MODUL 1 MODULASI ANALOG

Unit I

Amplitude Modulation

MODUL 1 MODULASI ANALOG

Tujuan Praktikum 1. Memahami prinsip kerja modulasi dan demodulasi Amplitude Modulation (AM) dan Frequency Modulation (FM) 2. Dapat menganalisa pengaruh index modulasi pada AM dan FM 3. Dapat menganalisa keluaran demodulator AM dan FM 4. Dapat menganalisa pengaruh dari Adaptive White Gaussian Noise terhadap sinyal hasil demodulasi. 5. Dapat menganalisa pengaruh dari filter terhadap sinyal hasil modulasi. 6. Mengenalkan Software MATLAB

1. Amplitude Modulation (AM) Modulasi amplitude merupakan proses modulasi dimana amplituda sinyal carrier akan berubah-ubah sesuai dengan sinyal informasi. Modulasi amplitude terdapat tiga jenis: AM DSB SC, AM SSB, AM DSB FC

Gambar sinyal pemodulasi (VLF )

Gambar sinyal carrier (VHF)

Laboratorium Switching dan Transmisi

1

Unit I


H

VAM(t)

h

t Gambar sinyal modulasi Amplitudo

1.1 AM DSB SC Dilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai daya dari frekuensi carriernya ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Hal ini menjadikan AM DSB SC dapat menghemat daya hingga 66,7% dari total daya yang ditransmisikan. mixer m(t)

A

mixer C

m(t)

B

D

G

F

E

Local oscilator

Local oscilator

Titik A  ( )

Titik E  Vc’ cos (ωc t + φ)

Titik B  Sc (t) = Vc cos ωc t

Titik F 

Titik C=D SDSB-SC (t) = m (t) . Sc (t)

Titik G 

LPF Demodulator di samping merupakan demodulasi dengan menggunakan detektor sinkron.

( cos (2 + φ ) cos φ ) m(t) ()

Gambar spektum frekuensi AM DSB SC:


2

Unit I


AM SSB Sinyal AM SSB menekan salah satu sideband dengan menggunakan filter, sehingga akan dihasilkan sinyal SSB-LSB dan sinyal SSB-USB. Dari masing-masing single sideband bila ditransmisikan akan dapat menghemat daya hingga 83,3% dari total daya yang seharusnya ditransmisikan. mixer m(t)

mixer

A

C

m(t)

D

BPF USB

B

C

D

BPF LSB

B

Local oscilator

Local oscilator

Titik A  ( ) Titik C 

A

Titik B 

[

)

(

(

( ) ) ]

Untuk blok demodulator sama dengan AM-DSB-SC. Gambar spektum frekuensi AM SSB-LSB:

1.2

AM DSB FC mixer m(t)

A

Adder

E SDSB-FC(t)=Vc[1+kam(t)]cos ct

C B D

Local oscilator

cos ct+0


3

Unit I


Sinyal keluaran untuk tiap titik adalah sebagai berikut : Titik A

:

Titik B

:

Titik C

:

Titik D

: Vamp = Vc cos (ωc t + φ0)

Titik E

: VAM-DSB-FC = Vc [1 +

(

) (

)

m(t)] cos ωc t ,

Keterangan : VLF = Persamaan sinyal info

VHF = Persamaan sinyal carrier

Vm

Vc

= Amplitude sinyal info

= Amplitude sinyal carrier

Vamp = Persamaan sinyal keluaran amplifier

VAM = Persamaan sinyal AM DSB FC

ka

0

= konstanta modulasi

= Pergeseran sudut phasa

a. Spektum Frekuensi AM DSB FC (Pita Satu Sisi) VAM-DSB-FC = Vc [1 + ka m(t)] cos ωc t Dengan persamaan trigonometri dapat disampaikan sebagai berikut : 𝑉𝐴𝑀

𝑉𝑐

𝜔𝑐 𝑡

𝑉 𝑚 𝑐[

(𝜔𝑐

𝜔𝑚) 𝑡

𝑉 𝑚 𝑐[

(𝜔𝑐

𝜔𝑚) 𝑡

V(volt) Vc

f 0


fc-fm fc

fc+fm

4

Unit I


b. Daya Sinyal pada Beban V(volt)

f 0

fc-fm fc

fc+fm

c. Indeks modulasi AM Persamaan VAM dapat pula dinyatakan sebagai berikut : ( Ket :

Vc

= Amplitude carrier

m

= Indeks modulasi

)

Indeks modulasi merupakan suatu nilai yang menunjukan kualitas modulasi. Berdasarkan besarnya indeks modulasi (m), kondisi modulasi dapat dikelompokkan sebagai berikut :


5

Unit II

Frequency Modulation

1.

