FT UNP PADANG Waktu : 3 x 50 menitJURUSAN : Teknik Elektronika Mata Kuliah : Praktek Audio RadioPRODI : Pendd. Teknik Elektronika Topik : RadioKode : 07/Prak-Audio Radio/2014 Judul : Blok Penerima FM

BLOK PENERIMA FM

A. TUJUAN

Setelah praktikum ini siswa diharapkan dapat :

1. Mengetahui blok rangkaian dan fungsi dari bagian penerima radio FM2. Mengetahui karakteristik kerja rangkaian penerima FM3. Melihat besaran dan bentuk sinyal dari masing-masing bagian pada penerima FM

B. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada praktikum kali ini adalah :

1. Trainer Penerima FM2. Osiloskop3. RFG4. Multimeter5. Toolset6. Kabel listrik

C. 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 sistem komunikasi broadcast FM selain suara yang dihasilkan lebih bersih juga menggunakan sistem stereo yang akan menghasilkan suara lebih bagus dibandingkan dengan sistem mono sesuai dengan format sistem audio yang banyak dikembangkan yaitu format audio stereo.

aerial

agc

Gambar 1. Blok diagram penerima FM mono.

Bagian antena (aerial) berfungsi menerima sinyal gelombang elektromagnetik di udara yang berasal dari stasiun pemancar dan merubahnya menjadi gelombang listrik dan diteruskan ke bagian 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 oleh antena yang berkisaran antara frekuensi yang diterima oleh antena yang berkisaran antara frekuensi 88-108 MHz menjadi frekuensi antara IF sebesar 10,7 MHz.

Penguat IF memperkuat frekuensi antara 10,7 MHz yang berasal dari bagian penala dan besarannya disesuaikan dengan bagian berikutnya dari blok diagram.

FM Demodulator atau yang dikenal juga dengan De-Empasis berfungsi memisahkan sinyal carrier dengan sinyal suara. Pada bagian ini sinyal yang dihasilkan sudah murni sinyal audio, bukan sinyal yang masih termodulasi yaitu sinyal yang masih tercampur antara audio dan sinyal carrier.

AF Voltage Amplifier dan AF Power Amplifier merupakan bagian penguat suara yang akan memperkuatkan sinyal suara dan menggerakkan loudspeaker sehingga menghasilkan getaran suara yang dapat didengarkan oleh telinga manusia dan pada sistem strereo bagian ini terdiri dari dua buah penguat yang akan menggerakkan dua buah loudspeaker.

PRINSIP KERJA RADIO PENERIMA AM

Af power amplifier

mixer If amplifier

FM demodulator

Af voltage amplifier

Rf Amplifier

oscilator

Semua sistem komunikasi, baik itu dari radio,televise,maupun yang lainnya terdiri atas dua bagian dasar:pesawat pemancar dan pesawat penerima. Pesawat pemancar berfungsi membangkitkan dan meradiasikan suatu informasi melalui suatu gelombang elektromagnetik.Kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya yaitu sebesar 300.000 km/detik dan dinamakan gelombang pembawa (carrier wave) informasi. Pesawat penerima menangkap salah satu gelombang radio yang spesifik dari sejumlah gelombang yang ada di udara pada saat itu dan mengolahnya menjadi suatu informasi yang dapat dimengerti.

Suatu sistem pesawat penerima yang dikembangkan, yaitu pesawat penerimasuper heterodyne, dapat dipergunakan baik dalam sistem penerima radio maupun televisi.

Pesawat penerima super heterodyne prinsip bekerjanya sebagai berikut: Informasi bersama gelombang pembawanya (RF) yang datang pada antena, diseleksi

oleh rangkaian penala sampai didapat suatu sinyal RF tertentu yang kemudian dicampur (dikonversikan) dengan satu sinyal RF yang berasal dari osilator yang ada pada pesawat penerima sendiri.

Pencampuran kedua sinyal RF tersebut akan menghasilkan suatu sinyal selisih dari kedua sinyal tersebut, yang biasanya disebut sinyal frekuensi menengah (IF).

Pada sistem penerima radio AM besar frekuensi menengah (IF) umumnya 455 kHz. Oleh karena frekuensi osilator local bervariasi pada waktu rangkaian penala

divariasikan, maka selisih frekuensinya akan konstan sebesar frekuensi menengah tersebut.

Pencampuran ini mempunyai keuntungan sebagai berikut: Kekerasan hasil penguatan mempunyai harga yang lebih tinggi karena IF mempunyai

frekuensi yang lebih rendah dari RF. Amplifier IF dapat dirancang untuk suatu frekuensi yang spesifik, misalnya 455 kHz

untuk setiap penerima radio AM. Hanya ada dua penala yaitu rangkaian penala RF dan osilator local. Sistem super heterodyne mempunyai kelemahan, yaitu adanya efek frekuensi

bayangan. Walaupun IF sudah merupakan frekuensi selisih dari RF dari osilator local, namun jumlah kedua frekuensi pun muncul pula.

