Radio penerima FM superheterodyne merupakan pengembangan teknologi penerima untuk memperbaiki selektivitas saluran yang berdampingan (Adjacent Channel Selectivity) dengan menempatkan bagian terbesar dari selektivitas frekuensi pada tingkat-tingkat frekuensi antara (Intermediate Frekuensi / IF) setelah konversi frekuensi yang pertama. Untuk mendapatkan selektivitas ini jauh lebih mudah pada bagian intermediate frekuensi (IF), karena bagian penerima FM yang lain tetap mengikuti frekuensi tuning pada IF (10,7 MHz), dan tidak berubah meskipun dipilih stasiun yang berbeda. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada diagram blok dari radio penerima FM superheterodyne pada gambar berikut.
Diagram Blok Radio Penerima FM Superheterodyne
Fungsi tiap bagian pada blok diagram radio penerima FM supereheterodyne diatas dapat diuraikan sebagai berikut.
- Antena penerima (Receiving Antena) : berfungsi menangkap gelombang elektromagnetik termodulasi yang bersal dari antena pemancar radio.
- Penguat RF (RF Amplifier) : berfungsi unutk menguatkan sinyal yang ditangkap oleh antena sebelum diteruskan ke bagian Mixer (pencampur).
- Oscilator lokal (Local Oscilator) : berfungsi untuk mebangkitkan gelombang frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal keluaran RF (10,7 MHz lebih tinggi dari RF). Dimana hasilnya akan diteruskan ke bagian Mixer.
- Mixer (pencampur) : Berperan untuk mencampurkan kedua frekuensi yang berasal dari RF Amplifier dan Osilator Lokal. Hasil dari pencampuran sinyal pada mixer adalah Intermediate Frequency (IF) dengan besar 10,7 MHz.
- Penguat IF (IF Amplifier) : digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok limiter.
- Limiter (pembatas) : berfungsi unutk meredam amplitudo gelombang yang sudah termodulasi (sinyal yang dikirim pemancar) agar terbentuk sinyal FM murni (beramplitudo rata).
- AGC Detector (Automatic Gain Control / Pengendali Penguatan Otomatis) : berfungsi unutk mengatur tegangan output limiter secara otomatis agar tetap stabil.
- Discriminator (Detektor FM) : berfungsi untuk membuang frekuensi termodulasi dan mengambil isyarat informasi untuk diteruskan ke penguat audio dengan cara mendeteksi perubahan frekuensi bermodulasi, menjadi sinyal informasi (Audio).
- De-emphasis : berfungsi untuk menekan frekuensi audio yang besarnya berlebihan (tinggi) yang dikirim oleh pemancar.
- Penguat Audio (Audio Amplifier) : berfungsi untuk menguatkan level sinyal audio dan kemudian diteruskan ke suatu pengeras suara.
- Speaker (pengeras suara) : berfungsi untuk mengubah sinyal atau getaran listrik dengan frekuensi audio (AF) menjadi getaran suara yang dapat didengar oleh telinga manusia.
Prinsip kerja tuning (penalaan) radio penerima FM superheterodyne terletak pada bagian RF amplifier dan oscilator lokal dimana oscilator lokal akan menghasilkan frekuensi 10,7 MHz lebih tinggi dari frekuensi RF yang diterima. Pada sistem kerja radio penerima FM super heterodyne mengunkan rumus tuning sebagai berikut.
Dimana :
fc = Frekuensi RF yang diterima fosc = Frkeunsi oscilator lokal
fif = Frekuensi IF
Dengan demikian, frekuensi osilator lokal pada radio penerima FM superheterodyne dapat diubah dari 98,7 MHz sampai 118,7 MHz, sehingga dari Pencampur menghasilkan suatu frekuensi IF 10,7 MHz.
Berbagi Artikel "Radio Penerima FM Superheterodyne":
Penulis : Iwa Wibawa, S.Si PT Len Industri (Persero) Dipublikasikan : 1 Februari 2015 Radio adalah radiasi sinyal elektromagnetik yang merambat melalui atmosfer dan atau ruang hampa. Informasi yang akan dikirimkan melalui gelombang elektromagnetik ini dimodulasi komponen gelombangnya yaitu amplitude, frekuensi, fasa atau lebar pulsanya. Radiasi tersebut terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang carrier dimodulasi dengan gelombang audio pada frekuensi gelombang radio pada suatu spektrum elektromagnetik. Adapun gelombang radio ini merambat pada frekuensi 100 KHz sampai dengan 100 GHz, sementara gelombang audio merambat pada frekuensi 20 Hz sampai 20 KHz. Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin berkembang, berbagai perubahan serta perkembangan metode yang memanfaatkan gelombang radio ini juga mengalami kemajuan, gelombang radio ini dimanfaatkan dalam berbagai cara yang memungkinkan komunikasi dapat dilakukan dalam berbagai situasi.
Divisi Pusat Teknologi & Inovasi
Produk Telekomunikasi dan Informatika
Berikut ini adalah tabel spektrum fekuensi yang dikelompokkan dalam range tertentu.
