Pemancar dan Penerima FM

Pemancar dan penerima FM

Siaran FM stereo di Indonesia sudah cukup luas diselenggarakan, bahkan hingga ke kota-kota kecil di seluruh pelosok tanah air. Sayangnya, siaran ini belum dimanfaatkan secara maksimal karena masih ada fasilitas yang tidak dimanfaatkan, yakni fasilitas pengiriman teledata. Di negara-negara maju, fasilitas ini sudah sejak lama dimanfaatkan untuk mengirimkan data-data teks secara digital. Data/informasi yang dikirimkan bisa dari berbagai jenis, mulai dari informasi teks lagu yang sedang diputar saat itu, pengumuman, cuaca, iklan bioskop, hingga ke pasar uang dan informasi-informasi yang berubah dengan cepat lainnya. Karakteristik sistem teledata ini persis sama dengan sistem teletext yang sekarang sudah lazim digunakan oleh sistem televisi. Karena dikirim dengan sistem broadcast FM stereo dan diterima dengan penerima FM stereo khusus (yang memiliki pemayar) maka informasi teledata ini sangat praktis dan berguna bagi pelanggan yang mobilitasnya tinggi. Seorang pebisnis misalnya, bisa memonitor pergerakan harga saham dari menit ke menit hanya dengan mengantongi pesawat penerima saku yang dilengkapi dengan teledata. Hal inilah yang membedakannya dari sistem teletext televisi, yang (hampir) tidak memiliki mobilitas sama sekali karena untuk menerima siarannya harus menggunakan layar televisi. Pesawat televisi yang portable saat ini belum bisa digunakan dengan maksimal akibat lemahnya sinyal dari pemancar dan terlebih lagi karena sangat boros energi. Batere pesawat televisi mini yang beredar di pasar saat ini, hanya sanggup bertahan selama 2-3 jam saja. Dengan demikian, sistem teledata dengan radio akan lebih unggul dalam banyak hal dibanding dengan sistem teletext televisi.

Studi ini dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana sistem teledata bisa diwujudkan (dengan menggunakan komponen yang tersedia di pasaran) dan kemungkinan aplikasinya di Indonesia. Karena karakteristiknya yang khas, maka pada makalah ini sistem teledata dengan radio disebut juga dengan sistem radiotext.

Sistem Radiotext dengan SCA

Di antara keuntungan FM adalah bebas dari pengaruh gangguan udara, bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan fidelitas yang tinggi. Jika dibandingkan dengan sistem AM, maka FM memiliki beberapa keunggulan, diantaranya :

Lebih tahan noise

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. Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak sejauh, jika dibandingkan pada sistem modulasi AM dimana panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang diakibatkan oleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight).

Bandwith yang Lebih Lebar

Fidelitas Tinggi

Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. Pemakaian saluran FM memberikan respon yang cukup untuk frekuensi audio dan menyediakan hubungan radio dengan noise rendah. Karakteristik yang lain hanyalah ditentukan oleh masalah rancangan perangkatnya saja.

Transmisi Stereo

Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo yang praktis. Ini merupakan sebuah cara bagi industri penyiaran untuk memberikan kualitas reproduksi sebaik atau bahkan lebih baik daripada yang tersedia pada rekaman atau pita stereo. Munculnya compact disc dan perangkat audio digital lainnya akan terus mendorong kalangan industri peralatan dan teknisi siaran lebih jauh untuk memperbaiki kinerja rantai siaran FM secara keseluruhan.

Hak komunikasi Tambahan

Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA), bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio yang berguna untuk khalayak.

Teori Modulasi Frekuensi (FM)

Baik FM (Frekuensi Modulation) maupun PM (Phase Modulation) merupakan kasus khusus dari modulasi sudut (angular modulation). Dalam sistem modulasi sudut frekuensi dan fasa dari gelombang pembawa berubah terhadap waktu menurut fungsi dari sinyal yang dimodulasikan (ditumpangkan). Misal persamaan gelombang pembawa dirumuskan sebagai berikut :

U_c = A_c sin (w_c + q_c)

Dalam modulasi amplitudo (AM) maka nilai ‘A_c‘ akan berubah-ubah menurut fungsi dari sinyal yang ditumpangkan. Sedangkan dalam modulasi sudut yang diubah-ubah adalah salah satu dari komponen ‘w_c + q_c‘. Jika yang diubah-ubah adalah komponen ‘w_c‘ maka disebut Frekuensi Modulation (FM), dan jika komponen ‘q_c‘ yang diubah-ubah maka disebut Phase Modulation (PM).

Jadi dalam sistem FM, sinyal modulasi (yang ditumpangkan) akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah-ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Sedangkan pada PM perubahan dari sinyal modulasi akan merubah fasa dari gelombang pembawa. Hubungan antara perubahan frekuensi dari gelombang pembawa, perubahan fasa dari gelombang pembawa, dan frekuensi sinyal modulasi dinyatakan sebagai indeks modulasi (m) dimana :

m = Perubahan frekuensi (peak to peak Hz) / frekuensi modulasi (Hz)

Dalam siaran FM, gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplituda dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal modulasi yang diatur oleh frekuensi modulator.

Pre-Emphasis

Pre-emphasis dipakai dalam pesawat pemancar untuk mencegah pengaruh kecacatan pada sinyal terima. Karena iru komponen pre-emphasis ditempatkan pada awal sebelum sinyal itu sempat masuk pada modulator. Pengaruh kecacatan itu berasal dari differential gain (DG-penguatan yang berbeda) dan differential phase (DP-fasa yang berbeda). Pre-emphasis akan menekan amplitudo dari frekuensi sinyal FM yang lebih rendah pada input.

Dengan penggunaan alat ini ketidaklinearan (cacat) akibat sifat DG dan DP dalam transmisi dapat dikurangi. Nantinya di ujung terima pada demodulator dipasang komponen de-emphasis yang mempunyai fungsi kebalikan dari pre-emphasis.