Amplitudo Modulasi

Pengertian Modulasi

Modulasi merupakan proses mengubau-ubah parameter suatu sinyal
(sinyal pembawa atau carrier) dengan menggunakan sinyal yang lain (yaitu
sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi). Sinyal informasi dapat
berbentuk sinyal audio, sinyal video, atau sinyal yang lain.

Berdasarkan parameter sinyal yang diubah-ubah, modulasi dapat
dibedakan menjadi beberapa jenis:

1. Modulasi amplitudo (AM,Amplitudo Modulation)
   Pada modulasi amplitudo, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi
   mengubah-ubah amplitudo sinyal pembawa. Besarnya amplitudo
   sinyal pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal
   pemodulasi.
2. Modulasi frekuensi (FM, Frequency Modulation)
   Pada modulasi frekuensi, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi
   mengubah-ubah frekuensi sinyal pembawa. Besarnya frekuensi sinyal
   pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.
3. Modulasi Fasa (PM, Phase Modulation)
   Pada modulasi fasa, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi
   mengubah-ubah fasa sinyal pembawa. Besarnya fasa sinyal pembawa
   akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.
   

Modulasi Amplitudo

Seperti telah dijelaskan di atas, pada modulasi amplitudo maka besarnya amplitudo sinyal pembawa akan diubah-ubah oleh sinyal pemodulasi sehingga besarnya sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi tersebut. Frekuensi sinyal pembawa biasanya jauh lebih tinggi daripada frekuensi sinyal pemodulasi. Frekuensi sinyal pemodulasi biasanya merupakan sinyal pada rentang frekuensi audio (AF, Audio Frequency) yaitu antara 20 Hz sampai denan 20 kHz. Sedangkan frekuensi sinyal pembawa biasanya berupa sinyal radio (RF, Radio Frequency) pada rentang frekuensi tengah (MF,MidFrequency) yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Untuk mempermudah pembahasan, hanya akan didiskusikan modulasi dengan sinyal sinus.

Jika sinyal pemodulasi  dinyatakan sebagai e_m= V_m sin ω_mt dan sinyal pembawanya dinyatakan sebagai ec= Vcsin ωct , maka sinyal hasil modulasi disebut sinyal termodulasi atau eAM. Berikut ini adalah analisis sinyal termodulasi AM.

e_AM = V_c(1 + m sin ω_mt ) sin ω_ct
= V_c .sin ω_ct + m . V_c .sin ω_ct . sin ω_mt
= V_c .sin ω_ct + ½ m.V_c.cos(ω_c - ω_m) t
-  ½ m.V_c.cos(ω_c + ω_m) t

dengan
e_AM  : sinyal termodulasi AM
e_m     : sinyal pemodulasi
e_c      : sinyal pembawa
V_c     : amplitudo maksimum sinyal pembawa
V_m    : amplitudo maksimum sinyal pemodulasi
m        : indeks modulasi AM
ω_c     : frekuensi sudut sinyal pembawa (radian/detik)
ω_m    : frekuensi sudut sinyal pemodulasi(radian/detik)
Hubungan antara frekuensi sinyal dalam hertz dengan frekuensi sudut
dinyatakan sebagai:
ω= 2 πf
Gambar di bawah memperlihatkan sinyal informasi (pemodulasi), sinyal pembawa,
dan sinyal termodulasi AM.

(a) Sinyal pemodulasi (b) Sinyal pembawa
(c) Sinyal termodulasi AM

Komponen pertama sinyal termodulasi AM (Vc  sin ωct) disebut
komponen pembawa, komponen kedua ( yaitu ½ m.Vc.cos(ωc - ωm) t )
disebut komponen bidang sisi bawah atau LSB :  Lower Side Band), dan
komponen ketiga ( yaitu ½ m.Vc.cos(ωc + ωm) t ) disebut komponen bidang
sisi atas atau USB : Upper Side Band). Komponen pembawa mempunyai
frekuensi sudut sebesar ωc , komponen LSB mempunyai frekuensi sudut
sebesar ωc - ωm, dan komponen USB mempunyaifrekuensi sudut sebesar ωc
+ ωm.
Pada gambar dibawah diperlihatkan spektrum frekuensi gelombang
termodulasi AM yang dihasilkan oleh spektrum analyzer.

Spektrum frekuensi sinyal termodulasi AM

Harga amplitudo masing-masing bidang sisi dinyatakan dalam harga mutlaknya.

