LAPORAN 8 RADIO PEMANCAR PENERIMA FM DAN AM

LAPORAN 8

PRAKTIKUM AUDIO DAN RADIO

Blok Pemancar Penerima FM dan AM

AFRINALDI

1201944

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2014

A.    Tujuan

Setelah pratikumini siswa iharapkan dapat:

1.      Mengetahui blok rangkaian fungsi dari bagian penerima radio FM.

2.      Mengetahui krakteristik kerja rangkain penerima FM.

3.      Melihat besaran bentuk sinyal dari masing-masing bagian pada penerima FM.

      B.  Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang ibutuhkan pada pratikum kali ini adalah:

1.      Trainer penerima FM

2.      Osiloskop

3.      RFG 

4.      Mulitimeter

5.      Toolset

6.      Kabel listrik

B.  Teori Pendukung

1.    Radio Penerima FM

Radio komunikasi FM merupakan radio broadcast yang banyak digunakan. Dibandingkan dengan jenis radio komunikasi yang lainnya dikarenakan suara yang dihasilkan jauh lebih bersih dibandingkan yang lainnya dan gangguan dari noise terhadap sinyal informasi yang dihasilkan jauh lebih rendah dibandingkan radio siaran lain. Radio komunikasi FM bekerja pada spektrum frekuensi VHF 88-108 MHz dengan jenis modulasi frekuensi (FM). Pada system komunikasi broadcast FM selain suara yang dihasilkan lebih bersih juga menggunakan system stereo yang akan menghasilkan suara lebih bagus dibandingkan dengan system mono sesuai dengan format  system audio yang banyak dikembangkan yaitu format audio stereo.

Gambar 1.Blok Penerima FM Mono

Fungsi masing-masing  bagian blok Penerima FM sebagai berikut :

1. Antena: Menangkap gelombang elektromagnetik dari stasiun pemancar radio.
2. Penala  (Tuning): memilih signal dari stansiun pemancar (FRF) yang diinginkan dengan cara membuat suatu rangkaian resonator yang frekuensi resonansinya dapat diubah-ubah (digeser). Daerah kerja penala tergantung dari frekuensi yang akan diterima dan menurut aturan internasional FM = 88 – 108 MHz.
3. RF Amp : menguatkan sinyal RF dari stasiun pemancar yang telah ditala oleh penala.
4. Pencampur (Mixer) : mencampur sinyal yang diterima dri penala yang telah dikuatkan RF Amp. dengan sinyal dari oscilator. Output pencampur mempunyai keluaran yang kompleks karena terdiri dari banyak frekuensi, namun karena ditala oleh pda frekeunsi IF maka diperoleh sinyal dengan frekuensi IF = 10,7 MHz.
5. Osilator Lokal (Local Osc.) : membangkitkan gelombang listrik kontinyu dengan frekuensi tertentu. Frekuensi oscillator lokal untuk FM berkisar dari 98,7 MHz – 118,7 MHz karena Band Width untuk spektrum frekuensi FM Broadcasting (88 MHz – 108 MHz) + Frekuensi IF FM 10,7 MHz.
6. Penguat IF (IF Amp.) : menguatkan sinyal frekuensi antara (FIF = 10,7 MHz) hasil keluaran dari pencampur. Penguat IF sangat penting karena kekuatan sinyal mengalamai pengurangan selama proses pencampuran (mixing)  sehingga sinyal IF perlu dikuatkan kembali untuk mengembalikan sensitivitas dari penerima.
7. Limitter : rangkaian yang mempunyai amplitudo output yang konstan untuk semua input yang melebihi level tertentu dengan tujuan menghilangkan noise pada penerima FM. Rangkaian limitter bekerja dengan sistem membatasi/memotong amplitudo yang menyebabkan noise.
8. Discriminator = FM Detector : berfungsi memungut kembali informasi dari frekuensi tinggi pembawanya. Discriminator dapat juga disebut FM detektor. Dapat juga di definisikan sebagai rangkaian yang merubah variasi frekuensi atau variasi fasa menjadi variasi amplitudo.
9. Deemphasis Network: berfungsi mengembalikan frekuensi tinggi dari intelejen frekuensi (informasi) kembali pada level amplitudo yang setara dengan frekuensi rendahnya. Seperti diketahui, untuk menekan noise, pada pemancar dilakukan preemphasis dimana level amplitudo frekuensi tinggi dari intelejen frekuensi dinaikkan.
10. AFC (Automatic Frequency Control): Rangkaian ini berfungsi mengontrol kestabilan frekuensi osilator lokal. Ini dibutuhkan karena ketidak stabilan frekuensi lokal osilator menyebabkan penyimpangan penerimaan frekuensi pembawa.
11. Penguat Audio (AF Amplifier) : rangkaian yang berfungsi menguatkan sinyal audio (informasi) agar memiliki daya yang cukup kuat untuk menggerakkan beban loudspeaker.
12. Loudspeaker: tranduser yang berfungsi untuk mengubah sinyal-sinyal listrik audio menjadi sinyal suara akustik yang dapat didengar.

