MODUL PRAKTIKUM SISTEM KOMUNIKASI DIGITAL
DIBUAT OLEH:
WAHYU PAMUNGKAS, ST
LABORATORIUM SWITCHING DAN TRANSMISI AKATEL SANDHY PUTRA PURWOKERTO 2006
1
MODUL PRAKTIKUM SISTEM KOMUNIKASI DIGITAL SIFAT-SIFAT SINYAL PAM
I.
Tujuan Praktikum
1. Mahasiswa memahami prinsip kerja dari sebuah low pass filter 2. Mahasiswa memahami proses Sampling And Hold 3. Mahasiswa memahami rangkaian dari sebuah Pulse Amplitude Modulator 4. Mahasiswa mampu menggunakan alat ukur osciloscope digital
II.
Peralatan yang dibutuhkan
1. PAM Modulator
73606
2. PAM Demodulator
72607
3. Function Generator
72695
4. Power Supply
72686
5. Frequency Counter
72699
6. Osciloscope Leader 100 Mhz 7. Probe dan connecting Lead
III. Dasar Teori Konversi sinyal analog menjadi sinyal digital dibagi menjadi 3 bagian penting yaitu: 1. Sampling Merupakan proses pencuplikan dari sinyal informasi yang akan diproses. Frekuensi sinyal sampling menurut aturan Nyquist adalah sebesar 2 fm, dengan fm adalah sinyal informasi yang akan disampling 2. Quantizing Merupakan proses penghargaan suatu sinyal yang sudah disampling dengan membawa sinyal tersebut pada penghargaan bit-bit biner yang dibutuhkan.
2
3. Encoding Merupakan proses pengubahan kode-kode biner menjadi kode-kode tertentu sesuai dengan aplikasi dari sinyal digital yang dimaksud Pada sebuah proses sampling bisa dilakukan dengan menggunakan dua jenis sinyal yaitu pulsa maupun impulse. Modulasi dengan sinyal PAM ini merupakan proses pendigitalisasian sinyal dengan input sinyal berupa pulsa. Pembentukan sinyal PAM pada proses digitalisasi menggunakan pulsa merupakan langkah pertama dengan cara membangkitkan sinyal pulse dari pulse generator dengan mengatur lebar pulse (To) secara diskret. Namun selanjutnya perlu dipahami bahwa ternyata bentuk sinyal PAM yang dihasilkan adalah:
Sinyal PAM adalah berbentuk diskrete pada kawasan waktu dan kontinue levelnya
Sinyal PAM bentuknya tidak murni sinyal analog dan juga tidak murni berbentuk sinyal digital Dalam praktiknya pada komunikasi digital, sinyal PAM kurang disukai karena
bentuk karakteristik sinyalnya menyebabkan sinyal ini tidak tahan terhadap error karena faktor kekontinuitasanya. Pada dasarnya, bentuk umum dari sebuah sinyal PAM adalah merupakan perkalian dari sebuah sinyal sinus kontinue S(t) dengan sebuah sinyal pulsa disekret Sp(t) dengan: S(t) = A cos (2ηfs t) SPAM (t) = k s(t) sp (t) di mana: K = konstanta pengali S(t) = sinyal informasi kontinue Sp(t) = sinyal pulse diskret Pada sebuah blok diagram PAM Modulator, akan terdiri dari bagian Low Pass Filter yang akan melewatkan frekuensi di bawah 3,4 Khz dan bagian Sampler yang akan menjumlahkan sinyal informasi hasil pemfilteran dengan sinyal pulsa yang dibangkitkan dari generator pembangkit pulsa (G) yang ada di bagian bawah. Bagian lain yang ada pada sebuah PAM Modulator adalah bagian Hold yang akan memproses sinyal hasil sampling menjadi sinyal tercuplik yang dimemory serta bagian sinkronisasi clock yang
3
terhubung ke masing-masing bagian trainer. Antara bagian modulator PAM dengan bagian Demodulator PAM haruslah sinkron frekuensi clock satu sama lain. Pada sebuah blok diagram PAM Demodulator, akan terdiri dari bagian yang lebih sederahana karena hanya terdiri dari saklar komutator ( pemutar) dan bagian low pass filter. Keluaran dari bagian Modulator PAM berupa sinyal PAM akan dipilih oleh saklar komutator jika input masukanya banyak. Hasil sinyal keluaran dari saklar komutator masih sama dengan hasil Modulator PAM. Sedangkan pada bagian output LPF, sinyal termodulasi PAM akan difilter sehingga keluaranya akan sama dengan sinyal masukan dari AFG. Salah satu metode