LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM TELEKOMUNIKASI DIGITAL FSK MODULATOR
Oleh : Kelompok 1A – 2D 2D Akhmad Faisol Fadli
1231130002
Dewi Sekar Putih
1231130042
Dinari Gustiana Cita D
1231130006
POLITEKNIK NEGERI MALANG TEKNIK TELEKOMUNIKASI 2014
1.1
TUJUAN 1.1.1 Untuk memahami teori operasi FSK modulator.
1.1.2
Untuk memahami modulasi FSK dengan menggunakan teori matematika .
1.1.3
Untuk merancang dan mengimplementasikan modulasi FSK dengan menggunakan VCO.
1.2
1.3
ALAT dan BAHAN
1) Generator Fungsi
2 buah
2) Oscilloscope
1 buah
3) BNC to Aligator
2 buah
4) Modul
1 buah
5) Power Supply
1 buah
6) Banana to banana kecil
8 buah
7) Banana to banana besar
6 buah
8) Kabel Power
3 buah
9) T connector
2 buah
DASAR TEORI
Dalam transmisisinyal digital, repeater digunakan untuk memulihkan sinyal data, hal ini akan meningkatkan kekebalan terhadap kebisingan.Jadi teknikcoding dapat digunakan untuk mendeteksi, memperbaiki dan mengenkripsi sinyal. Selama transmisi jangka panjang,bagian frekuensi tinggi dari sinyal digital akan mudah menipis dan menyebabkan distorsi. Oleh karena itu, sinyal harus dimodulasi sebelum transmisi, dan salah satu metode adalah memasukkan frekuensi-shift (FSK) modulasi. Teknik FSK adalah untuk memodulasi sinyal data kedua frekuensi yang berbeda untuk mencapai transmisi efektif. Pada penerima, sinyal data akan pulih didasarkan pada dua frekuensi yang berbeda dari sinyal yang diterima. Hubungan sinyal FSK dan data sinyal ditunjukkan pada Gambar 7.1. Ketika sinyal data 5V, setelah lulus sinyal melalui buffer, S1 switch akan ON, maka frekuensi sinyal FSK adalah f1. Ketika sinyal data 0V, setelah lulus sinyal melalui buffer, saklar S2 akan ON, frekuensi sinyal FSK adalah f2. Biasanya, perbedaan antara frekuensi f1dan f2 harus sebesar mungkin. Hal ini karena korelasi kedua sinyal rendah. Oleh karena itu, efek transmisi dan menerima akan lebih baik.
Namun,bandwidth yang dibutuhkan harus ditingkatkan. Gambar 7.2 adalah bentuk gelombang sinyal modulasi FSK.
Gambar 13-1 Struktur Diagram FSK Modulator
Gambar 13-2 Relation diagram between data signal and FSK signal Pada bagian ini, kami menggunakan teori matematika untuk memecahkan modulasi FSK seperti yang ditunjukkan dalam persamaan(7.1). Ekspresia dalah sebagai berikut:
dimana A
: Magnitude of FSK signal.
Cos(ωct)
: Carrier frequency.
Cos(ωDt)
: Audio frequency.
