MODULASI
Modulasi adalah suatu proses dimana properti atau parameter dari suatu gelombang divariasikan secara proporsional terhadap gelombang yang lain. Parameter yang diubah tergantung pada besarnya modulasi yang diberikan. Proses modulasi membutuhkan dua buah sinyal yaitu sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier (sinyal (sinyal pembawa) dimana sinyal informasi tersebut ditumpangkan. Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit (bit stream) stream) ke dalam sinyal carrier . Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier ) memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Modulasi memiliki dua macam jenis, yaitu modulasi sinyal analog dan modulasi sinyal digital. Contoh modulasi sinyal analog adalah Amplitude Modulation Amplitude Modulation (AM). Phase (AM). Phase Modulation Modulation (PM) dan dan Frequency Modulation (FM). Sementara modulasi sinyal digital antara lain Amplitude Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK), dan Frequency Shift Keying (FSK).
Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap
tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombanggelombang radio). MODULASI DIGITAL 1. ASK ( Amplitude Amplitude Shift Keying Keying )
Amplitude Shift Keying (ASK) (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung
pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu metoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya. Amplitude Shift Keying (ASK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai sinyal digital dengan tegangan 0 Volt. Sinyal ini yang kemudian digunakan untuk menyala-mati-kan pemancar, kira-kira mirip sinyal morse. Teknologi infrared dalam aplikasi remote control saat ini sudah banyak dijumpai pada berbagai macam perangkat elektronik. Namun sampai saat ini, infrared mempunyai keterbatasan untuk pengendalian pada jarak yang sangat jauh ataupun menembus dinding. Prinsip kerja dari Infrared Remote Control Extender ini adalah mengubah sinyal infrared menjadi gelombang radio dengan frekwensi UHF sehingga transmisi data dapat dilakukan pada jarak yang cukup jauh dan diterima dengan penerima UHF serta kembali diubah menjadi sinyal-sinyal infrared . Frekuensi UHF 916 MHz digunakan untuk menghindari adanya noise-noise dari frekwensi radio lainnya. Sinyal yang ditembakkan oleh remote control inframerah diterima oleh Modul IR-8510 dan diteruskan ke Modul TLP916. Sensor infrared pada modul IR8510 mengubah pancaran cahaya infrared menjadi sinyal data. Kemudian data diteruskan secara serial ke Modul TLP916 yang berlaku sebagai UHF Transmitter dan diterima oleh Modul RLP916 yang berlaku sebagai UHF Receiver.
ASK yaitu suatu modulasi di mana logika 1 diwakili dengan adanya sinyal frekwensi 916 MHz dan logika 0 diwakili dengan adanya kondisi tanpa sinyal. Modulasi ASK untuk memperkuat keluaran dari Modul IR-8510 sehingga dapat dihasilkan sinyal ASK yang baik pada TLP916 perlu ditambahkan 74HC14 yang berfungsi sebagai pancaran gelombang UHF dalam modulasi ASK tersebut selanjutnya diterima oleh RLP916 dan diubah menjadi data serial, yang kemudian diteruskan ke TXD dari Modul IR-8510. Agar dapat ditransmisikan menjadi sinyalsinyal infrared standard remote control, maka data tersebut terlebih dahulu dimodulasikan dengan frekwensi carrier sebesar 40 KHz sebelum dipancarkan oleh LED Infrared. Proses ini dilakukan pada bagian modulator dari Modul IR-8510.
2. FSK (frequency Shift Keying )
Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metode 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 fasa terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark . Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT. FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan
sejak
semula.
