01. Modulasi Ask, Fsk, Psk

1.

JUDUL PERCOBAAN

MODULASI DIGITAL ASK, FSK, PSK 2.

TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melaksanakan praktikum, menyusun rangkaian, memeriksa rangkaian dan menganalisa data diharapkan mahasiswa dapat: a. Mahasiswa dapat melakukan percobaan ASK, FSK, PSK menggunakan modulator ASK, FSK, PSK b. Mahasiswa dapat memahami hasil keluaran sinyal termodulasi ASK, FSK, PSK c. Mahasiswa dapat memahami perbedaan Teknik Modulasi Digital dengan filter dan tanpa filter d. Mahasiswa dapat melakukan percobaan Penerima (Demodulator) ASK, FSK, PSK menggunakan modulator dan demodulator ASK, FSK, dan PSK e. Mahasiswa dapat memahami percobaan Penerima (Demodulator) ASK, FSK, PSK 3.

DASAR TEORI

Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik p eriodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang suatu gelombang pembawa, pembawa, biasanya berupa berupa gelombang sinus berfrekuensi sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu: amplitudo, yaitu: amplitudo, fase fase dan frekuensi. dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua p roses tersebut disebut modem. modem. Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu: a. Modulasi Analaog b. Modulasi Digital

1

2.1. Modulasi Frequency Shift Keying

Frequency Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fase terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Pada modulasi FSK, frekuensi gelombang pembawa diubah – ubah antara dua nilai yang berbeda dalam bentuk pengiriman pulsa sinusoida dengan frekuensi yang mewakili logika 0 dan pulsa sinusoida dengan frekuensi lainya untuk logika 1. Bentuk dari modulated Carrier FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacam-macam variasi /deviasi ataupun frekuensi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu More atau Less (High atau Low, Mark atau Space).

Gambar 1. Modulasi FSK

Gambar 2. Blok Diagram FSK

2

2.2. Demodulasi Frequency Shift Keying

Demodulator FSK (Frequency Shift Keying) berfungsi sebagai pengembali isyarat FSK (Frequency Shift Keying) menjadi isyarat data digital. Karena hanya ada dua frekuensi masukan (mark dan space), maka di sini juga hanya ada dua keluaran error voltage. Satu mewakili suatu logika 1 dan lainnya mewakili suatu logika 0. Gambar 3 dan Gambar 4 merupakan demodulator FSK dan bagan kotak dari modulator tersebut.

4.

ALAT DAN BAHAN

4.1. 1 unit ASK, PSK, FSK Modulator 4.2. 1 unit Oscilloscope Owon DS 5052E 4.3. 1 unit Function Generator Owon 4.4. 1 unit Power Supply Polines 4.5. 4 buah Kabel banana to banana 4.6. 2 buah Kabel BNC to crocodile 4.7. Beberapa Kabel jumper

3

5.

GAMBAR RANGKAIAN

Gambar 5. Modulator FSK

Gambar 6. Demodulator FSK 6.

LANGKAH KERJA

6.1. Mempersiapkan alat dan bahan seperti yang telah tercantum 6.2. Mengatur besarnya tegangan pada power supply sebesar 15 V 6.3. Membuat rangkaian ASK, FSK, PSK dengan filter pada ASK, FSK, PSK modulator 6.4. Menghubungkan +15 V pada modulator ke power suppl y port (+), ground ke port COM, dan negatif ke port (-) dengan kabel banana to banana 6.5. Menghubungkan input TTL pada function generator ke oscilloscope dan input modulator 6.6. Menghubungkan output dari ASK, FSK, PSK ke oscilloscope 6.7. Mengatur besarnya frekuensi pada function generator 6.8. Mengamati dan mencatat hasil keluaran dari rangkaian ASK, FSK, PSK 6.9. Mendokumentasikan hasil percobaan 6.10. Mengulangi langkah ke 6.3 sampai 6.9 untuk rangkaian ASK, FSK, PSK tanpa filter 6.11. Menguhungkan output ke modul demodulator ASK, FSK, PSK 6.12. Mengamati dan mencatat hasil keluaran dari rangkaian demodulator ASK, FSK, PSK 4

7.