Cos(ωc+ωD)t : This frequency represents as "0" Cos(ωc-ωD)t : This frequency represents as "1"
Teknik FSK banyak digunakan dalam transmisi kawat komersial dan industri dantransmisi nirkabel. Dalam percobaan ini , kita akan membahas bagaimana untuk menghasilkan sinyal FSK. Di aplikasi tertentu, sinyal FSK adalah tetap. Misalnya,untuk transmisi nirkabel, tanda sinyal 2124Hz dan sinyal ruang 2975Hz. Untuk transmisi kawat seperti telepon,frekuensi adalah sebagai berikut: Spasi = 1370Hz Mark = 870Hz atau Spasi = 2225Hz Mark = 2025Hz Dalam FSK modulator, kami menggunakan data sinyal (gelombang Persegi) sebagai sumber sinyal. Sinyal output frekuensi modulator di dasarkan pada tingkat gelombang persegi dari sinyal data. Dalam hal ini eksperimen, frekuensi pembawa adalah 870 Hz dan 1370 Hz. Kedua frekuensi dapat diproduksi dengan menggunakan Voltage Controlled Oscillator(VCO). Output frekuensi sinyal yang bervariasi dengan tingkat perbedaan dari pulsa masukan untuk menghasilkan dua frekuensi yang berbeda. Masing – masing frekuensi sinyal output sesuai dengan tingkat tegangan input (yaitu "0" atau "1"). Dalam percobaan ini, kami menggunakan IC 2206 generator gelombang dan LM566 tegangan dikendalikan osilator untuk menghasilkan sinyal termodulasi FSK. Pertama-tama kita memperkenalkan karakteristik 2206 IC. 2206 IC adalah generator gelombang, yang mirip dengan IC 8038. Gambar 7.3adalah sirkuit diagrammodulasi FSK dengan menggunakan IC2206. Pada Gambar7.3, resistorR3, R4 terdiri tegangan di bagi sirkuit. Fungsi utama dari tegangan di bagi sirkuit adalah membiarkan negatif gelombang tegangan dari IC2206 beroperasi secara normal. Osilasi frekuensi2206IC ditentukan
oleh
resistor
R1
dan
R5.Frekuensi
osilasinya
adalah
Ada komparator internal IC2206. Asumsikan bahwa ketika input 5V, output frekuensi f1, dan ketika input 0V, frekuensi output f2. Kita bisa memanfaatkan TTL sinyal pada pin 9 untuk mengontrol frekuensi output menjadi f1 atau f2. Jenis struktur mirip dengan struktur pada gambar 7.1. Oleh karena itu, dengan menggunakan karakteristik struktur ini, kita bisa mencapai modulasi FSK dengan mudah.
Gambar 13-3 Circuit diagram of FSK modulator by using 2206 IC Operator akan menyebar dan menjadi daerah penipisan.Daerah penipisan jenis membawa elektronion positif, maka daerah penipisan jenis membawa ion negatif. Kita dapat menggunakan plat paralel kapasitor untuk mendapatkan ekspresi seperti yang ditunjukkan sebagai berikut:
dimana: ᵋ
: 11.8 ᵋo
(dielectric constant of silicon)
ᵋo
: 8.85 × 10-12
A
: the cross section area of capacitor.
d
: the width of depletion region.
Ketika membalikkan bias meningkat, lebar daerah penipisan dan akan meningkat tetapi luas penampang A tetap, sehingga nilai kapasitansi akan berkurang. Di sisi lain ,nilai kapasitansi akan meningkat bila reverse bias menurun.
Gambar 13-4Kapasitansidiagramanalogvaractordioda.
Gambar 13-5Setarasirkuitdiagramvaractordioda.
Varactor dioda dapat setara dengan seri kapasitor resistor seperti yang ditunjukkan pada gambar 13- 5. Dari gambar 13-5, Cj adalah persimpangan kapasitor semi konduktor, yang hanya keluar dipersimpangan.Rs adalah jumlah perlawanan massal dan resistansi kontak bahan semi konduktor yang berkaitan dengan kualitas varactor diode(umumnya di bawah ohm sedikit) Tuning rasio, TR adalah rasio nilai kapasitansi di bawah dua bias yang berbeda untuk varactor dioda. Ekspresi ditunjukkan sebagai berikut:
dimana: TR
: tala rasio
CV1
