MAKALAH MODULATOR AM & FM ELEKTRONIKA KOMUNIKASI
Di susun oleh
:
RIZAL ROFIANSYA RO FIANSYAH H NIM
: 2212152042
TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN INFORMASI UNIVERSITAS JENDRAL ACHMAD YANI (UNJANI) 2016
MODULATOR AM & FM
1.1
Pendahuluan Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi terhadap
sinyal pembawa (carrier), sehingga sebagian dari karakteristik sinyal pembawa berubah sesuai dengan nilai sesaat dari sinyal informasi. Syarat – syarat yang harus dipenuhi untuk melakukan modulasi adalah: .
adanya sinyal informasi ( sinyal yang akan dikirimkan)
!.
adanya sinyal carrier
".
frekuensi sinyal carrier lebih besar dari frekuensi sinyal informasi (f c > f i ) Misalkan : e # $ sin (%t & ') Dimana : e # nilai sesaat dari gelombang pembawa $ # amplitudo maksimum % (!f ) # kecepatan sudut, dimana f adalah frekuensi ' # phasa Didalam proses modulasi salah satu parameter yang nantinya akan diubah adalah amplitudo ($), frekuensi (f ), dan phasa ('). al ini sesuai dengan *enis modulasi yang digunakan. Secara garis besar, modulasi dapat dibagi men*adi dua, yaitu modulasi analog dan modulasi digital. +erbedaan dari kedua modulasi ini adalah dilihat dari *enis sinyal informasinya. +ada modulasi analog, sinyal
informasinya
berbentuk
analog
dan
sinyal
pembawanya
berbentuk analog pula. Sedangkan pada modulasi digital, sinyal informasinya berbentuk digital dan sinyal pembawanya berbentuk analog.
1.2
MODULATOR AM
+ada prinsipnya, Modulasi mplitudo (M) adalah penumpangan sinyal informasi pada sinyal pembawa (sinyal carrier) dimana amplitudo dari sinyal pembawa akan berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasinya. asil dari modulasi amplitudo ini dinamakan Sinyal /ermodulasi M0. Misal sinyal sebelum termodulasi : Sinyal informasi
: 1m # 2m cos %mt
Sinyal carrier
: 1c # 2c cos %ct
Sinyal setelah dimodulasi : 3
# 2c & 1m # 2c & 2m cos %mt
3
1 # cos %ct 1 # 42c & 2m cos %mt5 cos %ct 1 # 2c cos %ct & 2m cos %mt cos %ct 1 # 2c cos %ct & (2m6!)cos(%c&%m)t & (2m6!) cos(%c - %m)t 1 # 2c cos %ct & m(2c6!)cos(%c&%m)t& m(2c6!) cos(%c - %m)t
Dimana m adalah indeks modulasi, yang secara matematis dapat ditulis : m = Vm / Vc 2m # tegangan sinyal informasi 2c # tegangan sinyal pembawa 7ilai indeks modulasi (m), memepunyai " kemungkinan, yaitu : . m # (keadaan ideal) !. m 8 (o1er modulation), ter*adi distorsi atau cacat pada sinyal yang diterima 3.
9 m (aplikasi dalam praktik)
Pemancar AM +emancar M merupakan suatu pemancar yang memanfaatkan teknik
modulasi
analog
yaitu Amplitude Modulation (M),
mentransmisikan sinyal informasi.
untuk
;lok diagram yang umum dari pemancar M adalah sebagai berikut :
. ?rekuensi yang dipancarkan diusahakan konstan agar gelombang keluaran yang dihasilkan lebih baik. ;lok osilator kemudian akan diikuti oleh sebuah penguat bu@er yang ditala. Dengan adanya bu@er maka diusahakan agar frekuensi yang dibangkitkan oleh osilator bernilai konstan. ?ungsi bu@er di sini untuk mengisolasi osilator sehingga osilator tidak terbebani oleh rangkaian dibelakangnya mengingat fungsi osilator sebagai penghasil sinyal carier yang menuntut kestabilan frekuensi dan energi. Selain itu bu@er difungsikan untuk menguatkan energi sinyal carier untuk mengkompensasi kemungkinan pelemahan sinyal oleh noise. Sinyal informasi dimasukkan pada rangkaian ini untuk dicampur dengan
sinyal
pembawa.
