POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM SISTEM TELEKOMUNIKASI SEMESTER III TH 2012/2013 JUDUL ( FSK) FREQUENCY SHIFT KEYING GRUP 1 TELKOM 3D PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2 Pembuat Laporan : Kelompok 1 Nama Praktikan : 1. Achmad Rizky 2. Agam Gilang Abdul Hakim 3. Ahmad Ilhamsyah 4. Ahmad Syaukani Nilai : Keterangan :.

3 FREQUENCY SHIFT KEYING ( FSK ) I. TUJUAN 1. Mengiterprestasikan istilah FSK. 2. Membangun rangkaian untuk modulasi dan demodulasi FSK. 3. Dapat membangun sistem transmisi FSK, mengamati proses modulasi dan demodulasi, menelusuri pemrosesan sinyal pada masing-masing tingkat dan menerangkan proses sinyal tersebut. II. DIAGRAM RANGKAIAN Gambar 2.1. Gambar Rangkaian III. ALAT DAN KOMPONEN 1. ASK, FSK PSK Modulator SO F 2. FSK Modulator SO K 3. Function Generator SO R 4. Frequency Analyzer SO Multimeter Analog MATRIX MX 430 IV. DASAR TEORI

4 Pada FSK, frequency carrier digeser pada dua frekuensi yaitu f 1 dan f 2. F 1 diperuntukkan untuk membawa biner 0 dan f 2 untuk membawa biner 1. Spektrum frekuensi pada hard keying akan menghasilkan garis spektrum yang maksimum dan tidak mengandung frekuensi tengah. Pada soft keying, spektrum frekuensi mengandung sebuah frekuensi tengah yaitu :. Amplitudo f 1 dan f 2 berkurang dan frekuensi-frekuensi di antara f 1 dan f 2 bertambah. Yang menguntungkan dari soft keying adalah bahwa bandwidth lebih kecil. V. DATA PERCOBAAN 5.1. FSK Hard Keying Sinyal Input dan Output Hard Keying Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt INPUT OUTPUT Spektrum FSK Hard Keying F (KHz) B (Hz) ( ) / / Fc = / / / FSK Soft Keying Sinyal Input dan Output Soft Keying

5 INPUT Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt OUTPUT Spektrum FSK Soft Keying F (KHz) B (Hz) ( ) / / Fc = / / / Demodulasi Hard Keying a. Pada Titik F dan H Time/Div : 10 µs Volt/Div : 5 volt Titik F

6 Time/Div : 2 µs Volt/Div : 5 volt Titik H b. Pada Titik F dan I Time/Div : 10 µs Volt/Div : 5 volt Titik F Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik I

7 c. Pada Titik I dan K Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik I Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik K 5.4. Demodulasi Soft Keying a. Pada Titik F dan H

8 Time/Div : 10 µs Volt/Div : 5 volt Titik F Time/Div : 2 µs Volt/Div : 5 volt Titik H b. Pada Titik F dan I Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik F

9 Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik I c. Pada Titik I dan K Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik I Time/Div : 10 µs Volt/Div : 2 volt Titik K

