GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Pengertian Modulasi
Modulasi adalah proses pencampuran dua sinyal menjadi satu sinyal. Biasanya sinyal yang dicampur adalah sinyal berfrekuensi tinggi dan sinyal berfrekuensi rendah. Dengan memanfaatkan karakteristik masing-masing sinyal, maka modulasi dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal informasi pada daerah yang luas atau jauh. Sebagai contoh Sinyal informasi (suara, gambar, data), agar dapat dikirim ke tempat lain, sinyal tersebut harus ditumpangkan pada sinyal lain. Dalam konteks radio siaran, sinyal yang menumpang adalah sinyal suara, sedangkan yang ditumpangi adalah sinyal radio yang disebut sinyal pembawa (carrier). Jenis dan cara penumpangan sangat beragam. Yaitu untuk jenis penumpangan sinyal analog akan berbeda dengan sinyal digital. Penumpangan sinyal suara juga akan berbeda dengan penumpangan sinyal gambar, sinyal film, atau sinyal lain.
Tujuan Modulasi

• Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran.

• Masalah perangkat keras menjadi lebih mudah.

• Menekan derau atau interferensi.

• Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.

• Untuk multiplexing, proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

Fungsi Modulasi
Sinyal informasi biasanya memiliki spektrum yang rendah dan rentan untuk tergangu oleh noise. Sedangakan pada transmisi dibutuhkan sinyal yang memiliki spektrum tinggi dan dibutuhkan modulasi untuk memindahkan posisi spektrum dari sinyal data, dari pita spektrum yang rendah ke spektrum yang jauh lebih tinggi. Hal ini dilakukan pada transmisi data tanpa kabel (dengan antena), dengan membesarnya data frekuensi yang dikirim maka dimensi antenna yang digunakan akan mengecil.
Gelombang pembawa berbentuk sinusoidal
c(t) = Ac cos(2π fct + Φc )
Parameter – parameter dari gelombang tersebut yang dapat dimodulasi adalah :
•      Amplitudo, Ac untuk modulasi amplitudo
•      Frekuensi, fc atau ωc = 2π fc t untuk modulasi frekuensi
•      Phasa, Φc untuk modulasi fasa.
Amplitudo, Frekuensi, Phase

Amplitudo
Nilai maksimum dari besaran elektrik (mis voltage) dari gelombang
Frekuensi
Jumlah cycle yang dihasilkan dalam satu detik (cycles per second atau Hertz)
Phase
Gelombang A dengan phase 0⁰
Gelombang B dengan selisih phase  -90⁰ (lebih lambat) terhadap A
Gelombang C dengan selisih phase  +90⁰ (lebih cepat) terhadap A
Jenis-jenis modulasi analog

• Amplitude modulation (AM)

• Frequency modulation (FM)

• Pulse Amplitude Modulation (PAM)

1. Amplitude modulation (AM)
Modulasi jenis ini adalah modulasi yang paling simple, frekwensi pembawa atau carrier diubah amplitudenya sesuai dengan signal  informasi atau message signal yang akan dikirimkan. Dengan kata lain AM adalah modulasi dalam mana amplitude dari signal pembawa (carrier) berubah karakteristiknya sesuai dengan amplitude signal informasi. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artimya bahwa pergeseran frekwensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan.

2. Frequency modulation (FM)
Modulasi Frekwensi adalah salah satu cara memodifikasi/merubah Sinyal sehingga memungkinkan untuk membawa dan mentransmisikan informasi ketempat tujuan. Frekwensi dari Sinyal Pembawa (Carrier Signal) berubah-ubah menurut besarnya amplitude dari signal informasi. FM ini lebih tahan noise dibanding AM.

3. Pulse Amplitude Modulation (PAM)
Basic konsep PAM adalah merubah amplitudo signal carrier yang berupa deretan pulsa (diskrit) yang perubahannya mengikuti bentuk amplitudo dari signal informasi yang akan dikirimkan ketempat tujuan. Sehingga signal informasi yang dikirim tidak seluruhnya tapi hanya sampelnya saja (sampling signal).

