MODULASI AM(DSBSC,SSB dan VSB) 1
SISTEM KOMUNIKASI (DTG2F3) PRODI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI
2
Apa itu Modulasi ? Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrequency tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frequencynya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan.
3
Mengapa Perlu Modulasi ? Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frequency sama atau berdekatan Dimensi antenna menjadi lebih mudah diwujudkan Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing dan ditransmisikan via sebuah saluran transmisi
4
Jenis Modulasi (1) MODULASI ANALOG
Modulasi Sinyal Continue (continues wave) : Amplitude Modulation (AM) Modulasi Sudut (Angle Modulation) : Phase Modulation (PM) Frequency Modulation (FM)
Modulsi Pulsa Pulse Amplitude Modulation (PAM)
Pulse Wide Modulation (PWM)
5
Jenis Modulasi (2) MODULASI DIGITAL Pulse Code Modulation (PCM)
Delta Modulation (DM)
Amplitude Shift Keying (ASK)
Frequency Shift Keying (FSK)
Phase Shift Keying (PSK)
Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
Quaternary PSK (QPSK) Continous Phase FSK (CPFSK)
SINYAL PEMBAWA 6
Persamaan sinyal pembawa /carrier : Vc(t) = Vc sin (c t + )
Modulasi amplitude
Modulasi sudut
(amplitude modulation, AM)
(angle modulation) (c t + )
Modulasi frekuensi
Modulasi fase
(frequency modulation, FM)
(phase modulation, PhM)
7
Analisa pada bab ini : menggambarkan sinyal termodulasi kawasan waktu dan spektrumnya dengan pemodulasi/informasi m(t): m(t) sinusoidal m(t) sembarang pada selang [fa fb]
menghitung bandwith menghitung distribusi dari daya sinyal menerangkan deteksi sinyal
Review kawasan waktu frekuensi 8 S(f) A/2
s(t) = A Cos 2fct
0
- fc
fc
Gambar spektrum sinyal diturunkan dari persamaan Sinyal kawasan frekuensi → spektrum amplitudo PADA FREKUENSI POSITIF / PITA SATU SISI
X(f) x(t) = A1 cos(2 f1t) + A2 cos(2 f2t)
A1 A2
X(f) =A1 (f-f1)+A2 (f-f2)
f
f1
f2
f
MODULASI AMPLITUDO (AM) Amplitudo sinyal carrier dibuat berubah-ubah secara proporsional sesuai perubahan yang terjadi pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi)
Persamaan Sinyal Carrier :
Vc ( t ) Vc cos c t
Secara umum, persamaan sinyal carrier termodulasi adalah :
Smod ( t ) V ( t ) cos c t ( t )
dimana :
C 2f C frequency Carrier V (t ) Amplitudo sesaat carrier (t ) Phasa sesaat carrier
10 Pada AM, amplitudo dibuat berubah sesuai sinyal informasi, sedang phasanya dibuat nol, sehingga persamaan sinyal termodulasi secara umum adalah :
S AM ( t ) m ( t ) cos c t m(t) = sinyal informasi / pemodulasi
11
Varian dari Modulasi Amplitudo Double Side Band Suppressed Carrier (DSB-SC) Double Side Band Full Carrier (DSB-FC)
Single Side Band (SSB) Vestigial Side Band (VSB)
12
Double Side Band Suppressed Carrier (DSB-SC) Dibuat dengan mengatur agar amplitudo sinyal carrier berubah secara proporsional sesuai perubahan amplitudo pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi)
Persamaan Matematis DSB-SC
S DSB SC ( t ) m ( t ) cos c t
Dibangkitkan dengan mengalikan sinyal informasi m(t) dengan sinyal carrier yang dihasilkan oscillator S DSB SC ( t ) m ( t ) cos c t m(t)
cos c t
AM DSB SC kawasan waktu, informasi sinusoidal tunggal 13
m(t)
SDSB SC(t) Vc(t)
m(t) = sinyal pemodulasi (modulating signal) Vc(t) = sinyal pembawa = Vc cos(2π fc t) SDSB SC(t) = sinyal hasil modulasi atau sinyal termodulasi DSB-SC m(t) = Vm cos 2fmt
