Modulasi Analog. Alfin hikmaturokhman.,st.,mt S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM PURWOKERTO 2015

Transkripsi

1 Modulasi Analog Alfin hikmaturokhman.,st.,mt S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM PURWOKERTO 2015

2 Beberapa Pengertian Agar komunikasi pada jarak jauh tercapai secara efektif maka diperlukan sinyal pembawa atau carrier pada frekuensi tinggi. Hal itu diperoleh dengan cara modulasi dari sinyal pemodulasi (band limited signal atau baseband signal) oleh pembawa. Sinyal yang dihasilkan dengan cara tersebut disebut sinyal bandpass, sistemnya disebut bandpass communication. Sedangkan komunikasi jarak dekat biasanya tidak menggunakan pembawa, artinya sinyal band limited langsung dikirim. Sinyal yang dihasilkan disebut sinyal baseband, dan sistemnya disebut baseband communication. Alfin.,ST.,MT 2

3 Sinyal informasi (message) disebut sinyal pemodulasi (modulating signal). Sinyal pembawa disebut carrier. Proses penggabungan/pemisahan sinyal informasi dengan/dari carrier disebut modulasi/demodulasi dan perangkatnya disebut modulator/demodulator. Sinyal yang dihasilkan oleh modulator disebut sinyal termodulasi atau modulated signal. Alfin.,ST.,MT 3

4 Modulasi Modulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi ke sinyal pembawa. Dengan menumpangkan sinyal informasi ke sinyal pembawa, maka sinyal informasi tersebut dapat dikirimkan tak terbatas jangkauannya. Sinyal informasi pada umumnya mempunyai frekwensi rendah, sedangkan sinyal pembawa umumnya gelombang sinusoidal yang mempunyai frekwesi tinggi Alfin.,ST.,MT 4

5 Modulasi Parameter kunci gelombang sinusoidal pada sinyal pembawa yaitu : Amplitudo Fase Frekwensi Ketiga parameter gelombang sinusoidal tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi. Hasil modulasi tersebut disebut dengan Sinyal Termodulasi Alfin.,ST.,MT 5

6 Modulasi analog Modulasi adalah madulasi dimana sinyal informasinya berupa sinyal analog. Beberapa jenis modulasi analog antara lain : Amplitudo Modulation (Modulasi Amplitudo) o o o o o Double Side Band Transmitted Carrier (DSB - TC) Double Side Band Suppressed Carrier (DSB - SC) Double Side Band Reduced Carrier Transmission (DSB - RC) Single Side Band Suppressed Carrier (SSB SC) Vestigial-sideband modulation (VSB) o Quadrature amplitude modulation (QAM) Angle Modulation (Modulasi Sudut) o o Phasa Modulation (PM) Frequency Modulation (FM) Alfin.,ST.,MT 6

7 Modulasi Modulsi digital adalah modulasi dimana sinyal informasinya berupa sinyal digital. Beberapa jenis modulasi digital antara lain Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK) Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) BPSK QPSK Alfin.,ST.,MT 7

8 Modulasi Amplitudo AMPLITUDO MODULATION (AM) MODULASI AMPLITUDO 1. Konsep Dasar Amplitudo Modulasi Dalam modulasi amplitudo (AM) sinyal informasi bervariasi amplitudo gelombang sinus pembawa. Nilai sesaat dari perubahan amplitudo pembawa sesuai dengan variasi amplitudo dan frekuensi dari sinyal modulasi. Garis imajiner yang disebut amplop menghubungkan puncak positif dan negatif dari gelombang pembawa. Alfin.,ST.,MT 8

9 Modulasi Amplitudo Gelombang Sinusoidal sebagai gelombang pemodulasi Alfin.,ST.,MT 9

10 Modulasi Amplitudo Proses terjadinya Modulasi Gelombang AM Alfin.,ST.,MT 10

11 Modulasi Amplitudo Alfin.,ST.,MT 11

12 Modulasi Amplitudo Dalam AM, maka sangat penting bahwa nilai puncak dari sinyal modulasi lebih kecil dari nilai puncak dari carrier. V m < V c Distorsi terjadi ketika amplitudo sinyal modulasi lebih besar dari amplitudo pembawa. Modulator adalah rangkaian yang digunakan untuk memproduksi AM. Modulator amplitudo menghitung produk dari pembawa dan sinyal modulasi. Alfin.,ST.,MT 12

