POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM SISTEM TELEKOMUNIKASI SEMESTER III TH 2014/2015 JUDUL SSB-DSB GRUP 2 3D PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2 PEMBUAT LAPORAN : KELOMPOK 2 NAMA PRAKTIKAN : 1. Cintia Clarissa Putri 2. Dwi Herry Saputro 3. Evi Septiana 4. Farhah Zakiyah TGL. SELESAI PRAKTIKUM : 11 September 2014 TGL. PENYERAHAN LAPORAN : 18 September 2014 NILAI : KETERANGAN : 2

3 MODULASI DENGAN CARRIER DITEKAN SSB/DSB 1. TUJUAN 1.1 Menjelaskan manfaat penekanan carrier dan side band ditinjau dari pemakaian daya. 1.2 Menunjukkan sinyal SSB dengan bantuan filter SSB dan menjelaskan pengaruh sinyal modulasi terhadap frekuensi dan amplitude. 1.3 Menunjukkan demodulasi DSB dan SSB dan menentukan penekanan carrier. 1.4 Menjelaskan mengapa amplitude, frekuensi dan phasa untuk carrier di penerima harus dipertahankan / sinkron. 2. DIAGRAM RANGKAIAN 2.1. CF-Transmitter 20KHz +15 V +5 V AM DSB 300 Hz 3,4 khz 20,3 23,4 khz G F F/N 0 V -15 V 2.2. SSB DSB Receiver +15 V +5 V 20,3 23,4 khz G 20 khz 0 V -15 V 3

4 2.3.Frekuensi Analizer +15 V +5 V Voltmeter Analog DC Freq. Counter 0 V -15 V 3. ALAT DAN KOMPONEN No Alat atau Komponen Jumlah 1 DC Power Supply ± 15 V 1 2 Function Generator SO R 1 3 CF Transmitter, 20 Khz SO G 1 4 SSB / DSB Receiver SO X 1 5 Frequency Analyzer SO Frequency Counter HP 5314 A 1 7 Multimeter 1 8 Osiloskop 1 9 Jumper dan kabel-kabel penghubung secukupnya 4. DASAR TEORI Modulasi amplitude merupakan proses modulasi yang mengubah amplitude sinyal pembawa sesuai dengan amplitude sinyal pemodulasinya dengan cara menumpangkan sinyal informasi tersebut pada amplitude sinyal carriernya. Sinyal AM rentan terhadap noise namun rangkaianya lebih sederhana daripada rangkaian yang digunakan dengan metode modulasi yang lain. Modulasi AM terdiri dari AM DSB-SC, AM SSB, AM DSB-FC. 4

5 DOUBLE SIDE BAND MODULATION a. Double SideBand-Suppressed Carrier (DSB-SC) Merupakan sinyal yang sebenarnya hampir sama dengan sinyal AM DSB SC, hanya saja komponen dihilangkan. Jika dilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai dari daya dari frekuensi carriernya ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Sehingga AM DSB SC dapat menghemat daya hingga 66.7% dari total daya yang ditansmisikan. m(t) = Vm cos ω m t ; Vc (t) = Vc cos ω m t Gambar spektum frekuensi: a. Persamaan umum Persamaan : V AM = m (t). Vc (t) = (Vc.Vm)/2 x [ cos 2π (f c + f m )t + cos 2π (f c - f m )t] Bandwidth : BW = f USB - f LSB = (f c + f m ) - (f c - f m ) = 2 f m Daya : (Vc.Vm /2) 2 /2R +(Vc.Vm /2) 2 /2R Efisiensi : η = (P LSB + P USB )/ P tot x 100 % Ket : Vc = Amplitude carrier Vm = Amplitude info Fc = frekuensi carrier Dalam modulasi AM, amplitudo dari suatu sinyal carrier, dengan frekuensi dan phase tetap, divariasikan oleh suatu sinyal lain (sinyal informasi). DSB-SC dibuat dengan mengatur agar amplitudo sinyal carrier berubah secara proporsional sesuai perubahan amplitudo pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Penerimaan kembali sinyal DSB-SC ö (t) untuk memperoleh sinyal informasi f(t) memerlukan translasi frekuensi lain untuk memindahkan spektrum sinyal ke posisi aslinya. Proses ini disebut demodulasi atau deteksi dan dilakukan dengan mengalikan sinyal ö (t) dengan sinyal carrier ùc. Persamaan Matematis DSB-SC: X DSB SC ( t) m( t)cos t c Kesulitan yang terjadi pada penerima adalah perlunya rangkaian yang bisa membangkitkan carrier serta rangkaian untuk sinkronisasi phase. 5

6 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) X SC (t) DSB d(t) LPF y( t) 1 m( t) 2 cos c t Syarat Penting Dalam Demodulasi Sinyal DSB-SC adalah Local Oscillator harus menghasilkan sinyal cos ω c t yang frequency dan phasa nya sama dengan yang dihasilkan oleh oscillator pada pemancar (Synchronous Demodulation/Detection) b. Double Side Band-Large Carrier (AM) Penggunaan metode modulasi suppressed carrier memerlukan peralatan yang kompleks pada bagian penerima, berkaitan dengan perlunya pembangkitan carrier dan sinkronisasi phase. Jika sistem didisain untuk memperoleh penerima yang relatif sederhana, maka beberapa kompromi harus dibuat walaupun harus mengurangi efisiensi pemancar. Untuk itu identitas carrier dimasukkan ke dalam sinyal yang ditransmisikan, dimana sinyal carrier dibuat lebih besar dari sinyal yang lain. Karena itu sistem seperti ini disebut Double-Sideband Large Carrier (DSB-LC) atau umumnya dikenal dengan istilah AM. Pembangkitan sinyal AM Bentuk gelombang sinyal AM bisa diperoleh dengan menambahkan identitas carrier A cos ωc t pada sinyal DSB-SC. φam (t) = f(t) cos ωc t + A cos ωc t Kerapatan spektrum dari sinyal AM adalah : ΦAM (ω ) = ½ F(ω+ωc) + ½ F(ω-ωc) + πaδ (ω+ωc )+ πaδ (ω -ωc ) Spektrum frekuensi dari sinyal AM adalah sama dengan sinyal DSB-SC f(t) cos ωc t ; dengan tambahan impuls pada frekuensi ± ωc. 6

