11
BAB I
PENDAHULUAN
Latar belakang
Pada dasarnya modulasi secara garis besar terbagi atas modulasi analog dan modulasi digital. Perbedaaan mendasar antara modulasi analog dan digital terletak pada bentuk sinyal informasinya. Pada modulasi analog, sinyal informasinya berbentuk analog dan sinyal cariernya analog. Sedangkan pada modulasi digital, sinyal informasinya berbentuk digital dan sinyal cariernya analog.
Orientasi pada penulisan makalah ini adalah pada modulasi analog, dimana pada modulasi analog masih dibagi lagi atas modulasi linier dan modulasi nonlinier. Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM) dan Phase Modulation (PM) adalah jenis modulasi yang termasuk dalam kategori modulasi analog. Lebih rincinya Amplitude Modulation termasuk dalam modulasi analog-linier. Sedangkan Frequency Modulation dan Phase Modulation termasuk dalam modulasi analog-nonlinier.
Rumusan Masalah
Adapun rumusan pada penulisan makalah kali ini, yaitu :
Mengetahui apa itu modulasi
Mengetahui jenis-jenis modulasi
Mengetahui bagaimana bentuk gelombang yang termodulasi
Batasan Masalah
Pada makalah ini agar penjelasan dan penjabaran dari perumusan masalah tidak terlalu melebar maka dibuatlah batasan masalah pada makalah ini, yaitu makalah ini hanya membahas mengenai modulasi amplitudo.
Tujuan Penulisan
Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa dapat mengetahui mengenai pengertian modulasi amplitudo, pembangkitan Amplitudo Modulation, indeks modulasi, spektrum, distribusi daya dan analisis sinyal AM.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Modulasi
Modulasi merupakan proses penumpangan sinyal informasi terhadap sinyal carrier (pembawa) dimana parameter sinyal pembawa atau sinyal carrier digubah-ubah terhadap yang lain (yaitu sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi). Sinyal informasi dapat berbentuk sinyal audio, sinyal video, atau sinyal yang lain.
Berdasarkan parameter sinyal yang diubah-ubah, modulasi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis:
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.
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.
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.
2.2. Tujuan Modulasi
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 antenna yang digunakan akan mengecil.
Contoh: data 1 berfrekuensi f1=3 kHz panjang gelombangnya
λ1=3.108 ms3.103 1s=100 km
data 2 berfrekuensi f2=300 MHz panjang gelombangnya
λ2=3.108 ms3.108 1s=1 m
Dengan contoh di atas, transmisi data 1 menjadi problematik, sedangkan data 2 lebih mudah untuk ditransmisikan.
Kegunaan lain dari modulasi adalah, dengannya dimungkinkan proses pengiriman data/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.
2.3. Modulasi Amplitudo
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-Frequency) yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Untuk mempermudah pembahasan, hanya akan didiskusikan modulasi dengan sinyal sinus.
Gambar 2.1. Bagan Modulasi
Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai em=Vmsin ωmt dan sinyal pembawanya dinyatakan sebagai ec=Vcsin ωct, maka sinyal hasil modulasi disebut sinyal termodulasi atau em. Berikut ini adalah analisis sinyal termodulasi AM.
eAM= Vc1+m sin ωmt sin ωc t
=Vc sin ωct+m Vcsin ωct sin ωm t
=Vc sin ωct+12m Vc cos ωc-ωm t- 12m Vc cos ωc+ωm t
dengan
eAM : sinyal termodulasi AM
em : sinyal pemodulasi
ec : sinyal pembawa
Vc : amplitudo maksimum sinyal pembawa
Vm : amplitudo maksimum sinyal pemodulasi
m : indeks modulasi AM
ωc : frekuensi sudut sinyal pembawa (radian/detik)
ωm : 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 Vc sin ωct disebut komponen pembawa, komponen kedua ( yaitu 12m Vc cos ωc-ωm t ) disebut komponen bidang sisi bawah atau LSB (Lower Side Band), dan komponen ketiga ( yaitu
12m Vc cos ωc+ωm t ) disebut komponen bidang sisi atas atau USB (Upper Side Band). Komponen pembawa mempunyai frekuensi sudut sebesar ωc , komponen LSB mempunyai frekuensi sudut sebesar ωc-ωm , dan komponen USB mempunyai frekuensi sudut sebesar ωc+ωm.
Gambar 2.2. memperlihatkan sinyal informasi (pemodulasi), sinyal pembawa, dan sinyal termodulasi AM.
Gambar 2.2.
