Budihardja Murtianta. Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik UKSW Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga

PERANCANGAN MODULATOR BPSK Budihardja Murtianta

PERANCANGAN MODULATOR BPSK Budihardja Murtianta Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – UKSW Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711 Email: [email protected]

Intisari Dalam tulisan ini akan dirancang dan direalisasikan sebuah modulator BPSK (Binary Phase Shift Keying) yang mempunyai kecepatan pengiriman data 5 Kbps dengan menggunakan isyarat pembawa mempunyai frekuensi 10 KHz. Modulator akan memodulasi data informasi dengan isyarat pembawa sehingga akan menghasilkan isyarat BPSK. Dari pengujian yang dilakukan secara keseluruhan modulator BPSK yang direalisasikan dapat dipergunakan untuk mengirimkan data sesuai yang diharapkan. Kata kunci : Modulator, Binary Phase Shift Keying

1.

Pendahuluan Untuk mendukung kelangsungan proses komunikasi data, suara atau gambar

dibutuhkan

suatu

teknik

modulasi

digital.

Modulator

bekerja

dengan

cara

menggabungkan isyarat-isyarat informasi berbentuk isyarat pita dasar (baseband) pada frekuensi rendah dengan isyarat pembawa yang berfrekuensi lebih tinggi untuk menghasilkan isyarat termodulasi. Proses penggabungan dilakukan dengan mengubah karakteristik amplitudo, fase atau frekuensi isyarat pembawa berfrekuensi tinggi sesuai dengan isyarat informasi yang ditransmisikan. Proses pengubahan karakteristik isyarat pembawa disebut proses modulasi. Salah satu teknik modulasi yang digunakan adalah teknik modulasi Phase Shift Keying. Dalam hal ini pergeseran fase yang digunakan adalah BPSK (Binary Phase Shift Keying) . Teknik modulasi BPSK merupakan modulasi yang memiliki 2 aras isyarat yang mempresentasikan 2 kode biner yaitu 0 dan 1 dengan perbedaan sudut fase sebesar 180o.

35

Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 7 No. 2 Oktober 2008 Hal 35 - 44

2.

Modulator BPSK Modulator ini terdiri dari carrier generator dan phase modulator. Carrier

Generator terdiri dari sebuah pembagi frekuensi (frekuensi divider) dan sebuah tapis lolos pita digital. Pembagi frekuensi menghasilkan gelombang kotak dengan frekuensi 100 kali lebih kecil daripada frekuensi isyarat yang datang pada clock masukan. Gelombang kotak ini kemudian ditapis oleh tapis lolos pita digital untuk menghasilkan isyarat pembawa sinusoidal yang kemudian digeser fasenya sebesar 180°. Phase modulator terdiri dari sebuah level converter dan sebuah mixer (pengali analog). Level converter mengubah isyarat NRZ unipolar ( 0V, 5V ) pada data masukan menjadi isyarat NRZ bipolar (-5V, +5V ). Kemudian mixer menggabungkan isyarat NRZ bipolar dengan gelombang sinusoidal yang dihasilkan oleh carrier generator. Sehingga hasilnya adalah isyarat pembawa sinusoidal yang fasenya terbalik sesuai dengan perubahan polaritas isyarat NRZ bipolar. PHASE M O D U L A TO R

M IX E R DA TA MASUKAN

TP1

TP3

LEV EL CO NV ERTE R

TP6

TP5

C LOCK MASUKAN

TP2

FREKU ENSI PEM BAG I

TP4

T A P IS L O L O S P IT A

C A R R IE R G E N E R A TO R

Gambar 1. Blok Diagram Modulator BPSK.

36

KELUARAN BPSK

PERANCANGAN MODULATOR BPSK Budihardja Murtianta

2.1.1. Pembangkit Isyarat Pembawa (Carrier Generator) Pembangkit isyarat pembawa akan menghasilkan gelombang sinusoidal yang diperlukan sebagai isyarat pembawa acuan. Pembangkit isyarat pembawa direalisasikan dengan menggunakan untai clock masukan, untai pembagi frekuensi, untai tapis lolos pita, dan untai penggeser fase.