7 Sinyal termodulasi amplitudo bisa ditulis dalam bentuk : φam(t) = [ A + f(t) ] cos ωc t (1.10) Dengan demikian sinyal AM dapat dinyatakan sebagai sinyal dengan frekuensi ωc dan amplitudo [ A + f(t) ]. Jika amplitudo carrier cukup besar, maka selubung dari sinyal termodulasi akan proporsional dengan f(t). Dalam kasus ini, demodulasi akan sederhana yaitu dengan mendeteksi selubung dari sinyal sinusoidal, tanpa tergantung dari frekuensi maupun phase. Tapi jika A tidak cukup besar, selubung dari φam(t) tidak akan selalu proporsional dengan sinyal f(t). Amplitudo carrier A harus cukup besar sehingga [ A + f(t) ] 0 ; untuk semua t, atau A min { f(t) } Jika kondisi di atas tidak dipenuhi akan muncul distorsi selubung karena overmodulasi. Untuk sinyal sinus frekuensi tunggal, tinjau sinyal f(t) = E cos ωmt sebagai sinyal pemodulasi. Sinyal termodulasi amplitudo akan berbentuk : φam(t) = [ A + f(t) ] cos ωc t = [ A + E cos ωmt ] cos ωc t Suatu faktor tanpa dimensi m didefinisikan sebagai indeks modulasi, yang berguna untuk menentukan ratio dari sideband terhadap carrier. AEm= carrier puncak amplitude SC-DSB puncak amplitudo Persamaan sinyal AM ditulis dalam m menjadi : φam(t) = A cos ωc t + ma cos ωmt. cos ωc t (1.15a) φam(t) = A [ 1 + m cos ωmt ] cos ωc t (1.15b) Amplitudo maksimum dari sinyal termodulasi AM adalah A [1 + m ]; dan amplitudo minimum A [1 - m ]. Indeks modulasi m bisa dinyatakan dalam persen (%) dan bisa dicari dengan membandingkan antara amplitudo maksimum dengan minimum. Biasa disebut dengan AM saja. Dihasilkan dengan Large Carrier Signal kepada sinyal DSB-SC. Persamaan Matematis: X X AM AM ( t) m( t)cos ct Acos ct ( t) A m( t7 ) cos t c

8 Gambar Spektrum Sinyal sebagai berikut : X AM ( ) A c A c USB LSB LSB USB c 0 c Penggunaan metode modulasi suppressed carrier memerlukan peralatan yang kompleks pada bagian penerima, berkaitan dengan perlunya pembangkitan carrier dan sinkronisasi phase. Jika sistem didisain untuk memperoleh penerima yang relative sederhana, maka beberapa kompromi harus dibuat walaupun harus mengurangi efisiensi pemancar. Untuk itu identitas carrier dimasukkan ke dalam sinyal yang ditransmisikan,dimana sinyal carrier dibuat lebih besar dari sinyal yang lain. Karena itu sistem seperti ini disebut Double-Sideband Large Carrier (DSB- LC) atau umumnya dikenal dengan istilah AM. Dalam sinyal DSB-LC (AM), sinyal informasi f(t) terdapat dalam selubung sinyal termodulasi. Untuk mendapatkan kembali sinyal pesan, demodulasi bisa dilakukan dengan metoda detektor selubung (envelope detector). SINGLE SIDE BAND (SSB) Sinyal SSB (Single Side Band) merupakan salah satu bentuk sinyal modulasi amplitudo. Sinyal ini secara praktis diaplikasikan pada komunikasi radio amatir yaitu pada pesawat radio SSB. Penggunaan sinyal SSB lebih efisien jika dibanding sinyal AM, dimana spektrum yang dipancarkan hanya salah satu dari side band AM (USB atau LSB). Hal ini menyebabkan pemakaian daya/ energi listrik pada radio SSB jauh lebih efisien jika dibandingkan dengan radio AM maupun radio FM. Sinyal SSB tidak dapat dibangkitkan secara langsung, akan tetapi melalui pembangkitan sinyal AM terlebih dahulu. Pembangkitan sinyal SSB ini dapat dilakukan dengan beberapa cara/ teknik. AM SSB (Single Sideband) adalah salah satu jenis modulasi amplitudo dimana spektrum frekuensi yang dipancarkan hanya salah satu dari spektrum 8

