rentang frekuensi audio (AF, Audio Frequency) yaitu antara 20 Hz sampai

denan 20 kHz. Sedangkan frekuensi sinyal pembawa biasanya berupa sinyal

radio (RF, Radio Frequency) pada rentang frekuensi tengah (MF, Mid-

13

Frequency) yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Untuk mempermudah

pembahasan, hanya akan didiskusikan modulasi dengan sinyal sinus.

Bagan Modulasi

Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai dan sinyal

pembawanya dinyatakan sebagai , maka sinyal hasil modulasi

disebut sinyal termodulasi atau . Berikut ini adalah analisis sinyal termodulasi

AM.

dengan

: sinyal termodulasi AM

: sinyal pemodulasi

: sinyal pembawa

: amplitudo maksimum sinyal pembawa

: amplitudo maksimum sinyal pemodulasi

m : indeks modulasi AM

: frekuensi sudut sinyal pembawa (radian/detik)

: frekuensi sudut sinyal pemodulasi(radian/detik)

Hubungan antara frekuensi sinyal dalam hertz dengan frekuensi sudut

dinyatakan sebagai: ω = 2 π f

Komponen pertama sinyal termodulasi AM disebut komponen

pembawa, komponen kedua ( yaitu ) disebut komponen

bidang sisi bawah atau LSB (Lower Side Band), dan komponen ketiga ( yaitu

) disebut komponen bidang sisi atas atau USB (Upper

14

Side Band). Komponen pembawa mempunyai frekuensi sudut sebesar ,

komponen LSB mempunyai frekuensi sudut sebesar , dan komponen

USB mempunyai frekuensi sudut sebesar . .

(a) Sinyal pemodulasi

(b) Sinyal pembawa

(c) Sinyal termodulasi A

Spektrum frekuensi gelombang termodulasi AM yang dihasilkan oleh

spektrum analyzer. Harga amplitudo masing-masing bidang sisi dinyatakan

dalam harga mutlaknya.

. Spektrum Frekuensi Sinyal Termodulasi AM

Adapun beberapa jenis dari modulasi amplitudo, yaitu:

1. AM SSB (Single Sideband) adalah salah satu jenis modulasi amplitudo

dimana spektrum frekuensi yang dipancarkan hanya salah satu dari

spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi LSB (Lower Sideband) atau

frekuensi USB (Upper Sideband) saja.

2. AM DSBFC (Double Sideband Full Carrier) disebut juga full AM dimana

spektrum yang dipancarkan adalah spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi

15

LSB dan frekuensi USB. Bandwidth sinyal termodulasinya adalah sama

dengan dua kali sinyal informasinya.

3. AM DSBSC (Double Sideband Supprised Carrier) adalah jenis modulasi

amplitudo dimana spektrum frekuensi carrier di tekan mendekati nol.

4. AM VSB (Vestigial Sideband) sering digunakan pada industri televisi

komersial untuk transmisi dan penerimaan sinyal video. Pada VSB

sebagian komponen LSB ikut di transmisikan dengan komponen USB dan

komponen pembawa.

Setelah kita mengetahui jenis-jenis modulasi AM, ada satu hal yang

paling dominan di semua jenis-jenis dari modulasi AM. Hal ini adalah

sideband. Sideband adalah beberapa komponen yang ada di setiap proses

modulasi. Contohnya pada AM SSB maka sideband yang di transmisikan

adalah sideband frekuensi LSB atau USB saja. Tentunya di suatu sistem

terdapat juga transmisi sideband. Nah, yang akan kita bahas selanjutnya adalah

proses pada transmisi sideband

Proses Transmisi Sideband

Dari gambar diatas terlihat bahwa audio input masuk ke audio input

filter. di dalam audio input filter sinyal masukan akan di filter sehingga

menghasilkan sinyal dengan frekuensi di bawah 3400 Hz, kemudian sinyal

akan masuk ke audio amplifier agar amplitudo sinyal dapat dikuatkan,

kemudian sinyal akan masuk ke amplitudo modulator, disini terjadi proses

modulasi dimana terjadi penumpangan sinyal informasi ke sinyal carrier.

Kemudian sinyal yang termodulasi akan masuk ke output filter. di output filter

sinyal termodulasi akan di filter sehingga menghasilkan sinyal AM dengan satu

sideband saja. Baik itu LSB maupun USB.

Derajat modulasi merupakan parameter penting dan juga sering disebut

indeks modulasi AM, dinotasikan dengan m. Parameter ini merupakan

perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi ( ) dengan

16

amplitudo puncak sinyal pembawa ( ). Besarnya indeks modulasi mempunyai

rentang antara 0 dan 1. Indeks modulasi sebesar nol, berarti tidak ada

pemodulasian, sedangkan indeks modulasi sebesar satu merupakan

pemodulasian maksimal yang dimungkinkan. Besarnya indeks modulasi AM

dinyatakan dengan persamaan:

Indeks modulasi juga dapat dinyatakan dalam persen dan dinotasikan

dengan M,

Sampul gelombang termodulasi AM Sampul merupakan garis imaginer

yang digambar antara nilai-nilai puncak pada setiap siklus, memberikan bentuk

yang ekivalen dengan bentuk tegangan pemodulasi.

Oleh karena maka persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai:

→ sampul positif

→ sampul negatif

. Sampul Gelombang Termodulasi AM

5.3.1 Sinyal AM dan Spektrum Frekuensi

Prinsip dari sinyal AM adalah sinyal DSB yang dipasangkan dengan

gelombang pembawa. Jadi amplitudo modulasi ini adalah sinyal DSB

ditambah dengan komponen gelombang pembawanya.