Sistem penerima super heterodyne dapat digambarkan dengan blok diagram sebagai berikut:

Gambar 1. Diagram Blok Pesawat Penerima AM

Pesawat penerima radio yang dipelajari sekarang adalah suatu penerima dengan sistem amplitudo modulasi (AM) yang mempunyai daerah frekuensi 520 kHz – 1630 kHz (577 – 184 meter) yang disebut daerah gelombang menengah (medium wave band= MW).

Penalaan untuk mendapatkan frekuensi pada daerah MW dilaksanakan oleh kerja sama antena, RF amplifier, dan osilator lokal. Hasil dari penalaan diberikan ke IF amplifier yang pada alat praktik merupakan bagian terpisah dari penala. Untuk lebih memahami prinsip kerja radio super heterodyne, coba perhatikan diagram blok radio super heterodyne pada gambar blok diagram penerima super heterodyne. Kemudian setelah memahi secara blok diagram, pelajari dengan teliti fungsi setiap bagian, seperti gambar 2 rangkaian Penala dibawah ini:

Sinyal radio masuk melalui antena dan masuk ke blok mixer+oscilator. Oscilator berfungsi membangkitkan sinyal dengan frekuensi 455 kHz lebih tinggi dari pada frekuensi sinyal yang masuk melalui antena.

Gambar 2. Rangkaian PenalaPencampur (mixer) pada gambar rangkaian disamping menjadi satu dengan sinyal

oscilator. Karena sinyal-sinyal itu berbeda 455 kHz, maka akan membentuk suatu sinyal 455 kHz sebagai hasil selisih dari dua sinyal tersebut.

Sinyal yang telah diubah menjadi 455 kHz tersebut (sinyal IF) kemudian diperkuat oleh penguat IF tingkat pertama (IF1) dan penguat IF tingkat kedua (IF2). Dengan demikian, penguat IF itu hanya akan menguatkan sinyal yang berfungsi 455 kHz.

Gambar 3. Rangkaian Penguat IF

Gambar 3 dapat ditunjukan bagian/komponen AGC. Automatic Gain Control (AGC) berfungsi sebagai pengatur penguatan tegangan (gain)

dari penguat IF1 sedemikian rupa, sehingga penguatan ditambah pada sinyal-sinyal masuk yang lemah dikurangi pada sinyal-sinyal masuk yang kuat. Dengan demikian, akan didapatkan suatu penguatan yang konstan untuk sinyal yang berbeda-beda intensitasnya.

Rangkaian detektor,digambarkan seperti gambar 4 rangkaian disamping dengan detektor dioda. Gulungan primer transformator IF (T3) menerima sinyal IF termodulir dari penguat IF terakhir, dan gulungan ini merupakan beban impedansi untuk transistor penguat.

Gambar 4. Rangkaian Detektor

Sinyal IF dalam setiap siklus akan mengalir melalui gulungan sekunder yang selanjutnya sinyal ini diratakan oleh dioda, karena prinsip kerja diode sebagai komponen perata.

Sinyal audio akan diperoleh karena pada rangkaian detector juga dilengkapi kondenstor filter detector nilainya 0.01-0.05 uF

Gambar 5. Rangkaian Audio Amplifier

Rangkaian audio amplifier pada pesawat ini terdiri atas empat buah penguat (TR D734) sampai dengan TR B698) dan berfungsi memperkuat sinyal informasi hasil dari rangkaian detektor. Kekerasan suara dapat diatur dengan mengubah kedudukan VR 5k yang berfungsi sebagai volume control.

TR C1684 berfungsi sebagai penguat pertama audio amplifier dengan konfigurasi emitter terbumi (common emitter) dan melalui R33k mendapat umpan balik negatif dari output power amplifier. Tujuan umpan balik ini untuk memperlebar band switchsehingga kualitas suara menjadi lebih baik. TR C1684 merupakan penguat tegangan tingkat kedua yang dapat disebut pula sebagai driver amplifier dengan konfigurasi yang sama. Transistor inipun mendapat umpan balik negatif melalui R150k (lihat gambar). Penguatan kedua transistor inipun sudah dirancang sedemikian rupa sehingga mampu mengeluarkan output yang dapat mengemudikan rangkaian power amplifier. Out-put rangkaian penguat audio amplifier ini diteruskan ke loudspeakeryang merupakan beban dari rangkaian. Sinyal informasi melalui pengatur volume maka sinyal informasi ini dapat diatur besar kecilnya suara.

