Kompetensi dasar 3.1

KD 1: Memahami Gelombang Radio Sebagai Media Penyalur Data

Materi Pokok :

• Frekuensi dan panjang gelombang
• Teknik pemodulasian AM, FM
• Teknik Pemodulasian PM, FSK
• Teknik Pemodulasian PSK, CDMA

     1. Frekuensi Dan Panjang 

Pengertian Dasar Gelombang
Gelombang adalah getaran (atau osilasi yaitu suatu gerakan bolak-balik secara periodek) yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Contohnya seperti gelombang ombak di pantai.

gambar gelombang

Frekuensi dan Panjang Gelombang
Dalam gelombang elektromagnetik ada beberapa parameter yang dapat diukur, yaitu panjang gelombang (wave length), frekuensi dan kecepatan.

gambar frekuensi

• Panjang gelombang (λ) merupakan jarak yang ditempuh gelombang dalam 1 periode. Atau besarnya jarak satu bukit satu lembah. Gelombang air laut saat mendekati pantai akan berubah panjang gelombangnya.
• Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Misalkan untuk mencapai suatu jarak tertentu, semakin panjang gelombang, semakin rendah frekuensinya. Dan sebaliknya, semakin pendek gelombang, semakin tinggi frekuensi yang diperlukan.
• Kecepatan = Frekuensi * Panjang Gelombang

Kecepatan biasanya diukur dalam meter per detik, frekuensi biasanya di ukur dalam getaran per detik (atau Hertz, yang di singkat Hz), dan panjang gelombang biasanya di ukur dalam meter.
     2. Teknik Pemodulasian AM, FM

Sebagai informasi tambahan, saat ini 2 jenis siaran Radio Komersial paling sering kita temui di perangkat penerima Radio adalah Radio AM dan Radio FM.

• AM (Amplitude Modulation) 

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.

• FM (Frequency Modulation) 

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.

Gambar AM dan FM

     3. Teknik Pemodulasian PM, FSK

• Teknik Pemodulasian 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.

Gambar Frekuensi PM

Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar.  Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.

• Teknik Pemodulasian FSK

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 yang 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).

Gambar frekuensi FSK

     4. Teknik Pemodulasian PSK, CDMA

• Teknik Pemodulasian PSK

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 : 

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. 

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.

Gambar Frekuensi PSK

• Teknik Pemodulasian CDMA

Code DivisionMultiple Access(CDMA)

CDMA adalah teknologi terbaru untuk multiple access. CDMA tidak membagi sekumpulan frekuensi yang digunakan menjadi beberapa kanal. CDMA memberikan kode unikuntuk setiap sinyal dan kemudian mengkombinasikan semua sinyal menjadi satu kanal besar.

CDMA dikenal sebagai teknologi wireless phone 3G oleh karena sangat efisien dalam pemakaian bandwidth dan juga sangat rahasia oleh karena komunikasidi enkodekan secara unik.