: nilai kapasitansi dari dioda varactor di V1
CV2
: nilai kapasitansi dari dioda varactor di V2
Osilasi frekuensi LM566 adalah:
Dimana Vcc adalah catu daya tegangan input pada pin 8 dari LM566. Vin adalah tegangan input LM566 di pin 5. Kondisi untuk menggunakan LM566 VCO adalah sebagai berikut: 2 kΩ ≤ R10 ≤ 20 kΩ 0,75 ≤ ≤ Vin Vcc fo ≤ 500 kHz 10 V ≤ ≤ 24 V Vcc
Gambar 13-6 adalah diagram sirkuit modulasi FSK. Teori operasi adalah untuk mengkonversi tingkat tegangan sinyal data (tingkat TTL) ke level tegangan yang sesuai. Tegangan ini akan masukan ke terminal masukan dari LM566 VCO. Kemudian, VCO akan menghasilkan dua frekuensi sehubungan dengan level tegangan input (870 Hz dan 1370 Hz). Q1, Q2, R1, R2, R3, VR1 dan VR2 terdiri dari sebuah konverter tegangan. Di sirkuit ini, Q1 akan beroperasi sebagai gerbang NOT. Ketika input sinyal dasar Q1 tinggi, maka Q1 akan beralih pada. Pada saat ini, sinyal output dari kolektor akan rendah (sekitar 0,2 V), sehingga Q2 akan mematikan. Ketika sinyal input dari dasar Q1 rendah (0 V), Q1 akan mematikan. Pada saat ini, sinyal output dari kolektor Q1 tinggi (5 V), jadi, Q2 akan mengaktifkan. Ketika Q2 saklar off, tegangan input dari VCO adalah:
VCO sinyal frekuensi output f1. Ketika Q2 aktifkan, tegangan input dari VCO (Asumsikan hambatan dari Q2 hanya beberapa ohm)
Pada saat ini, frekuensi sinyal output dariVCOf2. Jadi, kita hanya perlu menyesuaikan VR1 dan VR2, maka output sinyal frekuensi VCO akan menjadi f1 dan f2 yang 1.370Hz dan 870Hz, masing-masing. Dalam gambar7.6, dua μA741, R5, R6, R7, R8, R9, R10, C3, C4, C5 dan C6 terdiri order ke 4low-pass filter. Tujuannya adalah untuk menghilangkan
sinyal yang tidak diinginkan dari yang LM566output VCO(TP2), sehingga kita dapat memperoleh sinyal gelombang sinusoidal.
Gambar 13-6 Circuit diagram of FSK modulator
1.4
LANGKAH PERCOBAAN
Prosedur Percobaan dalam FSK modulator : 1.4.1
Percobaan 1 : XR2206 modulasi FSK
1) Lihat untuk mencari 13.3 dengan R 1 = 1 kΩ dan R5 = 10 kΩ atau lihat gambar DCT 13.1 pada ETEK DCS-6000-07 modul. Buat
J2 dan J4
menjadi hubung singkat, J3 dan J5 menjadi rangkaian terbuka. 2) Dari gambar DCT13.1, biarkan terminal dua I / P menjadi sirkuit pendek dan JP1 menjadi rangkaian terbuka, yaitu pada terminal input sinyal data (data I / P), input 0 V DC tegangan. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada sinyal gelombang keluaran sinyal FSK (FSK O / P), lalu mencatat hasil yang diukur pada tabel 13.1. 3) Dari gambar DCT 13.1, biarkan terminal dua I / P menjadi rangkaian terbuka dan JP1 menjadi hubung singkat, yaitu pada terminal input sinyal data (data I / P), masukan 5 V DC tegangan. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada sinyal gelombang keluaran sinyal FSK (FSK O / P), lalu mencatat hasil yang diukur pada tabel 13.1. 4) Pada terminal input sinyal data (data I / P), masukan 5 V amplitudo, 100 Hz sinyal TTL. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada sinyal gelombang keluaran sinyal FSK (FSK O / P), kemudian mencatat hasil pengukuran pada tabel 13.1 5) Menurut sinyal input dalam tabel 13.1, ulangi langkah 4 dan mencatat hasil diukur dalam tabel 13.1. 6) Lihat untuk mencari 13,3 dengan R 1 = 7,5 kΩ dan R5 = 15 kΩ atau lihat gambar 13.1 di DCTGOTT DCT-6000-07 modul. Buat J2 dan J4 menjadi rangkaian terbuka, J3 dan J5 menjadi sirkuit pendek. 7) Menurut sinyal input dalam tabel 13.2, ulangi langkah 2 sampai langkah 4 dan mencatat diukur hasil pada tabel 13.2.