PRINSIP KERJA RADIO PENERIMA FM

Cara Kerja Radio Penerima FM. Modulasi FM punya banyak kelebihan dibanding AM. Salah satunya adalah reproduksi audio musik yang sangat memungkinkan kualitas audio HiFi dapat dicapai. Penggunaan sistem pada radio pemancar atau radio penerima FM mambuat hampir semua frekuensi dalam jangkauan audio dapat diproduksi dan direproduksi dengan baik.

Di Indonesia siaran radio FM komersial dialokasikan pada jalur VHF antara 88 sampai 108 MHz. Dalam jalur ini frekuensi-frekuensi yang ditentukan diberi jarak 200 kHz, dan deviasi frekuensi yang diizinkan maksimal sebesar kurang lebih 75 kHz di sekitar frekuensi pembawa dengan radius pancaran sekitar 80 km. Lebar bidang frekuensi modulasi dasar pada pemancar FM adalah 15 kHz, jauh lebih lebar dibandingkan modulasi dasar pemancar komersil AM yang hanya 5 kHz.

Berikut Cara Kerja Radio FM dan Skema Blok dari sebuah radio penerima FMstereo superheterodyne dengan penguat RF tertala :

Cara Kerja Radio FM :

Rangkaian tingkat penguat RF dan osilator lokal pada radio penerima FM ditala oleh sebuah kapasitor variabel 3 kolom satu poros. Pada Radio penerima FM komersial, digunakan bakuan :

Dengan demikian, frekuensi osilator lokal dapat diubah dari 98,7 MHz sampai 118,7 MHz, sehingga dari Pencampur menghasilkan suatu frekuensi IF 10,7 MHz.

Bagian Penguat IF terdiri dari beberapa tingkat dengan gain tinggi dimana satu atau beberapa darinya adalah pembatas amplitudo yang biasanya diatur agar mempunyai suatu ambang permukaan kira-kira 1 mV pada input tingkat pembatas. Seluruh tingkat di tala sedemikian rupa dengan frekuensi tengah 10,7 MHz dengan bandwidth 150 kHz.

Diskriminator yang umum digunakan adalah detektor Reaktif (Quadratur Detector) atau yang lebih dikenal dengan Diskriminator Fasa yang bergantung juga pada hubungan frekuensi/sudut dari suatu rangkaian tala. Cara Kerja detektor radio FM jenis ini pada dasarnya merupakan rangkaian yang tegangan keluarannya sebanding dengan beda antara frekuensi acuan dan frekuensi sinyal masuk. Kelebihan dari detektor ini adalah dalam hal rangkaian tala yang diperlukan yaitu hanya satu saja.

AFC (Automatic Frequency Control). AFC pada Radio Penerima FM adalah untuk menstabilkan penerimaan. Cara kerja AFC pada radio FM adalah penerapan dari feedback

negatif. Untuk ini diturunkan sebuah sinyal yang besarnya sebanding dengan deviasi rata-rata dari frekuensi tengah yang diterima pada titik tengah Bandpass IF penerima. Sinyal ini digunakan untuk mengubah reaktansi sebuah dioda tala (Varaktor) pada rangkaian osilator untuk menggeser frekuensinya, sehingga cukup untuk mengimbangi deviasi dan membawa sinyal tersebut kembali ke tengah Bandpass IF.

Pada pemancar FM, untuk mengantisipasi penurunan deviasi frekuensi pemancar akibat dari penurunan amplitudo sinyal modulasi pada frekuensi tinggi sinyal pemodulasi digunakan rangkaian pre-emphasis. Cara kerja rangkaian ini akan meningkatkan dengan 6 dB/Oktaf untuk frekuensi sinyal modulasi di atas 2,1 kHz. Penerapan pre-emphasis pada pemancar FM secara langsung juga mengakibatkan deviasi frekuensi FM akan lebih lebar pada nada-nada tinggi audio sinyal pemodulasi (treble).

Akibatnya, pada radio penerima FM, kebisingan sinyal keluaran yang disebabkan oleh modulasi fasa meningkat langsung sebanding dengan frekuensi atau dengan 6 bB/Oktaf. Sebuah filter yang dinamakan jaringan De-emphasis akan memperlemah kebisingan dengan 6 dB/Oktaf, dengan demikian jaringan kebisingan dapat diratakan pada sisi keluarannya. Rangkaian de-emphasis secara sederhana dapat diwujudkan oleh sebuah jaringan RC yang membentuk rangkaian LPF (Low Pass Filter) dengan frekuensi cut-off = 2,1 kHz.