17

dengan A(t) disebut faktor modulasi, yang mengungkapkan perubahan

amplitude (envelope) dari gelombang AM.

Dalam domain frekuensi persamaan menjadi:

Misalnya, untuk dan ,

gelombang hasil modulasinya seperti gambar dibawah ini:

Daya rata-rata:

Untuk suku kedua ruas kanan persamaan ini sama dengan nol dan

Sehingga diperoleh daya rata-ratanya :

a.

b.

c.

18

Efisiensi daya transmisi , yaitu perbanding daya gelombang DSB terhadap

daya gelombang hasil modulasinya adalah :

Cara yang digunakan untuk demodulasi sinyal AM, yaitu dengan

detektor hukum kuadrat terkecil (square law). Tahap pertama dilakukan deteksi

dengan detektor yang memiliki hubungan antara masukan dan keluaran

sebagai berikut

Substitusikan persamaan :

Sinyal yang akan diperoleh kembali adalah suku . Tahap

berikutya memisahkan suku ini dengan filter sederhana asal dipenuhi

.

Pada hakikatnya modulasi AM adalah sinyal DSB ditambah dengan

komponen pembawanya.

ΨAM(t) = [Ψpo + ΨpoΨm(t)] cos (ωpt) atau

ΨAM(t) = Ψpo [1 + Ψm(t)] cos (ωpt) atau

Faktor A(t) mengungkapkan perubahan envelope gelombang AM yang

terjadi. Untuk memudahkan proses modulasi gunakan ketentuan :

TF dalam domain frekuensi (ω) didapat :

ΨAM(t) = A(t) cos (ωpt)

dengan faktor modulasi

A(t) = Ψpo [1 + Ψm(t)]

|Ψm(t)| < 1

2/

2/

0)(1

lim

T

TT

dttmT

berarti Ψ(t) tidak mengandung komponen DC.

19

min)]([max)]([

min)]([max)]([

tAtA

tAtAm

Hal ini dapat dilukiskan sebagai berikut :

Dari gambar di atas dengan persyaratan |Ψm(t)| < 1, fungsi amplitudo

A(t) untuk gelombang Ψ(t) tidak pernah memotong sumbu t, untuk sinyal

sinusoida Ψm(t) = mcos (ωmt) dengan m disebut indeks modulasi, dimana m:

dengan syarat m<1

Jika m>1 maka fungsi selubung |A(t)| akan mengalami distorsi seperti gambar:

gAM(ω) = ½ Ψpo {2π *δ (ω – ωp) + δ (ω + ωp)] + [gm(ω – ωp) + gm (ω + ωp)]}

a. b.

c. d.

Ψm(t)

ΨAM(t)

t

Sinyal sinusoidal Ψm(t) Hasil modulasi AM dalam domain t

t

gm (ω)

0 -ωm ωm - ωp 0 ωp

Spektrum sinyal Ψm(t)

ω

pembawa

ISB L

ωp - ωm

ωp+ωm

2 ωm = B lebar pita transmisi

spektrum gelombang AM dalam domain ω

Ψ(t) A(t)

distorsi selubung

t t

Ψpo

-Ψpo

Ψpo

Distorsi bentuk Ψ(t) untuk m > 1 akibat

penambahan fase (tanda) A(t). Bentuk

fungsi Ψ(t)

Bentuk selubung A(t)

20

2.3.2 Lebar Pita Transmisi (Brandwidth) dan Efisiensi Daya Transmisi

Dari diketahui bahwa transmisi lebarpita B dari sinyal AM sama

dengan modulasi DSB, yakni :

B = upper side – lower side

=

Lebar pita transmisi β = 2ωm = 2vm

Dibawah ini adalah Grafik dalam domain aktu dan domain frekuensi untuk

modulasi DSB yaitu:

Hasil modulasi DSB dalam kawasan t dan ω. (a) Gelombang modulasi; (b)

Gelombang Pembawa; (c) Gelombang DSB

gm (ω)

– ωc ωc

ωm ωc + –

m

ω– ωc

ωm ωc +

21

2/

2/

22

)]2cos(1)][(2)(1[2

1lim

T

T

PmmPo

Tdtttt

T

2/

2/

20)2cos()](2)(1[

1lim

T

T

PmmT

dttttT

0)(1

lim

2/

2/

T

T

mT

dttT

Daya rata-rata sinyal AM

2/

2/

222)(cos)](1[

1lim

T

T

pmPoT

T dtttT

N

Untuk ωp >> ωm

Dan

Maka :

Dalam sinyal AM, komponen gelombang pembawa tidak mengandung

informasi, sehingga efisiensi daya transmisi

m

m

mPP

mP

N

N

NNN

NN

1

m

T

N

NNp

Mengingat |Ψm(t)| ≤ 1, maka Nm < 1 dan ε ≤ 50% untuk Ψm(t) sinusoidal ε ≤

33,3% Nm = ½ Ψmo2

.

2.3.3 Demodulasi AM

Demodulasi AM ada 2 cara yaitu dengan detektor hukum kuadrat dan

dengan detektor selubung. Keduanya tidak menggunakan osilator lokal yang

singkron dengan osilator gelombang pembawa.

a. Demodulasi dengan detektor hukum kuadrat (square lawdetector)

1) Pertama dilakukan deteksi dengan detektor “square law” dengan

hubungan Ψi(t) dan Ψo (t) sebagai berikut

NT = Np + NpNm NT = ½ ωpo 2 + ¼ ωpo

2 Ψmo2 untuk ωm satu harga.

