Gelombang Radio

Jaringan Nirkabel

A.   Gelombang radio

1.      Frekuensi dan panjang gelombang

2.      Teknik pemodulasian AM, FM

3.      Teknik pemodulasian PM, FSK

4.      Teknik pemodulasian PSK, CDMA

A.      Gelombang Radio

Gelombang radio dapat dihasilkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan oleh antena dan diterima oleh antena pula. Gelombang radio mempunyai frekuensi antara  Hz sampai  Hz. Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain.

Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik.

Jenis – jenis Gelombang Radio

Gelombang radio ini dipancarkan dari antena pemancar (transmitter) dan diterima oleh antena penerima (receiver). Jika dibedakan berdasarkan frekuensinya, gelombang radio dibagi menjadi beberapa band frekuensi. Jenis-jenis Gelombang Radio :

·           Gelombang Radio AM ( Amplitudo Modulation )

Informasi yang dipancarkan oleh antena yang berupa suara dibawa gelombang radio berupa perubahan amplitudo yang disebut amplitudo modulasi (AM). Gelombang AM mempunyai frekuensi antara Hz sampai  Hz. Gelombang tersebut memiliki sifat mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi, sehingga mampu mencapai jangkauan yang sangat jauh dari stasiun pemancar radio.

Keunggulan AM adalah AM juga dipakai dalam transmisi isyarat video dalam televisi. AM adalah sistem yang sederhana, murah, dan hanya membutuhkan lebar jalur kecil. Jangkauan siaran dengan frekuensi AM lebih jauh (200 km) dan biaya untuk pemancaran AM lebih murah daripada FM.

Kelemahan gelombang radio AM adalah sering terganggu oleh gejala kelistrikan di udara, sehingga gelombang yang ditangkap pesawat radio kadang terdengar berisik.

·         Gelombang Radio FM ( Frequency Modulation )

Gelombang radio FM mempunyai frekuensi sekitar  Hz. Radio FM menggunakan gelombang ini sebagai pembawa berita/informasi. Informasi dibawa dengan cara frekuensi modulasi (FM). Pemancar FM lebih jernih jika dibandingkan dengan pemancar AM. Hal ini dikarenakan gelombang radio FM tidak terpengaruh oleh gejala kelistrikan di udara. Gelombang radio FM tidak dapat dipantulkan oleh ionosfer bumi, sehingga tidak dapat menjangkau tempat-tempat yang jauh di permukaan bumi. Supaya jangkauan gelombang jauh diperlukan stasiun penghubung (relay), yang ditempatkan di satelit atau di permukaan bumi.

Keunggulan FM adalah Amplitudo yang konstan dari gelombang FM memungkinkan efisiensi pemancar yang tinggi. Desah pada isyarat FM hanya sepertiga dari desah isyarat AM untuk lebar jalur yang sama. FM memiliki kemampuan transmisi stereo yang tidak dimiliki oleh pemancar AM. Kualitas audio yang diterima juga lebih tinggi daripada kualitas audio yang dimodulasi dengan AM.

Kelemahan FM adalah Jalur yang dibutuhkan lebih lebar. Untuk siaran hiburan, harga FM (max) biasanya adalah ± 75 kHz yang memungkinkan frekuensi pemodulasi sebesar 15 kHz. FM memiliki jangkauan siaran terbatas (75 km), dibalik gunung atau bukit tidak bisa ditangkap siarannya.

1.       Frekuensi dan panjang gelombang

Menurut Frekuensinya, gelombang radio dapat dibedakan menjadi:

a.       Frekuensi Rendah (LF)

Memiliki frekuensi 30 KHz s/d 300 KHz. Panjang gelombang 1500 M. Biasa digunakan untuk radio gelombang panjang dan komunikasi jarak jauh.

b.        Frekuensi Sedang (MF)

Memiliki frekuensi 300 KHz s/d 3 MHz. Gelombang Radio berfrekuensi sedang biasa digunakan untuk sistem komunikasi. Gelombang ini memiliki panjang 300 M. Gelombang ini tidak bisa menembus atmosfer, bahkan pada bagian Ionosfer gelombang tersebut justru dipantulkan kembali sehingga informasi yang dibawa gelombang bisa menuju tempat yang jauh dari pemancar.

c.         Frekuensi Tinggi (HF)

Memiliki frekuensi 3 MHz s/d 30 MHz. Panjang dari gelombang ini adalah 30 M. Biasa digunakan untuk radio komunikasi jarak pendek, radio amatir, CB.

d.      Frekuensi Sangat Tinggi (VHF)

Memiliki frekuensi 30 MHz s/d 300 MHz. Panjang gelombang adalah 3 M. Gelombang tidak dapat dipantulkan oleh Ionosfer. Sehingga memiliki jangkauan yang sempit. Dan cocok digunakan untuk komunikasi antar satelit. Agar gelombang ini bisa berjangkauan jauh maka perlu stasiun penghubung (Relai). Biasa digunakan untuk Radio FM, Komunikasi Polisi, Pelayanan Darurat.

e.       Frekuensi Ultra Tinggi (UHF)

Memiliki frekuensi 300 MHz s/d 3 GHz. Panjang gelombang adalah 30 Cm. Gelombang tidak dapat dipantulkan oleh Ionosfer. Sehingga memiliki jangkauan yang sempit. Dan cocok digunakan untuk komunikasi antar satelit. Agar gelombang ini bisa berjangkauan jauh maka perlu stasiun penghubung (Relai). Biasa digunakan untuk Komunikasi Televisi.

f.       Frekuensi Super Tinggi (SHF)

Memiliki frekuensi diatas 3 GHz. Panjang gelombang adalah 3 Cm. Biasa digunakan untuk radar, komunikasi satelit, telepon, saluran televisi.

Jenis panjang Gelombang Radio:

a.              Gelombang Panjang (1500 M)

b.             Gelombang Sedang (300 M)

c.              Gelombang Pendek (30 M)

d.             Gelombang Sangat Pendek (3 M)

e.              Gelombang Ultra Pendek (30 Cm)

f.              Gelombang Mikro (3 Cm)

2.        Teknik Pemodulasian AM, FM

·         Modulasi AMPLITUDO (AM)

§  Amplitude modulation full carrier untuk radio broadcast

§  Double sideband suppressed carrier (DSB-SC) untuk komunikasi radio

§  Single sideband (SSB) USB (upper sideband), LSB (lower sideband),

§  ISB (independent sideband) untuk komunikasi radio

§  Vestigial sideband (VSB) untuk pemancar TV

§  Sinyal pemodulasi: Sinyal asal yang berisi informasi.

§  Sinyal pembawa : Sinyal frekuensi tinggi yang ditumpangi oleh sinyal informasi selama proses transmisi.

§  Pada jenis modulasi ini amplituda sinyal pembawa diubah-ubah secara proporsional terhadap amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan frekuensinya tetap selama proses modulasi.

·         Modulasi Frekuensi (FM)

Narrowband FM(bandwidth<20kHz) dan wideband FM (bandwidth=150 kHz). Pada modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang pembawa, sedangkan amplitudanya konstan selama proses modulasi. Proses modulasi frekuensi digambarkan sebagai berikut:

Pemancar FM

Sumber suara yang dapat digunakan bermacam-macam. Tape, CD-player, mp3-player, microphone bahkan radio juga dapat dipakai. Segala jenis catu daya juga dapat dipakai pada sistem pemancar FM asalkan catu daya tersebut bisa menghasilkan tegangan yang sesuai dan arus yang cukup. Bagaian yang penting dari sistem pemancar FM adalah antena, saluran transmisi dan pemancar itu sendiri. Pemancar FM secara umum terdiri dari blok-blok.

1.        Teknik Pemodulasian PM, FSK

·           Modulasi Fasa (PM)

Pada modulasi ini sinyal informasi mengubah-ubah fasa gelombang pembawa. Besar perubahan fasa sebanding dengan amplituda sesaat sinyal pemodulasi. Modulasi fasa, sama seperti modulasi frekuensi, menghasilkan penyimpangan frekuensi pada sinyal pembawa, sehingga kedua modulasi ini dikelompokkan dalam jenis modulasi sudut. Perbedaannya terletak pada posisi perubahan frekuensi, jika pada modulasi frekuensi deviasi tertinggi dicapai pada amplituda puncak dari sinyal pemodulasi, pada modulasi fasa deviasi maksimum terjadi pada saat sinyal modulasi berubah pada laju yang paling tinggi (slope terbesar) yakni perubahan dari nilai positif ke negatif dan sebaliknya.

Persamaan sinyal PM serupa dengan sinyal FM, perbedaannya hanya terletak pada definisi indeks modulasinya,

Dimana      adalah indeks modulasi fasa, yakni nilai maksimum perubahan fasa. Indeks modulasi FM berubah secara proporsional terhadap perubahan amplituda dan frekuensi sinyal pemodulasi, sedangkan indeks modulasi PM hanya berubah secara proporsional terhadap perubahan amplituda sinyal pemodulasi saja.

·         Frequency-Shift Keying (FSK)

Pada system FSK, 2 buah sinyal sinusoidal dengan amplituda maksimum sama, Ac, tapi frekuensi berbeda, f1 dan f2, digunakan untuk merepresentasikan symbol biner „1‟ dan „0‟.

Secara matematis dapat dituliskan:

Pembangkitan sinyal BFSK dilakukan dengan melalukan data biner dalam format polar ke modulator frekuensi (Voltage Controlled Oscillator). Ketika input modulator berubah dari +V ke –V, maka frekuensi yang ditransmisikan akan berubah juga.

2.        Teknik Pemodulasian PSK, CDMA

·           Phase shift Keying (PSK)

Dalam sistem PSK, sinyal pembawa sinusoidal dengan amplituda Ac dan frekuensi fc digunakan untuk merepresentasikan kedua symbol „1‟ dan „0‟, hanya saja fasa sinyal pembawa untuk kedua simbol tersebut dibuat berbeda 1800. Secara matematis dapat dituliskan:

Pembangkitan sinyal BPSK serupa dengan pembangkitan sinyal BASK, kecuali data binernya dalam format polar.

·         Teknik Pemodulasian CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread spectrum untuk mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz). Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF. Ada beberapa teknik modulasi yang dapat digunakan untuk menghasilkan spektrum sinyal tersebar antara lain Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dimana sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang berkecepatan tinggi, Frequency Hopping Spred Spectrum (FH-SS) dimana frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode chip). Time Hopping Spread Spectrum (THSS) dimana sinyal pembawa informasi tidak dikirimkan secara kontinu tetapi dikirimkan dalam bentuk short burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya, dan hybrid modulation yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik modulasi di atas yang bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masing-masing teknik. Teknik modulasi yang paling banyak dipakai saat ini, termasuk pada system CDMA2000 1x, adalah Direct Sequence Spread Spectrrum (DS-SS) karena realisasinya lebih sederhana dibandingkan teknik modulasi lainnya. Pada DS-SS, sinyal pembawa didemodulasi secara langsung oleh data terkode yang merupakan deretan data yang telah dikodekan dengan deretan kode berkecepatan tinggi yang dibangkitkan oleh suatu Pseudo Random Generator (PRG) dan memiliki karakteristik random semu karena dapat diprediksi dan bersifat periodik. Sinyal yang telah tersebar ini kemudian dimodulasi dengan menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, atau MSK. Pada sistem CDMA2000 1x digunakan teknik modulasi QPSK.

Blok diagram pemancar DS-SS

Sedangkan pada sisi penerima, DS-SS terdiri dai tiga bagian utama yaitu demodulator, despreader dan blok sinkronisasi deret kode.

blok diagram penerima DS-SS

Ketika sinkronisasi deret kode telah tercapai antara pengirim dan penerima (akuisisi dan code trackling loop telah berjalan sempurna), maka dilakukan proses despreading sinyal DS-SS. Dan dengan asumsi bahwa beda fasa pada frekuensi pembawa lokal antara pengirim dan penerima dapat dihilangkan dengan carrier recovery maka sinyal informasi yang sebenarnya akan dapat diperoleh kembali.