BAB VPERCOBAAN 3MODULATOR PSK 5.1 Tujuan1. Memahami teori modulasi PSK.

2. Memahami bentuk-gelombang sinyal PSK.3. Membuat modulator PSK menggunakan MC 1496. 4. Menguji dan mengatur rangkaian modulator PSK. 5.2 Dasar Teori

Dalam sistem komunikasi, selain AM dan FM, ada jenis lain dari modulasi yang merupakan modulasi fase. Dalam modulasi fase, amplitudo dan frekuensi tetap sama, satu-satunya perbedaan adalah fase. Sinyal biner digunakan untuk beralih fase antara 0 dan 180 , yang disebut pergeseran fasa keying (PSK) modulasi.Umumnya, dalam rangka meningkatkan laju transmisi, kita perlu menggunakan lebih banyak bandwidth. Namun, seperti untuk variasi modulasi PSK, sinyal tersembunyi di fase, oleh karena itu, masalah konsumsi bandwidth tidak akan terjadi. Gambar 5.1 (a) adalah transmisi 1-bit modulasi PSK. Jika variasi terletak di fase nol, itu merupakan sinyal data adalah nol. Di kata lain, Jika variasi terletak di phase, itu merupakan sinyal data adalah 1.Gambar 5.1 (b) adalah transmisi 2-bit modulasi PSK, yang juga dikenal sebagai pergeseran fasa quadrature keying (QPSK). Jika variasi terletak di fase nol, itu merupakan sinyal data (0, 0). Jika variasi terletak di /2 fase, itu merupakan sinyal data (0, 1). Jika variasi terletak pada fase , itu merupakan sinyal data adalah (1, 0). Jika variasi terletak di 3/2 fase, itu merupakan sinyal data adalah (1, 1).

(a) diagram Constellation modulasi PSK. (b) Constellation diagram modulasi QPSK.Gambar 5.1 Diagram Constellation modulasi PSK dan modulasi QPSK.

Gambar 5.3 adalah diagram rangkaian sederhana dari PSK modulator. Pada port Data input, masukan tegangan 5V, maka D1, D3 akan ON, D2, D4 akan OFF. Input sinyal pembawa (carrier) ke port input pembawa (carrier) akan melewati T1 dan pasangan untuk kumparan kedua. Setelah itu sinyal akan melewati D1, D3 dan mencapai ke kumparan pertama T2. Kemudian sinyal akan berpasangan untuk kumparan kedua T2, pada saat ini, fase gelombang di PSK terminal output akan mirip dengan fase Input Carrier, seperti yang ditunjukkan pada gambar 15-2. Di sisi lain, jika kita masukan -5 V tegangan pada port Input Data, maka D1, D3 akan OFF, D2, D4 akan ON. Pada saat ini, fase gelombang di PSK terminal output akan berlawanan dengan fase Input pembawa. Jenis modulasi yang diketahui adalah modulasi PSK.

Gambar 5.2 Bentuk gelombang sinyal modulasi BPSK.

Gambar 5.3 Diagram sederhana rangkaian modulator PSK.M-ary PSK bisa dinyatakan sebagai

XPSK (t) = A cos [ct + 2m/) ; m = 1,2, .. ,M

(5-1)

M: 2N

N: Jumlah bit selama transmisi.Jika sinyal data 1-bit, yaitu M = 2. Jadi, XPSK (t) akan mengirimkan sinyal bit biner dan pergeseran fasa dari sinyal termodulasi adalah 180 keluar dari fase. Gambar 5.3 menunjukkan bentuk gelombang sinyal dari fase biner pergeseran keying, (BPSK). Sinyal BPSK pada logika 1 direpresentasikan sebagai A cos (ct + ) dan sinyal BPSK pada logika 0 direpresentasikan sebagai A cos (ct + 2).Gambar 5.4 menunjukkan diagram blok PSK modulator. Diagram blok ini mirip dengan diagram blok ASK modulator dalam percobaan 1. Satu-satunya perbedaan adalah modulator PSK mengubah sinyal data yang unipolar ke sinyal data bipolar sebelum mengirim sinyal ke modulator seimbang. Oleh karena itu, fase modulasi dapat dicapai dengan menggunakan modulator seimbang. The bandpass filter akan menghapus sinyal frekuensi tinggi, yang membuat gelombang sinyal PSK lebih sempurna.

