BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA

4.1 Amplitude Modulation and Demodulation 4.1.1 Hasil Percobaan Tabel 4.1. Hasil percobaan dengan fm= 1 KHz, fc = 4 KHz, Ac= 15 Vpp No

𝑽𝒎 (𝑽𝒐𝒍𝒕) 𝑬𝒎𝒂𝒙 (𝒎𝑽𝒐𝒍𝒕) 𝑬𝒎𝒊𝒏 (𝒎𝑽𝒐𝒍𝒕)

m

%m (mx100)

1

1

68

26

0.44

44

2

1.5

72

8

0.8

80

3

2

70

18

0.59

59

4

2.3

70

20

0.55

55

Gambar 4.1.Sinyal carrier 4 KHz (V/div =5 V, T/div = 0.2 us)

Gambar 4.2.Sinyal input 1 KHz (V/div =1 V, T/div =1 us)

27

Gambar 4.3. Sinyal hasil modulasi saat 1 Vpp(V/div 10mV, T/div 1 us)

Gambar 4.4.Sinyal hasil modulasi saat 1.5 Vpp(V/div 10mV, T/div 1 us)

Gambar 4.5.Sinyal hasil modulasi saat 2 Vpp(V/div 10mV, T/div 1 us)

Gambar 4.6.Sinyal hasil modulasi saat 2.3 Vpp(V/div 10mV, T/div 1 us)

28

Gambar 4.7 Sinyal hasil demodulasi(V/div = 1 V, T/div = 1 us)

4.1.2 Analisa Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa sinyal amplitudo hasil modulasi akan selalu mengikuti sinyal informasi. Karena pada dasarnya sinyal carrier hanya memiliki sifat penghantar (pembawa) tidak memiliki informasi/data apapun. Pada percobaan sinyal input diberikan frekuensi sebesar 1KHz dan dihasilkan lebarbidang samping atas dan bawah. Kedua lebarbidang tersebut sama dengan gelombang sinyal informasi. Bagian sisi atas dan sisi bawah pita frekuensi yang terlihat pada output merupakan bentuk gelombang informasi yang dimodulasikan dengan sinyal pembawa yang frekuensinya lebih besar. Dari gambar yang terlihat bahwa sinyal termodulasi dihasilkan dengan cara sinyal informasi menumpangi sinyal carier. Pada dua sisi band tersebutlah sinyal pembawa ditumpangkan oleh sinyal informasi. Sinyal informasi dimodulasi dengan merubah nilai amplitudonya. Untuk amplitudo gelombang AM, semakin besar amplitudo sinyal informasi amplitudo sinyal pembawa juga makin besar dan sebaliknya. Setelah sinyal didemodulasi maka sinyal akan berubah ke bentuk semula. Persenmodulasi Besarnya amplitudosinyal informasi akan mempengaruhi nilai indeks modulasi pada sinyal output termodulasi. Nilai indeks modulasi yang mendekati nilai 1 akan mempengaruhi kualitas sinyal termodulasi yang menyebabkan sinyal informasi tidak dapat terbaca pada sinyal termodulasinya. Begitupun jika nilai indeks modulasi kurang dari 1. Indeks modulasi yang terlihatrata – rata berkisar pada 0,80. Pada keadaan tersebut sinyal informasi dapat terbaca dengan jelas pada sinyal termodulasinya. Semakin besar signal carier / pembawa frekuensi tinggi yang dimodulasikan oleh sinyal

29

frekuensi rendah semakin besar pula hasil modulasinya. Bahkan saat dimasukkan lebih dari 2.3 VPP terjadi over modulasiyaitu sinyal hasil modulasi terdistorsi. Koefisienmodulasi diperoleh dari: 2 𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠 − 2 𝑉𝑚𝑖𝑛 𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠 − 𝑉𝑚𝑖𝑛 𝑚= = 2 𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠 + 2 𝑉𝑚𝑖𝑛 𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠 + 𝑉𝑚𝑖𝑛 Untuk 1 Vpp dengan Vmax = 68 mV dan Vmin = 26 mV 68 − 26 68 + 26 42 = 0.44 𝑚= 94 𝑚=

% modulasi=mx 100% , maka % 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 = 0.44 𝑥 100 % = 44 % 4.2 DSB-SC Modulation and Demodulation 4.2.1

Hasil Percobaan

Gambar 4.8.Sinyal pembawa 300 KHz(V/div = 0.2 V)