1.4.2
Percobaan 2 : LM566 modulasi FSK
1) Lihat diagram sirkuit pada gambar 13.6 atau angka DCT 13.2 pada GOTT DCT-6000-07 modul. 2) Dari gambar DCT 13.2, biarkan terminal dua I / P menjadi sirkuit pendek dan JP1 menjadi rangkaian terbuka, yaitu pada terminal input sinyal data
(data I / P), input 0 V DC tegangan. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada sinyal gelombang keluaran dari port output VCO (TP2) dari LM 566. Sedikit menyesuaikan VR2 sehingga frekuensi TP2 adalah 1370 Hz. Sekali lagi amati di output sinyal gelombang dari biaya dan titik uji discharge (TP1), urutan kedua low-pass filter (TP3) dan output sinyal FSK port (FSK O / P). Akhirnya, mencatat diukur hasil pada tabel 13.3. 3) Dari gambar DCT 13.2, biarkan terminal dua I / P menjadi rangkaian terbuka dan JP1 menjadi hubung singkat, yaitu pada terminal input sinyal data (data I / P), masukan 5 V DC tegangan. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada sinyal gelombang keluaran dari port output VCO (TP2) dari LM566. Sedikit menyesuaikan VR 2 sehingga frekuensi TP2 adalah 870 Hz. Sekali lagi amati di output sinyal gelombang dari biaya dan titik uji discharge (TP1), urutan kedua low-pass filter (TP3) dan output sinyal FSK port (FSK O / P). Akhirnya, mencatat diukur hasil pada tabel 13.3. 4) Pada terminal input sinyal data (data I / P), masukan 5 V amplitudo, 100 Hz sinyal TTL. Dengan menggunakan osiloskop, amati pada output sinyal gelombang Data I / P, TP1, TP2, TP3 dan output FSK. Akhirnya, mencatat hasil diukur dalam tabel 13.4. 5) Menurut sinyal input dalam tabel 7.4, ulangi langkah 4 dan mencatat hasil diukur dalam tabel 13.4.
1.5
HASIL DATA dan ANALISA DATA Tabel 13-1 Hasil Pengukuran Modulasi FSK dengan IC 2206
Input Signal
0 V (I/P SC, J1 OC)
5 V (I/P OC, J1 SC)
100 Hz
200 Hz
J2,J4 SC J3,J5 OC
Input Signal
J2,J4 SC J3,J5 OC
Pada praktikum FSK, seperti tabel diatas ketika J2 & J4 Short Circuit dan J3 & J5 Open Circuit input frekuensinya sebesar 0 V dimana ( I/P SC , J1 OC ) maka hasil output pada CH 2 berupa gelombang sinus , sedangkan pada CH 1 hanya berupa garis lurus saja dengan T/div = 100 µs dengan volt/div pada CH 1 adalah 50 V dan CH 2 adalah 20 V. Pada saat input frekuensinya 5V dengan ( I/P OC, J1 SC ) maka hasil output CH2 juga berupa gelombang sinus, dengan CH 1 hanya berupa garis lurus saja. Ketika input pada generator fungsi yaitu TTL yang diset dengan frekuensi sebesar 100 Hz menghasilkan
gelombang renggang rapat pada saat logic 1 menunjukkan amplitudo pada output gelombang sinus yang sangat rapat dan saat logic 0 menunjukkan amplitudo gelombang sinus yang renggang. Pada saat frekuensi dinaikkan menjadi 200 Hz hasil output gelombangnya menjadi lebih rapat di bandingkan dengan frekuensi 100 Hz dimana besar T/div adalah 2,5 ms dan V/div pada CH 1 adalah 50 V dan CH 2 adalah 20 V. Semakin besar nilai frekuensi , maka hasil output gelombnag semakin rapat.