Dalam percobaan ini, MC1496 digunakan untuk menerapkan modulator seimbang. Gambar 5.5 adalah diagram sirkuit internal MC1496. Dari diagram sirkuit, D1, RI, R2, R3, Q7 dan Q8 terdiri dari sumber arus, yang menyediakan Q5 dan Q6 dengan DC bias saat ini. Q5 dan Q6 terdiri dari transistor thedifferential, yang digunakan untuk mendorong Q1, Q2, Q3 dan Q4 yang merupakan dual penguat diferensial. Pin 1 dan pin 4 adalah untuk input sinyal data. Pin 8 dan pin 10 adalah untuk input sinyal pembawa. Keuntungan dari modulator seimbang dikendalikan oleh resistor eksternal antara pin 2 dan pin 3. Bias tegangan penguat dapat ditentukan oleh resistor eksternal yang terhubung pada pin 5.

Gambar 5.4 Dasar diagram struktur PSK modulator.

Gambar 5.5 internal diagram sirkuit MC1496

Gambar 5.6 Diagram Circuit dari PSK modulasi dengan menggunakan MC1496.Gambar 5.6 adalah diagram sirkuit dari 1-bit PSK yang sinyal pembawa dan sinyal data tunggal berakhir masukan. Pin 10 adalah input carrier dan sinyal data melewati unipolar konverter bipolar yang terdiri dari 74HCU04, 74HC126, 3904, 3906, D1, D2, D3 dan R1 untuk R8. Sinyal bipolar dikonversi akan dikirim ke pin 1 dari MC1496. R22 menentukan gain dari rangkaian dan R23 menentukan tegangan bias dari sirkuit. Jika kita menyesuaikan VR1 atau mengubah amplitudo sinyal data, maka kita dapat mencegah sinyal modulasi PSK dari distorsi. Sinyal ini akan dikirim ke filter, yang terdiri oleh A741, C4, C6, R26, R27 dan R28. Kemudian sinyal frekuensi tinggi, yang diproduksi oleh modulator yang seimbang akan disaring dan sinyal PSK yang lebih baik akan dilakukan.5.3 Langkah KerjaPercobaan 1: Modulator PSK1. Lihat ke sirkuit pada gambar 5.6 atau merujuk untuk mencari DCT 15.1 pada Gott DCT-6000-08 modul.2. Pada terminal input sinyal modulasi (Data 1/P), masukan 5 V amplitudo dan 100 Hz sinyal TTL. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari unipolar ke bipolar keluaran konverter terminal TP 1, kemudian mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.1.3. Menurut sinyal input dalam tabel 5.1, ulangi langkah 2 dan mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.1.4. Pada terminal input sinyal modulasi (data I/P), masukan 5 V amplitudo dan 100 Hz sinyal TTL dengan 50% duty cycle, yaitu sinyal data stream dengan "10". Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari TP1, kemudian mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.2.5. Menurut sinyal input dalam tabel 5.2, ulangi langkah 4 dan mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.2.6. Pada terminal input sinyal modulasi (data I/P), masukan 5 V amplitudo dan 100 Hz sinyal TTL dengan 50% duty cycle, yaitu sinyal data stream dengan "10". Pada terminal masukan sinyal pembawa (carrier I/P), masukan 400 mV amplitudo dan 20 kHz sinus frekuensi gelombang.7. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari terminal output sinyal termodulasi PSK (PSK O/P). Sesuaikan VR1 dan amati pada bentuk gelombang sinyal termodulasi PSK sampai gelombang tidak terjadi distorsi. Sedikit menyesuaikan VR2 untuk menghindari asimetri gelombang. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari TP1, bipolar titik uji sinyal (TP2), sinyal pembawa (TP3), modulator seimbang (TP4) dan termodulasi PSK port output sinyal (PSK O/P), Akhirnya, merekam output sinyal gelombang pada tabel 5.3.8. Menurut sinyal input dalam tabel 5.3, ulangi langkah 6 sampai langkah 7 dan mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.3.9. Pada terminal input sinyal modulasi (data I/P), masukan 5 V amplitudo dan 100 Hz sinyal TTL dengan 50% duty cycle, yaitu sinyal data stream dengan "10". Pada terminal masukan sinyal pembawa (carrier I/P), masukan 400 mV amplitudo dan 20 kHz sinus frekuensi gelombang.10. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari terminal output sinyal termodulasi PSK (PSK O/P). Sesuaikan VR1 dan amati pada bentuk gelombang sinyal termodulasi PSK sampai gelombang tidak terjadi distorsi. Sedikit menyesuaikan VR2 untuk menghindari asimetri gelombang. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari TP1, TP2, TP3, TP4 dan PSK O/P. Akhirnya, merekam gelombang sinyal output pada tabel 5.4.11. Menurut sinyal input dalam tabel 5.4, ulangi langkah 9 ke langkah 10 dan mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.4.12. Pada terminal input sinyal modulasi (data I/P), masukan 5 V amplitudo dan 100 Hz sinyal TTL dengan 50% duty cycle, yaitu sinyal data stream dengan "10". Pada terminal masukan sinyal pembawa (carrier I/P), masukan 400mV amplitudo dan 20 kHz sinus frekuensi gelombang.13. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari terminal output sinyal termodulasi PSK (PSK O/P). Sesuaikan VR1 dan amati pada bentuk gelombang sinyal termodulasi PSK sampai gelombang tidak terjadi distorsi. Sedikit menyesuaikan VR2 untuk menghindari asimetri gelombang. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada bentuk gelombang sinyal output dari TP1, TP2, TP3, TP4 dan PSK O/P. Akhirnya, merekam gelombang sinyal output pada tabel 5.5.14. Menurut sinyal input dalam tabel 5.5, ulangi langkah 12 ke langkah 13 dan mencatat hasil yang diukur pada tabel 5.5.