DATA PERCOBAAN 7.1. Modulator Digital

Tabel 7.1 ASK dengan Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Frekuensi Informasi (KHz) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V input (V)

10

Frekuensi Modulasi (KHz) 50,00 43,33 38,33 46,19 45,07 42,61 56,71 54,82 52,71 51,75

V output (V) 9,6 9,6 9,4 9,6 9,6 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8

∆ V (V) 0,4 0,4 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Tabel 7.2 FSK dengan Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


V input (V)

10

Frekuensi Shift (KHz) 64,00 64,34 66,67 65,34 65,97 109,2 112,2 109,7 111,0 109,5

5

V output (V) 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8

∆ V (V) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Tabel 7.3 PSK dengan Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


V input (V)

10


θ

∆ V (V)

900 900 900 900 900 900 900 900 900 900

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Tabel 7.4 ASK tanpa Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


V input (V)

10


6

V output (V) 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4 10,4

∆ V (V) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Tabel 7.5 FSK tanpa Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


V input (V)

10

Frekuensi Shift (KHz) 64,00 64,34 66,67 65,34 65,97 109,2 112,2 109,7 111,0 109,5

V output (V) 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8

∆ V (V) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Tabel 7.6 PSK tanpa Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


V input (V)

10


7

θ

∆ V (V)

900 900 900 900 900 900 900 900 900 900

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

7.2. Demodulator Digital

Tabel 7.7 Demodulator FSK dengan Filter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


V input (V)

V output (V)

G (V)

dBV

10

20 20 20 20 20 20 20 20 20,6 21,1

2 2 2 2 2 2 2 2 1,6 1,1

6,021 6,021 6,021 6,021 6,021 6,021 6,021 6,021 5,514 5,438

Tabel 7.8 Demodulator FSK tanpa Filter

1 2 3 4 5 6

Frekuensi Informasi (KHz) 1 2 3 4 5 6

7 8 9 10

7 8 9 10

No

V input (V)

V output (V)

G (V)

dBV

10

20

2

6,021

8

8.

ANALISIS DATA

Amplitude Shift Keying atau sering disingkat dengan ASK adalah suatu bentuk modulasi yang mewakili data digital sebagai variasi amplitudo dari gelombang pembawa. Amplitudo dari sinyal carrier analog bervariasi sesuai dengan aliran bit (modulasi sinyal), menjaga frekuensi dan fase konstan. Tingkat amplitudo dapat digunakan untuk mewakili logika 0 dan 1. ASK (Amplitude Shift Keying) merupakan suatu modulasi di mana logika 1 diwakili dengan adanya sinyal dan logika 0 diwakili dengan adanya kondisi tanpa sinyal. Pada teknik modulasi ASK data digital yang ditumpangkan direpresentasikan dengan cara mengubah-ubah amplitudo gelombang pembawa. Sinyal ASK mentransmisikan data biner ketika data modulasi ON adalah logika high dan OFF ketika modulasi sinyal adalah logika low. Sering juga disebut dengan modulasi On-Off Keying (OOK). Berikut adalah gambar blok diagram modulator ASK:

Gambar 8.1. Diagram Blok Modulator ASK Dalam modulasi ASK, amplitudo carrier tersaklar ON dan OFF s esuai dengan kecepatan sinyal pemodulasi. Sinyal direpresentasikan dalam dua kondisi perubahan amplitudo gelombang pembawa, yaitu logika “1” dan “0”. Logika “1”direpresentasikan dengan status “ON” (ada gelombang pembawa) sedangkan logika“0” direpresentasikan dengan status “OFF” (tidak ada gelombang pembawa). Dari dua kondisi tersebut, maka didapatkan sebuah sinyal yang termodulasi ASK.

Gambar 8.2. Sinyal ASK Sinyal yang dikatakan termodulasi secara ASK umumnya memiliki persamaan sebagai berikut: 9

S(t) = A*m(t) sin 2πfc*t ; 0≤t≤T Dengan: S(t)

= Amplitude Shift Keying Wave

A

= Amplitude Carrier

m(t)

= Sinyal Data Pemodulasi (0 atau 1)

fc

= Frekuensi Carrier (Hz)

Sebuah sinyal digital hanya mengandung 0 dan 1 yang dimodulasikan dengan ASK, maka persamaan ini hanya mengalikan sinyal pembawa dengan nilai 0 atau 1. Pada percobaan ini berdasarkan hasil yang ditampilkan pada oscilloscope yaitu modulator ASK dengan filter memiliki frekuensi carrier sebesar 75 KHz dan modulator ASK tanpa filter memiliki frekuensi carrier sebesar 100 KHz dan dimana pada keadaan HIGH, maka gelombang termodulasi memiliki amplitudo sebesar 5 Vpp dan pada keadaan LOW gelombang termodulasi tidak memiliki amplitudo sama sekali. Modulasi digital Amplitude Shift Keying (ASK) menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke dalam dua buah level amplituda sinyal analog yang bebeda. Karena satu bit dinyatakan dengan sebuah sinyal analog, maka besarnya baud rate modulasi digital ASK sama dengan bit ratenya. Bentuk gelombang sinyal ASK terhadap data biner yang dimodulasikan ditunjukkan pada Gambar 8.3.

