Sistem Modulasi Radio

Sistem komunikasi ini tidak menggunakan kawat dalam proses perambatannya, melainkan menggunakan udara atau ruang angkasa sebagai bahan penghantar. Secara garis besar sistem ini adalah sebuah pemancar Tx yang memancarkan dayanya menggunakan antena ke arah tujuan, sinyal yang dipancarkan berbentuk gelombang elektromagnetis. Pada penerima gelombang elektromagnetik ini diterima oleh sebuah antena yang sesuai. Sinyal yang diterima kemudian diteruskan ke sebuah pesawat penerima Rx.

Gelombang elektromagnet pertama kali diturunkan oleh Maxwell dalam rumus-rumusnya. Kemudian dikembangkan oleh Hertz, yang menunjukkan bahwa energi dapat disalurkan dalam bentuk elektromagnet.

Gelombang elektromangnet dicirikan oleh frekuensinya. Dimana kecepatan penjalarannya rata-rata 300.000 km/detik. Berdasarkan sifat-sifat perambatannya, frekuensi-frekuensi radio dapat dibagi dalam beberapa daerah atau band pada tabel berikut ini :

Nama	Frekuensi	Panjang Gelombang	Nama
Very Low Frequency (VLF)	< 30 kHz	> 10 km	Gelombang Myriametrik
Low Frequency (LF)	30 – 300 kHz	1 – 10 km	Gelombang kilometer
Medium Frequency (MF)	300 – 3.000 kHz	100 – 1.000 m	Gelombang hektometer
High Frequency (HF)	3 – 30 MHz	10 – 100 m	Gelombang dekameter
Very High Frequency (VHF)	30 – 300 MHz	1 – 10 m	Gelombang meter
Ultra High Frequency (UHF)	300 – 3.000 MHz	10 – 100 cm	Gelombang decimeter
Super High Frequency (SHF)	3 – 30 GHz	1 – 10 cm	Gelombang sentimeter
Extremely High Frequency (EHF)	30 – 300 GHz	1 – 10 mm	Gelombang milimeter

Tabel 3.1 Pembagian frekuensi radio

Energi sebagai gelombang elektromagnetik dengan frekuensi di atas 10 kHz bisa dipancarkan tanpa menggunakan kawat-kawat penghantar. Ternyata pada frekuensi di bawah 30 kHz adalah sangat mahal dan merepotkan untuk menyalurkan gelombang-gelombang elektromagnetik (gelombang radio), karena dibutuhkan daya yang sangat besar untuk memancarkannya, dan juga karena instalasi antena dari pemancar dengan frekuensi tersebut sangat besar. Untuk memancarkan energi secara efisien, panjang antena pemancar saling sedikit harus ¼ panjang gelombang dari frekuensi yang bersangkutan.

Misalkan pada frekuensi 10 kHz, antena harus berukuran 7500 meter,

Dengan perhitungan :

c/f = 3 x 10l⁸/10⁴ = 3 x 10⁴ meter.

Panjang antena adalah = l/4 = 7500 meter.

Dari kenyataan diatas sangat sukar untuk menyalurkan sinyal-sinyal suara dan musik pada frekuensi rendah sebagai suatu gelombang radio. Tetapi pada frekuensi-frekuensi yang lebih tinggi atau dengan panjang gelombang yang lebih pendek, lebih mudah dan lebih ekonomis untuk menyalurkan gelombang-gelombang radio. Karena kenyataan ini pada sistem radio digunakan frekuensi-frekuensi tinggi untuk membawa sinyal-sinyal informasi dengan frekuensi yang ke suatu tujuan. Dalam hal ini sinyal-sinyal informasi dititipkan atau diselipkan pada sinyal pembawa pada sisi akhir dari perlatan pengirim atau pemancar dengan suatu proses yang disebut Modulasi. Di tempat tujuan, sinyal informasi dikeluarkan laagi dari frekuensi pembawa dengan suatu proses yang berlawanan dari proses pengirim yang disebut Demodulasi.

