Prinsip dan Cara Kerja Demodulator FM

Jelaskan cara kerja rangkaian Demodulator FM!

Jawab :

Demodulasi adalah proses pemisahan sinyal informasi dari sinyal pembawa (Carrier) dengan kata lain dalam demodulator terjadi proses pengembalian sinyal hasil modulasi ke bentuk semula seperti sebelum di modulasikan.

Demodulator adalah alat untuk melakukan proses tersebut, dimana dalam rangkaiannya memiliki berbagai komponen dengan fungsinya masing – masing. Contoh resistor, kapasitor, induktor dan dioda. Berikut adalah rangkaian demodulator FM :

Prinsip kerja dari  suatu demodulator frekuensi adalah mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM dengan memisahkan sinyal informasi dari sinyal termodulasi, pada prosesnya demodulator FM bekerja dengan memulihkan frekuensi sinyal informasi yang sebelumnya menjadi satu dengan sinyal pembawa, frekuensi tersebut yang diubah – ubah sesuai dengan harga perubahan amplitudo menjadi sinyal informasi yang hampir sama dengan sinyal aslinya.

Pada umumnya setiap demodulator FM berfungsi mengkonversi setiap perubahan frekuensi menjadi tegangan dengan distorsi seminimal mungkin, maka secara teori demodulator FM harus memiliki karakteristik kerja yang linier antara tegangan yang ada dengan frekuensi.  

Sinyal modulasi FM yang masuk akan diperkuat dengan induktor atau disesuaikan dengan kumpulan induktor yang membentuk seperti transformator akan berguna sebagai amplifier (penguat). Lalu kapasitor akan mengisi muatannya sehingga dioda tesebut dapat “ON”, dioda akan “OFF” ketika frekuensi yang diterima menurun atau negatif. Saat itu juga muatan yang masih disimpan oleh kapasitor akan mengalami sedikit pelepasan muatan yang akan menimbulkan gelombang noise, untuk menghilangkan noise tersebut digunakan kapasitor kembali setelah dioda yang berguna sebagai filter. Dan menghindari lonjakan tegangan yang tinggi, maka resistor akan menghambat karena dalam demodulator FM tegangan harus linier (seimbang) dengan frekuensi hingga akhirnya mengeluarkan output berupa sinyal informasi yang cukup jernih.

Cara Kerja Rangkaian Modulator FM

1.         Jelaskan cara kerja rangkaian modulator FM!

   Jawab : Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi terhadap sinyal pembawa (Carier). Pada Modulasi FM yang dimodulasikan adalah frekuensinya, modulator FM, terdapat juga dua cara untuk melakukan modulasi seperti pada modulator AM, yaitu, yang langsung ke rangkaian osilatornya dan satu lagi dengan cara melalui satu amplifier. Karena dalam hal ini frekuensinya yang dikendalikan oleh sinyal pemodulasi, maka pengaruh sinyal pemodulasi tersebut tentu langsung ke bagian penentu frekuensi, yaitu tank-circuit osilator gelombang pembawa. Berikut adalah rangkaian modulator FM :

Gambar 1 Rangkaian Modulator FM dengan MOSFET

          Prinsip dasarnya adalah sebuah modulator reaktansi. Pada FM, sinyal audio level daya rendah mengguncang reaktansi kapasitif dari varaktor dioda (D1) untuk menghasilkan deviasi frekuensi osilator. Rangkaian diatas sama seperti rangkaian berikut :

Gambar 2 Rangkaian Modulator FM dengan Transistor

          Pada Gambar 2 hanya berbeda di penggunaan transistor sedangkan pada Gambar 1 menggunakan MOSFET, prinsip kerja kedua rangkaian sama dengan tujuan menghasilkan sinyal yang termodulasi secara FM. Berikut Prinsip Kerja secara rinci dengan rangkaian berisi MOSFET :

Komponen penentu frekuensi adalah L dan C tank-circuit, baik jenis osilator Hartley, Colpitts, maupun Clapp. Secara praktis, komponen kapasitor tersebut yang dipengaruhi nilai kapasitansinya. Biasanya nilai kapasitansi variable-nya terpasang paralel dengan kapasitor tank-circuit, sehingga menentukan nilai kapasitansi baru bagi tank-circuit tersebut. Rangkaian tersebut menunjukkan satu modulator FM jenis oscillator-modulation, yang menggunakan osilator Clapp. Pada gambar akan nampak, bahwa tank-circuit terben-tuk dari L₁, C₃, C₄, dan C₅. Komponen kapasitor yang dipengaruhi nilai totalnya adalah C₃, yang merupakan kapasitor nilai kecil dibandingkan nilai C₄ dan C₅.