Gambar 4.9. Sinyal informasi 1 KHz(V/div 0.2 V, T/div 1 us)

30

Gambar 4.10.Sinyal DSB-SC hasil modulasi(V/div = 0.2 V) 4.2.2

Analisa IC MC1496 sebagai balance modulator. MC1496 berfungsi sebagai pengganda

frekuensi ketika suatu sinyal yang sama dimasukkan pada kedua port masukkannya ( pin 1 dan pin 10 ). Sinyal pembawa akan ditekan sehingga outputnya adalah sinyal DSBSC(double side band suppressed carrier). Ketika memodulasi sinyal pembawa dengan modulasi amplitude, akan ada 2 komponen frekuensi sebagai hasilnya. Yang pertama adalah sinyal modulasi itu sendiri, yang kedua adalah pembawa frekuensi. Untuk meningkatkan efisiensi daya, DSB-SC menghapus bagian frekuensi pembawa, sehingga frekuensi yang ditransmisikan hanya terdiri band side. Tidak ada pembawa muncul dalam output karena arus dasar. Sinyal termodulasi AM terdiri dari tiga komponen yaitu komponen pembawa, komponen bidang sisi atas, dan komponen bidang sisi bawah. Sinyal ini dapat ditransmisikan atau dipancarkan

secara keseluruhan ke arah penerima. Transmisi

semacam ini disebut transmisi DSBFC (Double Side Band Full Carrier ) yang berarti pemancaran dua bidang sisi (atas dan bawah) berikut dengan komponen pembawanya. Jenis transmisi yang demikian membutuhkan lebar bidang sebesar 2fm, dengan fm adalah frekuensi tertinggi sinyal pemodulasi Amplitudo puncak komponen pembawa merupakan bagian yang terbesar, yaitu Vc. Sedangkan kedua komponen yang lain mempunyai amplitudo puncak yang sama, yaitu ½mVc. Hal ini berarti bahwa jika m=1, maka setiap satuan daya pancaran DSBSC terdiri atas dua pertiga bagian komponen pembawa dan sisanya terbagi pada komponen bidang sisi atas (USB) dan bidang sisi bawah (LSB). Kenyataan di atas merupakan suatu kerugian karena komponen pembawa dengan daya yang terbesar dari ketiga komponen yang ada ini, sebenarnya tidak membawa informasi apapun. Jenis transmisi DSBSC ( Double Side Band Suppressed Carrier) merupakan jenis transmisi sinyal termodulasi AM dimana komponen pembawanya

31

telah ditekan menjadi nol. Pada jenis ini, lebar bidang yang dibutuhkan sama dengan lebar bidang yang dibutuhkan pada transmisi DSBFC.

4.3 PWM Generation and Reconstruction 4.3.1 Hasil Percobaan Tabel 4.2. Hasil percobaan PWM. No

Control Voltage (Vpp)

Output pulse width (m sec)

1

2

-

2

3

-

3

4

-

4

5

35 us

5

6

40 us

6

7

50 us

7

8

60 us

Gambar 4.11.Sinyal input 2 KHz danamplitudo 5 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 0.1 us)

Gambar 4.12.Sinyal frekuensi 1 KHz danamplitudo 5 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us) 32

Gambar 4.13. Sinyal outputsaat amplitudo pada 1 KHz 5 Vpp(T/div 50 us)

Gambar 4.14.Sinyal output saat amplitudo pada 1 KHz 6 Vpp(T/div 50 us)

Gambar 4.15.Sinyal outputsaat amplitudo 1 KHz 8 Vpp(T/div = 50 us )

33

Gambar 4.16.Sinyal outputsaat amplitudo pada 1 KHz melebihi 8 Vpp(V/div , T/div )

Gambar 4.17. Sinyal hasil demodulasi(V/div = 1 V, T/div = 5 us )

4.3.2

Analisa

−𝑡

𝑉𝑐 𝑡 = 𝐴 + 𝐵 𝑒 𝜏 1 −0 𝑉𝑐𝑐 𝑉𝑐 0 = = 𝐴 + 𝐵 𝑒 𝜏1 3 𝑉𝑐𝑐 = 𝐴+𝐵 3 −∞ 𝑉𝑐 ∞ = 𝑉𝑐𝑐 = 𝐴 + 𝐵 𝑒 𝜏 1 𝑉𝑐𝑐 = 𝐴 34