2.1.2. Tapis Lolos Pita Untai ini digunakan untuk mengubah isyarat kotak dari untai pembagi frekuensi menjadi isyarat sinusoidal yang digunakan sebagai isyarat pembawa acuan. +12

buffer

4

J1

U1A

1 2 3

LPF

PT 300k

3 1 2

8 10

11

TL084 220

U1C 9

PT 1k3

IN

TL084 103

-12

47k PT 180k

U1B

100k

J2

6

102

10k U1B

7 5 TL084

1 2 3 OUT

6 7

10k

103 PT 1k5

5

Inverting

TL084

BPF

SW=SINUS

Gambar 2. Untai Tapis Lolos Pita.

2.1.3. Penggeser Fase Untuk mendapatkan isyarat pembawa yang saling berbeda fase 180º digunakan untai penggeser fase. Untai penggeser fase ditunjukkan pada Gambar 3.

37

Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 7 No. 2 Oktober 2008 Hal 35 - 44

+12

J1 U1D

1 2 3

12

U1A

PT1 Rx

14 13

4

C1 Cx

U1B

3 R1

1

5

2

7 6

100k

IN

TL084 TL084

11

TL084

J2 1 2 3 OUT

-12 R3

R4

100K

10K

Gambar 3. Untai Penggeser Fase. Suatu untai penggeser fase ideal hanya mengubah sudut fase isyarat masukan tanpa mengubah amplitudonya.

2.1.4. Level Converter Untai ini berfungsi untuk mengubah isyarat NRZ unipolar (0V,5V) pada data masukan menjadi isyarat NRZ bipolar (-5V,+5V). Untuk memperoleh isyarat ini digunakan untai offset yang kemudian diberi penguat. Untai ini direalisasikan dengan menggunakan Op-Amp TL084.

38

PERANCANGAN MODULATOR BPSK Budihardja Murtianta

+12 4

offset U1A

J1 1 2 3

U1D 12

U1B

3 carier recovery

14 13

1

R1

J2

5

2

1 2 3

7 6

10k

IN

TL084

PT1

OUT

TL084

11

+12

TL084

-12 R2

R3

R4

15k

10K

10K

10K -12

Gambar 4. Untai Offset. Keluaran offset kemudian dikuatkan dengan untai penguat yang direalisasikan juga dengan Op-Amp TL084.

4

+12 U1A

3

INPUT

1

R1

2 11

10K

OUTPUT

TL084

R3 10K -12 PT1 10K

Gambar 5. Untai Penguat ( NRZ x 2 ). Keluaran untai pada Gambar 5. mempunyai persamaan :  ( R3 + PT 1)  Vout = Vin + 1 R1  

39

Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 7 No. 2 Oktober 2008 Hal 35 - 44

2.1.5. Mixer Mixer berfungsi untuk menggabungkan isyarat NRZ bipolar dengan gelombang sinusoidal yang dihasilkan oleh carrier generator. Untai ini direalisasikan dengan menggunakan Op-Amp LM833 dan IC HEF4051. Op-Amp LM833 berfungsi untuk menjumlahkan keluaran untai pembangkit isyarat pembawa yang telah melalui frekuensi pembagi (frekuensi divider) dengan keluaran dari untai penggeser fase. Sedangkan IC HEF4051 berfungsi untuk menjumlahkan keluaran Op-Amp LM833 dengan keluaran level converter sehingga hasilnya adalah isyarat pembawa sinusoidal yang fasenya terbalik sesuai dengan perubahan polaritas isyarat NRZ bipolar.

+12 16

+12

-B +B

OA

OB

7

VDD

1

VEE

GESER FASE

6 5

VEE

TAP IS LOLOS PITA

-A +A

VC C

U1 2 3

X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

A B C /EN

3 11 10 9 6

LEVEL CONVERTER R2 10K

4

LM833

O/I

VS S

8

U2 13 14 15 12 1 5 2 4

8

7

4051 -12

+12 -12

U1D U1D

12 14

12

13

14 TL084

CL 100u

13 R2 10K

Gambar 6. Untai Mixer.

