Teknik Telekomunikasi Multimedia -Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri ITS Surabaya 2012 Arie Setiawan 2209106024 Pembimbing : Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M. Eng, Ph.D.
Latar Belakang Indonesian Nano- Satellite Platform Initiative for Research And Education (INSPIRE) Pengembangan sistem stasiun bumi Portable oleh ITS Membuat Modul Modulator FSK 1200bps
-Rumusan Masalah- 1. Bagaimana merancang dan merealisasikan sebuah modulator binary FSK dimana masukan data yang diterima berupa datadata yang telah dipaketkan yang akan dimodulasi dan siap dihubungkan dengan pemancar. 2. Modul ini juga dapat diintegrasikan dengan modul ground station portable lainnya menjadi sebuah transceiver terpadu. -Tujuan- 1. Mendesain FSK modulator 1200 baud 2. Membuat FSK Modulator untuk diintegrasikan dengan modulmodul transceiver portable lainnya. 3. Memberikan kajian awal dan rekomendasi mengenai perencanaan sistem komunikasi satelit dengan modulator FSK 1200 baud
-Batasan Masalah- 1. Komunikasi hanya untuk paket data dengan baud rate 1200bps. 2. Input dapat berupa sinyal TTL maupun RS- 232 3. Perealisasian modul menggunakan chip yang terintegrasi (IC)
Teori Dasar Binary Frekuensi Shift Keying (BFSK) 1. Dalam memenuhi kebutuhan transmisi sinyal, maka dibutuhkan suatu proses modulasi atau penumpangan sinyal data yang berbentuk biner pada suatu gelombang pembawa (carrier). 2. modulasi pengiriman data digital ini adalah dua buah frekuensi utnuk mengirim data digital high dan low, yang biasa disebut mark dan space frekuensi.
Modulator FSK Blok diagram Modulator FSK Hasil modulasi sinyal FSK didapatkan dengan cara menjumlahkan 2 frekuensi yang berbeda dari frekuensi carrier dan data, dimana dua buah sinyal dengan amplitude Ac, tetapi frekuensi berbeda, f1 dan f2, digunakan untuk merepresentasikan biner 1 dan 0. Secara matematis dapat dituliskan : s (t) = A c cos (2πf 1 t) untuk symbol 1 s (t) = A c cos (2πf 2 t) untuk symbol 0 Sinyal Termodulasi FSK
Perancangan dan Pembuatan Alat Untuk Perealisasian, perlu merancang sebuah rangkaian yang terencana agar menghasilkan suatu modulator dengan hasil yang baik. Rancangan tentang modulator ini meliputi : Simulasi BFSK Perancangan & realisasi modulator.
Simulasi BFSK Signal Strength Analog Modem Spectrum [spc: 1400 Hz, mrk: 1200 Hz, mod: 600 Hz, beta: 0.166667] 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 500 1000 1500 2000 2500 Frequency (Hz) Gambar. plot domain frekuensi (f.mark =1200Hz, f.space=1400hz) Simulasi menggunakan sebuah script MATLAB untuk mensimulasikan berbagai frekuensi mark dan space, yang hasilnya nanti dapat digunakan sebagai pertimbangan dalam perancangan dan pemilihan komponen perangkat yang dibuat.
Gambar. plot domain frekuensi (f.mark =1200Hz, f.space=1800hz) Analog Modem Spectrum [spc: 1800 Hz, mrk: 1200 Hz, mod: 600 Hz, beta: 0.5] 0.4 0.35 0.3 Signal Strength 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Frequency (Hz)
Gambar. plot domain frekuensi (f.mark =1200Hz, f.space=2400hz) 0.25 Analog Modem Spectrum [spc: 2400 Hz, mrk: 1200 Hz, mod: 600 Hz, beta: 1] 0.2 Signal Strength 0.15 0.1 0.05 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Frequency (Hz)
Gambar. plot domain frekuensi untuk sinyal FSK (f.mark =1200Hz, f.space=2200hz) Signal Strength Analog Modem Spectrum [spc: 2200 Hz, mrk: 1200 Hz, mod: 600 Hz, beta: 0.833333] 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 X: 1094 Y: 0.2139 X: 1694 Y: 0.348 X: 2294 Y: 0.2091 Dari simulasi yang dilakukan diambil bahwa untuk penentuan nilai frekuensi mark dan frekuensi space yang baik adalah frekuensi mark 1200 Hz dan frekuensi space 2200 Hz. Nilai yang dipilih ini akan digunakan pada perancangan alat sesungguhnya. 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Frequency (Hz)
Modulator Komponen utama dari modulator yang dibuat adalah IC XR-2206. IC XR-2206 ini adalah IC sinyal generator yang mampu membangkitkan sinyal dari 0,01 Hz sampai lebih dari 1 MHz dan difungsikan sebagai Frequency Shift Keying (FSK) generator. Besar untuk frekuensi mark dan frekuensi space mengacu pada bab simulasi sebelumnya yaitu 1200 Hz untuk frekuensi Mark dan 2200 Hz untuk frekuensi space.