5.4 Alat dan Perangkat1. Modul Praktikum Sistem Telekomunikasi 2: Gott DCT-6000-08

2. Oscilloscope

3. Function Generator

4. Kabel dengan soket di ujung

5. Jumper

5.5 Data PercobaanTabel 5.1 Pengukuran sinyal output dari unipolar ke bipolar converter dengan mengubah frekuensi sinyal data.Data Signal

FrequenciesData I/PTP1

100 Hz

1 kHz

10 kHz

Tabel 5.2 Pengukuran sinyal data unipolar ke bipolar converter dengan mengubah duty cycle dari sinyal data. (fData = 100 Hz)Data SignalDuty Cycles

Data I/PTP1

50%

33%

66%

Tabel 5.3 Pengukuran sinyal modulasi PSK dengan mengubah frekuensi sinyal pembawa. (Vc = 400 mV, fData = 100 Hz)Carrier Signal FrequenciesCarrier I/PTP1

20 kHz

TP2TP3

TP4PSK O/P

Carrier Signal FrequenciesCarrier I/PTP1

50 kHz

TP2TP3

TP4PSK O/P

Carrier Signal FrequenciesCarrier I/PTP1

100 kHz

TP2TP3

TP4PSK O/P

Tabel 5.4 Pengukuran sinyal modulasi PSK dengan mengubah amplitudo sinyal pembawa. (fc = 20 kHz, fDATA = 100 Hz)

Carrier Signal AmplitudeCarrier I/PTP1

400 mV

TP2TP3

TP4PSK O/P

Carrier Signal AmplitudeCarrier I/PTP1

1 V

TP2TP3

TP4PSK O/P

Tabel 5.5 Pengukuran sinyal modulasi PSK dengan mengubah duty cycle dari sinyal pembawa. (Vc= 400 mV, fc = 20 kHz, fDATA = 100 Hz)Sinyal Data

Duty CyclesData I/PTP1

33%

TP2TP3

TP3PSK O/P

Sinyal Data

Duty CyclesData I/PTP1

66%

TP2TP3

TP3PSK O/P

5.6 Analisa

5.6.1 Perbandingan Sinyal Unipolar dan Bipolar Converter Berdasarkan Perbedaan FrekuensiTabel 5.6 Pengukuran sinyal output dari unipolar ke bipolar converter dengan mengubah frekuensi sinyal data.Data Signal

FrequenciesData I/PTP1

100 Hz

1 kHz

10 kHz

Pada percobaan ini dilakukan pemodulasian sinyal ASK menggunkan IC MC1496. Kita menggunakan MC1496 untukmengimplementasikan balanced modulator pada percobaan ini. Balanced modulator dapat memenuhi tujuan dari modulasi amplitudo, dimana balance modulator adalah rangkaian mixer dari 2 input yaitu sinyal data dan sinyal carrier. Pada balance modulator akan terjadi modulasi. Sedangkan pada bagianbandpass filter sinyal frekuensi tinggi akan dihapus. Selain itu juga terjadi penguatan sinyal sehingga dihasilkan bentuk sinyal ASK yang lebih sempurna.

