- Bagaimana cara kerja amplitudo termodulasi?
- Transmisi radio
- Penerimaan sinyal
- Dengarkan radio dan dengarkan musiknya
- Contoh yang berhasil
- Larutan
The termodulasi amplitudo AM (amplitude modulation) adalah teknik transmisi sinyal di mana gelombang elektromagnetik sinusoidal frekuensi pembawa f c , bertanggung jawab untuk transmisi frekuensi pesan f s << f c bervariasi (misalnya, termodulasi) yang amplitudo sesuai dengan amplitudo sinyal.
Kedua sinyal berjalan sebagai satu, sinyal total (sinyal AM) yang menggabungkan keduanya: gelombang pembawa (sinyal pembawa) dan gelombang (sinyal informasi) yang berisi pesan, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 1. Modulasi amplitudo. Sumber: Wikimedia Commons.
Tercatat bahwa perjalanan informasi terdapat dalam bentuk yang mengelilingi sinyal AM, yang disebut amplop.
Melalui teknik ini, sinyal dapat ditransmisikan dalam jarak yang jauh, oleh karena itu jenis modulasi ini banyak digunakan oleh radio komersial dan band sipil, meskipun prosedurnya dapat dilakukan dengan semua jenis sinyal.
Untuk memperoleh informasi tersebut diperlukan sebuah receiver, dimana proses yang disebut demodulasi dilakukan dengan menggunakan envelope detector.
Detektor amplop tidak lebih dari rangkaian yang sangat sederhana, yang disebut penyearah. Prosedurnya sederhana dan murah, tetapi kehilangan daya selalu terjadi pada proses transmisi.
Bagaimana cara kerja amplitudo termodulasi?
Untuk mengirimkan pesan bersama dengan sinyal pembawa, tidak cukup hanya dengan menambahkan dua sinyal.
Ini adalah proses non-linier, di mana transmisi dengan cara yang dijelaskan di atas dicapai dengan mengalikan sinyal pesan dengan sinyal pembawa, keduanya cosinus. Dan untuk hasil ini tambahkan sinyal pembawa.
Bentuk matematis yang dihasilkan dari prosedur ini adalah sinyal variabel pada waktu E (t), yang bentuknya adalah:
Dimana amplitudo E c adalah amplitudo pembawa dan m adalah indeks modulasi, yang diberikan oleh:
Jadi: E s = mE c
Amplitudo pesan kecil dibandingkan dengan amplitudo pembawa, oleh karena itu:
Jika tidak, amplop sinyal AM tidak akan memiliki bentuk yang tepat dari pesan yang akan dikirim. Persamaan untuk m dapat dinyatakan sebagai persentase modulasi:
Kita tahu bahwa sinyal sinusoidal dan cosinus dicirikan dengan memiliki frekuensi dan panjang gelombang tertentu.
Ketika sinyal dimodulasi, distribusi frekuensi (spektrum) diterjemahkan, yang kebetulan menempati wilayah tertentu di sekitar frekuensi sinyal pembawa f c (yang tidak diubah sama sekali selama proses modulasi), yang disebut lebar pita.
Karena mereka adalah gelombang elektromagnetik, kecepatan mereka dalam ruang hampa adalah kecepatan cahaya, yang terkait dengan panjang gelombang dan frekuensi oleh:
Dengan cara ini, informasi yang akan dikirim dari, katakanlah, stasiun radio berjalan sangat cepat ke penerima.
Transmisi radio
Stasiun radio harus mengubah kata dan musik yang semuanya merupakan sinyal suara menjadi sinyal listrik dengan frekuensi yang sama, misalnya menggunakan mikrofon.
Sinyal listrik ini disebut sinyal frekuensi pendengaran FA, karena berada dalam kisaran 20 hingga 20.000 Hz, yang merupakan spektrum suara (frekuensi yang didengar manusia).
Gambar 2. Banyak stasiun radio yang disiarkan di AM. Sumber: Pixabay.
Sinyal ini harus diperkuat secara elektronik. Pada masa-masa awal radio, radio dibuat dengan tabung vakum, yang kemudian digantikan oleh transistor yang jauh lebih efisien.
