Assalamualaikum wr.wb
Ini adalah rangkuman dari beberapa blog yang saya baca. Kali ini tentang radio. Sebelumnya, apakah radio FM itu ??
Frekuensi yang
dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 - 108 MHz, dimana pada wilayah
frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik atmosfir maupun
interferensi yang tidak diharapkan
Saluran siar FM
standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran
siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih
kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang
lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband
dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian VHF (Very High Frequency)
dari spektrum frekuensi di mana tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada
gelombang dengan panjang medium (MW) pada band siar AM.
Tujuan dari
pemancar FM adalah untuk mengubah satu atau lebih sinyal input yang berupa
frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio
Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke
sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas
modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit. Sebenarnya pemancar
FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri,
yaitu:
a. FM exciter mengubah sinyal audio menjadi
frekuensi RF yang sudah termodulasi
b. Intermediate Power Amplifier (IPA)
dibutuhkan pada beberapa pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu
menghandle final stage
c. Power Amplifier di tingkat akhir
menaikkan power dari sinyal sesuai yang dibutuhkan oleh sistem antenna
d. Catu daya (power supply) mengubah input
power dari sumber AC menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh
tiap subsistem
e. Transmitter Control System memonitor,
melindungi dan memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga mereka dapat
bekerja sama dan memberikan hasil yangdiinginkan
f. RF lowpass filter membatasi frekuensi
yang tidak diingikan dari output pemancar
g. Directional coupler yang mengindikasikan
bahwa daya sedang dikirimkan atau diterima dari sistem antena
Blok diagram
Pemancar FM Stereo
Blok diagram
Pemancar FM Stereo. Dalam sebuah pemancar FM (Frequency Modulation), proses
modulasi mengakibatkan perubahan frekuensi sinyal pembawa berupa deviasi
frekuensi yang besarnya sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi (pesan).
Berbeda dengan pemancar AM pada umumnya, pemodulasian dilakukan pada tingkat
modulator yang merupakan awal dari tingkat osilator.
Untuk lebih
jelasnya kita perhatikan blok diagram sebuah pemancar FM sederhana :
Blok Diagram Pemancar FM Stereo
1. Encoder
Bagian ini
merupakan tahap awal masukan yang berasal dari audio-prosessor dan hanya ada
pada sistem pemancar FM stereo. Pada sistem pemancar mono bagian ini tidak ada.
Encoder mengubah sinyal perbedaan L dan R menjadi sinyal komposit 38 kHz
termodulasi DSBSC. Lebih jelasnya silahkan baca artikel saya mengenai Sistem
Pemancar FM Stereo.
2. Modulator FM/PM
Modulator FM
(Frequency Modulation) atau dapat juga berupa modulator PM (Phase Modulation).
Prinsip dasarnya adalah sebuah modulator reaktansi. Pada FM, sinyal audio level
daya rendah mengguncang reaktansi kapasitif dari varaktor deoda untuk
menghasilkan deviasi frekuensi osilator. Amplitudo tertinggi sinyal audio
berakibat pada turunnya nilai kapasitansi (naiknya reaktansi kapasitif)
varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai tertinggi. Sebaliknya,
pada level terendah sinyal pemodulasi, berakibat pada naiknya kapasitansi
(turunnya reaktansi kapasitif) varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada
nilai terendah. Lebar deviasi tidak lebih dari 75 kHz untuk setiap sisi atau
150 kHz secara keseluruhan.
3. Osilator
Membangkitkan
getaran frekuensi tinggi sesuai dengan frekuensi lingkar tala dari generator
tala yang pada umumnya menggunakan resonator paralel berupa LC jajar. Nilai C
dibangun sebagian atau keseluruhan menggunakan varaktor deoda yang ada pada
bagian modulator (untuk tipe modulator dengan varaktor). Pada FM komersial,
frekuensi kerja osilator mulai 87,50 MHz s/d 108,50 MHz untuk FM II dan 75,50
MHz s/d 96,50 MHz untuk FM I.
4. Buffer (Penyangga)
Penyangga (buffer)
berfungsi menguatkan arus sinyal keluaran dari osilator. Sebuah penyangga
identik dengan rangkaian dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran
rendah sehingga sering digunakan emitor follower pada tahap ini.