10 VI. ANALISA Pada percobaan ini digunakan gelombang TTL (gelombang kotak/digital) dari function generator dengan frekuensi 20 KHz. Gelombang ini digunakan sebagai sinyal keying, yaitu sinyal input/ informasi. Sedangkan untuk gelombang carrier, digunakan gelombang dari local generator dengan frekuensi carrier sekitar 109 KHz. Secara teori, sinyal keying akan berfungsi sebagai clock yang mengatur pergantian frekuensi pada gelombang carrier. Gelombang carrier akan mengeluarkan frekuensi yang berubahubah, yaitu f1 dan f2 secara bergantian. Frekuensi pertama (f1) mewakili bit 1 pada sinyal keying sedangkan frekuensi kedua (f2) mewakili bit 0 pada sinyal keying. Hal ini terlihat pada gelombang hasil modulasi. Pada gelombang output terlihat adanya frekuensi rapat dan renggang yang keluar bergantian. Frekuensi rapat, atau dengan kata lain frekuensi yang lebih tinggi, menunjukkan bit 1 sedangkan frekuensi renggang (frekuensi yang lebih rendah) menunjukkan bit 0. Pada percobaan dengan Hard Keying, sinyal input yang digunakan berupa gelombang kotak (digital). Sinyal ini memiliki transisi yang cepat dari bit 1 ke bit 0 atau sebaliknya. Hal ini mempengaruhi perubahan frekuensi gelombang output. Pada gelombang output terjadi perubahan/pergantian yang cepat antara f1 dan f2. Pada percobaan dengan Soft Keying, sinyal input dimasukkan ke filter lowpass. Hasilnya, sinyal ini memiliki transisi yang lambat dari bit 0 ke bit 1 atau sebaliknya. Sinyal input tersebut tidak lagi memiliki bentuk gelombang kotak, akan tetapi berbentuk seperti sirip hiu. Hal ini mempengaruhi perubahan/pergantian frekuensi pada gelombang output. Pada gelombang output, frekuensi f1 dan f2 bergantian perlahan, sehingga terdapat frekuensi tengah, yaitu frekuensi antara rapat dan renggang. Pada gelombang output, baik Hard Keying maupun Soft Keying, dilakukan pengukuran dengan spectrum analyzer untuk mengetahui spectrum frekuensinya. Pada hasil pengukuran ditemukan adanya level tegangan pada frekuensi carrier dan frekuensi side band. Gelombang output kemudian dimasukkan ke rangkaian demodulator. Pada rangkaian ini gelombang hasil modulasi dimasukkan ke mixer untuk diproses dengan gelombang dari VCO. Gelombang dari VCO ini merupakan gelombang output mixer yang dimasukkan ke low pass filter kemudian digunakan kembali. Gelombang output mixer berbentuk gelombang kotak, sedangkan gelombang yang keluar dari low pass filter berbentuk seperti sirip hiu. Gelombang dari low pass filter ini kemudian diproses

11 kembali agar menjadi gelombang TTL (gelombang kotak/digital), yaitu gelombang input/informasi seperti semula. VII. KESIMPULAN Sinyal Keying (Sinyal Informasi) berfungsi sebagai clock yang mengatur pergantian frekuensi f1 dan f2 pada sinyal carrier, sehingga frekuensi f1 mewakili bit 1 sedangkan f2 mewakili bit 0. Pada Hard Keying, sinyal informasi memiliki transisi yang cepat dari bit 1 ke 0 atau sebaliknya, sehingga pada gelombang output terjaadi pergantian frekuensi f1 dan f2 dengan cepat. Pada Soft Keying, sinyal informasi memiliki transisi yang lambat dari bit 1 ke 0 atau sebaliknya, sehingga pada gelombang output terjaadi pergantian frekuensi f1 dan f2 yang lambat dan terdapat frekuensi tengah, yaitu frekeunsi antara f1 dan f2. VIII. REFERENSI Modulasi Digital Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK Frequency Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran

12 ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubahubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT. FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap. Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masingmasingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja. Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil.

13 Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps). Pada modulasi FSK (diterjemahkan sebagai penguncian penggeseran frekuensi), sinyal pemodulasi yang berupa sinyal digital digunakan untuk memodulasi frekuensi sinyal pembawa sinusoidal. Jika sinyal informasi mempunyai logika 0 maka sistem akan mentransmisikan suatu frekuensi tertentu misalnya f, sedangkan 1 jika sinyal informasi mempunyai logika 1 maka sistem akan mentransmisikan suatu frekuensi yang lain, misalnya f. Dengan demikian, sinyal FSK yang ditransmisikan 2 adalah sinyal sinusoidal dengan amplitudo konstan, tetapi dengan frekuensi berbeda sesuai dengan arus data (sinyal pemodulasi). Berikut ilustrasi jenis modulasi FSK, dengan mentransmisikan frekuensi tinggi untuk arus data logika 1 dan frekuensi rendah untuk arus data logika 0. Bit 1 frekuensi tinggi (f ) 2 Bit 0 frekuensi rendah (f ) 1 FSK seperti yang telah dibahas di atas biasa disebur Bynary FSK. Dalam perkembangannya, FSK berkembang menjadi M-ary FSK. Dalam M-ary FSK, ada sejumlah M sandi, setiap sandi tersusun atas n bit ( M = 2 n ) dan dinyatakan dengan sebuah frekuensi tertentu, sehingga ada sejumlah M frekuensi yang berbeda yang digunakan. Misal: n = 2 maka jumlah sandi = M = 2 2 = 4 Maka: arus data 00 dinyatakan dengan frekuensi a arus data 01 dinyatakan dengan frekuensi b arus data 10 dinyatakan dengan frekuensi c arus data 11 dinyatakan dengan frekuensi d Frequency Shift Keying adalah suatu proses modulasi sinyal analog menjadi sinyal digital. Modulasi sinyal dibagi menjadi dua macam yaitu : Modulasi sinyal digital Modulasi sinyal analog

