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.
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.
Gelombang pembawa berbentuk sinusoidal
c(t) = Ac cos(2π fct + Φc )
Parameter – parameter dari gelombang tersebut yang dapat dimodulasi adalah :
• Amplitudo, Ac untuk modulasi amplitudo
• Frekuensi, fc atau ωc = 2π fc t untuk modulasi frekuensi
• Phasa, Φc untuk modulasi fasa.
Amplitudo, Frekuensi, Phase
Amplitudo
Nilai maksimum dari besaran elektrik (mis voltage) dari gelombang
Frekuensi
Jumlah cycle yang dihasilkan dalam satu detik (cycles per second atau Hertz)
Phase
Gelombang A dengan phase 00
Gelombang B dengan selisih phase -900 (lebih lambat) terhadap A
Gelombang C dengan selisih phase +900 (lebih cepat) terhadap A
Jenis-jenis modulasi analog
- Amplitude modulation (AM)
- Frequency modulation (FM)
- Pulse Amplitude Modulation (PAM)
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)
- Frequency shift keying (FSK)
- Phase shift keying (PSK)
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu
- modulasi analaog
- modulasi digital
Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variable dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase.
- Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog.
- Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
- Phase adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu.
System digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi system digital.
Signal digital ini memiliki berbagai keistimewaan yang unik yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog yaitu :
* Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat membuat informasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.
* Penggunaan yang berulang – ulang terhadap informasi tidak mempengaruhi kualitas dan kuantitas informsi itu sendiri.
* Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.
* Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimnya secara interaktif.(wikipedia)Pengolahan sinyal digital memerlukan komponen-komponen digital, register, counter, decoder, mikroprosessor, mikrokontroler dan sebagainya.
Saat ini pengolahan sinyal banyak dilakukan secara digital, karena kelebihannya antara lain :
1. untuk menyimpan hasil pengolahan, sinyal digital lebih mudah dibandingkan sinyal analog. Untuk menyimpan sinyal digital dapat menggunakan media digital seperti CD, DVD, Flash Disk, Hardisk. Sedangkan media penyimpanan sinyal analog adalah pita tape magnetik.
2. lebih kebal terhadap noise karena bekerja pada level ’0′ dan ’1′.
3. lebih kebal terhadap perubahan temperatur.
4. lebih mudah pemrosesannya.
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)
Modulasi 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 modulated 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 dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK1. Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, 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.
2. Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. 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 ang 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).
3. 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 : 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.
Amplitudo Modulation (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.
Frequency Modulation (FM)
Modulasi ini mempergunakan frekuensi
dari sinyal analog untuk membedakan keadaan sinyal digital. Pada FM amplitudo dan phase-nya tetap sedang
yang berubah-ubah adalah frekuensinya. Jadi keadaan sinyal digital dibedakan
atas besar kecilnya frekuensi sinyal analog. Kembali terlihat keuntungan
pengiriman sinyal analog yang berada dari sinyal digital, karena penerima cukup
mencari dua perbedaan frekuensi untuk memperoleh hasilnya. Cara modulasi ini
lebih sukar dari AM, tetapi juga tidak terlalu mudah dipengaruhi oleh keadaan
media transmisinya.
Kecepatan transmisi dapat sampai dengan
1200 bit per sekon. Untuk transmisi data system yang umum dipakai FSK
(frequency shift keying). Dengan system ini pembawa misalnya 1700 hz diubah
menjadi 2200 hz bilamana bilangan biner “0” akan dikirim atau 1200 hz bilamana
biner “1” akan dikirim sedangkan amplitudo pembawa tetap. Cara modulasi ini
lebih sukar dari AM tetapi juga tidak terlalu mudah dipengaruhi oleh keadaan
media transmisinya.
Phase Modulation (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.
Modem
Adalah peralatan pembantu dalam
komunikasi data yang terpenting. Modem sebetulnya adalah singkatan
“MOdulator-DEMulator” sesuai dengan
fungsi peralatan ini. Cara kerja modem yaitu modem menerima pulsa biner dari
komputer, terminal atau alat lain yang mengubahnya menjadi sinyal analog yang
dapat disalurkan melalui saluran komunikasi. Modem adalah peralatan yang
melakukan fungsi modulasi tersebut. Setiap peralatan modem mempunyai fungsi
ganda yaitu dapat melakukan modulasi dan
demodulasi. Dalam komunikasi data selalu diperlukan sepasang modem yang
masing-masing ditempatkan di pemancar dan penerima.
