Modulasi analog

TEKNIK MODULASI
1. Prinsip Umum Teknik Modulasi 2. Modulasi Analog 3. Modulasi Digital	4. Amplitude Shift Keying 5. Frequency Shift Keying 6. Phase Shift Keying

Dalam membicarakan modulasi analog, yang perlu diketahui adalah adanya suatu teori, yaitu: Modulation Theorem, yang juga dikenal dengan sebutan 'Frequency Translation'. Hal ini dikarenakan adanya shifting, atau pergeseran dari spektrum di dalam frequency domain. Adapun fungsi modulasi adalah untuk merubah atau menempatkan frekuensi rendah menjadi frekuensi yang lebih tinggi agar dapat dikirimkan atau ditransmisikan melalui media transmisi. Gambar 9.8. berikut, merupakan bentuk spektrum frekuensi modulasi analog.

Modulasi Analog yang umum dikenal ada beberapa macam bentuk modulasi yang antara lain:

• Amplitude Modulation (AM)
• Frequency Modulation (FM)
• Pulse Amplitude Modulation (PAM)

1. Amplitude modulation (Am)

Modulasi ini adalah modulasi yang paling sederhana, dimana frekuensi pembawa atau carrier diubah amplitudonya sesuai dengan signal informasi atau message signal yang akan dikirimkan. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa: pergeseran frekuensinya bersifat linier, mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan.

Amplitudo modulasi biasanya digunakan pada stasiun pemancar radio telegrafi, dan merupakan jenis modulasi yang paling tua. Amplitudo modulasi, sekarang ini sudah sangat luas digunakan untuk pemakaian suara analog yang memerlukan penerima yang sangat sederhana seperti: pemancar radio komersial, atau pemancar yang dipancarkan melalui propagasi ionosfir yang memerlukan bandwith kecil.

Sinyal amplitudo modulasi dapat diilustrasikan dalam bentuk persamaan sebagai berikut:



Persamaan di atas, terdiri dari tegangan pembawa dan tegangan pemodulasi. Gelombang tersebut kemudian ditransformasikan ke dalam transformasi fourier:



Selanjutnya, tegangan pembawa dapat ditulis dengan persamaan:



Hasil sebuah sinyal amlitudo modulasi dapat ditulis persamaannya menjadi:



Sedangkan nilai sesaat dari sinyal amplitudo modulasi adalah sebagai berikut:



Dalam persamaan di atas, 'm' merupakan index modulasi, dimana m adalah:



Index modulasi bervariasi antara 0 dan 1, jika m > 1 akan menyebabkan distorsi pada sinyal AM. Persamaan ini dapat dituliskan dalam bentuk hubungan trigono-metri sederhana menjadi:



Dari persamaan di atas menunjukan bahwa: amplitudo modulasi terdiri dari tiga persamaan yang menunjukan gelombang pembawa tidak termodulasi, frekuensi Lower side band (fc-fm), dan Upper side band (fc+fm). Karena antara lower side band dan upper side band bentuknya sama, sehingga sinyal AM membutuhkan bandwith ganda.

Jika sinyal modulasi bukan berupa gelombang sinus, kemudian dimodulasi dan memunculkan dua sinyal baseband frekuensi, maka bandwith yang dibutuhkan 2 kalinya. Spektrum frekuensi AM dapat digambarkan sebagai berikut:

Sinyal modulasi (termasuk gelombang pembawanya), mempunyai total daya dalam sinyal termodulasi yang dapat ditulis dalam bentuk persamaan:



Karena kedua sisi side band-nya sama, maka P_LSB=P_USB.



Sehingga total daya-nya dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut:



Sesudah sinyal dimodulasi, maka ada dua bentuk gelombang sinyal baseband pada gelombang AM yang disebut dengan band sisi atas dan sisi bawah (upper and lower sideband).

Sebagian besar daya dari sinyal modulasi berada pada gelombang pembawanya, sedangkan sinyal informasi hanya berada pada sidebandnya. Hal ini adalah yang menyebabkan gelombang AM sangat tidak efisien. Bentuk gelombang AM disebut juga modulasi DSBSC (Double Sideband Suppressed Carrier). Karena antara sisi atas dan bawah berisi gelombang informasi yang sama, maka salah satu sisinya dapat ditindas dengan tujuan mereduksi bandwith. Proses ini sering dikenal dengan SSBSC (Single Side Band Suppressed Carrier) atau SSB.

Dengan SSB, maka sinyal modulasi hanya membutuhkan separo dari bandwith (sehingga daya akan menjadi lebih hemat). Proses modulasi AM (DSBSC) yang menjadi gelombang SSBSC dapat dilihat pada gambar 9.10.

Amplitudo modulasi banyak digunakan pada komunikasi mobile seperti handy talky, radio siaran, maupun komunikais HF. Alasan utama mengapa amlitudo modulasi masih digunakan, karena bentuk gelombang AM mempunyai kelebihan sederhana pada bagian pembangkitanya dan pada penerimanya. Proses modulasi antara sinyal informasi dengan sinyal pembawa dapat digambarkan seperti pada gambar 9.11.

Dan digambarkan dalam spektrum frekuensi (Gambar 9.12):

2. Frequency modulation (Fm)

Frekuensi dari gelombang pembawa diubah-ubah menurut besarnya amplitudo dari sinyal informasi. Karena noise pada umumnya terjadi dalam bentuk perubahan amplitudo, FM lebih tahan terhadap noise bila dibandingkan dengan AM. Hubungan antara frekuensi dan phase sebuah sinyal komunikasi FM dapat dirumuskan:



Persamaan di atas merupakan hubungan antara phase modulation dan frequency modulation. Jika keduanya dalam proses yang sama, maka sinyal modulasi tersebut dapat ditulis persamaanya menjadi:



Dimana tanda: subscript c untuk 'carrier', subscript m untuk 'sinyal modulasi', dan a merupakan 'index modulation'.

Bandwith sinyal FM lebih besar dibandingkan sinyal AM. Modulasi FM merupakan modulasi analog yang sangat banyak digunakan, hal ini dikarenakan noise yang rendah tahan terhadap perubahan amplitudi yang berubah-ubah sebagai akibat fading.

Penggunaan modulasi FM misalnya: pada pengiriman siaran televisi, telephone, dan lain-lain. Proses modulasi FM antara sinyal informasi dengan sinyal pembawa dapat digambarkan seperti pada gambar 9.13. di bawah ini:

3. Pulse amplitude modulation (Pam)

Konsep dasar PAM adalah merubah amplitudo signal pembawa yang masih berupa deretan pulsa (diskrit), dimana perubahannya mengikuti bentuk amplitudo dari signal informasi yang akan dikirimkan ketempat tujuan sehingga, signal informasi yang dikirim tidak seluruhnya tetapi hanya sampelnya saja (sampling signal)