Amplitude Modulation. SISTEM KOMUNIKASI Semester Ganjil 2016/2017 Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Universitas Telkom

Transkripsi

1 Amplitude Modulation SISTEM KOMUNIKASI Semester Ganjil 2016/2017 Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Universitas Telkom

2 Apa itu Modulasi? Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (arrier) yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frekuensinya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan. Mengapa Perlu Modulasi? Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frequeny sama atau berdekatan Dimensi antena menjadi lebih mudah diwujudkan Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing dan ditransmisikan via sebuah saluran transmisi

3 Modulasi Analog Modulasi Sinyal Continue (ontinues wave) : Amplitude Modulation (AM) Modulasi Sudut (Angle Modulation) : Phase Modulation (PM) Frequeny Modulation (FM) Modulasi Pulsa Pulse Amplitude Modulation (PAM) Pulse Wide Modulation (PWM) Modulasi Digital: Pulse Code Modulation (PCM) Delta Modulation (DM) Amplitude Shift Keying (ASK) Frequeny Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying (PSK) Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Quaternary PSK (QPSK) Continous Phase FSK (CPFSK) dll

4 Menggambarkan sinyal termodulasi kawasan waktu dan frekuensi (spektrum) dengan informasi m(t): Sinyal sinusoidal Sinyal sembarang pada selang [f a f b ] Menghitung bandwidth Menghitung daya sinyal Menerangkan deteksi/demodulasi sinyal Menghitung Kinerja AM

5 Persamaan Sinyal Pembawa/ Carrier: V (t) = V sin (ω t + θ) Amplitude modulation (AM) Modulasi Sudut (Angle Modulation) (ω t + θ) Frequeny Modulation (FM) Phase Modulation (PM)

6 kawasan waktu frekuensi dari sinyal osinus s(t) = A os 2πf t S(f) = A/2 δ(f-f )+A/2 δ(f+f ) Gambar spektrum sinyal diturunkan dari persamaan sinyal kawasan frekuensi x(t) = A 1 os(2π f 1 t) + A 2 os(2π f 2 t) X(f) =A 1 δ(f-f 1 )+A 2 δ(f-f 2 ) spektrum amplitudo Pada FREKUENSI POSITIF / PITA SATU SISI

7 Pada modulasi AM, amplitudo sinyal arrier dibuat berubahubah seara proporsional sesuai perubahan amplitudo yang terjadi pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi) Persamaan Sinyal Carrier: V(t) = V os(ω t +φ) Seara umum, persamaan sinyal arrier termodulasi adalah: S mod (t) = V os [ω t +φ(t)] dimana: ω V(t) φ(t) = 2лf frekuensi arrier = Amplitudo sesaat arrier = Phasa sesaat arrier

8 Pada AM, amplitudo sinyal arrier dibuat berubah sesuai sinyal informasi, sedang phasanya dibuat nol, sehingga persamaan sinyal termodulasi seara umum adalah: S AM (t) = m(t) os ω t m(t) = sinyal informasi / pemodulasi

9 1. Double Side Band Suppressed Carrier (DSB-SC) 2. Single Side Band (SSB) 3. Double Side Band Full Carrier (DSB-FC)

10 Dibuat dengan mengatur agar amplitudo sinyal arrier berubah seara proporsional sesuai perubahan amplitudo pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi) Persamaan Matematis AM-DSB-SC S DSB-SC (t) = m(t) os ω t Dibangkitkan dengan mengalikan sinyal informasi m(t) dengan sinyal arrier yang dihasilkan osillator

11 Dibuat dengan mengatur amplitudo sinyal arrier agar berubah seara proporsional sesuai perubahan amplitudo pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi) Persamaan Matematis AM- DSB-SC S DSB-SC (t) = m(t) os ω t Dibangkitkan dengan mengalikan sinyal informasi m(t) dengan sinyal arrier yang dihasilkan osillator

12 Kawasan Waktu, Informasi Sinusoidal Tunggal m t V S Vm os2f mt t V os2f t DSB-SC t V V os2f tos2f t m VV 2 m m m(t) f f t os f f t os 2 2 m m V (t) S DSB SC (t) m(t) = V m os 2f m t V C (t) S DSB-SC (t) frek=fp t t phase shift Note: f p = f = frekuensi sinyal pembawa

13 Kawasan Frekuensi/Spektrum, Informasi Sinusoidal Tunggal S S DSBSC DSBSC V V 2 m t os 2 f f t os 2 f f t V V f m f f f f 2 m m m m Spektrum LSB USB VVm 2 Daya Rata-Rata Sinyal AM-DSB-SC P DSBSC V. Vm V. V m f-fm f f+fm Supressed arrier PITA SATU SISI f Note: Beban, R = 1 Ω

14 Kawasan Frekuensi/Spektrum, Informasi Sinyal Sembarang, m(t) M(f) Spektrum m(t) M(f) PITA DUA SISI -f m 0 f m Persamaan Matematis 1 1 SDSB SC ( f ) M( f f ) M( f f ) 2 2 Gambar Spektrum Sinyal DSB-SC S SC ( f DSB ) USB LSB LSB USB ( f f ) m f ( f fm) f 0 f m f f f m

15 Kawasan Frekuensi/Spektrum, Informasi Sinyal Sembarang, m(t) M(f) 0 fm S DSB SC (t) = m(t).v (t) 0 f - fm f f + fm 0 f PITA SATU SISI

16 Kawasan Frekuensi/Spektrum, Informasi Sinyal Sembarang, m(t) M(f) M(f) M 0 fa fb f Hasil modulasi : S DSB SC (t) akan memiliki spektrum amplitudo S AM-DSB-SC (f) BW M 2 0 f - fb f f + fb f

17 PROSES DEMODULASI S SC (t) DSB d(t) os t LPF Proses demodulasi dilakukan dengan mengalikan sinyal arrier termodulasi dengan sinyal loal osillator (pada mˆ ( t) penerima) yang sama persis dengan sinyal osillator pada pemanar, kemudian memasukan hasilnya ke sebuah low pass filter (LPF) Syarat penting:loal Osillator harus menghasilkan sinyal os ω t yang frequeny dan phasa nya sama dengan yang dihasilkan oleh osillator pada pemanar (Synhronous Demodulation/Detetion) ( Coherent detetion)

18 Proses Demodulasi, Kondisi Ideal f m < f o << f S DSB SC (t) A B d(t) C Asumsi : m(t) ^ D Gain filter lowpass = 0 db (1 kali) S DSBSC V V 2 VLOos( 2f t) V V 2 m m t os 2 f f t os 2 f f t Dari hasil perkalian: d m t S t V os2f t DSBSC Hanya ada dua komponen frekuensi yang lolos keluar dari filter lowpass, yaitu: LO m m(t) ^ = VVm 4 VLO os {2(f t)} + os {2(f t)} m VVm m 4 VLO = VVm os {2f m t} 2 VLO

19 Gambarkan proses deteksi sinyal AM-DSB-SC pada kawasan frekuensi (titik A, B, C, D diatas): a) Untuk informasi sinusoidal tunggal mt 3os2000t b) Untuk informasi sembarang M(f) 0 3kHz Diketahui: sinyal arrier, V t 12os t sinyal yang dibangkitkan oleh Osilator di penerima: V t 20os LO t

20 Proses Demodulasi, Kondisi Tidak Ideal kondisi tidak ideal: ada perbedaan fasa antara frekuensi arrier pada pengirim & penerima f m < f o << f S DSB SC (t) A B d(t) C Asumsi : m(t) ^ D Gain filter lowpass = 0 db (1 kali) VLOos( 2f t +) S DSBSC V V 2 V V 2 m m t os 2 f f t os 2 f f t Dari hasil perkalian: dt S t V os f t m DSB SC LO 2 m

21 Proses Demodulasi, Kondisi Tidak Ideal Hanya ada dua komponen frekuensi yang lolos keluar dari filter lowpass, yaitu: m(t) ^ = VVm 4 VLO os {2(fmt) - } + VVm 4 VLO os {2(fmt) + } VVm 2 VLO os {2fmt} X os = akan menentukan amplitudo dari hasil deteksi maks. = 0º nol = 90º

22 Kawasan Waktu, Informasi Sinyal Sembarang Gambar sinyal : m(t) Proses deteksi : S DSB-SC(t)x VLO os (2ft+), = 0º frek=2f t t S DSB-SC(t) output dr filter low pass t t Phase shift 180º

23 Spektrum AM-SSB USB f S USB ( f SSB ) 0 f USB Dikembangkan karena DSB-SC membutuhkan Bandwith yang besar (2 kali bandwith sinyal informasi) f LSB S LSB ( f SSB ) LSB 0 f Ternyata USB atau LSB mengandung informasi yang lengkap, sehingga dirasa ukup mentransmisikan salah satu side band saja

24 Pembangkitan Sinyal AM-SSB spektrum m(t) f a f b f m(t) S DSB (t) BPF S SSB (t) Spektrum S SSB USB f f +f b f os t spektrum S DSB SC f -f b f f+f b f Untuk m(t) adalah sinyal voie [fa,fb] = [300 Hz, 3400Hz]

25 Kawasan Waktu, Informasi Sinusoidal Tunggal Persamaan sinyal SSB m(t) = V m os 2f m t Misal : m(t) = V m os (2f m t) Carrier : V (t) = V os 2f t S DSB-SC (t) = V m V /2 os 2(f + f m )t + V m V /2 os 2(f f m )t t Kasus USB : USB S SSB-USB (t) = V m V /2 os[2 (f +f m )t] LSB V V m 2 VVm 2 t f f+fm f ( spektrum sinyal SSB-USB dengan Carrier = f)

