Modulator
adalah suatu rangkaian yang berfungsi melakukan proses modulasi, yaitu proses
“menumpangkan” data pada frekuensi gelombang pembawa (carrier signal) ke sinyal
informasi/pesan agar bisa dikirim ke penerima melalui media tertentu (kabel
atau udara), biasanya berupa gelombang sinus. Dalam hal ini sinyal pesan
disebut juga sinyal pemodulasi.
Ketika berdiri sendiri, frekuensi output VCO sangat tidak stabil.
Hal ini disebabkan karena kapasitansi varaktor dan kapasitansi intrinsik di
dalam transistor yang digunakan, sangat dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Bila
suhu berubah maka frekuensi VCO akan berubah, sehingga dinyatakan bahwa
frekuensi VCO tidak stabil. Ketidak-stabilan frekuensi VCO ini kemudian diatasi
dengan sistem PLL.
Perubahan suhu lingkungan umumnya berlangsung sangat lambat.
Ordenya bisa detik, menit atau jam. Perubahan yang lambat ini cukup mudah
diikuti oleh Low Pass Filter (LPF) di dalam PLL. Sebab time response dari LPF
ini telah sengaja dibuat lambat. Nah ketika frekuensi VCO berubah sedemikian
cepat maka LPF tidak mampu lagi mengikuti perubahan itu. Sifat inilah yang
membuat PLL bisa dimanfaatkan sebagai Modulator FM.
Gambar (a) Diagram blok
konsep modulator FM menggunakan rangkaian PLL
Pada gambar (a) di atas sinyal pemodulasi dijumlahkan ke dalam
tegangan DC yang dihasilkan oleh LPF, sehingga tegangan yang diterima oleh
varaktor adalah tegangan DC ditambah dengan tegangan sinyal pemudulasi. Akibatnya
frekuensi VCO akan berubah-ubah sesuai perubahan sinyal pemodulasi.
Bila sinyal pemodulasi ini berupa sinyal audio dengan frekuensi
terrendah = 20 Hz, maka hal ini berartii bahwa perubahan yang paling lambat
akan terjadi dalam waktu = 1 / 20 Hz = 0.05 detik. Sementara itu time response
LPF telah sengaja dibuat misalnya = 0.07 detik. Maka perubahan frekuensi VCO
yang disebabkan oleh sinyal audio itu terlalu cepat bagi LPF sehingga LPF tidak
bisa mengikutinya.
Perubahan frekuensi VCO yang disebabkan karena perubahan suhu,
masih bisa diikuti oleh LPF. Sebab perubahan suhu jauh lebih lambat dari time
response LPF. Sangat jarang terjadi suhu berubah dalam waktu kurang dari 1
detik, sehingga time response LPF sebesar 0.07 detik akan terasa sangat
responsif terhadap perubahan suhu. Akan tetapi menghadapi perubahan sinyal
audio yang begitu cepat (lebih dari 0.05 detik) LPF tidak mampu lagi
mengikutinya. Oleh karena itu, walaupun frekuensi output VCO ini berubah-ubah
(sebanding dengan sinyal audio), tetapi frekuensi tengahnya akan selalu
terkunci oleh sistem PLL. Dengan kata lain, frekuensi pembawa dari sinyal FM
dalam sistem PLL adalah tetap (stabil).
Modulator Suara (FM) pada Siaran TV
Pada siaran TV, standar modulasi untuk memancarkan sinyal suara
adalah FM. Berikut ini akan dijelaskan contoh implementasi dari rangkaian
Modulator FM untuk siaran TV yang bekerja pada frekuensi IF = 33,4 MHz sesuai
rekomendasi CCIR. Frekuensi ini selanjutnay akan digeser ke frekuensi kerjanya
sesuai kanal yang dikehendaki.
Gambar (b) Diagram blok
modulator FM dengan frekuensi pembawa IF = 33,4 MHz
Pada Pemancar TV, berdasarkan rekomendasi CCIR,
frekuensi IF untuk sinyal pembawa gambar telah ditetapkan sebesar 38,9 MHz yang
implementasinya cukup mudah dengan menggunakan osilator kristal. Osilator
inilah yang kemudian bisa dimanfaatkan juga sebagai frekuensi referensi PLL
untuk membangkitkan sinyal pembawa suara. Tujuannya adalah agar frekuensi
pembawa gambar dan pembawa suara ini keduanya bersumber pada satu pembangkit
frekuensi yang sama, sehingga akan diperoleh selisih frekuensi yang selalu sama
(5,5 MHz). Di pesawat penerima TV "frekuensi selisih" sebesar 5,5 MHz
ini sangat penting karena frekuensi ini digunakan sebagai frekuensi IF pembawa
suara, yang kemudian setelah melalui detektor FM akan menghasilkan sinyal
audio.
Bilangan yang merupakan kelipatan terkecil dari 38,9 MHz dan 33,4
MHz adalah 0,1 MHz = 100 KHz. Oleh karena itu untuk mendapatkan frekuensi 33,4
MHz dari 38,9 MHz harus digunakan frekuensi referensi (fr) = 100 kHz, dimana
frekuensi ini bisa diperoleh melalui rangkaian pembagi dengan R = 389. Tapi
berhubung rangkaian pembagi 389 yang ditemukan dipasaran tidak mampu membagi
frekuensi di atas 20 MHz maka diperlukan sebuah rangkaian pre-scaler. Dalam
contoh ini pre-scaler yang dipilih adalah sebuah rangkaian pembagi 2. Dengan
demikian frekuensi referensi (fr) yang digunakan akan terbagi 2 menjadi 100
kHz/ 2 = 50 KHz. Frekuensi referensi inilah yang kemudian digunakan PLL untuk mengunci
frekuensi output VCO.
Ketika dalam kondisi terkunci, detektor fasa akan mengeluarkan
tegangan error berupa pulsa-pulsa DC. Oleh LPF pulsa-pulsa ini diintegrasi
hingga menjadi tegangan DC yang sangat rata dengan simpangan antara 0 s/d 5
volt. Untuk mendapatkan "capture range" (simpangan frekuensi yang
bisa dikunci) yang lebih lebar, diperlukan sebuah Penguat DC agar simpangan
tegangan DC ini bisa naik menjadi 0 s/d 15 volt DC.
Selanjutnya sebuah rangkaian penjumlah diperlukan untuk
menjumlahkan tegangan error DC itu dengan sinyal pemodulasi. Hasil
penjumlahannya kemudian diberikan kepada varaktor yang terdapat dalam rangkaian
VCO. Tegangan error DC berfungsi untuk mengunci frekuensi pembawa, sedangkan
sinyal pemodulasi berfungsi untuk membuat output VCO termodulasi secara FM.
Gambar (c) di bawah ini adalah salah satu contoh rangkaian modulator suara
untuk siaran TV.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar