JENIS-JENIS MODULASI

Pengertian Modulasi

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan

suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Modulasi adalah proses pencampuran dua sinyal

menjadi satu sinyal. Biasanya sinyal yang dicampur adalah sinyal berfrekuensi tinggi dan sinyal

berfrekuensi rendah. Dengan memanfaatkan karakteristik masing-masing sinyal, maka modulasi

dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal informasi pada daerah yang luas atau jauh.

Sebagai contoh Sinyal informasi (suara, gambar, data), agar dapat dikirim ke tempat lain, sinyal

tersebut harus ditumpangkan pada sinyal lain. Dalam konteks radio siaran, sinyal yang

menumpang adalah sinyal suara, sedangkan yang ditumpangi adalah sinyal radio yang disebut

sinyal pembawa (carrier). Jenis dan cara penumpangan sangat beragam. Yaitu untuk jenis

penumpangan sinyal analog akan berbeda dengan sinyal digital. Penumpangan sinyal suara juga

akan berbeda dengan penumpangan sinyal gambar, sinyal film, atau sinyal lain.

1. Modulasi Analog

Modulasi analog adalah komunikasi yang mentransmisikan sinyal-sinyal analog yaitu time

signal yang berada pada nilai kontinu pada interval waktu yang terdefinisikan.

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

Jenis-jenis modulasi analog

Amplitude modulation (AM)

Frequency modulation (FM)

Pulse Amplitude Modulation (PAM)

A. Amplitude Modulation (AM)

Modulasi amplitude merupakan proses modulasi yang mengubah amplitude sinyal

pembawa sesuai dengan amplitude sinyal pemodulasinya dengan cara menumpangkan sinyal

info tersebut pada amplitude sinyal carriernya. Sinyal AM rentan terhadap noise namun

rangkaianya lebih sederhana daripada rangkaian yang digunakan dengan metode modulasi

yang lain. Modulasi AM terdiri dari AM DSB-SC, AM SSB, AM DSB-FC.

1. AM DSB SC

Merupakan sinyal yang sebenarnya hampir sama dengan sinyal AM DSB FC, hanya saja

komponen dihilangkan. Jika dilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai dari daya dari

frekuensi carriernya ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Sehingga AM DSB SC dapat

menghemat daya hingga 66.7% dari total daya yang ditansmisikan.

m(t) = Vm cos m t ; Vc (t) = Vc cos m t

Gambar spektum frekuensi:

a. Persamaan umum

Persamaan : VAM = m (t). Vc (t)

= (Vc.Vm)/2 x [ cos 2 (fc + fm)t + cos 2 (fc - fm)t]

Bandwidth : BW = fUSB - fLSB = (fc + fm) - (fc - fm) = 2 fm

Daya : (Vc.Vm /2)2 /2R +(Vc.Vm /2)

2 /2R

Efisiensi : = (PLSB + PUSB )/ Ptot x 100 %

Ket : Vc = Amplitude carrier

Vm = Amplitude info

= frekuensi carrier

= frekuensi info

2. AM SSB

Sinyal AM SSB mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan sinyal AM DSB SC

hanya aja dalam modulasi SSB, hanya satu dari kedua sideband yang dipancarkan.Hal ini

bertujuan untuk efisiensi bandwidth.

Dalam pembentukanya, sinyal AM SSB juga hampir sama dengan AM DSB SC namun

dengan menekan salah satu sideband dengan menggunakan filter, sehingga akan dihasilkan sinyal

SSB-LSB dan sinyal SSB-USB. maka dengan demikian akan menghemat daya hingga 83.3% dari

daya total yang ditransmisikan.

1. AM DSB FC

Sinyal keluaran untuk tiap titik adalah sebagai berikut :

Titik A : VLF = Vm cos m t

Titik B : VHF = cos c t + o

Titik C : Vmix = Vm cos m t cos (c t + o )

Titik D : VAM = Vm cos (c t + o )

Titik E : VAM = (Vc + k Vm cos m t) cos c t

a. Indeks modulasi AM

Persamaan VAM dapat pula dinyatakan sebagai berikut,

VAM = Vc ( 1 + cos m t) cos c t

Note : Vc = Amplitude carrier

m = Indeks modulasi

Indeks modulasi merupakan suatu nilai yang menunjukan kualitas modulasi.