+ada
transmitter
terdapat
rangkaian
modulator yang pada umumnya adalah sebuah penguat kelas >. +enggunaan penguat kelas > ini akan mengakibatkan timbulnya cacat yang tidak diinginkan pada selubung modulasi yang mengandung sinyal informasi. Aemudian keluaran dari penguat B? ditransmisikan lewat antena.Modulasi ;asis adalah metode memodulasi amplitudo dimana sinyal carier dan sinyal informasi sama-sama dilewatkan melalui sisi basis modulator M (modulator M yang digunakan berkomponen utama transistor) sehingga sinyal termodulasinya sefasa dengan sinyal informasinya. Aeuntungan dari metode ini adalah pada sisi demodulator
tidak diperlukan adanya rangkaian pembalik fasa selain indeks modulasi yang relatif lebih baik daripada metode sekawannya. Kekurangan dan kele!han Am"l!#ud$ M$dula#!$n % AM Aekurangan : - Dapat terganggu oleh gangguan atmosCr. - Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan ?M.
Aelebihan : - Memiliki range *angkauan yang luas karena sinyal M mampu dipantulkan pada lapisan udara teratas yaitu ionosfer. - =ebih mudah dimodulasi karena lebih sederhana. 1.'
MODULATOR FM Modulasi frekuensi dideCnisikan sebagai de1iasi frekuensi sesaat
sinyal pembawa ( dari krekuensi tak termodulasi ) sesuai dengan amplitudo sesaat sinyal pemodulasi. Sinyal pembawa dapat berupa gelombang sinus, sedangka sinyal pemodulasi (informasi) dapat berupa gelombang apa sa*a (sinusoidal, kotak, segitiga, atau sinyal lain misalnya sinyal audio).
*uga berbentuk sinyal sinussoidal. Secara sistematis, sinyal termodulasi ?M dapat dinyatakan dengan : e?M # 2c sin ( %c t & mf sin %m t ) keterangan : e?M
:
sinyal termodulasi ?M
em
:
sinyal pemodulasi
ec
:
sinyal pembawa
2c
:
amplitudo maksimum sinyal pembawa
mf
:
indeks modulasi ?M
%c %m
: frekuensi sudut sinyal pembawa (radian6detik) :
frekuensi sudut sinyal pemodulasi(radian6detik)
(ndek) M$dula)! +ada modulasi frekuensi sinyal pembawa diubah-ubah sehingga besarnya sebanding dengan besarnya amplitudo sinyal pemodulasi. Semakin besar amplitudo sinyal pemodulasi, maka semakin besar pula frekuensi sinyal termodulasi ?M. ;esar selisih antara frekuensi sinyal termodulasi ?M pada suatu saat dengan frekuensi sinyal pembawa disebut dengan de1iasi. De1iasi frekuensi maksimum dedeC isikan sebagai selisih antara frekuensi sinyal termodulasi tertinggi dengan terendahnya. ndeks modulasi ?M (mf) merupakan perbandingan antara de1iasi frekuensi dengan frekuensi sinyal pemodulasi mf # E 6 f m keterangan : E : de1iasi frekuensi maksimum f m : frekuensi maksimum sinyal pemodulasi mf : indeks modulasi ?M ;esarnya indeks modulasi ?M dapat dipilih sebesar mungkin se*auh tersedia bandwidth
(lebar bidang) untuk
keperluan transmisinya.
;iasanya besarnya indeks modulasi ini akan dimaksimalkan dengan cara mengatur besarnya de1iasi frekuensi maksimal yang dii*inkan. +ersamaan gelombang ?M dinyatakan sbb: e?M # 2c F9 mf sin %c t
& 2c GF (mf ) 4sin (%c & %m )t - sin (%c - %m )t5H & 2c GF! (mf ) 4sin (%c & !%m )t - sin (%c - !%m )t5H & 2c GF" (mf ) 4sin (%c & "%m )t - sin (%c - "%m )t5H & 2c GFI (mf ) 4sin (%c & I%m )t - sin (%c - I%m )t5H & JJJ Aeterangan e?M
:
amplitudo sesaat gelombang termodulasi ?M
2c
:
amplitudo puncak pembawa
:
penyelesaian fungsi ;essel orde ke-n untuk indeks modulasi
Fn mf
:
indeks modulasi ?M
+enyelesaian fungsi ;essel orde ke-n untuk berbagai indeks modulasi dapat dilihat pada gambar " dan tabel fungsi ;essel
memasukkan
nilai-nilai
indeks
modulasi,
frekuensi
pembawa, dan frekuensi pemodulasinya maka dapat ditentukan pula penyelesaian fungsi ;essel yang bersangkutan. Selan*utnya dapat digambarkan
spektrum
frekuensi
sinyal
termodulasi
?M
yang
bersangkutan.