5. Driver (Kemudi)
Rangkaian driver
berfungsi mengatur penguatan daya (tegangan dan arus) sinyal FM dari penyangga
sebelum menuju ke bagian penguat akhir. Pada sistem pemancar FM sering
digunakan penguat kelas A untuk menjamin linieritas sinyal keluaran. Mengingat
efisiensi penguat kelas A yang rendah (hanya sekitar 30%), maka perlu beberapa
tingkatan driver sebelum penguat akhir (final amplifier). Pada tahap driver,
penggunaan tapis -lolos-bawah sangat dianjurkan untuk menekan frekuensi
harmonisa.
6. Penguat Akhir (Final Amplifier)
Bagian penguat
akhir merupakan unit rangkaian penguat daya RF efisiensi tinggi, untuk itu
sering dan hampir selalu digunakan penguat daya RF tertala kelas C karena
menawarkan efisiensi daya hingga “100%”. Bagian akhir dari penguat akhir mutlak
dipasang filter untuk menekan harmonisa frekuensi.
7. Antena
Mengubah getaran
listrik frekuensi tinggi menjadi gelombang elektromagnetik dan meradiasikannya
ke ruang bebas. Jenis antena sangat berpengaruh pada pola radiasi pancaran
gelombang elektromagnetik.
8. Catu Daya (Power Supply)
Catu daya harus
mempu mensuplay kebutuhan daya listrik mulai dari tingkat modulator – osilator
sampai tingkat penguat akhir daya RF. Pemasangan shelding pada blok pen-catu
daya merupakan hal penting untuk sistem pemancar FM, selain itu pemakaian
filter galvanis sangat dianjurkan untuk menekan sinyal gangguan pada rangkaian
jala-jala dan sebaliknya.
Dalam sebuah blok
diagram pemancar FM stereo seperti gambar di atas, untuk dapat bekerja dengan
baik, diperlukan penalaan rangkaian. Dalam sistem pemancar FM modern, tingkat
encoder sampai dengan driver telah tersedia dalam bentuk modul yang dikenal
dengan istilah Excitter FM Stereo. Pada modul semacam itu tidak diperlukan
penalaan rangkaian secara manual karena rangkaian tala sudah dirancang
sedemikian rupa untuk dapat bekerja pada bidang yang lebar, sehingga penalaan
hanya dilakukan pada bagian input dan output penguat akhir daya RF.
Blok diagram Penerima
FM Stereo
Di dalam radio
penerima, pesan asli yang dipindahkan ke bagian frekuensi pembawa diproses dan
dideteksi sehingga diperoleh kembali sinyal pesan asli yang dikirimkan oleh
pemancar FM. Proses pengembalian pesan asli dari bagian frekuensi pembawa ini
dapat dinikmati setelah melalui beberapa tahapan proses pada tiap bagian blok
diagram radio penerima FM.
Berikut ini gambar
Blok diagram radio penerima FM :
1. Antena Penerima.
Antena dapat
bersifat omnidirectional (ke segala arah) untuk pemakaian umum atau sangat
terarah untuk komunikasi titik ke titik. Gelombang yang merambat dari pemancar
menginduksi tegangan lemah dalam antena penerima. Besarnya amplitudo tegangan
antena yang terinduksi antara beberapa puluh milivolt sampai kurang dari 1
mikrovolt, tergantung pada berbagai kondisi. Pada penerima FM komersial banyak
digunakan antena omnidirectional 1/4 lamda (panjang gelombang) untuk pemakaian
umum dengan menggunakan chasis pesawat sebagai pentanahan.
2. Penguat Tala RF.
Tingkat ini
menaikkan daya sinyal ke tingkat yang cocok untuk masukan ke pencampur (mixer)
dan membantu mengisolasi osilator lokal dari antena. Tingkat ini tidak memiliki
tingkat pemilahan frekuensi yang tinggi, tetapi berperan untuk menolak
sinyal-sinyal yang sangat jauh dari saluran yang diinginkan. Tingkat daya
sinyal ini perlu dinaikkan sebelum dicampurkan, karena adanya derau yang tidak
diinginkan masuk ke tingkat pencampur.