9 frekuensi AM yaitu frekuensi LSB (Lower Sideband) atau frekuensi USB (Upper Sideband) saja. Sideband adalah beberapa komponen yang ada di setiap proses modulasi. Contohnya pada AM SSB maka sideband yang di transmisikan adalah sideband frekuensi LSB atau USB saja. Tentunya di suatu sistem terdapat juga transmisi sideband. Dalam audio input filter sinyal masukan akan di filter sehingga menghasilkan sinyal dengan frekuensi di bawah 3400 Hz, kemudian sinyal akan masuk ke audio amplifier agar amplitudo sinyal dapat dikuatkan, kemudian sinyal akan masuk ke amplitudo modulator, disini terjadi proses modulasi dimana terjadi penumpangan sinyal informasi ke sinyal carrier. Kemudian sinyal yang termodulasi akan masuk ke output filter. di output filter sinyal termodulasi akan di filter sehingga menghasilkan sinyal AM dengan satu sideband saja. Baik itu LSB maupun USB. SSB dikembangkan karena DSB-SC membutuhkan Bandwith yang besar (2 kali bandwith sinyal informasi). Jadi sistem AM boros dalam penggunaan daya dan bandwidth, dengan keuntungan kemudahan dalam penerimaan. Namun ternyata USB atau LSB mengandung informasi yang lengkap, sehingga dirasa cukup mentransmisikan salah satu side band saja. Sistem komunikasi didisain untuk menghasilkan transmisi informasi dengan bandwidth dan daya pancar minimal. DSB- SC menggunakan daya yang lebih sedikit, tapi bandwidth yang dipergunakan sama dengan dalam AM. Baik AM maupun DSB-SC mempertahankan upper sideband dan lower sideband walaupun masing-masing sideband (USB atau LSB) mempunyai kandungan informasi yang lengkap. Akibatnya bandwidth transmisi menjadi dua kali bandwidth sinyal informasi. Dalam modulasi SSB, hanya satu dari kedua sideband yang dipancarkan. Dilihat dari penggunaan bandwidth, modulasi ini lebih efisien karena mempunyai bandwidth transmisi setengah dari AM maupun DSB-SC. Spektrum SSB X SSB ( ) USB USB c 0 c X SSB ( ) LSB LSB c 0 c 9

10 Pembangkitan sinyal SSB dilakukan dengan membangkitkan sinyal DSB terlebih dahulu, kemudian menekan salah satu sideband dengan filter. Jika USB yang ditekan, maka akan menghasilkan sinyal SSB-LSB. Sebaliknya menghasilkan SSB-USB. Kesulitan lain yang timbul adalah perlunya sinkronisasi seperti pada teknik DSB. Untuk itu, komponen carrier bisa ditambahkan pada sinyal SSb dan demodulasi bisa dilakukan dengan menggunakan envelope detector. Tapi metode ini boros daya pancar dan bisa menghasilkan distorsi pada sinyal. Demodulasi Sinyal SSB Sinyal SSB dimodulasi dengan cara yang sama dengan demodulasi sinyal DSB-SC (Synchronous Detection) (t) X SSB d(t) LPF y(t) cos c t 5. DATA PERCOBAAN Amplitudo pada TP1 : 1,5 Vpp Frekuensi : Gambar Percobaan V.1 Amplitudo pada T2 : 2,4 Vpp Gambar pada TP1 merupakan sinyal audio dengan amplitudo 1,5 Vpp dan ada gambar TP2 merupakan gambar dari DSB tetapi inputnya dipasang pada mixer sehingga tidak melalui filter audio maka amplitudo yang didapat pada DSB akan lebih kecil dari pada DSB yang dimasukkan ke input BPF audio. 10

11 Amplitudo pada TP1 : 2 Vpp Frekuensi : Gambar Percobaan V.2 Amplitudo pada TP2 : 3,2 Vpp Gambar pada TP1 merupakan sinyal audio dengan amplitudo 2 Vpp dan pada gambar TP2 merupakan gambar dari DSB yang inputnya terpasang pada Band Pass Filter Audio. Pada BPF audio memiliki range Hz sehingga menghasilkan amplitudo yang lebih besar jika dibandingkan dengan DSB yang inputnya tidak terpasang pada BPF audio. Amplitudo pada TP1 : 2 Vpp Frekuensi : Gambar Percobaan V.3 (ganti gambar) 11

12 Amplitudo pada TP2 : 1,2 Vpp Gambar pada TP2 diatas merupakan SSB karena telah melalui proses filter yang dilakukan oleh Band Pass Filter SSB. Pada SSB Frekuensi Lower Side Band tidak ada dan Frekuensi Carriernya diredam. Bentuk gelombang SSB nya lebih halus karena dia melalui 2 buah filter, yakni filter BPF audio dan filter BPF SSB. Percobaan V.4 : Sideband Frekuensi (KHz) AM Amplitudo(Vdc) DSB Amplitudo (Vdc) Lower Side Band (LSB) 14 KHz 0,78 V 0,32 V Pembawa/carrier (Fc) 16 KHz 7,2 V 0,06 V Upper Side Band (USB) 18 KHz 0,82 V 0,34 V Penekanan carrier oleh AM/DSB = 20 log (7,2 / 0,06) = 285,77 db. 6. ANALISA Pada percobaan pertama, akan membuktikan sinyal Double Sideband Suppresed Carrier (DSBSC). Double Side Band (DSB) adalah suatu amplitudo modulasi dimana gelombang pembawa (carrier) yang memuat sisi atas (USB) dan sisi bawah (LSB) dipancarkan bersama. Percobaan pertama menampilkan double sideband Supprosed Carrier, diberikan input sebesar 2 Vpp dan frekuensi 1 khz dari function generator dan dihubungkan ke input modulator. Maka dihasilkan frekuensi 0,9 KHz dengan amplitudo pada TP1 sebesar 1,5 Vpp dan pada TP2 sebesar 2,4 Vpp. Pada percobaan pertama ini, gambar yang terdapat pada TP1 merupakan sinyal audio dengan amplitudo 1,5 Vpp dan pada gambar TP2 merupakan gambar dari Double Single Side Band tetapi input dipasang pada mixer sehingga tidak melalui filter audio maka amplitudo yang didapat pada DSB akan lebih kecil daripada DSB yang dimasukkan ke input BPF audio. Pada Suppressed carrier, frekuensi carrier ditekan seminimal mungkin karena carrier tanpa modulasi merupakan suatu pemborosan daya sehingga pada Double Side Band Suppresed Carrier, hanya carrier yang membawa sisi atas (USB) dan sisi bawah (LSB) dari informasi saja yang ditransmisikan. Pada percobaan kedua, akan diperoleh Double Sideband dengan sinyal gelombang sinus, 1 khz dan V LF = 2 V pp. Dari function generator masukkan ke input band limiting 12

