Bab II

MODULASI

modulasiAdalah pengubahan parameter suatu isyarat (isyarat pembawa/ carrier signal) oleh isyarat lain (isyarat pemodulasi/ modulating signal) Adalah penumpangan isyarat pemodulasi/ informasi ke isyarat pembawa Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrequency tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frequencynya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan.

Basic Types of Modulation1. Continuous Wave (CW) Carrier Modulation Gelombang pembawa (carrier waveform) berupa gelombang kontinyu (biasanya sinusoidal) Salah satu parameter dari gelombang pembawa diubah sesuai bentuk sinyal informasi yang akan ditransmisikan

2.

Pulse Modulation Gelombang pembawa (carrier waveform) berbentuk pulsa (biasanya pulsa persegi/rectangular) Salah satu parameter dari pulsa gelombang pembawa diubah sesuai bentuk sinyal informasi yang akan ditransmisikan

Amplitudo, Frekuensi, Phasecycle (T)+900B 1800 C A 00 C

voltage

A

B

0

2

time (t)

Amplitude (V)-900

Amplitudo Nilai maksimum dari besaran elektrik (mis voltage) dari gelombang Frekuensi Jumlah cycle yang dihasilkan dalam satu detik (cycles per second atau Hertz)

Phase Gelombang A dengan phase 00 Gelombang B dengan selisih phase -900 (lebih lambat) terhadap A Gelombang C dengan selisih phase +900 (lebih cepat) terhadap A

Mengapa Perlu Modulasi ? Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frequency sama atau berdekatan Dimensi antenna menjadi lebih mudah diwujudkan Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing dan ditransmisikan via sebuah saluran transmisi

Tujuan Modulasi Memudahkan pemancaran (radiasi) Penggeseran spektrum frekuensi sinyal dari domain frekuensi rendah ke radio frequency (RF) untuk dapat dipancarkan (apabila communication channel berupa sistem radio) Modulasi untuk multiplexing Mentranslasikan sinyal ke spektrum frekuensi yang berbeda-beda untuk memungkinkan beberapa sinyal ditransmisikan melalui channel yang sama

Mengatasi keterbatasan perangkat Perangkat untuk sinyal processing (filter, amplifier) bekerja optimal pada frekuensi dan bandwidth tertentu Modulasi dapat digunakan untuk mentranslasikan sinyal ke frekuensi yang sesuai dengan kemampuan perangkat Frequency assignment Menentukan frekuensi kerja dari pemancar (radio, televisi dsb) Mengurangi noise dan interferensi Efek dari noise dan interferensi dapat diminimalisir dengan menggunakan type modulasi tertentu dengan bandwidth yang lebih lebar dari bandwidth sinyal Ada trade-off antara pengurangan noise dengan penambahan bandwidth

Jenis Modulasi Modulasi Analog Modulasi Sinyal Continue (continues wave) :

Amplitude Modulation (AM) Modulasi Sudut (Angle Modulation) : Phase Modulation (PM) Frequency Modulation (FM)

Modulsi Pulsa

Pulse Amplitude Modulation (PAM) Pulse Wide Modulation (PWM)

Modulasi Digital :

Pulse Code Modulation (PCM) Delta Modulation (DM) Amplitude Shift Keying (ASK) Frequency Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying (PSK) Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Quaternary PSK (QPSK) Continous Phase FSK (CPFSK) dll

Amplitude Modulation (AM)Adalah salah satu bentuk modulasi dimana amplitudo sinyal pembawa di variasikan secara proposional berdasarkan sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Frekuensi sinyal pembawa tetap konstan. AM adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil. Contoh dari amplitude modulation. Kelemahannya: dapat terganggu oleh gangguan atmosfir Bandwith yang sempit juga membatasi kualitas suara yang dapat dipancarkan.

Frequency Modulation (FM)

suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal input. Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Contoh dari frequency modulation adalah:

Modulasi frekuensi memerlukan bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga di pilih untuk sebagai modulasi standart untuk frekuensi tinggi.