3. Osilator Lokal.
Osilator lokal
dalam penerima ditala untuk menghasilkan frekuensi fLO yang berbeda dengan
frekuensi sinyal datang fRF sebesar frekuensi intermediate (antara) fIF. Dengan
demikian fLO adalah sama dengan fRF + fIF atau fRF – fIF. Pada banyak
penerapan, seringkali digunakan frekuensi osilator lokal fLO lebih tinggi
dibandingkan dengan frekuensi sinyal datang fRF, sehingga berlaku persamaan fLO
= fRF + fIF atau fIF = fLO – fRF.
4. Mixer.
Merupakan
pencampur, alat tidak linear yang menggeserkan sinyal yang diterima pada fRF ke
frekuensi intermediate fIF. Modulasi pada pembawa yang diterima juga diubah ke
frekuensi intermediate.
5. Penguat Tala IF.
Berfungsi menaikkan
sinyal ke tingkat yang cocok untuk dideteksi dan menyediakan sebagian besar
pemilahan frekuensi yang diperlukan untuk “melewatkan” sinyal yang diperlukan
dan menyaring keluar (filter) sinyal-sinyal yang tidak diinginkan yang terdapat
dalam keluaran pencampur. Karena rangkaian penguat tala IF selalu bekerja pada
frekuensi tetap (fIF), maka sering digunakan filter-filter keramik atau kristal
untuk dapat melakukan pemilahan yang baik.
6. Pembatas Penguat Tala IF.
Berfungsi membatasi
sinyal keluaran dari penguat tala IF. Pada blok diagram radio penerima FM di atas, pembatasan ini berfungsi
untuk mendapatkan nilai linear dari sinyal IF sebelum masuk ke Detektor yang
sering berupa rangkaian Diskriminator fasa. Penguat tala IF dan Pembatas
Penguat Tala IF membentuk sebuah
rangkaian BPF dengan Band Width 150 kHz pada nilai tengah 10,7 MHz.
7. Detektor AGC.
Automatic Gain
Control. Merupakan umpan balik negatif dengan mencuplik amplitudo sinyal dari
penguat IF untuk menggerakkan rangkaian AGC yang selanjutnya mengendalikan gain
dari Penguat Tala RF dan Penguat Tala IF.
8. Diskriminator.
Pada dasarnya
merupakan detektor FM yang berfungsi memulihkan sinyal pesan asli dari masukan
IF termodulasi. Detektor jenis ini mendeteksi simpangan frekuensi (deviasi
frekuensi) pada sinyal pembawa termodulasi FM dan mengubahnya menjadi beda
tegangan pada keluarannya.
9. AFC.
Automatic Frequency
Control bekerja berdasarkan feedback negatif yaitu dengan diturunkan sebuah
sinyal yang besarnya sebanding dengan deviasi rata-rata dari frekuensi tengah
yang diterima pada titik tengah Band Pass IF penerima. Sinyal ini digunakan
untuk mengubah reaktansi sebuah varaktor pada rangkaian osilator untuk
menggeser frekuensinya, sehingga cukup untuk mengimbangi deviasi dan membawa
sinyal tersebut kembali ke tengah Band Pass IF.
10. De-Emphasis.
Pada Blok Diagram
radio FM, rangkaian ini berfungsi menekan kebisingan penerimaan akibat
penerapan pre-emphasis pada pemancar dengan 6 dB/Oktaf, dengan demikian
jaringan kebisingan dapat diratakan pada sisi keluarannya.
11. Volume dan Penguat Audio.
Bertugas menaikkan
tingkat daya sinyal audio keluaran detektor setelah melalui de-emphasis ke
harga yang cocok untuk menggerakkan pengeras suara.
12. Pengeras Suara (Loudspeaker).
Mengubah informasi
sinyal listrik audio kembali ke bentuk aslinya yaitu gelombang suara. Dalam
praktek, banyak sekali variasi dari sistem penerima radio FM yang dapat
dijumpai, sehingga tidak satupun diagram blok radio fm yang dapat dianggap
khas.
Mungkin ini dulu ya.. tunggu update tentang radio..
Wassalamualaikum wr.wb