pendigitalisasian sinyal adalah dengan menggunakan sistem PCM ( Pulse Code Modulation ) selain dengan metode Delta Modulator yang jarang digunakan. Pada sebuah sistem PCM input sinyal berupa sinyal analog yang diproses terlebih dahulu dengan Pulse Amplitude Modulation untuk mengubah sinyal analog kontinue dari AFG menjadi sebuah sinyal digital diskret melalui proses Sampling and Hold. Hasil ini kemudian dilanjutkan dengan proses Quantizing dan encoding pada sisi PCM Modulator. Quantizing yang digunakan di sini menggunakan 8 level quantizing yang dihasilkan oleh Analog to Digital Converter pada PCM Modulator. Semakin tinggi level Quantizing pada sebuah PCM maka semakin bagus proses penghargaan sebuah sinyal analog yang akan didigitalisasi. Namun bila level penghargaan terlalu tinggi akan menyebabkan bit-bit yang dihasilkan akan terlalu lebar sehingga boros Bandwitdth. Pada sisi PCM Modulator, input sinyal PAM berupa sinyal pulsa diskret akan diubah menjadi sinyal impulse diskret dengan menggunakan ADC ( Analog to Digital Converter). Hal ini bisa dilakukan karena pada sisi PCM Modulator ada proses synkronisasi dari pulsa digital menjadi impulse pada bagian bawah trainer. Output PCM Modulator akan menjadi input bagi PCM Demodulator yang akan mengubah bentuk impulse diskret menjadi bentuk pulse tersampling. Output Pulse tersampling ini selanjutnya akan menjadi input bagi PAM Demodulator dan melalui proses LPF maka sinyal pulse tersampling tersebut akan diubah dalam bentuk sinyal aslinya seperti pada bagian output AFG. Pada bagian Sampling PAM Modulator, generator sinyal pulsa akan dibangkitkan dengan mengatur frekuensi sampling dan nilai . Nilai merupakan perbandingan antara
4
periode sinyal bagian atas dengan periode sinyal keseluruhan bagian bawah. Jika nilai frekuensi sampling fp diambil terlalu kecil maka akibatnya sinyal informasi yang akan disampling tidak terwakili semuanya, akibatnya hasil keluaran sinyal PAM menjadi cacat. Pada bagian PAM demodulator, akan mengakibatkan peristiwa Aliasing, di mana spektrum masing-masing sinyal akan saling bertabrakan. Bila frekuensi sampling diambil terlalu besar akan mengakibatkan level bandwidth yang terlalu besar untuk ditransmisikan.
IV.
Langkah Praktikum A. Mengetahui Respon Low Pass Filter
1. Susun gambar rangkaian seperti pada plan 3 2. Pada Function Generator aturlah posisi jenis gelombang pada gelombang sinus 3. Aturlah frekuensi kerja pada frekuensi fs1 = 500 Hz dan amplitudo statis pada posisi 5 V (Ao). Catat gelombangnya di titik Vss pada Function Generator. 4. Amati gelombang pada keluaran LPF pada bagian PAM Modulator dan catat berapa frekuensinya dan amplitudonya (A1) 5. Ulangi langkah 3 dan 4 dengan mengatur masukan LPF dari 1000 Hz – 5 Khz dengan step 1000 Hz, amati perubahan amplitudo (A1) dan frekuensinya. Penguatan LPF akan berlaku seperti V = Ao / A1. 6. Gambarkan respon dari LPF tersebut dari frekuensi 1000 Hz – 5 Khz
B. Mengatur pembangkit gelombang pulsa 1. Atur AFG dengan jenis gelombang adalah sinus, frekuensi 1000 Hz dan amplitudo 5 V 2. Atur pembangkit gelombang pulsa pada PAM Modulator dengan cara mengatur fp pada frekuensi maksimum dan posisi pada 3 / 10 3. Ukur keluaran pembangkit gelombang pulsa dan gambarkan hasilnya
C. Mengetahui Keluaran Sampling dengan variasi input frekuensi yang berbeda
5
1. Pada Output sampling, ukurlah gelombang yang dihasilkan dengan mengubah frekuensi masukan dari AFG mulai dari 1000 Hz – 5 Khz gelombang sinus. 2. Catat perubahan gelombang yang dihasilkan oleh sampling prosesnya pada selang frekuensi 1000 Hz,
2 Khz,
3 Khz, 4 Khz dan 5 Khz untuk masing-masing
gelombang sinus.