Radio komunikasi diaplikasikan pada frekuensi HF, VHF dan UHF. Radio HF yang bekerja pada frekuensi 3 – 30 MHz, disebut juga dengan decameter band atau panjang gelombangnya berkisar antara 10-100 m. Angka ini didapat dari persamaan frekuensi dan panjang gelombang : f=c/λ
Dimana f adalah frekuensi, c adalah kecepatan cahaya 3 x 108 m/s dan adalah panjang gelombang. Radio HF sangat popular di kalangan radio amatir. Berbagai keuntungan radio HF antara lain jarak komunikasi dapat mencapai ribuan kilometer, tergantung daya yang digunakan. Keuntungan ini dikarenakan karakteristik gelombang HF yang dapat memantul pada ionosfer bumi.
Radio VHF bekerja pada frekuensi 30 MHz sampai dengan 300 MHz. Karakteristik dari radio VHF Ini cocok untuk komunikasi teresterial, dengan kisaran umumnya agak lebih jauh dari line-of-sight dari pemancar. Tidak seperti HF, ionosfer tidak selalu memantulkan gelombang radio VHF. Gelombang ini juga lebih tahan terhadap gangguan atmosfer dan interferensi peralatan listrik dibandingkan dengan fekuensi yang lebih rendah. Frekuensi VHF akan terblokir oleh bukit atau gunung, tetapi bangunan gedung tidak terlalu mempengaruhi komunikasi.
Radio frekuensi VHF low band ini digunakan oleh militer, khususnya untuk pasukan yang berada di lapangan agar dapat berkomunikasi dalam radius sekitar 8 km area. Salah satu alasannya karena VHF dapat menggunakan antenna yang relatif tidak terlalu panjang sehingga cocok digunakan sebagai radio manpack. Dibandingkan dengan radio HF, radio VHF ini memiliki bandwidth yang lebih lebar serta jarak jangkau yang lebih pendek sehingga sangat ideal sebagai komunikasi antar pasukan.
Radio militer dikembangkan sebagai perangkat komunikasi aplikasi taktis, oleh karena itu, pada umumnya perangkat taktis harus memiliki kemampuan dan syarat tertentu. Selain dari sisi kehandalannya yang harus dapat tetap berfungsi dalam berbagai kondisi, memenuhi standar militer, juga dari sisi pengamanan informasinya.
Mengenai uji ketahanan yang memenuhi standar militer, saat ini mengacu pada standar MIL-STD 810g. Standar ini didokumentasikan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat yang mengatur tentang bagaimana sebuah perangkat yang seharusnya tahan terhadap berbagai kondisi yang mungkin terjadi di lapangan. Standar inilah yang kemudian menjadi acuan yang diakui secara internasional. Dokumen ini mencakup sejumlah tes yang harus dilalui oleh setiap perangkat militer, antara lain, High/Low temperature, Immersion, Vibration, Shock dan lain sebagainya.
LenVDR10-Mp
PT Len Industri sebagai salah satu perusahaan BUMN yang bergerak di lini bisnis pertahanan, tengah mengembangkan perangkat radio komunikasi untuk militer. Salah satunya produknya adalah LenVDR10-Mp. Radio ini bekerja pada band VHF 30 MHz – 88 MHz dengan modulasi FM. Radio ini didesain sebagai perangkat komunikasi taktis dengan standar militer, kedap air, vibrasi, tahan banting serta tahan terhadap suhu yang ekstrim.
Berikut adalah spesifikasi teknis LenVDR10-Mp :
Frekuensi : 30-88MHz
Dimensi : 250mm(panjang) x 250mm(tinggi) x 90mm(lebar)
LenVDR10-Mp ini dikembangkan dengan mengimplementasikan platform Software Defined Radio (SDR). SDR itu sendiri merupakan teknologi dimana software dijalankan pada platform hardware. Teknologi SDR ini yang memproses sinyal secara digital didalam sebuah chip DSP.
Berbicara lebih jauh mengenai LenVDR10-Mp ini, terdapat 2 mode komunikasi yaitu Analog (AFM) dan Digital (DFM). Pada mode AFM, komunikasi dilakukan secara plain tanpa pengamanan, sehingga radio ini dapat saling berkomunikasi dengan radio lainnya pada frekuensi yang sama. Sedangkan pada mode digital, komunikasi antar radio hanya dapat dilakukan jika radio yang berkomunikasi memiliki mode yang sama.
Berikut adalah grafik perbandingan kualitas penerimaan berbanding jarak.
