Apakah itu pemodulatan analog ? Serta jenis-jenisnya5 min read

Kita hidup di zaman komunikasi tanpa wayar dimana semua komunikasi berlaku di ruang udara dengan pertolongan gelombang elektromagnetik. Permodulatan memainkan peranan yang penting dalam membantu isyarat mesej dihantar dengan lebih cekap. Jika anda mendengar radio di dalam kereta, pasti anda perasan terdapat terdapat mod AM dan FM. AM adalah singkatan daripada Amplitude Modulation manakala FM pula adalah singkatan daripada Frequency Modulation. Ianya merupakan jenis pemodulatan yang ada di dalam sistem komunikasi. Perlunya ada pemodulatan ini adalah kerana untuk mengelakkan gangguan antara dua atau lebih mesej signal dari stesen penghantar berlainan. Dengan adanya pemodulatan, kita dapat mengekod sebuah isyarat mesej dengan gelombang pembawa yang mempunyai frekuensi lebih tinggi. Stesen penghantar berlainan akan mempunyai gelombang pembawa yang berlainan. Ini akan mengelakkan bertembungan antara stesen-stesen penghantar tersebut. Artikel kali ini akan menerangkan apakah itu pemodulatan analog serta jenis-jenisnya.

Apakah itu pemodulatan?

Pemodulatan (modulation) adalah satu proses dimana isyarat gelombang yang terhantar ditafsirkan ke atas isyarat berfrekuensi berlainan, selalunya yang lebih tinggi. Isyarat berfrekuensi tinggi ini dipanggil gelombang pembawa. Gelombang pembawa boleh jadi sebuah isyarat arus terus atau arus ulang alik, ataupun isyarat denyut, bergantung kepada aplikasi. Kebiasaannya, gelombang sinus berfrekuensi tinggi digunakan sebagai gelombang pembawa.

Gambarajah di bawah meringkaskan bagaimana proses ini berlaku dalam dunia sebenar. Gelombang pembawa dihasilkan oleh pengayun (oscillator). Pemodulat yang terdiri daripada komponen litar elektronik seperti kapasitor dan transistor akan mengambil input (contoh yang paling ringkas adalah daripada mikrofon) dan gelombang pembawa lalu memproses kedua-dua isyarat ini menjadi gelombang temodulat. Gelombang termodulat akan dihantar ke penerima melalui antena.

Jenis-jenis pemodulatan

Secara amnya, terdapat dua jenis permodulatan, iaitu pemodulatan analog dan digital. Bila kita digital, ia melibatkan ‘0’ dan ‘1’. Di dalam pemodulatan digital, gelombang pembawa membawa nilai ‘0’ dan ‘1’ mengikut isyarat yang dimodulasikan. Contoh jenis pemodulutan digital adalah seperti kunci anjakan amplitud (amplitude shift keying) dan kunci anjakan fasa (phase shift keying). Teknik pemodulotan digital ini banyak digunakan dalam aplikasi digital terbaharu seperti Wi-Fi, telefon pintar dan penyiaran televisyen digital.

Pemodulatan analog pula adalah teknologi pemodulutan yang lebih tua, dimana banyak digunakan dalam teknologi peryiaran radio dan televisyen. Pemodulatan analog melibatkan gelombang sinus yang berterusan digunakan sebagai gelombang pembawa yang memodulatkan isyarat mesej yang dihantar. Sebuah gelombang sinus yang digunakan sebagai gelombang pembawa mempunyai persamaan seperti berikut:

c(t)=V_cSin(2f_ct+\theta)

Dimana:
Vc = Amplitud
fc= Frekuensi
𝛳=Fasa

Disebabkan terdapat tiga pemboleh ubah iaitu Amplitud, Frekuensi dan Fasa, kita boleh memodulatkan isyarat mesej kedalam salah satu pemboleh ubah tersebut. Justeru, Pemodulatan analog terbahagi kepada tiga lagi jenis iaitu:
1. Pemodulatan Amplitud
2. Pemodulatan Frekuensi
3. Pemodulatan Fasa

Artikel kali ini akan menerangkan jenis-kenis pemodulatan analog tersebut dengan lebih mendalam.