Vc
t t
SDSB-SC(t)
frek=fp
t phase shift
AM DSB SC kawasan frekuensi (Spektrum AM DSB SC), dengan informasi sinusoidal tunggal 14 Pemodulasi m(t) sinusoidal / cosinus m(t) = Vm cos(2fmt) SDSB-SC(t) = Vc Vm cos(2fct) cos(2fmt) = VcVm {cos 2[fc+fm]t+cos 2[fc-fm]t} 2 Spektrum VcVm 2 LSB fc-fm
PITA SATU SISI
USB fc
fc+fm
f
Supressed carrier
Distribusi daya sinyal : 2 V .V c m Ptotal DSB SC = 2 + 2
2
V .V c m 2
2
Daya rata-rata (pada beban 1Ω)
Spektrum AM DSB SC dengan informasi sinyal sembarang m(t) M(f) 15 Spektrum m(t)
M(f) -fm 0
fm
Persamaan Matematis
1 1 S DSB SC ( f ) M ( f f c ) M ( f f c ) 2 2 Gambar Spektrum Sinyal DSB-SC
S DSB SC ( f )
USB
LSB
LSB
( fc fm) fc ( fc fm)
0
fc fm
PITA DUA SISI
USB
fc
fc fm
Contoh lain penggambaran spektrum AM DSB SC dengan informasi sinyal sembarang, 16 m(t) M(f) suppressed carrier / menghilangkan komponen pemmbawa vc(t) SDSB SC(t) = m(t).Vc(t) PITA SATU SISI
0
fm
S(f)
0 0
fc
fc - fm
fc
fc + fm
Contoh lain modulasi AM-DSB-SC (informasi/pemodulasi sembarang m(t)
17 Modulasi dgn m(t) sembarang → hanya diwakili oleh spektrum amplitudo M(f)
M 0
Hasil modulasi : S
DSB SC
fb
fa
f
(t) akan memiliki spektrum amplitudo
SAM-DSB-SC(f)
BW
M 2 0
fc - fb
fc
fc + fb f
PITA SATU SISI
18
Demodulasi/Deteksi Sinyal DSBSC
Proses demodulasi dilakukan dengan mengalikan sinyal carrier termodulasi dengan sinyal local oscillator (pada penerima) yang sama persis dengan sinyal oscillator pada pemancar, kemudian memasukan hasilnya ke sebuah low pass filter (LPF) S DSB SC (t )
ˆ (t ) m
d(t) LPF
cos c t
Syarat penting :Local Oscillator harus menghasilkan sinyal cos ωct yang frequency dan phasa nya sama dengan yang dihasilkan oleh oscillator pada pemancar (Synchronous Demodulation/Detection) ( atau Coherent detection)
Deteksi Sinyal DSB-SC (kondisi ideal) 19
fm< fco << fc
A S DSB SC (t) = Vc Vm cos(2fct) cos(2fmt)
C d(t)
^ m(t) D
B
Asumsi :
Gain filter lowpass = 0 dB (1 kali)
SDSB SC(t) =
V V c m 2
Cos 2(fc+fm)t
+
VLOcos( 2fct)
V V c m 2
Cos 2(fc-fm)t
Dari hasil perkalian : d(t) = SDSB-SC (t) x VLO cos (2fct) Hanya ada dua komponen frekuensi yang lolos keluar dari filter lowpass, yaitu : ^ VLO Cos {2(fmt)} + m(t) = VcVm 4
=
VcVm VLO 2
Cos {2fmt}
VcVm VLO 4
Cos {2(fmt)}
20
Latihan Gambarkan proses deteksi sinyal AM-DSB-SC pada kawasan frekuensi (titik A, B, C, D): a. Untuk informasi sinusoidal tunggal b. Untuk informasi sembarang m(t) Gambarkan dalam pita 2 sisi dan pita 1 sisi
Deteksi Sinyal DSB-SC 21
(ada perbedaan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima) fm< fco << fc
A S DSB SC (t) = Vc Vm cos(2fct) cos(2fmt)
Asumsi :
^ m(t)
C D
B
Gain filter lowpass = 0 dB (1 kali) VLOcos( 2fct+)
SDSB SC(t) =
V V c m 2
Cos 2(fc+fm)t
+
VpVm 2
Cos 2(fc-fm)t
Dari hasil perkalian : SDSB-SC (t) x VLO cos (2fct + )
22
Deteksi Sinyal DSB-SC (ada perbedaan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima)
Hanya ada dua komponen frekuensi yang lolos keluar dari filter lowpass, yaitu : ^ VLO Cos {2(fmt) - } + VcVm VLO m(t) = VcVm 4 4 =
VcVm VLO 2
Cos {2(fmt) + }
Cos {2fmt} X cos
akan menentukan amplitudo dari hasil deteksi → maks. = 0º → nol
= 90º
Modulasi AM-DSB-SC (informasi/pemodulasi sembarang m(t) 23
Analisa kawasan waktu Proses deteksi :
Gambar sinyal : m(t)
S DSB-SC(t) x
VLO cos (2fct+) , = 0º frek=2fc
t t
S DSB-SC(t) output dr filter lowpass
t
Phase shift 180º