13 Modulasi Amplitudo Alfin.,ST.,MT 13

14 Modulasi Amplitudo 2. Indek Modulasi Indeks modulasi (m) adalah nilai yang menggambarkan hubungan antara amplitudo sinyal modulasi dan amplitudo sinyal pembawa. Indeks ini juga dikenal sebagai faktor modulasi atau koefisien, atau tingkat modulasi. Mengalikan indeks modulasi dengan 100 memberikan persentase modulasi. Alfin.,ST.,MT 14

15 Modulasi Amplitudo Overmodulation dan Distorsi Indeks modulasi harus angka antara 0 dan 1. Jika amplitudo dari tegangan modulasi (V m ) lebih tinggi dari tegangan carrier (V c ), m akan lebih besar dari 1, menyebabkan distorsi. Jika distorsi yang cukup besar, sinyal informasi menjadi tidak dapat dipahami. Distorsi transmisi suara menghasilkan kacau, suara keras, atau tidak wajar pada speaker. Distorsi sinyal video menghasilkan gambar yang kacau dan di layar TV. Alfin.,ST.,MT 15

16 Modulasi Amplitudo Beberapa contoh Distorsi pada modulasi AM V m V c Alfin.,ST.,MT 16

17 Modulasi Amplitudo Persentase Modulasi Indeks modulasi umumnya dihitung dari pengukuran yang diambil pada bentuk gelombang termodulasi komposit. Menggunakan nilai tegangan osiloskop: Vm = V max V min 2 Jumlah, atau kedalaman, AM kemudian dinyatakan sebagai persentase modulasi (100 m) bukan sebagai pecahan. Alfin.,ST.,MT 17

18 Alfin.,ST.,MT 18

19 Modulasi Amplitudo Alfin.,ST.,MT 19

20 Soal Alfin.,ST.,MT 20

21 Example

22 Contd.. Jika m sama dengan nol persen, maka bentuk tegangan keluaran adalah sama dengan bentuk tegangan keluaran pembawa yang tak termodulasi atau sama dengan persamaan V c cos 2 f ct carrier

23 Alfin.,ST.,MT 23

24 Modulasi Amplitudo 3. Sideband dan Kawasan Frekwensi Frekuensi samping, atau sideband yang dihasilkan sebagai bagian dari proses modulasi dan terjadi pada spektrum frekuensi langsung di atas dan di bawah frekuensi pembawa. Alfin.,ST.,MT 24

25 Alfin.,ST.,MT 25

26 Modulasi Amplitudo Perhitungan Sideband Modulasi single-frekuensi gelombang sinus akan menghasilkan dua sideband Modulasi gelombang kompleks (misalnya suara atau video) menghasilkan daerah (range) sidebands. Sideband bagian atas (f USB ) dan sideband bagian bawah (f LSB ) dapat dihitung: f USB = f c + f m dan f LSB = f c - f m Alfin.,ST.,MT 26

27 Modulasi Amplitudo Gelombang AM (e) adalah jumlah aljabar dari gelombang pembawa (c), gelombang sisi atas (b) dan gelombang bawah (d). Sinyal informasi (a) Alfin.,ST.,MT 27

28 Modulasi Amplitudo Gambaran Kawasan Frekuensi dari sinyal AM o Mengamati sebuah sinyal AM pada osiloskop, Anda hanya melihat variasi amplitudo pembawa terhadap waktu. o Gambar amplitudo sinyal terhadap frekuensi disebut menggambarkan sebagai kawasan frekuensi. o Spectrum Analyzer digunakan untuk menampilkan kawasan frekwensi dari sebuah sinyal. o Bandwidth adalah perbedaan antara frekuensi sideband atas dan bawah. Alfin.,ST.,MT 28

29 Modulasi Amplitudo Alfin.,ST.,MT 29

30 Modulasi Amplitudo Gambaran Kawasan Frekuensi dari sinyal AM contoh: Sebuah pemancar AM diperbolehkan untuk memancarkan frekuensi yang telah dimodulasi hingga 5 khz. Jika pemancar AM tersebut memancarkan pada frekuensi 980 khz, berapakahapa frekuensi sideband dan total bandwidth nya? Alfin.,ST.,MT 30

31 Contoh 2 Misalkan frekuensi gelombang pembawa adalah 5000 Hz dan frekuensi gelombang sinyal 100 Hz. Dengan demikian kita tahu bahwa batas atas pita frekuensi adalah ( ) Hz = 5100 Hz, dan batas bawah pita frekuensi adalah ( ) Hz = 4900 Hz.