Gambar : Perbandingan Kualitas vs Jarak
Dari grafik diatas, dapat diketahui bahwa pada mode Analog FM, kualitas penerimaan akan semakin menurun seiring dengan jarak yang semakin jauh, dalam hal penurunan kualitas, suara yang terdengar akan semakin rusak. Pada mode Digital FM, kualitas penerimaan akan tetap baik, sampai pada jarak tertentu akan langsung rusak sama sekali. Jauh dekatnya pancaran gelombang ditentukan oleh banyak faktor, antara lain power output, performa antenna serta medan lapangan. semakin besar power yang dipancarkan, semakin besar gain antennanya, semakin jauh pula jangkauan transmisinya. Demikian halnya pada sisi receiver, dimana sensitivitas receiver yang menentukan jarak jangkau komunikasi yang dapat ditempuh.
Proses pengolahan sinyal
Salah satu teknik algoritma voice coding yang digunakan untuk membangun komunikasi digital ini adalah Continuously variable slope Delta (CVSD). CVSD ini merupakan salah satu algoritma kompresi sample data yang mengkodekan 1 bit per sample, artinya, jika ada audio yang disampling 16 KHz, maka akan diubah menjadi 16 Kbit/s. angka ini merupakan kecepatan maksimal (datarate) yang dapat dicapai untuk transfer data. Gambar berikut adalah contoh sinyal audio yang diproses CVSD.
Gambar : Grafik encode CVSD
Contoh lain voice coding yang digunakan luas untuk radio komunikasi adalah Mixed-Excitation Linear Prediction (MELP). Algoritma ideal untuk digunakan pada komunikasi dengan bandwidth yang sempit, karena MELP memiliki datarate 1200/2400 bps.
Berikutnya, teknik yang dilakukan adalah memodulasi data. Teknik modulasi diantaranya ada Binary Phase Shift Keying (BPSK), yaitu teknik yang mengubah data digital menjadi 2 jenis. Setiap data merepresentasikan fasa dari suatu gelombang. Sejenis dengan BPSK, ada QPSK, yaitu mengubah data digital menjadi 4 data fasa. dan seterusnya. Berbeda dengan PSK, ada teknik yang dinamakan PAM atau Pulse Amplitude Modulation, yaitu mengubah data dimana setiap data tersebut merepresentasikan Amplitude dari suatu gelombang.
Selanjutnya, pada radio digital ditambahkan Forward Error Correction (FEC), yaitu algoritma yang memungkinkan untuk memperbaiki data rusak yang diterima pada penerima. Beberapa diantaranya ada Viterbi, Reed Solomon, dan lain sebagainya.
Secure Communication
salah satu fitur Radio LenVDR10-Mp ini adalah pengamanan komunikasi (comsec) serta pengamanan transmisi (transec). COMSEC diterapkan pada radio komunikasi agar tidak mudah disadap. Ada berbagai macam metode pengamanan ini, antara lain dengan menggunakan enkripsi dengan kunci. LenVDR10-Mp menggunakan algoritma AES128 untuk mengacak data maupun suara.
Advanced Encryption Standard (AES) merupakan standar enkripsi dengan kunci simetris. Standar ini terdiri atas 3 blok chipper, yaitu AES-128, AES-192 dan AES-256. Masing-masing chipper memiliki ukuran 128-bit dengan ukuran kunci masing-masing 128, 192 dan 256 bit.
TRANSEC adalah pengamanan pada sinyal transmisi. Metode yang digunakan untuk mengimplementasikan transec ini adalah frekuensi hopping dan spread spectrum. Frekuensi hopping adalah sebuah metode transmisi radio dengan mengubah-ubah frekuensi carrier yang digunakan secara cepat & acak. Frekuensi hopping menggunakan urutan psedo-random yang dikontrol oleh algoritma kriptografi dengan kunci. Mode Frequency Hopping dimaksudkan supaya komunikasi tidak dapat disadap ataupun diganggu (oleh jamming). Pada LenVDR10-MP, perubahan frekuensi carrier saat Hopping berubah dengan kecepatan pindah 100 hop/detik, dengan resolusi perpindahan frekuensi 25kHz dan rentang frekuensi sebesar 3400 kHz di sekitar frekuensi channel yang aktif. Gambar berikut adalah ilustrasi frekuensi hopping dilakukan.
Gambar : Komunikasi secara hopping dengan gangguan
Ilustrasi tersebut menggambarkan jika ada proses komunikasi antar radio, dimana pada frekuensi tertentu terdapat gangguan (jamming), maka dengan frekuensi hopping, informasi akan tetap dapat diterima meskipun ada penurunan kualitas sinyal.
Gambar : Komunikasi secara hopping dengan penyadapan
Ilustrasi tersebut memperlihatkan bahwa jika terjadi penyadapan informasi pada frekuensi tertentu, maka hanya sedikit informasi yang diterima oleh penyadap.
Sejatinya radio frekuensi (RF) adalah suatu sumber daya alam yang terbatas yang mempunyai nilai strategis. Oleh karena itu pemanfaatannya harus dilakukan secara tertib. Hal ini telah diatur dalam peraturan pemerintah yang mungkin setiap negara menerapkannya secara berbeda, tetapi pada intinya, spektrum radio frekuensi ini diatur agar tertib, efisien dan sesuai dengan peruntukannya sehingga tidak menimbulkan gangguan yang merugikan.