MODULASI FREKUENSI a. Modulasi
Modulasi adalah proses perubahan (varying) 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. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, phase dan 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 modulasi analog dan modulasi digital. Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah 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 frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal analog, maka jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini 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 berfrekuensi tinggi(sinyal pembawa), frekuensi sinyal pembawa akan berubah sesuai dengan amplitude sinyal informasi atau Kecepatan sudut pembawa (ω) dibuat berubah- ubah 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
) sin
sin( t m t
X
x= maks ωc + f ωm X = sinyal termodulasi
Xmaks = amplitude sinyal termodulasi
ωc = frekuensi sudut sinyal pembawa
ωm = freuensi sudut sinyal modulasi(informasi)
mf = 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 f
m = δ
δ= deviasi frekuensi
fm= frekuensi pemodulasi
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:
FM =
e 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 (ωc+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 (ωc - 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 fm 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
fm 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