Keuntungan: Noise lebih kecil (kualitas lebih baik) Daya yang dibutuhkan lebih kecil

Phase Modulation(PM)

Merupakan bentuk modulasi yang merepresentasikan informasi sebagai variasi fase dari sinyal pembawa. Hampir mirip dengan FM, frekuensi pembawa juga bervariasi karena variasi fase dan tidak merubah amplitudo pembawa. PM jarang digunakan karena memerlukan perangkat keras penerima yang lebih kompleks. Dapat menimbulkan ambigu dalam menentukan apakah sinyal mempunyai fase 0o atau 180o. Contoh modulasi PM:

hasil

Contoh Modulasi AM,PM dan FM

Pulse Amplitude Modulation (PAM) Konsep dasar PAM adalah mengubah amplitudo pembawa yang berupa deretan pulsa (diskrit) mengikuti bentuk amplitudo dari signal informasi yang akan dikirimkan Sinyal informasi yang dikirim tidak seluruhnya tapi hanya sampelnya saja (sampling signal)voltage time Modulation time Message signal voltage

voltage

time Carrier

Modulated signal

Pulse Amplitudo Modulation Cara pemodulasian PAM adalah, di mana gelombang informasi (analog) memodulasi) amplitudo Sinyal pembawa yang berbentuk pulsa. Ada dua jenis pemodulasian denyut: satu disebut pemodulasian amplitudo denyut satu arah, unidirectional PAM, menerapkan denyut-denyut dengan satu polaritas, yang kedua adalah pemodulasian dwi arah, bidirectional PAM, menerapkan denyut-denyut yang berpolaritas negatif dan positif .

Bentuk gelombang pada modulasi PAM diperlihatkan pada gambar di bawah ini:

Contoh Pulse Amplitude Modulation (PAM)

Pulse Code Modulation Bentuk pemodulasian pulsa ini, di mana besarnya isyarat dicuplik lalu setiap cuplikan dikira-kirakan terhadap level acuan yang terdekat (proses ini disebut pengkwantitasan). Kemudian kode yang menyatakan level acuan yang bersangkutan dikirim (ke penerima jauh). Keunggulan PCM adalah bahwa penerimanya menerima akan ada atau tak adanya denyut untuk dideteksi, ini berarti terhindarnya cacat. Urutan proses PCM adalah sebagai berikut: Proses Kuantisasi sinyal PAM Pada proses ini, pulsa dari PAM yang telah dicuplik ditandai dengan nilai-nilai pada level tertentu. Seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini:

Proses Penyandian (Binary Encodeing) hasil kuantisasi Pada proses ini, hasil cuplikan yang telah dikuantisasi sesuai dengan level acuannya, akan ditandai atau dikodekan dengan bilangan biner (8-bit) Hasil penyandian diperlihatkan pada tabel di bawah ini:

Digital-to-digital encoding Digit biner yang telah disandikan kemudian transmisikan menggunakan sinyal digital. Ini merupakan salah satu teknik penyandian digital-to-digital encoding yang pada akhirnya akan menjadi sebuah sinyal Unipolar. Contohnya seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Hanya tiga nilai sample pertama yang diperlihatkan pada gambar ini

Secara garis besar, proses PCM diperlihatkan pada diagram blok di bawah ini:

Contoh PCM

Contoh : Delta Modulation (DM)

Modulasi Phase Merupakan tipe pemodulasian dimana fasa gelombang pembawa diubah-ubah sekitar harga tanpa modulasinya. Perubahan fasa itu berpadanan dengan amplitudo isyarat yang memodulasi, dan pada frekuensi setinggi frekuensi isyarat pemodulasi, amplitudo gelombang pembawa tinggal konstan. Selisih tertinggi antara sudut pada gelombang yang termodulasi, dan sudut fasa pembawa, disebut simpangan fasa, phase deviation. Kombinasi pemodulasian fasa dan pemodulasian frekuensi lazim disebut sebagai pemodulasian sudut, angle modulation.Bentuk gelombang dari modulasi phase dapat dilihat pada gambar di bawah ini Persamaan sinyal carrier Persamaan sinyal Informasi Persamaan sinyal termodulasi

BASK, BFSK dan BPSKBinary Amplitude Shift Keying (BASK)Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa Sinyal 1 direpresentasikan dengan status ON (ada gelombang pembawa) Sinyal 0 direpresentasikan dengan status OFF (tidak ada gelombang pembawa)

Binary Frequency Shift Keying (BFSK)Sinyal direpresentasikan dalam perubahan frekuensi gelombang pembawa Sinyal 1 direpresentasikan dengan frekuensi tinggi Sinyal 0 direpresentasikan dengan frekuensi rendah

Binary Phase Shift Keying (BPSK)Sinyal direpresentasikan dalam perubahan phase gelombang pembawa Sinyal 1 Phase gelombang pembawa tidak bergeser (pergeseran phase 00) Sinyal 0 Phase gelombang pembawa bergeser 1800 (berlawanan)

Amplitude Shift Keying (ASK) Frequency Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying (PSK)

