Kata Pengantar Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu wata'ala atas limpahan rahmat dan nikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah dengan judul “Modulasi” yang terdiri dari beberapa sub-judul ini ditulis dengan materi yang penulis baca dari berbagai sumber, penulis mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah mempublikasikan tulisanya tentang materi modulasi baik melalui buku maupun melalui website. Dalam makalah ini terdapat beberapa sub-judul tentang modulasi yang penulis susun dengan sebaik baiknya baiknya namun namun apabila apabila dalam penyusunan penyusunan maupun maupun penulisan penulisan baik baik secara secara isi materi materi maupun maupun bahasa bahasa yang penulis gunakan terdapat kesalahan penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis masih dalam proses belajar untuk menjadi yang terbaik.
Semarang ,5 Juli 2012
Ayub Prasetyo
1
DAFTAR ISI Kata Pengantar...........................................................................................................................................1 BAB I ........................................................................................................................................................4 PENDAHULUAN.....................................................................................................................................4 1.1 LATAR BELAKANG.....................................................................................................................4 1.2 RUMUSAN MASALAH...............................................................................................................4 1.3 TUJUAN.........................................................................................................................................4 BAB II........................................................................................................................................................5 PEMBAHASAN........................................................................................................................................5 2.1 MODULASI...................................................................................................................................5 2.2 JENIS TEKNIK MODULASI........................................................................................................6 2.2.1 Modulasi Analog.....................................................................................................................6 2.2.1.1 Modulasi Amplitudo............................................................................................................6 2.2.1.2 Modulasi Frekuensi.............................................................................................................8 2.2.1.3 Modulasi fasa.......................................................................................................................8 2.2.1 Modulasi Digiital....................................................................................................................9 2.2.2.1 Amplitude Shift Keying.......................................................................................................9 2.2.2.2 Frequency Shift Keying.....................................................................................................10 2.2.2.3 Phase Shift Keying............................................................................................................10 2.3 BALANCE MODULATOR.............................................................................................. ...........11 2.3 DEMODULATOR....................................................................................................................... .12 2.3.1 Rangkaian Demodulator ......................................................................................................12 BAB III....................................................................................................................................................13 PENUTUP...............................................................................................................................................13 3.1 KESIMPULAN.............................................................................................................................13 3.2 SARAN.........................................................................................................................................14 3.3 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................. .................14
2
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.0 Proses Modulasi.....................................................................................................................5 Gambar 2.1 Modulasi Amplitudo..............................................................................................................6 Gambar 2.2 a. m=1, b. m>1 .....................................................................................................................7 Gambar 2.3 Spektrum Modulasi amplitudo .............................................................................................7 Gambar 2.4 Modulasi Frekuensi...............................................................................................................8 Gambar 2.5 Spektrum modulasi frekuensi................................................................................................8 Gambar 2.6 Sinyal modulasi PM..............................................................................................................9 Gambar 2.7 Amplitude Shift Keying.......................................................................................................10 Gambar 2.8 modulasi FSK......................................................................................................................10 Gambar 2.9 sinyal PSK ..........................................................................................................................11 Gambar 2.10 Balance modulator menggunakan FET.............................................................................11 Gambar 2.11 output balanced modulator................................................................................................11
3
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG
dalam komunikasi data sebuah sinyal yang dikirimkan oleh sebuah transmitter menuju ke receiver baik melalui radio maupun media lainya memerlukan sebuah pemrosesan sinyal informasi atau data terlebih dahulu sebelum dikirimkan melalui kanal yang akan digunakan. Hal ini perlu dilakukan untuk menyamakan sinyal dengan parameter kanal, proses ini dinamakan dengan modulasi. Dalam tekniknya modulasi ini terbagi menjadi berbagai jenis yang secara garis besar terbagi menjadi digital dan analog, keduanya memiliki perbedaan dasar pada sinyal informasinya. Untuk mempelajari berbagai ilmu keahlian komunikasi data baik radio maupun lainya modulasi merupakan ilmu wajib yang harus dikuasai.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. 2. 3. 4.