(a) Sinyal pemodulasi
(b) Sinyal pembawa
(c) Sinyal termodulasi AM
Pada gambar 2.3. diperlihatkan spektrum frekuensi gelombang termodulasi AM yang dihasilkan oleh spektrum analyzer. Harga amplitudo masing-masing bidang sisi dinyatakan dalam harga mutlaknya.
Gambar 2.3. Spektrum Frekuensi Sinyal Termodulasi AM
2.4. Jenis-Jenis Modulasi Amplitudo
Adapun beberapa jenis dari modulasi amplitudo, yaitu:
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.
AM DSBFC (Double Sideband Full Carrier) disebut juga full AM dimana spektrum yang dipancarkan adalah spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi LSB dan frekuensi USB. Bandwidth sinyal termodulasinya adalah sama dengan dua kali sinyal informasinya.
AM DSBSC (Double Sideband Supprised Carrier) adalah jenis modulasi amplitudo dimana spektrum frekuensi carrier di tekan mendekati nol.
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.
Nah, itulah beberapa jenis-jenis dari modulasi amplitudo (AM). 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
Gambar 2.4. 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.
2.5. Indeks Modulasi Amplitudo
Derajat modulasi merupakan parameter penting dan juga sering disebut indeks modulasi AM, dinotasikan dengan m. Parameter ini merupakan perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi (Vm) dengan amplitudo puncak sinyal pembawa (Vc). 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:
m=VmVc
Indeks modulasi juga dapat dinyatakan dalam persen dan dinotasikan dengan M,
M=VmVc×100%
2.6. Sampul Gelombang Termodulasi AM
Pada sub bab ini akan dibahas tentang persamaan yang menyatakan amplitudo gelombang termodulasi AM. Ini juga dikenal sebagai sampul gelombang termodulasi AM. Sampul ini merupakan garis imaginer yang digambar antara nilai-nilai puncak pada setiap siklus, memberikan bentuk yang ekivalen dengan bentuk tegangan pemodulasi.
esampul=Vc+em
=Vc+Vmsin ωmt
Oleh karena Vm=m Vc maka persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai:
esampul=Vc+m Vcsin ωmt
=Vc(1+m sin ωmt) sampul positif
=- Vc(1+m sin ωmt) sampul negatif
Pada gambar 2.4. memperlihatkan contoh sampul positif dan negatif, jika Vc= 2 Volt, Vm= 1,06 Volt, m=0.53 .
Gambar 2.5. Sampul Gelombang Termodulasi AM
2.7. Contoh Soal dan Penyelesaian
Sinyal pembawa sinusoidal dengan frekuensi 3 kHz mempunyai amplitude puncak 2 Volt dimodulasi AM oleh sinyal audio 750 Hz yang mempunyai amplitude puncak 750 mV. Tentukan:
a. Indeks modulasi AM
b. Spektrum frekuensi gelombang termodulasi AM
Penyelesaian:
Indeks modulasi AM-nya adalah:
m=VmVc
=750×10-32
= 0,375
Atau dapat juga dinyatakan dalam persen, yaitu :
M=m×100 %
=0.375×100 %
=37.5 %
Persamaan gelombang termodulasi AM-nya sbb:
eAM=Vcsin2πfct+m Vc2cos ωc-ωm t-m Vc2cos ωc+ωm t
eAM=Vcsin2πfct+m Vc2cos 2πfc-2πfm t-m Vc2cos 2πfc+2πfm t
Dengan mengganti ω dengan 2πf, maka
eAM=2sin2π3000t+0.375 22cos 2π3000-2π750 t
- 0.385 22cos 2π3000+2π750 t
eAM=2sin6000πt+0.375 cos 4500π t-0.375 cos 7500π t
Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa komponen pembawa mempunyai amplitudo 2 Volt dengan ω = 6000π. Komponen LSB mempunyai amplitudo 0,375 Volt dengan ω = 4500π. Komponen USB mempunyai amplitudo 0,375 Volt dengan ω = 7500π.
BAB III
PENUTUPAN
3.1. Kesimpulan
Dari hasil makalah yang telah dipaparkan dapat disimpulkan bahwa :
Modulasi Amplitudo adalah jenis modulasi dengan mengubah amplitude sinyal carier sedangkan frekuensi dan fasenya tetap.
Perubahan frekuensi carrier menetukan frekuensi sinyal AM yang akan ditransmisikan. Perubahan frekuensi carrier hanya merubah sinyal hasil modulasi.
Modulasi amplitude memiliki tiga komponen, yaitu komponen pembawa, komponen bidang sisi atas, dan komponen bidang sisi bawah.
Modulasi amplitude mempunyal jarak jangkuan yang jauh karena memiliki panjang gelombang yang besar, namun membuat sinyal AM ini lebih mudah terganggu oleh noise.