13 filter maka output mixer dari modulator akan digabungkan dari carrier sebesar 20 khz, input 1kHz dan frekuensi audio 300Hz-3,4kHz. Sehingga pada percobaan kedua ini gambar yang dihasilkan pada TP1 merupakan sinyal audio dengan amplitudo 2 Vpp dan pada gambar TP2 merupakan gambar dari DSB yang inputnya terpasang pada Band Pass Filter Audio. Pada BPF audio memiliki range Hz sehingga menghasilkan amplitudo yang lebih besar jika dibandingkan dengan DSB inputnya tidak terpasang pada BPF audio. Frekuensi yang didapat yaitu 1 KHz dengan amplitudo pada TP1 sebesar 2 Vpp dan pada TP2 sebesar 3,2 Vpp. Double Sideband akan mengeluarkan output dari modulator harus dihubungkan dengan amplifier, jangan melewati filter. Karena apabila melewati filter 21,3kHz 23,4kHz, maka frekuensi USB tidak dapat melewati filter tersebut, sehingga hanya LSB saja yang dibiarkan lewat. Oleh karena itu, output dari modulator harus dihubungkan dengan amplifier, sehingga USB dan LSB nya dapat lewat menjadi DSB. Sedangkan untuk memunculkan LSB output modulator harus dihubungkan ke filter. Pada percobaan ketiga, sinyal gelombang sinus, 1 khz dan V LF = 2 V pp. Dari function generator masukkan ke input band limiting filter (300 Hz 3,4 Khz) atau dapat disebut juga filter frekuensi audio. Keluaran output berada pada filter SSB. Pada percobaan kali ini, input band limiting filter (300 Hz-3,4 Khz) yang merupakan BPF untuk audio dan keluaran output filter ke mixer (modulator) merupakan bandpass filter SSB. Karena yang dipakai hanya SSB saja yang artinya output dari modulator harus disambungkan ke SSB filter. Agar, USB tersaring dalam filter tersebut sehingga yang lewat hanya LSB saja. Selain itu, pada langkah kerja ini tidak dipakai resistor setelah output amplifier, hanya dipasang sebuah jumper saja. Dalam pecobaan ini akan diperoleh SSB karena telah melalui proses filter yang dilakukan oleh band pass filter SSB. Pada SSB frekuensi lower Side Band (FLSB) tidak ada dan frekuensi carriernya direndam. Bentuk gelombang SSB nya lebih halus karena melalui 2 filter yaitu filter BF audio dan filter BPF SSB. Single Side Band (SSB) adalah gelombang pembawa (carrier) hanya memancarkan salah satu dari (USB) atau (LSB). Hal ini menguntungkan karena lebar band dari SSB lebih sempit daripada DSB sehingga mode SSB memberikan penghematan penggunaan band. Pada percobaan keempat ini, menggunakan sinyal gelombang sinus, 2 khz dan V LF = 1 V pp. Dari function generator dimasukkan ke input band limiting filter dan 13

14 menggunakan frequency Analyzer dan dihubungkan ke output mixer. Digunakan multimeter analog Frekuensi (KHz), AM Amplitudo (Vdc), dan DSB Amplitudo (Vdc) pada LSB, Fc, USB. Karena menggunakan frekuensi carrier sebesar 20 khz dan frekuensi informasi (input dari function generator) sebesar 1 khz maka Setelah dilakukan langkah kerjanya dan diukur, maka didapatlah hasil sebagai berikut : Sideband Frekuensi (KHz) AM Amplitudo(Vdc) DSB Amplitudo (Vdc) Lower Side Band (LSB) 14 KHz 0,78 V 0,32 V Pembawa/carrier (Fc) 16 KHz 7,2 V 0,06 V Upper Side Band (USB) 18 KHz 0,82 V 0,34 V AM F LSB F C F USB F LSB = f c -f informasi = 16 KHz 2 KHz = 14 KHz. Multimeter bergerak menunjukkan adanya tegangan sebesar 0,78V pada saat frekuensi pada frequency analyzer menunjukkan frekuensi sebesar 14 KHz. Pada AM, carrier tetap ada sehingga pada saat frekuensi analyzer sama dengan frekuensi carrier, multimeter bergerak menunjukkan adanya tegangan. Multimeter bergerak menunjukkan adanya tegangan sebesar 7,2 V pada saat frekuensi pada frequency analyzer menunjukkan frekuensi sebesar 16 KHz. F USB = f c +f informasi = 16 KHz + 2 KHz = 18 KHz. Multimeter bergerak menunjukkan adanya tegangan sebesar 0,82 V pada saat frekuensi pada frequency analyzer menunjukkan frekuensi sebesar 18 KHz. 14

