LAPORAN 8

PRATIKUM TEKNIK AUDIO & RADIO

BLOK PENERIMA FM

LUSSY FOUR OKTAVIA

NIM/BP: 1201909/2012

Dosen Pembimbing: Drs. Ahmadul Hadi

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2014

1. TUJUAN

1. Untuk mengetahui blok rangkaian dan fungsi dari bagian penerima radio FM
2. Unttuk mengetahui karakteristik kerja rangkaian penerima FM
3. Untuk melihat besaran dan bentuk sinyal dari masing-masing bagian pada penerima FM

2. ALAT DAN BAHAN

1. Trainer Penerima AM
2. Osiloskop
3. RFG
4. Multimeter
5. Toolset
6. Kabel listrik

3. TEORI PENDUKUNG

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.

Bagian antena (Aerial) berfungsi menerima sinyal gelombang elektromagnetik di udara yang berasal dari stasiun pemancar dan merubahnya menjadi gelombang listrik dan diteruskan kebagian penala. Bagian RF, Mixer dan Oscilator berfungsi sebagai bagian penala (tuning) yang berfungsi memilih siaran yang diinginkan dan akan menghasilkan frekuensi IF sebesar 10,7 MHz. Bagian  ini disebut juga dengan frekuensi converter, karena bagian ini merubah besaran frekuensi yang diterima di antenna yang berkisaran antara frekuensi  88-108 MHz menjai frekuensi antara IF sebesar 10,7MHz. Penguat IF memperkuatkan frekuensi antara 10,7 MHz yang berasal dari bagian penala dan besarannnya disesuaikan engan bagian berikutnya ari blok diagram.

FM demodulator atau yang dikenal juga dengan De-Empasis berfungsi memisahkan sinyal carier dengan sinyal suara. Pada bagian ini sinyal dihasilkan sudah murni sinyal audio,bukan sinyal yang masih termodulasi yaitu sinyal yang masih tercampur antar audio dan sinyal carier. AF Voltage Amplifier dan AF Power Ampifier merupakan bagian penguat suara yang akan memperkuatkan sinyal suara dan menggerakkan loadspeaker sehingga menghasilkan getaran suara yang dapat didengarkan oleh telinga manusia dan pada system stereo bagian ini terdiri dari dua buah penguat yang akan menggerakkan dua buah loadspeaker.

Band siar FM terletak pada bagian VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan panjang medium (MW) pada band siar AM. Tujuan dari pemancar FM adalah untuk mengubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit. Sebenarnya pemancar FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri, yaitu:

1. FM exciter mengubah sinyal audio menjadi frekuensi RF yang sudah termodulasi
2. Intermediate Power Amplifier (IPA) dibutuhkan pada beberapa pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu menghandle final stage
3. Power Amplifier di tingkat akhir menaikkan power dari sinyal sesuai yang dibutuhkan oleh sistem antenna
4. Catu daya (power supply) mengubah input power dari sumber AC menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh tiap subsistem
5. Transmitter Control System memonitor, melindungi dan memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga mereka dapat bekerja sama dan memberikan hasil yangdiinginkan
6. RF lowpass filter membatasi frekuensi yang tidak diingikan dari output pemancar
7. Directional coupler yang mengindikasikan bahwa daya sedang dikirimkan atau diterima dari sistem antenna

Blok diagram Pemancar FM Stereo

Blok diagram Pemancar FM Stereo. Dalam sebuah pemancar FM (Frequency Modulation), proses modulasi mengakibatkan perubahan frekuensi sinyal pembawa berupa deviasi frekuensi yang besarnya sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi (pesan). Berbeda dengan pemancar AM pada umumnya, pemodulasian dilakukan pada tingkat modulator yang merupakan awal dari tingkat osilator.

1. Encoder

Bagian ini merupakan tahap awal masukan yang berasal dari audio-prosessor dan hanya ada pada sistem pemancar FM stereo. Pada sistem pemancar mono bagian ini tidak ada. Encoder mengubah sinyal perbedaan L dan R menjadi sinyal komposit 38 kHz termodulasi DSBSC. Lebih jelasnya silahkan baca artikel saya mengenai Sistem Pemancar FM Stereo.