Cara Kerja Radio FM :

·         Rangkaian tingkat penguat RF dan osilator lokal pada radio penerima FM ditala oleh sbuah kapasitor variabel 3 kolom satu poros. Pada Radio penerima FM komersial, digunakan bakuan :

·         Dengan demikian, frekuensi osilator lokal dapat diubah dari 98,7 MHz sampai 118,7 MHz, sehingga dari Pencampur menghasilkan suatu frek IF 10,7 MHz. Bagian Penguat IF terdiri dari beberapa tingkat dengan gain tinggi dimana satu atau beberapa darinya adalah pembatas amplitudo yang biasanya diatur agar mempunyai suatu ambang permukaan kira-kira 1 mV pada input tingkat pembatas. Seluruh tingkat di tala sedemikian rupa dengan frekuensi tengah 10,7 MHz dengan bandwidth 150 kHz.

·         Diskriminator yang umum digunakan adalah detektor Reaktif (Quadratur Detector) atau yang lebih dikenal dengan Diskriminator Fasa yang bergantung juga pada hubungan frekuensi/sudut dari suatu rangkaian tala. Cara Kerja detektor radio FM jenis ini pada dasarnya merupakan rangkaian yang tegangan keluarannya sebanding dengan beda antara frekuensi acuan dan frekuensi sinyal masuk. Kelebihan dari detektor ini adalah dalam hal rangkaian tala yang diperlukan yaitu hanya satu saja. AFC (Automatic Frequency Control). AFC pada Radio Penerima FM adalah untuk menstabilkan penerimaan. Cara kerja AFC pada radio FM adalah penerapan dari feedback negatif. Untuk ini diturunkan sebuah sinyal yg besarnya sebanding dengan deviasi rata-rata dari frekuensi tengah yang diterima pada titik tengah Bandpass IF penerima. Sinyal ini digunakan untuk mengubah reaktansi sebuah dioda tala (Varaktor) pda rangkaian osilator untuk menggeser frekuensinya, sehingga cukup untuk mengimbangi deviasi dan membawa sinyal tersebut kembali ke tengah Bandpass IF.

·         Pada pemancar FM, untuk mengantisipasi penurunan deviasi frekuensi pemancar akibat dari penurunan amplitudo sinyal modulasi pada frek tinggi sinyal pemodulasi digunakan rangkaian pre-emphasis. Cara kerja rangkaian ini akan meningkatkan dengan 6 dB/Oktaf untuk frekuensi sinyal modulasi di atas 2,1 kHz. Penerapan pre-emphasis pda pemancar FM secara langsung juga mengakibatkan deviasi frekuensi FM akan lebih lebar pada nada-nada tinggi audio sinyal pemodulasi (treble). Akibatnya, pada radio penerima FM, kebisingan sinyal keluaran yang disebabkan oleh modulasi fasa meningkat langsung sebanding dengan frekuensi atau dengan 6 bB/Oktaf. Sebuah filter yang dinamakan jaringan De-emphasis akan memperlemah kebisingan dengan 6 dB/Oktaf, dngan demikian jaringan kebisingan dpat diratakan pada sisi keluarannya. Rangkaian de-emphasis secara sederhana dapat diwujudkan oleh sebuah jaringan RC yang membentuk rangkaian LPF (Low Pass Filter) dengan frekuensi cut-off = 2,1 kHz.

