BAB II Ngurah

PERCOBAAN II

MODULASI FREKUENSI

2.1Tujuan

1. Bisa membentuk gelombang termodulasi FM.

2. Memahami pengaruh tegangan input terhadap output modulator.

3. Mengamati dan menganalisa sinyal termodulasi oleh sinyal sinusoida.

2.2 Peralatan

1. Kabel connector

2. Modul Card FM

3. Personal Computer2.3.Dasar Teori2.3.1Modulasi

Modulasi adalah proses penupangan sinyal informasi pada sinyal carrier menjadi satu sinyal. Biasanya sinyal yang dicampur adalah sinyal berfrekuensi tinggi dan sinyal berfrekuensi rendah. Dengan memanfaatkan karakteristik masing-masing sinyal, maka modulasi dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal informasi pada daerah yang luas atau jauh. Sebagai contoh Sinyal informasi (suara, gambar, data), agar dapat dikirim ke tempat lain, sinyal tersebut harus ditumpangkan pada sinyal lain. Dalam konteks radio siaran, sinyal yang menumpang adalah sinyal suara, sedangkan yang ditumpangi adalah sinyal radio yang disebut sinyal pembawa (carrier). Jenis dan cara penumpangan sangat beragam. Yaitu untuk jenis penumpangan sinyal analog akan berbeda dengan sinyal digital.Adapun tuuan dari modulasi sebagai berikut:1. Transmisi menjadi efisien atau memudahkan pemancaran.

2. Masalah perangkat keras menjadi lebih mudah.3. Menekan derau atau interferensi.4. Untuk memudahkan pengaturan alokasi frekuensi radio.5. Untukmultiplexing, proses penggabungan beberapa sinyal informasi untuk disalurkan secara bersama-sama melalui satu kanal transmisi.

2.3.2Modulasi Frekuensi

Modulasi Frekuensi adalah proses menumpangkan sinyal informasi pada sinyal pembawa (carrier) sehingga frekuensi gelombang pembawa (carrier) berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) gelombang sinyal informasi. Jadi sinyal informasi yang dimodulasikan (ditumpangkan) pada gelombang pembawa menyebabkan perubahan frekuensi gelombang pembawa sesuai dengan perubahan tegangan (simpangan) sinyal informasi. Pada modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang pembawa, sedangkan amplitudanya konstan selama proses modulasi. Gambar 2.1 (a) Sinyal pembawa (b) Sinyal pemodulasi (c) Sinyal termodulasi FM2.3.3 Prinsip Modulasi Frekuensi

Pada modulasi frekuensi, amplitudo pembawa konstan tetapi frekuensi akan berubah sesuai dengan perubahan amplitudo isyarat pemodulasi. Jika amplitudo pemodulasi meningkat, frekuensi pembawa akan lebih tinggi daripada frekuensi normalnya. Jika amplitudo pemodulasi turun, frekuensi pembawa akan lebih rendah daripada frekuensi normalnya. Dapat juga diterapkan untuk kondisi sebaliknya.Perubahan frekuensi maksimum pada saat amplitudo pembawa maksimum disebut deviasi frekuensi .Oleh karena frekuensi pembawa berubah mengikuti amplitudo pemodulasi maka frekuensi pembawa akan berayun di atas dan di bawah frekuensi normal sesuai dengan frekuensi pembawa.Jumlah ayunan frekuensi pembawa dalam tiap detiknya disebut laju deviasi frekuensi.2.3.4 Indeks Modulasi frekuensi sinyal pembawa diubah-ubah sehingga besarnya sebanding dengan dengan besarnya amplitudo sinyal pemodulasi. Semakin besar amplitudo sinyal pemodulasi, maka semakin besar pula frekuensi sinyal termodulasi FM. Besar selisih antara frekuensi sinyal termodulasi FM pada suatu saat dengan frekuensi sinyal pembawa disebut deviasi frekuensi. Deviasi frekuensi maksimum didefinisikan sebagai selisih antara frekuensi sinyal termodulasi tertinggi dengan terendahnya.2.3.5Spektrum

Spektrum adalah rentang frekuensi antara frekuensi yang satu dengan frekuensi lainnya. Ada beberapa jenis seperti Spektrum elektromagnetik dan Spektrum Sinyal FM. 2.3.3.1Spektrum gelombang elektromagnetik

Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri atas tujuh macam gelombang yang dibedakan berdasarkan frekuensi serta panjang gelombang. Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari gelombang terpanjang hingga gelombang terpendek yaitu :1. Gelombang radio dan televisi2. Gelombang mikro3. Infra merah

4. Cahaya tampak

5. Ultraviolet6. Siar x

7. Sinar Gamma2.3.3.2 Spektrum Sinyal FM

Spektrum frekuensi adalah resource untuk menghantarkan komunikasi wireless melalui media udara. Spectrum frekuensi tergantung dengan besar frekuensi yang diinginkan semakin besar frekuensi semakin besar pula amplitudo relatifnya. Spektrum Sinyal FM tidak berhingga. Namun pada praktek biasanya hanya diambil bandwith dari jumlah sideband yang signifikan. Jumlah sideband signifikan ditentukan oleh besar indeks modulasinya

Gambar 2.2 Spektrum sinyal FM

2.3.6Noisenoise tersebut adalah suatu sinyal gangguan yang bersifatakustik(suara), elektris, maupun elektronis yang hadir dalam suatu sistem (rangkaian listrik/elektronika dalam bentuk gangguan yang bukan merupakansinyalyang diinginkan. Noise yang mengganggu sinyal demodulasi yaitu Impuls Noise. Impuls Noise yaitu pulsa-pulsa tak beraturan dengan durasi pendek dan dengan aplitudo yang relatif tinggi, dihasilkan oleh kilat, dan kesalahan cacat dalam sistim komunikasi atau merupakan gangguan kecil untuk data analog karena gangguan elektromagnetik dan menjadi sumber utama dalam komunikasi data digital, sehingga impulse noise sangat mengganggu transmisi data.

2.4Langkah Percobaan

2.4.1 Prinsip dari Frekuensi Modulasi

1. Siapkan board experimenter, kemudian masukan card FM modulator/demodulator.

Gambar 2.3 Board experient2. Hubungkan A-, B- dan ground terminal ke FM modulator ke ground terminal dibawah ANALOG OUT.

Gambar 2.4 Langkah 2

3. Hubungkan B+ ke S dibawah ANALOG OUT.


4. Hubungkan A+ ke FMout pada FM modulator.

Gambar 2.6 Langkah 45. Hubungkan S ke LFin pada FM modulator.

Gambar 2.7 Langkah 56. Aturlah sinyal carrier adalah 150 KHz pada FM Modulator yang ditunjukkan pada frequency dan Fine Tuning pada potensiometer. Gunakan osiloscope untuk menyeimbangkanya.

7. Pengaturan pada osiloscope :


8. Menggunakan fungsi generator, aturlah sinyal dengan frekuensi 10 KHz dan amplitudenya 2 VPP . Arahkan sinyal ini ke inpur LFin.

Gambar 2.9 Langkah 89. Berikut adalah tampilan dari osiloscope :

Gambar 2.10 Langkah 910. Ukurlah sinyal output dari modulator dengan osiloscope channel A, dan sinyal low-frequency pada channel B. Masukkan nilai x = 10s/DIV X/T, Channel A = 2 V/DIV AC, Channel B = 500 mV/DIV DC. Copy hasilnya pada gambar berikut ini :

Gambar 2.11 Hasil Pengukuran2.4.2Frequency Modulation Spectrum1. Gunakan pengaturan pada percobaan sebelumnya

Gambar 2.12 Pecobaan Prinsip Frekuensi modulasi2. Buka fungsi generator dan aturlah seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah :


3. Bukalah spectrum analyzer dan atur parameternya seperti berikut :


4. Ukurlah spectrum dari sinyal yang termodulasi dengan frekuensi 5, 10, 15 KHz dan copy hasilnya ke gambar dibawah ini :

Gambar 2.15 Hasil Pengukuran

2.4.3 Demodulasi Frequency Modulation1. Hubungkan A- dan B- ke FM modulator dibawah ANALOG OUT


2. Hubungkan FMout ke Fmin

Gambar 2.17 Langkah 23. Hubungkan A+ ke FMout


4. Hubungkan S ke NFin pada FM Modulator


5. Menggunakan fungsi generator aturlah sinyal dengan frekuensi 5 KHz dengan amplitude 2 Vpp. Sambungkan dengan input LFin