22

Ψi(t) = ΨAM(t) = ΨPo(t)[1 + Ψm(t)] cos (ωpt)

Hasil deteksi adalah:

Ψo (t) = a1 ΨPo [1 + Ψm(t)] cos (ωpt)

+ 2

2aΨPo

2[1+ 2Ψm(t)+ Ψm

2(t)][1+ cos( 2ωpt)]

Sinyal informasi yang akan diambil adalah

2) Kedua, suku kuadrat ini dipisahkan melalui tapis sederhana, dengan

syarat |Ψm(t)| << 1.

b. Demodulasi dengan Detaktor Selubung

Syarat yang harus dipenuhi

gelombang AM dengan pita sangsit

(Wp>>Wm), indeks modulasi <100%.

Rangkaian dasar detektor :

Proses demodulasi dengan pemilihan konstanta RC yang rapat

Kasus dengan konstanta RC yang terlampau besar (respon lambat)

Ψo (t) = a1 Ψi(t) + a2Ψi2(t)

a2ΨPo2 Ψm(t)

0(t) i(t) R C

i(t)

Fungsi selubung

A(t) 0(t)

t

i(t)

Fungsi selubung

A(t) 0(t)

t

suku kuadrat

23

Kasus dengan RC terlampau kecil (respon terlalu cepat)

Pemulihan harga RC akan menentukan mutu demodulasi. Untuk

Wp>>Wm, syarat harga RC adalah:

m

mp

p TW

RCW

T 22

Dalam keadaan operasi sempurna, hasil modulasi dapat dinyatakan oleh rumus:

)()( 0 tkkt mo

Keuntungan demodulasi AM adalah tidak diperlukan osilator local yang

singkron dengan gelombang pembawa.Kerugiannya demodulasi AM adalah

rendahnya efisiensi transmisi, sebagai akibat terdapatnya gelombang pembawa

dalam gelombang transmisi tersebut.

T

mp

mpp

mp

N

NN

NNN

NNE

Efesiensi untuk Gelombang AM

2.4 Single Side Band (SSB)

Modulasi Single Side Band atau Single-sideband suppressed-carrier

(SSBSC) adalah modulasi amplitudo yang lebih baik dan lebih efisien dalam

penggunaan daya listrik dan bandwidth. Modulasi amplitudo menghasilkan

sinyal output modulasi yang memiliki bandwidth dua kali lebar pita sinyal

yang asli. Sistem komunikasi didisain untuk menghasilkan transmisi informasi

dengan bandwidth dan daya pancar minimal. Sistem AM boros dalam

penggunaan daya dan bandwidth, dengan keuntungan kemudahan dalam

i(t)

Fungsi selubung

A(t)

0(t)

t

24

penerimaan. DSB-SC menggunakan daya yang lebih sedikit, tapi bandwidth

yang dipergunakan sama dengan dalam AM. Baik AM maupun DSB-SC

mempertahankan upper sideband dan lower sideband. Walaupun masing-

masing sideband (USB atau LSB) mempunyai kandungan informasi yang

lengkap. Akibatnya bandwidth transmisi menjadi dua kali bandwidth sinyal

iinformasi.

Dalam modulasi SSB, hanya satu dari kedua sideband yang dipancarkan.

Dilihat dari penggunaan bandwidth, modulasi ini lebih efisien karena

mempunyai bandwidth transmisi setengah dari AM maupun DSB-SC.

Pembangkitan sinyal SSB dilakukan dengan membangkitkan sinyal DSB

terlebih dahulu, kemudian menekan salah satu sideband dengan filter. Jika

USB yang ditekan, maka akan menghasilkan sinyal SSB-LSB. Sebaliknya

menghasilkan SSB-USB. Teknik yang bisa digunakan adalah dengan metode

pergeseran phase, yang tidak memerlukan filter sideband. Untuk memberi

ilustrasi bagaimana metode ini bekerja, asumsikan bahwa sinyal pesan

mempunyai bentuk :

f ( t ) = cos ( 2 π f m t )

yang digunakan untuk memodulasi carrier cos (2 π f c t ). Upper sideband dan

Lower sideband dari sinyal adalah

φ SSB ( t ) = ½ cos [2 π ( f c ± f m ) t ]

Dengan cos(a + b ) = cos a cos b - sin a sin b, maka persamaan untuk sinyal

SSB-USB bisa ditulis :

φ SSB-USB ( t ) = φ SSB+ ( t ) = ½ [ cos 2 π f m t cos 2 π f c t - sin 2 π f

m t sin 2 π f c t ] (2.35)

φ SSB-USB ( t ) = ½ [ cos ω m t cos ω c t - sin ω m t sin ω c t ]

dengan cara serupa diperoleh sinyal SSB-LSB mempunyai persamaan :

φ SSB-LSB ( t ) = φ SSB- ( t ) = ½ [ cos ω m t cos ω c t + sin ω m t

sin ω c t ] (2.37)

25

Persamaan-persamaan di atas menunjukkan bahwa sinyal SSB bisa dibentuk

dari dua sinyal DSB yang mempunyai carrier quadrature ½ cos 2 ω c t dan ½

sin 2 ω c t . Sinyal quadrature bisa diperoleh dengan menggeser phase sinyal

sebesar 90° . Modulator SSB pergeseran phase terdiri dari dua modulator DSB

dan rangkaian penggeser phase. Kesulitan lain yang timbul adalah perlunya

sinkronisasi seperti pada teknik DSB. Untuk itu, komponen carrier bisa

ditambahkan pada sinyal SSb dan demodulasi bisa dilakukan dengan

menggunakan envelope detector. Tapi metode ini boros daya pancar dan bisa

menghasilkan distorsi pada sinyal.

