4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Penelitian Terdahulu

Penelitian terdahulu adalah penelitian yang mencoba

membuat alat komunikasi bawah air dengan cara mengirimkan bit

yang di tandai oleh nyala lampu yang berbasis gelombang

ultrasonik, dalam Penelitian ini mengunakan alat hydrofon yang

untuk di gunakan di udara di buat untuk di gunakan di dalam air

karena harga alat yang di udara lebih murah dari pada yang untuk

di dalam air, dalam penelitian ini alat dapat mengirimkan dan

menerima dalam kedalaman 5 cm dari atas permukaan air.

2.2. LANDASAN TEORI

2.2.1. Radio Frekuensi

Radio Frekuensi (RF) mengarahkan kepada gelombang

elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang yang biasa

digunakan pada radio communication. Gelombang radio

diklasifikasikan menurut frekuensinya, yang diukur dalam Kilo

Hertz, Mega Hertz, atau Giga Hertz. Radio Frekuency berkisar

dari Very Low Frequency (VLF), yang besarnya antara 10 sampai

30 KHz, hingga Extremely High Frequency (EHF), yang

5

besarnya antara 30 sampai 300 GHz. Gelombang radio merambat

pada frekuensi 100,000 Hz sampai 100,000,000,000 Hz,

sementara gelombang audio merambat pada frekuensi 20 Hz

sampai 20,000 Hz. Pada siaran radio, gelombang audio tidak

ditransmisikan langsung melainkan ditumpangkan pada

gelombang radio yang akan merambat melalui ruang angkasa.

Ada dua metode transmisi gelombang audio, yaitu melalui

modulasi amplitudo (AM) dan modulasi frekuensi (FM).

2.2.2. Perambatan Gelombang Radio Frekuensi

[1] Propagasi Gelombang Radio. Merupakan proses

perambatan gelombang radio mulai saat dipancarkan dari

pemancar radio hingga sampai pada penerima. Gelombang radio

yang terpancar dari pemancar sampai dapat diterima pada stasiun

penerima dapat melalui beberapa metoda atau cara.

Metoda atau cara tersebut adalah :

1. Terpantul balik oleh bumi (Ground Waves)

2. Terpantul balik oleh lapisan ion atau ionosfir (Sky Waves)

3. Secara Langsung (Line of Sight / Surface Wave)

6

1. Gelombang Bumi (Ground Wave) :

Gelombang bumi merupakan gelombag radio yang

perambatannya merupakan hasil pantulan oleh permukaan

bumi. Gelombag ini beroperasi pada frekuensi sangat

rendah atau VLF (Very Low Frequency) yaitu sekitar 100

KHz sampai dengan 300 kHz dengan jarak jangkauan

hingga 1000 Km. Propagasi gelombang radio ini biasa

digunakan untuk komunikasi pantai. Pemanfaatan

gelombang bumi dalam teknik komunikasi, kuat medan di

stasiun penerima akan ditentukan oleh :

1. Daya pancar dari pemancar

2. Karakteristik antena pancar

3. Frekuensi operasinya

4. Pemantulan yang terjadi pada permukaan bumi

5. Kondisi meteorologi (suhu, humiditas, cuaca, dll)

6. Karakteristik dari medan penghantar

2. Gelombang Langit (Sky Waves) :

Propagasi gelombang radio pada gelombang langit sangat

dipengaruhi oleh kondisi atmosfir di atas permukaan

bumi. Atmosfir di atas bumi terbagi dalam beberapa

lapisan, yaitu ;

7

1. Troposfir : adalah bagian atmosfir bumi yang

membentang dari permukaan bumi hingga ketinggian

sekitar 11 Km.

2. Stratosfir : adalah atmosfir bumi yang berada di

ketinggian sekitar 11 Km s/d 50 Km.

3. Ionosfir : adalah lapisan atmosfir yang berada pada

ketinggian di atas 50 Km dari permukaan bumi. Pada

lapisan ionosfir inilah terdapat gas-gas yang secara terus-

menerus terkena sinar matahari dan membentuk lapisan

ion yang dapat memantulkan gelombang radio.

Gambar 1.1 Perambatan Gelombang Radio Frekuensi

8

Keterangan ;

1. Lapisan D : Berada pada ketinggian 50 – 100 Km.

Kadar ionisasi pada lapisan ini tidak begitu padat

dibandingkan lapisan yang lebih atas (Lapisan E, F1

dan F2). Lapisan D hanya ada pada siang hari dan

intensitasnya tergantung oleh kedudukan matahari.

Jika malam hari lapisan ion menjadi netral kembali

(Hilang). Lapisan D dapat memantulkan gelombang

dengan frekuensi sekitar 500 KHz. Propagasi

gelombang radio pada frekuensi tinggi (HF) tidak

dipantulkan oleh lapisan D tetapi justru kuat medan

HF terganggu atau diperlemah oleh lapisan ini.