2. Modulator FM/PM

Modulator FM (Frequency Modulation) atau dapat juga berupa modulator PM (Phase Modulation). Prinsip dasarnya adalah sebuah modulator reaktansi. Pada FM, sinyal audio level daya rendah mengguncang reaktansi kapasitif dari varaktor deoda untuk menghasilkan deviasi frekuensi osilator. Amplitudo tertinggi sinyal audio berakibat pada turunnya nilai kapasitansi (naiknya reaktansi kapasitif) varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai tertinggi. Sebaliknya, pada level terendah sinyal pemodulasi, berakibat pada naiknya kapasitansi (turunnya reaktansi kapasitif) varaktor sehingga frekuensi osilator berada pada nilai terendah. Lebar deviasi tidak lebih dari 75 kHz untuk setiap sisi atau 150 kHz secara keseluruhan.

3. Osilator

Membangkitkan getaran frekuensi tinggi sesuai dengan frekuensi lingkar tala dari generator tala yang pada umumnya menggunakan resonator paralel berupa LC jajar. Nilai C dibangun sebagian atau keseluruhan menggunakan varaktor deoda yang ada pada bagian modulator (untuk tipe modulator dengan varaktor). Pada FM komersial, frekuensi kerja osilator mulai 87,50 MHz s/d 108,50 MHz untuk FM II dan 75,50 MHz s/d 96,50 MHz untuk FM I.

4. Buffer (Penyangga)

Penyangga (buffer) berfungsi menguatkan arus sinyal keluaran dari osilator. Sebuah penyangga identik dengan rangkaian dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah sehingga sering digunakan emitor follower pada tahap ini.

5. Driver (Kemudi)

Rangkaian driver berfungsi mengatur penguatan daya (tegangan dan arus) sinyal FM dari penyangga sebelum menuju ke bagian penguat akhir. Pada sistem pemancar FM sering digunakan penguat kelas A untuk menjamin linieritas sinyal keluaran. Mengingat efisiensi penguat kelas A yang rendah (hanya sekitar 30%), maka perlu beberapa tingkatan driver sebelum penguat akhir (final amplifier). Pada tahap driver, penggunaan tapis -lolos-bawah sangat dianjurkan untuk menekan frekuensi harmonisa.

6. Penguat Akhir (Final Amplifier)

Bagian penguat akhir merupakan unit rangkaian penguat daya RF efisiensi tinggi, untuk itu sering dan hampir selalu digunakan penguat daya RF tertala kelas C karena menawarkan efisiensi daya hingga “100%”. Bagian akhir dari penguat akhir mutlak dipasang filter untuk menekan harmonisa frekuensi.

7. Antena

Mengubah getaran listrik frekuensi tinggi menjadi gelombang elektromagnetik dan meradiasikannya ke ruang bebas. Jenis antena sangat berpengaruh pada pola radiasi pancaran gelombang elektromagnetik.

8. Catu Daya (Power Supply)

Catu daya harus mempu mensuplay kebutuhan daya listrik mulai dari tingkat modulator – osilator sampai tingkat penguat akhir daya RF. Pemasangan shelding pada blok pen-catu daya merupakan hal penting untuk sistem pemancar FM, selain itu pemakaian filter galvanis sangat dianjurkan untuk menekan sinyal gangguan pada rangkaian jala-jala dan sebaliknya.

Dalam sebuah blok diagram pemancar FM stereo seperti gambar di atas, untuk dapat bekerja dengan baik, diperlukan penalaan rangkaian. Dalam sistem pemancar FM modern, tingkat encoder sampai dengan driver telah tersedia dalam bentuk modul yang dikenal dengan istilah Excitter FM Stereo. Pada modul semacam itu tidak diperlukan penalaan rangkaian secara manual karena rangkaian tala sudah dirancang sedemikian rupa untuk dapat bekerja pada bidang yang lebar, sehingga penalaan hanya dilakukan pada bagian input dan output penguat akhir daya RF.

Fungsi masing masing blok Penerima FM :