Modulasi SSB

(a) Pembangkitan ; (b) penerimaan (c) Spektra

2.5 Modulasi Frekuensi (FM)

Modulasi Frekuensi adalah proses menumpangkan sinyal informasi pada

sinyal pembawa (carrier) sehingga frekuensi gelombang pembawa (carrier)

berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) gelombang sinyal

informasi. Jadi sinyal informasi yang dimodulasikan (ditumpangkan) pada

gelombang pembawa menyebabkan perubahan frekuensi gelombang pembawa

sesuai dengan perubahan tegangan (simpangan) sinyal informasi. Pada

modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang

pembawa, sedangkan amplitudanya konstan selama proses modulasi. AM

memang hadir lebih dulu daripada FM. Reginald Fessenden membuat siaran

radio AM pertama pada tahun 1906. Melalui radio tersebut ia menyiarkan

26

ceramah dan pembacaan Injil dan menyajikan permainan biola yang ia lakukan

sendiri. Media itu populer dari tahun 1920 hingga kehadiran radio FM pada era

50an. Seketika AM seolah terbatasi. Gelombang AM mengalir dekat dengan

tanah pada siang hari dan semakin tinggi ke angkasa pada malam hari, yang

artinya sulit untuk mendapatkan radius penyiaran selama jam siang. AM juga

mudah terhalang oleh bangunan tinggi.

Sistem siaran dengan teknologi FM ditemukan oleh Edwin Howard

Armstrong yang dapat mentransmisikan suara kualitas tinggi melalui

gelombang radio. Sejarah FM dimulai tahun 1936 ketika Edwin Howard

Armstrong menperkenalkan frekuensi FM sebagai metode untuk mengurangi

gangguan pada transmisi radio dalam konferensi Radio Engineers New York

pada 6 November 1936. Frekuensi FM secara luas digunakan pada perangkat

telekomunikasi untuk mengirimkan suara tanpa noise (gangguan). Dalam

aplikasi analog, frekuensi sesaat dari carrier (frekuensi pembawa) berbanding

lurus dengan nilai sesaat dari sinyal input. Data digital dapat dikirim dengan

menggeser frekuensi pembawa di antara seperangkat nilai-nilai diskrit, teknik

ini dikenal sebagai frekuensi-shift keying.

Penerimaan FM. FM umumnya digunakan pada frekuensi radio VHF

untuk menyiarkan musik dan percakapan dengan kualitas tinggi. Suara dari

siaran TV normal juga disiarkan menggunakan FM. Band FM digunakan

dalam siaran umumnya disebut lebar FM (wideband FM) atau W-FM. Dalam

radio dua arah, Narrowband FM (N-FM) digunakan untuk menghemat

bandwidth. Selain itu, FM juga digunakan untuk mengirim sinyal ke ruang

angkasa. Wideband FM (W-FM) membutuhkan bandwidth yang lebih lebar

daripada sistem modulasi amplitudo (AM) dengan sinyal modulasi yang setara,

tetapi sinyal Wideband FM lebih tahan terhadap noise dan interferensi.

Frekuensi modulasi juga lebih tahan dari efek suara yang kurang jelas.

Radio penerima FM menggunakan detektor khusus untuk sinyal FM dan

terkadang detektor ini menunjukkan fenomena yang disebut efek Capture,

yang mana tuner dapat dengan jelas menerima sinyal dari dua stasiun

disiarkan pada frekuensi yang sama. Sebuah sinyal FM juga dapat digunakan

27

untuk membawa sinyal stereo,dengan menggunakan multiplexing dan

demultiplexing sebelum dan setelah proses FM.

Untuk menghasilkan sinyal FM, frekuensi radio pembawa harus diubah

searah dengan amplitudo dari sinyal audio yang masuk. Ketika sinyal audio

dimodulasi ke frekuensi pembawa gelombang radio, frekuensi gelombang

radio akan bergerak naik dan turun. Tingkat di mana gelombang bergerak naik

dan turun ini dikenal sebagai “Penyimpangan” dan direpresentasikan sebagai

penyimpangan Kilohertz. Misalnya, jika gelombang sinyal memiliki

penyimpangan dari 4 kHz, maka gelombang pembawa dibuat untuk bergerak

di 4 transmisi kHz. FM umumnya menggunakan band antara 88 sampai 108

MHz dengan penyimpangan sekitar 75 kHz. Penyimpangan ini dikenal sebagai

„band FM lebar atau WBFM. Sinyal ini memiliki bandwidth yang besar dan

mendukung untuk penyiaran dengan kualitas yang baik. Lebar band (band

width) kurang digunakan dalam sistem komunikasi FM. pada sistem

komunikasi dua arah (seperti HT) menggunakan FM band yang sempit dengan

deviasi dari 3 kHz.

