5.2 Dasar Teori

5.2.1 Teknik FDM

Frequency Division Multiplexing yaitu pemakaian secara

bersama kabel yang mempunyai bandwidth yang tinggi terhadap

beberapa frekuensi (setiap channel akan menggunakan frekuensi yang

berbeda). Prinsip dari FDM adalah pembagian bandwidth saluran

transmisi atas sejumlah kanal (dengan lebar pita frekuensi yang sama

atau berbeda) dimana masing-masing kanal dialokasikan ke pasangan

entitas yang berkomunikasi. Contoh aplikasi FDM ini yang polpuler

pada saat ini adalah Jaringan Komunikasi Seluler, seperti GSM

(Global System Mobile) yang dapat menjangkau jarak 100 m s/d 35

km.

Pada sistem FDM, terdiri dari dua peralatan terminal dan

penguat ulang saluran transmisi (repeater transmission line):

a. Peralatan terminal (terminal equipment)

Peralatan terminal terdiri dari bagian kirim yang mengirimkan

frekwensi pembicaraan majemuk ke penguat ulang transmisi

saluran dan bagian penerima yang menerima arus tersebut dan

mengubah kembali menjadi arus pembicaraan seperti semula

b. Repeater equipment (peralatan penguat ulang)

Repeater equipment terdiri dari pengeras (amplifier) dan equalizer

yang fungsinya masing masing untuk mengkompensiir redaman

dan kecacatan redaman (attenuation distortion), sewaktu transmisi

melewati saluran antara kedua repeater masing-masing.

FDM tidak hanya digunakan untuk pengiriman dari titik ke

titik, tapi dapat juga dengan cara multidrop. Dengan cara ini, setiap

penerima hanya mengambil sinyal data sesuai dengan frekuensi yang

sudah ditentukan dan data yang lain diteruskan ke tujuan yang

bersangkutan.

5.2.2 Transmitter FM Stereo

Blok Diagram Pemancar FM Stereo

Blok diagram Pemancar FM Stereo. Dalam sebuah pemancar FM

(Frequency Modulation), proses modulasi mengakibatkan perubahan

frekuensi sinyal pembawa berupa deviasi frekuensi yang besarnya

sebanding dengan amplitude sinyal pemodulasi (pesan). Berbeda dengan

pemancar AM pada umumnya, pemodulasian dilakukan pada tingkat

modulator yang merupakan awal dari tingkat osilator.

Untuk lebih jelasnya kita perhatikan blok diagram sebuah

pemancar FM sederhana :

Blok Diagram Pemancar FM Stereo

1. Encoder

Bagian ini merupakan tahapan awal masukan yang berasal

dari audio-prosessor dan hanya ada pada system pemancar FM stereo.Pada

system pemancar mono bagian ini tidak ada. Encoder mengubah sinyal

perbedaan L dan R menjadi sinyal komposit 38 kHz termodulasi DSBSC.

2. Modulator FM/PM

Modulator FM (Frequency Modulation) atau dapat juga berupa

modulator PM (Phase Modulation). Prinsip dasarnya adalah sebuah

modulator reaktansi. Pada FM, sinyal audio level daya rendah mengguncang

reaktansi kapasitif dari varaktor deoda untuk menghasilkan deviasi

frekuensi osilator. Amplitudo tertinggi sinyal audio berakibat pada turunnya

nilai kapasitansi (naiknya reaktansi kapasitif) varaktor sehingga frekuensi

osilator berada pada nilai tertinggi.Sebaliknya, pada level terendah sinyal

pemodulasi, berakibat pada naiknya kapasitansi (turunnya reaktansi

kapasitif) varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai terendah.

Lebar deviasi tidak lebih dari 75 kHz untuk setiap sisi atau 150 kHz secara

keseluruhan.

3. Osilator

Membangkitkan getaran frekuensi tinggi sesuai dengan frekuensi

lingkartala dari generator tala yang pada umumnya menggunakan resonator

parallel berupa LC jajar. Nilai C dibangun sebagian atau keseluruhan

menggunakan varaktor deoda yang ada pada bagian modulator (untuk tipe

modulator dengan varaktor).Pada FM komersial, frekuensi kerja osilator

mulai 87,50 MHz s/d 108,50 MHz untuk FM II dan 75,50 MHz s/d 96,50

MHz untuk FM I.