Tabel 13-2 Hasil Pengukuran Modulasi FSK dengan IC 2206 Input
0 V (I/P SC, J1 OC)
5 V (I/P OC, J1 SC)
100 Hz
200 Hz
Signal
J3,J5 SC J2,J4 OC
Input Signal
J3,J5 SC J2,J4 OC
Pada hasil praktikum , seperti tabel diatas ketika sinyal input dengan J3& J5 Short Circuit serta J2 & J4 Open Circuit menunjukkan bahwa pada saat frekuensi sebesar 0 V (I/P SC, J1 OC) menunjukkan hasil output dengan CH 2 adalah gelombang sinus sedangkan CH 1 hanya berupa garis lurus saja dengan besar Time/div adalah 500 µs dengan besar Volt/div adalah 50 V pada CH 1 dan CH 2 adalah 20 V. Pada saat frekuensi sebesar 5 V dengan (I/P OC, J1 SC) menunjukkan hasil output berupa gelombang sinus pada CH 2 dan CH 1 berupa garis lurus saja , seperti pada saat hasil ouput saat frekuensi 0 V. Pada saat frekuensi 100 Hz menunjukkan bahwa output berupa sinus yang renggang rapat pada saat logic 1 menunjukkan amplitudo pada output gelombang sinus yang rapat dan saat logic 0 menunjukkan amplitudo pada gelombang sinyal yang renggang. Pada saat frekuensi dinaikkan menjadi 200 Hz hasil output gelombangnya menjadi lebih rapat di bandingkan dengan frekuensi 100 Hz dimana besar T/div adalah 2,5 ms dan V/div pada CH 1 adalah 20 V dan CH 2 adalah 20 V. Output gelombang pada praktikum ini lebih renggang dari pada tabel yang pertama, mungkin dikarenakan volt/div yang digunakan serta faktor penempatan J3,J2,J4 dan J5.
Tabel 13-3 Hasil Pengukuran Modulasi FSK dengan menggunakan LM566 Input Signal
TP 1
TP 2
TP3
FSK O/P
0V
Pada hasil praktikum ketika frekuensi sebesar 0V dengan TP 1 menunjukkan output gelombang segitiga pada CH 2 , dan CH 1 menunjukkan gelombang kotak. Sedangkan, pada saat TP 2 output gelombang pada CH 1 menunjukkan gelombang kotak dengan CH 2 adalah gelombang kotak yang lebih rapat dari inputnya. Pada saat TP 3 menunjukkan output berupa gelombang sinus, dengan rapat dan renggang. Pada TP 3 ini hasil output amplitudo lebih rapat daripada dengan FSK O/P. Pada output FSK O/P menunjukkan hasil gelombang yang sama dengan TP 3 , tetapi lebih renggang. Pada hasil output gelombang sinus pada TP 3 dan FSK O/P saat logic 1 menunjukkan output amplitude pada gelombang sinus yang rapat dan saat logic 0 menunjukkan amplitudo pada gelombang sinyal yang renggang. Hasil output
pada FSK O/P lebih renggang daripada hasil output gelombang pada TP3. Hal tersebut diakibatkan karena selama transmisi jangka panjang, bagian frekuensi tinggi dari sinyal digital akan mudah menipis dan menyebabkan distorsi. Oleh karena itu, sinyal harus dimodulasi sebelum transmisi, dan salah satu metode adalah memasukkan frekuensi-shift (FSK) modulasi.
Tabel 13-3 Hasil Pengukuran Modulasi FSK dengan menggunakan LM566
Input
TP 1
TP 2
TP3
FSK O/P
Signal
5V
Pada hasil praktikum diatas , menujukkan bahwa input frekuensi sebesar 5 V pada TP1 menunjukkan output berupa gelombang segitiga dengan besar amplitude
sebesar 40 Vpp,
Sedangkan, pada TP 2 menunjukkan output gelombang kotak
dengan besar amplitude 52 Vpp. Dimana , gelombang kotak lebih rapat dari inputnya. Pada TP 3 dan FSK O/P menunjukkan gelombang sinus yang lebih rapat dari tabel sebelumnya dengan input gelombang kotak yang telah maksimum. Hal tersebut dikarenakan, Selama transmisi jangka panjang,bagian frekuensi tinggi dari sinyal digital akan mudah menipis dan menyebabkan distorsi. Oleh karena itu, sinyal harus dimodulasi sebelum transmisi, dan salah satu metode adalah memasukkan frekuensi-shift (FSK) modulasi. Teknik FSK adalah untuk memodulasi sinyal data kedua frekuensi yang berbeda untuk mencapai transmisi efektif. Pada penerima, sinyal data akan pulih didasarkan pada dua frekuensi yang berbeda dari sinyal yang diterima.