Antena

Blok Diagram Penerima FM Mono

OSC

Pengua

t

RF

Pengua

t Audio

Mixer

Pengua

t

IF

De-

Emphasi

s

AFC

Detektor

FM

Limiter

28

OSC

Penguat

RF

Penguat

Audio

Mixer

Penguat

IF

De-

Emphasis

AFC

Detektor

FM

Limiter

Penguat

Audio

Dekoder

Stereo

Antena

Blok Diagram Penerima FM stereo

Fungsi Masing-masing Blok : Antena : berfungsi menangkap sinyal-

sinyal bermodulasi yang bersal dari antenna pemancar. Penguat RF : berfungsi

unutk menguatkan sinyal yang ditangkap oleh antena sebelum diteruskan ke

blok Mixer (pencampur). OSC (Osilator Lokal) : berfungsi unutk

mebangkitkan getaran frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal

keluaran RF. Dimana hasilnya akan diteruskan ke blok Mixer. Mixer

(pencampur) : Berperan untuk mencampurkan kedua frekuensi yang berasal

dari RF Amplifier dan Osilator Lokal. Hasil dari olahan mixer adalah

Intermediate Frequency (IF) dengan besar 10,7 MHz. Penguat IF : digunakan

untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok

limiter. Limiter (pembatas) : berfungsi unutk meredam amplitudo gelombang

yang sudah termodulasi (sinyal yang dikirim pemancar) agar terbentuk sinyal

FM murni (beramplitudo rata). Detektor FM : digunakan untuk mendeteksi

perubahan frekuensi bermodulasi, menjadi sinyal informasi (Audio). De-

emphasis : berfungsi untuk menekan frekuensi audio yang besarnya berlebihan

(tinggi) yang dikirim oleh pemancar. AFC (Automatic Frequency Control /

Pengendali Frekuensi Otomatis) : berfungsi unutk mengatur frekuensi osilator

local secara otomatis agar tetap stabil. Dekoder Stereo : digunakan unutk

memproses sinyal Stereo, sehingga hasilnya diteruskan pada 2 buah penguat

AF (FM Stereo). Penguat Audio : digunakan untuk menyearahkan getaran/

29

sinyal AF serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan

penguat AF ke suatu pengeras suara. Speaker (pengeras suara) digunakan

untuk mengubah sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran

suara yang dapat didengar oleh telinga manusia. Bentuk sinyal Modulasi

Frekuensi

Modulasi FM adalah proses modulasi dimana sinyal informasi dapat

digunakan untuk mengubah frekuensi pembawa. Modulasi frekuensi memiliki

beberapa kelebihan tertentu yaitu perbandingan S/N dapat ditingkatkan tanpa

harus menambah daya yang dipancarkan. Bentuk interferensi tertentu pada

penerimaan lebih mudah untuk ditekan dan proses modulasi dapat dilakukan

pada tingkat daya lebih rendah pada pemancar, sehingga dengan demikian

tidak diperlukan daya modulasi yang terlalu besar. AM (Amplitudo

Modulation) dan FM (Frekuensi Modulation) merupakan dua alternatif yang

dapat digunakan dalam mentransferkan data suara via gelombang. Parameter

yang membedakan antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi

suaranya. AM memodulasi gelombang masukan dan gelombang karier dengan

mengikuti sifat-sifat amplitudonya. Sedangkan FM memodulasi gelombang

masukan dan gelombang karier dengan mengikuti karakteristik perubahan

frekuensi yang terjadi ataupun panjang gelombangnya.

Masing-masing dari kedua jenis modulasi ini memiliki kelebihan dan

kelemahan. Akan tetapi, akhir-akhir ini modulasi gelombang FM lebih banyak

digunakan dari pada AM. Hal ini disebabkan gelombang FM memiliki lebih

banyak kelebihan yang tidak dimiliki gelombang AM. Gelombang AM

(Amplitudo Modulation) memiliki range jangkauan yang lebih luas daripada

30

gelombang FM (Frekuensi Modulation). Hal tersebut dikarenakan gelombang

AM memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dibanding gelombang

FM. Akan tetapi dalam perjalanannya mencapai penerima, gelombang akan

mengalami redaman (fading) oleh udara, mendapat interferensi dari frekuensi-

frekuensi lain, noise, atau bentuk-bentuk gangguan lainnya. Gangguan-

gangguan itu umumnya berupa variasi amplitudo sehingga mau tidak mau akan

mempengaruhi amplitudo gelombang yang terkirim. Akibatnya, informasi

yang terkirim pun akan berubah dan mengurangi mutu informasi yang

diterima.

Berbeda dengan gelombang AM, gelombang FM bebas dari pengaruh

gangguan udara,bandwidth (lebar pita) yang lebih besar. 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. Selain itu, 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.

Jika pada gelombang AM audio yang terdengar hanya berkarakteristik

mono, tidak demikian dengan FM. 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. Sehingga jelas, bahwa gelombang FM

lebih banyak kelebihannya dari pada AM.

Setelah melihat hasil analisa komparasi antara gelombang FM dan AM

yang menunjukkan bahwa walaupun gelombang AM dapat menembus

jangkauan yang lebih luas akan tetapi tidak seperti gelombang FM yang lebih

tahan terhadap nois, maka gelombang FM dengan banyak karakteristik yang

tidak dimiliki gelombang AM merupakan jenis modulasi yang lebih baik untuk

digunakan dalam transfer data audio dari pada gelombang AM.

31

Pada modulasi ini sudut fase dari gelombang pembawa berubah menurut

pola perubahan gelombang modulasi. Karena itu modulasi ini tidak bersifat

linier, dan tidak dapat diuraikan dengan prinsip superposisi. Misalkan

gelombang pembawa dinyatakan dengan :

Maka hasil modulasinya dinyatakan dengan :

..............(31)

Dari definisi frekuensi sudut dapat dinyatakan dengan :

Dengan : .....................(32)

Definisikan : ..............(33)

Dengan K = konstanta deviasi frekuensi.

Dari persamaan (32) dan persamaan (33), maka diperoleh:

Dengan : ..............(34) disebut dengan insdek modulasi FM

Jadi hasil modulasi persamaan (31) menjadi:

.................(35)

atau dalam bentuk kompleks :

......................(36)

sedangkan : ...............(37)

dengan :

32

, dimana merupakan fungsi bessel jenis satu orde n.

