Modulasi Analog

Alfin hikmaturokhman.,st.,mtS1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOMPURWOKERTO

2015

Beberapa Pengertian

Agar komunikasi pada jarak jauh tercapai secara efektif makadiperlukan sinyal pembawa atau carrier pada frekuensi tinggi.

Hal itu diperoleh dengan cara modulasi dari sinyal pemodulasi(band limited signal atau baseband signal) oleh pembawa.

Sinyal yang dihasilkan dengan cara tersebut disebut sinyalbandpass, sistemnya disebut bandpass communication.

Sedangkan komunikasi jarak dekat biasanya tidak menggunakanpembawa, artinya sinyal band limited langsung dikirim.

Sinyal yang dihasilkan disebut sinyal baseband, dan sistemnyadisebut baseband communication.

Alfin.,ST.,MT 2

Sinyal informasi (message) disebut sinyal pemodulasi(modulating signal).

Sinyal pembawa disebut carrier.

Proses penggabungan/pemisahan sinyal informasidengan/dari carrier disebut modulasi/demodulasidan perangkatnya disebut modulator/demodulator.

Sinyal yang dihasilkan oleh modulator disebut sinyaltermodulasi atau modulated signal.

Alfin.,ST.,MT 3

Modulasi

• Modulasi

adalah proses penumpangan sinyal informasi ke sinyal

pembawa.

• Dengan menumpangkan sinyal informasi ke sinyal

pembawa, maka sinyal informasi tersebut dapat dikirimkan

tak terbatas jangkauannya.

• Sinyal informasi pada umumnya mempunyai frekwensi

rendah, sedangkan sinyal pembawa umumnya gelombang

sinusoidal yang mempunyai frekwesi tinggi

Alfin.,ST.,MT 4

Modulasi

• Parameter kunci gelombang sinusoidal pada sinyal pembawa

yaitu :

• Amplitudo

• Fase

• Frekwensi

• Ketiga parameter gelombang sinusoidal tersebut dapat

dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi.

• Hasil modulasi tersebut disebut dengan Sinyal Termodulasi

Alfin.,ST.,MT 5

Modulasi• Modulasi analog

adalah madulasi dimana sinyal informasinya berupa sinyal analog.

Beberapa jenis modulasi analog antara lain :

• Amplitudo Modulation (Modulasi Amplitudo)

o Double Side Band Transmitted Carrier (DSB - TC)

o Double Side Band Suppressed Carrier (DSB - SC)

o Double Side Band Reduced Carrier Transmission (DSB - RC)

o Single Side Band Suppressed Carrier (SSB – SC)

o Vestigial-sideband modulation (VSB)

o Quadrature amplitude modulation (QAM)

• Angle Modulation (Modulasi Sudut)

o Phasa Modulation (PM)

o Frequency Modulation (FM)

Alfin.,ST.,MT 6

• Modulsi digital

adalah modulasi dimana sinyal informasinya berupa sinyal digital.

• Beberapa jenis modulasi digital antara lain

• Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK)

• Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK)

• Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK)

• BPSK

• QPSK

Modulasi

Alfin.,ST.,MT 7

Modulasi Amplitudo

AMPLITUDO MODULATION (AM)MODULASI AMPLITUDO

1. Konsep Dasar Amplitudo ModulasiDalam modulasi amplitudo (AM) sinyal informasi bervariasi

amplitudo gelombang sinus pembawa.

Nilai sesaat dari perubahan amplitudo pembawa sesuai dengan

variasi amplitudo dan frekuensi dari sinyal modulasi.

Garis imajiner yang disebut amplop menghubungkan puncak

positif dan negatif dari gelombang pembawa.

Alfin.,ST.,MT 8

Alfin.,ST.,MT 9

Modulasi Amplitudo

Gelombang Sinusoidal sebagai gelombang pemodulasi

Alfin.,ST.,MT 10

Modulasi Amplitudo

Proses terjadinya Modulasi Gelombang AM

Alfin.,ST.,MT 11

Modulasi Amplitudo

• Dalam AM, maka sangat penting bahwa nilai puncak dari

sinyal modulasi lebih kecil dari nilai puncak dari carrier.

