Prinsip Kerja Radio

Cara Kerja Radio

Arus listrik yang mengalir pada kawat dapat membuat arah jarum kompas menyimpang. Fenomena yang diungkap oleh Hans Christian Oersted ini merupakan pertanda bahwa arus listrik menghasilkan magnet. Dan terbukti benar bahwa magnet bisa dihasilkan dari arus listrik. Dua buah kumparan yang dialiri arus listrik akan saling tarik menarik layaknya dua batang magnit.

Sebaliknya, bila sebatang magnit digerakkan di dekat kumparan maka listrik akan dihasilkan oleh kumparan itu. Semakin dekat batang magnet itu ke kumparan akan semakin besar pula arus listrik yang dihasilkan. Tetapi sedekat apapun batang magnet itu ke kumparan, tak akan ada arus listrik dihasilkan bila batang magnit itu diam. Kesimpulannya, listrik menghasilkan magnit dan magnit menghasilkan listrik. Tetapi hanya magnit yang berubah saja yang mampu menghasilkan listrik.

Gambar generator listrik sederhana. Batang magnit yang diputar ditengah kumparan akan menghasilkan listrik. Tetapi bila batang magnit itu diam (tidak bergerak) tidak akan ada listrik yang dihasilkan.

Mengubah besarnya (medan) magnit dapat dilakukan secara mekanik, misalnya dengan memutarnya. Batang magnit yang diletakkan ditengah kumparan diputar agar medan magnit yang melintasi kumparan itu berubah, sehingga kumparan akan menghasilkan listrik. Prinsip dasar inilah yang diterapkan pada generator / pembangkit listrik, yaitu mesin yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik.

Mengubah besarnya (medan) magnet juga dapat dilakukan secara elektronik, yaitu dengan mengalirkan arus listrik (yang berubah) ke dalam sebuah kawat. Misalkan kawat ini kita sebut konduktor A. Nah ketika dialiri arus listrik (yang berubah) maka kunduktor A ini akan menghasilkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah ini dapat menginduksi konduktor lain, misalkan konduktor B. Konduktor B yang terinduksi oleh medan magnet (yang berubah) ini akan menghasilkan arus listrik walaupun antara konduktor A dan B itu terpisah oleh jarak.

Jadi, konduktor B dapat menghasilkan arus listrik karena konduktor A dialiri arus listrik (yang berubah). Prinsip indukasi elektromagnetik inilah yang digunakan pada transformator (trafo). Konduktor B kemudian disebut kumparan sekunder dan konduktor A disebut kumparan primer. Kumparan sekunder tidak akan menghasilkan arus listrik bila kumparan primer dialiri arus searah (DC).

Pada trafo jarak antara konduktor A dengan B harus dibuat sangat dekat, bahkan kumparan sekunder sering dibuat menyatu dengan kumparan primer melingkari besi inti. Tujuannya adalah untuk mendapatkan transfer daya yang paling maksimum. Berbeda dengan trafo, komunikasi radio justru menghendaki agar jarak antara konduktor A dan konduktor B itu saling berjauhan. Konsekuensinya, banyak energi yang hilang di antara kedua konduktor. Dalam hal ini, daya pancar terpaksa harus dikorbankan, tetapi jarak jangkau yang makin jauh diperoleh sebagai gantinya.

Gambar prinsip kerja (a) Trafo (b) Radio

Konduktor A yang dialiri arus listrik (yang berubah) dapat menginduksi konduktor B yang terpisah jauh oleh jarak. Walaupun daya yang diterima oleh konduktor B sangat lemah, tetapi satu hal yang pasti adalah bahwa perubahan arus listrik yang dihasilkan oleh konduktor B akan selalu sama dengan perubahan arus listrik yang terjadi di konduktor A. Ini merupakan satu hal yang paling penting dalam komunikasi radio, yaitu sinyal yang diterima haruslah sama dengan yang dipancarkan. Bila tidak, tentu akan terjadi miss communication. Sementara itu masalah lemahnya sinyal di penerima bisa diatasi dengan cara misalnya: menambah daya pancar atau menambah gain antena.

Arus listrik yang berubah menghasilkan medan magnit yang berubah. Medan magnit yang berubah menghasilkan medan listrik yang berubah. Medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnit yang berubah. Demikian seterusnya hingga medan listrik dan medan magnit itu menyebar kesegala arah. Fenomena ini sebenarnya adalah sebuah hukum alam yang sederhana. Sama halnya dengan benda yang dilempar dan kemudian jatuh ke tanah. Demikian pula dengan listrik-magnit. Bila ada arus listrik yang berubah pasti akan terpancar gelombang elektromagnetik yang menyebar kesegala arah.

Berdasarkan hukum alam ini maka di satu tempat kita dapat membuat arus listrik yang berubah (untuk membangkitkan gelombang elektromagnetik) dan kemudian menangkapnya kembali di tempat lain (perhatikan ilustrasi pada gambar (b) di atas. Inilah prinsip dasar dari sistem komunikasi radio. Pemancar mengubah energi listrik menjadi radiasi gelombang elektromagnetik, sedangkan pesawat penerima mengubah radiasi itu dan menjadikannya energi listrik kembali.