Transistor MOSFET diberi prategangan dengan konfigurasi source self bias. Sementara resistor R₁ dan R₂ yang memben-tuk pembagi tegangan, digunakan untuk memberikan bias ke dioda varaktor D₁ pada kondisi reverse bias. Serta R₃ digunakan untuk pembatas arus untuk dioda varaktor tersebut. Kapasitor C₁, C₂, C₆ dan C₇, adalah kapasitor penghubung ataupun bypass RF. Seperti kapasitor C₂ digunakan untuk memberikan bypass terhadap si-nyal pemodulasi agar sinyal pemodulasi tidak mengubah setting reverse bias semula untuk dioda varaktor. Bila sinyal audio pemodulasi meningkat levelnya, maka varaktor makin dibawa ke arah reverse, sehingga kapasitansinya mengecil yang mengakibatkan frekuensi carrier meningkat besarnya. Sebaliknya, bila level sinyal pemodulasi menurun levelnya (kearah polaritas negatif), maka kondisi reverse yang dirasakan varaktor me-nurun, sehingga kapasitansi varaktor meningkat yang mengakibatkan frekuensi carrier mengecil besarnya.

          

Seputar Dasar Telekomunikasi

1.         Apa definisi dari telekomunikasi?

            Jawab : Telekomunikasi merupakan salah satu kategori penyebaran (distribusi) informasi yang paling luas. Kata telekomunikasi berasal dari prefiks “tele” (berasal dari bahasa Yunani) yang berarti “jauh” dan “communication” yang berarti komunikasi. Dengan demikian, telekomunikasi dapat disimpulkan sebagai proses distribusi informasi antara tempat – tempat yang terpisah oleh jarak.

2.         Sebutkan media atau sarana yang bisa digunakan untuk komunikasi secara tradisional dan modern!

            Jawab : Media komunikasi pada jaman tradisional antara lain

a.    Kentongan      : Orang Indonesia menggunakan kentongan untuk menyampaikan informasi tentang kebakaran, bencana alam, kejahatan, panggilan untuk kumpul, dll.

b.     Asap                : Suku Indian di benua Amerika menggunakan kode asap untuk berkomunikasi dengan suku Indian lainnya.

c.    Cermin            : Digunakan untuk memantulkan sinar matahari, dan pengadaptasiannya digunakan dalam komunikasi militer hingga saat ini.

d.    Semaphore      : Pramuka seluruh dunia menggunakan kode dari kibaran bendera Semaphore untuk memberi instruksi ke kelompok Pramuka lainnya.

Media komunikasi pada jaman modern saat ini, antara lain

a.       Sistem Komunikasi Telepon

Dimulai dengan penemuan telepon oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1876. Saat ini menggunakan jaringan ISDN (Integrated Service by Digital Network), yaitu jaringan komunikasi yang tidak hanya untuk komunikasi suara (voice), tetapi juga bisa untuk data digital dan video.

b.      Sistem Komunikasi Radio

Dimulai dengan penemuan radio oleh Guiogelmo Marconi pada tahun 1901. Dikembangkan untuk telepon seluler melalui gelombang radio, jaringan radio seluler baik yang seluler digital GSM, AMPS, dan lain-lain yang sejenis, maupun yang berteknologi CDMA, disamping jaringan radio non-seluler.

c.       Sistem Komunikasi Data

Penemuan konsep mesin hitung (computer) pada 1822 yang kemudian menjadi berkembang pesat setelah ditemukannya transistor pada 1948, kemudian timbul keinginan untuk menghubungkan komputer yang satu dengan yang lain (era 1960-an). Jaringan Internet yang saat ini telah bisa melayani komunikasi FTP, E-mail, Web, e-commerse, dan lain – lain.

3.         Sebutkan dan jelaskan saluran transmisi yang digunakan untuk berkomunikasi!

Jawab : Saluran transmisi secara fisik antara lain

a.       Kabel jalin ganda / twisted pair cable

Terdiri dari dua isolasi kawat tembaga yang diatur dalam suatu spiral yang terlindungi. Gulungan ini meminimkan interferensi antar kabel. Digunakan untuk dipakai pada sistem telephone, untuk jarak yang jauh dengan data rate 4  Mbps  atau lebih, biaya murah. Mempunyai bandwidth terendah.

b.      b.Kabel coaxial

Terdiri dari konduktor cilinder rongga luar yang mengelilingi suatu kawat konduktor tunggal, kedua konduktor dipisahkan oleh bahan isolasi. Digunakan untuk transmisi telephone dan televisi jarak jauh, television distribution (TV kabel), local area networks, short-run system links.

Lebih   mahal   daripada   twisted   pair.   Tidak mudah terkena noise bila dibandingan dengan twisted pair sehingga dapat digunakan secara efektif pada frekuensi-frekuensi tinggi dan data rate yang tinggi, untuk transmisi analog yang jauh, dibutuhkan amplifier setiap beberapa kilometer sedangkan untuk transmisi digital, diperlukan repeater setiap kilometer.

c.       Fiber optik / serat optik adalah   suatu   medium   fleksibel   tipis   yang mampu  menghantarkan  sinar  ray.  Berbagai kaca dan plastik dipakai untuk membuatnya. Bandwidth yang lebih besar jika dibandingkan kabel koaksial atau twisted pair, attenuation yang lebih rendah, digunakan untuk local loops, local area networks. Paling kuat / tahan terhadap keadaan alam.