Tabel 13-4 Hasil Pengukuran Modulasi FSK dengan LM566.
Input Signal
TP1
TP2
TP3
DATA I/P
Frequency
TTL signal with
Vp = 5V F data = 200 Hz
FSK O/P
Pada Hasil Pengukuran Modulasi FSK menunjukkan bahwa, pada signal with Vp = 5V , Fdata = 200 Hz menunjukkan hasil output pada TP 1 berupa gelombang segitiga rapat renggang dengan hasil input menunjukkan gelombang kotak. Pada saat 1 menunjukkan rapat dan saat 0 adalah renggang. Sedangkan pada TP 2 menunjukkan gelombang kotak yang lebih sempit lebar pulsanya, serta lebih rapat dari gelombang kotak pada inputannya. Pada TP 3 menunjukkan gelombang sinus. Sedangkan, pada DATA I/P adalah gelombang kotak dari sinyal input pada CH 1. Untuk hasil output FSK O/P menunjukkan gelombang sinus rapat renggang, dimana jika logic 1 ,maka output amplitudo gelombang sinus rapat dan logic 0 menunjukkan amplitudo gelombang sinus yang renggang. Hasil output pada FSK O/P lebih renggang dari tabel dibawah dengan F data = 100 Hz . Hal tersebut dipengaruhi oleh besar amplitude dan frekuensi data yang digunakan. Sehingga, semakin besar Fdata maka output gelombang yang dihasilkan semakin renggang seperti hasil tabel diatas.
Tabel 13-4 Hasil Pengukuran Modulasi FSK dengan menggunakan LM566
Input Signal Frequency
TP1
TP2
TP3
DATA I/P
TTL signal with Vp = 5 V F data = 100 Hz
FSK O/P
Pada Hasil Pengukuran Modulasi FSK menunjukkan bahwa, pada signal with Vp = 5V , Fdata = 100 Hz menunjukkan hasil output pada TP 1 berupa gelombang segitiga rapat renggang dengan hasil input menunjukkan gelombang kotak. Pada saat 1 menunjukkan rapat dan saat 0 adalah renggang. Sedangkan pada TP 2 menunjukkan gelombang kotak yang lebih sempit lebar pulsanya, serta lebih rapat dari gelombang kotak pada inputannya. Pada TP 3 menunjukkan gelombang sinus yang rapat dan renggang serta menunjukkan logic 1 dan 0. Hasil output gelombang pada TP 3 dengan frekuensi 100 Hz ini lebih rapat daripada dengan frekuensi 200 Hz. Sedangkan, pada DATA I/P menujukkan gelombang kotak dari sinyal input pada CH 1. Untuk hasil output FSK O/P menunjukkan amplitudo gelombang sinus rapat renggang, dimana jika logic 1 ,maka output amplitudo gelombang sinus rapat dan logic 0 menunjukkan gelombang sinus yang renggang. Hasil output pada FSK O/P dengan frekuensi 100 Hz lebih rapat. Hal tersebut dipengaruhi oleh besar amplitude dan frekuensi data yang digunakan. Sehingga, semakin kecil Fdata yang digunakan maka output gelombang yang dihasilkan semakin rapat seperti hasil tabel diatas.
1.6
KESIMPULAN
1. Hasil output gelombang dipengaruhi oleh besar frekuensi dan amplitude. 2
Pada hasil output gelombang dihasilkan bahwa jika amplitudo sinyal pemodulasi tinggi atau bernilai 1, maka sinyal FSK mempunyai amplitudo yang renggang, sedangkan jika sinyal pemodulasi bernilai 0, maka sinyal FSK memiliki amplitudo rapat.
3
Pada FSK sinyal pemodulasi (sinyal digital) menggeser outputnya antara dua frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya dengan melihat hasil inputnya
4
.