Sehingga persamaan (37) menjadi:

........................(38)

Subtitusikan persamaan (38) kedalam persamaan (36), diperoleh:

...................(39)

dalam domain frekuensi :

.............(40)

Dari persamaan (39) dan (40) tampak bahwa :

1) Hasil frekuensi modulasi dengan sinyal nada tunggal mengandung

komponen pembawa dan frekuensi side band yang tak terhingga

banyaknya.

, dengan n = 1, 2, 3, ........

2) Amplitude masing-masing komponen bergantung pada atau bergantung

pada karakteristik informasi .

3) Untuk pita sempit (narrow band), , maka :

untuk n > 1

Jadi pada kasus ini, spektrum frekuensi hanya mengandung komponen

dan , seperti pada hsil modulasi AM.

Berlainan dengan modulasi DSB dan Am, modulasi sudut merupakan

proses pengubahan sudut fase dari gelombang pembawa menurut pola

perubahan gelombang modulasi, oleh sebab itu bersifat non linier dan tidak

dapat diuraikan dengan superposisi linier. Secara teknis kerjanya lebihsulit dan

memerlukan lebar pita transmisi yang lebih lebar. Keuntungan modulasi

33

frekuensi adalah mutu sinyal lebih baik yaitu perbandingan S/N makin besar.

Perumusan modulasi sudut dalam domain waktu.

p(t) = po cos (ωpt + ) ditinjau dari gelombang pembawa

Modulasi sudut berarti mengubah konstanta menjadi fungsi (t) sesuai

dengan karakteristik gelombang modulasi. Hubungan (t) dengan sinyal

modulasi adalah

(t) = po cos [ωpt + (t)]

(t) = po cos ((t)

Dengan

(t) = wct + (t)

w(t) = dt

tdw

dt

tdP

)()(

w(t) = wp + w1(t)

w1 = Deviasi frekuensi sudut

(t) = deviasi fase

w1(t) =

dt

td )(

Ditinjau dari gelombang modulasi dengan m (t) ,maka modulasi sudut

ada 2 macam:

- Modulasi fase (PM)

- Modulasi frekuensi (FM)

a. Modulasi fase

Sudut fase yang dimodulasikan dapat dinyatakan dengan :

(t) = kpm(t)

dengan kp = konstanta deviasi fase ( )(tm

)

b. Modulasi frekuensi (FM)

w1(t) =

dt

td )(kFm(t)

(t) =

t

to

omF tdttk )()( 11

dengan kF = konstanta deviasi frekuensi.

Memenuhi hubungan

34

Sesuai dengan asumsi (0) = 0, maka to = 0, sehingga:

(t) = t

o

mF dttk 11)(

Dengan demikian, hasil modulasi sudut 0 (t) oleh m(t) adalah:

PM(t) = p0 cos [ wpt + kpm(t) ]

FM(t) = p0 cos [ wpt + kF t

o

m (t1) dt

1 ]

PM(t) dengan FM(t) Cukup berdekatan.

PM(t) Memiliki kemampuan yang lebih besar untuk meningkatkan ratio

S/N.

Lebar pita transmisi pada hakekatnya adalah ukuran frekuensi

minimum dalam sinyal FM yamg harus direruskan untuk menjamin

keutuhan sinyal yang diterima distori sinyal tapi berarti apabila paling

sedikit 98% daya sinyal FM sudah terkandung dalam pita transmisi.Untuk

ini dibahas pada nada tunggal (single tone). Analisis modulasi FM

tunggal(single tone) : Sinyal informasi nada tunggal berbentuk sinusoida

murni:

Gelombang modulasi:

m(t) = mo cos (Wmt)

Sebelumnya diketahui:

(t) = m

oF

w

mk sin (wmt)

w' (t) = kF mo cos (wmt)

w' (t) = w‟ cos (wmt)

dengan :

w‟ = kF mo = kF [m (t)] max

Indeks modulasi FM

35

= m

oF

w

mk = [ (t)] max =

mw

w '

Hasil modulasi FM untuk m (t) nada tunggal adalah:

(t) = Po cos [wPot + sin (Wmt)

Karakteristik spektral fungsi (t) dengan deret Fourier adalah :

(t) = Pt Re (ei [w

Pt + sin (Wmt)]

Fungsi eksponensial kompleks bersifat periodik

mw

tmwi

ee wmti

2sin

sin Tm = mw

2

Deret Fourier fungsi tersebut adalah :

~

~

sin

n

tinw

n

twi mm ece

Dengan

cn

dteeT

mT

mT

mm tinwtwi

m

2

2

sin1

de ni sin

2

1

Dengan :

tT

twm

m

2 fungsi Bessel jenis I orde ke n yang bersifat real

Dengan kata lain :

n

ni

n Jdec sin

2

1

36

Sehingga :

!!

21

2

mnme

mnm

twi m

Untuk n bulat memenuhi :

J-n () = (-1)n Jn ()

Jn () = (-1)n Jn (-)

~

~

21

n

nJ

Karakteristik kelakuan fungsi Bessel

Uraian deret Fouriernya

twtnwi

n

nePopmeJRt

~

~

tnwwJ mponoP cos

2 4 6 8 10 12 14 16

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,2

Jn ()

J0 ()

J1 () J2 () J3 ()

J4 ()

37

Transformasi fourier untuk persamaan ini menghasilkan gelombang FM.

