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)
Unit I Amplitude Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 2
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 (ωc t + φ)
Titik B Sc (t) = Vc cos ωc t Titik F
( cos (2 + φ ) cos φ ) 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
Unit I Amplitude Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 3
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
Unit I Amplitude Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 4
Sinyal keluaran untuk tiap titik adalah sebagai berikut :
Titik A :
Titik B : ( )
Titik C : ( )
Titik D : Vamp = Vc cos (ωc t + φ0)
Titik E : VAM-DSB-FC = Vc [1 + m(t)] cos ωc 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 ωc t
Dengan persamaan trigonometri dapat disampaikan sebagai berikut :
V(volt)
Vc
f
0 fc-fm fc fc+fm
𝑉𝐴𝑀 𝑉𝑐 𝜔𝑐𝑡 𝑚𝑉𝑐 [ (𝜔𝑐 𝜔𝑚) 𝑡 𝑚
𝑉𝑐 [ (𝜔𝑐 𝜔𝑚) 𝑡
Unit I Amplitude Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 5
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
Laboratorium Switching dan Transmisi 6
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)
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 7
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.
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 8
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 !
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 9
S(t) = Vc cos [2лfct + (β sin (2лfmt))
]
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
β = Indeks modulasi FM Vm = Amplitudo modulasi
kf =Sensitivitas modulasi (Hz/Volt) fm = Frekuensi modulasi
k = Sensitivitas modulasi (rad/Volt) fmax= Frekuensi maksimum
Δf = Deviasi frekuensi sinyal FM fmin = Frekuensi minimum
2.1 Pembentukan Sinyal FM
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 10
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
Β J0(β) J1(β) J2(β) J3(β) J4(β) J5(β)
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 )...(22
3
2
2
2
1
2
0 JJJJ ≈ 1maka : PFM=R
VC
2
2
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 11
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
𝐵𝑊𝑐𝑎𝑟𝑠𝑜𝑛 (𝛽 )𝑓𝑚 ( △ 𝑓 𝑓𝑚)
LIMITTER DET. SELUBUNG BPF DIFERENSIATOR
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 12
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
Unit II Frequency Modulation
Laboratorium Switching dan Transmisi 13
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
Top Related