Modulasi amplitudo

Modulasi amplitudo (AM) adalah proses memodulasi sinyal frekuensi rendah pada gelombang frekuensi tinggi dengan mengubah-ubah amplitudo gelombang frekuensi tinggi tanpa mengubah frekuensinya. Frekuensi rendah ini disebut isyarat pemodulasi dan frekuensi tinggi adalah pembawa. Metode ini dipakai dalam transmisi radio AM untuk memungkinkan frekuensi audio dipancarkan ke jarak yang jauh, dengan cara superimposisi frekuensi audio pada pembawa frekuensi radio yang dapat dipancarkan melalui antena. Frekuensi radio adalah frekuensi yang dipakai untuk radiasi energi elektromagnetik koheren yang berguna untuk maksud-maksud komunikasi. Frekuensi radio terendah adalah sekitar 10 kHz dan jajarannya merentang hingga ratusan GHz. Pembawa yang termodulasi terdiri dari tiga frekuensi yang semuanya RF, yaitu $f_{c}$ Pembawa. $f_{c}+f_{m}$ Frekuensi samping atas. $f_{c}-f_{m}$ Frekuensi samping bawah. Jika pembawa digambarkan oleh $e_{c}=A\sin \omega _{c}t$ disini $\omega _{c}=2\pi \,f_{c}$ dan isyarat pemodulasi oleh $e_{m}=A\sin \omega _{m}t$ disini $\omega _{c}=2\pi \,f_{m}$ maka amplitudo pembawa termodulasi dapat dinyatakan sebagai $\left(A+B\sin \omega _{m}t\right)\sin \omega _{c}t$ kalau hal ini diuraikan, maka diperoleh

${\begin{aligned}A\sin \omega _{c}t+B\sin \omega _{m}t\sin \omega _{c}t&=A\sin \omega _{c}t+{\frac {B\cos \left(\omega _{c}-\omega _{m}\right)t}{2}}-{\frac {B\cos \left(\omega _{c}+\omega _{m}\right)t}{2}}\\&={\color {blue}A\sin \omega _{c}t}+{\color {green}{\frac {B\sin \left[\left(\omega _{c}-\omega _{m}\right)t+{\frac {\pi }{2}}\right]}{2}}}+{\color {red}{\frac {B\sin \left[\left(\omega _{c}+\omega _{m}\right)t-{\frac {\pi }{2}}\right]}{2}}}\end{aligned}}$

${\color {blue}{\mbox{biru}}}$ adalah pembawa ${\color {green}{\mbox{hijau}}}$ adalah frekuensi samping bawah ${\color {red}{\mbox{merah}}}$ adalah frekuensi samping atas Jika pembawa dimodulasi oleh bentuk gelombang kompleks, maka akan timbul bermacam-macam frekuensi yang membentuk jalur-jalur samping atas dan bawah. Dalam radio AM, karena oleh persetujuan internasional saling dipisahkan 9 kHz, frekuensi modulasi maksimum adalah 4,5 kHz. Kedua jalur samping dipancarkan meskipmun hanya salah satu yang didemodulasi dalam pesawat penerima. AM juga dipakai dalam transmisi isyarat video dalam televisi. AM adalah sistem yang sederhana, murah, dan hanya membutuhkan lebar jalur kecil. Tetapi sistem ini buruk dalam perfomansi isyarat terhadap desah bila dibandingkan dengan metode lain misalnya modulasi frekuensi dan modulasi kode pulsa.

Radio AM

Radio penerima AM adalah radio yang hanya dapat menerima gelombang yang berasal dari pemancar AM. Radio AM bekerja dengan prinsip memodulasikan gelombang radio dan gelombang audio. Kedua gelombang ini sama-sama memiliki aplitudo yang konstan. Namun proses modulasi ini kemudian mengubah amplitudo gelombang penghantar (radio) sesuai dengan amplitudo gelombang audio. Saat ini radio AM tidak banyak digunakan untuk siaran radio komersial karena kualitas suara yang buruk. Pada tahun 1895, ilmuan Italia Guglielmo Marconi dengan idenya sendiri mengirimkan sinyal komunikasi radio pertama melalui udara. Dia menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengirimkan sinyal-sinyal kode telegraf pada jarak lebih dari 1 mil (1.6 km). Pada tahun 1896, ia mendapat hak paten atas telegraf nirkabel yang menggunakan dua sirkuit. Pada saat itu jaringan itu hanya dapat dikirm pada jarak dekat. namun, hali inilah yang memulai perkembangan teknologi radio.[1] penyaluran informasi dari satu tempat ketempat yang lain dapat dilakukan dengan berbagai cara. Pemancar bertingkat dengan modulasi AM merupakan salah satu cara untuk menyalurkan informasi dalam tekhnik perhubungan radio. Pemancar AM merupakan suatu pemancar yang memanfaatkan teknik modulasi analog yaitu Ampltudo Modulation (AM).

