MODULASI FREKUENSI a. Modulasi Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suat suatu u info inform rmas asii (bia (biasa sany nyaa berfr berfrek ekeu euns nsii renda rendah) h) bisa bisa dima dimasu sukk kkan an ke dala dalam m suat suatu u gelombang pembawa, pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, amplitudo, phase dan frekuensi. frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi. (wikipedia) Dengan suatu teknik modulasi tertentu maka kita dapat menyampaikan informasi dari jarak yang cukup jauh. Berdasarkan pengiriman sinyal informasi dapat dibedakan 2 yaitu yaitu modula modulasi si analog analog dan modula modulasi si digita digital. l. Sinya Sinyall analog analog adalah adalah sinyal sinyal data data dalam dalam bent bentuk uk gelo gelomb mban ang g yang yang kont kontin inyu yu,, yang yang memb membawa awa info inform rmas asii denga dengan n mengu menguba bah h karakteristik gelombangnya. Sinyal analog bekerja dengan mentransmisikan suara dan gambar dalam bentuk gelombang kontinu (continous varying). Dua parameter/karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitude dan frekuen frekuensi. si. Isyara Isyaratt analog analog biasan biasanya ya dinyat dinyatakan akan dengan dengan gelomb gelombang ang sinus, sinus, mengin mengingat gat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpa perpaduan duan sejuml sejumlah ah gelomb gelombang ang sinus. sinus. Dengan Dengan menggu menggunaka nakan n sinyal sinyal analog analog,, maka maka jangk jangkauan auan trans transmis misii data data dapat dapat mencapa mencapaii jarak jarak yang yang jauh, jauh, tetapi tetapi sinyal sinyal ini mudah mudah terpengaruh oleh noise.
Gambar 1. Gelombang sinus dan cosinus Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variable dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase.
Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog.
Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
Phase adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu. Selanjutnya pembahasan akan lebih kami tujukan pada modulasi frekuensi
b. Modulasi Frekuensi Modulasi frekuensi adalah suatu metode untuk mengirimkan isyarat frekuensi rendah (sinyal informasi) dengan cara memodulasi frekuensi gelombang pembawa ber frekuensi tinggi(sinyal pembawa), frekuensi sinyal pembawa akan berubah sesuai dengan amplitude sinyal informasi atau Kecepatan sudut pembawa (ω) dibuat berubahubah dengan amplitudo isyarat pemodulasi. Sinyal pembawa dapat berupa gelombang sinus, sedangkan sinyal pemodulasi (informasi) dapat berupa gelombang apa saja (sinusoidal, kotak, segitiga, atau sinyal lain misalnya sinyal audio). Gambar 2 mengilustrasikan modulasi frekuensi sinyal pembawa sinusoidal dengan menggunakan sinyal pemodulasi yang juga berbentuk sinyal sinusoidal. Secara matematis, sinyal termodulasi FM dapat dinyatakan dengan
x
=
X maks sin( ω c t + m f sin ω m t )
X X maks
= sinyal termodulasi = amplitude sinyal termodulasi
ω c
ω m
m f
= frekuensi sudut sinyal pembawa = freuensi sudut sinyal modulasi(informasi) = indeks modulasi
Terlihat pada gambar 2 bagaimana sinyal termodulasi frekuensinya berubah terhadap amplitude sinyal informasi,
Gambar 2. (a) gelombang pemodulasi
(b) gelombang pembawa (c) gelombang termodulasi
c.