Modulasi Digital
Teknik modulasi digital pada prinsipnya merupakan variant dari metode modulasi analog.
Teknik modulasi digital :

• Amplitude shift keying (ASK)

• Frequency shift keying (FSK)

• Phase shift keying (PSK)

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu

• modulasi analaog
• modulasi digital

Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombangnya. Sinyal analog bekerja dengan mentransmisikan suara dan gambar dalam bentuk gelombang kontinu (continous varying). Dua parameter/karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitude dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal analog, maka jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise.
Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variable dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase.

• Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog.
• Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
• Phase adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu.

Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah signal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan biner), sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, proses informasinya pun mudah, cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (2^1). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (2^2), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2^n buah.
System digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi system digital.
Signal digital ini memiliki berbagai keistimewaan yang unik yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog yaitu :

   * Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat membuat informasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.

   * Penggunaan yang berulang – ulang terhadap informasi tidak mempengaruhi kualitas dan kuantitas informsi itu sendiri.

   * Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.

   * Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimnya secara interaktif.(wikipedia)

Pengolahan sinyal digital memerlukan komponen-komponen digital, register, counter, decoder, mikroprosessor, mikrokontroler dan sebagainya.
Saat ini pengolahan sinyal banyak dilakukan secara digital, karena kelebihannya antara lain :

  1. untuk menyimpan hasil pengolahan, sinyal digital lebih mudah dibandingkan sinyal analog. Untuk menyimpan sinyal digital dapat menggunakan media digital seperti CD, DVD, Flash Disk, Hardisk. Sedangkan media penyimpanan sinyal analog adalah pita tape magnetik.

  2. lebih kebal terhadap noise karena bekerja pada level ’0′ dan ’1′.

  3. lebih kebal terhadap perubahan temperatur.

  4. lebih mudah pemrosesannya.

Modulasi Analog

Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas informasi sinyal analog.
Teknik umum yang dipakai dalam modulasi analog :

• Angle Modulation
• Modulasi Fase (Phase Modulation - PM)
• Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio - FM)
• Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation - AM)
• Double-sideband modulation with unsuppressed carrier (used on the radio AM band)
• Double-sideband suppressed-carrier transmission (DSB-SC)
• Double-sideband reduced carrier transmission (DSB-RC)
• Single-sideband modulation (SSB, or SSB-AM), very similar to single-sideband suppressed carrier modulation (SSB-SC)
• Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
• Quadrature amplitude modulation (QAM)

Modulasi Digital

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK
1. Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu meoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya.
2. Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output ang tidak mempunyai fase terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT. FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap. Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masing-masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja. Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil. Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps).
3. Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fase. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadang-kadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda. Hubungan antara dua sudut fase yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fase yang ada dapat dideteksi bila fase sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi). Untuk transmisi Data atau sinyal Digital dengan kecepatan tinggi, lebih efisien dipilih system modulasi PSK. Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu : 3.1. BPSK BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK. Menggunakan dua yang tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang tinggi dimana bandwidthnya dibatasi. 3.2. QPSK Kadang-Kadang dikenal sebagai quarternary atau quadriphase PSK atau 4-PSK, QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstilasi, terletak di sekitar suatu lingkaran. Dengan empat tahap, QPSK dapat mendekode dua bit per simbol. Hal ini berarti dua kali dari BPSK. Analisis menunjukkan bahwa ini mungkin digunakan untuk menggandakan data rate jika dibandingkan dengan sistem BPSK. Walaupun QPSK dapat dipandang sebagai sebagai suatu modulasi quaternary, lebih mudah untuk melihatnya sebagai dua quadrature carriers yang termodulasi tersendiri. Dengan penafsiran ini, maka bit yang digunakan untuk mengatur komponen phase pada sinyal carrier ketika digunakan untuk mengatur komponen quadrature-phase dari sinyal carrier tersebut. BPSK digunakan pada kedua carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas.

Amplitudo Modulation (AM)

Modulasi ini memperguanakan amplitudo sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada AM, frekuensi dan phase sinyal adalah tetap, yang berubah-ubah adalah amplitudonya.

Amplitude modulation adalah cara modulasi yang paling mudah tetapi mudah dipengaruhi oleh keadaaan media transmisinya.

