MODUL 1 MODULASI ANALOG Tujuan Praktikum...

Unit I Amplitude Modulation

Laboratorium Switching dan Transmisi 1

MODUL 1

MODULASI ANALOG

Tujuan Praktikum

1. Memahami prinsip kerja modulasi dan demodulasi Amplitude Modulation (AM) dan

Frequency Modulation (FM)

2. Dapat menganalisa pengaruh index modulasi pada AM dan FM

3. Dapat menganalisa keluaran demodulator AM dan FM

4. Dapat menganalisa pengaruh dari Adaptive White Gaussian Noise terhadap sinyal hasil

demodulasi.

5. Dapat menganalisa pengaruh dari filter terhadap sinyal hasil modulasi.

6. Mengenalkan Software MATLAB

1. Amplitude Modulation (AM)

Modulasi amplitude merupakan proses modulasi dimana amplituda sinyal carrier akan

berubah-ubah sesuai dengan sinyal informasi. Modulasi amplitude terdapat tiga jenis: AM

DSB SC, AM SSB, AM DSB FC

Gambar sinyal pemodulasi (VLF )

Gambar sinyal carrier (VHF)



Gambar sinyal modulasi Amplitudo

1.1 AM DSB SC

Dilihat dalam komponen domain frekuensi, nilai daya dari frekuensi carriernya

ditekan sehingga dianggap bernilai 0. Hal ini menjadikan AM DSB SC dapat

menghemat daya hingga 66,7% dari total daya yang ditransmisikan.

Titik A ( ) Titik E Vc cos (c t + )

Titik B Sc (t) = Vc cos c t Titik F

( cos (2 + ) cos ) m(t)

Titik C=D SDSB-SC (t) = m (t) . Sc (t) Titik G

( )

Gambar spektum frekuensi AM DSB SC:

m(t) D

E

F

mixer

Local oscilator

LPF

G

Demodulator di

samping merupakan

demodulasi dengan

menggunakan

detektor sinkron.

m(t) A

B

C

mixer

Local oscilator

VAM

(t)

t

H h



AM SSB

Sinyal AM SSB menekan salah satu sideband dengan menggunakan filter,

sehingga akan dihasilkan sinyal SSB-LSB dan sinyal SSB-USB. Dari masing-masing

single sideband bila ditransmisikan akan dapat menghemat daya hingga 83,3% dari total

daya yang seharusnya ditransmisikan.

Titik A ( ) Titik B ( )

Titik C

[ ( ) ( ) ]

Untuk blok demodulator sama dengan AM-DSB-SC.

Gambar spektum frekuensi AM SSB-LSB:

1.2 AM DSB FC

SDSB-FC(t)=Vc[1+kam(t)]cos ct

cos ct+0

A m(t)

B

C

mixer

Local oscilator

BPF USB

D A m(t)

B

C

mixer

Local oscilator

BPF LSB

D

E

Local oscilator

A m(t)

B

C

mixer

D

Adder



Sinyal keluaran untuk tiap titik adalah sebagai berikut :

Titik A :

Titik B : ( )

Titik C : ( )

Titik D : Vamp = Vc cos (c t + 0)

Titik E : VAM-DSB-FC = Vc [1 + m(t)] cos c t ,

Keterangan :

VLF = Persamaan sinyal info VHF = Persamaan sinyal carrier

Vm = Amplitude sinyal info Vc = Amplitude sinyal carrier

Vamp = Persamaan sinyal keluaran amplifier VAM = Persamaan sinyal AM DSB FC

ka = konstanta modulasi 0 = Pergeseran sudut phasa

a. Spektum Frekuensi AM DSB FC (Pita Satu Sisi)

VAM-DSB-FC = Vc [1 + ka m(t)] cos c t

Dengan persamaan trigonometri dapat disampaikan sebagai berikut :

V(volt)

Vc

f

0 fc-fm fc fc+fm

[ ( )

[ ( )



b. Daya Sinyal pada Beban

V(volt)

f

0 fc-fm fc fc+fm

c. Indeks modulasi AM

Persamaan VAM dapat pula dinyatakan sebagai berikut :

( )

Ket : Vc = Amplitude carrier

m = Indeks modulasi

Indeks modulasi merupakan suatu nilai yang menunjukan kualitas

modulasi. Berdasarkan besarnya indeks modulasi (m), kondisi modulasi dapat

dikelompokkan sebagai berikut :

Unit II Frequency Modulation


1. Under Modulation ( m < 1 )

2. Critical Modulation ( m = 1 )

V(volt)

3. Over Modulation ( m>1 )

Harga indeks modulasi untuk (m) < 1 dan indeks modulasi (m)= 1

adalah sebagai berikut :

H = Vc ( 1 + m )

h = Vc ( 1 - m )

Harga indeks modulasi untuk (m) > 1.