*l$k D!agram M$dula#$r FM
.
M$dula#$r FM/PM Modulator
?M
(Frequency
Modulation)
atau
dapat
*uga
berupa
modulator +M (Phase Modulation). +rinsip dasarnya adalah sebuah modulator
reaktansi.
mengguncang
+ada
reaktansi
?M,
sinyal
kapasitif
audio
dari
le1el
1araktor
daya
rendah
deoda
untuk
menghasilkan de1iasi frekuensi osilator. mplitudo tertinggi sinyal audio berakibat pada turunnya nilai kapasitansi (naiknya reaktansi kapasitif) 1araktor sehingga frekuensi
osilator berada pada nilai
tertinggi.
Sebaliknya, pada le1el terendah sinyal pemodulasi, berakibat pada naiknya kapasitansi (turunnya reaktansi kapasitif) 1araktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai terendah. =ebar de1iasi tidak lebih dari OL kN untuk setiap sisi atau L9 kN secara keseluruhan.
O)!la#$r Membangkitkan getaran frekuensi tinggi sesuai dengan frekuensi lingkar tala dari generator tala yang pada umumnya menggunakan resonator paralel berupa => *a*ar. 7ilai > dibangun sebagian atau keseluruhan menggunakan 1araktor deoda yang ada pada bagian modulator (untuk tipe modulator dengan 1araktor). +ada ?M komersial, frekuensi ker*a osilator mulai O,L9 MN s6d 9,L9 MN untuk ?M dan OL,L9 MN s6d PK,L9 MN untuk ?M . *u,er (+enyangga) +enyangga (buer ) berfungsi menguatkan arus sinyal keluaran dari osilator.
Sebuah
penyangga
identik
dengan
rangkaian
dengan
impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah sehingga sering digunakan emitor follower pada tahap ini. Dr!-er (Aemudi)
Bangkaian dri1er berfungsi mengatur penguatan daya (tegangan dan arus) sinyal ?M dari penyangga sebelum menu*u ke bagian penguat akhir. +ada sistem pemancar ?M sering digunakan penguat kelas untuk men*amin linieritas sinyal keluaran. Mengingat eCsiensi penguat kelas yang rendah (hanya sekitar "9Q), maka perlu beberapa tingkatan dri1er sebelum penguat akhir (nal amplier ). +ada tahap dri1er,
penggunaan
tapis
-lolos-bawah
sangat
dian*urkan
untuk
menekan frekuensi harmonisa. Pengua# Akh!r (?inal mpliCer) ;agian penguat akhir merupakan unit rangkaian penguat daya B? eCsiensi tinggi, untuk itu sering dan hampir selalu digunakan penguat daya B? tertala kelas > karena menawarkan eCsiensi daya hingga 99Q0. ;agian akhir dari penguat akhir mutlak dipasang Clter untuk menekan harmonisa frekuensi.
An#ena Mengubah
getaran
listrik
frekuensi
tinggi
men*adi
gelombang
elektromagnetik dan meradiasikannya ke ruang bebas. Fenis antena sangat
berpengaruh
pada
pola
radiasi
pancaran
gelombang
elektromagnetik. a#u Daa (+ower Supply) >atu daya harus mempu mensuplay kebutuhan daya listrik mulai dari tingkat modulator – osilator sampai tingkat penguat akhir daya B?. +emasangan shelding pada blok pen-catu daya merupakan hal penting untuk sistem pemancar ?M, selain itu pemakaian Clter gal1anis sangat dian*urkan untuk menekan sinyal gangguan pada rangkaian *ala-*ala dan sebaliknya
Kele!han dan kekurangan Fre0uenc M$dula#!$n Aelebihan : - =ebih tahan noise (gangguan atmosCr) karena frekuensi – 9 MhN *arang terkena noise seperti itu. - Daya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan M. - ;andwith lebih lebar dibandingkan M memungkinkan transmisi stereo.
