kOMUNUKASI RADIO I

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, sinyalyang 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.