Modulasi dari gelombang pembawa dapat diperoleh dengan cara mengubah-ubah beberapa karakteristik dari gelombang pembawa tersebut yang dilakukan oleh sinyal-sinyal informasi. Gelombang bolak-balik sinusoidal atau gelombang elektromagnet mempunyai karakteristik yang penting misalnya amplitudo, frekuensi, dan fasa, dan terhadap informasi hal itu dapat diatur untuk merubah setiap karakteristik dari tiap bentuk gelombang pembawa ini. Jadi informasi dapat dibawa dengan mengubah frekuensi, amplitudo ataupun fasa pada gelombang radio yang dipancarkan dan melakukan proses sebaliknya di penerima, sinyal informasi dapat diperoleh kembali di penerima.

3.1.1 FREKUENSI MODULASI

Keuntungan – keuntungan yang di capai bila mengguakan sistem pemancar FM dari pada menggunakan sistem AM adalah:

a. Gangguan – gangguan cuaca kecil sekali.

b. Memberikan lajur frekuensi yang lebih lebar, sehingga suaranya sempurna

c. Suara bising akan kecil sekali dan tak berarti.

d. Memiliki rendemen yang lebih besar.

Dengan memakai sistem frekuensi modulasi maka pengiriman berita akan lebih baik dibandingkan dengan sistem AM, sebab pengungkapan sinyal – sinyal FM tidak banyak dipengaruhi oleh gangguan cuaca karena sinyal – sinyal FM amplitudonya tetap, walaupun frekuensi pembawa telah dimodulasi oleh sinyal audio.

Modulasi yang mempengaruhi frekuensi pembawanya dan tidak akan merubah amplitudonya, tetapi akan mengadakan pergeseran frekuensi pembawa tersebut dan besar kecilnya amplitudo frekuensi audio akan mempercepat atau memperlambat pergeseran perubahan frekuensi pembawa. Frekuensi modulasi adalah suatu modulasi dimana sinyal informasi merubah – ubah besarnya frekuensi pembawa sedangkan amplitudonya tetap.

Sinyal FM mampu melenyapkan sinyal gangguan, asal saja sinyal gangguan tersebut lebih kecil. Bila sinyal FM diterima bersama – sama dimana sinyal yang lebih lemah dari yang lainnya, maka sinyal yang lemah ini akan ditindas oleh sinyal yang kuat. Sifat ini sangat penting untuk sistem FM dan merupakan suatu keuntungan yang besar, sebab bila antena pesawat penerima FM menerima 2 macam sinyal, sedangkan sinyal asli mempunyai 2x saja lebih kuat dari sinyal gangguan maka sinyal FM asli sudah akan mampu menekan sinyal gangguan itu. Padahal pada sistem AM, bila sinyal pengganggu 1/100 kali dari sinyal asli, maka sinyal asli AM akan tetap terganggu. Dengan demikian keuntungan – keuntungan yang didapat pada sistem pemancar FM akan lebih banyak memberikan kemajuan dalam bidang telekomunikasi atau pemancar frekuensi tinggi.

Untuk mendapatkan mutu suara yang lebih baik, maka harus di buat pergeseran frekuensi harus lebih besar dari pada getaran sinyal audio yang tertinggi atau maksimum 75KHz, dikiri kanan frekuensi sentral sehingga frekuensi audio dapat dipertinggi daerahnya sampai batas pendengaran manusia yaitu 15KHz. Dengan cara tersebut, maka mutu suara yang diterima akan lebih sempurna. Dengan besarnya pergeseran frekuensi pada sistem FM ini, maka sinyal FM hanya dipakai untuk gelombang pendek saja, yaitu λ < 10 meter. Akibatnya hanya dapat diterima pada daerah yang terbatas, Karena gelombag pendekss tidak dipantulkan oleh lapisan ionosphere.

Pada modulasi frekuensi, sinyal informasi dapat digunakan untuk mengubah frekuensi pambawa, sehingga menimbulkan modulasi frekuensi. Modulasi frekuensi mempunyai beberapa kelebihan tertentu dibandingkan modulasi amplitudo. Terutama adalah perbandingan S/N dapat ditingkatkan tanpa harus menambah daya yang dipancarkan tetapi harus diimbangi dengan meningkatnya lebar-jalur frekuensi yang diperlukan, bentuk-bentuk interferensi tertentu pada penerima lebih mudah untuk ditekan, dan proses modulasi dapat dilakukan pada tingkat daya yang rendah pada pemancar, sehingga dengan demikian tidak diperlukan daya modulasi yang terlalu besar.

