Gelombang radio

Frekuensi dan Panjang Gelombang

Frekuensi

Frekuensi (f) merupakan jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu detik, atau banyaknya gelombang/getaran listrik yang dihasilkan tiap detik (diukur dalam satuan Hertz(Hz)).

Dalam membahas frekuensi, tidak akan lepas dari  istilah periode. Periode merupakan lama waktu yang ditempuh untuk melakukan satu getaran sempurna suatu gelombang listrik. Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran penuh.

Hubungan antara frekuensi dengan periode adalah berbanding terbalik, artinya semakin besar frekuensi, maka periode akan semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil frekuensi maka semakin besar pula periode yang dibutuhkan.

Jenis frekuensi yang umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari yaitu frekuensi audio dan frekuensi radio.

Frekuensi Audio atau frekuensi suara adalah suatu getaran frekuensi yang dapat didengan oleh telinga manusia, dengan standar getaran 20 sampai dengan 20.000 Hertz

Frekuensi Radio adalah salah satu jenis gelombang yang mengacu pada spectrum elektromagnetik yang bisa dihasilkan oleh pemberian arus bolak-balik ke sebuah antena

Panjang Gelombang

Panjang gelombang (lambda, λ) adalah jarak yang di ukur dari satu titik sebuah gelombang ke titik yang sama di gelombang selanjutnya. Misalnya, dari puncak gelombang yang satu ke puncak gelombang yang selanjutnya.

Panjang gelombang adalah panjang dari satu siklus gelombang  yang memancar di ruang udara, atau jarak gelombang perjalanan selama satu periode.

Panjang gelombang diukur dalam satuan meter.

Gelombang berdasarkan mediumnya dibedakan menjadi 2 macam:

• Gelombang mekanik yaitu gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang bunyi.
• Gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium. Contoh gelombang elekromagnetik adalah gelombang cahaya.

Gelombang berdasarkan arah rambatnya dibedakan menjadi 2 macam

• Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang bunyi.
• Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya gelombang cahaya.

Besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran dalam getaran. Besarannya adalah sebagai berikut ini:

• Periode (T) adalah banyaknya waktu yang diperlukan untuk satu gelombang.
• Frekuensi (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon.
• Amplitudo (a) adalah simpangan maksimum suatu gelombang.
• Cepat rambat (v) adalah besarnya jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.
• Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam 1 periode. Atau besarnya jarak satu bukit satu lembah.

Hubungan Frekuensi dan Panjang Gelombang

Frekuensi dan panjang gelombang akan menentukan sebagian besar dari perilaku gelombang elektromagnetik, mulai dari antenna yang kita buat sampai dengan objek yang ada di perjalanan dari jaringan wireless yang akan kita operasikan.  

Panjang gelombang juga akan bertanggung jawab pada berbagai perbedaan standard yang akan kita pilih. Oleh karena-nya, memahami dasar dari frekuensi dan panjang gelombang akan sangat menolong dalam pekerjaan praktis wireless network.

Rumus Periode dan Frekuensi Getaran

Periode GetaranT  = t/n
t   = Waktu (detik)
n  = Jumlah getaran
ketentuan:
T  = Periode (detik)

Frekuensi Getaranf   = n/t
ketentuan:
f   = Feminim (Hz)
n  = Jumlah getaran
t   = Waktu (detik)

Hubungan antara Periode dan Frekuensi Getaran terdapat 2 rumus, yaitu:T  = 1/f
f   = 1/t
ketentuan:
T  = Periode (detik)
f   = Frekuensi (Hz)

(Sumber: http://tracknology.blogspot.com)

Teknik Pemodulasian AM/FM

•    Amplitudo Modulation (AM)

a.      Cara Kerja AM

Modulasi ini memperguanakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada AM, frekuensi dan phase sinyal adalah tetap, yang berubah-ubah adalah amplitudonya.