Kehadiran
gelombang
pembawa
dideteksi
untuk
menunjukkan bahwa pemancar telah siap. Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter ), masing-masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan
sistem bekerja. 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). Tentunya untuk deteksi (pengambilan kembali dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya) akan lebih mudah, kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil. Umumnya tipe modulasi FSK dipergunakan untuk komunikasi data dengan Bit Rate (kecepatan transmisi) yang relative rendah, seperti untuk Telex dan Modem-Data dengan bit rate yang tidak lebih dari 2400 bps (2.4 kbps). FSK ( Frequency Shift Keying ). Pada teknik ini, sinyal informasi digital yang akan dikirimkan dipakai untuk mengubah frekuensi dari sinyal pembawa. Sistem ini lebih kebal terhadap derau dengan cara memperlebar kanal yang dipakai. Hal ini dapat dibayangkan sebagai upaya menyebar energi informasi ke bandwidth yang lebih besar, sehingga gangguan yang muncul di satu frekuensi tidak begitu merusak keseluruhan sinyal yang dikirimkan. Modulasi digital dengan FSK juga menggeser Frekuensi carrier menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam band-nya sesuai dengan keadaan digit yang dilewatkannya. Jenis modulasi ini tidak mengubah amplitude dari signal carrier yang berubah hanya frekuensi. Frequency Shift Keying (FSK) pada biasanya digunakan untuk sistem transmisi dengan kecepatan rendah. Frequency Shift Keying (FSK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu (misalnya f1 =1200 Hz), sementara sinyal digital 0 dinyatakan sebagai suatu nilai tegangan dengan frekuensi tertentu yang berbeda (misalnya f2 = 2200 Hz). Sama seperti modulasi fasa, pada modulasi frekuensi yang lebih rumit dapat dilakukan pada beberapa frekuensi sekaligus dengan cara ini pengiriman data menjadi lebih effisien. FSK digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi. FSK adalah Tehnik untuk mengubah frekuensi pembawa berdasarkan bit 1 & bit 0.
Contoh FSK;
Pada sistem pemancar FM terdapat tiga bagian penting yaitu VCO (Voltage Controlled Oscillator ), Penyangga (Buffer) dan Penguat Akhir.
Pada pemancar FM ( Frequency Modulation), untuk menghasilkan frekuensi 88MHz – 108MHz dapat dipakai VFO (Variable Frequency Oscilltor ). Karena pada VFO dipakai induktor dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya maka kestabilan VFO sangat tergantung dari kestabilan nilai induktor dan kapasitor. VFO yang frekuensinya bisa berubah karena diberi besaran tegangan tertentu pada inputnya disebut sebagai VCO (Voltage Controlled Oscillator ). VCO paling banyak dipakai pada rangkaian osilator FM karena sinyal suara langsung dapat dimasukkan pada input VCO.
Penyangga ( Buffer ) berfungsi untuk menstabilkan amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya. Biasanya penyangga terdiri dari 1 atau 2 tingkat penguat transistor yang dibias sebagai kelas A. Dengan penguat kelas A akan didapatkan penguatan dan linearitas yang tinggi meskipun demikian penguat kelas A memiliki effisiensi yang paling rendah dibandingkan kelas yang lain. Pada referensi untuk penyangga ini menggunakan penguat kelas C.
Sinyal yang didapat dari penyangga masih relatif lemah. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio. Parameter-parameter yang perlu diperhatikan pada penguat daya frekuensi radio adalah:
Bandwidth dan faktor kualitas
Daya input dan output tiap tingkat
Impedansi input output tiap tingkat
Linearitas dan effisiensi
Sistem kerja alatnya yaitu ketika salah satu tombol ditekan, misalnya tombol untuk
maju,
maka
mikrokontroller
mengirim
data
serial
01H.
Data
dari
mikrokontroller tersebut masih dalam bentuk sinyal digital, kemudian data digital tersebut dirubah oleh FSK (Frequency Shift Keying) modulator kedalam bentuk sinyal sinusoidal. Data tersebut dikirim dengan baud rate 1200 Bps (Bit per Second). Setelah itu data tersebut dikirim oleh transmitter FM untuk dipancarkan oleh antena sebagai output terakhir dari sistem. Berikut ini daftar tabel alamat dari input data beserta gerakan robot.
Adapun Aplikasi FSK adalah sebagai berikut : 1. Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) adalah standar komunikasi digital, terutama digunakan untuk membuat system telepon tanpa kabel. Ini berasal di Eropa.