Berdasarkan besarnya indeks modulasi (m), kondisi modulasi dapat dikelompokan

1. Demodulasi AM

Demodulasi AM merupakan proses pemulihan sinyal pemodulasi dari sinyal termodulasi.

Ada beberapa macam teknik demodulasi yang digunakan dalam AM, diantaranya adalah dengan

menggunakan detector selubung dan detector sinkron.

Detektor selubung merupakan teknik demodulasi paling sederhana, karena hanya terdiri

dari komponen-komponen dasar seperti diode, resistor dan kapasitor.

Secara umum cara kerja detector selubung adalah sebagai berikut :

Dioda pada rangkaian detector selubung tersebut berfungsi sebagai penyearah.

Arus yang lewat diode mengakibatkan proses pengisian muatan ke dalam kapasitor, sehingga V

katoda naik.

Saat V katoda sama dengan V anoda maka diode akan off. Sehingga terjadi proses pembuangan

muatan dari kapasitor ke resistor, sehingga V katoda akan turun. Siklus ini berulang terus

menerus. Dan berikut merupakan gambar keluaran hasil detector selubung.

Selain detector selubung dan product detector, dapat juga dilakukan dengan detector sinkron.

Seperti gambar berikut :

Persamaan sinyal :

A = Vc ( 1 + cos m t) cos c t

B = Vc cos c t

C = [ Vc ( 1 + cos m t) cos c t ] x Vc cos c t

D= [Vm . Vc /2 ] cos m t

Prinsip daridetektor sinkron adalah menggunakan sinyal carrier yang sama pada transmitter

dan receiver. Pada blok diatas, BPF akan menyaring sinyal masukan demodulasi, sehingga

yang dilewatkan hanya sinyal carrier yaitu :

a. Sensitivitas modulasi

Sensitivitas penerima adalah kemampuan penerima untuk menguatkan sinyal-

sinyal lemah, atau tegangan batas minimum pada input penerima untuk

menghasilkan sinyal informasi yang asli. Sensitivitas juga sering didefinisikan

sebagai tegangan yang harus dipenuhi di input penerima untuk memberikan sebuah

standard daya keluaran yang diukur pada bagian output.

b. Selektivitas modulasi

Selektivitas merupakan parameter kemampuan penerima untuk menolak

interferensi antar kanal yang berdekatan, atau kemampuan untuk menolak

interferensi dari sinyal yang memiliki frekuensi yang berdekatan frekuensi sinyal

yang diinginkan.

B. Frequency Modulation (FM)

Modulasi frekuensi adalah proses penumpangan sinyal informasi pada frekuensi sinyal

carrier, dimana kerapatan frekuensi sinyal carrier dipengaruhi oleh amplitude sinyal informasi.

Semakin besar amplitude sinyal informasi, maka kerapatanya semakin besar dan begitupun

sebaliknya. Keunggulan FM adalah ketahananya terhadap noise dibandingkan dengan

amplitude modulation (AM) sehingga dapat meningkatkan kualitas dari suatu system

komunikasi radio.

Dengan modulasi frekuensi, maka frekuensi sinyal carrier akan berubah-ubah

sebanding dengan perubahan sinyal informasi, maka sinyal modulasi FM adalah:

S(t) = Vc cos [2fct + ( sin (2fmt)) ]

Dimana :

Keterangan :

= Indeks Modulasi FM, index modulasi merepresentasikan seberapa besar perubahan

sinyal carrier terhadap bandwidth sinyal info

kf = Sensitivitas modulasi (Hz/Volt), merupakan suatu nilai yang menunjukan respon

cepat atau lambatnya suatu sinyal termodulasi.

k = Sensitivitas modulasi (rad/Volt)

= Deviasi Frekuensi sinyal FM, merupakan perubahan frekuensi sinyal carrier yang

terjadi akibat adanya sinyal pemodulasi, biasanya merupakan harga puncak

perubahan frekuensi dalam satuan Hz, dan besarnya sebanding dengan besarnya

amplitude sinyal pemodul

C. Modulasi PM ( Phase Modulasi )

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.

