kOMUNIKASI RADIO

PENDAHULUAN

Sistem komunikasi ini tidak menggunakan kawat dalam proses perambatannya, melainkan menggunakan udara atau ruang angkasa sebagai bahan penghantar. Secara garis besar sistem ini adalah sebuah pemancar Tx yang memancarkan dayanya menggunakan antena ke arah tujuan, sinyal yang dipancarkan berbentuk gelombang elektromagnetis. Pada penerima gelombang elektromagnetik ini diterima oleh sebuah antena yang sesuai. Sinyal yang diterima kemudian diteruskan ke sebuah pesawa penerima Rx.

Gelombang elektromagnet pertama kali diturunkan oleh Maxwell dalam rumus-rumusnya. Kemudian dikembangkan oleh Hertz, yang menunjukkan bahwa energi dapat disalurkan dalam bentuk elektromagnet.

Gelombang elektromangnet dicirikan oleh frekuensinya. Dimana kecepatan penjalarannya rata-rata 300.000 km/detik. Panjang gelombangnya dapat dihitung :

(f dalam Hertz)

Berdasarkan sifat-sifat perambatannya, frekuensi-frekuensi radio dapat dibagi dalam beberapa daerah atau band pada tabel berikut ini :

Nama	Frekuensi	Panjang Gelombang	Nama
Very Low Frequency (VLF)	< 30 kHz	> 10 km	Gelombang Myriametrik
Low Frequency (LF)	30 – 300 kHz	1 – 10 km	Gelombang kilometer
Medium Frequency (MF)	300 – 3.000 kHz	100 – 1.000 m	Gelombang hektometer
High Frequency (HF)	3 – 30 MHz	10 – 100 m	Gelombang dekameter
Very High Frequency (VHF)	30 – 300 MHz	1 – 10 m	Gelombang meter
Ultra High Frequency (UHF)	300 – 3.000 MHz	10 – 100 cm	Gelombang decimeter
Super High Frequency (SHF)	3 – 30 GHz	1 – 10 cm	Gelombang sentimeter
Extremely High Frequency (EHF)	30 – 300 GHz	1 – 10 mm	Gelombang milimeter

SISTEM MODULASI

Energi sebagai gelombang elektromagnetik dengan frekuensi di atas 10 kHz bisa dipancarkan tanpa menggunakan kawat-kawat penghantar. Ternyata pada frekuensi di bawah 30 kHz adalah sangat mahal dan merepotkan untuk menyalurkan gelombang-gelombang elektromagnetik (gelombang radio), karena dibutuhkan daya yang sangat besar untuk memancarkannya, dan juga karena instalasi antena dari pemancar dengan frekuensi tersebut sangat besar. Untuk memancarkan energi secara efisien, panjang antena pemancar saling sedikit harus ¼ panjang gelombang dari frekuensi yang bersangkutan.

Misalkan pada frekuensi 10 kHz, antene harus berukuran 7500 meter,

Dengan perhitungan :

 = c/f = 3 x 10⁸/10⁴ = 3 x 10⁴ meter.

Panjang antena adalah = /4 = 7500 meter.

Dari kenyataan diatas sangat sukar untuk menyalurkan sinyal-sinyal suara dan musik pada frekuensi rendah sebagai suatu gelombang radio. Tetapi pada frekuensi-frekuensi yang lebih tinggi atau dengan panjang gelombang yang lebih pendek, lebih mudah dan lebih ekonomis untuk menyalurkan gelombang-gelombang radio. Karena kenyataan ini pada sistem radio digunakan frekuensi-frekuensi itnggi untuk membawa sinyal-sinyal informasi dengan frekuensi yang ke suatu tujuan. Dalam hal ini sinyal-sinyal informasi dititipkan atau diselipkan pada sinyal pembawa pada sisi akhir dari perlatan pengirim atau pemancar dengan suatu proses yang disebut Modulasi. Di tempat tujuan, sinyal informasi dikeluarkan laagi dari frekuensi pembawa dengan suatu proses yang berlawanan dari proses pengirim yang disebut Demodulasi.

Modulasi dari gelombang pembawa dapat diperoleh dengan cara mengubah-ubah beberapa karakteristik dari gelombang pembawa tersebut yang dilakukan oleh sinyal-sinyal informasi. Gelombang bolak-balik sinusoidal atau gelombang elektromagnet mempunyai karakteristik yang penting misalnya amplitudo, frekuensi, dan fasa, dan terhadap informasi hal itu dapat diatur untuk merubah setiap karakteristik dari tiap bentuk gelombang pembawa ini. Jadi informasi dapat dibawa dengan mengubah frekuensi, amplitudo ataupun fasa pada gelombang radio yang dipancarkan dan melakukan proses sebaliknya di penerima, sinyal informasi dapat diperoleh kembali di penerima.