2. AMPS ( Advance MobIle Phone Service) adalah teknologi mobile telephone generasi pertama (1G) yang masih menggunakan system analog FDMA ( Frequency Division Multiple Access). 3. CT2 adalah standar telepon tanpa kabel yang digunakan pada awal tahun sembilan puluhan untuk memberikan layanan telepon jarak pendek protomobile di beberapa negara di Eropa. Hal ini dianggap sebagai pelopor untuk sistem DECT populer. 4. ERMES ( Eropa Radio Messaging System) adalah sistem radio paging panEropa. 5. Land Mobile Radio System (LMRS) adalah istilah yang menunjukkan suatu sistem komunikasi nirkabel (s) yang dimaksudkan untuk digunakan oleh pengguna kendaraan darat (ponsel) atau berjalan kaki (portabel). Sistem tersebut digunakan oleh organisasi darurat pertama yang merespon, pekerjaan umum organisasi, atau perusahaan dengan armada kendaraan besar atau staf lapangan banyak .
FSK juga biasa digunakan pada aplikasi Modem. Modem merupakan singkatan dari modulator - demodulator. Modulator artinya penumpangan isyarat, Demodulator pengambilan isyarat. Seperti penumpang bus yang masuk dari halte A keluar di halte B, maka halte A adalah modulator, halte B adalah demodulator. Pada pengiriman data digital, isyarat yang ditumpangkan ke modem dalam hal ini adalah isyarat data digital dengan format komunikasi serial tak sinkron. Data berupa urutan keadaan tegangan masukan 0V atau 5V (standar TTL) yang mewakili keadaan logika 0 atau 1.format data serial tak sinkron terdiri dari start bit (logika 0 tanda mulai), 8 bit data (bisa atau 1), dan stop bit (logika 1 sebagai tanda akhir). Pada saat tidak mengirim data kondisi output device berlogika 1 (mark), sehingga untuk memulai pengiriman data (start bit) berlogika 0 ( space),selesai pengiriman data kembali ke kondisi mark .
a). Rangkaian FSK Modulator Rangkaian FSK (Frequency Shift Keying) modulator merupakan rangkaian perubah sinyal digital (kotak) ke sinyal sinusoidal dengan perbedaan frekuensi antara masukan logika tinggi ( Mark ) dan logika rendah (Space). Rangkian FSK (frequency Shift Keying) modulator ini sangat cocok untuk aplikasi pengiriman data serial atau pulsa kotak melalui pemancar radio. b). Rangkaian Pemancar FM Pemancar FM disini berfungsi sebagai alat pengiriman data yang dikirim dari FSK modulator dan telah diproses oleh mikrokontroller. Data tersebut dikirim oleh pemancar FM dalam bentuk bit – bit yang dikeluarkan oleh mikrokontroller untuk langsung dipancarkan oleh pemancar FM melalui antena sebagai media terakhir untuk proses pengiriman transmisi data yang akan dikirim.
