Frequency Modulation (FM) [PDF]

Citation preview

TUGAS PENDAHULUAN SMT : III-A Nama Grup



: Alifia Azzahra :1



Judul



: Frequency Modulation (FM)



PENGERTIAN MODULASI FREKUENSI Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation = FM ) adalah proses menumpangkan sinyal informasi pada sinyal pembawa (carrier) sehingga frekuensi gelombang pembawa (carrier) berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) gelombang sinyal informasi. Jadi sinyal informasi yang dimodulasikan (ditumpangkan) pada gelombang pembawa menyebabkan perubahan frekuensi gelombang pembawa sesuai dengan perubahan tegangan (simpangan) sinyal informasi. Pada modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang pembawa, sedangkan amplitudanya konstan selama proses modulasi. Modulasi frekuensi 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. Modulasi frekuensi merupakan modulasi analog non-linier, disebut juga modulasi sudut. Disebut non-linier karena frekuensi sinyal pembawa bisa berubahubah. 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. Modulasi frekuensi 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  PROSES MODULASI FREKUENSI (FREQUENCY MODULATION, FM)



TUGAS PENDAHULUAN SMT : III-A Proses modulasi frekuensi digambarkan sebagai berikut:



Besar perubahan frekuensi (deviasi), δ atau fd, dari sinyal pembawa sebanding dengan amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan laju perubahan frekuensinya sama dengan frekuensi sinyal pemodulasi. Persamaan sinyal FM dapat dituliskan sebagai berikut: dimana, eFM = Nilai sesaat sinyal FM Ec = amplituda maksimum sinyal pembawa ωc = 2π fc dengan fc adalah frekuensi sinyal pembawa ωm = 2π fm dengan fm atau fs adalah frekuensi sinyal pemodulasi mf = indeks modulasi frekuensi Pada modulasi frekuensi kita mengenal istilah indeks modulasi (mf). Indeks modulasi ini didefinisikan sebagai berikut:



Spektrum Sinyal FM



TUGAS PENDAHULUAN SMT : III-A



Lebar bandwidth sinyal FM adalah tak berhingga. Namun pada praktek biasanya hanya diambil bandwith dari jumlah sideband yang signifikan. Jumlah sideband signifikan ditentukan oleh besar indeks modulasinya seperti dalam fungsi tabel besel berikut. Tabel Fungsi Besel Untuk Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation, FM)



Ji : nilai amplituda komponen frekuensi sideband ke i (i≠0) Jo : nilai amplituda komponen frekuensi sinyal pembawa (bukan sideband) β = mf : indeks modulasi



TUGAS PENDAHULUAN SMT : III-A Lebar bandwidth pada modulasi FM dapat ditentukan menggunakan teorema carson sebagai berikut : Dimana: fd = frekuensi deviasi fm = frekuensi maksimum sinyal pemodulasi Karakter dari transmisi modulasi frekuensi (Frequency Modulation, FM) :  Tidak dapat dipantulkannya gelombang elektromagnetic dari modulasi frekuensi sehingga jarak pancaran adalah line of sight dan terbatas pada daya pancar.  Ketahanan modulasi terhadap noise pada transmisi modulasi frekuensi, sehingga kualitas sinyal informasi yang diterima jernih seperti aslinya. PRINSIP MODULASI FREKUENSI Prinsip Dasar FM 1. Pada modulasi frekuensi, amplitudo pembawa konstan tetapi frekuensi akan berubah sesuai dengan perubahan amplitudo isyarat pemodulasi. 2. Jika amplitudo pemodulasi meningkat, frekuensi pembawa akan lebih tinggi daripada frekuensi normalnya. Jika amplitudo pemodulasi turun, frekuensi pembawa akan lebih rendah daripada frekuensi normalnya. Dapat juga diterapkan untuk kondisi sebaliknya. 3. Perubahan frekuensi maksimum pada saat amplitudo pembawa maksimum disebut deviasi frekuensi . 4. Oleh karena frekuensi pembawa berubah mengikuti amplitudo pemodulasi maka frekuensi pembawa akan berayun di atas dan di bawah frekuensi normal sesuai dengan frekuensi pembawa. 5. Jumlah ayunan frekuensi pembawa dalam tiap detiknya disebut laju deviasi frekuensi.



Perbedaan FM dan PM



1. 2. 3.



4.



TUGAS PENDAHULUAN SMT : III-A Pada gambar di halaman berikutnya, ditunjukkan isyarat pemodulasi berupa isyarat segitiga yang terpangkas serta isyarat termodulasi FM dan PM Pada periode t0, isyarat pembawa nol, sehingga kedua isyarat FM dan PM berupa isyarat pembawa pada frekuensi normal Pada periode t1, amplitudo pemodulasi naik. Frekuensi isyarat pembawa pada FM maupun PM naik, tetapi dengan laju perubahan yang berbeda. Pada FM, frekuensi akan naik sesuai dengan amplitudo pemodulasi, sedangkan pada PM frekuensi akan naik sesuai dengan laju perubahan amplitudo pemodulasi. Pada periode t0, isyarat pembawa mempunyai amplitudo konstan positif, sehingga frekuensi kedua isyarat FM dan PM konstan, tetapi pada FM frekuensinya di atas frekuensi normal, sedangkan pada PM konstan dengan frekuensi normal.



PERBEDAAN FM DAN AM 1. Modulasi Ampitudo  Adalah salah satu bentuk modulasi dimana amplitudo sinyal pembawa di variasikan secara proposional berdasarkan sinyal pemodulasi (sinyal informasi).  Frekuensi sinyal pembawa tetap konstan. Contoh dari amplitude modulation adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil. Kelemahannya:  Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir  Bandwith yang sempit juga membatasi kualitas suara yang dapat dipancarkan.



2. Modulasi Frekuensi  Suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal input.



TUGAS PENDAHULUAN SMT : III-A  Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Kelebihan dari frequency modulation adalah:  Modulasi frekuensi memerlukan bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo.  FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga di pilih untuk sebagai modulasi standart untuk frekuensi tinggi.  Noise lebih kecil (kualitas lebih baik)  Daya yang dibutuhkan lebih kecil.