Modulasi Amplitudo

Pada modulasi amplitudo, dinyatakan bahwa bagaimana membuat suatu cara sehingga amplitudo gelombang pembawa berubah sesuai dengan bentuk gelombang dari informasi yang akan dikirim. Sinyal atau informasi yang akan dibawa disebut sinyal modulasi dan gelombang radio yang membawa, pada umumnya frekuensinya harus lebih tinggi daripada sinyal modulasi, dinamakan gelombang pembawa.

Gelombang pembawa yang belum dimodulasikan mempunyai harga amplitudo maksimun yang tetap dan frekuensi yang lebih itnggi daripada sinyal pemodulasi (sinyal informasi), tetapi bila sinyal pemodulasi telah diselipkan, maka harga amplitudo maksimum dari gelombang pembawa akan berubah-ubah sesuai dengan harga-harga sesaat dari sinyal pemodulasi tersebut, dan bentuk gelombang luar atau sampul dari harga-harga amplitudo gelombang yang telah dimodulasi tersebut adalah sama dengan bentuk gelombang sinyal informasi yans asli atau sama dengan perkataan lain gelombang sinyal pemodulasi telah diselipkan pada gelombang pembawa.

Secara matematis, sinyal radio dengan modulasi amplitudo dapat dituliskan sebagai berikut :

dimana : w_s = 2  f_s t

w_c = 2  f_c t

m = indeks modulasi (0  m  1)

f_s = frekuensi modulasi

f_c = frekuensi gelombang pembawa

Selanjutnya persamaan dapat diuraikan menjadi :

dimana

disebut gelombang pembawa

adalah lower side band

adalah upper side band

Modulasi Frekuensi

Pada modulasi frekuensi, sinyal informasi dapat digunakan untuk mengubah frekuensi pambawa, sehingga menimbulkan modulasi frekuensi. Modulasi frekuensi mempunyai beberapa kelebihan tertentu dibandingkan modulasi amplitudo. Terutama adalah perbandingan S/N dapat ditingkatkan tanpa harus menambah daya yang dipancarkan tetapi harus diimbangi dengan meningkatnya lebar-jalur frekuensi yang diperlukan, bentuk-bentuk interferensi tertentu pada penerima lebih mudah untuk ditekan, dan proses modulasi dapat dilakukan pada tingkat daya yang rendah pada pemancar, sehingga dengan demikian tidak diperlukan daya modulasi yang terlalu besar.

Jika sinyal informasi (sinyal pemodulasi) telah diselipkan maka frekuensi gelombang pembawa akan naik menuju harga maksimum, sesuai dengan amplitudo dari sinyal pemodulasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif. Kemudian frekuensi gelombang pembawa akan turun kembali menuju harga frekuensi aslinya sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju nol. Selanjutnya pada setengah siklus berikutnya, frekuensi gelombang pembawa akan turun ke harga minimum, sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju harga maksimum dalam arah negatif, kemudian frekuensi gelombang pembawa akan naik kembali menuju harga aslinya sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang turun kembali ke harga nol.

Dapat diperhatikan bahwa harga maksimum atau amplitudo dari gelombang pembawa tetap konstan. Perubahan frekuensi dari gelombang pembawa tergantung pada harga amplitudo dar tegangan atau arus sinyal pemodulasi.

Sinyal modulasi e_m digunakan untuk merubah frekuensi pembawa. Misalnya, e_m mungkin digunakan untuk mengubah kapasitansi dari rangkaian osilator frekuensi pembawa.

Misalnya, bila e_m suatu gelombang sinus,

Frekuensi pembawa seaat menjadi

Deviasi puncak dari sinyal didefinisikan sebagai

Sehingga persamaan diatas menjadi

Agar dapat memperoleh suatu pengertian kuantitatif tentang modulasi frekuensi, pertama-tama perlu diturunkan persamaan untuk gelombang yang dimodulasi. Pembawa yang tidak dimodulasi adalah suatu pembawa gelombang sinus, yang mana tanpa kehilangan sifat umumnya, E_cmaks dapat dibuat sama dengan satu :

dimana _c = 2f_c = suatu frekuensi sudut konstan dalam rad/det, dan  adalah susatu sudut fasa konstan dalam radian.