𝑉𝑐𝑐 = 𝐴+𝐵 3 = 𝑉𝑐𝑐 + 𝐵 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑐𝑐 3 2 𝑉𝑐𝑐 =− 3

𝐵 =

−𝑡 2 𝑉𝑐𝑐 𝑒 𝜏 1 3 2 −𝑡 = 𝑉𝑐𝑐 1 − 𝑒 𝜏 1 3

𝑉𝑐 𝑡 = 𝑉𝑐𝑐 −

2 −𝑇 1 2 𝑉𝑐𝑐 = 𝑉𝑐𝑐 1 − 𝑒 𝜏 1 3 3 2 2 −𝑇 1 = 1 − 𝑒 𝜏1 3 3 1 2 −𝑇 1 − = − 𝑒 𝜏1 3 3 −𝑇 1 1 𝑒 𝜏1 = 2 𝑉𝑐 𝑇1 =

ln 𝑒

−𝑇 1 𝜏1

= ln

1 2 ln 𝑒

−𝑇 1 𝜏1

= − ln

2

−𝑇1 = − ln 2 𝜏1 𝑇1 = 𝜏1 ln 2 = 𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 𝐶 ln 2 𝑇2 = 0,693 𝑅𝑏 𝐶

𝑅𝑎 = 1,2𝐾Ω 𝑅𝑏 = 8,2𝐾Ω 𝐶 = 0,0𝑢𝐹 35

𝑇1 = 0,693 𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 𝐶 = 0,0651 𝑇2 = 0,693 𝑅𝑏. 𝐶 = 0,0568 𝐷𝑢𝑡𝑦 =

= =

0,693 𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 𝐶 0,693 𝑅𝑎 + 2𝑅𝑏 𝐶

𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 𝑅𝑎 + 2𝑅𝑏

9,4𝐾 17,6𝐾

= 0,53 = 53 %

Nilai T1 bergantung dari Vs pin kaki 5 sedangkan T2 tidak. Untuk frekuensi keluaran duty cycle 50% menandakan tegangan pada alat hanya akan diberikan 50% dari total tegangan, pada duty cycle 100% berarti sinyal tegangan dilewatkan seluruhnya. 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑇1 + 𝑇2 𝑇1 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇1 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑥 𝑉𝑖𝑛 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑢𝑡𝑦 =

Dari rumus diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa tegangan keluaran dapat diubah-ubahsecara langsung dengan mengubah nilai T1. Apabila T1 adalah 0, Vout juga akan 0. Apabila T1 adalah Ttotal maka Vout adalah Vin atau katakanlah nilai maksimumnya. Mekanisme untuk membangkitkan sinyal keluaran yang periodenya berulang antara high dan low dimana kita dapat mengontrol durasi sinyal high dan low sesuai dengan yang kita inginkan. Sinyal hasil demodulasi akan kembali pada bentuk awal setelah dilakukan demodulasi. Suatu demodulator frekuensi mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM.

36

4.4 PPM Generation and Reconstruction 4.4.1

Hasil Percobaan Tabel 4.3. Hasil percobaan PPM.

Modulation signal amplitude (Vpp)

Time Periode (ms)

Total time periode (us)

Pulse width

Pulse width

ON (us)

OFF (us)

0

13 u

6

20

1

14.4

5.2

19.6

2

15

4

19

3

15.6

3.2

18.8

4

16

2

18

5

16.8

0.8

17.6

6

17

0

17

7

17.6

0.4

18

Gambar 4.18.Sinyal pemodulasi 1 KHz,amplitudo 5 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us)

Gambar 4.19.Sinyal hasil modulasi saat pemodulasi 0 Vpp (V/div = 1 V, T/div = 5 us) 37

Gambar 4.20.Sinyal hasil modulasi saat pemodulasi 2 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us)

Gambar 4.21.Sinyal hasil modulasi saat pemodulasi 3 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us)

Gambar 4.22.Sinyal hasil modulasi saat pemodulasi 5 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us)

38

Gambar 4.23.Sinyal hasil modulasi saat pemodulasi 7 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us)

Gambar 4.24.Sinyal modulasi saat pemodulasi >7 Vpp(V/div = 1 V, T/div = 5 us)

Gambar 4.25. Sinyal hasil demodulasi(V/div = 1 V, T/div =5 us)

