Analisa Komparasi Daya Transmisi Gelombang FM dan Gelombang AM Pada Keadaan Tiga Dimensi

Abstract

Berdasarkan medium perambatannya gelombang terbagi menjadi dua jenis yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik merupakan jenis gelombang yang membutuhkan medium dalam perambatannya. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya, beberapa contoh dari gelombang elektromagnetik adalah sinar X, sinar UV, Inframerah, gelombang TV dan gelombang radio. Salah satu pemanfaatan gelombang elektromagnetik yaitu sistem radio yang menggunakan proses modulasi gelombang, baik modulasi frekuensi atau modulasi amplitudo. Penelitian ini membandingkan karakteristik dan besar daya transmisi antara gelombang FM dan AM dengan parameter yang sama. Modulasi gelombang pada dasarnya adalah proses yang mengubah karakteristik tertentu dari suatu gelombang menurut pola osilasi gelombang yang lain. Modulasi gelombang dapat dibedakan menjadi modulasi linear dan modulasi non-linear. Salah satu contoh modulasi linear adalah modulasi DSB (Double Side Band) salah satu penerapan modulasi ini pada gelombang AM dengan sinyal carrier yang tetap. Sedangkan salah satu contoh dari modulasi non-linear adalah modulasi gelombang FM. Keduanya sama-sama digunakan dalam sistem pemancar radio dengan karakteristik yang berbeda. Perbedaan karakteristik tersebut dapat mempengaruhi besar daya transmisi gelombang. Daya transmisi gelombang FM dan gelombang AM akan dianalisis menggunakan pendekatan persamaan differensial orde dua dengan nilai ekspektasi energi rata-rata tiap satuan waktu. Sebaran gelombang yang menunjukkan perbedaan amplitudo ditampilkan pada keaadan tiga dimensi. Koordinat x, y, dan z menyatakan keadaan waktu sedangkan koordinat z menyatakan fungsi gelombang hasil modulasi untuk masing-masing metode modulasi gelombang. Sebaran gelombang FM dan AM ditampilkan dengan simulasi dengan menggunakan program komputer. Analisa dari daya transmisi gelombang FM dan gelombang AM dengan menggunakan nilai frekuensi carrier sebesar 20 Hz, frekuensi modulasi 4 Hz, amplitudo carrier 4 meter dan amplitudo modulasi 2 meter. Frekuensi carrier sebesar 20 Hz merupakan gelombang suara audiosonik, dimana rentang frekuensi sinyal suara tersebut mulai 20 Hz sampai 20 KHz. Parameter pada gelombang carrier harus memiliki nilai yang lebih besar daripada gelombang yang akan dimodulasi (dibawa). Hal ini dikarenakan pada proses modulasi energi yang lebih kecil ditumpangkan terhadap energi yang lebih besar. Persamaan gelombang yang digunakan adalah persamaan gelombang sinusoida. Hasil dari kombinasi angka-angka tersebut didapatkan bahwa modulasi gelombang FM menghasilkan nilai amplitudo yang tetap dengan frekuensi yang bervariasi dengan pola rapatan dan regangan. Sedangkan pada gelombang AM diperoleh nilai frekuensi yang tetap dan nilai amplitudo bervariasi dengan pola puncak-lembah. Karakteristik gelombang FM tampak pada nilai frekuensi hasil modulasi yang berubah-ubah, sedangkan gelombang AM tampak pada nilai amplitudo hasil modulasi yang berubah-ubah cukup signifikan. Perbedaan karakteristik tersebut dikarenakan teknik modulasi yang berbeda untuk masingmasing gelombang.

Daya transmisi gelombang FM diperoleh sebesar 8 watt pada keadaan satu dimensi, pada keadaan tiga dimensi daya transmisi diperoleh tiga kali lipat keadaan semula senilai 24 Watt. Sedangkan daya transmisi gelombang AM pada keadaan satu dimensi diperoleh sebesar 400 Watt untuk keadaan dua dimensi diperoleh sebesar 1200 Watt. Daya transmisi pada keadaan tiga dimensi nilainya adalah tiga kali lipat dari keadaan satu dimensi, karena untuk masing-masing koordinat x, y, dan z memiliki nilai yang sama. Daya transmisi gelombang FM memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan dengan nilai daya transmisi gelombang AM. Hal ini karena pada proses modulasi yang termodulasi adalah nilai dari frekuensi sudut bukan besar nilai amplitudo. Sehingga berapapun besar frekuensi sudut tidak berpengaruh besar terhadap daya transmisi.