3. PSK (Phase Shift Keying)
Dalam modulasi analog kita sulit membedakan antara modulasi frekuensi dengan modulasi fase, sehingga keduanya dikatagorikan sebagai hal yang sama karena keduanya memiliki pengaruh yang sama pada sinyal carrier yaitu perubahan frekuensi sesuai dengan variasi amplitudo sinyal informasi yang memodulirnya. Dalam kasus modulasi digital perbedaan antara frekuensi modulasi dengan fase modulasi cukup jelas, karena dalam modulasi digital sinyal informasi .memiliki bentuk gelombang diskrit. Seperti dalam hal modulasi amplitudo dan modulasi frekuensi, kita memulai dengan sinyal carrier sinusoida yang memiliki bentuk dasar [A cos q(t)]. Dengan adanya proses modulasi pada fase gelombang carrier tersebut yaitu dengan sistem phase shift keying (PSK) nilai q(t) adalah 2phi f c + f(t). Dalam hal ini nilai f(t) memberikan pengertian bahwa fase dari gelombang tersebut termodulasi dan mengandung informasi sesuai dengan input. Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fasa. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi
pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadang-kadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda. Hubungan antara dua sudut fasa yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi). Untuk transmisi Data atau sinyal Digital dengan kecepatan tinggi, lebih efisien dipilih system modulasi PSK. Dua jenis modulasi PSK yang sering kita jumpai yaitu: 3.1 BPSK
BPSK adalah format yang paling sederhana dari PSK, menggunakan dua tahap yang dipisahkan sebesar 180° dan sering juga disebut 2-PSK. Modulasi ini paling sempurna dari semua bentuk modulasi PSK. Akan tetapi bentuk modulasi ini hanya mampu memodulasi 1 bit/simbol dan dengan demikian maka modulasi ini tidak cocok untuk aplikasi data-rate yang tinggi dimana bandwidth _nya dibatasi. Modulasi BPSK adalah suatu system modulasi digital dengan membedakan phase, dimana perbedaan antara bit 1 dan bit 0 ditandai dengan adanya perbedaan phase pada sinyal output dari modulator BPSK tersebut. Salah satu contoh dari aplikasi BPSK adalah Digital Clock . Digital clock berfunsi untuk mengatur kecepatan proses pencuplikan dari proses pemodulasian simulasi BPSK tersebut, sample time pada block digital clock digunakan untuk menginputkan kecepatan diinginkan.
(time) pencuplikan yang
3.2 QPSK
Kadang-Kadang dikenal sebagai quarternary atau quadriphase PSK atau 4-PSK, QPSK menggunakan empat titik pada diagram konstilasi, terletak di sekitar suatu lingkaran. Dengan empat tahap, QPSK dapat mendekode dua bit per simbol. Hal ini berarti dua kali dari BPSK. Analisa menunjukkan bahwa ini mungkin digunakan untuk menggandakan data rate jika dibandingkan dengan sistem BPSK. Walaupun QPSK dapat dipandang sebagai sebagai suatu modulasi quaternary, lebih mudah untuk melihatnya sebagai dua quadrature carriers yang termodulasi tersendiri. Dengan penafsiran ini, maka bit yang digunakan untuk mengatur komponen phase pada sinyal carrier ketika digunakan untuk mengatur komponen quadrature-phase dari sinyal carrier tersebut. BPSK digunakan pada kedua carrier dan dapat dimodulasi dengan bebas. Modulasi QPSK merupakan salah satu jenis modulasi M - Quadrature Amplitude Modulation (QAM) dengan M=4. Bit input biner dipisah menjadi dua kanal transmisi baseband yaitu I dan Q, kemudian pada kanal tersebut sinyal diubah menjadi sinyal PAM oleh pengubah, dari sinyal biner yang memiliki amplitude +1 dan 0, ke sinyal L level yang memiliki amplitude +(L -1) dan – (L - 1), lazim disebut 2 to L Converter, dimana nilai L = 2k/2. Setelah sinyal menjadi sinyal PAM, lalu dimodulasi dengan modulator seimbang (balanced modulator) Adapun aplikasi dari PSK adalah sebagai berikut: Salah satu alat dalam kehidupan sehari-hari yang menggunakan modulasi PSK adalah MODEM dan Telepon Selular.
DAFTAR PUSTAKA
1. http://backt.blogspot.com/2008/05/modulasi-digital.html 2. http://www.scribd.com/doc/40541659/Modulasi-Digital-FSK 3. http://ranazaini.blogspot.com/2010/10/aplikasi-modulasi-digital-1-fsk.html 4. www.scribd.com/APLIKASI -MODULASI-DIGITAL 5. Mercubuana.ac.id. 6. http://digilib.ittelkom.ac.id/index.php?option=com_content&view=article&id =561:hsdpa-high-speed-downlink-packet-access&catid=17:sistemkomunikasi-bergerak&Itemid=14 7. http://mazterchez.blogspot.com/2009/12/psk-phase-shift-keying.html 8. http://id.wikipedia.org/wiki/Modulasi 9. http://teknikmodulasi.blogspot.com/2012/05/aplikasi-modulasi-digital.html