Gambar 8.3. Sinyal ASK terhadap data Biner Sedangkan bandwidth minimal yang diperlukan untuk transmisi sinyal ASK ditunjukkan pada Gambar 8.4, yaitu sebesar Nbaud modulasi tersebut. Satuan bandwidth adalah Hz. 10

Gambar 8.4. Bandwidth minimum Sinyal ASK Berdasarkan penjelasan di atas, maka dapat dianalisis bandwidth minimum untuk masing-masing hasil percobaan, yang mana hasil analisis ini disajikan dalam bentuk tabel dan grafik dibawah ini. Tabel 8.1. Bandwidth Minimum Sinyal ASK No

Frekuensi Informasi (KHz)

V input (V)

Frekuensi Carrier (KHz)

N baud

BW (Hz) = (fc+Nbaud/2) - (fc Nbaud/2)

ASK dengan Filter 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10

75

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

ASK tanpa Filter 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10

100

11

ASK Filter dan Non-Filter BW Minimum (Hz) 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 1 KHz 2 KHz 3 KHz 4 KHz 5 KHz 6 KHz 7 KHz 8 KHz 9 KHz 10 KHz

Grafik 8.1. Perbandingan Bandwidth Minimum terhadap Frekuensi Informasi Berdasarkan tabel dan grafik yang telah disajikan maka dapat diketahui bahwa Modu lasi ASK memiliki kelebihan salah satunya adalah memiliki Baud rate (Kecepatan Transmisi Data) yang sangat tinggi, karena berbanding lurus dengan frekuensi informasi. Namun disamping kelebihan yang dimiliki, sangat rentan untuk menentukan level sinyal yang tetap pada saat di transmisikan jarak jauh sehingga kemungkinan akan terkena distorsi dan redaman. Selanjutnya adalah Frequency Shift Keying atau sering disingkat dengan FSK merupakan suatu teknik modulasi digital di mana sinyal dikirim melalui pergeseran frekuensi. Pada FSK memiliki diagram blok yang terdiri dari 2 osilator lokal sebagai pembangkit sinyal yang mempunyai frekuensi berbeda, yaitu f1 dan f2. Apabila masukan diberi logika 1, maka osilator dengan frekuensi f1 akan on, dan osilator f2 off. Sebaliknya apabila masukan diberi logika 0, dengan rangkaian pembalik osilator dengan frekuensi f2 akan on, dan osilator dengan frekuensi f1 off. Jadi pada keadaan ini modulator FSK menghasilkan frekuensi f2.

12

Gambar 8.5. Modulasi FSK Pada dasarnya FSK memiliki persamaan umum yaitu: Vfsk (t) = Vc cos {2 [fc + Vm (t) ∆f] t} Dimana: Vfsk (t)

= Frequency Shift Keying Wave

Vm (t)

= Digital Information (Modulating) Signal (-1 or +1V)

Vc

= Carrier Amplitude (V)

∆f

= Change (Shift) in the carrier frequnecy (Hz)

Modulasi digital Frequency Shift Keying (FSK) menyatakan data biner digital 0 dan 1 ke dalam dua buah level frekuensi sinyal analog yang berbeda. Karena setiap bit juga dinyatakan dengan sebuah sinyal analog, maka besarnya baud rate modulasi digital FSK ju ga 13

sama dengan bit ratenya. Bentuk gelombang sinyal FSK terhadap data biner yang dimodulasikan ditunjukkan pada Gambar 8.6.

Gambar 8.6. Sinyal FSK terhadap data Biner Sedangkan bandwidth minimal yang diperlukan untuk transmisi sinyal FSK ditunjukkan pada Gambar 8.7, yaitu besarnya dapat ditentukan dengan persamaan: BW = fc1 − fc0 + Nbaud (Hz) Dimana: BW

= Bandwidth dalam Hz

fc1

= Frekuensi (Hz) sinyal analog untuk menyatakan data biner 1

fc0

= Frekuensi (Hz) sinyal analog untuk menyatakan data biner 0

Nbaud = Nilai baud rate modulasi FSK (baud/s)

Gambar 8.7. Bandwidth Minimum Sinyal FSK Pada percobaan ini berdasarkan hasil yang ditampilkan pada oscilloscope yaitu Modulator FSK ini memiliki fc1 sebesar 83,333 Khz dan fc0 sebesar 50 Khz.

