## MEDIA PEMBELAJARAN PEMANCAR WIRELESS FM MENGGUNAKAN RASPBERRY PI

## Solekhan
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: solekhan@umk.ac.id
Mohammad Iqbal Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: mohammad.iqbal@umk.ac.id

## ABSTRAK
Media  pembelajaran  merupakan  alat  bantu  yang  diperlukan  untuk  menambah  pemahaman  dalam pembelajaran.  Pemancaran  gelombang  FM,  yang  merupakan  sebagian  dalam  Pengolahan  Sinyal  tanpa  kabel, dibutuhkan  dalam  pemahaman  pemancaran  gelombang  Radio.  Raspberry  Pi  yang  merupakan Single  Board Computer , dapat diprogram dengan mudah dan memiliki keluwesan dalam penggunaannya. Dalam penelitian ini Raspberry  dimanfaatkan  penggunaannya  sebagai  pemancar  FM.  Proses  pemancaran  dilakukan  dengan memanfaatkan Software Defined Radio. Dari hasil pengujian, pengubahan variasi frekuensi pemancaran FM dapat dilakukan dengan mudah, dan mampu memancarkan gelombang FM dengan baik.
Kata kunci: SBC; SDR; wireless FM.

## ABSTRACT
Learning media are tools that are needed to increase understanding in learning. Transmission of FM waves, which is a part of wireless signal processing, is needed in understanding radio wave transmissions. Raspberry Pi, which is a Single Board Computer, can be programmed easily and has flexibility in its use. In this  study Raspberry was used as an FM transmitter. The broadcasting process is  carried out using Software Defined Radio. From the test results, changing the variation of FM transmitting frequency can be done easily, and is able to transmit FM waves properly.
Keywords: SBC ; SDR; wireless FM.

## 1. PENDAHULUAN
Raspberry Pi, sering disingkat dengan  nama Raspi, adalah  komputer papan  tunggal  ( Single-Board Circuit ;  SBC)  yang  seukuran  dengan  kartu  kredit  yang  dapat  digunakan  untuk  menjalankan  program perkantoran, permainan komputer, dan sebagai pemutar media hingga video beresolusi tinggi. Raspberry Pi dikembangkan oleh yayasan nirlaba, Rasberry Pi Foundation, yang digawangi sejumlah pengembang dan ahli komputer dari Universitas Cambridge, Inggris.[1]
Seperti disebutkan dalam situs resmi Raspberry Pi Foundation, waktu itu Eben Upton, Rob Mullins,
Jack Lang, dan Alan Mycroft, dari Laboratorium Komputer Universitas Cambridge memiliki kekhawatiran melihat  kian  turunnya  keahlian  dan  jumlah  siswa  yang  hendak  belajar  ilmu  komputer.  Mereka  lantas mendirikan yayasan Raspberry Pi bersama dengan Pete Lomas dan David Braben pada 2009. Tiga tahun kemudian, Raspberry Pi Model B memasuki produksi massal. Dalam peluncuran pertamanya pada akhir Febuari 2012 dalam beberapa jam saja sudah terjual 100.000 unit. Pada bulan Februari 2016, Raspberry Pi Foundation mengumumkan bahwa mereka telah menjual 8 juta perangkat Raspi, sehingga menjadikannya sebagai perangkat paling laris di Inggris.[2].
Pemancar FM biasanya menggunakan perangkat elektronik sederhana seperti yang digunakan oleh João Dos Reis Tavares dan Heni Puspita [3], dimana untuk memancarkan gelombang radio FM memang digunakan secara elektronik.
Untuk  beberapa  keadaan  maka  hal  tersebut  bisa  disederhanakan  dengan  menggunakan  SDR. Software-Defined Radio (SDR) adalah merupakan sistem komunikasi radio dimana komponen yang biasa ada pada perangkat keras seperti mixer, filter, amplifier, modulator/demodulator dan detector digantikan dengan pengimplementasian perangkat lunak pada perangkat komputer atau embedded system.[5-12]
Beberapa  penelitian  [6,8]  merupakan  contoh  penggunaan  SDR  untuk  penelitian  terkait  dengan komunikasi  radio.  Namun  dalam  penelitian  tersebut  belumlah  menunjukkan  proses  fleksibilitas
pemanfaatan  SDR  sebagai  radio  berbasis  software,  sehingga  pada  penelitian  ini  akan  disusun  prototipe pemancar radio FM berbasis SDR dengan memanfaatkan Raspberry Pi. Pemilihan  FM untuk dipancarkan, karena FM merupakan perangkat yang sangat populer.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  membuat  prototipe  pemancar  Radio  FM  ( Frequency  Modulation ) sebagai media pembelajaran pada laboratorium teknik elektro menggunakan Raspberry Pi.
Penelitian ini bermanfaat bagi kalangan akademisi dalam memecahkan masalah terkait pengolahan sinyal, selain itu juga hasil yang didapatkan dapat digunakan sebagai peraga kuliah pada mata pelajaran sistem pengolahan sinyal pada laboratorium teknik elektro.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Raspberry Pi memiliki dua model: model A dan model B.  Penyimpanan data tidak didesain untuk menggunakan cakram keras atau solid-state drive, melainkan mengandalkan kartu penyimpanan tipe SD untuk menjalankan sistem dan sebagai media penyimpanan jangka panjang.