 

Frequency Modulation (FM)

Modulasi ini mempergunakan frekuensi dari sinyal analog untuk membedakan keadaan sinyal digital.  Pada FM amplitudo dan phase-nya tetap sedang yang berubah-ubah adalah frekuensinya. Jadi keadaan sinyal digital dibedakan atas besar kecilnya frekuensi sinyal analog. Kembali terlihat keuntungan pengiriman sinyal analog yang berada dari sinyal digital, karena penerima cukup mencari dua perbedaan frekuensi untuk memperoleh hasilnya. Cara modulasi ini lebih sukar dari AM, tetapi juga tidak terlalu mudah dipengaruhi oleh keadaan media transmisinya.

Kecepatan transmisi dapat sampai dengan 1200 bit per sekon. Untuk transmisi data system yang umum dipakai FSK (frequency shift keying). Dengan system ini pembawa misalnya 1700 hz diubah menjadi 2200 hz bilamana bilangan biner “0” akan dikirim atau 1200 hz bilamana biner “1” akan dikirim sedangkan amplitudo pembawa tetap. Cara modulasi ini lebih sukar dari AM tetapi juga tidak terlalu mudah dipengaruhi oleh keadaan media transmisinya.

 

Phase Modulation (PM)

Modulation ini menggunakan perbedaan sudut fasa dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada cara modulasi ini amplitudo dan frekuensinya tetap, sedang phasa-nya yang berubah-ubah.

Cara modulasi ini yang paling baik tetapi juga paling sukar.  Biasanya dipergunakan untuk pengiriman data dalam jumlah yang banyak dan dalam kecepatan yang tinggi.

 

Modem

Adalah peralatan pembantu dalam komunikasi data yang terpenting. Modem sebetulnya adalah singkatan “MOdulator-DEMulator”  sesuai dengan fungsi peralatan ini. Cara kerja modem yaitu modem menerima pulsa biner dari komputer, terminal atau alat lain yang mengubahnya menjadi sinyal analog yang dapat disalurkan melalui saluran komunikasi. Modem adalah peralatan yang melakukan fungsi modulasi tersebut. Setiap peralatan modem mempunyai fungsi ganda  yaitu dapat melakukan modulasi dan demodulasi. Dalam komunikasi data selalu diperlukan sepasang modem yang masing-masing ditempatkan di pemancar dan penerima.

Modem tidak membangkitkan sinyal data tetapi mengubah sinyal data biner dari komputer menjadi sinyal analog dan sebaliknya. Saluran komunikasi diukur dengan kecepatan dari data yang dapat disalurkan melaluinya. Kecepatan transmisi ditentukan oleh kecepatan dari modem pada saat mengubah sinyal digital menjadi analog.

 

Pemilihan Modem

Modem yang dioperasikan pada saluran telepon disebut voice band atau voice grade modem. Dalam menentukan moidem yang harus dipergunakan ada beberapa hal yang harus diperhatikan :

• Laju Transmisi Data
• Mode Komunikasi
• Sinkronisasi
• Teknik Modulasi
• Standar Industri

Laju Transmisi Data

v      Kecepatan rendah (sampai dengan 600 bps)

v      Kecepatan menengah (1200 sampai dengan 2400 bps)

v      Kecepatan tinggi (4800 bps ke atas)

Untuk lebar band dan rasio sinyal ke derau tertentu jumlah informasi yang dapat dikirimkan mempunyai batas teoritis yaitu sekitar 10 kbps.

 

Mode Komunikasi

v     Simplex

Kumnikasi satu arah antara pengirim dan penerima secara permanen.

v     Half duflex

Komunikasi dua arah antara 2 tititk yang masing-masing mempunyai pengirim dan penerima. Komunikasi tidak dapat berlangsung secara bersamaan tetapi harus bergantian. Waktu yang begantian. Waktu yang diperlukan untuk berganti arah disebut turnaround time.

v     Full duplex

Komunikasi 22 arah secara bersamaan. Umumnya dibutuhkan 4 kawat, tetapi juga dapat menggunakan 2 frekuensi pembawa (split frequency band) hingga dapat menggunakan 2 kawat. Pemilihan mode komunikasi tergantung pada keperluan kita dan protocol yang digunakan, misalnya bisynchronous paling baik dengan half duplex.