Pemodulatan Amplitud

Permodulatan amplitud adalah satu teknik dimana amplitud bagi gelombang pembawa diubah berdasarkan isyarat mesej yang ingin dihantar. Dalam teknik ini, frekuensi dan fasa gelombang pembawa tidak berubah, hanya amplitud yang berubah.

Seperti yang ditunjukkan diatas, isyarat mesej berterusan mempunyai nilai positif dan negatif. Gelombang pembawa pula adalah gelombang sinus yang mempunyai frekuensi, fasa dan amplitudnya. Apabila kita memodulatkan isyarat mesej tersebut kedalam gelombang pembawa, akan terhasil isyarat yang termodulat. Kita dapat lihat amplitud bagi isyarat termodulat itu berubah mengikut nilai isyarat mesej yang dihantar. Perhatikan frekuensi dan fasa kekal tidak berubah dalam gelombang termodulat yang terhasil.

Isyarat gelombang termodulat mempunyai persamaan seperti berikut:

y(t)=Asin(2\pi f_ct) +\frac {1}{2} Am[sin(2\pi[f_c+f_m]t + \phi) +sin(2\pi[f_c-f_m]t-\phi)]

Dimana:

A adalah amplitud bagi gelombang pembawa
m sensitiviti amplitud
fc adalah komponen frekuensi bagi gelombang pembawa
fm adalah komponen frekuensi bagi gelombang mesej
Φ adalah fasa bagi gelombang mesej.

Walaubagaimanapun, pemodulatan amplitud memerlukan jalur yang lebih lebar, menggunakan lebih banyak kuasa dan penapisan juga lebih mencabar. Selain itu, disebabkan isyarat pemodulatan amplitud mengunakan amplitud untuk mengekod mesej, isyarat hingar akan menjejaskan amplitud gelombang termodulat lalu merendahkan kualiti isyarat mesej yang dibawa. Dengan ini, ayuh kita lihat teknik pemodulatan frekuensi untuk sedikit sebanyak menyelesaikan masalah ini.

Pemodulatan Frekuensi

Pemodulatan frekuensi pula adalah teknik dimana frekuensi gelombang pembawa berubah berdasarkan isyarat mesej yang dihantar. Dalam teknik ini, isyarat mesej dikodkan kedalam frekuensi gelombang pembawa tersebut.

Boleh dilihat daripada gambarajah dimana gelombang yang termodulat mempunyai frekuensi yang berubah mengikut nilau gelombang mesej. Nilai gelombang mesej yang paling positif menghasilkan frekuensi gelombang termodulat yang paling tinggi dan gelombang mesej yang paling negatif menghasilkan frekuesi gelombang termodulat yang paling rendah. Perhatikan amplitud dan fasa gelombang termodulat tidak berubah kerana kita hanya bermain dengan frekuensi.

Gelombang termodulat bagi pemodulatan frekuensi mempunyai persamaan seperti berikut:

y(t)=A_c cos(2\pi f_c t+\frac{f\vartriangle}{fm}sin(2\pi f_mt))

Dimana:

Ac adalah amplitud bagi gelombang pembawa
fc adalah frekuensi gelombang pembawa
fm adalah frekuensi gelombang mesej
f∆ pula adalah frekuensi sisihan.

Berbeza dengan pemodulatan amplitud, pemodulatan frekuensi menggunakan kuasa yang lebih rendah dan kurang terjejas dengan isyarat hingar (noise). Disbebakan pemodulatan frekuensi hanya melibatkan perubahan pada frekuensi unuk mengekod mesej, isyarat hingar yang mengubah amplitud kurang menjejaskan kualiti isyarat termodulat tersebut.

Bacaan lanjut

Different Types of Modulation Techniques in Communication Systems (elprocus.com)

Modulation-Types-Amplitude,Frequency,Phase Modulation, (circuitstoday.com)

Frequency Modulation (FM) – NI

Frequency Modulation Vs. Amplitude Modulation (vedantu.com)

Phase Modulation : Wave Equation, Advantages & Disadvantages (watelectronics.com)