## Gambar 1. Raspberry Pi
Pada Gambar 1. tersebut merupakan salah satu bentuk Raspberry Pi, dengan 40 pin. Raspberry Pi pada dasarnya  merupakan Single  Board  Computer (SBC),  sehingga  bisa  digunakan  sebagai  komputer  secara mandiri dengan ditambahkan GPIO ( General Purpose Input Output ). Sebagai SBC ( Single Board Computer ) yang mandiri, beberapa Sistem Operasi  yang dapat dipasang pada Raspbery Pi diantaranya  Raspbian, Pidora, OpenELEC,  RaspBMC, OS RISC, Arch Linux, Windows 10. Sebagian besar sistem operasi pada Raspberry Pi adalah sistem operasi Linux [9], hal ini karena linux merupakan sistem operasi open source yang gratis untuk disebarluaskan di bawah lisensi GNU.
Python  [10]  sebagai  bahasa  pemrograman  merupakan  pilihan  yang  menarik,  karena  memiliki beberapa  fitur  diantaranya  pustaka  yang  lengkap,  mudah  dipelajari,  sintaks  Python  sederhana,  modul numerik  Python  dengan  komputasi  yang  efisien.  Python  merupakan  bahasa  pemrograman  yang  multi- platform sehingga bisa dijalankan pada banyak operating system .
Software  yang  digunakan  untuk  menghasilkan  pemancar  FM  dengan  menggunakan  bahasa pemrograman python. Software ini dapat menghasilkan aplikasi yang dapat berjalan pada Raspberry Pi.
Untuk tahapan penelitian yang akan dilakukan untuk membuat pemancar FM dengan Raspberry pi yaitu : Pengumpulan Data, Perancangan Hardware, Perancangan Software, Pembuatan Hardware Software, Pengambilan Data, Analisa Data.
Hardware  yang digunakan dibagi  menjadi  dua bagian  yaitu pada sisi pemancar dan juga pada sisi penerima. Pada sisi pemancar hardware yang digunakan di antaranya adalah, Raspberry Pi, USB audio 3d, Kabel  untuk  antena,  HDMI  to  VGA,  Display,  USB  keyboard,  USB  mouse,  dan  Power  supply  5V. Sedangkan pada sisi penerima hardware yang digunakan adalah, Radio penerima FM dan Komputer dengan USB RTL SDR.
Software  yang  digunakan  dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu  pada  sisi  pemancar  dan  juga  pada  sisi penerima.  Pada  sisi  Pemancar    untuk  System  yang  digunakan  adalah  dengan  menggunakan  operating system raspbian OS yang berbasis linux debian.