t
Single Side Band (SSB) 24 Dikembangkan karena DSB-SC membutuhkan Bandwith yang besar (2 kali bandwith sinyal informasi) Ternyata USB atau LSB mengandung informasi yang lengkap, sehingga dirasa cukup mentransmisikan salah satu side band saja Spektrum AM-SSB S SSB USB ( f )
USB
USB fc
fc
0
S SSB LSB ( f )
LSB
LSB fc
0
fc
Pembangkitan Sinyal SSB 25
Frequency Discrimination Method S DSB (t )
m(t )
BPF
Spektrum SSSB USB
S SSB (t )
fc
spektrum m(t) fa
fb
f
cos c t
spektrum SDSB SC
fc-fb
fc
fc+fb
f
Untuk m(t) adalah sinyal voice [fa,fb] = [300 Hz, 3400Hz]
fc+fb f
AM SSB kawasan waktu, informasi sinusoidal tunggal 26
m(t) = Vm cos 2fmt
Persamaan sinyal SSB
t
Misal : m(t) = Vm cos (2fmt) Carrier : Vc(t) = Vc cos 2fct SDSB-SC (t) = Vm Vc/2 cos 2(fc + fm)t + Vm Vc/2 cos 2(fc – fm)t USB
LSB
Kasus USB : SSSB-USB(t) = Vm Vc/2 cos[2 (fc +fm)t]
Vp Vm 2
VcVm 2 t
fc fc+fm
f
“( spektrum sinyal SSB-USB dengan Carrier = fc)”
27
Pembangkitan Sinyal SSB lainnya Phase Shift Method m(t ) cos c t
cos c t m(t )
-
2
sin c t
2
mˆ (t )
+
S SSB (t )
28
Demodulasi Sinyal SSB
Sinyal SSB di-demodulasi dengan cara yang sama dengan demodulasi sinyal DSB-SC (Synchronous Detection)
S SSB (t )
d(t)
y (t ) LPF
cos c t
Deteksi Sinyal SSB-LSB (kondisi ideal) 29
Vc Vm cos 2(fc+fm)t 2
Filter Base Band
^ m(t)
VLO cos (2fct) Keluaran filter hanya ada 1 komponen frekuensi : Vc Vm VLO
spektrum SSB-LSB
spektrum (SSBxLO)
fa
fb
fc-fb
fc
^ cos (2fmt) = m(t)
4
f
spektrum output LPF 2fc
f
fa
fb
Deteksi Sinyal SSB-SC 30
(ada perbedaan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima)
Vc Vm cos 2(fc+fm)t 2
Filter Base Band
^ m(t)
VLO cos (2fct+) Keluaran filter hanya ada 1 komponen frekuensi : Vc Vm VLO 4
cos (2fmt-) , tidak mempengaruhi amplitudo hasil deteksinya. Dengan kata lain ada offset frek. di LO
Deteksi Sinyal SSB-SC 31
(ada perbedaan frekuensi dan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima)
Vc Vm cos 2(fc+fm)t 2
Filter Base Band
^ m(t)
VLO cos {2(fc+f)t+}
Keluaran filter : Vc Vm VLO 4
cos (2fm+f)t-), f = ada pergeseran spektrum hasil deteksi
32
Vestigial Side Band (VSB) Merupakan kompromi (jalan tengah) antara SSB dan DSB Biasanya digunakan dalam transmisi sinyal video pada televisi Spektrum VSB
fc
SVSB ( f )
fc
33
Pembangkitan Sinyal VSB Sinyal VSB dapat dibangkitkan dengan proses seperti terlihat pada diagram blok berikut
m(t )
VSB FILTER
2 cos c t
SVSB (t )
Vestigial sideband modulation (VSB-AM) m(t )
34
B
VSB FILTER
Spektrum m(t)
SVSB (t )
H(f) Sideband Shaping
2 cos c t 0
fb
f fc+fb
fc
f
2fv
di B
fc-fb
fc
fc+-fb
f
fc 2fb
f
Demodulator VSB: 35 Detektor Envelope / selubung
SVSB(t)
C
RL Vo
detektor sinkron
SVSB(t)
Vc cos 2fct
V(t)
Vo(t)
Latihan soal: Di bawah ini adalah diagram blok suatu proses translasi spektrum frekuensi B
A
E
F
BPF-2
BPF-1
LPF 300
D
C
4000 Hz
Spesifikasi :
fOL-1
fOL-2
Frekuensi cut off LPF = 5 kHz
Frekuensi lokal oscilator_1 ( fOL-1 ) = 50 kHz ; Pass band BPF-1 = [50 – 55] kHz Sinyal di titik A = sinyal analog dengan spektrum = [300 -- 4000] Hz a).
Gambarkan spektrum frekuensi di titik B , C dan D !
b).
Tentukan harga frekuensi oscilator_2 dan pass-band BPF-2 agar di titik F diperoleh sinyal SSB-USB dengan frekuensi pembawa 1400 kHz. Perhitungan harus dilengkapi gambar spektrum di titik E dan F !
c).
Ulangi point b) agar di F diperoleh sinyal SSB-LSB dengan frekuensi pembawa 1400 kHz !
THANK U
