Gelombang Radio Sebagai Media Penyalur Data

Gelombang Radio

Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang osilator (gelombang pembawa) dimodulasi dengan gelombang audio (ditumpangkan frekuensinya) pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF; "radio frequency")) pada suatu spektrum elektromagnetik, dan radiasi elektromagnetiknya bergerak dengan cara osilasi elektrik maupun magnetik.

frekuensi dan panjang gelombang

frekuensi dalam satuan Hertz dan satuan turunannya dan panjang gelombang dalam satuan Lambda. 

Gelombang elektromagnetik merambat melalui udara karena adanya proses saling ketergantungan mendasar dari listrik dan medan magnet yang menjadi bagian dari itu.

Medan listrik yang berubah dalam hitungan waktu menghasilkan medan magnet yang kekuatannya ditentukan oleh laju perubahan medan listrik.

Hubungan Frekuensi dan Panjang Gelombang

Untuk memahami apa itu frekuensi, baca artikel ini : Apakah Frekuensi ? Pemahaman tentangFrekuensi

Dan, dalam penjelasan lengkapnya sebagai berikut, medan magnet yang berubah dengan waktu menghasilkan medan listrik yang kekuatannya ditentukan oleh laju perubahan medan magnet.

Hal ini berarti bahwa energi yang terkandung di dalam, dan dipancarkan oleh gelombang radio dibagi menjadi dua bidang.

Ketika transmisi gelombang radio, arus listrik pada antena menghasilkan medan magnet, dan tegangan pada antena yang menghasilkan medan listrik. Demikian pula, ketika menerima, terjadinya gelombang elektromagnetik pada antena menghasilkan arus listrik dan tegangan.

Jika arus dan tegangan ini memiliki ketergantungan waktu sinusoidal (sinus atau kosinusgelombang), maka beberapa menjadi sangat penting dan fenomena mendasarkan  terjadi.

Akibat pertama (laju perubahan) dari gelombang sinus adalah gelombang sinus lain bergeser dalam waktu seperempat dari periode gelombang sinus pertama. Ini berarti bahwa jika medan listrik yang berubah dalam gelombang radio adalah sinusoidal, maka begitu juga medan magnet.

Kedua bidang memiliki waktu sinusoidal yang bervariasi , pada dasarnya regenerasi terjadi diantaranya adalah di saat sama sama terpancar. Ini disebut propagasi gelombang.

Frekuensi gelombang sinus dinyatakan sebagai jumlah siklus per detik atau hertz. Periode gelombang adalah kebalikan dari frekuensi dan dinyatakan dalam detik.

Frekuensi dibagi menjadi beberapa bagian yang disebut frekuensi band, bisa dibaca di sini : Pembagian Frekuensi Band ( Frequency Band)

Panjang gelombang adalah panjang dari satu siklus gelombang yang memancar di ruang udara, atau jarak gelombang perjalanan selama satu periode. Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang

Teknik Pemodulasian

Amplitudo Modulation (AM)

Modulasi ini memperguanakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada AM, frekuensi dan phase sinyal adalah tetap, yang berubah ubah adalah amplitudonya. Amplitude modulation adalah cara modulasi yang paling mudah tetapi mudah dipengaruhi oleh keadaaan media transmisinya.

Frequency Modulation (FM)

Modulasi ini mempergunakan frekuensi dari sinyal analog untuk membedakan keadaan sinyal digital. Pada FM amplitudo dan phasenya tetap sedang yang berubah ubah adalah frekuensinya. Jadi keadaan sinyal digital dibedakan atas besar kecilnya frekuensi sinyal analog. Kembali terlihat keuntungan pengiriman sinyal analog yang berada dari sinyal digital, karena penerima cukup mencari dua perbedaan frekuensi untuk memperoleh hasilnya. Cara modulasi ini lebih sukar dari AM, tetapi juga tidak terlalu mudah dipengaruhi oleh keadaan media transmisinya.

Kecepatan transmisi dapat sampai dengan 1200 bit per sekon. Untuk transmisi data system yang umum dipakai

FSK (frequency shift keying). Dengan system ini pembawa misalnya 1700 hz diubah menjadi 2200 hz bilamana bilangan biner “0” akan dikirim atau 1200 hz bilamana biner “1” akan dikirim sedangkan amplitudo pembawa tetap. Cara modulasi ini lebih sukar dari AM tetapi juga tidak terlalu mudah dipengaruhi oleh keadaan media transmisinya.

Phase Modulation (PM)

Modulation ini menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada cara modulasi ini amplitudo dan frekuensinya tetap, sedang phasanya

yang berubahubah. Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar. Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.

Amplitude Shift Keying (ASK)

Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubahubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu meoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentukbentuk\ gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya

Frequency Shift Keying (FSK)

Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara hargaharga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fase terputusputus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubahubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masingmasing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT. FSK juga tidak tergantung pada teknik onoff pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap. Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masing masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja. Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacammacam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil. Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan ModemData dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps).

Phase Shift Keying (PSK)

Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fase. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilainilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubahubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadangkadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda beda. Hubungan antara dua sudut fase yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fase yang ada dapat dideteksi bila fase sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi).

Untuk transmisi Data atau sinyal Digital dengan kecepatan tinggi, lebih efisien dipilih system modulasi PSK. Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu :

1. BPSK BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK. Menggunakan dua yang tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga disebut 2PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi datarate yang tinggi dimana bandwidthnya dibatasi.

2. QPSK KadangKadang dikenal sebagai quarternary atau quadriphase PSK atau 4PSK, QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstilasi, terletak di sekitar suatu lingkaran. Dengan empat tahap, QPSK dapat mendekode dua bit per simbol. Hal ini berarti dua kali dari BPSK. Analisis menunjukkan bahwa ini mungkin digunakan untuk menggandakan data rate jika dibandingkan dengan sistem BPSK. Walaupun QPSK dapat dipandang sebagai sebagai suatu modulasi quaternary, lebih mudah untuk melihatnya sebagai dua quadrature carriers yang termodulasi tersendiri. Dengan penafsiran ini, maka bit yang digunakan untuk mengatur komponen phase pada sinyal carrier ketika digunakan untuk mengatur komponen quadraturephase dari sinyal carrier tersebut. BPSK digunakan pada kedua carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas.

Code Division Multiple Access(CDMA)

CDMA adalah teknologi terbaru untuk multiple access. CDMA tidak membagi sekumpulan frekuensi yang digunakan menjadi beberapa kanal. CDMA memberikan kode unikuntuk setiap sinyal dan kemudian mengkombinasikan semua sinyal menjadi satu kanal besar. CDMA dikenal sebagai teknologi wireless phone 3G oleh karena sangat efisien dalam pemakaian bandwidth dan juga sangat rahasia oleh karena komunikasidi enkodekan secara unik.