15 DSB F LSB F C F USB LSB = fc-f informasi = 16 khz 2 khz = 14 khz. Multimeter bergerak menunjukkan adanya tegangan sebesar 0,32V pada saat frekuensi pada frequency analyzer menunjukkan frekuensi sebesar 14 KHz. Pada DSBSC, carrier tanpa modulasi ditekan sehingga pada saat frequency analyzer mencapai frekuensi carrier, multimeter tidak bergerak menunjukkan tidak adanya tegangan yang artinya carrier benar-benar tidak ada(terkirim) pada pentransmisian DSBSC. Kalaupun ada tegangan itupun hanya sedikit sekali menunjukkan peredamannya tidak benar-benar 100 % masih ada yang tertinggal. Multimeter bergerak menunjukkan adanya sedikit tegangan sebesar 0,06V pada saat frekuensi pada frequency analyzer menunjukkan frekuensi sebesar 16 khz. USB = fc+f informasi = 16 khz + 2 khz = 18 khz. Multimeter bergerak menunjukkan adanya tegangan sebesar 0,34 V pada saat frekuensi pada frequency analyzer menunjukkan frekuensi sebesar 18 khz. Dari semua data tersebut tegangan USB dan DSB tidak sama dalam arti memiliki perbedaan tegangan, selisihnya yaitu sebesar : LSB : 0,46 USB : 0,48 Hal tersebut terjadi karena kerusakan pada multimeter analog. Seharusnya tegangan pada USB dan DSB sama yaitu sebesar 0,78-0,82. Untuk menghitung attenuasi/penekanan carrier dari DSB, caranya adalah : 15

16 20 log AM/DSB Didapat : Penekanan carrier oleh AM/DSB = 20 log (7,2/0,06) = 285,77 db. 7. KESIMPULAN Double Side Band (DSB) adalah suatu amplitudo modulasi dimana gelombang pembawa (carrier) yang memuat sisi atas (USB) dan sisi bawah (LSB) dipancarkan bersama. Double Side Band (DSB) terdiri dari Upper Side Band (USB) dan Lower Side Band (LSB) yang dipancarkan bersama dengan gelombang pembawa (carrier). Pada Double Sideband Supprosed Carrier (DSBSC), frekuensi carrier ditekan seminimal mungkin hingga nyaris 0 Hz yang bertujuan untuk menghemat daya. Carrier tanpa modulasi bila ditransmisikan sangat membuang daya. Single Side Band (SSB) adalah gelombang pembawa (carrier) hanya memancarkan salah satu dari (USB) atau (LSB). Hal ini menguntungkan karena lebar band dari SSB lebih sempit daripada DSB sehingga mode SSB memberikan penghematan penggunaan band. Pada SSB frekuensi lower Side Band (FLSB) tidak ada dan frekuensi carriernya direndam. Bentuk gelombang SSB nya lebih halus karena melalui 2 filter yaitu filter BF audio dan filter BPF SSB. Perubahan tegangan input akan mengakibatkan perubahan amplitudo pada gelombang output dan perubahan frekuensi input akan mengakibatkan perubahan kerapatan gelombang output. 8. REFERENSI SINGLE SIDE BAND (SSB) Sinyal SSB (Single Side Band) merupakan salah satu bentuk sinyal modulasi amplitudo. Sinyal ini secara praktis diaplikasikan pada komunikasi radio amatir yaitu pada pesawat radio SSB. Penggunaan sinyal SSB lebih efisien jika dibanding sinyal AM, dimana spektrum yang dipancarkan hanya salah satu dari side band AM (USB atau LSB). Hal ini menyebabkan pemakaian daya/ energi listrik pada radio SSB jauh lebih efisien jika 16

17 dibandingkan dengan radio AM maupun radio FM. Sinyal SSB tidak dapat dibangkitkan secara langsung, akan tetapi melalui pembangkitan sinyal AM terlebih dahulu. Pembangkitan sinyal SSB ini dapat dilakukan dengan beberapa cara/ teknik. AM SSB (Single Sideband) adalah salah satu jenis modulasi amplitudo dimana spektrum frekuensi yang dipancarkan hanya salah satu dari spektrum frekuensi AM yaitu frekuensi LSB (Lower Sideband) atau frekuensi USB (Upper Sideband) saja. Sideband adalah beberapa komponen yang ada di setiap proses modulasi. Contohnya pada AM SSB maka sideband yang di transmisikan adalah sideband frekuensi LSB atau USB saja. Tentunya di suatu sistem terdapat juga transmisi sideband. Dalam audio input filter sinyal masukan akan di filter sehingga menghasilkan sinyal dengan frekuensi di bawah 3400 Hz, kemudian sinyal akan masuk ke audio amplifier agar amplitudo sinyal dapat dikuatkan, kemudian sinyal akan masuk ke amplitudo modulator, disini terjadi proses modulasi dimana terjadi penumpangan sinyal informasi ke sinyal carrier. Kemudian sinyal yang termodulasi akan masuk ke output filter. di output filter sinyal termodulasi akan di filter sehingga menghasilkan sinyal AM dengan satu sideband saja. Baik itu LSB maupun USB. SSB dikembangkan karena DSB-SC membutuhkan Bandwith yang besar (2 kali bandwith sinyal informasi). Jadi sistem AM boros dalam penggunaan daya dan bandwidth, dengan keuntungan kemudahan dalam penerimaan. Namun ternyata USB atau LSB mengandung informasi yang lengkap, sehingga dirasa cukup mentransmisikan salah satu side band saja. Sistem komunikasi didisain untuk menghasilkan transmisi informasi dengan bandwidth dan daya pancar minimal. DSB- SC menggunakan daya yang lebih sedikit, tapi bandwidth yang dipergunakan sama dengan dalam AM. Baik AM maupun DSB-SC mempertahankan upper sideband dan lower sideband walaupun masing-masing sideband (USB atau LSB) mempunyai kandungan informasi yang lengkap. Akibatnya bandwidth transmisi menjadi dua kali bandwidth sinyal informasi. Dalam modulasi SSB, hanya satu dari kedua sideband yang dipancarkan. Dilihat dari penggunaan bandwidth, modulasi ini lebih efisien karena mempunyai bandwidth transmisi setengah dari AM maupun DSB-SC. Spektrum SSB. 17

