MODULASI

Pengertian Modulasi

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.

Tujuan Modulasi

• Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran.

• Masalah perangkat keras menjadi lebih mudah.

• Menekan derau atau interferensi.

• Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.

• Untuk multiplexing, proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

Fungsi Modulasi

Sinyal informasi biasanya memiliki spektrum yang rendah dan rentan untuk tergangu oleh noise. Sedangakan pada transmisi dibutuhkan sinyal yang memiliki spektrum tinggi dan dibutuhkan modulasi untuk memindahkan posisi spektrum dari sinyal data, dari pita spektrum yang rendah ke spektrum yang jauh lebih tinggi. Hal ini dilakukan pada transmisi data tanpa kabel (dengan antena), dengan membesarnya data frekuensi yang dikirim maka dimensi antenna yang digunakan akan mengecil.

Berdasarkan parameter sinyal yang diubah-ubah, modulasi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis:

1. Modulasi amplitudo (AM, Amplitudo Modulation)

Pada modulasi amplitudo, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi mengubah-ubah amplitudo sinyal pembawa. Besarnya amplitudo sinyal pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

2. Modulasi frekuensi (FM, Frequency Modulation)

Pada modulasi frekuensi, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi sinyal pembawa. Besarnya frekuensi sinyal pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

3. Modulasi Fasa (PM, Phase Modulation)

Pada modulasi fasa, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi mengubah-ubah fasa sinyal pembawa. Besarnya fasa sinyal pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

Pada modul mata kuliah ini hanya akan dibahas tentang modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi, dan pada bab ini akan dibahas jenis modulasi yang pertama.

1. Amplitude modulation (AM)

Modulasi jenis ini adalah modulasi yang paling simple, frekwensi pembawa atau carrier diubah amplitudenya sesuai dengan signal  informasi atau message signal yang akan dikirimkan. Dengan kata lain AM adalah modulasi dalam mana amplitude dari signal pembawa (carrier) berubah karakteristiknya sesuai dengan amplitude signal informasi. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artimya bahwa pergeseran frekwensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan.

2. Frequency modulation (FM)

Modulasi Frekwensi adalah salah satu cara memodifikasi/merubah Sinyal sehingga memungkinkan untuk membawa dan mentransmisikan informasi ketempat tujuan. Frekwensi dari Sinyal Pembawa (Carrier Signal) berubah-ubah menurut besarnya amplitude dari signal informasi. FM ini lebih tahan noise dibanding AM.

3. Pulse Amplitude Modulation (PAM)

Basic konsep PAM adalah merubah amplitudo signal carrier yang berupa deretan pulsa (diskrit) yang perubahannya mengikuti bentuk amplitudo dari signal informasi yang akan dikirimkan ketempat tujuan. Sehingga signal informasi yang dikirim tidak seluruhnya tapi hanya sampelnya saja (sampling signal).

Modulasi Digital

Teknik modulasi digital pada prinsipnya merupakan variant dari metode modulasi analog.

Teknik modulasi digital :

• Amplitude shift keying (ASK)

Telah kita ketahui bahwa transmisi percakapan membutuhkan pita frekuensi 300 sampai 3400 hz

Untuk menghemat pemakaian kabel maka orang mencoba mentransmisikan lebih dari satu percakapan dalam pasangan kawat tunggal.jika beberapa sinyal percakapan digabungkan langsung menjadi satu,maka pada ujung penerima sinyal ini takkan mungkin untuk dipisahkan,karena masinh-masing mempunyai spektrum frekuensi yang sama dari 300 hz sampai 3400 hz.modulasi amplitudo ditambah dengan penggabungan kawasan frekuensi(frekuensi division multiplexing,FDM) merupakan salah satu cara penyelesaian masalah ini.setiap percakapan digeser spektrimnya dengan menggunakan gelombang frekuensi tinggi untuk membawa setiap sinyal tersebut.frekuensi tinggi ini disebut frekuensi pembawa(carrier).

Modulasi amplitudo merupakan proses pengubahan amplituda gelombang pembawa sinusoidal oleh amplituda sinyal pemodulasi,yang diperlihatkan dalam

 gelombang pembawa yang belum dimodulasi mempunyai harga puncak yang konstan dan frekuensi yang lebih tinggi dari pada frekuensi sinyal pemodulasi.ketika diberikan sinyal pemodulasi,maka harga puncak gelombang pembawa itu akan berubah-ubah sesuai dengan harga sesaat dari amplituda sinyal pemodulasi.akibatnya bentuk gelombang sebelah luar atau ‘sampul’(envelove) harga-harga puncak gelombang pembawa termodulasi akan sama dengan bentuk gelombang sinyal pemodulasi.dapat dikatakan bahwa gelombang pemodulasi sudah’menumpang’pada gelombang pembawa.

Suatu gelombang pembawa sinusoidal dengan frekuensi fc hz dimodulasi amplituda oleh sinyal pemodulasi sinusoidal pula dengan frekuensi fm hz,maka gelombang pembawa termodulasi akan mengandung 3 komponen frekuensi.