Under Modulation ( m < 1 ) V(volt) H h

2.

t

Critical Modulation ( m = 1 ) V(volt)

3. Over Modulation ( m>1 ) V(volt) H h

t

Harga indeks modulasi untuk (m) < 1 dan indeks modulasi (m)= 1 adalah sebagai berikut : H = Vc ( 1 + m ) h = Vc ( 1 - m ) Harga indeks modulasi untuk (m) > 1. H = Vc ( 1 + m ) h = Vc ( 1 – m ) Ket.: H = amplitude tinggi h = amplitude rendah Untuk sinyal AM-DSB-SC dan AM-SSB hanya memiliki 1 jenis index modulasi yaitu m=1 sedangkan untuk AM-DCB-FC memiliki ketiganya. Laboratorium Switching dan Transmisi

6

Unit II


1.4

Demodulasi AM Demodulasi AM merupakan proses pemulihan sinyal pemodulasi dari sinyal

termodulasi. Detektor selubung merupakan teknik demodulasi paling sederhana, namun tidak cocok dipakai untuk sinyal dalam keadaan Over Modulation ( m>1 ). Prinsip kerja detektor selubung (detektor asinkron) : 1. Dioda : berfungsi sebagai penyearah 2. Arus yang lewat dioda mengakibatkan terjadi proses pengisian muatan di kapasitor sehingga V katoda naik. Saat V katoda = V anoda maka dioda off dan terjadi proses pengosongan dari kapasitor ke resistor,sehingga V katoda akan turun lagi dan begitu seterusnya berulang-ulang.

gambar keluaran hasil detektor selubung.

Selain detector selubung (asinkron), demodulasi dapat juga dilakukan dengan detector sinkron. Seperti gambar berikut :

[Vc (1+m cos Vc (1+m cos

mt)]

cos

ct

mt)]

x Vc (Vm.Vc/2) cos

Vc cos

mt

ct

Prinsip dari detektor sinkron adalah menggunakan sinyal carrier yang sama pada transmitter dan receiver. Detektor sinkron bisa digunakan untuk semua indeks modulasi, namun rangkaian yang digunakan lebih rumit daripada detector selubung.


7

Unit II


PROSEDUR PRAKTIKUM AMPLITUDE MODULATION

1. Buka file modulasi_am.m di folder praktikum Siskom 2. File modulasi_am.m mempunyai konfigurasi sebagai berikut : modulasi_am(fc,fm,ma,of) dengan a. fc : frekuensi carrier sinyal pembawa, default = 20 Hz b. fm : frekuensi sinyal informasi : default = 5 Hz c. ma : indeks modulasi : default = 0.7 d. of : orde filter lowpass : default = 5

3. Tekan F5 di Editor MATLAB untuk save dan run file .m tersebut, atau ketik modulasi_am() di Command Window MATLAB untuk menjalankan program tersebut dengan nilai konfigurasi default 4. Pahami tiap baris syntax bersama Asisten Praktikum/Dosen 5. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi a. Grafik sinyal hasil modulasi b. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN c. Grafik sinyal hasil demodulasi d. Grafik sinyal hasil demodulasi yang telah difilter e. Grafik spektrum frekuensi sinyal informasi f. Grafik

spektrum

frekuensi

sinyal

kirim

(

hasil

modulasi+AWGN ) g. Grafik spektrum frekuensi untuk sinyal hasil demodulasi setelah difilter Kumpulkan ke 7 data-data tersebut untuk masing-masing konfigurasi sebagai berikut : a.

dan m

,

default dan

berikan analisa

perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda ! b. Untuk nilai

dan

default, carilah data untuk SNR = 0, 5 dan 10 berikan

analisa perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda ! Laboratorium Switching dan Transmisi

8

Unit II


c. Untuk nilai

;

, SNR = 0 carilah data untuk

berikan analisa perbandingan keempat data-data tersebut di laporan anda !

2. Frequency Modulation (FM) Frequency Modulation adalah modulai analog dimana Frekuensi sinyal termodulasi berubah sesuai dengan sinyal info.