Vm < Vc

• Distorsi terjadi ketika amplitudo sinyal modulasi lebih

besar dari amplitudo pembawa.

• Modulator adalah rangkaian yang digunakan untuk

memproduksi AM. Modulator amplitudo menghitung produk

dari pembawa dan sinyal modulasi.

Alfin.,ST.,MT 12

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 13

Modulasi Amplitudo

2. Indek Modulasi

• Indeks modulasi (m) adalah nilai yang menggambarkanhubungan antara amplitudo sinyal modulasi dan amplitudosinyal pembawa.

• Indeks ini juga dikenal sebagai faktor modulasi atau koefisien,atau tingkat modulasi.

• Mengalikan indeks modulasi dengan 100 memberikanpersentase modulasi.

Alfin.,ST.,MT 14

Modulasi Amplitudo

Overmodulation dan Distorsi

• Indeks modulasi harus angka antara 0 dan 1.

• Jika amplitudo dari tegangan modulasi (Vm ) lebih tinggi daritegangan carrier (Vc), m akan lebih besar dari 1, menyebabkan distorsi.

• Jika distorsi yang cukup besar, sinyal informasi menjadi tidakdapat dipahami.

• Distorsi transmisi suara menghasilkan kacau, suara keras, atau tidak wajar pada speaker.

• Distorsi sinyal video menghasilkan gambar yang kacau dan dilayar TV.

Alfin.,ST.,MT 15

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 16

Beberapa contoh Distorsi pada modulasi AM

Modulasi Amplitudo

Vm Vc

Persentase Modulasi

• Indeks modulasi umumnya dihitung dari pengukuran yang

diambil pada bentuk gelombang termodulasi komposit.

• Menggunakan nilai tegangan osiloskop:

• Jumlah, atau kedalaman, AM kemudian dinyatakan sebagai

persentase modulasi (100 × m) bukan sebagai pecahan.

Alfin.,ST.,MT 17

Modulasi Amplitudo

Vm =Vmax − Vmin

2

Alfin.,ST.,MT 18

Alfin.,ST.,MT 19

Modulasi Amplitudo

Soal

Alfin.,ST.,MT 20

Example

Contd..

• Jika m sama dengan nol persen, maka bentuk tegangankeluaran adalah sama dengan bentuk tegangan keluaranpembawa yang tak termodulasi atau sama denganpersamaan

carrier

cc tfV 2cos

Alfin.,ST.,MT 23

3. Sideband dan Kawasan Frekwensi

Frekuensi samping, atau “sideband” yang dihasilkan sebagai bagian

dari proses modulasi dan terjadi pada spektrum frekuensi

langsung di atas dan di bawah frekuensi pembawa.

Alfin.,ST.,MT 24

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 25

Perhitungan Sideband

Modulasi single-frekuensi gelombang sinus akan menghasilkan

dua sideband

Modulasi gelombang kompleks (misalnya suara atau video)

menghasilkan daerah (range) sidebands.

Sideband bagian atas (fUSB) dan sideband bagian bawah (fLSB)

dapat dihitung:

fUSB = fc + fm dan fLSB = fc - fm

Alfin.,ST.,MT 26

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 27

Modulasi Amplitudo

Gelombang AM (e) adalah jumlah aljabar dari gelombang pembawa (c),gelombang sisi atas (b) dan gelombang bawah (d). Sinyal informasi (a)

Gambaran Kawasan Frekuensi dari sinyal AM

o Mengamati sebuah sinyal AM pada osiloskop, Anda hanya melihatvariasi amplitudo pembawa terhadap waktu.

o Gambar amplitudo sinyal terhadap frekuensi disebut menggambarkansebagai kawasan frekuensi.

o Spectrum Analyzer digunakan untuk menampilkan kawasan frekwensidari sebuah sinyal .

o Bandwidth adalah perbedaan antara frekuensi sideband atas danbawah.