18 X SSB ( ) USB USB c 0 c X SSB ( ) LSB LSB c 0 c Apabila kita memancar dengan cara tersebut di atas, dikatakan kita menggunakan mode Double Side Band (DSB) karena carrier yang memuat sisi atas dan bawah dipancarkan bersama. Pada pesawat buatan pabrik, biasanya mode ini diberi kode AM yang sebenarnya istilah dalam teknik radio adalah DSB. Apabila kita menggunakan mode DSB, maka setiap kita menekan PTT, gelombang pembawa (carrier) langsung terpancar walapun belum ada modulasi. Pancaran carrier dengan tanpa modulasi tersebut sebenarnya merupakan suatu pemborosan. Pemborosan tersebut dapat dihilangkan apabila alat menggunakan balance modulator. Dengan menggunakan balance modulator, carrier hanya terpancar bila ada modulasi, walaupun PTT ditekan. Pancaran semacam ini dinamakan pancaran Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC). Dengan DSBSC, kita sudah bekerja lebih efisien daripada DSB, akan tetapi pancaran masih memuat kedua sisi gelombang pemodulasi ialah USB dan LSB yang bentuknya symetris seperti telah diuraikan sebelumnya. Sehingga sebenarnya kita cukup memancarkan salah satu side band saja. Mode semacam ini dikatakan mode SSB. Kita kenal ada dua macam cara untuk membuat SSB, cara pertama ialah dengan metoda phase shift, cara lain ialah dengan metoda filtering. Cara pertama tidak banyak digunakan dan pesawat SSB bikinan pabrik umumnya menggunakan filtering. Signal DSBSC, sebelum diperkuat dan dipancarkan, dimasukkan ke SSB filter terlebih dahulu untuk menghasilkan LSB atau USB. Filter yang digunakan untuk keperluan ini adalah filter kristal atau filter mekanik. Rekanrekan penggemar homebrew lebih suka menggunakan filter kristal karena dapat dibuat sendiri. 18

19 Pemancar SSB dikatakan lebih efisien daripada AM (DSB), ini dapat kita berikan gambaran sebagai berikut. Misalnya pemancar AM (DSB) dengan power 150 Watt (kedalaman modulasi 100%), maka power pada USB dan LSB masing-masing 25 Watt dan carrier mempunyai power 100 Watt. Kita tahu bahwa audio kita berada pada side band tersebut. Pada pancaran SSB, yang dipancarkan hanya salah satu side band ialah LSB atau USB yang powernya hanya 25 Watt. Dengan pancaran SSB 25 Watt tersebut, audio kita sudah dapat sampai pada tujuan dengan kejelasan informasi yang sama dengan pancaran AM (DSB) 150 Watt tadi. Keuntungan lain dari mode SSB ialah lebar band yang dapat lebih sempit. Untuk keperluan komunikasi, mode SSB hanya memerlukan kelebaran band sekitar 3 Kc sedangkan dengan mode DSB diperlukan sekitar 6 Kc, sehingga mode SSB memberikan penghematan penggunaan band. Selanjutnya kita akan menengok lebih dalam suatu transmitter SSB yang block diagramnya terdapat gambar 4. Balance modulator berfungsi memodulir carrier dengan audio dari microphone yang sudah diperkuat oleh mic preamp. Output balance modulator adalah DSBSC yang selanjutnya oleh SSB filter dipilih side band mana yang digunakan (USB atau LSB). Single side band yang keluar dari SSB filter mempunyai frekuensi sama dengan carrier dan untuk bekerja pada frekuensi kerja yang dikehendaki, dicampur terlebih dahulu dengan frekuensi dari suatu VFO (Variable Frequency Oscillator ). Signal yang diterima oleh receiver setelah diperkuat oleh RF Amplifier, dicampur terlebih dahulu dengan frekuensi dari Variable Frequency Oscillator (VFO) untuk selanjutnya masuk pada SSB filter. Output SSB filter selanjutnya diperkuat dengan IF amplifier dan oleh detector, radio frekuensi dihilangkan, audio frekuensinya ditampung di umpan ke Speaker setelah diperkuat oleh Audio Amplifier. 19

20 Pada detector suatu receiver SSB, signal yang diterima harus dicampur terlebih dahulu dengan frekuensi hasil suatu Beat Frequency Oscillator (BFO) dan sebagai BFO digunakan carrier oscillator. Apabila kita amati block diagram transmitter pada gambar 4 dan receiver pada gambar 5, maka terlihat bahwa beberapa block digunakan oleh transmitter dan juga oleh receiver ialah Carrier Oscillator, SSB Filter dan VFO. Oleh karena itu pada perangkat SSB transceiver, ketiga blok hanya dibuat masingmasing satu saja dan digunakan bersama oleh bagian transmitter dan receiver secara bergantian (gambar 6). Pembangkitan sinyal SSB dilakukan dengan membangkitkan sinyal DSB terlebih dahulu, kemudian menekan salah satu sideband dengan filter. Jika USB yang ditekan, maka akan menghasilkan sinyal SSB-LSB. Sebaliknya menghasilkan SSB-USB. Kesulitan lain yang timbul adalah perlunya sinkronisasi seperti pada teknik DSB. Untuk itu, komponen carrier bisa ditambahkan pada sinyal SSB dan demodulasi bisa dilakukan dengan menggunakan envelope detector. Tapi metode ini boros daya pancar dan bisa menghasilkan distorsi pada sinyal. Demodulasi Sinyal SSB Sinyal SSB dimodulasi dengan cara yang sama dengan demodulasi sinyal DSB-SC (Synchronous Detection) Sistem komunikasi didisain untuk menghasilkan transmisi informasi dengan bandwidth dan daya pancar minimal. Sistem AM boros dalam penggunaan daya dan bandwidth, dengan keuntungan kemudahan dalam penerimaan. DSB-SC menggunakan daya yang lebih sedikit, tapi bandwidth yang dipergunakan sama dengan dalam AM. 20