Pada tabel diatas digunakan sinyal data sebesar 500 Hz dan sinyal carrier sebesar 20 kHz.Data input berupa sinyal kotak dengan amplitudo 5V. Dimodulasi menggunakan balance modulator IC MC1496, pada TP1 keluaran sudah berupa sinyal ASK. Namun bentuknya tidak terlalu sempurna karena banyak frekuensi tinggi yang menaungi sinyal tersebut. Kemudian sinyal pada TP1 dilewatkan pada Bandpass filter. Pada pin O/P didapatkan sinyal ASK dengan bentuk yang bagus, hal ini dikarenakan pada bandpass filter, frekuensi tinggi yang menaungi sinyal telah dihapus dan didapat gelombang ASK sempurna. Selain itu juga terjadi penguatan sinyal sehingga dihasilkan bentuk sinyal ASK yang lebih sempurna. Namun bentuk sinyal ASK yang dihasilkan tidak sempurna, hal ini diakibatkan adanya noise pada rangkaian modul yang digunakan. Dan juga terdapat kesalahan dalam pengukuran dan pemasangan alat.5.6.2 Perbandingan Sinyal Unipolar dan Bipolar Converter Berdasarkan Perbedaan Duty Cycle

Tabel 5.7 Pengukuran sinyal data unipolar ke bipolar converter dengan mengubah duty cycle dari sinyal data. (fData = 100 Hz)

Data SignalDuty Cycles

Data I/PTP1

50%

33%

66%

Pada percobaan ini dilakukan pemodulasian sinyal ASK menggunkan IC MC1496. Kita menggunakan MC1496 untuk mengimplementasikan balanced modulator pada percobaan ini. Balanced modulator dapat memenuhi tujuan dari modulasi amplitudo, dimana balance modulator adalah rangkaian mixer dari 2 input yaitu sinyal data dan sinyal carrier. Pada balance modulator akan terjadi modulasi. Sedangkan pada bagianbandpass filter, sinyal frekuensi tinggi akan dihapus. Selain itu juga terjadi penguatan sinyal sehingga dihasilkan bentuk ASK yang lebih sempurna.

Pada tabel diatas digunakan sinyal data sebesar 500 Hz dan sinyal carrier sebesar 20 kHz.Data input berupa sinyal kotak dengan amplitudo 5V. Dimodulasi menggunakan balance modulator IC MC1496, pada TP1 keluaran sudah berupa sinyal ASK. Namun bentuknya tidak terlalu sempurna karena banyak frekuensi tinggi yang menaungi sinyal tersebut. Kemudian sinyal pada TP1 dilewatkan pada Bandpass filter dan juga dikuatkan oleh penguat op-Amp. Pada pin O/P didapatkan sinyal ASK dengan bentuk yang bagus, hal ini dikarenakan pada bandpass filter, frekuensi tinggi yang menaungi sinyal telah dihapus dan juga penguatan yang dilakukan oleh op-Amp menghasilkan bentuk gelombang ASK yang lebih sempurna. Namun bentuk sinyal ASK yang dihasilkan tidak sesuai teori, hal ini diakibatkan adanya noise pada rangkaian modul yang digunakan. Dan juga terdapat kesalahan dalam pengukuran dan pemasangan alat.5.6.3 Perbandingan Keluaran PSK Modulator Berdasarkan Perbedaan Frekuensi Carrier

Tabel 5.8 Pengukuran sinyal modulasi PSK dengan mengubah frekuensi sinyal pembawa. (Vc = 400 mV, fData = 100 Hz)Carrier Signal FrequenciesCarrier I/PTP1

20 kHz

TP2TP3

TP4PSK O/P

Carrier Signal FrequenciesCarrier I/PTP1

50 kHz

TP2TP3

TP4PSK O/P

Carrier Signal FrequenciesCarrier I/PTP1

100 kHz

TP2TP3

TP4PSK O/P

Pada percobaan ini dilakukan pemodulasian sinyal ASK menggunkan IC MC1496. Kita menggunakan MC1496 untuk mengimplementasikan balanced modulator pada percobaan ini. Balanced modulator dapat memenuhi tujuan dari modulasi amplitudo, dimana balance modulator adalah rangkaian mixer dari 2 input yaitu sinyal data dan sinyal carrier. Pada balance modulator akan terjadi modulasi. Sedangkan pada bagianbandpass filter, sinyal frekuensi tinggi akan dihapus. Selain itu juga terjadi penguatan sinyal sehingga dihasilkan bentuk ASK yang lebih sempurna.