Spektrum modulasi phase sulit ditentukan, tetapi secara matematika dapat diambil suatu kepastian,yakni:

Untuk amplitudo sinyal yang kecil, PM similar dengan AM Untuk sinyal sinus yang besar, PM similar dengan FM dengan Band Width:Dengan fM = m / 2 dan h adalah index modulasi h = . Ini dapat dilihat pada aturan Carson Amplitudo Shift Keying Sinyal informasi (digital)

Sinyal carrier(analog)

Sinyal termodulasi

Frekuensi Shift Keying Bentuk pemodulasian frekuensi di mana gelombang pemodulasi menggeserkan frekuensi keluaran di antara harga-harga yang sudah ditetapkan sebelumnya, dan gelombang keluarannya tidak punya sandungan (diskontinyu) fasa. Atau dengan kata lain, frekuensi saat digeserkan antara dua harga yang dinamai frekuensi tanda (mark) dan frekuensi spasi (space) Bentuk-bentuk gelombang pada Modulasi FSK diperlihatkan pada gambar di bawah ini: Sinyal informasi (digital)

Sinyal carrier(analog)

Sinyal termodulasi

Phase Shift Keying Bentuk pemodulasian fasa di mana fungsi yang memodulasi menggeserkan fasa pada gelombang yang termodulasi, antara dua harga ketengah (discrete values) yang sudah ditentukan Bentuk gelombang PSK diperlihatkan pada gambar di bawah ini:

Sinyal informasi (digital)

Sinyal carrier(analog)

Sinyal termodulasi

Pulse Frequency Modulation Sejenis pemodulasian waktu denyut (pulse time modulaiton) , di mana denyut pembawa yang diubah-ubah berpadanan dengan frekuensi dan amplitudo isyarat informasi. Jadi isyarat ionformasi memodulasi frekuensi suatu gelombang pembawa yang terdiri dari rentetan denyut-denyut satu arah

Modulating sgnal

Timining

Pulse Frequency Modulation

Pulse Position Modulation Pemodulasian waktu denyut (pulse time modulation) di mana posisi denyut dalam waktu diubah-ubah oleh harga-harga cuplikan (sample) sesaat di gelombang informasi

Modulating sgnal

Timining

Pulse Position Modulation

Pulse Duration Modulation Pemodulasian waktu denyut (pulse time modulation) di mana harga setiap cuplikan sesaat (sample) di gelombang informasi memodulasi (mengubah-ubah) jangka (duration) suatu denyut. Gelombang pemodulasi (informasi) itu mungkin mengubah-ubah waktu munculnya tebing depan denyut atau tebing belakangnya, atau pun dua-duanya.

Modulating sgnal

Timining

Pulse Duration Modulation

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)Sinyal direpresentasikan dengan 4 status pergeseran phase dari gelombang pembawa.01+900

Bit value 00

Phase shift 00 +900

111800

0000

01

1011

-9001800

-900

10

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Merupakan kombinasi amplitude modulation dan phase shift keying Sinyal direpresentasikan dalam kombinasi besaran amplitudo (2 besaran) dan pergeseran phase (4 status). Memungkinkan kecepatan yang lebih tinggi untuk bandwidth yang ditentukan Lebih tahan terhadap noise

011900 Bit value Amplitude 1 2 1 2 1 2 1 2 Phase shift 00 00 900 900 1800 1800 2700 2700

010 1 1011800

2

000 001

100

000

00100

010 011 100 101 110 111

110

2700

111

Quadrature Amplitude Modulation (QAM)Contoh :Bit stream sinyal sbb : 001010100011101000011110 Bagi dalam kelompok masing-masing 3 bit: 001-010-100011-101-000-011-110 Perubahan amplitudo Bentuk gelombang danvalue Amplitude Phase shift phase modulasi Bit001 010 100 011 101 000 011 110 2 1 1 2 2 1 2 1 00 900 1800 900 1800 00 900 2700

Kesimpulan Modulasi merupakan proses di mana suatu karakteristik (parameter) sebagai gelombang diubah berpadanan dengan karakteristik (parameter) gelombang lain. Gelombang yang pertama dinamai gelombang pembawa (carrier wave), gelombang kedua dinamai gelombang pemodulasi (data). Pembagian modulasi didasarkan kepada bentuk sinyal yang terdiri dari sinyal analog dan sinyal digital. Sinyal analog yaitu sinyal kontinuitas dan setiap saat mempunyai nilai sedangkan sinyal digital yaitu sinyal yang diskret atau terputus-putus di mana tidak setiap saat mempunyai nilai.