21 Baik AM maupun DSB-SC mempertahankan upper sideband dan lower sideband walaupun masing-masing sideband (USB atau LSB) mempunyai kandungan informasi yang lengkap. Akibatnya bandwidth transmisi menjadi dua kali bandwidth sinyal informasi. Dalam modulasi SSB, hanya satu dari kedua sideband yang dipancarkan. Dilihat dari penggunaan bandwidth, modulasi ini lebih efisien karena mempunyai bandwidth transmisi setengah dari AM maupun DSB-SC. Pembangkitan sinyal SSB dilakukan dengan membangkitkan sinyal DSB terlebih dahulu, kemudian menekan salah satu sideband dengan filter. Jika USB yang ditekan, maka akan menghasilkan sinyal SSB-LSB. Sebaliknya menghasilkan SSB-USB. Pertama, jika sinyal pemodulasi f(t) tidak mempunyai komponen frekuensi rendah yang penting (seperti suara : mempunyai lubang di frekuensi nol), maka tidak ada komponen frekuensi di sekitar frekuensi ωc setelah modulasi. Karena itu, penggunaan filter dengan slope yang kurang tajam masih bisa dipergunakan. Kedua, adalah lebih mudah mendisain filter pada frekuensi yang ditentukan oleh komponen filter, bukan oleh frekuensinya. Heterodyning bisa digunakan untuk menggeser spektrum menuju frekuensi yang diinginkan. Walaupun dengan kemudahan tersebut, disain dari filter sideband tidaklah mudah. Teknik lain yang bisa digunakan adalah dengan metode pergeseran phase, yang tidak memerlukan filter sideband. Untuk memberi ilustrasi bagaimana metode ini bekerja, asumsikan bahwa sinyal pesan mempunyai bentuk : 21

22 Range Frekuensi Sinyal Audio DOUBLE SIDE BAND MODULATION a. Double SideBand-Suppressed Carrier (DSB-SC) Merupakan sinyal yang sebenarnya hampir sama dengan sinyal AM DSB SC, hanya saja komponen dihilangkan. Jika dilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai dari daya dari frekuensi carriernya ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Sehingga AM DSB SC dapat menghemat daya hingga 66.7% dari total daya yang ditansmisikan. m(t) = Vm cos ω m t ; Vc (t) = Vc cos ω m t Gambar spektum frekuensi: a. Persamaan umum Persamaan : V AM = m (t). Vc (t) = (Vc.Vm)/2 x [ cos 2π (f c + f m )t + cos 2π (f c - f m )t] Bandwidth : BW = f USB - f LSB = (f c + f m ) - (f c - f m ) = 2 f m Daya : (Vc.Vm /2) 2 /2R +(Vc.Vm /2) 2 /2R Efisiensi : η = (P LSB + P USB )/ P tot x 100 % Ket : Vc = Amplitude carrier Vm = Amplitude info Fc = frekuensi carrier Dalam modulasi AM, amplitudo dari suatu sinyal carrier, dengan frekuensi dan phase tetap, divariasikan oleh suatu sinyal lain (sinyal informasi). DSB-SC dibuat dengan mengatur agar amplitudo sinyal carrier berubah secara proporsional sesuai perubahan amplitudo pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Penerimaan kembali sinyal DSB-SC ö (t) untuk memperoleh sinyal informasi f(t) 22

23 memerlukan translasi frekuensi lain untuk memindahkan spektrum sinyal ke posisi aslinya. Proses ini disebut demodulasi atau deteksi dan dilakukan dengan mengalikan sinyal ö (t) dengan sinyal carrier ùc.persamaan Matematis DSB-SC: X DSB SC ( t) m( t)cos t Kesulitan yang terjadi pada Teknik Sistem Komunikasi pada penerima adalah perlunya rangkaian yang bisa membangkitkan carrier serta rangkaian untuk sinkronisasi phase. 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). c X SC (t) DSB d(t) LPF y( t) 1 m( t) 2 cos c t Syarat Penting Dalam Demodulasi Sinyal DSB-SC adalah Local Oscillator harus menghasilkan sinyal cos ω c t yang frequency dan phasa nya sama dengan yang dihasilkan oleh oscillator pada pemancar (Synchronous Demodulation/Detection) b. Double Side Band-Large Carrier (AM) Penggunaan metode modulasi suppressed carrier memerlukan peralatan yang kompleks pada bagian penerima, berkaitan dengan perlunya pembangkitan carrier dan sinkronisasi phase. Jika sistem didisain untuk memperoleh penerima yang relatif sederhana, maka beberapa kompromi harus dibuat walaupun harus mengurangi efisiensi pemancar. Untuk itu identitas carrier dimasukkan ke dalam sinyal yang ditransmisikan, dimana sinyal carrier dibuat lebih besar dari sinyal yang lain. Karena itu sistem seperti ini disebut Double-Sideband Large Carrier (DSB-LC) atau umumnya dikenal dengan istilah AM. 23