·         Pengatur volume dan nada serta sebuah penguat audio digunakan untuk memperkuat daya sinyal tegangan keluaran dari rangkaian diskriminator fasa setelah melalui rangkaian de-emphasis. Cara kerja nya adalah dengan menguatkan arus dan tegangan sinyal audio dari taraf mili-Watt sedemikian hingga dapat menggetarkan membran Loudspeaaker. Penguat audio yang digunakan pada radio penerima FM adalah penguat audio yang memiliki jangkauan frekuensi minimal sampai dengan 15 kHz sesuai lebar bidang modulasi pemancar FM untuk mendapatkan karakteristik kualitas Hifi pada reproduksi audio (musik).

2.    Radio Penerima AM

            Radio Komunikasi AM merupkan radio jenis komunikasi yang bekerja pada spektrum frekuensi High Frekuensi(HF) 3-30 Mhz dan jenis modulasi amplitudo (AM).Pada pemancar sinyal informasi (suara)ditumpangkan pada sinyal pembawa(carrier) yang lebih tinggi frekuensinya dari frekuensi informasi ddengan teknik modulasi AM, dan sinyal hasil modulasi diperkuat dan dipancarkan ke udara oleh anten menjadi gelombang elektromagnetik.

            Pada penerima AM berfungsi sebaliknya, gelombang elektromagnetik di udara diterima oleh antenA penerima,dipilih frekuensi oleh bagian penala dan di demodulasikan kembali sehiga hanya sinyal audio saja yang akan diteruskan dan diperkuat sehingga dapat didengarkan oleh telinga manusia melalui loudspeaker.

Gambar 2. Blok diagram penerima AM Super Heterodyne

Bagian RF,Mixer,dan oscilator berfungsi  sebagai tuning yang berfungsi memilih siaran yang diinginkan dan akan menghasilkan frekuensi  IF sebesar 455 KHz

1.      Antenna berfungsi sebagai pengubah / transducer gelombang elektromagnetik menjadi isyarat listrik.

2.      Penala (Tuning)  merupakan RF filter yang berfungsi sebagai pemilah frekuensi dari sekian banyak pemancar yang bekerja pada frekuensi AM 535Khz-1605Khz.

3.      Bagian IF Amplifier berfungsi memperkuatkan amplitudo sinyal yang dihasilkan oleh bagian tuner(sinyal frekuensi antara)sebesar 455 Khz sehingga besarannya sinyal tersebut mencapai nilai yang mampu diolah oleh rangkaian berikutnya.

4.      AM Demodulator berfungsi memisahkan dan menghilangkan sinyal cariier dari sinyal informasi (audio),sinyal informasi akan diteruskan ke bagian berikutnya dan sinyal carrier akan dihilangkan. AM Demodulator terdiri dari sebuah dioda dan kapasitor, dioda melewatkan setengah IF kemudian kapasitor merecover menjadi sinyal audio. Proses ini tidak beda seperti halnya rangkaian penyearah setengah gelombang.

5.      AF Voltage Amplifier dan AF Power Amplifier merupakan bagian penguat audio yang akan memperkuatkan sinyal suara dan menggerakkan loudspeaker sehingga menghasilkan getaran suara yang dapat didengarkan oleh telinga manusia.

6.      Pencampur (Mixer), frekuensi yang telah dipilih penala oleh mixer kemudian digabungkan dengan frekuensi Local Oscilator sehingga menghasilkan frekuensi antara (FIF) sebesar 455Khz. Ada referensi lain yang menggunakan standar IF 470Khz.  Frekuensi IF merupakan hasil pengurangan antara frekuensi oscilator lokal dengan frekuensi RF yang diterima   (If 455Khz = fo – fc).

7.       Osilator Lokal (Local Oscilator) merupakan pembangkit frek sinus konstan tertala oleh sebuah kapasitor variabel yang nilainya linear dengan kapasitor variabel Tuning. Besar frekuesi yang dihasilkan oleh osc lokal ini selalu lebih tinggi 455 kHz dari frek RF yang diterima, yaitu:  fo = (f + 455) Khz.

8.      Penguat AF (Audio Frequency Amplifier) merupakan penguat frek suara sehingga sinyal audio dari detektor menjadi cukup kuat menggerakan speaker.

9.       Loud speaker merupakan transducer / pengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara.

D.  Langkah kerja dan Data Pratikum

1.  Melengkapi peralatan dan bahan pratikum yang akan digunakan ,memeriksa terlebih dahulu peralatan dan memastikan dalam keadaan bekerja.