Saluran transmisi non – fisik antara lain

a.       Mikrowave / gelombang mikro

Untuk memperoleh transmisi dengan jarak yang jauh, digunakan gedung-gedung relay microwave yang diseri dan point to point microwave yang dirangkai bersama sesuai dengan   jarak   yang   diinginkan,   digunakan antena parabolik, digunakan untuk telekomunikasi jarak jauh, transmisi suara dan televisi, local networks, local data distribution. Dibandingkan  dengan  kabel  koaksial,  jarak antar amplifier atau repeater lebih jauh.

b.      Transmisi satelit adalah  stasiun  relay  microwave  yang digunakan untuk merangkai dua atau lebih transmitter / receiver dari ground-based microwave yang dikenal sebagai stasiun bumi, setiap satelit yang mengorbit akan beroperasi pada sejumlah band frekuensi yang disebut channel transponder atau transponder saja. Digunakan untuk television distribusion, paling luas digunakan diseluruh dunia; memakai teknologi DBS (Direct Broadcast Sattelite) dimana sinyal video dari satelit ditransmisikan langsung ke rumah-rumah, transmisi telepon jarak  jauh,  private  business  networks, digunakan sistim VSAT (Very Small Aperture Terminal) untuk menekan biaya.

c.       Infra red / sinyal infra merah

d.      Gelombang radioPerbedaan dengan microwave bahwa radio adalah segala arah sedangkan microwave adalah terfokus. Dengan demikian tidak diperlukan antena berbentuk parabola dan tidak perlu diletakkan pada jurusan yang tepat, digunakan pada band VHF dan UHF : 30 MHz sampai 1 GHz termasuk radio FM dan UHF dan VHF televisi, untuk komunikasi data digital digunakan  packet  radio.  Paling  terpengaruh oleh hujan, petir dan keadaan alam.

4.         Sebutkan dan jelaskan jenis – jenis modulasi analog!

          Jawab : Ada 3 jenis modulasi analog yakni Modulasi amplituda, Modulasi Frekuensi, dan Modulasi Fasa.

a.       Modulasi Amplituda (AM)

Sinyal pemodulasi adalah sinyal asal yang berisi informasi.

Sinyal pembawa adalah sinyal frekuensi tinggi yang ditumpangi oleh sinyal informasi selama proses transmisi. 

Pada jenis modulasi ini amplituda sinyal pembawa diubah – ubah secara proporsional terhadap amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan frekuensinya tetap selama proses modulasi.

b.      Modulasi Frekuensi (FM), pada  modulasi  frekuensi  sinyal  informasi  mengubah-ubah  frekuensi  gelombang  pembawa, sedangkan   amplitudanya   konstan   selama   proses   modulasi.   Proses   modulasi   frekuensi digambarkan sebagai berikut:

Sinyal pembawa/ carrier

Sinyal informasi

Sinyal FM

 

Besar perubahan  frekuensi  (deviasi) dari  sinyal  pembawa sebanding dengan amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan laju perubahan frekuensinya sama dengan frekuensi sinyal pemodulasinya.

c.    Modulasi Fasa (PM) Pada  modulasi  ini  sinyal  informasi  mengubah – ubah fasa gelombang  pembawa.   Besar perubahan fasa sebanding dengan amplituda sesaat sinyal pemodulasi. Modulasi fasa, sama seperti modulasi frekuensi, menghasilkan penyimpangan frekuensi pada sinyal pembawa, sehingga  kedua  modulasi  ini  dikelompokkan  dalam  jenis  modulasi  sudut.  Perbedaannya terletak pada posisi perubahan frekuensi, jika pada modulasi frekuensi deviasi tertinggi dicapai pada amplituda puncak dari sinyal pemodulasi, pada modulasi fasa deviasi maksimum terjadi pada  saat  sinyal  modulasi  berubah  pada  laju  yang  paling  tinggi  (slope  terbesar)  yakni perubahan  dari  nilai  positif  ke  negatif dan  sebaliknya. 

5.       Sebutkan dan jelaskan jenis – jenis propagasi gelombang radio!

Jawab : Propagasi gelombang radio atau gelombang elektromagnetik pada umumnya dipengaruhi oleh banyak faktor dalam bentuk yang sangat kompleks.

a.       Kondisi yang sangat bergantung pada keadaan cuaca

2. Fenomena luar angkasa yang tidak menentu

Propagasi gelombang radio antara lain

1. Gelombang terarah antara dua titik. Propagasi gelombang yang demikian biasa disebut dengan propagasi segaris pandang (line of sight).
2. Gelombang terpantul, yakni merupakan gelombang yang datang setelah adanya pantulan pada suatu titik antara di permukaan bumi.
3. Gelombang permukaan, yakni merupakan gelombang yang merampat pada permukaan bumi mengikuti kelengkungan yang ada.
4. Gelombang ionosferik atau gelombang langit merupakan gelombang yang mengarah ke atas langit meninggalkan pemancar kemudian bengkok karena ada lapisan konduksi dari lapisan pada atmosfir yang lebih tinggi, setelah itu kembali ke permukaan bumi.

Download dokumen