24 Pembangkitan sinyal AM Bentuk gelombang sinyal AM bisa diperoleh dengan menambahkan identitas carrier A cos ωc t pada sinyal DSB-SC. φam (t) = f(t) cos ωc t + A cos ωc t Kerapatan spektrum dari sinyal AM adalah : ΦAM (ω ) = ½ F(ω+ωc) + ½ F(ω-ωc) + πaδ (ω+ωc )+ πaδ (ω -ωc ) Spektrum frekuensi dari sinyal AM adalah sama dengan sinyal DSB-SC f(t) cos ωc t ; dengan tambahan impuls pada frekuensi ± ωc. Sinyal termodulasi amplitudo bisa ditulis dalam bentuk : φam(t) = [ A + f(t) ] cos ωc t (1.10) Dengan demikian sinyal AM dapat dinyatakan sebagai sinyal dengan frekuensi ωc dan amplitudo [ A + f(t) ]. Jika amplitudo carrier cukup besar, maka selubung dari sinyal termodulasi akan proporsional dengan f(t). Dalam kasus ini, demodulasi akan sederhana yaitu dengan mendeteksi selubung dari sinyal sinusoidal, tanpa tergantung dari frekuensi maupun phase. Tapi jika A tidak cukup besar, selubung dari φam(t) tidak akan selalu proporsional dengan sinyal f(t). Amplitudo carrier A harus cukup besar sehingga [ A + f(t) ] 0 ; untuk semua t, atau A min { f(t) } Jika kondisi di atas tidak dipenuhi akan muncul distorsi selubung karena overmodulasi. Untuk sinyal sinus frekuensi tunggal, tinjau sinyal f(t) = E cos ωmt sebagai sinyal pemodulasi. Sinyal termodulasi amplitudo akan berbentuk : φam(t) = [ A + f(t) ] cos ωc t = [ A + E cos ωmt ] cos ωc t Suatu faktor tanpa dimensi m didefinisikan sebagai indeks modulasi, yang berguna untuk menentukan ratio dari sideband terhadap carrier. AEm= carrier puncak amplitude SC-DSB puncak amplitudo 24

25 Persamaan sinyal AM ditulis dalam m menjadi : φam(t) = A cos ωc t + ma cos ωmt. cos ωc t (1.15a) φam(t) = A [ 1 + m cos ωmt ] cos ωc t (1.15b) Amplitudo maksimum dari sinyal termodulasi AM adalah A [1 + m ]; dan amplitudo minimum A [1 - m ]. Indeks modulasi m bisa dinyatakan dalam persen (%) dan bisa dicari dengan membandingkan antara amplitudo maksimum dengan minimum. Biasa disebut dengan AM saja. Dihasilkan dengan Large Carrier Signal kepada sinyal DSB-SC. Persamaan Matematis: X X AM AM ( t) m( t)cos t Acos t ( t) A m( t) cos t c c c Gambar Spektrum Sinyal sebagai berikut : X AM ( ) A c A c USB LSB LSB USB c 0 c Penggunaan metode modulasi suppressed carrier memerlukan peralatan yang kompleks pada bagian penerima, berkaitan dengan perlunya pembangkitan carrier dan sinkronisasi phase. Jika sistem didisain untuk memperoleh penerima yang relative sederhana, maka beberapa kompromi harus dibuat walaupun harus mengurangi efisiensi pemancar. Untuk itu identitas carrier dimasukkan ke dalam sinyal yang ditransmisikan,dimana sinyal carrier dibuat lebih besar dari sinyal yang lain. Karena itu sistem seperti ini disebut Double-Sideband Large Carrier (DSB- LC) atau umumnya dikenal dengan istilah AM. Dalam sinyal DSB-LC (AM), sinyal informasi f(t) terdapat dalam selubung sinyal termodulasi. Untuk mendapatkan kembali sinyal pesan, demodulasi bisa dilakukan dengan metoda detektor selubung (envelope detector). Modulasi amplitudo jalur ganda dengan sinyal pembawa (DSB with Carrier) 25

26 Modulasi amplitudo jalur ganda dengan sinyal pembawa, atau yang lebih dikenal dengan nama modulasi amplitudo biasa (AM), Yaitu dengan cara menambahkan suatu konstanta ke sinyal informasi ke modulator Sinyal termodulasi pada gambar 2.10a terbentuk dengan sedang sinyal termodulasi pada gambar 2.10b terbentuk dengan Jadi kasus pada gambar 2.10b tak memenuhi syarat pada persamaan (2.15). Dalam proses demodulasi dengan menggunakan detector amplop, maka sinyal yang dihasilkan adalah kurva yang digambar dengan garis terpotong-potong di atas. Pada kasus di gambar 2.10a kita dapati sinyal informasi, sedang pada kasus di gambar 2.10b tidak. Untuk keperluan di atas didefinisikan besaran indeks modulasi µ, yang mana 26

27 Jika sinyal informasi berupa sinyal sinus, maka indeks modulasi sama dengan amplitudo dari sinyal itu. Untuk gambar 2.10a 4, 0 = µ dan gambar 2.10b 8, 0 = µ /0,6 = 1,33. Sekarang kita akan menghitung daya dari sinyal termodulasi AM, dengan menggunakan sinyal informasi berupa fungsi sinus (modulasi single-tone) Dari sinyal di atas bisa dihitung Daya sinyal pembawa Daya sinyal berita pada sinyal termodulasi Efisiensi dari modulasi amplitudo AM didefinisikan dengan: P t adalah daya total yang tersimpan di sinyal termodulasi amplitudo, maka DAFTAR PUSTAKA Maruf, irham Penjelasan Macam-Macam Ampitudo Modulasi (AM) September 2014 Fatiyah, nur Dwi Modulasi Analog September Anonim Modulasi Amplitudo September

28 LAMPIRAN 28

29 29

30 30

31 31