Modulasi

Filed Under : by Lili N
Senin, 04 Oktober 2010

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi atau proses translasi atau penumpangan sinyal informasi pada sinyal pembawa. 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 :
  1. Amplitudo
  2. Phase
  3. Frekuensi 
Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi. 
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem. 
Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu :
  1. Modulasi Analog
  2. Modulasi Digital 
Kebalikan dari modulasi adalah Demodulasi, yaitu proses ekstraksi atau pengembalian sinyal informasi pada bentuk atau sinyal aslinya. 

Alasan Modulasi antara lain :
  • Untuk menambah energy pada sinyal
  • Untuk memperpendek tinggi fisik antena yang dipakai

Proses Modulasi

SIGNAL INFORMASI → PROSES MODULASI (isolator) → SIGNAL FREKUENSI YANG SUDAH TERMODULASI 


Modulasi Analog 

Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal analog. 

Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :
  • Modulasi berdasarkan sudut
    • Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
    • Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
  • Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
    • Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)
    • Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
    • Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
    • Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
    • Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
    • Quadrature amplitude modulation (QAM) 

Modulasi Digital

Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data digital.

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). 

Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). 

Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :

  • Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase. 
Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fasa. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. 

Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima.
Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadang-kadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda. Hubungan antara dua sudut fasa yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi). 

  • Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi. 
Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output ang tidak mempunyai fasa terputus-putus. 
Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.
FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT.
FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap.
Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masing-masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja.
Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil. 
Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps).

  • Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo.
Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.
Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu metoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. 
Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya.
v  Sinyal pembawa (fc) adalah sinyal yang dimodulasi oleh sinyal informasi yang berguna untuk membawa informasi dari sender ke receiver dan biasanya memiliki frekuensi yang tinggi.
v  Sinyal informasi (fm) adalah sinyal yang akan dimodulasikan pada sinyal pembawa sehingga dapat mencapai jarak yang cukup jauh dari sender ke receiver.
v  Radfiasi fektif gelombang elektromagnetik memerlukan dimensi atau panjang antenna sesuai dengan panjang gelombang.
v  Ini memudahkan berbagai akses pada saluran komunikasi.

Modulasi amplitudo

Modulasi amplitudo adalah proses memodulasi isyarat frekuensi rendah pada gelombang frekuensi tinggi dengan mengubah-ubah amplitudo gelombang frekuensi tinggi tanpa mengubah frekuensinya. Frekuensi rendah ini disebut isyarat pemodulasi dan frekuensi tinggi adalah pembawa. Metode ini dipakai dalam transmisi radio AM untuk memungkinkan frekuensi audio dipancarkan ke jarak yang jauh, dengan cara superimposisi frekuensi audio pada pembawa frekuensi radio yang dapat dipancarkan melalui antena. Frekuensi radio adalah frekuensi yang dipakai untuk radiasi energi elektromagnetik koheren yang berguna untuk maksud-maksud komunikasi. Frekuensi radio terendah adalah sekitar 10 kHz dan jajarannya merentang hingga ratusan GHz. Pembawa yang termodulasi terdiri dari tiga frekuensi yang semuanya RF, yaitu fc Pembawa. fc + fm Frekuensi samping atas. fc − fm Frekuensi samping bawah. Jika pembawa digambarkan oleh ec = Asinωct disini \omega_c=2\pi\,f_c dan isyarat pemodulasi oleh em = Asinωmt disini \omega_c=2\pi\,f_m maka amplitudo pembawa termodulasi dapat dinyatakan sebagai \left(A+B\sin\omega_mt\right)\sin\omega_ct kalau hal ini diuraikan, maka diperoleh \begin{align} A \sin \omega_c t + B \sin \omega_m t \sin\ omega_c t &= A \sin \omega_c t + \frac { B \cos \left( \omega_c - \omega_m \right) t } { 2 } - \frac { B \cos \left( \omega_c + \omega_m \right) t } { 2 } \\ &={\color{blue} A \sin \omega_c t } + {\color{green} \frac { B \sin \left[ \left( \omega_c - \omega_m \right) t + \frac{\pi}{2} \right] }{2}}+{\color{red} \frac{B \sin \left[ \left( \omega_c + \omega_m \right) t - \frac{\pi}{2} \right] } { 2 } }\end{align}
{\color{blue}\mbox{biru}} adalah pembawa {\color{green}\mbox{hijau}} adalah frekuensi samping bawah {\color{red}\mbox{merah}} adalah frekuensi samping atas Jika pembawa dimodulasi oleh bentuk gelombang kompleks, maka akan timbul bermacam-macam frekuensi yang membentuk jalur-jalur samping atas dan bawah. Dalam radio AM, karena oleh persetujuan internasional saling dipisahkan 9 kHz, frekuensi modulasi maksimum adalah 4,5 kHz. Kedua jalur samping dipancarkan meskipmun hanya salah satu yang didemodulasi dalam pesawat penerima. AM juga dipakai dalam transmisi isyarat video dalam televisi. AM adalah sistem yang sederhana, murah, dan hanya membutuhkan lebar jalur kecil. Tetapi sistem ini buruk dalam perfomansi isyarat terhadap desah bila dibandingkan dengan metode lain misalnya modulasi frekuensi dan modulasi kode pulsa.

Modulasi frekuensi

Modulasi frekuensi adalah suatu metode untuk mengirimkan isyarat frekuensi rendah dengan cara memodulasi frekuensi gelombang pembawa berfrekuensi tinggi. Kecepatan sudut pembawa (ω) dibuat berubah-ubah dengan amplitudo isyarat pemodulasi.
\omega=\omega_o+K_tV_mcos \omega_mt\,\!
Dimana f_o=\frac{\omega_o}{2\pi}\,\! adalah frekuensi tengah pembawa. Dan fm=\frac{\omega_m}{2\pi}\,\! adalah frekuensi isyarat pemodulasi. Dengan integrasi: v=V_ocos \left(\omega_ot+\frac{k_tV_m}{\omega_m}sin \omega_mt\right)\,\!

Deviasi frekuensi

Harga maksimum \frac{k_fV_m}{2\pi}\,\! disebut dengan deviasi frekuensi dan ditulis dengan \Delta\,f Perbandingan deviasi maksimum dalam Hertz diperoleh dengan
m_f = \frac { \Delta \, f_{max}} {f_{m(max)} \, \!}
\therefore\,v=V_o\,cos (\omega_ot+m_f\,sin \omega_mt)\,\!

Kelebihan

Keunggulan FM terhadap AM adalah:
  1. Amplitudo yang konstan dari gelombang FM memungkinkan efisiensi pemancar yang tinggi.
  2. Desah pada isyarat FM hanya sepertiga dari desah isyarat AM untuk lebar jalur yang sama.

Kekurangan

Kerugian FM adalah kebutuhannya akan lebar jalur yang lebih lebar
B_w=2m_ff_{m(max)}=2\Delta\,f_{max}\,\!
Untuk siaran hiburan, harga fm(max) biasanya adalah \pm 75 kHz yang memungkinkan frekuensi pemodulasi sebesar 15 kHz.


0 komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)

Wp Theme by Promiseringsdesigns | Blogger Template by Anshul | Blogger Template Place | Blogger Tutorial