Amplitude modulation adalah cara modulasi yang paling mudah tetapi mudah dipengaruhi oleh keadaaan media transmisinya.

b.      Tekhnik  Amplitudo Modulation

Amplitudo modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya. Amplitudo modulasi merupakan modulasi analog linier, disebut linier karena frekuensi sinyal pembawa tetap/konstan. Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa. Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, amplitude sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi. Rentanng frekuensi AM adalah 500 Hz – 1.600 KHz dan panjang gelombang/amplitudonya 1600 KHz – 30.000 KHz, jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer.

c.       Penerapan Amplitudo Modulation

Di pemancar radio dengan teknik AM, amplitudo gelombang carrier akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan. Frekuensi gelombang carrier-nya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF (Radio Frequency) Amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh. Setelah itu, dipancarkan melalui antena.

a.      Kekurangan dan Kelebihan AM

Kekurangan :

1.      Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir.

2.      Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan FM.

                  Kelebihan :

             1.      Memiliki range jangkauan yang luas karena sinyal AM mampu dipantulkan pada                                  lapisan udara teratas yaitu ionosfer.

             2.      Lebih mudah dimodulasi karena lebih sederhana.

•     Frequency Modulation ( FM )

a.      Cara Kerja Frequency Modulation ( FM ) 

Di pemancar radio dengan teknik modulasi FM, frekuensi gelombang carrier akan berubah seiring perubahan sinyal suara atau informasi lainnya. Amplitudo gelombang carrier relatif tetap. Setelah dilakukan penguatan daya sinyal (agar bisa dikirim jauh), gelombang yang telah tercampur tadi dipancarkan melalui antena.

b.      Tekhnik Frequency Modulation (FM)

Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan) akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa, dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks modulasi (m) dimana :

m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi (Hz) 

Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh frekuensi modulator.

c.       Penerapan Frequency Modulation (FM)

Pemancar FM

Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit. Sebenarnya pemancar FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri

d.      Kelebihan dan kekurangan

             Kelebihan :

         1.   Lebih tahan noise (gangguan atmosfir) karena frekuensi 88 – 108 Mhz jarang terkena noise                  seperti   itu.

         2.  Daya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan AM.

         3.   Bandwith lebih lebar dibandingkan AM memungkinkan transmisi stereo.

             Kekurangan :

         1     .      Lebih rumit dibandingkan AM.

     

     

     (Sumber : http://hurifile.blogspot.com/2015/09/teknik)

     

Teknik Pemodulasian PM/FSK

• Phase Modulasi (PM)

a.      Cara Kerja PM

Modulation ini menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada cara modulasi ini amplitudo dan frekuensinya tetap, sedang phasa-nya yang berubah-ubah.

Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar.  Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.

 

b.      Tekhnik  Phase Modulasi (PM)

Phase modulasi merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. Phase modulasi jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Keuntungan phase modulasi adlah potensi gangguan dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.

c.       Penerapan Phase Modulasi (PM)

Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan memperoleh stabilitas frekuensi pada penerima, kadang-kadang dipakai untuk suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda.

d.      Kekurangan dan Kelebihan

Kekurangan :

1.      Lebih rumit dibandingkan AM.

Kelebihan :

                  1.    Potensi noise (gangguan atmosfir) lebih kecil

•          Frekuensi Shift Keying (FSK)

Dalam modulasi FM, frekuensi carrier diubah-ubah harganya mengikuti harga sinyal pemodulasinya (analog) dengan amplitude pembawa yang tetap. Jika sinyal yang memodulasi tersebut hanya mempunyai dua harga tegangan 0 dan 1 (biner/ digital), maka proses modulasi tersebut dapat diartikan sebagai proses penguncian frekuensi sinyal. Hasil gelombang FM yang dimodulasi oleh data biner ini kita sebut dengan Frekuensi Shift Keying (FSK).