XR-2206 Blok Diagram IC rangkaian dibagi dalam empat blok fungsi yaitu : 1. Voltage Controled Oscillator (VCO), 2. pengali analog dan pembentuk gelombang sinusoidal, 3. rangkaian penyangga (buffer) yang sekaligus berfungsi sebagai penguat dan kontak arus
Schematic dan Layout Modulator Schematic Layout PCB
Driver Driver disini adalah bagian yang dipergunakan sebagai perantara antara PAD dengan modulator yang telah dibuat. Mengubah level tegangan rs232 ke TTL
Schematic Driver Untuk pengkonversi ini dipilih IC MAX232 yang mempunyai dua input yang mempunyai level RS232 yang mengubah langsung outputnya menjadi TTL/CMOS dan sebaliknya.
Realisasi Tegangan Supply : 12 Volt Frekuensi : mark = 1200 Hz space = 2200 Hz Level tegangan data : 2 mv s/d 3 Vp-p
A. Pengujian Sinyal Keluaran 1. bertujuan untuk melihat apakah sinyal FSK yang dihasilkan sudah sesuai atau belum. Frekuensi yang dihasilkan adalah sebesar 1200 Hz dan 2200 Hz. 2. Frekuensi 1200 Hz adalah frekuensi yang menggantikan logic high (1) da frekuensi 2200 Hz adalah frekuensi yang menggantikan logic low (0). Metode pengukuran Input logic High pada modulator didapat dengan cara memberikan tegangan sebesar 5 VDc, sedangkan input logic low diperoleh dengan cara menghubungkan input modulator ke ground.
Hasil pengujian (a) (b) (c) a) keluaran sinyal 1200Hz (logic 1) b) keluaran sinyal 2200Hz (logic 0) c) keluaran sinyal FSK
Hasil Pengujian Output frekuensi XR-2206 Tegangan Input (pin 9) Output Frekuensi Open 2.200 Hz 0.5 V 2.200 Hz 1 V 2200 Hz 1.5 V 1.200 Hz 2 V 1.200 Hz 6 V 1.200 Hz 12 V 1.200 Hz tegangan input minimal yang diperlukan untuk berubah dari frekuensi tinggi ke frekuensi rendah adalah 1,5 V.
Pengujian Pengiriman Data Tahap Awal (stand-alone Modem) 1. dilakukan untuk mengetahui apakah modulator mampu digunakan secara baik untuk mengirimkan data. 2. Dalam pengujian digunakan sebuah perangkat mikrokontroler sebagai sumber informasi dan demodulator FSK berbasis IC XR-2211. Instalasi Pengujian Mikrokontroller Modulator Demodulator Computer Dalam pengujian dikirimkan data berupa beberapa karakter, Pengiriman data menggunakan antarmuka RS232 dengan baud rate 1200.
Hasil Pengujian 1. Dari pengujian didapatkan bahwa data yang dikirimkan dapat diterima dengan baik oleh demodulator dan juga mampu diterjemahkan kembali informasinya. 2. dari pengiriman data yang dilakukan, hampir tidak menunjukkan kesalahan.
Kesimpulan Dari hasil realisasi dan pengujian modulator dengan IC XR-2206 didapatkan kesimpulan : 1. mampu mengirimkan data dengan baik dengan kecepatan data 1200 bps, 2. input masukan bisa dalam level tegangan TTL maupun RS232 dengan penambahan rangkaian perubah level tegangan. 3. Tegangan input minimal untuk mendapatkan perubahan frekuensi dari tinggi ke rendah adalah 1.5 V. 4. Untuk tahap awal modulator sudah dapat digunakan untuk melalukan pengiriman data dengan cukup baik. 5. Dalam uji komunikasi modulator dapat bekerja dengan baik dengan modul mikrokontroler pada jalur radio untuk transmisi data 1200 baud dengan error yang masih dapat ditolerir, modulator masih cukup sederhana tapi tidak menutup kemungkinan untuk dilakukan pengembangan.
TERIMA KASIH ARIE SETIAWAN Email :setiawan.ari3@gmail.com Lab. Antena dan Propagasi (B306)