Sehingga frekuensi tinggi (HF) lebih kuat diterima

pada malam hari. Misal : Radio BBC (Inggris), ABC

(Australia), VOA (Amerika Serikat), dll lebih kuat

dan jelas diterima di malam hari.

2. Lapisan E : Kadar ionisasi pada lapisan ini lebih

padat dari lapisan D dan dapat memantulkan

gelombang radio dengan frekuensi sekitar 20 MHz.

Berada pada ketinggian antara 100 – 145 Km. Pada

lapisan E, suatu sinyal dapat dibiaskan ataupun dapat

diteruskan ke lapisan F (tergantung dari kekuatan

frekuensi dan ketebalan lapisan E). Lapisan ini

menebal pada siang hari dan akan menyusut (menipis)

bahkan hilang pada malam hari. Sehingga pada malam

9

hari sinyal gelombang radio frekuensi HF dengan

kekuatan tertentu dapat melewati lapisan ini dan

menuju lapisan di atasnya (lapisan F).

3. Lapisan F : Pada siang hari lapisan F terbagi dalam 2

lapisan, yaitu Lapisan F1 dan F2. Lapisan F1 berada

pada ketinggian sekitar 200 Km dan F2 pada

ketinggian sekitar 300 Km. Pada malam hari kedua

lapisan ini melebur menjadi satu dengan ketinggian

sekitar 275 Km. Pada lapisan ini ionisasi sangat padat

dan tebal dan sangat potensial untuk memantulkan

gelombang radio frekuensi tinggi (HF) mulai 3 MHz –

30 MHz. Biasanya dimanfaatkan untuk komunikasi

gelombang radio AM. Pemanfaatan lapisan F sebagai

pemantul gelombang sangat tergantung oleh lapisan

D. Karena lapisan D ada pada siang hari dan hilang

pada malam hari, maka propagasi gelombang radio

pada Lapisan F akan membuka pada malam hari saja,

biasanya dimulai menjelang malam sampai mulai fajar

keesokan harinya.

3. Gelombang Ruang (Space Wave) :

Gelombang ruang adalah gelombang yang tidak

dipantulkan oleh lapisan ion atau ionosfir, melainkan

dapat menembus dan tidak terpengaruh oleh adanya

lapisan ionosfir. Gelombang ini termasuk VHF, UHF, dst,

10

yaitu gelombang dengan frekuensi mulai 30 MHz ke atas.

Kegunaan dari propagasi gelombang radio ini diantaranya

adalah untuk jalur frekuensi komunikasi Satelit dan

Televisi. Karena tidak dapat terpantul oleh lapisan ion,

maka gelombang pada televisi tidak dapat menjangkau

jarak yang jauh sehingga membutuhkan stasiun-relay atau

repeater. Penerimaan dapat diperoleh dengan baik jika

berada pada garis pandang antara antena pancar dan

penerima atau lebih umum dengan istilah LOS = Line Of

Sight.

2.2.3 Keungulan dari radio FM

[2] Di antara keuntungan FM adalah bebas dari pengaruh

gangguan udara, bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan

fidelitas yang tinggi. Jika dibandingkan dengan sistem AM, maka

FM memiliki beberapa keunggulan, diantaranya :

Lebih tahan noise

Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88

– 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif

bebas dari gangguan baik atmosfir maupun interferensi yang

tidak diharapkan. Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak

sejauh, jika dibandingkan pada sistem modulasi AM dimana

panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang

diakibatkan oleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh

11

karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight).

1. Bandwith yang Lebih Lebar

Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar

bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh

struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya

efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih

lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-

sideband dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian

VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana

tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan

panjang medium (MW) pada band siar AM.

2. Fidelitas Tinggi

Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada

interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan

intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise

yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat

diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. Pemakaian saluran FM

memberikan respon yang cukup untuk frekuensi audio dan

menyediakan hubungan radio dengan noise rendah. Karakteristik

yang lain hanyalah ditentukan oleh masalah rancangan

perangkatnya saja.

12

3. Transmisi Stereo

Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk

menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu

gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem

penyiaran stereo yang praktis. Ini merupakan sebuah cara bagi

industri penyiaran untuk memberikan kualitas reproduksi sebaik

atau bahkan lebih baik daripada yang tersedia pada rekaman atau

pita stereo. Munculnya compact disc dan perangkat audio digital

lainnya akan terus mendorong kalangan industri peralatan dan

teknisi siaran lebih jauh untuk memperbaiki kinerja rantai siaran

FM secara keseluruhan.

4. Hak komunikasi Tambahan

Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan

untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering

disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA),

bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan

sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio

dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio

yang berguna untuk khalayak.