14

Berdasarkan penjelasan di atas, maka dapat dianalisis bandwidth minimum untuk masing-masing hasil percobaan, yang mana hasil analisis ini disajikan dalam bentuk tabel dan grafik dibawah ini. Tabel 8.2. Bandwidth Minimum Sinyal FSK No

Frekuensi Informasi (KHz)

1 2 3 4 5 6

1 3 5 7 10 30

7 8 9 10

35 40 45 50

V input (V)

10

Frekuensi N baud Carrier (KHz) FSK dengan Filter 1000 3000 5000 7000 10000 Fc1 = 83,333 Fc0 = 50 30000

BW (Hz)

34333 36333 38333 40333 43333 63333

35000 40000 45000 50000

68333 73333 78333 83333

FSK tanpa Filter 1 2 3

1 3 5

1000 3000 5000

34333 36333 38333

4 5 6 7 8

7 10 30 35 40

7000 10000 30000 35000 40000

40333 43333 63333 68333 73333

9 10

45 50

45000 50000

78333 83333

10

Fc1 = 83,333 Fc0 = 50

15

FSK Filter dan Non-Filter BW Minimum (Hz) 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 1 KHz

3 KHz

5 KHz

7 KHz

10 KHz 30 KHz 35 KHz 40 KHz 45 KHz 50 KHz

Grafik 8.2. Perbandingan Bandwidth Minimum terhadap Frekuensi Informasi Pembahasan ketiga adalah Phase Shift Keying atau sering disingkat dengan PSK. Dalam pembahasan ini percobaan memiliki sinyal diselaraskan-geser-phasa yang diberikan sebagai: 



2

2

Fc(t) = ± cos 2πfc t ;  ≤  ≤ ………………………………….(1) Jika diandaikan bentuk yang dipilih adalah empat persegi panjang, disini keadaan HIGH menggunakan polaritas positif dan keadaan LOW menggunakan polaritas negatif. Suatu contoh ditunjukan pada gambar 7.4, transisi-transisi fasa yang tak kontinyu yang ditunjukkan pada awal dan akhir setiap selang bit, bilamana suatu transisi dari 1 ke 0 atau 0 ke 1 terjadi, sebenarnya dilicinkan (smooth) selama transmisi karena pemilihan bentuk

yang

dipergunakan. Tetapi informasi mengenai polaritas dipertahankan dipusat setiap celah, sehingga penguraian kode dipenerima pada umumnya diatur dilakukan disekitar pusat. Oleh karena itu secara umum PSK dapat dibuat persamaan:

() =  sin[() + Dimana

:i

2(−1 ) 

].........................................................(2)

= 1,2,...,M

M

= 2 N, jumlah kutub phasa

N

= jumlah pulsa biner

16



= sudut sinyal carrier

Gambar 7.4. Sinyal PSK Ada beberapa macam sinyal PSK, antara lain Binary Phase Shift Keying (BPSK) dan Quadrature Phase Shift Keying (BPSK). Pada sinyal BPSK phasa dari sinyal carrier digeser 1800 (± sin  t) sedangkan sinyal QPSK sinyal carrier digeser 900. Untuk data yang sesuai dengan rumus PSK adalah: Jenis Sinyal PSK

M

N

BPSK

2

1

QPSK

4

2

Dalam percobaan ini berdasarkan input biner yang hanya memiliki dua keadaan yaitu HIGH dan LOW maka dapat ditentukan jenik modulasi PSK yang digunak an adalah Binary Phase Shift Keying (BPSK). Pada BPSK, phasa dari frekuensi carrier diubah-ubah anta ra dua nilai yang menyatakan keadaan biner 1 dan 0, dalam hal ini phasa dari frekuensi pembawa yang satu dengan yang lainnya berbeda sebesar 1800 atau π radian. Secara umum BPSK dirumuskan: S(t) = A cos (ωct + θc )…………………………………………..(3) Dimana

:A

= Amplitudo Carrier

ωc

= Frekuensi Carrier

θc

= Sudut Phasa Carrier

Blok diagram BPSK dapat dilihat pada gambar 7.5. Dari gambar 7.5 saklar on, apabila berlogika 1. Pada modulator terdiri atas sebuah oscilator dan sebuah rangkaian penggeser phasa (π). Apabila dikirim digit biner 1 pada masukan, maka saklar ”mark” akan on dan saklar ”space” akan off, dengan demikian sinyal yang dikirim adalah A cos ωct, sedangkan apabila dikirim digit biner 0 pada masukan, dengan adan ya rangkaian pembalik maka saklar 17

”space” on dan saklar ”mark” akan off, dengan demikian sinyal yang dikirim digeser phasanya sebesar π radian, yaitu A cos (ωct + π).

Gambar 7.5. Diagram Blok BPSK Sebagai contoh pada percobaan yang telah d ilakukan pada frekuensi 10 KHz didapatkan sinyal BPSK sebagai berikut:

9.

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu: amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi. Ada tiga teknik modulasi digital yaitu Amplitude Shift Keying (Modulasi digital dengan perubahan amplitudo), Frequency Shift Keying (Modulasi digital dengan perubahan frekuensi), dan Phase Shift Keying (Modulasi digital dengan perubahan fasa).

18

01. Modulasi Ask, Fsk, Psk

Recommend Documents