2.      Merakit dan menginstalasi trainer penerima FM engan benar.

3.      Mencari salah satu siaran yang paling bersih yaitu 90.8 MHz ( RRI pro2 FM )

4.      Melakukan pengukuran pada keluaran dari bagian tuner yang akan menghasilkan IF sebesar 10,7 KHz dan menggambarkan bentuk sinyal dan mencatat pada table berikut ini:

 

5. Melakukan pengukuran pada bagian keluaran IF Amplifier, membandingkan sinyal keluaran sinyal yang masuk pada bagian ini.Apa yang diperkuatkan dan berapa penguatan pada bagian ini. 

Sinyal if input

Sinyal if output

 

6.      Pada bagian FM Demodulator terjadi pemisahan antara sinyal carrier dengan sinyal informasi  lakukan pengamatan dan gambarkan bentuk dari keluaran rangkaian ini?

7.      Pada bagian terakhir melakukan pengukuran pada bagian audio, brerapa kali penguatan yang ilakukan pada bagian ini? Dan menggambarkan bentuk sinyal outputnya.

Gambar keluaran pada bagian audio

  E.  Evaluasi Praktikum / Penugasan

1.      Pada system penerima stereo paa bagian mana terjadi pemisahan sinyal kanal suara stereo,apa nama bagiannya? Lakukan pengukuran untuk masing-masing kanal pada keluaran tersebut? Gambarkan bentuk kedua sinyal dari masing-masing bagian.

2.      Buatkan blok diagram penerima FM stereo sesuai dengan trainer anda?

3.      Apa fungsi rangkain AFC pada penerima FM? Dan jelaskan prinsip kerjanya?

Jawab:  AFC (Automatic Frequency Control) adalah pengontrol kestabilan frekuensi osilator lokal. Ini dibutuhkan krena ketidak stabilan frekuensi oscillator lokal menyebabkan penyimpangan penerimaan frekuensi pembawa.

4.      Kenapa pada penerima FM kualitas audio lebih bagus dibandingkan dengan penerima AM?

Jawab:   Karena FM lebih tahan thadap gangguan sehingga di pilih untuk   sebagai modulasi standart untuk frekuensi tinggi,noise(distorsi) lebih kecil dan (kualitas lebih baik,selain itu daya yang dibutuhkan lebih kecil.

5.      Apa yang dimaksud dengan radio penerima super heterodyne?apa bedanya dengan yang bukan super hetorodyne?

Jawab: superheterodyne adalah pembangkitan frekuensi-frekuensi campuran  di atas batas pendengaranSistem radio penerima AM Superheterodyne  dapat digunakan pada penerima radio dan televisi. Sinyal yang masuk, pertama akan di terima oleh Antenna lalu sinyal akan dipisahkan dan dicampur dengan satu sinyal RF yang berasal dari osilator pada pesawat penerima itu sendiri. Sinyal IF dihasilkan dari selisih suatu pencampuran sinyal tersebut, pada umumnya sinyal tersebut menghasilkan frekuensi sekitar 455 KHz.

6.      Apa fungsi rangkaian AGC pada penerima superheterodyne dan jelaskan prinsip kerjanya?

Jawab:   Untuk mengatur keluaran signal pada detektor agar tetap konstan dengan umpan positif atau negatif kepada RF Amp.

F.  KESIMPULAN

• Pada pemancar FM, untuk mengantisipasi penurunan deviasi frekuensi pemancar akibat dari penurunan amplitudo sinyal modulasi pada frekuensi tinggi sinyal pemodulasi digunakan rangkaian pre-emphasis.
• Radio Komunikasi AM merupkan radio jenis komunikasi yang bekerja pada spektrum frekuensi High Frekuensi(HF) 3-30 Mhz dan jenis modulasi amplitudo (AM).
•  Beda utama antara gelombang AM dengan FM adalah cara memodulasi suaranya. FM dapat diterima dengan pola mono atau stereo. Gelombang FM mempunyai range tambahan sebesar plus 455 KHz. Pada mixer terjadi proses penjumlahan dan pengurangan dimana frekuensi IF = Frekuensi antena - Frekuensi osciloscope.
• Dari Pratikum dapat disimpukan  penerima FM lebih bagus dari pada penerima AM dan FM lebih tahan terhadap noise, dimana frekuensinya diantara 88-108 MHz