1. Antena : berfungsi menangkap sinyal-sinyal bermodulasi yang bersal dari antena pemancar.
2. Penguat RF : berfungsi unutk menguatkan sinyal yang ditangkap oleh antena sebelum diteruskan ke blok Mixer (pencampur).
3. OSC (Osilator Lokal) : berfungsi unutk mebangkitkan getaran frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal keluaran RF. Dimana hasilnya akan diteruskan ke blok Mixer.
4. Mixer (pencampur) : Berperan untuk mencampurkan kedua frekuensi yang berasal dari RF Amplifier dan Osilator Lokal. Hasil dari olahan mixer adalah Intermediate Frequency (IF) dengan besar 10,7 MHz.
5. Penguat IF : digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok limiter.
6. Limiter (pembatas) : berfungsi unutk meredam amplitudo gelombang yang sudah termodulasi (sinyal yang dikirim pemancar) agar terbentuk sinyal FM murni (beramplitudo rata).
7. Detektor FM : digunakan untuk mendeteksi perubahan frekuensi bermodulasi, menjadi sinyal informasi (Audio).
8. De-emphasis : berfungsi untuk menekan frekuensi audio yang besarnya berlebihan (tinggi) yang dikirim oleh pemancar.
9. AFC (Automatic Frequency Control / Pengendali Frekuensi Otomatis) : berfungsi unutk mengatur frekuensi osilator local secara otomatis agar tetap stabil.
10. Dekoder Stereo : digunakan unutk memproses sinyal Stereo, sehingga hasilnya diteruskan pada 2 buah penguat AF (FM Stereo).
11. Penguat Audio : digunakan untuk menyearahkan getaran/ sinyal AF serta meningkatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan penguat  AF ke suatu pengeras suara.
12. Speaker (pengeras suara) digunakan untuk mengubah sinyal atau getaran listrik berfrekuensi AF menjadi getaran suara yang dapat didengar oleh telinga manusia.

4. LANGKAH KERJA PRAKTIKUM

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 dengan benar.
3. Mencari salah satu siaran yang paling bersih.
4. Melakukan pengukuran pada keluaran dari bagian tuner yang akan menghasilkan IF sebesar 10,7 KHz dan menggambarkan bentuk sinyal dan mencatat pada table.
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. 
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 dilakukan pada bagian ini? Dan menggambarkan bentuk sinyal outputnya.

5. HASIL PRAKTIKUM

1. Langkah kerja 4 :menentukan bentuk sinyal, pada keluaran tuner

Ket :

chanel         =1

Vpp         = 47,2 mV

Periode         = 96. 00 ns

Mean        = 0.80 ml

Frekuensi         = 10,42 MHz

2. Langkah kerja 5 : membandingkan antara sinyal output dan input IF Amplifier

Bentuk sinyal lainnya :

6. EVALUASI DAN PENUGASAN

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

Jawab :

2. Apa fungsi rangkaian AFC pada penerima FM? Dan jelaskan prinsip kerjanya?

Jawab :

Automatic Frequency Control bekerja berdasarkan feedback negatif yaitu dengan diturunkan sebuah sinyal yang besarnya sebanding dengan deviasi rata-rata dari frekuensi tengah yang diterima pada titik tengah Band Pass IF penerima. Sinyal ini digunakan untuk mengubah reaktansi sebuah varaktor pada rangkaian osilator untuk menggeser frekuensinya, sehingga cukup untuk mengimbangi deviasi dan membawa sinyal tersebut kembali ke tengah Band Pass IF atau berfungsi untuk mengontrol kestabilan frekuensi osilator lokal. Ini dibutuhkan karena ketidak stabilan frekuensi lokal osilator menyebabkan penyimpangan penerimaan frekuensi pembawa. Hal itu disebabkan saat itu belum ditemukannya cara untuk membuat LC osilator yang bekerja pada daerah sekitar 100 MHz dengan frekuensi yang cukup stabil dan ekonomis.

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

Jawab:

Di antaranya 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:

1. Lebih tahan noise

• Frekuensi yang digunakan 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.
• Jangkuan sinyal AM lebih rendah daripada sinyal FM. Sinyal AM hanya dapat ditangkap di suatu tempat tetapi sinyal FM dapat ditangkap dari tempat yang berbeda. Sehingga noise yang diakibatkan oleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh karena dipancarkan secara LOS (Line Of Sight).

2. Bandwith yang Lebih Lebar

• Saluran siaran FM memiliki  lebar pita yang lebih banyak dari saluran siaran AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM.

3. Fidelitas Tinggi

• 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.

4. 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.

5. Hak komunikasi Tambahan

• Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan.

4. Jika Δf pemancar FM sebesar 200 KHz, tentukan banyaknya kanal siaran dari stasiun pemancar pada spectrum frekuensi FM?

7. KESIMPULAN

Kelebihannya Radio FM adalah :

1. Modulasi frekuensi punya bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo.
2. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga di pilih untuk sebagai modulasi standart untuk frekuensi tinggi.
3. Noise lebih kecil (kualitas suara lebih baik)
4. Daya yang dibutuhkan lebih kecil.