G (v) =

~

~2 n

mpmponPo nvvvnvvvJ

Dari sini dapat disimpulkan:

a. Sinyal FM dengan sinyal nada tunggal mengandung komponen pembawa

dan komponen frekuensi pada sisi yang tidak terhingga jumlahnya.

v = vp + n vm, n = 1, 2, 3, .......

b. Amplitude masing-masimg komponen frekuensi bergantung pada ,yang

selanjutnya bergantung pula pada karakteristik informasi m.

c. Untuk kasus pita sempit (narrow band), << 1 maka:

Jo () = 1

J1 () = 2

Jn () = 0 n > 1

Jadi, dalam kasus << 1 spektrum frekuensi hanya mengandung

komponen-komponen Wp, dan Wp + Wm seperti halnya dengan gelombang

A/M sesuai dengan sebutan (narrow band). Untuk wide band >> 1, (t) ,

jelas mengandung jumlah komponen “side band” yang cukup besar, dengan

lebar pita yang cukup besar namun tetap terbatas.

Daya dan lebar pita transmisi, nisbah S/N. Lebar pita transmisi pada

hakekatnya adalah ukuran frekuensi minimum dalam sinyal FM yang harus

diteruskan untuk menjamin keutuhan sinyal yang diterima. Distori akan kecil

apabila minimal 98% daya sinyal yang ditransmisikan.

Pita transmisi merupakan perbandingan harga rata-rata daya total yang

ditransmisikan (Nt dan daya Nn untuk pita transmisi yang mengandung n

komponen frekuensi paling rendah.

an = T

n

N

N

dengan :

Nn = dttT

T

T

nT

1

2

2

2

lim

38

n (t) = P

n

nl

mPl tnwwJ cos

Sehingga :

Nn =

n

nl

lP J 22

2

1

Karena suku-suku selang dalam penjumlahan n2 (t) menghasilkan harga rata-

rata nol, sehingga:

NT =

l

lP J 22

2

1 =

2

2

1P

Dari hasil NT = 2

2

1P terlihat bahwa amplitude sinyal FM adalah konstan,

sehingga:

an =

n

nl

lJ 2

Untuk sinyal Fm yang modulasi nada tunggal:

an > 0,98, untuk n + 1

Jadi lebar pita transmisi adalah:

B = 2 ( + 1) wm = 2 (w‟ + wm)

Untuk kasus FM pita sempit(NBFM) yaitu B<<1 berlaku:

B = 2 wm

Untuk sinyal FM bukan sinusoida, indeks modulasi tidak dapat

didefenisikan, untuk berlaku kaedah Carson.

B = 2 (D + 1) wm = 2 (w‟max + wm)

Dengan :

D =

m

mF

w

tk max =

mw

w max'

s

Keunggulan modulasi sudut bahwa perbandingan S/N berbanding lurus

dengan (kF)2 untuk sinyal FM.S/N dapat ditingkatkan dengan memperbesar

sensitivitas modulator kF, akibatnya terjadi pelebaran B karena D kF.

Kapasitas saluran sinyal FM ditentukan oleh parameter B,S/N menurut

rumus Shannon-Hartley untuk system ideal:

C = B log 2 (1 + S/N) bits/det

39

Demodulasi sinyal FM ada 2 jenis yaitu:

a. Demodulasi dengan system diskriminator frekuensi merupakan konversi

FM-AM dan disusul dengan deteksi “selubung”.

b. Demodulasi umpan balik, menggunakan phase-lock loop (PPL) yang

terdiri dari komparator dan VCO ( Voltage Controlled Orcillator).

Perbandingan modulasi AM, FM, dan PM dalam bentuk sinyal analo g dan

digital adalah:

2.6 Modulasi Pulsa (PM)

Modulasi pulsa bertujuan untuk mengirim pita sempit dalam bentuk

sinyal analog melalui channel analog baseband sebagai dua tingkat sinyal

modulasi gelombang pulsa. Beberapa sinyal analog pada pulsa modulasi juga

diubah menjadi sinyal digital.

1. Modulasi Pulsa Amplitudo (PAM)

Modulasi pulsa amplitude (PAM) merupakan bentuk sinyal modulasi

dimana sinyal informasi diubah dalam bentuk kode dalam deret amplitudo dan

t t

t t

t

t

t

t

AM

FM

PM

Analog Digital

40

sinyal pulsa. Dalam bentuk grafik amplitudo pulsa modulasi dinyatakan dalam

gambar berikut :

Modulasi dan dinyatakan sebagai berikut :

Apabila lebar pulsa t<<, maka :

Maka

Atau

Dimana = frekuensi maksimum dari sinyal modulasi ,

dan = frekuensi normal.

41

2. Modulasi Kode Pulsa (PCM)

Modulasi kode pulsa (PCM) merupakan metode yang digunakan untuk

mempresentasikan sinyal analog ke dalam sinyal digital. Bentuk standar dari

sinyal audio digital dalam computer. PCM stream memiliki dua komponen

dasar berdasarkan keaslian dari sinyal analog.

Sampling dan kuantisasidari sinyal (merah) untuk 4-bit PCM

Dalam diagram gelombang sinus dan dikuantisasikan dalam bentuk

modulasi kode pulsa. Untuk gelombang sinus dapat dilihat dari gambar dari

nilai sampling 7, 9, 11, 12, 13, 14, 14, 15, 15, 15, 14, etc. Pengubahan nilai

dalam bentuk bilangan biner akan menghasilkan 0111, 1001, 1011, 1100, 1110,

1110, 1111, 1111, 1111, 1110, etc. Modulasi kode pulsa dapat dituliskan :

PCM = footage+quantization+codling.