H = Vc ( 1 + m )

h = Vc ( 1 m )

Ket.: H = amplitude tinggi

h = amplitude rendah

Untuk sinyal AM-DSB-SC dan AM-SSB hanya memiliki 1 jenis index

modulasi yaitu m=1 sedangkan untuk AM-DCB-FC memiliki ketiganya.

H h

V(volt)

t

t

H h

V(volt)



1.4 Demodulasi AM

Demodulasi AM merupakan proses pemulihan sinyal pemodulasi dari sinyal

termodulasi. Detektor selubung merupakan teknik demodulasi paling sederhana,

namun tidak cocok dipakai untuk sinyal dalam keadaan Over Modulation ( m>1 ).

Prinsip kerja detektor selubung (detektor asinkron) :

1. Dioda : berfungsi sebagai penyearah

2. Arus yang lewat dioda mengakibatkan terjadi proses pengisian muatan di

kapasitor sehingga V katoda naik. Saat V katoda = V anoda maka dioda off dan

terjadi proses pengosongan dari kapasitor ke resistor,sehingga V katoda akan

turun lagi dan begitu seterusnya berulang-ulang.

gambar keluaran hasil detektor selubung.

Selain detector selubung (asinkron), demodulasi dapat juga dilakukan dengan

detector sinkron. Seperti gambar berikut :

[Vc (1+m cos mt)] x Vc

Vc (1+m cos mt)] cos ct (Vm.Vc/2) cos mt

Vc cos ct

Prinsip dari detektor sinkron adalah menggunakan sinyal carrier yang

sama pada transmitter dan receiver. Detektor sinkron bisa digunakan untuk semua

indeks modulasi, namun rangkaian yang digunakan lebih rumit daripada detector

selubung.



PROSEDUR PRAKTIKUM AMPLITUDE MODULATION

1. Buka file modulasi_am.m di folder praktikum Siskom

2. File modulasi_am.m mempunyai konfigurasi sebagai berikut :

modulasi_am(fc,fm,ma,of) dengan

a. fc : frekuensi carrier sinyal pembawa, default = 20 Hz

b. fm : frekuensi sinyal informasi : default = 5 Hz

c. ma : indeks modulasi : default = 0.7

d. of : orde filter lowpass : default = 5

3. Tekan F5 di Editor MATLAB untuk save dan run file .m tersebut, atau ketik modulasi_am()

di Command Window MATLAB untuk menjalankan program tersebut dengan nilai

konfigurasi default

4. Pahami tiap baris syntax bersama Asisten Praktikum/Dosen

5. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi

a. Grafik sinyal hasil modulasi

b. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN

c. Grafik sinyal hasil demodulasi

d. Grafik sinyal hasil demodulasi yang telah difilter

e. Grafik spektrum frekuensi sinyal informasi

f. Grafik spektrum frekuensi sinyal kirim ( hasil

modulasi+AWGN )

g. Grafik spektrum frekuensi untuk sinyal hasil demodulasi

setelah difilter

Kumpulkan ke 7 data-data tersebut untuk masing-masing konfigurasi sebagai berikut :

a. dan m , default dan berikan analisa

perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan

anda !

b. Untuk nilai dan default, carilah data untuk SNR = 0, 5 dan 10 berikan

analisa perbandingan ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di

laporan anda !



S(t) = Vc cos [2fct + ( sin (2fmt))

]

c. Untuk nilai ; , SNR = 0 carilah data untuk

berikan analisa perbandingan keempat data-data tersebut di laporan anda !

2. Frequency Modulation (FM)

Frequency Modulation adalah modulai analog dimana Frekuensi sinyal termodulasi

berubah sesuai dengan sinyal info.