40

TL084

DATA ORIGINAL

PERANCANGAN MODULATOR BPSK Budihardja Murtianta

3.

Pengukuran dan Analisa Modulator BPSK Pengukuran dan pengujian bertujuan untuk mengetahui apakah modulator yang

dirancang dapat bekerja dengan baik serta memenuhi spesifikasi yang ditetapkan. Analisis dilakukan berdasarkan hasil pengujian terhadap keseluruhan sistem dengan spesifikasi teknis yang telah direncanakan.

3.1.

Isyarat Pembawa Isyarat pembawa merupakan isyarat yang dihasilkan pembagi frekuensi setelah

ditapis oleh tapis lolos pita dengan menggunakan Op-Amp TL084 . Isyarat pembawa berbentuk gelombang sinusoidal dengan frekuensi 10 KHz. Berdasarkan Gambar 7, bentuk isyarat pembawa yang dihasilkan cukup baik.

Gambar 7. Isyarat Keluaran Untai Tapis Lolos Pita dengan Clock Masukan 1MHz. Isyarat pembawa acuan adalah isyarat sinusoidal. Isyarat pembawa acuan ini merupakan keluaran untai offset tidak membalik fase menggunakan Op-Amp TL084. Dengan menggunakan untai penggeser fase isyarat yang dihasilkan mempunyai beda fase 180°. Hal ini tampak pada Gambar 8 dan beda fase yang dihasilkan cukup baik.

41

Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 7 No. 2 Oktober 2008 Hal 35 - 44

Gambar 8. Keluaran Isyarat Pembawa Acuan dan Invers Isyarat Pembawa Acuan dengan Frekuensi Clock Masukan 1MHz

3.2.

Isyarat Keluaran Level Converter Isyarat keluaran level converter merupakan isyarat data masukan NRZ unipolar

yang diubah menjadi isyarat NRZ bipolar. Isyarat ini diperoleh menggunakan untai offset dan untai penguat dengan Op-Amp TL084. Perubahan isyarat NRZ unipolar menjadi NRZ bipolar terlihat pada Gambar 9a dan Gambar 9b.

Gambar 9a. Isyarat Data Masukan

42

PERANCANGAN MODULATOR BPSK Budihardja Murtianta

Gambar 9b. Isyarat Keluaran Level Converter

3.3.

Isyarat Keluaran BPSK Isyarat keluaran BPSK adalah hasil penggabungan isyarat NRZ bipolar dengan

gelombang sinusoidal yang dihasilkan pembangkit isyarat pembawa. Keluaran BPSK ini merupakan bentuk isyarat AM. Pada saat data masukan berlogika “1” maka phase modulator mengeluarkan isyarat sinus dan saat data masukan berlogika “0” phase modulator mengeluarkan isyarat –sinus. Kecepatan data tersebut 5 Kbps.

Gambar 10. Isyarat Keluaran BPSK dengan Clock Masukan 1MHz..

43

Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 7 No. 2 Oktober 2008 Hal 35 - 44

4.

Kesimpulan Pada modulasi BPSK memiliki kombinasi isyarat modulasi yang mengalami

pergeseran fasa sesuai kombinasi data masukkan yakni “1” dan

s

0

s (t) = A cos (ω t) untuk data 1

c

c

= − Ac cos (ωc t) untuk data “0” yang direalisasi dengan Op-Amp LM833 dan

IC HEF4051 sebagai mixer untuk menghasilkan dua isyarat sinusoidal dengan beda fase 180º. Dan kecepatan data 5 Kbps dapat tercapai dengan menghasilkan isyarat pembawa yang mempunyai frekuensi 10 KHz.

Daftar Pustaka [1] Young, Paul H, “Electronic Communication Technique”, 5th Edition, New Jersey, Pearson Prentice Hall, 2004. [2]Haykin, Simon, “Digital Communication”, McGraw-Hill, Series in Electrical Engeneering, 2002. [3] Tocci, Ronald J, “Digital System, Principle, and Application”, 5 th Edition, Englewood Cliff, Prentice Hall, 1991.

44