Proses modulasi fasa terlihat pada gambar.

Sinyal asli/pemodulasi/baseband

Sinyal carrier/pembawa

Sinyal hasil modulasi phase (PM)

Persamaan sinyal PM serupa dengan sinyal FM, perbedaannya hanya terletak pada definisi indeks modulasinya, dimana adalah indeks modulasi fasa, yakni nilai maksimum

perubahan fasa.

Indeks modulasi FM berubah secara proporsional terhadap perubahan amplituda dan frekuensi sinyal pemodulasi, sedangkan indeks modulasi PM hanya berubah secara

proporsional terhadap perubahan amplituda sinyal pemodulasi saja.

2. Modulasi Digital

Modulasi digital ialah suatu sinyal analog di modulasi berdsarkan 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 sinyal 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).

Pada modulasi digital, sinyal pemodulasinya berupa sinyal digital. Teknik modulasi digital

pada prinsipnya merupakan variant dari metode modulasi analog.

Teknik modulasi digital :

Amplitude shift keying (ASK)

Frequency shift keying (FSK)

Phase shift keying (PSK)

Perbedaan Modulasi Analog dan Digital :

Perbedaan mendasar antara modulasi analog dan digital terletak pada bentuk sinyal informasinya.

Pada modulasi analog, sinyal informasinya berbentuk analog dan sinyal pembawanya analog.

Sedangkan pada modulasi digital, sinyal informasinya berbentuk digital dan sinyal pembawanya

analog.

Perbedaan utama antara modulasi digital dan modulasi analog adalah bahwa pesan yang

ditransmisikan untuk sistem modulasi digital mewakili seperangkat simbol-simbol abstrak.

(Misalnya 0 s dan l s untuk sistem transmisi biner), sedangkan dalam sistem modulasi analog,

sinyal pesan adalah gelombang kontinyu. Untuk mengirim pesan digital, modulasi digital

mengalokasikan sepotong waktu yang disebut interval sinyal dan menghasilkan fungsi kontinyu

yang mewakili simbol.

1. Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK)

Metode ini 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 meoda 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.

Gambar Amplitudo Shift Keying(ASK)

Pembangkitan sinyal Binary ASK (BASK) dapat dilakukan dengan melalukan data biner

dalam format unipolar dan sinyal pembawa sinusoidal ke suatu modulator pengali

2. Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK)

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 yang tidak mempunyai fase 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).

Pembangkitan sinyal BFSK dilakukan dengan melalukan data biner dalam format polar ke modulator frekuensi (Voltage Controlled Oscillator), seperti tampak pada gambar 21. Ketika

input modulator berubah dari +V ke V, maka frekuensi yang ditransmisikan akan berubah juga.

Gambar Pembangkitan Sinyal BFSK

3. Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK)

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 : 3.1.

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. 3.2. 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.

Pembangkitan sinyal BPSK serupa dengan pembangkitan sinyal BASK, kecuali

data binernya dalam format polar, seperti tampak pada gambar.

Gambar Pembangkitan Sinyal BPSK

Quadriphase Shift Keying (QPSK)

Quadrature Phase Shift Keying adalah gabungan dua sistem Binary PSK yang independen,

sehingga sebetulnya kinerjanya sama seperti PSK tetapi dua kali lebih efektif dalam

pemakaian bandwidth

Gambar Pembangkit Sinyal Biner

Pengubah seri ke parallel berfungsi untuk memisahkan pasangan bit pada aliran data yang

masuk, dimana 1 bit masuk ke kanal in- phase dan 1 bit lagi ke kanal kuadratur. Tampak pada

sistem QPSK, besar durasi symbol T adalah 2x durasi bit Tb dari input aliran data biner. Jadi

untuk besar bandwidth yang diberikan, sistem QPSK membawa 2x bit informasi lebih banyak

dibandingkan pada sistem PSK.