Dimana :

m

f

m

mf

m

m

ff

Vk

f

kV

2

m

f

fV

kk

2

2

minmax fff

= Indeks modulasi FM Vm = Amplitudo modulasi

kf =Sensitivitas modulasi (Hz/Volt) fm = Frekuensi modulasi

k = Sensitivitas modulasi (rad/Volt) fmax= Frekuensi maksimum

f = Deviasi frekuensi sinyal FM fmin = Frekuensi minimum

2.1 Pembentukan Sinyal FM



a. Daya sinyal dan bandwidth FM

Dengan menggunakan pendekatan fungsi Bessel, maka besar daya sinyal FM yaitu :

PFM=2

2

2r

C JR

V= )...(2

2

2

3

2

2

2

1

2

0

2

JJJJR

VC

Tabel Fungsi Bessel

J0() J1() J2() J3() J4() J5()

2 0.224 0.577 0.353 0.129 0.034 0.007

2.4 0 0.52 0.43 0.20 0.06 0.02

3 -0.260 0.339 0.486 0.309 0.132 0.043

4 -0.397 -0.066 0.364 0.430 0.281 0.132

dengan )...(2 232

2

2

1

2

0 JJJJ 1maka : PFM=R

VC

2

2



b. Spektrum frekuensi dan Bandwidth FM

Gambar spektrum frekuensi sinyal FM adalah sebagai berikut :

BW sinyal FM dapat dihitung dengan menggunakan BW Carson

2.2 Demodulasi FM

Suatu Demodulator frekuensi mendeteksi sinyal informasi dari sinyal FM dengan

operasi yang berlawanan dengan cara kerja modulator FM.

Blok demodulasi FM

A B C D E

Keluaran untuk tiap-tiap titik adalah sebagai berikut :

Di A : sinyal FM yang bercampur noise dan distorsi amplitudo.

t

V(t)

Di B : Sinyal FM yang amplitudonya di stabilkan (dikonstankan) karena akibat noise

( ) ( )

LIMITTER DET. SELUBUNG BPF DIFERENSIATOR



t

V(t)

Di C : Sinyal FM untuk rentang frekuensi tertentu sesuai dengan filter BPF.

t

V(t)

Di D : Sinyal di D dapat dipandang sebagai sinyal AM-FM (untuk lebih jelasnya lihat

karakteristi diferensiator FM di atas).

V(t)

t

Di E : Outputan detektor selubung akan berupa sinyal informasi yang dikirim.

V(t)

t

PROSEDUR PRAKTIKUM FREQUENCY MODULATION

6. Buka file modulasi_fm.m di folder praktikum Siskom

7. File modulasi_fm.m mempunyai konfigurasi sebagai berikut :

modulasi_fm(f,fc,fs,dev,of) dengan

a. fc : frekuensi carrier sinyal pembawa, default = 40 Hz

b. f : frekuensi sinyal informasi : default = 5 Hz

c. dev : deviasi frekuensi : default = 20



d. fs : frekuensi sampling : default = 10*

e. of : orde filter lowpass : default = 10

8. Tekan F5 di Editor MATLAB untuk save dan run file .m tersebut, atau ketik modulasi_fm()

di Command Window MATLAB untuk menjalankan program tersebut dengan nilai

konfigurasi default

9. Pahami tiap baris syntax bersama Asisten Praktikum/Dosen

10. Lakukan percobaan dan kumpulkan data-data meliputi

a. Grafik sinyal hasil modulasi

b. Grafik sinyal hasil modulasi + AWGN

c. Grafik sinyal hasil demodulasi

d. Grafik sinyal hasil demodulasi yang telah difilter

e. Grafik spektrum frekuensi sinyal informasi

f. Grafik spektrum frekuensi sinyal kirim ( hasil

modulasi+AWGN )

g. Grafik spektrum frekuensi untuk sinyal hasil demodulasi

setelah difilter

Kumpulkan ke 7 data-data tersebut untuk masing-masing konfigurasi sebagai berikut :

a. dan , default dan default berikan analisa perbandingan

ketiga data-data tersebut dengan kalkulasi secara teoritis di laporan anda !

b. Untuk nilai dan default carilah data untuk berikan

analisa perbandingan keempat data-data tersebut di laporan anda !

c. Buatlah variasi nilai SNR di modulasi_fm.m di baris 12 yaitu syntax

dy=awgn(y,25,'measured') , rubahlah nilai 25 tersebut menjadi 3 variasi

sembarang dan berikan analisa hasil grafik perbandingan 3 data-data tersebut di

laporan anda

REFERENSI

1. Laboratorium Sistem Komunikasi. 2013.Modul Praktikum Sistem Komunikasi. Bandung

MODUL 1 MODULASI ANALOG Tujuan Praktikum...

Documents

Transcript of MODUL 1 MODULASI ANALOG Tujuan Praktikum...