14 Menurut fungsinya perangkat FSK dibagi menjadi dua jenis yaitu : FSK modulator (mengubah sinyal digital menjadi sinyal sinus) FSK demodulator (mengubah sinyal sinus menjadi sinyal digital) Rangkaian modulator FSK Data digital yang dikirimkan secara serial oleh mikrokontroler sebelum diteruskan ke pemancar harus dimodulasikan atau diubah parameternya dari parameter tegangan menjadi frekuensi. Modulator FSK akan mengubah data yang dikirimkan mikrokontroler menjadi sinyal sinusiodal dengan frekuensi yang bergantung pada data dari mikrokontroler. Nilai frekuensi yang dihasilkan bergantung pada nilai R1, R2 dan nilai C yang merupakan komponen eksternal yang harus ditambahkan pada IC XR Nilai frekuensi yang dihasilkan akan sesuai dengan persamaan f1 = 1/(R1.C) dan f2 = 1/(R2.C), f 1 merupakan frekuensi yang dihasilkan pada saat input berupa data logika high, sedangkan f 2 merupakan frekuensi yang dihasilkan pada saat input berupa data logika low (Exar, 1997). Rangkaian modulator FSK dapat dilihat pada gambar 1. Pulsa logika high pada penelitian ini akan setara dengan f 1 yaitu sebesar 1100 Hz, oleh karena itu nilai R1 adalah sebesar 27,5 kw dan C sebesar 33nF. Sedangkan data logika low akan setara dengan f 2 sebesar 2200 Hz, sehingga nilai R 2 adalah 13,7 kw.

15 Hasil modulasi FSK Gambar 1 Rangkaian modulator FSK

16

17

18 Perbandingan hasil modulasi ASK, FSK, dan PSK

19 Rangkaian demodulator FSK Frekuquency Shift Keying demodulator merupakan modul perubah bentuk sinyal sinus menjadi sinyal kotak dengan perbedaan frekuensi antara masukan frekuensi 1200 Hz dan frekuensi 2200 Hz. FSK demodulator diaplikasikan untuk pengiriman data serial atau pulsa kotak melalui pemancar radio atau melalui jalur telepon. Spesifikasi dari rangkaian FSK demodulator ini, yaitu : Level TTL input 1200 Hz untuk logika Hz untuk logika 0 Kecepatan maksimal pengiriman data 1200 Bps Catu Daya Eksternal 12 VDC Rangkaian demodulator FSK menerima sinyal yang berasal dari receiver. Seperti pada waktu dipancarkan, sinyal ini berupa sinyal sinusiodal yang berubahubah frekuensinya sesuai dengan data yang dikirimkan. Demodulator akan mengubah kembali sinyal sinusoidal tersebut menjadi sinyal digital (biner) yang dapat diterima mikrokontroler melalui pin RxD.

20 Pengubahan oleh demodulator dilakukan dengan membandingkan dengan frekuensi tengah (f 0 ). Frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tengah akan menghasilkan output logika high, sedangkan frekuensi input yang kurang dari frekuensi tengah akan menghasilkan output logika low. Rangkaian demodulator FSK dapat dilihat pada gambar 2. Gambar 2 Rangkaian demodulator FSK Frekuensi tengah ditentukan dengan mengatur besarnya hambatan pada R 0 dan besarnya C 0 (kondensator yang terhubung pada pin 13 dan 14 IC XR 2211). Nilai frekuensi tengah ditentukan berdasarkan nilai kedua frekuensi yang dihasilkan oleh modulator FSK. Penentuan nilai frekuensi tengah dihitung dengan persamaan: Pemilihan nilai R 0 dan C 0 dilakukan berdasarkan persamaan f 0 =1/(R 0. C 0 ). Nilai f 1 dan f 2 berturut-turut adalah 1100 Hz dan 2200 Hz sehingga didapatkan nilai f 0 adalah sebesar 1556 Hz. Berdasarkan nilai f 0 ini, ditentukan nilai C sebesar 33 nf dan R 0 sebesar 19,4 kw. Namun demikian, R 0 yang digunakan dalam rangkaian adalah variabel resistor sehingga dapat diubah-ubah nilainya untuk pengesetan (Exar, 1997).

21 Hasil Demodulasi FSK IX. Daftar Pustaka XI. Laporan Sementara

22

23

24

25

26

27