32 Dari sini kita dapat menghitung lebar pita frekuensi ( f), yaitu sama dengan batas atas pita dikurangi oleh batas bawah pita. Atau secara matematik : f = (fc + fm) (fc fm) f = 2 fm Jadi lebar pita (band width) untuk contoh di atas adalah f = 200 Hz

33 Alfin.,ST.,MT 33

34 AM band allocation Dalam standar transmisi gelombang elektromagnetik, Pemancar gelombang AM dialokasikan pada interval Hz (10 khz). Sebagai contoh, 960 khz, 970 khz, 980 khz, 990 khz, dan seterusnya. Dengan demikian lebar pita setiap pemancar adalah 10 KHz. Akibatnya, frekuensi sinyal maksimum yang dapat dimodulasikan adalah 5 khz (5000 Hz).

35 Daya AM o Dalam transmisi radio, sinyal AM diperkuat oleh power amplifier. o Sebuah antena radio memiliki karakteristik impedansi yang ideal, teorinya resistansi murni. o Sinyal AM adalah gabungan dari pembawa dan sideband sinyal tegangan. o Setiap sinyal menghasilkan tenaga dalam antena. o Daya yang ditransmisikan Total ( ) adalah jumlah daya pembawa ( ) dan daya dari dua sideband ( dan ). Alfin.,ST.,MT 35

36 Contd.. Alfin.,ST.,MT 36

37 Distribution of AM Power How much of the total power goes into carrier and how much into message? P P sideband total 2 m 2 m 2 0, m 0 1, m 1 3 Even under full modulation, only a third of the transmitted power goes into the message component

38 Example of Power Allocation FCC power rating is based on average carrier power. If a transmitted is rated at 5KW and is connected to a 50 ohm load, find the total power and how it is split between carrier and message

39 Answers... Carrier peak amplitude is given by P c 1 V c Vc 707 volts 2 Peak sideband(message) power is Ps m Vc R 4R W

40 Soal Suatu modulator AM-DSB FC dengan frekuensi carrier 4 MHz diberi masukan sinyal pemodulasi V s (t) = 2 cos (2π. 3000t) volt. Dari hasil pengukuran dengan osiloskop di output modulator pada beban 50 Ohm diperoleh gambar dibawah ini. 10 Volt 20 Volt Alfin.,ST.,MT 40

41 Hitung BW dan indeks modulasi sinyal AM tersebut. Hitung amplituda sinyal carrier dan tuliskan persamaan gelombang AM di output modulator tersebut. Gambarkan spektrum sinyal AM tersebut dan hitung komponen daya LSB, USB dan komponen daya sinyal carriernya. Hitung daya rata-rata sinyal AM di output modulator bila pemodulasi diganti menjadi : V s (t) = 5 cos (2π.4000t) volt Alfin.,ST.,MT 41

42 Diketahui: AM-DSB-FC F c = 4 MHz Sinyal pemodulasi(info): V s (t) = 2 cos (2π x 3000t) volt R = 50 ohm Alfin.,ST.,MT 42

43 Alfin.,ST.,MT 43

44 Alfin.,ST.,MT 44

45 AM Power Efficiency Here is AM power distribution Carrier power=5000w Sideband power=2500w Total power=7500 Efficiency=(sideband power)/total power= (2500)/(7500)=1/3. Out of 3 watts of transmitted power, only 1 watt is going into the message

46 Soal Kelas!!! Carilah Berapa Total Daya, Daya untuk carier dan daya untuk informasi, dan grafik Total daya terhadap m, pabila nilai m bervariasi! R = 25 Ohm m = 0.25 ; 0.50 ; 0.75 Pc = 6000 watt Alfin.,ST.,MT 46

