CARA KERJA RANGKAIAN MODULATOR FM

Secara sederhana gelombang yang termodulasi FM dapat dihasilkan dengan mengguna-kan komponen dioda varactor. Dioda varactor adalah komponen dioda yang dirancang untuk memberikan nilai kapasitansi variabel sebagai fungsi dari tegangan yang diberi-kan pada terminalnya. Kita telah mengetahui bahwa, persambungan (junction) bahan se-mikonduktor pn pada sebuah dioda memang membentuk sebuah struktur satu kapasitor keping sejajar. Kapasitor ini akan mempunyai nilai kapasitansi yang berubah-ubah sesuai ketebalan daerah persambungan, d, sesuai dengan rumus nilai kapasitansi,

                                    

dimana  :    ε    =  koefisien dielektrik bahan

                   A  =  luas penampang persambungan pn

                   d   =  tebal daerah persambungan sbg. fungsi tegangan reverse

Karena nilai kapasitansi tersebut bergantung pada nilai tegangan reverse, maka pengo-perasian dioda varactor selalu pada posisi prategangan mundur (reverse bias).  Dioda varactor ditempatkan pada tank circuit satu osilator seperti ditunjukkan pada gambar. Karena nilai kapasitansi dioda varactor tersebut merupakan komponen nilai total kapasi-tansi yang menentukan besar frekuensi osilasi, maka ketika nilai tersebut berubah-ubah sebagai fungsi tegangan sinyal pemodulasi, frekuensi osilasi yang dihasilkan juga akan berubah sesuai keadaan itu. Dengan kata lain, telah terjadi modulasi frekuensi pada satu sinyal carrier.

Nampak pada gambbar di atas, bahwa komponen penentu frekuensi osilasi adalah, L, C_d, dan C, yang membentuk satu tank circuit osilator Colpitts, dan nilainya tertentu dari persamaan berikut,

Rangkaian mendapat catu tegangan V_CC melalui sebuah RFC (radio frequency choke) yang berfungsi sebagai penahan sinyal RF masuk ke batere V_CC.  Sinyal pemodulasi di-masukkan melalui satu RFC juga yang berfungsi menahan sinyal RF untuk masuk ke sumber sinyal pemodulasi. Sementara sinyal termodulasi FM diperoleh dari kolektor transistor.

Tegangan reverse yang dikenakan pada dioda varactor dalam hal ini, adalah V_CC yang memberikan catu tegangan pada rangkaian. Hubungan antara nilai kapasitansi C_d de-ngan tegangan reverse tersebut ditunjukkan pada rumus

dimana,

                C_O  =  nilai kapasitansi dioda varactor pada V = 0,

                Φ    =  potensial pada junction saat mulai on,

                a     =  nilai index yang tergantung dari jenis junction.

                V    =  modulus tegangan reverse yang diterima dioda varactor.       

Untuk jenis dioda tertentu (silikon), maka nilai a = 0,5, dan Φ = 0,5 volt.

Deviasi frekuensi yang akan dihasilkan oleh rangkaian gambar di atas, setelah melalui penurunan matematis, diperoleh nilai konstanta deviasi,

dimana,

                k=  konstanta deviasi frekuensi, Hz/volt

                f_O  =  nilai kapasitansi dioda varactor pada V = 0,

                n   =  perbandingan nilai dua kapasitansi pada tank circuit osilator,

                Vo  =  modulus tegangan reverse yang diterima dioda varactor = Vcc.