2.7 Aplikasi Modulasi Gelombang

Pada Modulasi digital : ASK - Amplitude Shift Keying (ASK) adalah

modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan

tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan

tegangan 0 Volt. Sinyal ini yang kemudian digunakan untuk menyala-mati-kan

pemancar, kira-kira mirip sinyal morse. “Infrared Remote Control Extender

dengan menggunakan Modul IR-8510, TLP916A dan RLP916A” merupakan

salah satu alat yang menggunakan aplikasi dari modulasi digital ASK

(Amplitude Shift Keying). Untuk lebih jelasnya berikut uraiannya : Teknologi

42

nfrared dalam aplikasi remote control saat ini sudah banyak dijumpai pada

berbagai macam perangkat elektronik. Prinsip kerja dari Infrared Remote

Control Extender ini adalah mengubah sinyal infrared menjadi gelombang

radio dengan frekwensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan pada

jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF. Frekwensi UHF

916 MHz digunakan untuk menghindari adanya noise-noise dari frekwensi

radio lainnya. Sensor infrared pada modul IR-8510 mengubah pancaran cahaya

infrared menjadi sinyal data seperti tampak pada bagian RXD gambar 2.

Kemudian data diteruskan secara serial ke Modul TLP916 yang berlaku

sebagai UHF Transmitter dan diterima oleh Modul RLP916 yang berlaku

sebagai UHF Receiver. Amplitudo Shift Keying yaitu suatu modulasi di mana

logika 1 diwakili dengan adanya sinyal frekwensi 916 MHz dan logika 0

diwakili dengan adanya kondisi tanpa sinyal.

Pancaran gelombang UHF dalam modulasi ASK tersebut selanjutnya

diterima oleh RLP916 dan diubah menjadi data serial (TXD gambar 2) yang

kemudian diteruskan ke TXD dari Modul IR-8510. Agar dapat ditransmisikan

menjadi sinyal-sinyal infrared standard remote control, maka data tersebut

terlebih dahulu dimodulasikan dengan frekwensi carrier sebesar 40 KHz

sebelum dipancarkan oleh LED Infrared. Proses ini dilakukan pada bagian

modulator dari Modul IR-8510. Dan aplikasi lainnya dalam kehidupan sehari-

hari dapat di lihat dalam tabel dibawah ini :

No Tipe Modulasi Aplikasi

1 AM AM Broadcast Radio

2 AM Aircraft Radio

3 FM FM Broadcast Radio

4 FM TV sound

5 FM Mobile and handheld radio

6 FM VCR

7 FM Family Radio Service

8 AM (DSB) dan FM FM Stereo Multiplex Sound

9 AM dan SSB (AM) Citizens‟ band radio

43

No Tipe Modulasi Aplikasi

10 FM dan SSB (AM) Amateur radio

11 FM and SSB (AM) Marine Radio

12 AM, VSB TV picture (video)

13 Quadrature DSB (AM) TV color signal

14 FM, PSK 8 Cordless telephone

15 FM, QAM (AM plus PSK Fax machine

16 FM, FSK, PSK

17 OOK TV remote control

18 OOK Garage door opener

19 FSK, PSK, QAM (AM plus

PSK)

Computer modems

44

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

3.1.1 Modulasi adalah proses merubah parameter sinyal carrier (sinyal

pembawa) menggunakan sinyal informasi

3.1.2 Double Side Band merupakan proses modulasi frekuensi pada

gelombang, lebar pita transmisi sama dengan dua kali pita pada

modulasi gelombang, dan demodulasi merupakan penguraian

kembali informasi asli melalui sinyal dari gelombang pembawa atau

pemisahan

3.1.3 Amplitudo Modulation (AM) adalah modulasi yang paling

sederhana. Gelombang pembawa (carrier wave) diubah

amplitudonya sesuai dengan signal informasi yang akan dikirimkan.

3.1.4 Modulasi Single Side Band atau Single-sideband suppressed-carrier

(SSBSC) adalah modulasi amplitudo yang lebih baik dan lebih

efisien dalam penggunaan daya listrik dan bandwidth.

3.1.5 Modulasi sudut dapat dibedakan menjadi dua, yaitu modulasi fase

dan modulasi frekuensi.

3.1.6 Modulasi Pulsa merupakan modulasi yang bertujuan mengirim pita

sempit dalam bentuk signal analog.

3.1.7 Aplikasi modulasi gelombang sangatlah banyak, salah satunya pada

penggunaan radio dan televisi.

3.2 Saran

Adapun saran yang hendak kami sampaikan adalah untuk memudahkan

dalam pemahaman konsep modulasi gelombang, hendaknya memahami

terlebih dahulu representasi modulasi gelombang yang sering dinyatakan

dalam transformasi fourier. Sehingga dengan bantuan fisika matematika

khususnya transformasi fourier akan mempercepat pemahaman dalam

modulasi gelombang dan aplikasinya dalam kehidupan.

45

DAFTAR PUSTAKA

Handayani, Rif‟ati Dina. 2013. Gelombang. Jember : Universitas Jember

Pambudi, A. 2012. Transformasi Fourier. PPT Ittekkom. Tersedia pada :

http://afb.blog.ittelkom.ac.id/blog/files/downloads/2012/10/2.Transformasi -

Fourier1.pptx diakses pada 27 November 2015

Santiary, P. 2009. Sistem Verifikasi Modul Modulasi FM (Frekuensi Modulasi)

Menggunakan Bahasa Pemrograman Matlab. Jurnal Teknologi Elektro Vol.8

No.2 Politeknik Negeri Bali. Tersedia pada :

http://ojs.unud.ac.id/index.php/JTE/article/download/1605/pdf diakses pada 27

November 2015

Sayuti. Wicaksono Putra. 2015. Modulasi Gelombang. Tersedia pada

:http://ilmulistrik.com/frekuensi-amplitudo-dan-panjang gelombang.html

diakses pada 27 November 2015

Suardana, K. 2002. Diktat Kuliah Gelombang dan Optic (Bagian Gelombang

Mekanik). Singaraja : IKIP Negeri Singaraja