47 Modulasi Amplitudo 5. Single Side Band o Dalam modulasi amplitudo, dua-pertiga dari daya yang ditransmisikan dalam carrier, yang mana tidak ada informasi sama sekali. o Sinyal informasi berada pada sideband sideband nya. o Single-sideband (SSB) adalah bentuk AM dimana sinyal pembawa ditekan dan satu sideband nya dihilangkan. Alfin.,ST.,MT 47

48 Modulasi Amplitudo Sinyal DSB o Langkah pertama dalam menghasilkan sinyal SSB adalah untuk menekan sinyal pembawa, meninggalkan sidebands atas dan bawah. o Jenis sinyal pembawa yang ditekan disebut double-sideband (DSB SC). Tidak ada daya yang terbuang pada sinyal pembawa. o Balance Modulator adalah rangkaian yang digunakan untuk menghasilkan jumlah dan perbedaan frekuensi sinyal DSB-SC tetapi untuk menekan sinyal pembawa. o DSB tidak banyak digunakan karena sinyal sulit untuk demodulasi (kembali) pada penerima. Alfin.,ST.,MT 48

49 Modulasi Amplitudo Sebuah tampilan kawasan frekuensi sinyal DSB Alfin.,ST.,MT 49

50 Modulasi Amplitudo Sinyal SSB o Satu sideband sudah mengandung sinyal informasi yang akan disampaikan. o Single-Sideband (SSB-SC) adalah sinyal dimana sinyal pembawa ditekan dan salah satu sideband nya dihilangkan. Alfin.,ST.,MT 50

51 Modulasi Amplitudo Sinyal SSB Sinyal SSB menawarkan empat manfaat utama: o Spektrum ruang adalah tetap dan memungkinkan lebih banyak sinyal yang akan dikirim dalam rentang frekuensi yang sama. o Semua daya disalurkan ke dalam sideband tunggal. Ini menghasilkan sinyal yang lebih kuat yang akan membawa lebih jauh dan akan lebih andal diterima pada jarak yang lebih jauh. o Pemakaian bandwidt yang tajam menyebabkan noise pada sinyal akan berkurang. o Akan sedikit terdengar sayup sayup dalam jarak jauh. Alfin.,ST.,MT 51

52 Modulasi Amplitudo Kekurangan DSB dan SSB o Single dan double-sideband tidak banyak digunakan karena sinyal sulit untuk memulihkan (yaitu demodulasi) pada penerima. o Untuk daya yang rendah, pilot carrier kadang kala ikut dipancarkan bersama dengan sideband nya. Hal ini dilakukan untuk mempermudah mengembalikan atau mendapatkan sinyal informasi pada penerima. Alfin.,ST.,MT 52

53 Modulasi Amplitudo Pertimbangan Daya Sinyal o Daya yang dipancarkan dipusatkan pada selubung nya atau peak envelope power (PEP). Sehingga daya maksimum yang dihasilkan adapah pada puncak amplitudo suara o Aplikasi DSB dan SSB Vestigial Sideband (VSB) dihasilkan dengan menekan sebagian daya pada sideband nya. Jenis ini digunakan untuk memancarkan sinyal TV Alfin.,ST.,MT 53

54 Modulasi Amplitudo 6. Klasifikasi Emisi Radio o Sebuah kode yang digunakan untuk menunjuk jenis sinyal yang dapat ditransmisikan melalui radio dan kawat. o Kode ini terdiri dari huruf kapital dan angka. o Huruf kecil subscript digunakan untuk definisi yang lebih spesifik. Contoh kode: DSB dua sidebands, pembawa penuh = A3 DSB dua sidebands, pembawa ditekan = A3b OOK dan ASK = A1 Alfin.,ST.,MT 54

55 Modulasi Amplitudo o International Telecommunication Union (ITU), sebuah organisasi standar, menggunakan kode untuk menggambarkan sinyal. o Contohnya adalah: A3F TV amplitude-modulated analog TV J3E SSB voice F2D FSK data G7E phase-modulated voice, multiple signals Alfin.,ST.,MT 55

56 Modulasi Amplitudo Alfin.,ST.,MT 56

57 Modulasi Amplitudo Alfin.,ST.,MT 57