4. Buffer (Penyangga)

Penyangga (buffer) berfungsi menguatkan arus sinyal keluaran dari

osilator. Sebuah penyangga identik dengan rangkaian dengan impedansi

masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah sehingga sering

digunakan emitor follower pada tahap ini.

5. Driver (Kemudi)

Rangkaian driver berfungsi mengatur penguatan daya (tegangan

dan arus) sinyal FM dari penyangga sebelum menuju kebagian penguat

akhir.Pada system pemancar FM sering digunakan penguat kelas A untuk

menjamin linieritas sinyal keluaran. Mengingat efisiensi penguat kelas A

yang rendah (hanya sekitar 30%), maka perlu beberapa tingkatan driver

sebelum penguat akhir (final amplifier). Pada tahap driver, penggunaan tapis

-lolos-bawah sangat dianjurkan untuk menekan frekuensi harmonisa.

6. PenguatAkhir (Final Amplifier)

Bagian penguat akhir merupakan unit rangkaian penguat daya RF

efisiensi tinggi, untuk itu sering dan hamper selalu digunakan penguatdaya

RF tertala kelas C karena menawarkan efisiensi daya hingga “100%”.

Bagian akhir dari penguat akhir mutlak dipasang filter untuk menekan

harmonisa frekuensi.

7. Antena

Mengubah getaran listrik frekuensi tinggi menjadi gelombang

elektromagnetik dan meradiasikannya ke ruang bebas.Jenis antenna sangat

berpengaruh pada pola radiasi pancaran gelombang elektromagnetik.

8. CatuDaya (Power Supply)

Catu daya harus mampu mensuplay kebutuhan daya listrik mulai

dari tingkat modulator – osilator sampai tingkat penguat akhir daya RF.

Pemasangan shelding pada blok pen-catu daya merupakan hal penting untuk

system pemancar FM, selain itu pemakaian filter galvanis sangat dianjurkan

untuk menekan sinyal gangguan pada rangkaian jala-jala dan sebaliknya.

Dalam sebuah blok diagram pemancar FM stereo seperti gambar di

atas, untuk dapat bekerja dengan baik, diperlukan penalaan rangkaian.

Dalam system pemancar FM modern, tingkat encoder sampai dengan driver

telah tersedia dalam bentuk modul yang dikenal dengan istilah Excitter FM

Stereo.Pada modul semacam itu tidak diperlukan penalaan rangkaian secara

manual karena rangkaian tala sudah dirancang sedemikian rupa untuk dapat

bekerja pada bidang yang lebar, sehingga penalaan hanya dilakukan pada

bagian input dan output penguat akhir daya RF.

5.2.3 Receiver FM Stereo

Receiver atau Penerima berfungsi untuk menerima

gelombang yang dipancarkan oleh pemancar untuk kemudian

memilih dan mengubahnya menjadi informasi yang dapat didengar

sesuai dengan suara yang ditangkap oleh sistem penerima. Di dalam

penerima, pesan asli yang dipindahkan ke bagian frekuensi pembawa

diproses dan dideteksi sehingga diperoleh kembali sinyal pesan asli

yang dikirimkan oleh pemancar FM. Proses pengembalian pesan asli

dari bagian frekuensi pembawa ini dapat dinikmati setelah melalui

beberapa tahapan proses pada tiap bagian blok diagram radio

penerima FM.

Berikut ini gambar Blok diagram radio penerima FM Stereo

Penjelasan fungsi masing-masing bagian adalah sebagai berikut:

Antena: Menangkap gelombang elektromagnetik dari stasiun

pemancar radio.

Penala (Tuner): memilih sinyal dari stansiun pemancar (FRF)

yang diinginkan dengan cara membuat suatu rangkaian resonator

yang frekuensi resonansinya dapat diubah-ubah (digeser).

Daerah kerja penala tergantung dari frekuensi yang akan

diterima dan menurut aturan internasional FM = 88 – 108 MHz.

Penguat RF (RF Amplifier) : menguatkan sinyal RF dari stasiun

pemancar yang telah ditala oleh penala (tuning).

Pencampur (Mixer) : mencampur sinyal yang diterima dari

penala yang telah dikuatkan RF Amp. dengan sinyal dari

oscilator. Output pencampur mempunyai keluaran yang

kompleks karena terdiri dari banyak frekuensi, namun karena

ditala oleh pada frekeunsi IF maka diperoleh sinyal dengan

frekuensi IF = 10,7 MHz.