## Gambar 2. Rancangan Form Pemancar FM
Sedangkan untuk pembuatan form digunakan programming berbahasa python dengan tampilan GUI digunakan wxpython. Untuk perencanaan menggunakan masukan dari frekuensi sehingga pada penelitian ini  frekuensi  digunakan  sebagai  input.  Sedangkan  output  berupa  sinyal  radio  FM,  sehingga  dibutuhkan tombol untuk mengeksekusi perintah untuk pemancar FM sesuai frekuensi masukkan.  Hal ini dapat dilihat pada gambar 2. dari gambar tersebut apabila dilakukan pemasukan frekuensi maka akan muncul keterangan frekuensi yang dipancarkan.
Pada  sisi  penerima  digunakan  software  GQRX  dengan  menggunakan  USB  SDR,  dengan  tujuan disamping mampu menerima suara radio FM, juga dapat menampilkan bentuk gelombangnya. Pada tahapan ini semua komponen pemancar dan penerima baik dari sisi hardware maupun software disusun, dengan pemancar FM diaktifkan, dan penerima FM juga diaktifkan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Agar  Raspberry  Pi  dapat bertindak  sebagai  Pemancar  FM didasari  pemikiran  bahwa  sebagai  SBC ( Single  Board  Computer )  Raspberry  Pi  memiliki  sistem  digital  sinkron  yang  terkait  dengannya  yang digunakan untuk mengurangi interferensi elektromagnetik. Penindasan EMI ini dilakukan oleh sinyal yang disebut Spread-spectrum clock signal atau SSCS.
Frekuensi sinyal ini dapat bervariasi dari 1MHz hingga 250MHz, hal ini dapat dimanfaatkan sebagai pemancar karena masuk didalam pita gelombang radio FM. Jadi dengan menulis kode untuk melakukan modulasi frekuensi menggunakan sinyal clock spread-spectrum akan dapat mengubah Pi  bekerja sebagai pemancar FM. Sinyal termodulasi akan diberikan melalui pin 4 GPIO dari Raspberry Pi, dengan memasang kabel normal maksimum 20 cm ke pin 4 GPIO tersebut sebagai antena.
Pemancar FM ini akan bekerja dari sekitar 1Mhz hingga 250Mhz, di sebagian besar negara  band FM yang  digunakan  antara  88  Mhz  hingga  108  Mhz.  Sebagian  besar  penerima  radio  menginginkan  sinyal kelipatan 0,1 MHz agar bekerja dengan baik.
Semua pemancar lebih dari 500mW memerlukan lisensi. Berapa daya output Raspberry Pi (dalam mW), gelombang kotak  yang berasal dari pin GPIO, adalah gelombang sinus, dan pada saat yang sama menganggap antena digerakkan secara langsung. Dengan  mengingat bahwa output tegangan maksimum dari Raspberry Pi 3.3 Volt, arus maksimum GPIO adalah 16 mA.
U ntuk  memperhitungkan  daya  yang  dipancarkan  dapat  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan seperti berikut:
𝑃𝑎𝑣𝑔 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 ⋅ 𝐼𝑚𝑎𝑥 (1) 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 𝑉𝑝𝑝 √2 (2) 𝑃𝑎𝑣𝑔 = 3,3 ⋅ 0,707 ⋅ 0,00016 = 0,37 𝑊 (3)
Dengan  :  Pavg  merupakan  Daya  rata-rata,  Vrms  adalah  Tegangan  rms,  Imax  merupakan  Arus Maksimal, dan Vpp adalah merupakan Tegangan peak-to-peak. Pada persamaan (1) hingga (3) terlihat daya yang dihasilkan masih dalam taraf yang kurang dari 500mW, sehingga tidak diperlukan untuk perijinan.
Untuk memperkuat daya pemancar FM maka harus melakukan perijinan pada instansi terkait dan menambah peralatan peralatan khusus untuk penguat pemancar. Pada penelitian ini pemancaran FM hanya bersifat sementara dan dalam skala laboratorium, serta tidak dikuatkan, hanya sebagai media pembelajaran saja. Untuk pengaturan frekuensi pancar dilakukan dengan mengubah melalui form pemancar yang dibuat. Untuk pengujian form dapat dilihat pada Gambar 3.
(a) (b) (c)
(d)
Keterangan : (a) Pengisian frekuensi pemancar FM (misal 108Mhz)
(b) Klik ON AIR untuk menghidupkan pemancar FM
(c) Tampilan keterangan frekuensi pemancar FM
(d) Klik OF AIR untuk mematikan pemancar FM

## Gambar 3. Form Pemancar FM dengan Raspberry Pi
Dari perancangan seluruh sistem yang terdiri dari sistem hardware dan software, untuk menghasilkan sistem pemancar FM, prototipe pemancar dapat dilihat pada Gambar 4.

## Gambar 4. Hasil Pemancar FM dengan Raspberry Pi
Dari Gambar 4. tersebut merupakan Raspberry Pi yang dihubungkan ke display melalui HDMI, dan untuk input suara dimasukkan melalui USB 3Dsound.