 

Sinkronisasi

Ø      Supaya penerima mengetahui dengan tepat bilamana sinyal diterimanya merupakan bit dari suatu data (sinkronisasi bit).

Ø      Supaya penerima mengetahui dengan tepat bit data (data bit) yang  membentuk sebuah karakter (sinkronisasi karakter).

Teknik Modulasi

Ada tiga teknik modulasi yaitu AM (QAM), FM (FSK) dan PM (PSK). Low speed biasanya menggunakan metode FSK sedangkan highspeed metode yang umum dipakai Phase Modulation dengan system Phase Shift Keying (PSK)

JENIS-JENIS MODULASI

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodic sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa informasi.
Jenis-jenis modulasi ada 3 yaitu:

A. Amlitudo Modulasi (AM)
Amplitudo modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya.
Amplitudo modulasi merupakan modulasi analog linier, disebut linier karena frekuensi sinyal pembawa tetap/konstan. Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa. Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, amplitude sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi.
Rentanng frekuensi AM adalah 500 Hz – 1.600 KHz dan panjang gelombang/amplitudonya 1600 KHz – 30.000 KHz, jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer.
Amlitudo mudulasi adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil.. Kelemahan dari sistem AM adalah mudah terganggu o;leh gangguan atmosfer dan kualitas suara terbatasi oleh bandwith yang sempit.
Adapun kelebihannya yaitu jangkauan siaran dengan frekuensi AM lebih jauh (200 km) dan biaya untuk pemancar AM lebih murah daripada FM karena FM memiliki kemampuan transmisi stereo yang tidak dimiliki oleh pemancar AM.

B. Frekuensi Modulasi (FM)
Frekuensi modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amlitudo sinyal informasi. Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Contoh dari FM adalah frekuensi radio yang sekarang lebih sering digunakan radio pada umumnya.
Frekuensi modulasi merupakan modulasi analog non-linier, disebut juga modulasi sudut. Disebut non-linier karena frekuensi sinyal pembawa bisa berubah-ubah. Pada modulasi ini, besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi carrier tanpa mempengaruhi besarnya amplitudo sinyal pembawa.
Rentang frekuensi FM adalah 88 MHz – 108 MHz sehingga dikategorikan sebagai Very High Frequency (VHF), sedangkan panjang gelombangnya dibawah 1.000 KHz sehingga jangkauan sinyalnya tidak jauh.
Frekuensi modulasi memiliki bandwith yang lebih besar daripada amplitudo modulasi sehingga bisa menghasilkan suara stereo dengan menyatukan beberapa saluran audio pada satu gelombang carrier. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga dipilih sebagai modulasi standar untuk frekuensi tinggi
Keuntungan FM antara lain, potensi gangguan lebih kecil (kualitas lebih baik) dan daya yang dibutuhkan lebih kecil

C. Phase Modulasi (PhM)
Phase modulasi merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa.
Phase modulasi jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks.
Keuntungan phase modulasi adlah potensi gangguan dan daya yang dibutuhkan lebih kecil.

Rabu, 05 September 2012

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat  walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik :
Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

1.      Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.

2.      Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

3.      Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

4.      Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

5.      Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

 SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Osilasi listrik.
2. Sinar matahari  menghasilkan sinar infra merah.
3. Lampu merkuri  menghasilkan ultra violet.
4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam  menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).

Inti atom yang tidak stabil  menghasilkan sinar gamma.

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

Contoh spektrum elektromagnetik

Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

  

Gelombang mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

 
Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. 

Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar ultraviolet 

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

Sinar X 

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.    

 
Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 

Contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :

1.  
   1. Radio

Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

1.  
   1. Microwave

Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.

1.  
   1. Infrared

Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

d.      Ultraviolet

Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.

e.      Sinar X

Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

   

          III.      KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :

    * Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz

    * Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz

    * Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm)[1].

Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti :

Radar

(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.

Infra Merah

Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul

Sinar tampak

mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.

Ultra ungu

dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.

