Menjelaskan prinsip kerja radio penerima FM

1.      Uraian Materi

Di bawah ini diperlihatkan blok diagram penerima radio FM

PENGUAT RF: Penerima AM broadcast dapat bekerja cukup baik sekalipun tanpa RF amplifier. Hal ini sulit dilakukan untuk sistem FM bekerja pada frekuensi yang tinggi. Seperti diketahui sistem FM ada yang bekerja pada 1000 MHz (1GHz). Dengan adanya penguat RF ini maka sistem FM dapat bekerja pada input sinyal yang lebih rendah dari sistem AM atau SSB, sebab istem AM dan sistem SSB tidak atau jarang menggunakan penguat RF karena mereka dapat menekan inherent noise. Dengan kata lain sistem FM dapat bekerja dengan sensitivitas yang lebih tinggi dari sistem AM dan sistem SSB. Sistem FM dapat menerima sinyal 1 µV atau kurang jika dibandingkan dengan sistem AM dan SSB dengan minimum sinyal input 30 uV. Tetapi bila ingin sinyal 1 uV diumpankan langsung ke mixer, inherent noise yang tinggi yang dihasilkan oleh komponen aktif mixer akan merusak sinyal input yang 1 uV tadi. Oleh sebab itu sangat penting untuk menguatkan sinyal 1 µV itu sehingga menjadi 10-20 µV sebelum diberikan ke mixer. Itu sebabnya dibutuhkan RF amplifier pada sistem FM.

Alasan yang ditemukan diatas sangat penting untuk diperhatikan untuk sistem FM yang bekerja diatas 1GHz. Pada frekuensi tersebut, noise internal dari transistor naik ketika gain diturunkan. Noise ini jauh lebih rendah bila digunakan dioda sebagai mixer pasif dibandingkan transistor yang aktif.

Sesungguhnya, penggunaan RF amplifier menurunkan pengaruh frekuensi bayangan dan menurunkan pengaruh efek radiasi lokal osilator ke antena yang mengakibatkan di transmitnya interfrensi.

FET RF AMPLIFIER:

Impedansi input yang tinggi dari FET bukanlah dasar digunakannya FET sebagai komponen aktif pada penguat RF sistem FM. Sebab pada frekuensi yang tinggi, impedansi input FET akan jauh menurun akibat adanya kapasitas junctionnya. Adalah suatu kenyataan bahwa tidak selalu impedansi input merupakan pertimbangan bagi RF amplifier karena untuk frekuensi tinggi impedansi antena hanya beberapa ratus ohm atau cukup rendah.

Keuntungan utama penggunaan FET karena ia memiliki distorsi input dan output yang dinyatakan dalam hukum kuadrat sementara tabung hampa mempunyai hubungan daya 3/2 dan BJT mempunyai faktor eksponensial. Untuk komponen yang bekerja dengan hukum kuadrat memiliki sinyal output dengan frekuensi yang sama dengan input dengan distorsi komponen 2 kali lebih kecil dari frekuensi inputnya, sementara komponen lainnya memiliki distorsi yang justru lebih besar. Juga dengan FET dapat ditekan terjadinya intermodulasi distorsi.

PENGUAT RF DENGAN MOSFET:

Sebuah dual gate (gate ganda) common Source MOSFET RF amplifier adalah seperti diperlihatkan pada gambar  dibawah:

Gambar. 8: Penguat RF Amlpifier dengan MOSFET

Penggunaan MOSFET gate ganda sebagai penguat RF memberikan keuntungan dapat diisolasinya input dari pengaruh tegangan AGC. Juga dengan MOSFET diperoleh keunggulan berupa naiknya daerah dinamis dibandingkan dengan JFET. Dengan kata lain, MOSFET masih bekerja pada hukum kuadrat pada lebar band yang lebih besar dibandingkan dengan JFET.

LIMITTER: Sebuah limitter adalah rangkaian yang mempunyai amplitudo output yang konstant untuk semua input yang melebihi level tertentu. Dalam sistem penerima FM ini dibutuhkan untuk menolak ampiltudo modulasi dan variasi amplitodo yang tidak diingini, yang merupakan noise. Kedua hal itu menyebabkan pengaruh yang tidak diingini pada loudspeaker. Di samping itu, fungsi limitter juga mencakup AGC untuk ketika sinyal input menaik dari nilai atau levelnya dari yang ditetapkan, untuk memberikan input yang konstant pada diskriminator. Secara ideal dapat dinyatakan bahwa diskriminator harus idealnya tidak menanggapi perubahan amplitudo tetapi hanya perubahan frekuensi.

Gambar 9 di bawah ini memperlihatkan rangkaian limitter dengan transistor. Ingat bahwa RC membatasi tegangan catu DC ke kolektor. Secepat input menaik, terjadilah pemotongan puncak sinyal akibat terbatasnya tegangan kolektor karena seperti diketahui, output transistor tidak akan dapat melampaui tegangan VCC. Sedangkan rangkaian tangki pada bagian output ditala pada frekuensi tengah dari sinyal untuk meningkatkan selektivitas, dan merubah sinyal input yang belum sinus akibat pemotongan menjadi sinus.

    

Discriminator: berfungsi memungut kembali informasi dari frekuensi tinggi pembawanya. Discriminator dapat juga disebut detektor pada sistem AM. Dapat juga di definisikan sebagai rangkaian yang merubah variasi frekuensi atau variasi fasa menjadi variasi amplitudo.

Deemphasis: adalah rangkaian yang dipasangkan setelah detektor yang 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.

AGC: (Automatic Gain Control) Seperti telah kita pelajari bahwa pada Pesawat penerima AM kita temui adanya AGC. Kemudian  pada FM Receiver yang menggunakan rangkaian limitter dibutuhkan juga rangkaian AGC ini. Radio penerima FM model lama juga dilengkapi dengan 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. Hal itu disebabkan saat itu belum ditemukannya cara untuk membuat LC osilator yang bekerja pada daerah sekitar 100 MHz dengan frekuensi yang cukup stabil dan ekonomis. Mixer, osilator lokal dan penguat IF pada dasarnya sama dengan yang telah didiskusikan pada AM. Hanya harus dicatat bahwa pada sistem FM, frekuensi IF nya adalah 10,7 MHz. Daerah kerja Frekuensi FM sebesar 88 Mhz -108 Mhz.