## Gambar 5. Pengujian Pemancar FM pada frekuensi 88.8 MHz
Pada  Gambar  5.  merupakan  tampilan  pada  area  disekitar  88.8MHz  setelah  pemancar  FM dihidupkan,  terlihat  adanya  lonjakan  magnitude  pada  area  frekuensi  pemancar  tersebut.  Dengan menggunakan cara yang sama pengujian untuk frekuensi lainnya dapat di tuliskan pada tabel berikut :

## Tabel 1. Pengujian berbagai variasi frekuensi pemancar FM
No  Frekuensi Pemancar (MHz)  Ket
1 60 Bisa 2 77 Bisa 3 88.8 Bisa 4 90 Bisa 5 100 Bisa 6 108 Bisa 7 109 Bisa 8 150 Bisa 9 200 Bisa 10 230 Bisa 11 240 Bisa 12 245 Bisa 13 249 Bisa
Pemancar FM dapat memancarkan gelombang FM dengan berbagai variasi frekuensi. Pada frekuensi yang  rendah  terlihat  tanggapan  bandwidthnya  menyempit,  sedangkan  pada  frekuensi  semakin  naik bandwidth melebar. Karena untuk Radio FM tanggapan frekuensinya antara 88MHz hingga 108MHz, maka dari pengujian, alat ini dapat digunakan sebagai pemancar Radio FM.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  metodologi  penelitian  serta  hasil  dan  pembahasan  pada  bagian    sebelumnya,  dapat disimpulkan bahwa:
a) Telah dibuat prototipe pemancar FM dengan menggunakan Raspberry Pi.
b) Pemancar dapat memancarkan frekuensi pancar sesuai dengan range frekuensi radio FM dari 88 – 108 Mhz.
Sebagai  saran  untuk  rekomendasi  yang  dapat  disampaikan  dari  hasil  penelitian  ini  adalah  sebagai berikut:
a) Jika dikehendaki pemancar mampu memancarkan dibawah 88 Mhz ataupun diatas 108 Mhz (1- 250 MHz)
b) Untuk meningkatkan daya pemancar dibutuhkan perijinan untuk penggunaan frekuensi pada instansi terkait, dan juga penguat pemancar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Blanchette, Megan. 2015. 4 ways the Raspberry Pi is being used in education . O'Reilly Radar.
[2] Hern, Alex. " Raspberry Pi 3: the credit card-sized 1.2GHz PC that costs $35 ". The Guardian.
[3] João Dos Reis Tavares, Heni Puspita. 2016. Pembuatan Pemancar FM Sederhana Untuk Alat Peraga. INDEPT, Vol. 6, No. 1 Februari  ISSN:2087 – 9245
[4] Lb  Nugroho.  2017. Analisa  Pemanfaatan  Frekuensi  Radio  FM  (Frequency  Modulation)  Untuk Telekomunikasi Bawah Air
[5] Markus Dillinger, Kambiz Madani, Nancy Alonistioti. 2003. Software defined radio: architectures, systems and functions , page xxxiii (wiley & sons, ISBN 0-470-85164-3)
[6] Ida Anisah1, Hendy Briantoro, Ahmad Zainudin, Desy Intan Permatasari. 2018. Implementasi Sistem Komunikasi Nirkabel Ofdm Berbasis Software Defined Radio (SDR) , JNTETI, Vol. 7, No. 2, Mei 2018 183
[7] Eko  Marpanaji,  Kadarisman  Tejo  Yuwono,  Adi  Dewanto.  2012. Aplikasi  Platform  Komputasi Software-Defined Radio (SDR) Untuk Digital Spectrum Analizer , Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV Hfi Jateng & DIY
[8] Sotyohadi, Sulistiawati, Irrine Budi. 2019. Desain Low Noise Transceiver 7 Mhz Berbasis Software Defined Radio (SDR) . Jurnal MNEMONIC, [S.l.], V. 2, N. 1, P. 73 – 78. Jan. 2019. ISSN 2614-4808.
[9] Lumma, Carl. 2007. Linux: It's Not Just For Computer Geeks Anymore . Keyboard Magazine. New Bay Media, LLC.
[10] Guttag, John V. 2016. Introduction to Computation and Programming Using Python: With Application to Understanding Data . MIT Press. ISBN 978-0-262-52962-4.
[11] Di Pu, Alexander M. Wyglinski. 2013. Digital Communication Systems Engineering with Software- Defined Radio. Artech House.  ISBN: 1608075257,9781608075256.