Membuat arus listrik yang berubah di pemancar sangat sederhana dan mudah. Yang dibutuhkan hanyalah sebuah osilator. Arus bolak balik yang dihasilkan osilator lalu dihubungkan ke sebuah konduktor A sebagai antena. Tujuannya agar konduktor A ini dialiri arus bolak-balik. Akibatnya konduktor A akan menghasilkan medan magnit yang berubah. Medan magnet yang berubah ini kemudian akan menghasilkan medan listrik yang berubah, dan medan listrik berubah akan menghasilkan medan magnet yang berubah, demikian seterusnya hingga terpancarlah gelombang elektromagnetik yang menyebar ke segala arah. Hingga di suatu tempat nanti, radiasi gelombang ini menginduksi sebuah antena penerima.

Ketika ditabrak oleh gelombang elektromagnetik maka antena penerima akan terinduksi (oleh medan magnet yang berubah). Akibatnya antena akan menghasilkan arus listrik dimana arus listrik ini akan berubah-ubah sesuai perubahan medan magnit yang diterimanya. Ini berarti antena penerima berhasil menangkap sinyal yang berasal dari pemancar, dan sinyal yang diterima itu bentuknya sama persis dengan sinyal osilator yang ada di pemancar.

Sinyal yang diterima itu hanya berupa sinyal bolak-balik saja, dimana di dalamnya tidak mengandung informasi sama sekali. Sinyal seperti ini sering disebut dengan sinyal pembawa (carrier). Tanpa informasi di dalamnya, sistem komunikasi menjadi tidak berarti. Oleh karena itu harus diupayakan sedemikian rupa agar sinyal pembawa ini harus bisa membawa informasi. Upaya ini kemudian disebut dengan teknik modulasi.

Prinsip kerja radio mono

Fungsi masing-masing  bagian blok sebagai berikut:

1. Antena: Menangkap gelombang elektromagnetik dari stasiun pemancar radio.
2. Penala  (Tuning): memilih sinyal dari stansiun pemancar (FRF) yang diinginkan dengan cara membuat suatu rangkaian resonator yang frekuensi resonansinya dapat diubah-ubah (digeser). Daerah kerja penala tergantung dari frekuensi yang akan diterima dan menurut aturan internasional FM = 88 – 108 MHz.
3. Penguat RF (RF Amplifier) : menguatkan sinyal RF dari stasiun pemancar yang telah ditala oleh penala (tuning).
4. Pencampur (Mixer) : mencampur sinyal yang diterima dari penala yang telah dikuatkan RF Amp. dengan sinyal dari oscilator. Output pencampur mempunyai keluaran yang kompleks karena terdiri dari banyak frekuensi, namun karena ditala oleh pada frekeunsi IF maka diperoleh sinyal dengan frekuensi IF = 10,7 MHz.
5. Osilator Lokal (Local Osc.) : membangkitkan gelombang listrik kontinyu dengan frekuensi tertentu. Frekuensi oscillator lokal untuk FM berkisar dari 98,7 MHz – 118,7 MHz karena Band Width untuk spektrum frekuensi FM Broadcasting (88 MHz – 108 MHz) + Frekuensi IF FM 10,7 MHz.
6. Penguat IF (IF Amp.) : menguatkan sinyal frekuensi antara (FIF = 10,7 MHz) hasil keluaran dari pencampur. Penguat IF sangat penting karena kekuatan sinyal mengalamai pengurangan selama proses pencampuran (mixing)  sehingga sinyal IF perlu dikuatkan kembali untuk mengembalikan sensitivitas dari penerima.
7. Limitter : rangkaian yang mempunyai amplitudo output yang konstan untuk semua input yang melebihi level tertentu dengan tujuan menghilangkan noise pada penerima FM. Rangkaian limitter bekerja dengan sistem membatasi/memotong amplitudo yang menyebabkan noise.
8. Discriminator = FM Detector : berfungsi memungut kembali informasi dari frekuensi tinggi pembawanya. Discriminator dapat juga disebut FM detektor. Dapat juga di definisikan sebagai rangkaian yang merubah variasi frekuensi atau variasi fasa menjadi variasi amplitudo.
9. Deemphasis Network: berfungsi mengembalikan frekuensi tinggi dari intelejen frekuensi (informasi) kembali pada level amplitudo yang setara dengan frekuensi rendahnya. Seperti diketahui, untuk menekan noise, pada pemancar dilakukan preemphasis dimana level amplitudo frekuensi tinggi dari intelejen frekuensi dinaikkan.
10. AFC (Automatic Frequency Control): Rangkaian ini berfungsi mengontrol kestabilan frekuensi osilator lokal. Ini dibutuhkan karena ketidak stabilan frekuensi lokal osilator menyebabkan penyimpangan penerimaan frekuensi pembawa.
11. Penguat Audio (AF Amplifier) : rangkaian yang berfungsi menguatkan sinyal audio (informasi) agar memiliki daya yang cukup kuat untuk menggerakkan beban loudspeaker.
12. Loudspeaker: tranduser yang berfungsi untuk mengubah sinyal-sinyal listrik audio menjadi sinyal suara akustik yang dapat didengar. 

Menjelaskan prinsip kerja radio penerima AM

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 penerima super 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:

(1)   Kekerasan hasil penguatan mempunyai harga yang lebih tinggi karena IF mempunyai frekuensi yang lebih rendah dari RF.

(2)   Amplifier IF dapat dirancang untuk suatu frekuensi yang spesifik, misalnya 455 kHz untuk setiap penerima radio AM.

(3)   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 Penala

Pencampur (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 switch sehingga 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 loudspeaker yang merupakan beban dari rangkaian. Sinyal informasi melalui pengatur volume maka sinyal informasi ini dapat diatur besar kecilnya suara.