D. Mengetahui Keluaran Switch pada Demodulator PAM 1. Pada Output Switch, ukurlah gelombang yang dihasilkan dengan mengubah frekuensi masukan dari AFG mulai dari 1000 Hz – 5 Khz gelombang sinus. 2. Catat perubahan gelombang yang dihasilkan oleh sampling prosesnya
E. Mengetahui Keluaran LPF pada Demodulator PAM 1. Pada Keluaran LPF, ukurlah outputnya dan bandingkan dengan input frekuensi generatornya untuk range frekuensi 1000 Hz – 5 Khz 2. Apakah ada perbedaan antara input frekuensi dengan output LPF Demodulator ?
F. Mengetahui Pengaruh LPF Pada PAM Modulator 1. Lepaslah konektor antara LPF dengan sampler PAM Demodulator 2. Hubungkan langsung antara output AFG dengan Input Sampler 3. Amati Keluaran Gelombang Pada Output Sampler dengan variasi input frekuensi antara 1 – 5 Khz dengan step 1000 Hz
G. Mengetahui Pengaruh Hold Pada PAM Modulator 1. Kemballikan setting trainer seperti pada semula, gunakan pengaruh LPF pada PAM Modulator 2. Hubungkan keluaran Sampler dengan Input dari HOLD 3. Amati keluaran Hold untuk berbagai macam input frekuensi 4. Amati keluaran PAM2 untuk berbagai macam input frekuensi
6
V. PERTANYAAN 1. Pada output keluaran LPF apakah pengaruh frekuensi input di bawah 3,4 Khz dan di atas 3,4 Khz ? 2. Pada output sampler, jelaskan pengaruh frekuensi inputnya bila di bawah 3,4 Khz dan bila frekuensi inputnya di atas 3,4 Khz ! 3. Pada output PAM Demodulator, apakah pengaruhnya jika frekuensi sampling < dari dua kali frekuensi AFG ? 4. Pada output PAM Demodulator apakah pengruhnya bila frekuensi sampling terlalu besar bila dibandingkan frekuensi input AFG? 5. Apakah pengaruh dari setter pada output LPF PAM Demodulator ?
7
LEMBAR PENGAMATAN PRAKTIKUM SISTEM KOMUNIKASI DIGITAL AKATEL SANDHY PUTRA PURWOKERTO
A. Mengetahui Respon LPF Gelombang Vss pada Function Generator: Frekuensi = …………..Hz Amplitudo = ………..V
Output LPF No
Frek AFG
Frekuensi LPF
Amplitudo LPF
1 2 3 4 5 6 7 8 9
8
Gain A0 / 5
Respon Frekuensi dan Magnitude LPF
Catatan: - Horisontal sumbu Frekuensi -
Vertikal Sumbu Magnitude
B. Hasil Keluaran Pulse Generator PAM Modulator Amplitudo = …………….V Frekuensi = ………………Hz
C. Hasil Output Sampler dengan variasi input yang berbeda
9
Sumber Gelombang Sinus
D. Hasil Keluaran Switch pada Demodulator PAM
Hasil dari beberapa jenis gelombang dan frekuensi yang berbeda:
10
Sinus Frekuensi 500 Hz:
Gelombang ……………………
11
E. Hasil Keluaran LPF Pada Demodulator PAM Gelombang…………………………
F. Hasil Pengaruh dilepasnya LPF pada PAM Modulator 1. Bagaimana pendapat anda tentang tidak adanya LPF pada PAM Modulator? ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………
12
……………………………………………………………………………………………… 2. Apakah ada perbedaan dengan dipakainya LPF dengan dilepasnya LPF pada output sampler?
G. Hasil pengaruh proses HOLD pada PAM Modulator Keluaran output HOLD
13
Hasil Keluaran PAM2
14
15