Propagasi gelombang

Propagasi Gelombang Radio

Propagasi yang merupakan mekanisme perambatan gelombang radio di udara bebas.

PROPAGASI GELOMBANG TANAH (GROUND WAVE)

Gelombang tanah (ground wave) adalah gelombang radio yang berpropagasi di sepanjang permukaan bumi/tanah. Gelombang ini sering disebut dengan gelombang permukaan (surface wave). Untuk berkomunikasi dengan menggunakan media gelombang tanah, maka gelombang harus terpolarisasi secara vertikal, karena bumi akan menghubung-singkatkan medan listriknya bila berpolarisasi horisontal. Gelombang tanah sangat tidak efektif pada frekuensi di atas 2 MHz. Propagasi gelombang tanah merupakan satu-satunya cara untuk berkomunikasi di dalam lautan.

Untuk memperkecil redaman laut, maka digunakan frekuensi yang sangat rendah, yaitu band ELF (Extremely Low Frequency), yaitu antara 30 hingga 300 Hz. Dalam pemakaian tertentu dengan frekuensi 100 Hz, redamannya hanya sekitar 0,3 dB per meter. Redaman ini akan meningkat drastis bila frekuensinya makin tinggi, misalnya pada 1 GHz redamannya menjadi 1000 dB per meter.


PROPAGASI GELOMBANG IONOSFIR

Gelombang yang berpropagasi melalui lapisan ionosfir ini disebut sebagai gelombang ionosfir (ionospheric wave) atau juga disebut gelombang langit (sky wave). Aksi pembiasan pada lapisan ionosfir dan permukaan bumi tersebut disebut
dengan skipping

Gambar 6-3: Ilustrasi efek skipping gelombang ionosfir

Lapisan atmofir bumi terdiri dari 3 (tiga) lapisan, yaitum :

1. Lapisan troposfir (troposphere) : Troposfir terletak di permukaan bumi hingga mencapai ketinggian kira-kira 6,5 mil.
2. Stratosfir (stratosphere) dan Lapisan berikutnya (stratosfir) berada mulai dari batas troposfir sampai ketinggian sekitar 25 mil.
3. Ionosfir (ionosphere). Dari batas tratofir hingga ketinggian 250 mil adalah lapisan ionosfir. Di atas ionofir adalah ruang angkasa. Ionosfir adalah nama yang benar-benar sesuai, karena lapisan ini tersusun dari partikel-partikel yang terionisasi. Lapisan stratosfir dengan temperaturnya yang konstan tersebut disebut juga daerah isothermal.

Frekuensi Kritis

Frekuensi tertinggi dimana gelombang masih bisa dipantulkan ke bumi bila ditransmisikan secara vertikal pada kondisi atmosfir yang ada disebut dengan frekuensi kritis.


Sudut Kritis

Sudut kritis adalah sudut yang dibentuk oleh lintasan gelombang yang menuju dan masuk ionosfir dengan garis yang ditarik dari garis vertikal titik pemancar di bumi ke pusat bumi.


Maximum Usable Frequency ( M U F )

Frekuensi tertinggi, dimana gelombang masih bisa dikembalikan ke bumi dengan jarak tertentu disebut dengan “ Maximum Usable Frequency (MUF) “.


PROPAGASI TROPOSFIR (TROPOSPHERE SCATTER)

Propagasi troposfir bisa dianggap sebagai kasus dari propagasi gelombang langit. Gelombang tidak ditujukan ke ionosfir, tetapi ditujukan ke troposfir. Batas troposfir hanya sekitar 6,5 mil atau 11 km dari permukaan bumi. Frekuensi yang bisa digunakan adalah sekitar 35 MHz sampai dengan 10 GHz dengan jarak jangkau mencapai 400 km.


PROPAGASI GARIS PANDANG (LINE OF SIGHT)

Propagasi line of sight, disebut dengan propagasi dengan gelombang langsung (direct wave), karena gelombang yang terpancar dari antena pemancar langsung berpropagasi menuju antena penerima dan tidak merambat di atas permukaan tanah. Oleh karena itu, permukaan bumi/tanah tidak meresamnya. Selain itu, gelombang jenis ini disebut juga dengan gelombang ruang (space wave), karena dapat menembus lapisan ionosfir dan berpropagasi di ruang angkasa.