 

Gambar 3: Sinyal FSK Dalam system FSK (Frequency Shift Keying ), maka simbol 1 dan 0 ditransmisikan Secara berbeda antara satu sama lain dalam satu atau dua buah sinyal sinusoidal yang berbeda besar frekuensi nya. Berikut adalah gambar Gambar Modulator FSK (FrekuensiShift Keying)

Gambar 4 : Block diagram FSK

Cara Kerja Modulator FSK runtun data biner diaplikasikan / diinputkan pada on off level encoder. Pada bagian keluaran encoder, simbol 1 di representasikan oleh konstanta amplitudo, sedangkan simbol 0 di representasikan oleh bilangan 0 atau kosong. Sebuah inverter ditambahkan pada bagian bawah. Jika masukan dari inverter tersebut adalah 0, maka keluarannya menjadi atau dengan kata lain, jika input maka keluaran menjadi 0. Multiplier atau pengali berfungsi sebagai saklar/switch yang berhubungan dengan pembawa agar berada dalam kondisi on dan off. Jika masukan dari pengali adalah maka pembawa (carrier) akan menjadi on (off). Jika symbol yang ditransmisikan adalah 1, maka carrier dari upper channel menjadi on dan bagian lower channel menjadi off. Sedangkan jika symbol yang di transmisikan adalah 0, maka carrier dari upper channel menjadi off dan bagian lower menjadi on. Sedangkan jika symbol yang di transmisikan adalah 0, maka carrier dari upper channel menjadi off dan bagian lower menjadi on. Sehingga keluaran dari modulator yang merupakan perpaduan dari dua buah carrier yang berbeda frequensi dikendalikan oleh nilai masukan pada modulator tersebut. Modulator FSK ( Pemancar Binary FSK)

Dengan FSK biner,pada frekuensi carrier tergeser (terdeviasi) oleh input data biner.Sebagai konsekuensinya, output pada suatu modulator FSK biner adalah suatu fungsi step pada domainfrekuensi. Sesuai perubahan sinyal input biner dari suatu logic 0 ke logic 1, dan sebaliknya, output FSKbergeser diantara dua frekuensi: suatu „‟mark‟‟ frekuensi atau logic 1 dan suatu “space” frekuensi atau logic 0.Dengan FSK biner, ada suatu perubahan frekuensi output setiap adanya perubahan kondisi logic padasinyal input. Sebagai konsekuensinya, laju perubahan output adalah sebanding dengan laju perubahan input.Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second (bps). Laju perubahan pada output modulator disebut baud atau baud rate dan sebandingdengan keterkaitan waktu pada satu elemen sinyal output. Esensinya, baud adalah

kecepatan simbol perdetik. Dalam FSK biner, laju input dan laju output adalah sama; sehingga, bit rate dan baud rate adalahsama. Suatu FSK biner secara sederhana diberikan seperti Gambar

Kinerja Binary FSK Kita mulai dengan menganalisa kinerja pada matched filter coherent yang dalam hal ini menggunakan correlation detector. Kinerja system correlation detector untuk system komunikasi biner dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut:

 Penurunan ini didasari asumsi (anggapan) bahwa keduia sinyal memiliki priority probability yang sama.Untuk aplikasi system FSK, dimana

sehingga E dan r diberikan sebagai

Aplikasi FSK

·         Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) adalah standar komunikasi digital, terutama digunakan untuk membuat system telepon tanpa kabel. Ini berasal di Eropa.

·         AMPS (Advance MobIle Phone Service) adalah teknologi mobile telephon generasi pertama (1G) yangmasih menggunakan system analog FDMA (Freqwency Division Multiple Access).

·         CT2 adalah standar telepon tanpa kabel yang digunakan pada awal tahun sembilan puluhan untuk memberikan layanan telepon jarak pendek proto-mobile di beberapa negara di Eropa. Hal ini dianggap sebagai pelopor untuk sistem DECT populer.

·         ERMES (Radio Eropa Messaging System) adalah sistem radio paging pan-Eropa.

·         Land Mobile Radio System (LMRS) adalah istilah yang menunjukkan suatu sistem komunikasi nirkabel (s) yang dimaksudkan untuk digunakan oleh pengguna kendaraan darat (ponsel) atau berjalan kaki(portabel). Sistem tersebut digunakan oleh organisasi darurat pertama yang merespon, pekerjaan umumorganisasi, atau perusahaan dengan armada kendaraan besar atau staf lapangan banyak.

·         Modem

Modem merupakan singkatan dari modulator - demodulator. Modulator artinya penumpangan isyarat, demodulator pengambilan isyarat. Seperti penumpang bus yang masuk dari halte A keluar di halte B,maka halte A adalah modulator, halte B adalah demodulator. Pada pengiriman data digital, isyarat yang ditumpangkan ke modem dalam hal ini adalah isyaratdata digital dengan format komunikasi serial tak singkron (gambar 1). Data berupa urutankeadaan tegangan masukan 0V atau 5V (standar TTL) yang mewakili keadaan logika 0 atau 1.format data serial taksingkron terdiri dari start bit (logika 0 tanda mulai), 8bit data (bisa atau 1),dan stop bit (logika 1 sebagai tanda akhir). Pada saat tidak mengirim data kondisi output deviceberlogika 1 (mark), sehingga untuk memulai pengiriman data (start bit) berlogika 0 (space),selesai pengiriman data kembali ke kondisi mark. Modulator pada modem Modulator mengubah isyarat data serial menjadi isyarat isyarat audio. Input modulator berupa sinyal data serial, outputnya berupa audio. Modulator merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi dari sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan. Lihat gambar berikut.

Demodulator pada modem Pada demodulator mempunyai fungsi kebalikan dari modulator yaitu inputx berupa frequensi audio outputnya berupa isyarat data serial. Demodulator adalah bagian yang memisahkan sinyal informasi (yang berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehimgga informasi tersebut dapat diterima dengan baik. Selanjutnya susunan peralatan komunikasi data melalui modem adalah seperti gambar dibawah. Komputer atau mikrokontroller yang berkomunikasi dengan komputer atau mikreokontroller lain pada jarak jauh masih memerlukan transmisi data yang berupa radio atau telepon.

Pemodulasian PSK dan CDMA

Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK)

Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fase. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase 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 fase yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fase yang ada dapat dideteksi bila fase sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi). 

Untuk transmisi Data atau sinyal Digital dengan kecepatan tinggi, lebih efisien dipilih system modulasi PSK. Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu : 

1. BPSK BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK. Menggunakan dua yang tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang tinggi dimana bandwidthnya dibatasi. 

2. QPSK Kadang-Kadang dikenal sebagai quarternary atau quadriphase PSK atau 4-PSK, QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstilasi, terletak di sekitar suatu lingkaran. Dengan empat tahap, QPSK dapat mendekode dua bit per simbol. Hal ini berarti dua kali dari BPSK. Analisis menunjukkan bahwa ini mungkin digunakan untuk menggandakan data rate jika dibandingkan dengan sistem BPSK. Walaupun QPSK dapat dipandang sebagai sebagai suatu modulasi quaternary, lebih mudah untuk melihatnya sebagai dua quadrature carriers yang termodulasi tersendiri. Dengan penafsiran ini, maka bit yang digunakan untuk mengatur komponen phase pada sinyal carrier ketika digunakan untuk mengatur komponen quadrature-phase dari sinyal carrier tersebut. BPSK digunakan pada kedua carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas.

Code DivisionMultiple Access(CDMA)

CDMA adalah teknologi terbaru untuk multiple access. CDMA tidak membagi sekumpulan frekuensi yang digunakan menjadi beberapa kanal. CDMA memberikan kode unikuntuk setiap sinyal dan kemudian mengkombinasikan semua sinyal menjadi satu kanal besar.

CDMA dikenal sebagai teknologi wireless phone 3G oleh karena sangat efisien dalam pemakaian bandwidth dan juga sangat rahasia oleh karena komunikasidi enkodekan secara unik.

( sumber : http://www.sinicari.com/2015/08/materi-teknik-pemodulasian-am-fm-pm-fsk.html?m=1)