Pada tabel diatas digunakan sinyal data sebesar 500 Hz dan sinyal carrier sebesar 20 kHz.Data input berupa sinyal kotak dengan amplitudo 5V. Dimodulasi menggunakan balance modulator IC MC1496, pada TP1 keluaran sudah berupa sinyal ASK. Namun bentuknya tidak terlalu sempurna karena banyak frekuensi tinggi yang menaungi sinyal tersebut. Kemudian sinyal pada TP1 dilewatkan pada Bandpass filter dan juga dikuatkan oleh penguat op-Amp. Pada pin O/P didapatkan sinyal ASK dengan bentuk yang bagus, hal ini dikarenakan pada bandpass filter, frekuensi tinggi yang menaungi sinyal telah dihapus dan juga penguatan yang dilakukan oleh op-Amp menghasilkan bentuk gelombang ASK yang lebih sempurna. Namun bentuk sinyal ASK yang dihasilkan tidak sesuai teori, hal ini diakibatkan adanya noise pada rangkaian modul yang digunakan. Dan juga terdapat kesalahan dalam pengukuran dan pemasangan alat.5.6.4 Perbandingan Keluaran PSK Modulator Berdasarkan Perbedaan Amplitudo Sinyal Carrier

Tabel 5.9 Pengukuran sinyal modulasi PSK dengan mengubah amplitudo sinyal pembawa. (fc = 20 kHz, fDATA = 100 Hz)

Carrier Signal AmplitudeCarrier I/PTP1

400 mV

TP2TP3

TP4PSK O/P

Carrier Signal AmplitudeCarrier I/PTP1

1 V

TP2TP3

TP4PSK O/P

Pada percobaan ini dilakukan pemodulasian sinyal ASK menggunkan IC MC1496. Kita menggunakan MC1496 untuk mengimplementasikan balanced modulator pada percobaan ini. Balanced modulator dapat memenuhi tujuan dari modulasi amplitudo, dimana balance modulator adalah rangkaian mixer dari 2 input yaitu sinyal data dan sinyal carrier. Pada balance modulator akan terjadi modulasi. Sedangkan pada bagianbandpass filter, sinyal frekuensi tinggi akan dihapus. Selain itu juga terjadi penguatan sinyal sehingga dihasilkan bentuk ASK yang lebih sempurna.

Pada tabel diatas digunakan sinyal data sebesar 500 Hz dan sinyal carrier sebesar 20 kHz.Data input berupa sinyal kotak dengan amplitudo 5V. Dimodulasi menggunakan balance modulator IC MC1496, pada TP1 keluaran sudah berupa sinyal ASK. Namun bentuknya tidak terlalu sempurna karena banyak frekuensi tinggi yang menaungi sinyal tersebut. Kemudian sinyal pada TP1 dilewatkan pada Bandpass filter dan juga dikuatkan oleh penguat op-Amp. Pada pin O/P didapatkan sinyal ASK dengan bentuk yang bagus, hal ini dikarenakan pada bandpass filter, frekuensi tinggi yang menaungi sinyal telah dihapus dan juga penguatan yang dilakukan oleh op-Amp menghasilkan bentuk gelombang ASK yang lebih sempurna. Namun bentuk sinyal ASK yang dihasilkan tidak sesuai teori, hal ini diakibatkan adanya noise pada rangkaian modul yang digunakan. Dan juga terdapat kesalahan dalam pengukuran dan pemasangan alat.5.6.5Perbandingan Keluaran PSK Modulator Berdasarkan Perbedaan Duty Cycle

Tabel 5.5 Pengukuran sinyal modulasi PSK dengan mengubah duty cycle dari sinyal pembawa. (Vc= 400 mV, fc = 20 kHz, fDATA = 100 Hz)Sinyal Data

Duty CyclesData I/PTP1

33%

TP2TP3

TP3PSK O/P

Sinyal Data

Duty CyclesData I/PTP1

66%

TP2TP3

TP3PSK O/P

5.7 Kesimpulan