Apakah yang dimaksud Modulasi ? Bagaimanakah teknik Modulasi analog AM dan FM ? Bagaimanakah teknik Modulasi digital ? Apakah Demodulator dan bagaimana rangkaianya ?
1.3 TUJUAN
Penyusunan makalah mengenai Modulasi ini bertujuan untuk memberikan sebuah pembahasan yang mendalam mengenai modulasi sehingga nantinya bisa dimanfaatkan sebagai materi pembelajaran modulasi.
4
BAB II PEMBAHASAN 2.1 MODULASI
modulasi merupakan sebuah pengubahan parameter sebuah sinyal informasi yang akan ditumpangkan pada sinyal carrier atau pembawa yang memiliki frekuensi jauh lebih tinggi. Modulasi ini digunakan dalam komunikasi data untuk mengatasi masalah dengan media atau kanal yang digunakan yaitu agar karakter sinyal informasi baik itu audio, video atau yang lain dapat disesuaikan dengan parameter kanal. Misalkan pada transmisi data radio, dalam perhitungan antena dimensi antena akan dibuat semakin mengecil ketika frekuensi data yang disalurkan semakin besar. Sebuah data dengan frekuensi 3KHz akan memiliki panjang gelombang λ1 = (3 108 m/s )/3 103 1/s = 100km ⋅
⋅
data kedua dengan frekuensi 300MHz akan memiliki panjang gelombang λ2 = (3 10 8 m/s )/3 10 8 1/s = 1m ⋅
⋅
dalam komunikasi radio radiasi gelombang akan efisien jika dimensi antena sebanding dengan panjang gelombang, terlihat jelas disini bahwa untuk membuat sebuah antena yang ideal untuk data pertama itu sulit. Sinyal data pada modulasi biasa disebut dengan sinyal pemodulasi dan sinyal pembawa disebut sinyal carrier , alat yang digunakan untuk modulasi disebut sebagai modulator. Untuk gambaran proses dari modulasi adalah seperti pada gambar 2.0
Gambar 2.0 Proses Modulasi dalam prosesnya sinyal informasi yang ditumpangkan ke sinyal carrier yang memiliki frekuensi jauh lebih tinggi dibandingkan sinyal informasi. Dalam modulasi ini terdapat berbagai macam teknik, ada yang analog yaitu modulasi amplitudo, modulasi frekuensi, modulasi fasa dan ada juga yang digital yaitu ASK (Amplitude Shift Keying) dan PSK (Phase Shitf Keying). Dalam makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai teknik-teknik pemodulasian sinyal.
5
2.2 JENIS TEKNIK MODULASI
2.2.1 Modulasi Analog Dalam teknik modulasi analog sinyal pembawa atau carrier yang digunakan merupakan sinyal analog. Modulasi analog ada 3 jenis yang akan penulis bahas dalam makalah ini.
2.2.1.1 Modulasi Amplitudo Pada teknik modulasi amplitudo sinyal pembawa atau carrier diubah-ubah mengikuti amplitudo sesaat sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan frekuensinya selama proses modulasi tetap sama.
Gambar 2.1 Modulasi Amplitudo sinyal carrier memiliki persamaan : ec – EC sin !ct sinyal pemodulasi memiliki persamaan : em – Em sin !mt dimana, EC = amplitudo maksimum sinyal carrier = 2π f c dengan f c adalah frekuensi sinyal carrier !c Em = amplitudo maksimum sinyal pemodulasi ! m= 2π fm dengan fm adalah frekuensi sinyal pemodulasi dengan persamaan diatas dapat ditemukan sinyal termodulasi: e s = (Ec + em)sin! Ct diturunkan menjadi e s = Ec (1+ m sin! mt)sin!
t
C
diuraikan lagi menjadi es = Ec sin! Ct + ( mEc / 2 ) cos (!
C
- !m )t - (
mEc / 2
) cos (!