1.frekuensi pembawa fc hz

2.penjumlahan dari frekuensi sinyal pembawa dan frekuensi sinyal pemodulasi yaitu (fc+fm) hz

3.selisih frekuensi sinyal pembawa dan frekuensi sinyal pemodulasi,(fc-fm) hz.semuanya ditunjukkan dalam

Dapat diperhatikan bahwa dua dari frekuensi-frekuensi tersebut adalah frekuensi baru yang dihasilkan oleh proses modulasi amplituda,disebut frekuensi sisi

Jumlah frekuensi sinyal pembawa dan frekuensi sinyal pemodulasi dinamakan frekuensi sisi atas (UF).sedangkan selisihnya disebut frekuensi sisi bawah (LF).keduanya dapat diamati dari diagram spektrum frekuensi pada

  

Lebar pita gelombang pembawa yang dimodulasi adalah (fc+fm)-(fc-fm)=2fm atau dua kali frekuensi sinyal pemodulasi,bila sinyal pemodulasi merupakan suatu pita frekuensi,misalnya spektrum frekuensi percakapan atau sinyal musik,maka masinh-masing frekuensi akan menghasilkan frekuensi sisi atas dan sisi bawah di sekitar frekuensi sinyal pembawa , sehingga diperoleh pita sisi atas (USB) dan bawah (LSB)

Lebar pita gelombang pembawa termodulasi adalah (fc+3400)-(fc-3400)=6800 hz atau dua kali frekuensi tertinggi sinyal pemodulasi

Jadi,bilamana lebar pita sinyal pemodulasi bertambah,maka lebar pita gelombang termodulasi juga akan bertambah.sistem transmisi yang baik harus mampu mengatasi perubahan lebar pita seperti ini.

  

Sampul gelombang yang dihasilkan merupakan ciri khas keluaran berbagai tipe modulator seimbang yang digunakan untuk membentuk gelombang termodulasi amplituda.

Seluruh gelombang pembawa yang termodulasi amplituda dari pita sisi bawah sampai pita sisi atas memerlukan lebar pita yang lebih besar dari pada yang benar-benar diperlukan untuk mentransmisikan sinyal informasi,karena sebenarnya seluruh informasi sudah dapat dibawa oleh satu pita sisi saja.komponen frekuensi pembawa mempunyai amplituda dan frekuensi  yang konstan,sehingga tidak memberikan informasi apapun.karena itu sinyal pembawa dan salah satu pita sisi dapat dihilangkan dengan suatu alat khusus ,sehingga tinggal sebuah pita sisi saja yang dikirimkan,tanpa perlu khawatir kehilangan sebagian informasi.metoda ini disebut pita sisi tunggal(SSB),atau metoda pita sisi tunggal dengan pembawa dihilangkan(SSB-SC) 

• Frequency shift keying (FSK)

Metoda lain untuk menumpangkan sinyal informasi pada sinyal pembawa adalah modulasi frekuensi.dimana sinyal pemodulasi akan mengubah frekuensi sinyal pembawa.bila suatu gelombang pembawa sinusoidal dimodulasi frekuensi,maka frekuensi sesaatnya akan berubah sesuai dengan karakteristik sinyal pemodulasi.frekuensi sinyal pembawa termodulasi harus dapat bergeser keatas dan kebawah frekuensi nominal beberapa kali perdetik,sesuai dengan frekuensi pemodulasi.besar variasi ini,yang disebut deviasi frekuensi,sebanding dengan amplituda teganggan sinyal pemodulasi

  

Bila sinyal pemodulasi mempunyai bentuk gelombang sinusodal,maka frekuensi gelombang pembawa termodulasi akan berubah secara sinusodal pula,seperti tampak pada

  

Deviasi frekuensi gelombang pembawa sebanding dengan amplituda teganggan sinyal pemodulasi,sehingga tidak ada harga maksimum deviasi frekuensi dalam sistem modulasi frekuensi.hal ini berbeda dengan modulasi amplituda yang mempunyai deviasi amplituda maksimum pada saat modulasi 100%,yaitu ketika amplituda’sampul’turun menjadi nol

• Phase shift keying (PSK)

Modulasi pulsa

Metoda lain dalam penyampaian informasi dilakukan dengan menggunakan pulsa teganggan atau arus.

Dengan modulasi pulsa,gelombang pembawa tidak lagi sinusoidal,melainkan terdiri dari pulsa-pulsa persegi yang berulang.amplituda,lebar maupun posisi pulsa dapat diubah oleh sinyal informasi,seperti yang ditujukkan dalam

Gambar gelombang pembawa termodulasi pulsa

Modulasi amplituda pulsa(PAM) adalah modulasi yang mengubah amplituda pulsa pembawa sesuai dengan beberapa karakteristik sinyal pemodulasi

Modulasi lebar pulsa(pulse width modulation,PWM)mengubah lebar pulsa pembawa sesuai dengan karakteristik sinyal pemodulasi.

Modulasi posisi pulsa(PPM) mengubah posisi pulsa terhadap waktu sesuai dengan karakteristik sinyal pemodulasi,tanpa mengubah lebar pulsa

Modulasi kode pulse(PCM)merupakan bentuk khusus modulasi pulsa,PCM dapat dipandang sebagai pencuplikan (sampling)sinyal pemodulasi yang berbentuk analog,untuk menghasilkan sinyal PAM,yaitu pulsa-pulsa yang amplitudanya sama dengan amplituda sinyal analog pada saat pencuplikan dilakukan.setelah itu setiap pulsa dikuantisasi atau diukur terhadap skala amplituda tertentu (dalam sistem mutakhir bernilai dari 0 sampai 256); bilangan-bilangan dalam skala ini mewakili amplituda setiap cuplikan,yang selanjutnya dikirimkan sebagai sinyal yang dikode secara biner .sinyal ini merupakan suatu kelompok 8 bit dimana untuk menunjukan level amplituda tersebut (2⁸=256).akibatnya sinyal yang ditransmisikan berbentuk deretan pulsa yang menyatakan bilangan-bilangan.pada ujung penerima,bilangan-bilangan ini dikode balik(decode),sehingga akan diperoleh kembali sinyal analog aslinya

Modulasi Analog

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

Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :

• Angle Modulation
• Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
• Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
• Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
• Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)
• Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
• Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
• Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
• Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
• Quadrature amplitude modulation (QAM)