S(t)

= Vc cos [2лfct + (β sin (2лfmt)) ]

Dimana :



kVm k f Vm  f   2f m fm fm

kf 

f k  2 Vm

f 

f max  f min 2

β

= Indeks modulasi FM

Vm = Amplitudo modulasi

kf

=Sensitivitas modulasi (Hz/Volt)

fm = Frekuensi modulasi

k

= Sensitivitas modulasi (rad/Volt)

fmax= Frekuensi maksimum

Δf

= Deviasi frekuensi sinyal FM

fmin = Frekuensi minimum

2.1 Pembentukan Sinyal FM


9

Unit II


a. Daya sinyal dan bandwidth FM Dengan menggunakan pendekatan fungsi Bessel, maka besar daya sinyal FM yaitu : V VC 2 Jr = C 2R 2R

2

2

PFM=



J 0  2( J 1  J 2  J 3  ...) 2

2

2

2

Tabel Fungsi Bessel Β

J0(β)

J1(β)

J2(β)

J3(β)

J4(β)

J5(β)

2

0.224

0.577

0.353

0.129

0.034

0.007

2.4

0

0.52

0.43

0.20

0.06

0.02

3

-0.260

0.339

0.486

0.309

0.132

0.043

4

-0.397

-0.066

0.364

0.430

0.281

0.132

dengan   J 0  2( J 1  J 2  J 3 2

2

2

2


V  ...) ≈ 1maka : PFM= C 2R

2

10

Unit II


b. Spektrum frekuensi dan Bandwidth FM Gambar spektrum frekuensi sinyal FM adalah sebagai berikut :

BW sinyal FM dapat dihitung dengan menggunakan BW Carson 𝐵𝑊𝑐𝑎𝑟𝑠𝑜𝑛

(𝛽

)𝑓𝑚

(△𝑓

𝑓𝑚 )

2.2 Demodulasi FM Suatu Demodulator frekuensi mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM.

Blok demodulasi FM A

B LIMITTER

C BPF

D DIFERENSIATOR

E DET. SELUBUNG

Keluaran untuk tiap-tiap titik adalah sebagai berikut : Di A

: sinyal FM yang bercampur noise dan distorsi amplitudo. V(t)

t

Di B

: Sinyal FM yang amplitudonya di stabilkan (dikonstankan) karena akibat noise


11

Unit II


V(t)

t

Di C

: Sinyal FM untuk rentang frekuensi tertentu sesuai dengan filter BPF. V(t)

t

Di D

: Sinyal di D dapat dipandang sebagai sinyal AM-FM (untuk lebih jelasnya lihat karakteristi diferensiator FM di atas). V(t)

t

Di E

: Outputan detektor selubung akan berupa sinyal informasi yang dikirim. V(t)

t

PROSEDUR PRAKTIKUM FREQUENCY MODULATION

6. Buka file modulasi_fm.m di folder praktikum Siskom 7. File modulasi_fm.m mempunyai konfigurasi sebagai berikut : modulasi_fm(f,fc,fs,dev,of) dengan a. fc : frekuensi carrier sinyal pembawa, default = 40 Hz b. f : frekuensi sinyal informasi : default = 5 Hz c. dev : deviasi frekuensi : default = 20 Laboratorium Switching dan Transmisi

12

Unit II


d. fs : frekuensi sampling : default = 10* e. of : orde filter lowpass : default = 10

8. Tekan F5 di Editor MATLAB untuk save dan run file .m tersebut, atau ketik modulasi_fm() di Command Window MATLAB untuk menjalankan program tersebut dengan nilai konfigurasi default 9. Pahami tiap baris syntax bersama Asisten Praktikum/Dosen 10. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi a. Grafik sinyal hasil modulasi b. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN c. Grafik sinyal hasil demodulasi d. Grafik sinyal hasil demodulasi yang telah difilter e. Grafik spektrum frekuensi sinyal informasi f. Grafik

spektrum

frekuensi

sinyal

kirim

(

hasil

modulasi+AWGN ) g. Grafik spektrum frekuensi untuk sinyal hasil demodulasi setelah difilter Kumpulkan ke 7 data-data tersebut untuk masing-masing konfigurasi sebagai berikut : a.

dan

,

default dan

default berikan analisa perbandingan

ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda ! b. Untuk nilai

dan

default carilah data untuk

berikan

analisa perbandingan keempat data-data tersebut di laporan anda ! c. Buatlah variasi nilai SNR di modulasi_fm.m di baris 12 yaitu syntax dy=awgn(y,25,'measured') , rubahlah nilai 25 tersebut menjadi 3 variasi sembarang dan berikan analisa hasil grafik perbandingan 3 data-data tersebut di laporan anda

REFERENSI 1. Laboratorium Sistem Komunikasi. 2013.Modul Praktikum Sistem Komunikasi. Bandung


13

MODUL 1 MODULASI ANALOG

Recommend Documents