Band frekuensi yang digunakan pada jenis propagasi ini sangat lebar, yaitu
meliputi band VHF (30 – 300 MHz), UHF (0,3 – 3 GHz), SHF (3 – 30 GHz) dan EHF (30 – 300 GHz), yang sering dikenal dengan band gelombang mikro (microwave).


MODULASI DIGITAL

Perbedaan utama antara modulasi digital dan modulasi analog adalah bahwa pesan yang ditransmisikan untuk system modulasi digital mewakili seperangkat simbol-simbol abstrak. (Misalnya 0 s dan l s untuk sistem transmisi biner), sedangkan dalam sistem modulasi analog, sinyal pesan adalah gelombang kontinyu. Untuk mengirim pesan digital, modulasi digital mengalokasikan sepotong waktu yang disebut interval sinyal dan menghasilkan fungsi kontinyu yang mewakili simbol.
Ada 4 macam modulasi digital yaitu :

a. Amplitude Shift Keying (ASK)
Modulasi digital dengan mengubah amplitudo sinyal pembawa. Sinyal yang dikatakan termodulasi secara BASK didefinisikan dengan

A adalah konstanta, m(t) adalah sinyal data (sinyal pemodulasi) yang mempunyai nilai 0 atau 1, @, adalah frekuensi putar dari sinyal pembawa, dan T adalah lebar dari satu bit.
Sinyal pada persamaan (5.1) mempunyai daya P = A² /2. Dan energy yang terkonsentrasi pada setiap bit adalah E = P.T, maka persamaan (5.1) bisa di tuliskan

Jadi jika sebuah sinyal digital, yanghanya mengandung 0 dan 1, dimodulasikan dengan BASK, maka kita hanya akan mengalihkan sinyal pembawa dengan nilai 0 atau 1. Gambar 5.2 memperlihatkan modulasi BASK untuk sinyal digital yang diberikan 0 1 0 1 0 0 1 0. Seperti terlihat di gambar 5.2 sinyal – sinyal BASK bisa didapat dengan cara menyalakan dan mematikan sinyal pembawa, tergantung apakah sinyal informasi (pemodulasi) bernilai 1 atau 0. BASK disebut juga on-off keying (OOK)

b. 4-ary-ASK (4 ASK)

Seperti halnya pada BASK, sinyal yang dikatakan termodulasi secara 4ASK didefinisikan dengan.

Dengan konstelasi nilai-nilai bitnya di gambar 5.4 yang mana pada metoda ini setiap dua nilai digit digabung menjadi satu pasang, yang mana ada empat kombinasi.

c. Frequency Shift Keying (FSK)

Binary frequency Shift Keying / BFSK

Jadi sinyal termodulasi BFSK memiliki amplitudo yang konstan, tetapi memiliki dua buah frekuensi sinyal pembawa. Jika datang bit 0, maka digunakan osilator dengan frekuensi fo, jika datang bit 1, maka digunakan osilator dengan frekuensi f1.
Dengan sinyal pemodulasi serti di atas (gambar 5.6a), maka sinyal termodulasi BFSK bisa dilihat pada gambar 5.6b. sinyal in bisa dibayangkan sebagai penjumlahan dari dua buah sinyal yang di modulasi secara BASK dengan dua sinyal pembawa yang berbeda frekuensi (gambar 5.6c dan 5.6d). dengan pemikiran secara penjumlahan dua sinyal BASK, maka bentuk spectral dari sinyal termodulasi BFSK merupakan gabungan spectral dari keduanya. Gambar 5.7 menunjukan frekuensi positif dari bentuk spekrtal.

d. Phase Shift Keying (PSK)

Binary Phase Shift Keying / BPSK
Sinyal yang termodulasi secara BPSK didefinisikan mempunyai bentuk

Gambar 5.8 menunjukan diagram BPSK pada bidang kompleks dengan konstelasi dari setiap bit.