Modem tidak membangkitkan sinyal data
tetapi mengubah sinyal data biner dari komputer menjadi sinyal analog dan
sebaliknya. Saluran komunikasi diukur dengan kecepatan dari data yang dapat
disalurkan melaluinya. Kecepatan transmisi ditentukan oleh kecepatan dari modem
pada saat mengubah sinyal digital menjadi analog.
Pemilihan Modem
Modem yang dioperasikan pada saluran telepon
disebut voice band atau voice grade modem. Dalam menentukan moidem yang harus
dipergunakan ada beberapa hal yang harus diperhatikan :
Laju Transmisi Data
v
Kecepatan rendah (sampai dengan 600 bps)
v
Kecepatan menengah (1200 sampai dengan 2400 bps)
v
Kecepatan tinggi (4800 bps ke atas)
Untuk lebar band dan rasio sinyal ke derau tertentu jumlah
informasi yang dapat dikirimkan mempunyai batas teoritis yaitu sekitar 10 kbps.
Mode Komunikasi
v
Simplex
Kumnikasi satu arah antara pengirim dan
penerima secara permanen.
v
Half duflex
Komunikasi dua arah antara 2 tititk yang
masing-masing mempunyai pengirim dan penerima. Komunikasi tidak dapat
berlangsung secara bersamaan tetapi harus bergantian. Waktu yang begantian.
Waktu yang diperlukan untuk berganti arah disebut turnaround time.
v
Full duplex
Komunikasi 22 arah secara bersamaan.
Umumnya dibutuhkan 4 kawat, tetapi juga dapat menggunakan 2 frekuensi pembawa
(split frequency band) hingga dapat menggunakan 2 kawat. Pemilihan mode
komunikasi tergantung pada keperluan kita dan protocol yang digunakan, misalnya
bisynchronous paling baik dengan half duplex.
Sinkronisasi
Ø Supaya penerima
mengetahui dengan tepat bilamana sinyal diterimanya merupakan bit dari suatu
data (sinkronisasi bit).
Ø Supaya penerima
mengetahui dengan tepat bit data (data bit) yang membentuk sebuah karakter (sinkronisasi
karakter).
Teknik Modulasi
Ada
tiga teknik modulasi yaitu AM (QAM), FM (FSK) dan PM (PSK). Low speed biasanya
menggunakan metode FSK sedangkan highspeed metode yang umum dipakai Phase
Modulation dengan system Phase Shift Keying (PSK)
JENIS-JENIS MODULASI
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodic sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa informasi.Jenis-jenis modulasi ada 3 yaitu:
A. Amlitudo Modulasi (AM)
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.
Amlitudo mudulasi adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil.. Kelemahan dari sistem AM adalah mudah terganggu o;leh gangguan atmosfer dan kualitas suara terbatasi oleh bandwith yang sempit.
Adapun kelebihannya yaitu jangkauan siaran dengan frekuensi AM lebih jauh (200 km) dan biaya untuk pemancar AM lebih murah daripada FM karena FM memiliki kemampuan transmisi stereo yang tidak dimiliki oleh pemancar AM.
B. Frekuensi Modulasi (FM)
Frekuensi modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amlitudo sinyal informasi. Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Contoh dari FM adalah frekuensi radio yang sekarang lebih sering digunakan radio pada umumnya.
Frekuensi modulasi merupakan modulasi analog non-linier, disebut juga modulasi sudut. Disebut non-linier karena frekuensi sinyal pembawa bisa berubah-ubah. Pada modulasi ini, besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi carrier tanpa mempengaruhi besarnya amplitudo sinyal pembawa.
Rentang frekuensi FM adalah 88 MHz – 108 MHz sehingga dikategorikan sebagai Very High Frequency (VHF), sedangkan panjang gelombangnya dibawah 1.000 KHz sehingga jangkauan sinyalnya tidak jauh.
Frekuensi modulasi memiliki bandwith yang lebih besar daripada amplitudo modulasi sehingga bisa menghasilkan suara stereo dengan menyatukan beberapa saluran audio pada satu gelombang carrier. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga dipilih sebagai modulasi standar untuk frekuensi tinggi
Keuntungan FM antara lain, potensi gangguan lebih kecil (kualitas lebih baik) dan daya yang dibutuhkan lebih kecil
C. Phase Modulasi (PhM)
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar