MODULASI

PENGERTIAN MODULASI

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.

Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.

Mengapa diperlukannya modulasi, hal ini dikarenakan modulasi dapat berfungsi untuk?

·        Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang  menggunakan frekuensi sama  atau berdekatan

·        Dimensi antena  menjadi lebih mudah diwujudkan

·        Sinyal termodulasi dapat di multiplexing dan ditransmisikan via  sebuah saluran transmisi

Jenis – jenis modulasi diantaranya yaitu:

·        Modulasi analog, di antaranya:

o       Amplitude Modulation (AM)

o       Frequency Modulation (FM)

o       Phase Modulation (PM)

·        Modulasi digital, di antaranya:

o       Amplitude-Shift Keying (ASK)

o       Frequency-Shift Keying (FSK)

o       Phase-Shift Keying (PSK)

·        Modulasi gabungan (hybrid):

o       Pulse-code modulation (PCM)

o       Pulse-width modulation (PWM)

o       Pulse-amplitude modulation (PAM)

o       Pulse-position modulation (PPM)

o       Pulse-density modulation (PDM)

MODULASI ANALOG

Pengubahan  parameter suatu isyarat (carrier signal) oleh isyarat lain (isyarat pemodulasi/ modulating signal) . Penumpangan isyarat  pemodulasi /informasi ke isyarat  pembawa.

 

Jenis – jenis modulasi analog diantaranya yaitu:

·        Modulasi amplitude

·        Modulasi frekuensi

·        Modulasi pasa

 

MODULASI AMPLITUDO

Modulasi amplitudo adalah proses memodulasi isyarat 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. 

 

Frekuensi sinyal pembawa pada modulasi amplitudo adalah tetap konstan. AM (Amplitude modulation) adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil.

 

Kelemahan dari modulasi amplitude yaitu:

·        Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir

·        Bandwith yang sempit juga membatasi kualitas suara yang dapat dipancarkan

Contoh gambar dari modulasi amplitudo

 

  

MODULASI FREKUENSI

Modulasi frekuensi merupakan suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal input. Amplitudo sinyal pembawanya tetap konstan.

Contoh gambar dari modulasi frekuensi

Modulasi frekuensi memerlukan bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo. Selain itu FM (Frequency modulation) lebih tahan terhadap gangguan sehingga di pilih untuk sebagai modulasi standart untuk frekuensi tinggi.

Keuntungan dari modulasi frekunsi diantaranya yaitu:

o       Noise lebih kecil (kualitas lebih baik)

o       Daya yang dibutuhkan lebih kecil.

MODULASI PASA

Modulasi pasa merupakan bentuk modulasi yang  merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. PM (phase modulation) jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Dapat menimbulkan ambigu dalam menentukan apakah sinyal mempunyai fase 0^o atau 180^o.

Contoh gambar modulasi pasa

 

MODULASI DIGITAL

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi).

Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio).

Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK.

·        Amplitude Shift Keying

Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.

Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu meoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja.

Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya.

·        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 ang tidak mempunyai fasa 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).

·        Phase Shift Keying

Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fasa. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital.

Sudut fasa 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 fasa yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa 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 :

 - BPSK : 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.

 - 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. Analisa 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.