Aekurangan : -
=ebih rumit dibandingkan M.
-
Diperlukan
perangkat
penerima
siaran
yang
lebih
tinggi
kemampuannya dibandingkan dengan siaran gelombang M.
1. Peredaan AM dan FM M menggunakan modulasi amplitudo untuk mengirimkan suara. Metode ini mengubah kekuatan sinyal, amplitudo untuk mengirimkan. Sebuah penerima M kemudian mendeteksi 1ariasi amplitudo pada gelombang radio pada frekuensi tertentu, dan memperkuat perubahan tegangan sinyal untuk menggerakkan loudspeaker atau earphone. Maka orang akan mendengar pesan asli yang disampaikan. 7amun, *ika sinyal tidak cukup kuat ketika mencapai penerima, seseorang akan mendengar hanya bunyi statik. M *auh lebih sederhana daripada ?M, yang memancarkan sinyal dengan mem1ariasikan frekuensi sinyal. +ada ?M, frekuensi sinyal pembawa meningkat dan menurun untuk merepresentasikan perubahan tegangan dari sinyal dasar. M biasanya disiarkan secara mono yang membuatnya cukup untuk radio talk, sedangkan, ?M dapat mengirimkan stereo yang membuatnya ideal untuk musik. ?M biasanya memiliki kualitas sinyal yang lebih baik dari M, tetapi rentang yang *auh berkurang. M
memiliki *angkauan *auh lebih tinggi daripada ?M, yang biasanya turun setelah L9km dari stasiun radio. Rleh karena itu, ?M harus menggunakan beberapa pemancar untuk menutupi area yang sama dari salah satu pemancar M. Badio ?M stereoponis dikembangkan dan secara resmi disetu*ui pada tahun PK di merika Serikat. ni menggunakan dua atau lebih kanal audio independen untuk menghasilkan suara terdengar dari berbagai arah. uadraphonic adalah penyiaran ?M empat-channel. Dolby ?M adalah sistem pengurangan kebisingan yang digunakan dengan radio ?M, yang belum sangat sukses, secara komersial. Selain itu, teknologi M *auh lebih murah daripada ?M, namun karena kema*uan teknologi, biaya telah turun drastis. Tntuk hal lain, sinyal M, tidak seperti ?M, sering terganggu oleh gedung-gedung tinggi dan cuaca, yang merupakan masalah besar di dunia saat ini. Pr$ dan K$n#ra AM -) FM Aeuntungan dari radio M adalah bahwa itu adalah relatif mudah untuk mendeteksi dengan peralatan sederhana, bahkan *ika sinyal tidak sangat kuat. Aeuntungan lain adalah bahwa ia memiliki bandwidth sempit daripada ?M, dan cakupan yang lebih luas dibandingkan dengan radio ?M. Aerugian utama dari M adalah bahwa sinyal dipengaruhi oleh badai listrik dan interferensi frekuensi radio lainnya. Fuga, meskipun pemancar radio dapat mengirimkan gelombang suara frekuensi hingga L kN, sebagian besar penerima mampu mereproduksi frekuensi hanya sampai LkN atau kurang. =ebar pita ?M diciptakan untuk secara khusus mengatasi kelemahan gangguan radio M. Sebuah keuntungan yang berbeda bahwa ?M ini lebih daripada M adalah radio ?M memiliki kualitas suara yang lebih baik daripada radio M. Aerugian sinyal ?M adalah bahwa itu lebih lokal dan tidak dapat dikirim melalui *arak *auh. Dengan demikian, mungkin diperlukan stasiun radio ?M lebih untuk menutupi area yang luas. Selain itu,
kehadiran
gedung-gedung
tinggi
atau
daratan
dapat
membatasi
cakupan dan kualitas ?M. Aetiga, ?M memerlukan penerima yang cukup rumit dan pemancar dari sinyal M.