C
+ !m )t
indeks modulasi m = Em / Ec\ indeks modulasi merupakan ukuran seberapa dalam sinyal informasi memodulasi sinyal carrier idealnya untuk modulasi nilai m=1. Untuk keadaan seperti pada gambar 2.1 maka dapat dituliskan: m = (Emax – Emin) / (Emax + Emin) 6
untuk melihat seperti apa pengaruh indeks modulasi, lihat gambar 2.2
a
b
Gambar 2.2 a. m=1, b. m>1 Spektrum sinyal termodulasi amplitudo akan seperti gambar 2.3
Gambar 2.3 Spektrum Modulasi amplitudo dari spektrum diatas dapat dilihat bahwa bandwith sinyal termodulasi memiliki lebar 2x dari sinyal pemodulasi. Untuk mencari daya total sinyal termodulasi AM : Pt = Pc (1+m2 /2) = Pc + Pc m2 / 2) Dimana, PCm2/2 adalah total sideband dan P c adalah daya sinyal carrier terdapat beberapa jenis modulasi amplitudo yaitu 1. Amplitude modulation full carrier untuk radiobroadcast 2. Double sideband suppressed carrier (DSB-SC) untuk komunikasi radio 3. Single sideband (SSB) USB (upper sideband), LSB (lower sideband), ISB (independent sideband) untuk komunikasi radio 4. Vestigial sideband (VSB) untuk pemancar TV
7
2.2.1.2 Modulasi Frekuensi Pada teknik modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang carrier , amplitudo sinyal tetap saat modulasi. Modulasi frekuensi disebut juga dengan modulasi sudut sama seperti modulasi fasa. Proses modulasi frekuensi terlihat seperti pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Modulasi Frekuensi dalam modulasi frekuensi besarnya perubahan frekuensi sinyal carrier sebanding dengan perubahan amplitudo sinyal pemodulasi sedangkan laju perubahan frekuensinya sama dengan frekuensi sinyal pemodulasi. Untuk persamaan matematis dari sinyal termodulasi frekuensi adalah sebagai berikut : efm = Ec sin (!
t
c
+ mf sin!mt )
dimana, efm adalah nilai sesaat sinyal FM Ec = amplitudo maksimum sinyal carrier ! c = 2π f c dengan f c adalah frekuensi sinyal carrier ! m= 2π fm dengan fm adalah frekuensi sinyal pemodulasi mf = a/fm adalah indeks modulasi frekuensi spektrum sinyal termodulasi frekuensi akan seperti pada gamvbar 2.5
Gambar 2.5 Spektrum modulasi frekuensi
2.2.1.3 Modulasi fasa Modulasi fasa ini digolongkan dalam jenis modulasi sudut, pada modulasi ini sinyal informasi mengubah-ubah fasa gelombang carrier yang besarnya perubahan fasa sebaning amplitudo sesaat sinyal informasi. Sinyal termodulasi dari teknik ini akan terlihat seperti pada gambar 2.6
8
Gambar 2.6 Sinyal modulasi PM secara sekilas modulasi ini mirip dengan modulasi frekuensi tapi yang membedakan adalah apabila pada modulasi frekuensi perubahan tertinggi terjadi ketika sinyal informasi mencapai amplitudo puncak berbeda dengan modulasi fasa ini yang perubahanya meningkat yaitu perubahan fasa ketika sinyal informasi mengalami perubahan yang paling besar yaitu ketika dari nilai positif ke negatif. Untuk persamaan matematisnya adalah efm = Ec sin (!
t
c
+ mf sin!mt )
2.2.1 Modulasi Digiital Modulasi digital memiliki sinyal pemodulasi digital. Modulasi digital ini untuk mengkondisikan sinyal yaitu data biner melalui media komunikasi bandpass. Dalam modulasi ini prosesnya hanya pertukaran antara high logik dengan low logik yaitu “1” dan “0” antara dua kemungkinan besaran baik frekuensi, fasa maupun amplitudo dari sinyal carrier. Berikut ini akan dibahas beberapa jenis modulasi digital.