Osilator Lokal (Local Osc.) : membangkitkan gelombang listrik

kontinyu dengan frekuensi tertentu. Fosc untuk FM berkisar dari

98,7 MHz – 118,7 MHz.

Penguat IF (IF Amp.) : menguatkan sinyal frekuensi antara (FIF

= 10,7 MHz) hasil keluaran dari pencampur. Penguat IF sangat

penting karena kekuatan sinyal mengalamai pengurangan selama

proses pencampuran (mixing) sehingga sinyal IF perlu

dikuatkan kembali untuk mengembalikan sensitivitas dari

penerima.

Limitter: rangkaian yang mempunyai amplitudo output yang

konstan untuk semua input yang melebihi level tertentu dengan

tujuan menghilangkan noise pada penerima FM. Rangkaian

limitter bekerja dengan sistem membatasi/memotong amplitudo

yang menyebabkan noise.

FM Detector= Discriminator: berfungsi memungut kembali

informasi dari frekuensi tinggi pembawanya. Discriminator dapat

juga disebut FM detektor. Dapat juga di definisikan sebagai

rangkaian yang merubah variasi frekuensi atau variasi fasa

menjadi variasi amplitudo.

AFC (Automatic Frequency Control): Rangkaian ini berfungsi

mengontrol kestabilan frekuensi osilator lokal. Ini dibutuhkan

karena ketidak stabilan frekuensi lokal osilator menyebabkan

penyimpangan penerimaan frekuensi pembawa.

Decoder Stereo : rangkaian yang berfungsi untuk mendekodekan

sinyal stereo multiplex (signal stereo multiplex) yang

dipancarkan oleh pemancar FM stereo. Jadi, untuk menghasilkan

suatu stereo penerima radio FM harus menerima siaran stereo

serta memiliki rangkaian decoder setereo yang dipasang setelah

rangkaian FM Detector (discriminator).

Penguat Audio (AF Amp.) : rangkaian yang berfungsi

menguatkan sinyal audio (informasi) agar memiliki daya yang

cukup kuat untuk menggerakkan beban loudspeaker. Pada

penerima FM stereo maka AF amplifier yang diterapkan juga AF

Amplifier stereo untuk menguatkan sinyal AF kiri (left) dan

sinyal AF kanan (right).

Loudspeaker: tranduser yang berfungsi untuk mengubah sinyal-

sinyal listrik audio menjadi sinyal suara akustik yang dapat

didengar. Pada radio penerima FM stereo karena AF

Amplifiernya stereo maka loudspeakernya juga diperlukan 2

unit, yaitu LS left dan LS right.

5.2.4 LPF

Rangkaian LPF dapat beupa induktor yang diberi diagram

sumber dari beban sebuah kapasitor yang diparalel. Reaktansi

induktor akan menahan frekuensi yang tinggi . Kapasitansi kapasitor

memberikan jalur yang lebih baik untuk frekuensi tinggi pada beban.

Pada cara ini kedua reaktansi bekerja melemahkan frekuensi tinggi

dan membiarkan frekuensi rendah melewatkan beban.

Gambar 5.1 Rangkaian dan frekuensi respon LPF

Untuk R ≥ T tegangan pada R yaitu VR adalah jauh lebih

besar daripada Vο, tegangan pada C, karena R ≥ Wc oleh karena itu.

VR > Vc

= V1/R => di/dt = V1/R => C1 dV2/dt2 = V1/R

Oleh karena itu Vc = Vo maka Vo = 1/Rc ∫V1 . dt

Low pass filter dalam keadaan ini berfungsi sebagai rangkaian

integratur

5.2.5 Penjumlahan dan Pengurangan R dan L

R dan L adalah Right canal dan Left canal saat transmisi sinyal :

Gambar 5.2 Rangkaian penjumlahan dan pengurangan sinyal R dan L

Sinyal Left canal dan right canal adalah sinyal yang dipisah saat pengiriman

sinyal stereo. Sinyal R+L dan sinyal R-L. Untuk sinyal stereo dapat

digunakan pada sinyal R+L dan R-L atau boleh dibilang receiver stereo

dapat menerima kedua sinyal tersebut. Sedangkan untuk receiver mono

hanya bisa salah satu diantara keduanya, yaitu R+L saja atau R-L saja.