Sinyal yang diperkuat tersebut kemudian digabungkan dengan sinyal frekuensi radio FR oleh rangkaian modulator AM, sehingga menghasilkan frekuensi tertentu untuk setiap stasiun radio. Ini adalah frekuensi pembawa f c yang disebutkan di atas.
Frekuensi pembawa stasiun radio AM adalah antara 530 Hz dan 1600 Hz, tetapi stasiun yang menggunakan frekuensi termodulasi atau FM memiliki pembawa frekuensi yang lebih tinggi: 88-108 MHz.
Langkah selanjutnya adalah memperkuat kembali sinyal gabungan dan mengirimkannya ke antena sehingga dapat dipancarkan sebagai gelombang radio. Dengan cara ini ia dapat menyebar ke seluruh angkasa hingga mencapai penerima.
Penerimaan sinyal
Penerima radio memiliki antena untuk menangkap gelombang elektromagnetik yang datang dari stasiun.
Antena terdiri dari bahan konduktif yang pada gilirannya memiliki elektron bebas. Medan elektromagnetik memberikan gaya pada elektron-elektron ini, yang segera bergetar pada frekuensi yang sama dengan gelombang, menghasilkan arus listrik.
Pilihan lainnya adalah antena penerima berisi gulungan kawat dan medan elektromagnetik gelombang radio menginduksi arus listrik di dalamnya. Dalam kedua kasus tersebut, aliran ini berisi informasi yang berasal dari semua stasiun radio yang telah ditangkap.
Selanjutnya, penerima radio dapat membedakan setiap stasiun radio, yaitu menyetel ke salah satu yang disukai.
Dengarkan radio dan dengarkan musiknya
Memilih di antara berbagai sinyal dilakukan dengan sirkuit LC resonansi atau osilator LC. Ini adalah rangkaian yang sangat sederhana yang berisi induktor variabel L dan kapasitor C yang ditempatkan secara seri.
Untuk menyetel stasiun radio, nilai L dan C diatur sedemikian rupa sehingga frekuensi resonansi rangkaian bertepatan dengan frekuensi sinyal yang akan disetel, yang tidak lain adalah frekuensi pembawa stasiun radio: f c .
Setelah stasiun disetel, sirkuit demodulator yang disebutkan di awal mulai bekerja. Dialah yang bertanggung jawab untuk mengartikan pesan yang disiarkan oleh stasiun radio. Ini dilakukan dengan memisahkan sinyal pembawa dan sinyal pesan, menggunakan dioda, dan sirkuit RC yang disebut filter low-pass.
Gambar 3. Di sirkuit osilator LC kiri. Di sebelah kanan sirkuit demodulator. Sumber: F. Zapata.
Sinyal yang sudah terpisah tersebut mengalami proses amplifikasi lagi dan dari sana masuk ke speaker atau headphone sehingga kita bisa mendengarnya.
Prosesnya diuraikan di sini, karena sebenarnya ada lebih banyak tahapan dan jauh lebih kompleks. Tapi itu memberi kita ide bagus tentang bagaimana modulasi amplitudo terjadi dan bagaimana itu mencapai telinga penerima.
Contoh yang berhasil
Gelombang pembawa memiliki amplitudo E c = 2 V (RMS) dan frekuensi f c = 1,5 MHz. Ini dimodulasi oleh sinyal frekuensi fs = 500 Hz dan amplitudo E s = 1 V (RMS). Apa persamaan sinyal AM?
Larutan
Gantikan nilai yang sesuai ke dalam persamaan untuk sinyal termodulasi:
Namun, penting untuk dicatat bahwa persamaan tersebut mencakup amplitudo puncak, yang dalam hal ini adalah tegangan. Oleh karena itu tegangan RMS harus dilewatkan ke puncak dikalikan dengan √2:
- Abjad. Sistem Modulasi. Diperoleh dari: analfatecnicos.net.
- Giancoli, D. 2006. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. 6 th . Ed Prentice Hall.
- Quesada, F. Laboratorium Komunikasi. Modulasi Amplitudo. Diperoleh dari: ocw.bib.upct.es.
- Santa Cruz, O. Transmisi modulasi amplitudo. Diperoleh dari: professors.frc.utn.edu.ar.
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 2. 7 ma . Ed. Pembelajaran Cengage.
- Gelombang Pembawa. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.