Indek modulasi FM Indeks modulasi adalah perbadingan antara deviasi frekuensi sinyal termodulasi dengan sinyal pemodulasi. Proses modulasi frekuensi adalah dengan melakukan perubahan frekuensi terhadap perubahan amplitude sinyal informasi, Besar selisih antara frekuensi sinyal termodulasi FM pada suatu saat dengan frekuensi sinyal pembawa disebut deviasi frekuensi. Deviasi frekuensi maksimum didefinisikan sebagai selisih antara frekuensi sinyal termodulasi tertinggi dengan terendahnya. Maka dapat kita rumuskan indek modulasi. \
δ
Gamabar 3. Deviasi frekuensi m f δ =
δ =
f m
deviasi frekuensi
f = frekuensi pemodulasi m
Nilai dari indeks modulasi akan mempengaruhi lebar bandwithd. Besarnya indeks modulasi FM dapat dipilih sebesar mungkin sejauh tersedia bandwidth (lebar bidang) untuk keperluan transmisinya. Biasanya besarnya indeks modulasi ini akan dimaksimalkan dengan cara mengatur besarnya deviasi frekuensi maksimal yang diijinkan. Karena frekuensinya berubah-ubah maka persamaan matematiknya dapat dijabarkan
Dimana: e FM
amplitudo sesaat gelombang termodulasi FM Vc = amplitudo puncak pembawa Jn = penyelesaian fungsi Bessel orde ke-n untuk indeks modulasi mf = indeks modulasi FM =
dan Vc J0 (mf ) sin ωc t = komponen frekuensi pembawa Vc{J1 (mf ) [sin (ω c+ωm)t - sin (ωc - ωm)t]} = komp. bid. sisi pertama Vc {J2 (mf ) [sin (ωc + 2ωm )t - sin (ωc - 2ωm )t]} = komp. bid. sisi ke-dua vc {J3 (mf ) [sin (ωc + 3ωm )t - sin (ω c - 3ωm )t]} = komp. bid. sisi ke-tiga Vc {J4 (mf ) [sin (ωc + 4ωm )t - sin (ωc - 4ωm )t]} = komp. bid. sisi ke-empat Vc {J4 (mf ) [sin (ωc + 5ωm )t - sin (ωc - 5ωm )t]} = komp. bid. sisi ke-lima dst
Dengan memasukkan nilai-nilai indeks modulasi, frekuensi pembawa, dan frekuensi pemodulasinya maka dapat ditentukan pula penyelesaian fungsi Bessel yang bersangkutan. Selanjutnya dapat digambarkan spektrum frekuensi sinyal termodulasi FM yang bersangkutan. Gambar 4 memperlihatkan contoh spektrum sinyal termodulasi FM.
Gambar 4. Spectrum sinyal FM d.
Bandwidth FM Terdapat 2 rumus untuk menentukan bandwidth pada FM, pertama ada banyak sideband pasangan untuk sinyal ini, tetapi amplitudo mereka dapat diabaikan. Total band width yang diberikan oleh:
n adalah banyaknya jumlah sideband f m adalah frekuensi sinyal modulasi
Rumus yang kedua, Pada tahun 1938 J.R. Carson menyatakan bahwa untuk mentransmisikan sinyal termodulasi FM dibutuhkan lebar bidang minimal dua kali jumlahan deviasi frekuensi dengan frekuensi maksimum sinyal termodulasi. Selanjutnya hal ini dikenal dengan Carson’s rule dan dapat dinyatakan sebagai:
δ
adalah banyaknya jumlah sideband
f m adalah frekuensi sinyal modulasi Rumus ini digunakan untuk alokasi bandwidth radio komersil sekarang untuk FM
Gambar 5. Bandwidth sinyal pada FM e. Kelebihan dan kekurangan Modulasi frekuensi Kelebihan pada modulasi frequensi adalah sebagai berikut: •
•
•
Pengaruh derau selama hubungan lebih kecil. Dengan penggunaan daya elektron yang lebih kecil dapat diperoleh mutu hubungan yang sama dengan sistem AM. Perubahan level gelombang sinyal akibat fading tidak akan terjadi,karena proses modulasi dilakukan dengan dasar perubahan frekwensi.
Kekurangan pada modulasi frequensi adalah sebagai berikut: •
Pengunaan bandwidth yang lebar untuk pengiriman sinyal
TUGAS TAMBAHAN
MODULASI FREKUENSI
DISUSUN OLEH
NAMA
:
SEIF NURA URFIN
NIM
:
0810630093
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2010