5.2.6 Frekuensi Generator

Sinyal 38KHz merupaka sinyal sub pembawa. Receiver akan

perlu membangkitkan sebuah sinyal pembawa sinyal 38KHZ untuk

tujuan penyisipan kembali dan tepat pada frekuensi transmiter. Pada

praktek nya informasi stereo dihasilkan dengan cara menambahkan

sinyal yang dipancarkan dengan cara dimodulasikan sinyal selisih

antara kanal kiri kanan ( L – R) pada sebuah sinyal 38KHz yang sering

disebut DSBSC

5.2.7 BPF (Band Pass Filter)

Gambar 5.3 Rangkaian dan frekuensi respon BPF

Band pass filter adalah rangkaian resonansi pararel. Dalam hal

ini fungsi transfer harus dinyatakan sebagai fungsi dari arus, karena

tegangan pada rangkaian adalah bersama-sama untuk masukan dan

keluaran seperti persamaan :

H(w) = i0/i1 dimana io : arus keluaran (A)

i0 : arus masukan (A)

prinsip BPF digunakan dalam jenis tertentu dari pengali frekuensi

dalam contoh ini frekuensi sinyal telah dikalikan tiba ketika melewati

filter.

5.2.8 Phase Filter

Macam Filter fasa :

1. Filter fasa linier

Sebuah filter fasa linier biasanya digunakan ketika filter kausal

diperlukan untuk memodifikasi sinyal besarnya spektrum sambil

menjaga sinyal gelombang waktu-domain sebanyak mungkin. Filter

fasa linier memiliki respon impuls simetris, misalnya :

Kendala simetris-impuls-respon berarti bahwa filter linier-fase harus

FIR filter, karena filter rekursif kausal tidak dapat memiliki respon

impulse simetris.

setiap respon impuls simetris real sesuai dengan frekuensi nyata dikali

jangka waktu respon linear fase ( ), dimana

adalah sebuah kemiringan dari fasa linier.

Fasa linier seringkali ideal karena bentuk filter fasa (

) sesuai dengan bentuk fase penundaan.

2. Filter fasa nol

Sebuah filter nol-fase adalah kasus khusus dari filter linier-fase di

mana kemiringan fase adalah . Respon impuls nyata ( )

dari filter fasa nol adalah genap. Artinya ia memenuhi :

Perhatikan bahwa setiap sinyal genap adalah simetris, tapi tidak setiap

sinyal simetris adalah sinyal genap. Untuk menjadi genap, sinyal itu

harus simetris pada waktu 0.

Sebuah filter fasa nol tidak dapat kausal, namun dalam banyak aplikasi

off-line, seperti ketika penyaringan file suara pada disk komputer,

kausalitas adalah bukan suatu keharusan, dan filter fasa nol yang

paling sering disukai.

Sebuah respon frekuensi nyata memiliki fase nol bila hasilnya positif,

dan fase ketika negatif.

5.2.9 Demultiplexing Stereo

Multiplexing adalah teknik untuk menyampaikan informasi

dengan proses penggabungan berupa sinyal dengan menempelkan

pada frekuensi yang berbeda tetapi dapat dipantas secara bersama

pada fasilitas transmisi bersama, alat yang digunakan adalah

multiplexer.

Sedangkan demultiplexer stereo merupakan proses yang

digunakan untuk memisah kembali sinyal yang digabungkan

menjadi satu sinyal yang dikehendaki oleh masing-masing antar

receiver, oleh karena itu digunakan alat demultiplexer.

Sinyal input pada demultiplexer didapatkan dari sinyal output

dari counter, sinyal output dari demultiplexer setelah diinvert

nantinya akan dihubungkan dengan saklar elektronis. Sehingga

apabila ada sinyal dari decoder/ demultiplexer adalah active low

sehingga diperlukan suatu inverter untuk membalik logic dari sinyal

output decoder/ demultiplexer sehingga sinyal output ini nantinya

dapat digunakan sebagai terbuka dan tertutupnya pada saklar

elektronis secara otomatis

5.2.10 Filter

Filter berfungsi memisahkan sinyal yang dikehendaki dari

sinyal lain dan untuk memperkecil pengaruh derau filter akan

mengubah amplitudo fasa sinyal sinusioda.

