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.

Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu

• modulasi analaog
• modulasi digital

Modulasi Analog

Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal analog.

Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :

• Modulasi berdasarkan sudut
  
  
  • Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
  • Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
• Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
  
  
  • Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)
  • Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
  • Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
  • Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
  • Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
  • Quadrature amplitude modulation (QAM)

Modulasi Digital

Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data digital.

Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :

• Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase.
• Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi.
• Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo. 
   
• Modulasi digital
  
  
  
  
  
  Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebenarnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1). Berarti dengan mengamati sinyal 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 sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK.
  1. Amplitude Shift-Keying
  Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal digital berdasarkan pergeseran amplitudo merupakan modulasi dengan mengubah-ubah amplitudo. 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 metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor noice atau gangguan juga harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM.
  2. Frequency Shift Keying
  Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal digital melalui penggeseran frekuensi. Metode 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 yang tidak mempunyai fase 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 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 relatif rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps).
  3. Phase Shift Keying
  Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital melalui pergeseran fase. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase 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 fase yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fase yang ada dapat dideteksi bila fase sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi).
  Jika modulasi di atas digambarkan keluarannya seperti di bawah ini :
  

   

  Cara Modulasi

  
  

  
  Dalam teknik radio kita kenal berbagai macam cara modulasi antara lain modulasi amplitudo yang kita kenal sebagai AM, modulasi frekuensi yang kita kenal sebagai FM dan cara modulasi yang lain adalah modulasi fasa. Radio yang kita gunakan sehari­hari untuk berbicara dengan rekan­-rekan misalnya dengan pesawat HF SSB menggunakan modulasi AM sedangkan pesawat VHF dua meteran umumnya digunakan modulasi FM.
  Pada modulasi amplitudo (AM) getaran suara kita akan menumpang pada carrier yang berujud perubahan amplitudo dari gelombang pambawa tadi seirama dengan gelombang suara kita.
  
  

  
  Sedangkan dengan modulasi frekuensi (FM), gelombang suara kita akan menumpang pada gelombang pembawa dan mengubah­ubah frekuensi gelombang pembawa seirama dengan getaran audio kita.
  Rasanya bisa juga dikatakan bahwa pada AM, gelombang audio menumpang secara transversal sedangkan pada FM audio kita menumpang secara longitudinal.
  Transversal ialah getarannya tegak lurus dengan arah perambatan sedang longitudinal ialah getarannya sama dengan arah perambatannya.
  Perangkat transceiver yang banyak terdapat di pasaran dan yang kita pergunakan sekarang ini menggunakan dua macam modulasi tersebut. Kebanyakan pesawat HFSSB menggunakan modulasi AM dan pesawat-­pesawat VHF dan UHF yang ada di pasaran, menggunakan modulasi FM. 
  
  

   

  Proses Modulasi
  Informasi yang berada di wilayah A akan ditransmisikan ke wilayah B. Informasi tersebut pertama-tama diubah menjadi bentuk sinyal informasi dan ditransmisikan melalui sinyal pembawa / carrier. Proses inilah yang disebut proses modulasi dengan menggunakan alat modulator (peralatan untuk melaksanakan proses modulasi). Setelah tiba di wilayah B, sinyal informasi tersebut harus diubah lagi ke dalam bentuk informasi awal, dengan melakukan proses demodulasi dengan menggunakan alat demodulator (peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi). Perlu diingat bahwa informasi ditransmisikan dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi. Semakin tinggi frekuensinya maka semakin jauh jangkauan antarnya (bandwidth). Dan juga perlu diingat dalam proses men-transmisikan informasi, perangkat tidak hanya digunakan modem, tetapi juga input-output transducer (mentransformasikan suatu bentuk energi menjadi ke bentuk energi yang lain), encoder -decoder, serta transmitter-receiver.

   

  Aplikasi dalam radio

  
  

  

  Satu contoh modulasi frekuensi. Rajah ini memaparkan isyarat pemodulatan, atau mesej, x_m(t), yang menindan pada gelombang pembawa, x_c(t)
  
  

  

  Isyarat yang dimodulatkan, y(t), terhasil dari pemodulatan frekuensi x_c(t) dengan x_m(t).
  Edwin Armstrong membentangkan kertas kerja beliau: "A Method of Reducing Disturbances in Radio Signaling by a System of Frequency Modulation", yang julung kalinya menghuraikan radio FM, di hadapan bahagian New York Institut Jurutera Radio pada 6 November 1935. Kertas itu diterbit pada tahun 1936. ^[1]
  FM jalur lebar (W-FM) memerlukan lebar jalur yang lebih luas berbanding modulasi amplitud oleh isyarat pemodulatan yang sama, namun ini juga menyebabkan isyarat lebih kuat berbanding hingar dan gangguan. Modulasi frekuensi juga lebih kaut berbanding fenomena lenyapan amplitud isyarat ringkas. Kesannya, FM dipilih sebagai piawai modulasi untuk pancaran radio frekuensi tinggi, berfideliti tinggi: maka lahirnya istilah "radio FM".
  Penerima radio menggunakan sejenis pengesan khas untuk isyarat FM serta menunjukkan fenomena yang bergelar "kesan tawanan", iaitu penala dapat menerima dengan jelas yang mana lebih kuat antara dua stesen yang bersiaran pada frekuensi yang sama. Namun begitu, apa yang menyusahkan, hanyutan frekuensi atau kekurangan daya kememilihan elektronik boleh menyebabkan satu stesen atau isyarat tiba-tiba dipintas isyarat lain di saluran bersebelahan. Hanyutan frekuensi biasanya menimbulkan masalah dengan penerima yang amat lama atau murah, sementara daya kememilihan yang tidak cukup boleh menjejaskan mana-mana penala sahaja.
  Isyarat FM juga boleh digunakan untuk membawa isyarat stereo: lihat FM stereo. Ini terhasil dengan menggunakan pemultipleksan dan penyahmultipleksan sebelum dan selepas proses FM, inipun bukan sebahagian FM sebenar. Seluruh artikel ini mengabaikan proses pemultipleksan dan penyahmultipleksan stereo yang digunakan dalam "FM stereo", sebaliknya menumpu pada proses pemodulatan dan penyahmodulatan FM yang seiras dalam proses stereo dan mono.
  Amplifier pensuisan frekuensi radio kecekapan tinggi boleh digunakan untuk memancar isyarat FM (dan isyarat-isyarat amplitud malar yang lain). Untuk suatu kekuatan isyarat yang diberi (diukur pada antena penerima), amplifier pensuisan menggunakan kurang kuasa bateri dan biasanya lebih murah berbanding amplifier linear. Ini memberi FM satu lagi kelebihan berbanding skema-skema modulasi lain yang memerlukan amplifier linear seperti AM dan QAM.