RANGKAIAN MODULATOR

SISTEM KOMUNIKASI ANALOG

TUGAS

RANGKAIAN MODULATOR

Untuk siaran TV di Indonesia, sinyal gambar dipancarkan menggunakan modulasi AM. Untuk itu perlu diketahui lebih dulu tentang bagaimana cara membuat gelombang bermodulasi AM. Salah satu cara yang paling umum dilakukan adalah dengan memanfaatkan transkonduktansi transistor. Dalam sebuah transistor Penguat Tegangan besarnya faktor penguatan tegangan adalah:

Av = - gm . ZL

Av = Faktorpenguatan tegangan

gm = Transkonduktansi

ZL = Impedansi beban output penguat

Besarnya nilai transkonduktansi (gm) adalah berbanding lurus dengan arus bias di kolektor (Ic), dan nilai transkonduktansi (gm) ini juga dipengaruhi oleh suhu dimana pada suhu kamar (300 °K) nilai gm = Ic / 0.026, sehingga persamaan Penguat Tegangan di atas bisa diubah menjadi :

Av = (Ic / 0.026) . ZL

Dari persamaan ini terlihat bahwa faktor penguatan tegangan berbanding lurus dengan arus bias yang mengalir pada kolektornya (Ic). Dengan demikian bila dengan suatu cara kita bisa mengubah Ic ini maka faktor penguatan tegangan akan berubah secara linier terhadap perubahan Ic itu. Bila penguatan ini berubah-ubah berarti tegangan atau amplitudo sinyal output yang dihasilkan akan berubah-ubah pula. Nah dari sinilah sinyal bermodulasi AM kemudian dihasilkan.

Sekarang kita lihat cara kerja rangkaian Penguat Arus. Sesuai namanya, Penguat Arus tidak memperkuat amplitudo tegangan, tetapi memperkuat arus. Jadi bila kita masukkan sinyal input ke dalam Penguat Arus maka tegangan di output akan sama dengan tegangan di input, sedangkan arus yang mengalir di output yang membesar.

Selanjutnya Penguat Tegangan dan Penguat Arus itu kita rangkai secara seri sehingga kita akan mendapatkan rangkaian modulator AM yang sangat populer yang disebut Two Transistor Transconductance Modulator (T3M). Rangkaian ini dinilai sangat cocok digunakan sebagai modulator gambar karena:

1. Hasil modulasinya sangat linier

2. Mampu dimodulasi oleh sinyal video yang memiliki bandwitdh sangat lebar

3. Mampu menghasilkan indeks modulasi yang tinggi (lebih dari 90%).

4. Daya RF output yang dihasilkan relatif besar

5. Rangkaiannya sederhana / tidak rumit

6. Komponennya mudah diperoleh dan harganya relatif murah

T3M adalah rangkaian penguat dua transistor yang dirangkai secara seri sebagaimana terlihat pada gambar (1). Transistor pertama (TR1) adalah Penguat Tegangan dengan input berupa sinyal carrier (Vc), sedangkan Transistor kedua (TR2) adalah Penguat Arus dengan input berupa sinyal video (Vm) . Secara garis besar cara kerja rangkain ini adalah sbb.:

Gambar (1) Rangkaian Two Transistor Transconductance Modulator (T3M)

Besarnya faktor penguatan TR1 tergantung dari arus yang mengalir pada arus bias di kolektornya (IC1) dimana besarnya IC1 ini kira-kira akan sama dengan arus yang mengalir di emitor (IE1), dengan asumsi arus yang mengalir di Base sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Demikian juga besarnya IE1 kira-kira akan sama dengan IE2, yaitu arus yang mengalir pada emitor TR2, mengingat TR1 dan TR2 ini dirangkai secara seri. Besarnya IE2 adalah sama dengan Tegangan VE2 dibagi dengan resitor R4. Dan berhubung R4 berharga tetap, maka IE2 akan sebanding dengan VE2.

Nah berhubung TR2 adalah penguat arus (bukan penguat tegangan) maka VE2 akan selalu sebanding dengan sinyal inputnya (Vm). Jadi faktor penguatan TR1 akan menjadi sebanding dengan sinyal yang dimasukkan ke input TR2, yaitu Vm. Lalu mengingat input TR1 adalah sinyal carrier yang amplitudonya tetap tetap maka output dari TR1 (Vo) akan berupa sinyal AM dimana amplitudonya akan berubah-ubah sebanding dengan sinyal Vm.

Gambar (2) adalah sebuah contoh rangkaian T3M dimana TR1 diberi input sinyal pembawa [Vc(t)] sedangkan TR2 diberi input berupa sinyal video dengan polarisasi yang sudah terbalik [Vm(t)]. Dari rangkaian inilah kemudian dihasilkan sinyal gambar bermudulasi AM [Vo(t)]. Dalam gambar (2) terlihat adanya rangkaian clamping yang befungsi mengembalikan komponen DC sinyal video akibat kopling kapasitor.

Gambar (2) Salah satu contoh rangkaian modulator gambar

Indeks modulasi (dinyatakan dalam persen) adalah sebuah angka yang menyatakan seberapa besar sinyal pembawa menyimpang akibat dari sinyal pemodulasi. Indeks modulasi 100 % berarti seluruh sinyal pembawa termodulasi total, dan hal ini harus di hindari. Menurut standar yang berlaku, indeks modulasi maksimum untuk sinyal gambar adalah 90%. Angka ini akan dicapai pada saat sinyal video berada pada putih puncak (peak white) atau gambar yang paling terang.

Bila indeks modulasi melebihi 90% akan menyebabkan terjadinya Incidental Carrier Phase Modulation (ICPM) di pesawat penerima. Efeknya adalah berupa suara berisik yang sangat mengganggu pada saat di layar terdapat gambar yang sangat terang atau putih puncak. Untuk itu indeks modulasi harus dibatasi agar tidak melampaui 90%. Rangkaian "White Clip" biasanya dipasang untuk membatasi indeks modulasi ini.

Sinyal pemodulasi yang dimasukkan ke dalam rangkaian ini adalah sinyal video, maka besarnya indeks modulasi dapat diatur dengan cara mengatur besarnya level video input. Dalam contoh pada gambar (3) besarnya indeks modulasi diatur melalui resistor variabel 100 ohm yang terletak di input penguat video. Gambar (3) adalah sebuah contoh rangkaian modulator gambar lengkap dengan osilator sinyal pembawa gambar (33,9 MHz), penguat video dan pembalik fasa, rangkaian clamping dan modulator AM.

Gambar (3) Sebuah contoh rangkaian modulator gambar