Fungsi transfer filter (H) = Vo/Vi

Fungsi transfer filter adalah fungsi frekuensi jika sinyal

masukan adalah sinus dengan amplitudo x dan fasa Өx , sinyal keluaran

y dengan fasa Өy , maka

H(P) = |H(f)| < |Ө| = y/x < Өx –dy

5.2.11 Subscarrier 38 kHz

Subcarrier merupakan sinyal analog atau digital terpisah yang

dibawa pada transmisi radio yang membawa informasi seperti suara

atau data. Secara teknik, ini disebut sinyal termodulasi, yang mana

dimodulasi menjadi sinyal lain atau frekuensi dan bandwidth yang

lebih tinggi. Penyiaran stereo menjadi mungkin karena penggunaan

subcarrier pada stasiun radio FM, yang mana mengambil channel

kiri dan mengurangi channel kanannya – yaitu dengan mengaitkan

kabel channel kanan ke belakang (membalikan polaritas) lalu

menggabungkannya ke kekiri dan membalikan ke kanan. Hasilnya

kemudian dimodulasi dengan suppress carrier AM, lebih tepatnya

disebut sum and difference modulation (SDM), pada sinyal FM 38

kHz, dimana digabungkan pada 2% modulasi dengan mono left +

right audio ( dengan range 50 Hz – 15 kHz).

5.2.12 Pilot 19 kHz

Pada Pemancar FM stereo, Pilot 19 kHz mengindikasikan

bahwa terdapat informasi sterophobik pada 38 kHz ( 19 x 2,

harmonic kedua pilot). Penerima melipatgandakan frequensi pilot

dan menggunakannya sebagai referensi fasa untuk melakukan

demodulasi informasi stereo.

Jika tidak ada kehadiran frekuensi Pilot 19 kHz, maka sinyal

dengan range 25 – 53 kHz diabaikan oleh penerima. Band pelindung

berupa ± 4 kHz (15-23 kHz) melindungi sinyal pilot dari interferensi

dari sinyal suara baseband (50 Hz – 15 kHz) dan dari lower sideband

dari sinyal informasi dual sideband (23 – 53 kHz). Harmonisa ketiga

dari pilot (19 x 3 atau 57 kHz) digunakan dalam sistem data radio.

5.2.13 Jenis-jenis modulasi Amplitudo

1. Modulasi AM

Modulasi amplitudo merupakan proses modulasi yang mengubah

amplitudo sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasinya.

Ada beberapa jenis modulasi amplitudo, yaitu:

• AM Double Side Band-Suppresed Carrier (AM-DSB-SC)

Jenis transmisi DSBSC (Double Side Band Suppressed Carrier

merupakan jenis transmisi sinyal termodulasi AM dimana

komponen pembawanya telah ditekan menjadi nol. Pada jenis ini,

lebar bidang yang dibutuhkan sama dengan lebar bidang yang

dibutuhkan pada transmisi DSBFC

• AM Double Side Band-Full Carrier (AM-DSB-FC)

Sinyal termodulasi AM terdiri dari tiga komponen yaitu komponen

pembawa, komponen bidang sisi atas, dan komponen bidang sisi

bawah. Sinyal ini dapat ditransmisikan atau dipancarkan secar

keseluruhan ke arah penerima. Transmisi semacam ini disebut

transmisi DSBFC (Double Side Band Full Carrier)

• AM Single Side Band (AM-SSB)

Sinyal AM-SSB adalah jenis transmisi yang dimana proses

transmisinya hanya terdiri dari satu band saja baik itu LSB maupun

USB. Jenis transmisi ini sangat efektif karena lebar bidang yang

sempit dan juga bias menghemat daya pancar

• AM Independent Side Band (AM-ISB)

Dalam SSB pembawa dan satu jalur sisi dihapus, dapat digunakan

oleh jalur-sisi informasi lain dengan cara memodulasi sinyal

informasi lain dengan pembawa yang sama. Dikenal dengan

transmisi jalur sisi berdiri sendiri (ISB).

• AM Vestigial Side Band (AM-VSB)

Vestigial sideband (VSB) adalah jenis modulasi (AM) teknik

amplitudo (kadang-kadang disebut VSB-AM) yang mengkodekan

data dengan memvariasikan amplitudo frekuensi pembawa

tunggal. Bagian dari salah satu sidebands berlebihan dikeluarkan

untuk membentuk sinyal sideband vestigial - disebut demikian

karena sisa-sisa sisa sideband.