13

5. Teori Modulasi Frekuensi (FM)

Baik FM (Frekuensi Modulation) maupun PM (Phase

Modulation) merupakan kasus khusus dari modulasi sudut

(angular modulation). Dalam sistem modulasi sudut frekuensi dan

fasa dari gelombang pembawa berubah terhadap waktu menurut

fungsi dari sinyal yang dimodulasikan (ditumpangkan). Misal

persamaan gelombang pembawa dirumuskan sebagai berikut :

Uc = Ac sin (wc + qc)

Dalam modulasi amplitudo (AM) maka nilai 'Ac' akan berubah-

ubah menurut fungsi dari sinyal yang ditumpangkan. Sedangkan

dalam modulasi sudut yang diubah-ubah adalah salah satu dari

komponen 'wc + qc'. Jika yang diubah-ubah adalah komponen

'wc' maka disebut Frekuensi Modulation (FM), dan jika

komponen 'qc' yang diubah-ubah maka disebut Phase Modulation

(PM).

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,

14

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.

Pre-Emphasis

Gambar 1.2. Pre-Emphasis

15

Pre-emphasis dipakai dalam pesawat pemancar untuk mencegah

pengaruh kecacatan pada sinyal terima. Karena iru komponen

pre-emphasis ditempatkan pada awal sebelum sinyal itu sempat

masuk pada modulator. Pengaruh kecacatan itu berasal dari

differential gain (DG-penguatan yang berbeda) dan differential

phase (DP-fasa yang berbeda). Pre-emphasis akan menekan

amplitudo dari frekuensi sinyal FM yang lebih rendah pada input.

Dengan penggunaan alat ini ketidaklinearan (cacat) akibat sifat

DG dan DP dalam transmisi dapat dikurangi. Nantinya di ujung

terima pada demodulator dipasang komponen de-emphasis yang

mempunyai fungsi kebalikan dari pre-emphasis.

6. 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, yaitu:

FM exciter merubah sinyal audio menjadi frekuensi RF yang

16

sudah termodulasi

Intermediate Power Amplifier (IPA) dibutuhkan pada beberapa

pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu

menghandle final stage

Power Amplifier di tingkat akhir menaikkan power dari sinyal

sesuai yang dibutuhkan oleh sistem antena

Catu daya (power supply) merubah input power dari sumber AC

menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh

tiap subsistem

Transmitter Control System memonitor, melindungi dan

memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga dapat bekerja

sama dan memberikan hasil yang diinginkan

RF lowpass filter membatasi frekuensi yang tidak diingikan dari

output pemancar

Directional coupler yang mengindikasikan bahwa daya sedang

dikirimkan atau diterima dari sistem antena

FM Exciter

Jantung dari pemancar siaran FM terletak pada exciter-nya.

Fungsi dari exciter adalah untuk membangkitkan dan

memodulasikan gelombang pembawa dengan satu atau lebih

input (mono, stereo, SCA) sesuai dengan standar FCC.

Gelombang pembawa yang telah dimodulasi kemudian diperkuat

oleh wideband amplifier ke level yang dibutuhkan oleh tingkat

berikutnya.

17

Direct FM merupakan teknik modulasi dimana frekuensi dari

oscilator dapat diubah sesuai dengan tegangan yang digunakan.

Seperti halnya oscilator, disebut voltage tuned oscilator (VTO)

dimungkinkan oleh perkembangan dioda tuning varaktor yang

dapat merubah kapasitansi menurut perubahan tegangan bias

reverse (disebut juga voltage controlled oscillator atau VCO).

Kestabilan frekuensi dari oscillitor direct FM tidak cukup bagus,

untuk itu dibutuhkan automotic frekuensi control system (AFC)

yang menggunakan sebuah kristal oscillator stabil sebagai

frekuensi referensi. Komponen AFC berperan sebagai pengatur

frekuensi yang dibangkitkan oscillator lokal untuk dicatukan ke

mixer, sehingga frekuensi oscillator menjadi stabil.

7. Penguat Mikropon dengan Kompresor Tingkat Nada

Dinamik

Pada rancangan ini transistor BC547C berlaku sebagai penguat

awal sebesar 20 dB untuk sinyal dari mikropon. Tegangan

kolektornya mengeset level tegangan DC untuk input op-amp

sebesar kurang lebih setengah dari tegangan catu.

Output sinyal audio dari op-amp disearahkan oleh diode D1 dan

D2 yang mencatu kapasitor C1 dan C2 berturut-turut positif dan

negatif. Beda tegangan antara C1 dan C2 menimbulkan

pembuangan muatan yang melewati R3, D3, D4, dan R4.

18

Kapasitor C3 dan C4 mempunyai fungsi ganda yaitu mengurangi

riak-riak AC dari arus melalui D3 dan D4 dan menyediakan

pembumian (ground) untuk pembagi tegangan yang terdiri atas

R5 dan impedansi dari dioda D3 dan D4 ( paralel ). Impedansi

pada kedua dioda tersebut bergantung pada besarnya

pembuangan muatan oleh kapasitor C1 dan C2 yang melewati

kedua dioda ini. Semakin besar arus pada rangkaian dioda,

semakin kecil impedansinya, dan berati semakin kecil pula

tegangan input untuk op-amp pada pin noninverting (positif).

Pada saat sinyal voltase di input op-amp kecil, ketidaklinearitasan

dioda menciptakan distorsi yang kecil, sebesar 2,5 V p-p di

output op-amp.