Modulasi amplitudo (AM) bekerja dengan baik untuk sinyal-sinyal audio. Modulasi Amplitudo juga digunakan pada sistem-sistem radio AM dan dapat pula digunakan pada jaringan komputer. Dalam modulasi ampitudo, kekuatan gelombang pembawa dimodifikasi sedemikian rupa sehingga merepresentasikan data. Modulasi amplitudo cenderung mengalami gangguan karena terjadinya perubahan-perubahan sinyal mendadak. Pada awal kehadiran radio sebagai media penyiaran yang digunakan sebagaifrekuensi adalah pada band rendah (low band), yaitu sekitar 500 Khz yang sering disebut Medium Wave (MW) pada modulasi yang dinamakan Amplitudo Modulation (AM). [2] Marconi juga mendirikan sebuah perusahaan dan sebuah Marconigram yang pertama. Pada tahun 1899, ia sudah sanggup mengirimkan berita tanpa kawat menyeberang selat Inggris, ia melanjutkan penelitiannya guna menyempurnakan alat yang telah ditemukan sebelumnya. hasilnya, pada tahun 1901, ia berhasil mengirim berita radio melintasi Samudera Atlantik, dari Inggris ke Newfounland. Pada tahun 1910, Marconi sudah dapat mengirimkan berita dari dari Irlandia menuju Argentina. pada tahun 1920-an.[3]

Barulah pada tahun 1912, Edwin Howard Amstrong menemukan penguat gelombang radio disebut sebagai radio amplifier. alat ini bekerja dengan cara mengkap sinyal elektromagnetik dari transmisi radio dan memberikan sinyal balik dari tabung. Dengan begitu kekuatan sinyal akan meningkat sebanyak 20.000 kali perdetik. Suara yang ditangkap juga jauh lebih kuat sehingga bisa didengar langsung tanpa menggunakan earphone. penemuan ini kemudian menjadi sangat penting dalam sistem komunikasi radio karena jauh lebih efisien dibandingkan alat terdahulu. Awalnya, penggunaan radio AM hanya untuk keperluan telegram nirkabel.[4] Orang pertama yang melakukan siaran radio dengan suara manusia adalah Reginald Aubrey Fessenden. ia melakukan siaran radio pertama dengan suara manusia pada 23 desember 1900 pada jarak 50 mil (dari Cobb Island ke Arlington, Virginia).

Dari banyak tekhnik modulasi, AM dan FM adalah modulasi yang banyak diterapkan pada radio siaran karena tekhniknya relatif lebih mudah dibandingkan dengan tekhnik-tekhnik lain. sehingga rangkaian pemancar dan penerima radionya lebih sederhana dan mudah dibuat. Di pemancar radio dengan tekhnik AM, amplitudo gelombang carrier akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan. Frekuensi gelombang carriernya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF (radio frequency) amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh. Setelah itu, dipancarkan melaui antena.

Dalam perjalannanya mencapai penerima, gelombang akan mengalami redaman (fading) oleh udara, mendapat interfensi dari frekuensi-frekuensi lain, noise, atau bentu-bentuk gangguan lainnya. gangguan-gangguan itu umumnya berupa variasi amplitudo sehingga mau tidak mau akan mempengaruhi ampitudo gelombang yang terkirim. Akibatnya, informasi yang terkirim pun akan berubah dan mutu informasi yang diterima jelas berkurang. Frekuensi carrier untuk siaran AM terletak di Medium Frequency (300 kHz-3 MHz).[5]

AM menggunakan modulasi amplitudo untuk mengirimkan suara. Metode ini mengubah kekuatan sinyal amplitudo untuk mengirimkan. Sebuah penerima AM kemudian mendeteksi variasi amplitudo pada gelombang radio pada frekuensi tertentu dan memperkuat perubahan tegangan sinyal untuk menggerakkan loudspeaker atau earphone. Maka orang akan mendengar pesan asli yang disampaikan. Namun, jika sinyal tidak cukup kuat ketika mencapai penerima, seseorang akan mendengar hanya bunyi statik.

AM jauh lebih sederhana daripada FM, yang memancarkan sinyal dengan menvariasikan frekuensi sinyal. AM biasanya disiarkan secara mono yang membuatnya cukup untuk radio talk. AM biasanya memiliki kualitas lebih rendah dari FM, tetapi AM memiliki jangkauan jauh lebih tinggi daripada FM, yang biasanya turun setelah 50 km dari stasiun radio.

Kelebihan

• Daya jangkauan gelombangnya jauh lebih tinggi dibandingkan FM (turun setelah 50 km dari stasiun radio).
• Dirancang untuk jarak yang lebih jauh, dari antar kota hingga antar benua.
• Penerimaan sinyal bagus.
• Menggunakan modulasi amplitudo untuk mengirim class.

Kekurangan

a. Suaranya kurang jernih

b. Bandwith lebih kecil.

c. Lebih sederhana dari FM, yang memancarkan sinyal dengan memvariasikan frekuensi sinyal.

d. Biaya lebih murah dari FM

e. Sinyal AM terganggu oleh gedung tinggi dan cuaca

f. Mutu penerimaan tergantung cuaca

g. Mutu suara dibatasi lebar jalur frekuensi

h. Modulasi tidak terlalu baik, mono, mudah terganggu oleh frekuensi listrik

i. Biasanya siaran radio pada mono untuk radio

Keuntungan dan kerugian Radio AM

Keuntungan dari radio AM adalah bahwa itu adalah relatif mudah untuk mendeteksi dengan peralatan sederhana, bahkan jika sinyal tidak sangat kuat, radio AM memiliki cakupan yang lebih luas dibandingkan radio FM. Kerugian utama dari AM adalah bahwa sinyal dipengaruhi oleh badai listrik dan interfensi frekuensi radio lainnya. juga, meskipun pemancar radio dapat mengirimkan gelombang suara frekuensi hingga 15 kHz, sebagian besar penerima mampu memproduksi frekuensi hanya sampai 5 kHz atau kurang. Widebind FM diciptakan khusus diciptakan untuk secara khusus mengatasi kelemahan gangguan radio AM.

Perbedaan Radio AM dan FM

Pada akhir abad kesembilan belas, manusia menemukan bahwa suara dapat ditransmisikan melalui gelombang udara, sehingga dimulai era radi. Radio menjadi bentuk transmisi yang paling populer selama delapan puluh tahun pertama abad kedua puluh. Ada dua cara yang berbeda dari gelombang radio AM (Amplitudo Modulation) dan FM (Frequency Modulation). AM menggunakan modulasi amplitudo untuk mengirimkan suara. Pada FM, frekuensi sinyal pembawa meningkat dan menurun untuk merepresentasikan perubahan tegangan dari sinyal dasar.

Modulasi

Dalam modulasi amplitudo, amplitudo sinyal carrier divariasikan mengikuti sinyal informasi. Sinyal carrier c(t) didefinisikan sebagai :

$c(t)=A_{c}cos(2\pi f_{c}t)$

$A_{c}$ adalah amplitudo sinyal carrier, $f_{c}$ adalah frekuensi sinyal carrier.

Double Sideband (DSB)

Jika sinyal carrier c(t) dimodulasi dengan sinyal informasi m(t), maka akan menghasilkan sinyal hasil modulasi amplitudo s(t) :

$s(t)=A_{c}[1+k_{a}m(t)]cos(2\pi f_{c}t)$

$k_{a}$ adalah modulation depth dari sinyal AM. Bentuk sinyal ini dikenal sebagai double sideband. Kekurangannya adalah ketidakefisienan pada daya transmisi dan pita frekuensi.

Double Sideband - Suppressed Carrier (DSB-SC)

Masalah ketidakefisienan daya transmisi pada DSB dapat diatasi dengan membuang komponen sinyal carrier, sehingga sinyal hasil modulasi s(t) menjadi

$s(t)=A_{c}m(t)cos(2\pi f_{c}t)$

Single Sideband - Suppressed Carrier (SSB-SC)

Untuk mengefisienkan penggunaan pita frekuensi, sinyal DSB-SC dilewatkan pada suatu filter bandpass sehingga hanya salah satu sisi spektrum (atas atau bawah) dari sinyal frekuensi carrier yang dilewatkan. Sinyal hasil proses filter ini dikenal dengan istilah SSB-SC. Selain menggunakan filter bandpass, SSB-SC juga dapat dibangkitkan menggunakan metoda pergeseran fasa.

Demodulasi

Double Sideband (DSB)

Proses demodulasi dapat dilakukan dengan menggunakan detektor selubung. Detektor selubung terdiri dari sebuah rangkaian penyearah setengah gelombang dan filter lowpass.

Double Sideband - Suppressed Carrier (DSB-SC)

Untuk sinyal DSB-SC, digunakan teknik demodulasi deteksi koheren. Proses ini diawali dengan mengalikan sinyal DSB-SC dengan sinyal sinusoid yang dibangkitkan oleh osilator. Sinyal hasil perkalian ini kemudian dilewatkan ke sebuah filter lowpass sehingga didapatkan kembali sinyal informasi. Dalam proses ini, terdapat faktor beda fasa antara sinyal sinusoid yang dibangkitkan dengan carrier dari sinyal DSB-SC. Hal ini dapat menyebabkan hilangnya sinyal informasi jika beda fasa antara kedua sinyal bernilai $\pm \pi /2$

Single Sideband - Suppressed Carrier (SSB-SC)

Untuk sinyal SSB-SC pada dasarnya memiliki prinsip yang sama dengan proses demodulasi sinyal DSB-SC. Teknik-teknik demodulasi DSB-SC dapat digunakan untuk men-demodulasi sinyal SSB-SC.

Lihat pula

• Modulasi frekuensi
• Radio