2.2.2.1 Amplitude Shift Keying Teknik modulasi digital ASK ini bekerja dengan mengirimkan sinyal carrier dengan amplitudo maksimum dan frekuensi , konstan selama lamanya satu bit high tersebut . T b detik . Keadaan sinyal carrier ini akan berubah sesuai perubahan logik sinyal informasi, ketika sinyal informasi berlogik low “0” maka sinyal carrier tidak dikirimkan selama lamanya satu bit low tersebut T b detik. Proses modulasi ini akan terlihat seperti pada gambar 2.6 .
9
Gambar 2.7 Amplitude Shift Keying untuk persamaan secara matematisnya adalah : sinyal carrier : Ac cos (2π f ct) sinyal termodulasi ASK : s(t)= Ac cos (2π f ct)
2.2.2.2 Frequency Shift Keying Pada teknik modulasi digital ini dibutuhkan 2 buah sinyal sinusoidal dengan amplitudo sama namun memiliki frekuensi yang berbeda (f1 dan f2), masing-masing digunakan untuk merepresentasikan keadaan sinyal informasi yaitu logik high “1” atau low “0”. untuk sinyal termodulasi fsk akan terlihat seperti gambar 2.8.
Gambar 2.8 modulasi FSK untuk persamaan secara matematisnya adalah : s(t) = Ac cos (2π f1t), untuk logik 1 Ac cos (2π f2t), untuk logik 2
2.2.2.3 Phase Shift Keying Dalam modulasi digital PSK Ini kedua keadaan sinyal informasi yaitu low dan high masing-masing akan direpresentasikan oleh sinyal carrier yang memiliki amplitudo dan frekuensi yang sama hanya saja fasa keduanya berbeda sebesar 190 0 . sinyal termodulasi untuk PSK akan terllihat seperti pada gambar 2.9
10
Gambar 2.9 sinyal PSK
untuk persamaan matematisnya akan didapat : s(t) = Ac cos (2π f ct), untuk keadaan “1” Ac cos (2π f ct + π), untuk keadaan “0”
2.3 BALANCE MODULATOR
Balanced modulator adalah sebuah rangkaian yang meredam atau menghilangkan gelombang pembawa. Untuk meredam salah satu sideband dapat dilakukan dengan menambahkan filter (BPF = Band Pass Filter ). Dibawah ini adalah contoh rangkaian balanced modulator yang menggunakan FET
Gambar 2.10 Balance modulator menggunakan FET output dari balanced modulator akan seperti gambar 2.11
11
Gambar 2.11 output balanced modulator
2.3 DEMODULATOR
Demodulator merupakan rangkaian demodulasi yaitu rangkaian yang digunakan untuk mengambil sinyal informasi / pemodulasi dari sinyal yang sudah dimodulasi. Rangkaian demodulator yang akan dibahas pada makalah ini adalah demodulator AM.
2.3.1 Rangkaian Demodulator AM Ada berbagai macam rangkaian demodulator, hal ini disebabkan karena setiap jenis modulasi memiliki proses pengolahan sinyal sendiri begitu juga dengan rangkaian yang digunakan untuk memisahkanya kembali. Sebuah sinyal AM merupakan sebuah sinyal termodulasi dimana amplitudo gelombang carrier berfrekuensi tinggi divariasikan dengan amplitudo gelombang informasi berfrekuensi rendah. Untuk mendapatkan sinyal informasi kembali pada receiver perlu melakukan ekstraksi sinyal informasi tersebut dari sinyal termodulasi proses ini dinamakan demodulasi atau deteksi. Untuk gambarannya terlihat pada gambar 2.12
Gambar 2.12 ilustrasi proses demodulasi detektor ini dikategorikan jadi detektor asinkron dan sinkron, berikut ini akan dibahas mengenai detektor asinkron.