26 Pembangkitan Sinyal AM-SSB Phase Shift Method m( t)os t m(t) 2 os t sin t + - S SSB (t) 2 mˆ ( t)

27 Diagram Blok Modulasi AM-DSB-FC Sinyal info A Mixer C E AM DSB FC D B Amplifier Sinyal arrier

28 Pembawa : V (t) = V os (ω t) Pemodulasi : m(t) V AM (t) = V [ 1+ k a m(t) ] os(2πf t) k a = sensitivitas atau konstanta modulator AM [per volt] 1+ k a m(t) 1 tidak terjadi over modulasi

29 Kawasan Waktu, Informasi Sinusoidal Tunggal m(t) = V m os 2πf m t V AM (t) = V [1+ k a V m os 2πf m t] os 2πf t ` = V [1+ μ os (2πf m t)] os (2πf t),μ= indeks modulasi

30 Kawasan Waktu, Informasi Sinusoidal Tunggal A max μ < 1 A max μ = 1 A min A min μ > 1 A max A min

31 Kawasan Frekuensi, Informasi Sinusoidal Tunggal S AM (t) = V os (2πf t) + μ/2 V os 2π(f +f m )t + μ/2 V os 2π(f -f m )t S AM (t) = V [ 1+μ os 2πf m t)] os 2πf t),μ = indeks modulasi Perbandingan daya komponen arrier (P ), komponen upper sideband (P USB ) dan komponen lower sideband (P LSB )

32 Tanpa pemodulasi, satu pemanar AM siaran menghasilkan 10 kwatt. Hitung nilai indeks modulasi apabila sinyal pemodulasinya sinusoidal dan daya yang terukur di keluarannya menjadi 14 kwatt. P LSB = P USB = (14 10)/2 kw = (4/2) kw = 2 kw μ²/4 = 2/10 μ 2 = 0,8

33 Kawasan Frekuensi, Informasi Sinyal Sembarang Spektrum, m(t) M(f) Gambar Spektrum Sinyal DSB-FC PITA DUA SISI

34 Demodulasi Sinyal AM-DSB-FC Dilakukan dengan mendeteksi selubung (envelope) sinyal termodulasinya. Alat yang digunakan disebut Detektor Selubung (Envelope Detetor)

35 Demodulasi Sinyal AM-DSB-FC (Detektor Selubung) Syarat : 1/f << RLC << 1/W, W = Bandwidth dari m(t) = f m

36

37

38 3. Di bawah ini adalah diagram blok suatu proses translasi spektrum frekuensi Spesifikasi : Frekuensi ut off LPF = 5 khz Frekuensi lokal osilator ( fol-1 ) = 50 khz ; Pass band BPF-1 = [50 55] khz Sinyal di titik A = sinyal analog dengan spektrum = [ ] Hz a) Gambarkan spektrum frekuensi di titik B, C, dan D! b) Tentukan harga frekuensi osilator 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! ) Ulangi point b) agar di F diperoleh sinyal SSB-LSB dengan frekuensi pembawa 1400 khz!

39 4. Suatu sinyal AM DSB-FC dengan sinyal arrier V (t) = 20 os 2x10 6 πt dan pemodulasi sinyal sinusoidal tunggal 4 khz, indeks modulasi 25%. Gambarkan sinyal tersebut (kawasan waktu, harus lengkap dengan sumbu waktu dan tegangan, skala proporsional) dan jelaskan arti indeks modulasi 25%! Hitung daya sinyal keluaran modulator AM dan hitung efisiensi dayanya! Apabila deteksi dilakukan dengan detetor sinkron tetapi sinyal dari osilator loal berbeda fasa sebesar 60 o dengan sinyal arrier yang diterima (dari pengirim), jelaskan apa yang terjadi dengan hasil demodulasi! (Jelaskan dengan menurunkan persamaannya)

40 5. Suatu sinyal AM-DSB-FC dengan frekuensi arrier 700 KHz dan pemodulasi sinyal sinusoidal tunggal 6 KHz, index modulasi 65%. Sinyal AM tersebut didemodulasi (deteksi) dengan detetor sinkron yang memiliki frekuensi ut off 6,5 KHz. Dengan bantuan gambar spetrum frekuensi jelaskanlah: Cara kerja proses deteksi bila arrier reovery (CR) dalam detetor bekerja sempurna. Cara kerja proses deteksi bila CR dalam detetor bekerja tidak sempurna hingga menghasilkan sinyal dengan frekuensi 701 KHz Cara kerja proses deteksi bila CR dalam detetor bekerja tidak sempurna hingga menghasilkan sinyal dengan frekuensi 699 KHz

41 S i A DEMODULATOR Keterangan: A = rapat daya noise f m = frekuensi informasi maksimum m = indeks modulasi S N S Kinerja AM-SSB S N N SSB DSBFC S i. f A Kinerja AM-DSB-SC S N SSB S A Kinerja AM-DSB-FC i. f 2 m 2 m 2 m m S. i. f A m

42