Pengatur volume dan nada serta sebuah penguat audio digunakan untuk memperkuat daya sinyal tegangan keluaran dari rangkaian diskriminator fasa setelah melalui rangkaian de-emphasis. Cara kerja nya adalah dengan menguatkan arus dan tegangan sinyal audio dari taraf mili-Watt sedemikian hingga dapat menggetarkan membran Loudspeaaker.

Penguat audio yang digunakan pada radio penerima FM adalah penguat audio yang memiliki jangkauan frekuensi minimal sampai dengan 15 kHz sesuai lebar bidang modulasi pemancar FM untuk mendapatkan karakteristik kualitas Hifipada reproduksi audio (musik).

D. LANGKAH KERJA PRAKTIKUM

1. Lengkapilah peralatan dan bahan praktikum yang akan digunakan. Periksa terlebih dahulu peralatan dan pastikan dalam keadaan bekerja.

2. Rakit dan installasilah trainer penerima FM dengan benar.3. Carilah salah satu siaran yang paling bersih.4. Lakukan pengukuran pada keluaran dari bagian tuner yang akan menghasilkan sinyal

IF sebesar 10,7 KHz gambarkan bentuk sinyal dan catat pada tabel berikut ini :

5. Lakukan pengukuran pada bagian keluaran IF Amplifier, bandingkan sinyal keluaran dan 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 lakukan pengukuran pada bagian audio, berapa kali penguatan yang dilakukan pada bagian ini? Dan gambarkan bentuk sinyal outputnya.

E. HASIL PRAKTIKUM DAN ANALISA1. Gambar gelombang pada langkah kerja 4 :

Sinyal IF Input Sinyal IF Output

2. Gambar gelombang pada langkah 5 :

3. Gambar gelombang pada langkah 6 :

4. Gambar gelombang pada langkah 7 :

Keterangan :

Sinyal Input : Gelombang bewarna Biru (bawah)

Sinyal Output : Gelombang bewarna Kuning (atas)

Ch1 = 500 mV

Ch2 = 2 V

M = 5mS

Keterangan :

Ch1 = 500 mV

Ch2 = 100 mV

M = 5 mS

Keterangan :

Ch1 = 500 mV

M = 5 mS

F. EVALUASI/PENUGASAN

1. Pada sistem penerima stereo pada bagian mana terjadi pemisahan sinyal kanal suara stereo, apa nama bagiannya? Lakukan pengukuran untuk masing-masing kanal pada keluaran tersebut? Gambarkan bentuk kedua sinyal dari masing-masing bagian?

2. Buatkan blok diagram penerima FM Stereo sesuai dengan trainer anda?Jawab :

3. Apa fungsi rangkaian AFC pada penerima FM? Dan jelaskan prinsip kerjanya?Jawab : AFC pada Radio Penerima FM adalah untuk menstabilkan penerimaan. Cara kerja AFC pada radio FM adalah penerapan dari feedback negatif. Untuk ini diturunkan sebuah sinyal yang besarnya sebanding dengan deviasi rata-rata dari frekuensi tengah yang diterima pada titik tengah Bandpass IF penerima. Sinyal ini digunakan untuk mengubah reaktansi sebuah dioda tala (Varaktor) pada rangkaian osilator untuk menggeser frekuensinya, sehingga cukup untuk mengimbangi deviasi dan membawa sinyal tersebut kembali ke tengah Bandpass IF.

4. Kenapa pada penerima FM kualitas audio lebih bagus dibandingkan dengan penerima AM?Jawab: Karena gelombang FM bebas dari pengaruh gangguan udara, bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan fidelitas yang tinggi. Frekuensi yang dialokasikan 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. Selain itu, Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sidebandnonlinear 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.

G. KESIMPULAN

Sinyal FM merupakan suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal informasi. Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Contoh dari FM adalah frekuensi radio yang sekarang lebih sering digunakan radio pada umumnya.

Rentang frekuensi FM adalah 88 MHz – 108 MHz sehingga dikategorikan sebagai Very High Fequency (VHF). Sedangkan panjang gelombangnya adalah dibawah 1000 KHz sehingga jangkauan sinyalnya tidak jauh. Modulasi frekuensi memiliki bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo sehingga bisa menghasilkan suara stereo dengan menyatukan beberapa saluran audio pada satu gelombang cerrier. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga dipilih untuk sebagai modulasi standar untuk frekuensi tinggi. Keuntungan FM antara lain potensi gangguan jauh lebih kecil (kualitas lebih baik) dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.

LAPORAN

PRAKTEK AUDIO DAN RADIO

BLOK PENERIMA FM

OLEH :

NAMA : AGGRIVINA DWIHARZANDIS

NIM : 1206201

PRODI : PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2014