Dengan menggunakan sinyal informasi dari ontoh yang sebelumnya kita bisa melihat proses modulasi secara BPSK di gambar 5.9. Setiap kali datang bit 1 maka fungsinya adalah sin (@t) dan jika yang datang bit 0 maka fungsinya – sin (@t)

Spectrum dari sinyal termodulasi BPSK sama seperti pada BPSK.

e. Phase Shift Keying / 4 –PSK

Sinyal yang termodulasi secara 4-PSK didefisilkan mempunyai bentuk

Dengan konstelasi dari bit

Gambar 5.8 menunjukan posisi setiap pasangan bit di bidang kompleks. Titik – titik itu berada di atas lingkaran yang beradius akar E. jadi sinyal termodulasi ini tetap mempunyai energy yang sama untuk setiap bitnya

Gambar 5.9 adalah sinyal termodulasi secara BPSK dengan sinyal informasi yang sama dengan contoh-contoh sebelumnya. Berbeda dengan modulasi order tinggi pada ASK dan FSK, tidak mempunyai kekurangan dalam kesensitivitasannya dan juga tidak membutuhkan spectrum yang lebih.

f. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

QAM mengkombinasikan antara ASK dan PSK. Jadi konstelasi sinyalnya berubah berdasarkan amplitudo (jarak dari titik asal ke titik konstelasi) juga berdasarkan phasa (titik konstelasi tersebar di bidang kompleks).

Dengan 16-QAM, maka dibuat kelompok bit (word) yang terdiri dari 4 bit. Dan tergantung dari kombinasi 0 dan 1 pada setiap word, maka bisa dikorespondensikan setiap word ke setiap titik konstelasi pada gambar 5.10

Senin, 03 September 2012

RADIASI ELEKTROMAGNETIK

Radiasi elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik sinar putih dalam sebuah prisma (optik) yang terurai menjadi beberapa warna cahaya yang terpisah

Radiasi elektromagnetik adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lewat ruang dan membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Cahaya tampak adalah salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Penelitian teoritis tentang radiasi elektromagnetik disebut elektrodinamik, sub-bidang elektromagnetisme.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh Heinrich Hertz. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang transversal.
Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya), panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan oleh hubungan Planck E = Hf, di mana E adalah energi foton, h ialah konstanta Planck — 6.626 × 10 ⁻³⁴ J·s — dan f adalah frekuensi gelombang.
Einstein kemudian memperbarui rumus ini menjadi E_photon = hf.

Spektrum elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik

Yang termasuk gelombang elektromagnetik

Gelombang	Panjang gelombang λ
gelombang radio	1 mm-10.000 km
infra merah	0,001-1 mm
cahaya tampak	400-720 nm
ultra violet	10-400nm
sinar X	0,01-10 nm
sinar gamma	0,0001-0,1 nm

Sinar kosmis tidak termasuk gelombang elektromagnetik; panjang gelombang lebih kecil dari 0,0001 nm.
Sinar dengan panjang gelombang besar, yaitu gelombang radio dan infra merah, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih rendah. Sinar dengan panjang gelombang kecil, ultra violet, sinar x atau sinar rontgen, dan sinar gamma, mempunyai frekuensi dan tingkat energi yang lebih tinggi.(nafs)

Spektrum Frekuensi

Spektrum frekuensi dari sinyal waktu-domain merupakan representasi dari sinyal dalam domain frekuensi. Spektrum frekuensi yang dapat dihasilkan melalui transformasi Fourier dari sinyal, dan nilai-nilai yang dihasilkan biasanya disajikan sebagai amplitudo dan fase, baik diplot frekuensi.
Setiap sinyal yang dapat diwakili sebagai amplitudo yang bervariasi dengan waktu memiliki spektrum frekuensi yang sesuai. Ini termasuk konsep akrab seperti cahaya tampak (warna), catatan musik, radio / saluran TV, dan bahkan rotasi bumi biasa. Ketika fenomena fisik direpresentasikan dalam bentuk spektrum frekuensi, deskripsi fisik tertentu dari proses internal mereka menjadi lebih sederhana. Seringkali, spektrum frekuensi jelas menunjukkan harmonisa, terlihat sebagai paku yang berbeda atau garis, yang memberikan wawasan tentang mekanisme yang menghasilkan sinyal keseluruhan.