Indeks Modulasi AM

Derajat modulasi merupakan parameter penting dan juga sering disebut
indeks modulasi AM, dinotasikan dengan m. Parameter ini merupakan
perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi (Vm) dengan
amplitudo puncak sinyal pembawa (Vc). Besarnya indeks modulasi
mempunyai rentang antara 0 dan 1. Indeksmodulasi sebesar nol, berarti tidak
ada pemodulasian, sedangkan indeks modulasi sebesar satu merupakan
pemodulasian maksimal yang dimungkinkan.
Besarnya indeks modulasi AM dinyatakan dengan persamaan:

Indeks modulasi juga dapat dinyatakan dalam persen dan dinotasikan
dengan M,

Sampul Gelombang Termodulasi AM

Sampul ini merupakan garis imaginer yang digambar antara nilai-nilai puncak pada setiapsiklus, memberikan bentuk yang ekivalen dengan bentuk tegangan pemodulasi.

e_sampul= V_c+ e_m
= V_c+ V_msin ω_mt

Oleh karena V_m= m V_c maka persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai:

e_sampul= V_c+ m V_csin ω_mt
  = V_c ( 1 + m sin ω_mt )  →sampul positif
  = - V_c ( 1 + m sin ω_mt )  →sampul negatif

gelombang termodulasi AM, dengan Vc = 2.0 Vp Vm 1.04 Volt dan m = 0.53

Bidang-sisi Tunggal (Single Sideband)

Sinyal termodulasi AM seperti telah dibahas di atas, terdiri dari tiga
komponen yaitu komponen pembawa, komponen bidang sisi atas, dan
komponen bidang sisi bawah. Sinyal  ini dapat ditransmisikan atau
dipancarkan secara keseluruhan ke arah penerima. Transmisi semacam ini
disebut transmisi DSBFC (Double Side Band Full Carrier) yang berarti
pemancaran dua bidang sisi (atas dan bawah) berikut dengan komponen
pembawanya. Jenis transmisi yang demikian membutuhkan lebar bidang
sebesar 2 fm, dengan fmadalah frekuensi tertinggi sinyal pemodulasi.
Amplitudo puncak komponen pembawa merupakan bagian yang
terbesar, yaitu Vc. Sedangkan kedua komponen yang lain mempunyai
amplitudo puncak yang sama, yaitu ½ .m.Vc. Hal ini berarti bahwa jika m =
1, maka setiap satuan daya pancaran DSBSC terdiri atas dua pertiga bagian
komponen pembawa dan sisanya terbagi pada komponen bidang sisi atas
(USB) dan bidang sisi bawah (LSB).
Kenyataan di atas merupakan suatu kerugian karena komponen
pembawa dengan daya yang terbesar dari ketiga komponen yang ada ini,
sebenarnya tidak membawa informasi apapun. Jenis transmisi DSBSC
(Double Side Band Suppressed Carrier) merupakan jenis transmisi sinyal
termodulasi AM dimana komponen pembawanya telah ditekan menjadi nol.
Pada jenis ini, lebar bidang yang dibutuhkan sama dengan lebar bidang yang
dibutuhkan pada transmisi DSBFC.

Sinyal DSBSC (a) domain waktu (b) domain frekuensi

Informasi pada sinyal termodulasi AM terkandung dalam komponen
USB dan LSB. Dengan demikian, dapat dipilih opsi lain dalam pentransmisian
sinyal termodulasi AM yaitu dengan mentransmisikan salah satu komponen
bidang sisi, komponen USB atau LSB saja. Cara pentransmisian seperti ini
disebut transmisi bidang tunggal (SSB : Single Side Band). Selain lebih hemat
daya, transmisi SSB juga lebih hemat lebar bidang (yaitu hanya membutuhkan
setengah dari lebar bidang yang dibutuhkan pada transmisi DSBFC). Gambar
3.5 memperlihatkan pemilihan komponen LSB dan USB dalam sistem SSB.
Dalam hal ini yang dipilih untuk dipancarkan adalah komponen USB. Proses
pemilihan dapat dilakukan dengan cara penapisan (filtering).

Pemilihan komponen USB untuk ditransmisikan
dalam sistem SSB

Vestigial Sideband (VSB)

Penapisan salah satu komponen bidang sisi (LSB atau USB) pada
transmisi SSB dapat menghemat lebar bidang dan daya pancar. Penapisan
semacam ini membutuhkan cara khusus dan proses konversi. Terdapat suatu
teknik intermediet antara SSB dan DSBFC yang disebut vestigial sideband
(VSB), yang digunakan dalam industri televisi komersial untuk transmisi dan
penerimaan sinyal video.
Dalam VSB, sebagian (vestige) komponen bidang sisi bawah (LSB)
ikut ditransmisikan bersama komponen bidang sisi atas (USB) dan komponen
pembawa. Hal ini dimaksudkan untuk menjamin bahwa komponen USB
termasuk pembawa video benar-benar ditransmisikan secara keseluruhan.
Disamping itu juga didapatkan penghematan daya dan lebar bidang jika
dibandingkan dengan transmisi DSBFC.

Format kanal standart FCC untuk transmisi gambar warna dan
monokrom di US