Gambar 2.20 Langkah 56. Aturlah parameternya seperti dibawah ini :

Gambar 2.21 Langkah 7. Ukurlah sinyal output dari modulator pada osiloscope pada channel A dan sinyal yang masuk demodulator pada channel B. Masukkan nilai x = 20s/DIV X/T, Channel A = 2 V/DIV AC, Channel B = 200 mV/DIV DC, lalu copy hasilnya ke bawah ini :

Gambar 2.22 Hasil Pengukuran

2.5 Gambar dan Hasil Percobaan

2.5.1 Sinyal Carrier

Berikut adalah hasil dari sinyal carrier yang didapat dengan frekuensi 120 KHz

Gambar 2.23 Sinyal carrier yang terbentuk pada frekuensi 100 KHz2.5.2Sinyal Informasi

Berikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 120KHz

Gambar 2.24 Sinyal informasi yang terbentuk pada frekuensi 10 KHz2.5.3 Sinyal ModulasiBerikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 10KHz

Gambar 2.25 Sinyal carrier (merah) dan sinyal informasi (biru) yang diatur pada

frekuensi 10 KHz2.5.4 Spektrum Modulasi FrekuensiBerikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 5 KHz

Gambar 2.26 Spektrum sinyal termodulasi dengan frekuensi 5 KHz

Berikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 10KHz

Gambar 2.27 Spektrum sinyal termodulasi dengan frekuensi 10 KHzBerikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 15 KHz

Gambar 2.28 Sinyal termodulasi dengan frekuensi 15 KHz

2.5.5Demodulasi Frekuensi ModulasiBerikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 5 KHz

Gambar 2.29 Sinyal demodulasi dengan frekuensi 5 KHz

Berikut adalah hasil dari sinyal informasi yang didapat dengan frekuensi 5 KHz

Gambar 2.30 Sinyal informasi demodulasi frekuensi 5 KHz

2.6 Analisis Hasil Percobaan2.6.1 Analisis Sinyal Carrier Berikut ini adalah gambar dari sinyal carrier, Sinyal carrier adalah gelombang radio yang mempunyai frekuensi jauh lebih tinggi dari frekuensi sinyal informasi.

Gambar 2.31 Sinyal carrier2.6.2Analisis Sinyal InformasiBerikut ini adalah gambar dari sinyal informasi, Sinyal informasi yaitu sinyal yang frekuensinya lebih rendah dari pada sinyal carrier. Sinyal informasi ini biasanya berisi data, gambar, dan suara yang akan dikirimkan.

Gambar 2.32 Sinyal Informasi

Dari gambar 2.31 dan 2.32 dapat dianalisa bahwa Sinyal carrier adalah gelombang radio yang mempunyai frekuensi jauh lebih tinggi, hal itu dapat dilihat dari kerapatan gelombang yang dihasilkan apabila gelombang semakin rapat maka frekuensinya tinggi, apabila gelombang yang dihasilkan renggang maka frekuensinya rendah sedangkan sinyal informasi adalah sinyal yang frekuensinya lebih rendah dari pada sinyal carrier. Sinyal informasi ini biasanya berisi data, gambar, dan suara yang akan dikirimkan nantinya sinyal informasi akan ditumpangkan pada sinyal carrier yang frekuensinyan lebih kuat agar data yang di transmisikan tidak hilang 2.6.3 Sinyal Termodulasi FMModulasi Frekuensi adalah proses menumpangkan sinyal informasi pada sinyal pembawa (carrier) sehingga frekuensi gelombang pembawa (carrier) berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) gelombang sinyal informasi. Jadi sinyal informasi yang dimodulasikan (ditumpangkan) pada gelombang pembawa menyebabkan perubahan frekuensi gelombang pembawa sesuai dengan perubahan tegangan (simpangan) sinyal informasi.

Gambar 2.33 Sinyal carrier (merah) dan sinyal informasi (biru) yang diatur pada

frekuensi 10 KHz

Pada channel A atau sinyal yang berwarna merupakan sinyal yang sudah termodulasi, sedangkan pada channel B atau sinyal berwarna biru, ditampilkan sinyal informasi. Pada gambar 2.33, dapat dilihat bahwa bentuk gelombang sinyal informasi berbentuk lebih renggang dibandingkan dengan sinyal carrier, itu dikarenakan jika sinyal carrier diberikan frekuensi lebih tinggi, selain itu sinyal carrier yang sudah termodulasi kerapatan antar gelombangnya akan berubah mengikuti sinyal informasinya.2.6.3Analisis spektrum frekuensi Modulasi

Spektrum adalah rentang frekuensi antara frekuensi yang satu dengan frekuensi lainnya. Pada percobaan ini menggunakan frekuensi 5 KHz.

Gambar 2.34 Spektrum sinyal termodulasi dengan frekuensi 5 KHzPada gambar 2.34 terdapat sinyal termodulasi pada frekuensi 5KHz. Dari hasil data percobaan dapat dilihat bahwa amplitudo tertinggi terletak pada frekuensi 95KHz, 100KHz, dan 105KHz yaitu 1,21 V dan amplitudo terendah terletak pada frekuensi 78KHz dan 117KHz yaitu 0,01 V. Spektrum yang letaknya paling ditengah merupakan sinyal carrier, sedangkan spektrum yang mengapit sinyal carrier disebut sideband. Berikut ini merupakan gambar dari spectrum modulasi dengan frekuensi 10 KHz

Gambar 2.35 Spektrum sinyal termodulasi dengan frekuensi 10 KHzPada gambar 2.35 terdapat sinyal termodulasi pada frekuensi 10KHz. Dari hasil data percobaan dapat dilihat bahwa amplitudo tertinggi terletak pada frekuensi 97KHz yaitu 1,85 V dan amplitudo terendah terletak pada frekuensi 67KHz dan 127KHz yaitu 0,01 V. Spektrum yang letaknya paling ditengah merupakan sinyal carrier, sedangkan spektrum yang mengapit sinyal carrier disebut sideband. Berikut ini merupakan gambar dari spectrum modulasi dengan frekuensi 15 KHz

Gambar 2.36 Spektrum sinyal termodulasi dengan frekuensi 15 KHzPada gambar 2.36 terdapat sinyal termodulasi pada frekuensi 15KHz. Dari data hasil percobaan dapat dilihat bahwa amplitudo tertinggi terletak pada frekuensi 97KHz yaitu 1,85 V dan amplitudo terendah terletak pada frekuensi 50KHz dan 150KHz yaitu 0,01 V. Spektrum yang letaknya paling ditengah merupakan sinyal carrier, sedangkan spektrum yang mengapit sinyal carrier disebut sideband.

(a)

(b)

Gambar 2.37 (a) Spektrum sinyal modulasi frekuensi 5 KHz, (b) Spektrum sinyal modulasi frekuensi 10 KHz, (c) Spektrum sinyal modulasi frekuensi 15 KHz.Berdasarkan data hasil percobaan pada Gambar 2.34 Gambar 2.35 dan Gambar 2.36 menunjukkan perbedaan yang dapat dianalisis sebagai berikut, semakin besar frekuensi yang diberikan semakin panjang dan besar sinyal carrier yang terbentuk dan jarak antar sideband menjadi semakin renggang. Hal ini terlihat pada perbedaan bentuk, panjang, dan lebar sinyal yang terbentuk pada ketiga gambar diatas. Perbedaan yang terjadi dikarenakan semakin besarnya frekuensi yang digunakan maka semakin besar sinyal carrier yang perlukan ,dan semakin sedikit sideband yang dapat terbentuk.2.6.4Analisis Karakteristik sinyal demodulasiDemodulasi yaitu proses pemisahan sinyal informasi dengan sinyal carrier yang sebelumnya sudah di modulasi.

Gambar 2.37 Sinyal demodulasi dengan frekuensi 5 KHzPada gambar 2.37 ditampilkan pada channel A merupakan sinyal carrier yang sudah dimodulasi, sedangkan pada channel B ditampilkan sinyal informasi yang telah di demodulasi, terlihat bentuk sinyal carrier yang renggang dan rapat, itu terjadi ketika sinyal informasi amplitudonya tinggi maka sinyal carrier akan berbentuk lebih rapat sedangkan saat sinyal informasi amplitudonya rendah maka sinyal carrier bentuknya akan lebih renggang.Berikut ini adalah gambar sinyal informasi yang sudah di demodulasi dengan frekuensi 5 KHz