4.4.2 Analisa PPM hanya PWM + monostable multi-vibrator.Untuk menghasilkan PPM kita memerlukan satu astabil multi-vibrator untuk menghasilkan sinyal PWM dan satu monostable multi-vibrator untuk mendapatkan keinginan PPM. Dalam modulasi posisi pulsa, posisi pulsa berubah sesuai dengan amplitudo sinyal modulasi, lebar pulsa tetap konstan dalam sistem ini, sedangkan posisi masing-masing pulsa bervariasi dengan 39

mengacu pada amplitudo sinyal modulasi. NE555

pembangkit pulsa digital yang

merupakan pembawa modulator, tanpa masukan pin5 dari IC, frekuensi pembawa tetap dihasilkan pada pin ketiga dari IC. Sementara gelombang sinus sebagai sinyal modulasi ke pin5 dari IC, lebar sinyal digital frekuensi tetap bervariasi sehubungan dengan amplitudo dari sinyal modulasi. ON saat pulsa digital konstan dan ditentukan oleh resistor dan kapasitor. OFF waktu output pulsa digital ditentukan oleh amplitudo sinyal modulasi. Pulsa waktu OFF untuk meningkatkan tegangan pada pin5 dari IC sementara lebar pulsa waktu OFF lebih luas untuk mengurangi tegangan pada pin5 dari 555 IC. Untuk menghitung duty cycle dengan rumus 𝑑𝑢𝑡𝑦 =

𝑅𝑎 +𝑅𝑏 𝑅𝑎 +2 𝑅𝑏

dengan Ra 3 KHz

dan Rb 3.9 KHz didapat nilai duty cycle sebesar 0.63 atau 63 %. Berdasarkan praktikum saat 0 Vpp dengan Ton13 us dan Ttotal 20 us didapat duty cycle sebesar 𝑑𝑢𝑡𝑦 =

𝑇𝑜𝑛 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

= 0.65 = 65 %

Terlihat hasil praktikum hampir sama dengan teori. Sinyal hasil demodulasi akan kembali pada bentuk awal setelah dilakukan demodulasi. Suatu demodulator frekuensi mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM.

4.5 Frequency Division Multiplexing 4.5.1

Hasil Percobaan

40

Tabel 4.4. Hasil Percobaan LPF.

Tabel 4.5. Hasil Percobaan HPF.

Frekuensi

Amp

Amp

Frekuensi

Amp

Amp

Input (Hz)

Input

Output

Input (Hz)

Input

Output

(Vpp)

(Vpp)

(Vpp)

(Vpp)

700

11.8

1.2

1K

10.6

0

800

11.6

1.2

2K

10.6

0.3

900

11.4

1.2

5K

10.6

0.5

1K

11.4

1

7K

10.5

0.6

1.5K

11.2

0.8

10K

10.4

1

2K

11.2

0.8

11K

10.4

1.1

3K

11.2

0.6

13K

10.4

1.1

4K

11.2

0.4

7K

11

0.2

10K

11

0

41

4.5.2 Analisa Low pass filter adalah jenis filter yang melewatkan sinyal frekuensi rendah dan menahan sinyal frekuensi tinggi. Analisa dari rangkaian LPF adalah pada low pass filter yang telah dibuat mempunyai frekuensi cut off sekitar 1KHz. Sinyal yang diloloskan adalah sinyal dengan frekuensi dibawah cut off dan untuk sinyal di atas frekuensi cut off maka akan diredam. Pada frekuensi mendekati 10 KHz sinyal output semakin melemah mendekati 0, hal ini karena terjadi peredaman. Rangkaian LPF filter RC merupakan jenis filter pasif yaitu respon frekuensi yang ditentukan oleh konfigurai R dan C yang digunakan. Rangkaian dasar dan grafik respon frekuensi LPF sebagai berikut

Frekuensi cut-off (fc) dari LPF dengan RC dapat dituliskan dengan persamaan ( LPF orde-2) 𝑓𝑐𝑙 =

𝑓𝑐𝑙 =

1 2𝜋 𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2

1 2𝜋 150𝐾𝑥150𝐾𝑥1𝑛𝑥1𝑛 𝑓𝑐𝑙 = 1061 𝐻𝑧

FrekuensiLPFpada data pengukuran sebesar 1 K, terjadi kecocokan antara data dan hasil perhitungan. Frekuensi cut-off (fc) dari HPF dengan RC dapat dituliskan dengan persamaan ( HPF orde-2) 𝑓𝑐ℎ =