Jika sinyal informasi (sinyal pemodulasi) telah diselipkan maka frekuensi gelombang pembawa akan naik menuju harga maksimum, sesuai dengan amplitudo dari sinyal pemodulasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif. Kemudian frekuensi gelombang pembawa akan turun kembali menuju harga frekuensi aslinya sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju nol. Selanjutnya pada setengah siklus berikutnya, frekuensi gelombang pembawa akan turun ke harga minimum, sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju harga maksimum dalam arah negatif, kemudian frekuensi gelombang pembawa akan naik kembali menuju harga aslinya sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang turun kembali ke harga nol.

3.1.2 AMPLITUDO MODULASI

Dalam proses pemancaran dengan sistem Amplitudo Modulasi (AM) dapat di bagi dua proses yang dikenal dengan :

a. DSB = Modulasi dengan sisi lajur ganda yaitu apbila kedua sisi lajur frekuensi audio dipancarkan

b. SSB = Modulasi dengan sisi lajur tunggal yaitu apabila yang dipancarkan atau di modulasikan hanya sebelah sisi lajur frekuensi saja, sedang sisi sebelahnya dihilangkan.

Untuk membuat pesawat pemancar AM sebenarnya lebih mahal dari pada pemancar FM apabila tenaga outputnya sama besar sebab sistem AM yang mendapatkan suatu modulasi yang sempurna harus membutuhkan suatu penguat audio yang cukup besar tenaga pembawanya. Mengingat sisi lajur frekuensi pada sinyal AM mengandung 50% frekuensi pembawa. Suatu noise yang terdengar pada pengeras suara, adalah suatu bukti gangguan cuaca pada sistem pemancar AM yang tak dapat dihilangkan.

Pada sistem AM, maka akan mempengaruhi sistem amplitudonya atau tegangan sinyal modulasi, sinyal frekuensi pembawanya. Apabila sinyal AM yang dimodulasi dengan frekuensi audio yang lebih kuat maka akan menghasilkan suatu indeks modulasi 100% dan apabila sinyal AM yang dimodulasi dengan frekuensi audio yang terlalu kuat akan menghasilkan indeks modulasi yang lebih besar dari 100%. Hal ini jelaslah bahwa bila memodulasikan frekuensi audio terlalu besar atau lebih dari 100% maka akan terjadi informasi yang putus – putus atau cacat.

Berdasarkan data diatas maka amplitudo modulasi adalah suatu modulasi dimana frekuensi informasi merubah – rubah besarnya amplitudo dari frekuensi pembawa sedangkan besarnya frekuensi adalah tetap.

Proses modulasi terjadi pada sisi pemancar atau pengirim sedangkan pada sisi penerima frekuensi informasi yang ditumpangkan pada frekuensi pembawa diurai lagi sehingga hanya frekuensi informasi saja yang keluar. Proses ini disebut demodulasi.

Pada sistem amplitudo modulasi tersebut mudah sekali mendapatkan gangguan, baik dari alam maupun dari buatan manusia sendiri. Jadi pada sistem AM dimana informasi – informasi itu terkadang dalam perubahan amplitudo, sehingga gangguan – gangguan tersebut atau cacat pada amplitudonya tidak dapat dihindarkan. Karena gangguan – gangguan tersebut mempengaruhi amplitudo.

Pada modulasi amplitudo, dinyatakan bahwa bagaimana membuat suatu cara sehingga amplitudo gelombang pembawa berubah sesuai dengan bentuk gelombang dari informasi yang akan dikirim. Sinyal atau informasi yang akan dibawa disebut sinyal modulasi dan gelombang radio yang membawa, pada umumnya frekuensinya harus lebih tinggi daripada sinyal modulasi, dinamakan gelombang pembawa.

Gelombang pembawa yang belum dimodulasikan mempunyai harga amplitudo maksimun yang tetap dan frekuensi yang lebih itnggi daripada sinyal pemodulasi (sinyal informasi), tetapi bila sinyal pemodulasi telah diselipkan, maka harga amplitudo maksimum dari gelombang pembawa akan berubah-ubah sesuai dengan harga-harga sesaat dari sinyal pemodulasi tersebut, dan bentuk gelombang luar atau sampul dari harga-harga amplitudo gelombang yang telah dimodulasi tersebut adalah sama dengan bentuk gelombang sinyal informasi yang asli atau sama dengan perkataan lain gelombang sinyal pemodulasi telah diselipkan pada gelombang pembawa.