Gambar 2.38 Sinyal informasi demodulasi frekuensi 5 KHzBerdasarkan gambar sinyal demodulasi di atas, pada channel A tidak lagi ditampilkan sinyal carrier, hanya pada channel B yang ditampilkan, yaitu sinyal informasi yang telah di demodulasi, pada sinyal informasi bentuk gelombangnya, menjadi tidak rata lagi, itu terjadi karena adanya noise pada sinyal informasi tersebut. Dimana noise tersebut adalah suatu sinyal gangguan yang bersifatakustik(suara), elektris, maupun elektronis yang hadir dalam suatusistem(rangkaianlistrik/elektronika) dalam bentuk gangguan yang bukan merupakansinyalyang diinginkan. Noise yang mengganggu sinyal demodulasi yaitu Impuls Noise. Impuls Noise yaitu pulsa-pulsa tak beraturan dengan durasi pendek dan dengan aplitudo yang relatif tinggi, dihasilkan oleh kilat, dan kesalahan cacat dalam sistim komunikasi atau merupakan gangguan kecil untuk data analog karena gangguan elektromagnetik dan menjadi sumber utama dalam komunikasi data digital, sehingga impulse noise sangat mengganggu transmisi data.

Berikut adalah perbandingan gambar sinyal modulasi dan demodulasi

(a)

(b)

Gambar 2.39 (a)Sinyal Termodulasi (b)Sinyal Demodulasi

Dilihat dari gambar (a) dan gambar (b) diatas dapat dibandingkan sinyal modulasi dengan sinyal demodulasi, bentuk sinyal modulasi dan demodulasi sangatlah berbeda dari bentuk sinyal carrier dan sinyal informasinya. Pada sinyal carrier modulasi bentuk sinyalnya lebih renggang saat amplitudo sinyal informasinya tinggi dan bentuk sinyalnya rapat saat amplitudo sinyal informasinya rendah. Sedangkan pada sinyal demodulasi bentuk sinyal carriernya rapat saat amplitudo sinyal informasinya tinggi dan bentuk sinyal carriernya renggang saat amplitudo sinyal informasinya rendah. Selain itu pada sinyal demodulasi bentuk sinyal informasinya menjadi tidak rata lagi karena mengalami gangguan yang diakibatkan oleh noise.2.7Simpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :1. Pada percobaan karakteristik sinyal carrier dan sinyal informasi dapat di simpulkan bahwa sinyal carrier memiliki frekuensi yang lebih tinggi dari sinyal informasi, semakin tinggi frekuensi suatu sinyal maka gelombang yang dihasilkan semakin rapat, apabila frekuensinya kecil maka gelombangya semakin renggang.2. Pada percobaan sinyal modulasi FM bentuk sinyal pembawanya terlihat lebih rapat, itu karena amplitudo dari sinyal informasi rendah, sinyal pembawa (carrier) bentuknya tergantung pada sinyal informasinya.

3. Pada percobaan spektrum sinyal termodulasi pada frekuensi 5KHz, 10KHz, dan 15KHz bentuk sinyalnya berbeda beda, itu karena semakin besar frekuensi yang diberikan, semakin tinggi dan besar sinyal carrier yang terbentuk pada sinyal tersebut. Hal ini dapat dilihat dari panjangnya dan lebar sinyal carriernya, selain itu jumlah dari sideband yang terbentuk pada masing-masing sinyal akan semakin sedikit dan jaraknya akan semakin renggang .4. Demodulasi yaitu proses pemisahan sinyal carrier dengan sinyal informasi yang telah di termodulasi. Pada percobaan sinyal demodulasi bentuk sinyal informasi terlihat tidak rata, hai itu karena adanya noise pada sinyal informasi tersebut. Dimana noise adalah sinyal yang tidak diinginkan karena dapat merusak sinyal informasi DAFTAR PUSTAKA

https://meandmyheart.files.wordpress.com/2009/09/kuliah-4-modulasi-frekuensi.pdf diakses pada tanggal 29 mei 2015http://fisikasmasmk.blogspot.com/2012/02/spektrum-gelombang-elektromagnetik.html diakses pada tanggal 2 Juni

http://azzer-nomix.blogspot.com/2012/11/spektrum.html diakses pada tanggal 2 Juni

BAB II Ngurah

Documents

Transcript of BAB II Ngurah