𝑓𝑐ℎ =

1 2𝜋 𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 1

2𝜋 15𝐾𝑥15𝐾𝑥1𝑛𝑥1𝑛

𝑓𝑐ℎ = 10610 𝐻𝑧 46

Frekuensi HPF pada data pengukuran sebesar 10 K, terjadi kecocokan antara data dan hasil perhitungan. High pass filter akan melewatkan sinyal pada frekuensi diatas cutoff sehingga fungsi alih akan maksimum ketika frekuensi membesar. Ini berarti bahwa filter akan melewatkan sinyal dengan frekuensi tinggi dan meredam frekuensi rendah. 4.6 Phase Locked Loop 4.6.1 Hasil Percobaan

Gambar 4.27. Sinyal free running 100 KHz ( V/div = 2V , T/div = 5 us )

Gambar 4.28. Sinyal masukan 5 KHz ( V/div = 0.1V , T/div = 0.1 ms )

47

Gambar 4.29. Perbandingan sinyal free running dengan sinyal masukan ( T/div 20 us)

Gambar 4.30. Perbandingan sinyal input dengan output ( V/div = 0.1V, T/div = 20 us)

4.6.2 Analisa Praktikum terbagi dalam dua bagian yaitu modulator FM dan detector FM. Sirkuit dirancang untuk beroperasi pada frekuensi pembawa 100 kHz. Tegangan yang dikendalikan VCO pada rangkaian pertama digunakan untuk membuat gelombang FM dan rangkaian kedua beroperasi sebagai detector FM

Gambar diatas merupakan rangkaian modulator FM, hanya bagian VCO dari IC yang digunakan. Frekuensi yang dihasilkan oleh VCO dapat dicari dengan rumus 𝑓=

2.4 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑐 𝑅8 𝐶9 𝑉𝑐𝑐

𝑓=

2.4 15 − 13.6 = 101.818 = 101 𝐾𝐻𝑧 2.2𝐾 0.001 𝑢𝐹 15 48

Perhitungan hanya selisih sedikit dengan teori dan praktikum yang disebabkan pengamatan nilai Vc yang tidak terlalu akurat. Untuk modulator sensitivity dapat dihitung dengan 𝐾𝑜 =

−2.4 (𝐻𝑧/𝑉) 𝑅8𝐶9𝑉𝑐𝑐

𝐾𝑜 =

−2.4 = −72.72 𝐾𝐻𝑧/𝑉 2.2𝐾 0.001 𝑢𝐹 15 Sehingga 1

𝛿 = 𝑉𝑚𝐾𝑜 = 2 𝑉𝑝𝑝 𝑥 72.72 𝐾Hz/V = 36.36 KHz

Gambar diatas menunjukkan detector FM. Loop diatur dengan free running sebesar 100 KHz oleh C104 dan kombinasi seri R107 dan R106. Komponen R109, C108, R110dan C109 membentuk low pass filter untuk menghilangkan jejak 100 KHz sinyal pembawa dan setelah melewati C110 hanya menyisakan informasi didemodulasi pada output. 4.7

Hasil Pengujian Pengujian telah dilaksanakan dengan mengujikan 5 pedoman praktikum kepada

mahasiswa Fakultas Teknik Elektro Dan Komputer. Kriteria mahasiswa yang akan dijadikan responden untuk menguji pedoman praktikum yaitu mahasiswa yang telah atau sedang mengambil mata kuliah Elektronika Telekomunikasi atau mahasiswa yang telah mengambil mata kuliah Siskom atau UM 1 tetapi belum mengambil mata kuliah Elektronika Telekomunikasi.

49

4.7.1 Hasil Pengujian Kuisioner 4.7.1.Hasil Pengujian Rata-rata 𝑨 Tiap Butir Kuisioner Dari lampiran B.1 tidak dihasilkan rata-rata dengan nilai < 3. Hal ini berarti butir butir kuisioner dapat dikatakan cukup berhasil ketika diujikan pada responden. 4.7.2

Hasil Pengujian Nilai Tugas Dari lampiran B.2 didapati 24 buah nilai < 75. Hal ini berarti dapat dikatakan

bahwa responden (mahasiswa) beberapa kurang mampu memahami materi pada pedoman praktikum yang disusun ketika diujikan pada responden. Namun pada rata-rata nilai tiap topik praktikum, rata-rata nilai tiap responden tersebut terdapat 2 nilai dibawah 75. Sehingga jika dilihat dari rata-rata nilai yang didapat, bisa dikatakan bahwa responden (mahasiswa) mampu memahami materi pada pedoman praktikum.

50