Gambar 2.13 Diagram BLok demodulator................................................. sinyal termodulasi AM utuh dimasukan kedalam penyearah. Sinyal output dari penyearah akan tersisa positive-half envelope yaitu tinggal setengah bagian positvnya dengan level dc kemudian dimasukan ke LPF yang nantinya ouputnya adalah sinyal pemodulasi asli / informasi dengan level dc, setelah itu menghilangkan tegangan dc dan sinyal informasi akan kembali utuh. Gambar 2.13 merupakan rangkaian detektor dioda
12
Gambar 2.13 rangkaian detektor dioda rangkaian diatas terdiri dari 2 inverting amplifier yang terhubung cascade untuk menghasilkan penguatan yang cukup sinyal termodulasi AM. Setelah dikuatkan sinyal akan disearahkan oleh dioda D1 dan kemudian masuk input LPF yang terdiri atas komponen C2. C3, dan D5. Kemudian C4 bertugas untuk melewatkan komponen AC ketika menahan komponen DC.
13
BAB III PENUTUP 3.1 KESIMPULAN
Modulasi merupakan sebuah proses perubahan parameter sinyal informasi untuk mempermudah pengiriman ke media, perubahan ini dilakukan dengan menggunakan sinyal pembawa carrier yang berubah-ubah dipicu oleh sinyal pemodulasi sesuai teknik yang digunakan. Dalam prosesnya terdapat berbagai macam teknik, untuk sinyal informasi berupa sinyal analog terdapat modulasi amplitudo yaitu dengan merubah amplitudo sinyal carrier sesuai dengan perubahan sesaat amplitudo sinyal pemodulasi dengan nilai frekuensi tetap, modulasi frekuensi yaitu dengan merubahubah frekuensi sinyal sementara amplitudo sinyal tetap, modulasi fasa yaitu merubah-ubah fasa sinyal carrier yang besarnya perubahan sebanding dengan perubahan amplitudo sinyal pemodulasi. Selain modulasi analaog untuk sinyal digital digunakan modulasi digital , beberapa teknik untuk modulasi digital adalah Amplitude Shift Keying yang mengirimkan sinyal carrier pada satu kondisi high, Frequency Shift Keying yaitu dengan mengkombinasikan dua buah sinyal carrier yang memiliki frekuensi yang berbeda, Phase Shift Keying dengan mengirimkan sinyal carrier dengan fasa yang berbeda. Dalam tekniknya selain modulasi analog dan digital, ada juga yang disebut dengan modulasi sudut yaitu modulasi frekuensi dan modulasi fasam disebut modulasi sudut karena parameter yang diubah berhubungan dengan besar sudut. Demodulator sebagai pengambil kembali sinyal informasi dari sebuah sinyal termodulasi juga merupakan sebuah perangkat yang penting karena tanpa alat ini sinyal informasi yang tadinya berupa data audio maupun lainya tidak bisa dipakai karena sudah tercampur sedemikian rupa sehingga memerlukan proses pemisahan oleh demodulator ini. 3.2 SARAN
Ilmu tentang modulasi dan demodulasi secara keseluruhan banyak sekali dipakai khususnya dalam ilmu komunikasi data atau telekomunikasi, jadi mempelajari dengan detail tentang modulasi dan demodulasi ini sangat penting karena akan banyak dipakai selanjutnya.
3.3 DAFTAR PUSTAKA
[1] http://ameliawahyu.blog.uns.ac.id/files/2010/05/modulasi-amplitudo.pdf [2] http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/telekomunikasi_&_komputer/bab13_modulasi_dan_demo dulasi.pdf [3] http://ito_riris.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/30301/P5-Teknik+Modulasi.pdf [4] http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_ELEKTRO/196406071995122ARJUNI_BUDI_PANTJAWATI/EK_462_Sistem_Komunikasi_Digital/MODUL_DASAR_TELEKO MUNIKASI.pdf [5] Zuhal dan Zhanggischan.2004. Prinsip Dasar Elektronik.Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama
14