Persamaan diatas adalah suatu bentuk yang khusus dari suatu rumus yang lebih umum :

Frekuensi sudut dari rumus umum ini adalah kecepatan perubahan waktu dari (t), dan hanya bila frekuensi konstan maka bentuk khusus persamaan berlaku.

Modulasi Fasa

Pada modulasi fasa, adalah fase dai gelombang pembawa yang diubah-ubah sesuai dengan sinyal informasi yang dikirimkan. Bentuk gelombang radionya hampir sama dengan yang termodulasi frekuensi (FM), serta rumus matematisnya pun hampir sama yaitu :

Sehingga untuk harga m yang sama, baik dalam FM maupun PM akan diperoleh jumlah side band yang sama.

Beda antara FM dan PM hanya dalam unsur faktor indek modulasi m.

Dari persamaan : sin (t) dimana (t) = besarnya fase dan dapat ditulis sebagai (t) = _it

Dapat diperoleh bahwa kecepatan sudut sesaat :

Dalam FM frekuensi sesaat yang berubah sesuai dengan sinyal pemodulasi:

dimana : f = deviasi frekuensi maksimum

jadi akan diperoleh untuk harga fase sesaat :

Sedang dalam PM dapat dituliskan :

Kecepatan sudut sesaat dari :

Diperoleh :

Dan dari diperoleh untuk frekuensi seaat :

sehingga :

Dapat disimpulkan bahwa PM adalah FM dimana deviasi frekuensi sebanding dengan frekuensi modulasi.

PROPAGASI GELOMBANG RADIO

Propagasi merupakan perilaku dari gelombang radio tentang bagaimana perambatan dan arah perambatannya. Tiap-tiap band (pita ) frekuensi mempunyai karakteristik tersendiri.

1 Propagasi Frekuensi Rendah

Yang termasuk pada kelompok frekuensi rendah disini adalah Frekuensi sangat rendah (VLF), Frekuensi Rendah (LF) dan Frekuensi Menengah (MF). Secara umum kelompok Frekuensi ini, menjalar mengikuti bentuk atau kurva dari permukaan bumi. Karena itu dikenal sebagai Gelombang Permukaan Bumi (Ground Wave).

Jarak yang dapat ditempuh bisa memcapai sepanjang permukaan bumi , tergantung pada daya yang dibangkitkan oleh pemancar radio. Cakupan dari daerah yang akan dilayani tergantung dari kekuatan daya pancar dari sistem pemancar yang dibuat.

2 Propagasi Frekuensi Tinggi

Untuk frekuensi-frekusni ini, gelombang permukaan bumi dserap atau berkurang dengan cepat, tetapi radiasinya mencapai ketinggian ionosfir. Ketinggian yang dapat dicapai kira-kira 50 – 400 km diatas permukaan bumi. Pada ketinggian itu, pada ionosfir, gas-gas yang ada mengalami radiasi ultra violet dari matahari. Molekul-molekunya melepaskan elektron-elektronnya sehingga menjadi ion bermuatan positif. Karena itu pada lapisan ini, gelombang-gelombang radio dibiaskan dengan sudut-sudut tertentu sehingga akan dikembalikan lagi ke bumi. Jenis gelombang radio ini sering jg disebut Gelombang Angkasa (Sky Wave).

Dengan menggunakan antena pemancar yang dapat diarahkan, gelobang angkasa dapat diarahkan untuk mencapai sustu tujuan tertentu. Pada jarak yang sama meskipun dengan menggunakan day yang kecil di bangdingkan dengan daya yang dipergunakan untuk gelombang permukaan bumi pada jarak yang sama. Gelobang ini banyak digunakan untuk telepon jarak jauh sebagai komunikasi dari titik ke titik.

3 Propagasi Frekuensi Sangat Tinggi

Untuk frekuensi-frekuensi ini, energi gelombang radio dipancarkan melalui ruang angkasa dalam garis-garis lurus, sebagaimana energi cahaya. Dengan menggunakan antena yang dapat diarahkan (directional), sinyal enrgi ini dapat diarahkan langsung ke kanki langit (hrison), sehingga merupakan suatu lintasan perambatan yang mengikuti garis sesuai dengan pandangan mata. Gelombang ini juga bersifat mudah untuk dipantulkan oleh permukaan bumi.

Advertisement

Posted in: Materi Saka Wirakartika