Alfin.,ST.,MT 28

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 29

Modulasi Amplitudo

Gambaran Kawasan Frekuensi dari sinyal AM

contoh:

Sebuah pemancar AM diperbolehkan untuk memancarkan frekuensiyang telah dimodulasi hingga 5 kHz. Jika pemancar AM tersebutmemancarkan pada frekuensi 980 kHz, berapakahapa frekuensisideband dan total bandwidth nya?

Alfin.,ST.,MT 30

Modulasi Amplitudo

Contoh 2

• Misalkan frekuensi gelombang pembawa adalah5000 Hz dan frekuensi gelombang sinyal 100 Hz.

• Dengan demikian kita tahu bahwa batas atas pitafrekuensi adalah (5000 + 100) Hz = 5100 Hz, danbatas bawah pita frekuensi adalah (5000 – 100) Hz =4900 Hz.

• Dari sini kita dapat menghitung lebar pita frekuensi (∆f), yaitusama dengan batas atas pita dikurangi oleh batas bawah pita.Atau secara matematik :

• ∆f = (fc + fm) – (fc – fm)

• ∆f = 2 fm

• Jadi lebar pita (band width) untuk contoh di atas adalah ∆f =200 Hz

Alfin.,ST.,MT 33

AM band allocation

• Dalam standar transmisi gelombang elektromagnetik, Pemancargelombang AM dialokasikan pada interval 10000 Hz (10 kHz). Sebagaicontoh, 960 kHz, 970 kHz, 980 kHz, 990 kHz, dan seterusnya.

• Dengan demikian lebar pita setiap pemancar adalah 10 KHz. Akibatnya,frekuensi sinyal maksimum yang dapat dimodulasikan adalah 5 kHz (5000Hz).

o Dalam transmisi radio, sinyal AM diperkuat oleh power amplifier.

o Sebuah antena radio memiliki karakteristik impedansi yang ideal,

teorinya resistansi murni.

o Sinyal AM adalah gabungan dari pembawa dan sideband sinyal

tegangan.

o Setiap sinyal menghasilkan tenaga dalam antena.

o Daya yang ditransmisikan Total ( ) adalah jumlah daya

pembawa

( ) dan daya dari dua sideband ( dan ).

Alfin.,ST.,MT 35

Daya AM

Alfin.,ST.,MT 36

Contd..

Distribution of AM Power

• How much of the total power goes into carrier and how much into message?

• Even under full modulation, only a third of the transmitted power goes into the message component

1,

3

1

0,0

2 2

2

m

m

m

m

P

P

total

sideband

Example of Power Allocation

• FCC power rating is based on average carrier power. If a transmitted is rated at 5KW and is connected to a 50 ohm load, find the total power and how it is split between carrier and message

Answers...

• Carrier peak amplitude is given by

• Peak sideband(message) power is

volts7075000502

1 2

ccc VVP

WR

VmR

P cs 250070714

1

4

1 222

Soal

• Suatu modulator AM-DSB FC dengan frekuensi carrier 4 MHz diberi masukan sinyal pemodulasi Vs(t) = 2 cos (2π . 3000t) volt. Dari hasil pengukuran dengan osiloskop di output modulator pada beban 50 Ohm diperolehgambar dibawah ini.

Alfin.,ST.,MT 40

20 Volt 10 Volt

• Hitung BW dan indeks modulasi sinyal AM tersebut.

• Hitung amplituda sinyal carrier dan tuliskanpersamaan gelombang AM di output modulator tersebut.

• Gambarkan spektrum sinyal AM tersebut danhitung komponen daya LSB, USB dan komponendaya sinyal carriernya.

• Hitung daya rata-rata sinyal AM di output modulator bila pemodulasi diganti menjadi : Vs(t) = 5 cos (2π .4000t) volt

Alfin.,ST.,MT 41

• Diketahui: AM-DSB-FC

• Fc = 4 MHz

• Sinyal pemodulasi(info):

• Vs(t) = 2 cos (2π x 3000t) volt

• R = 50 ohm

Alfin.,ST.,MT 42

Alfin.,ST.,MT 43

Alfin.,ST.,MT 44

AM Power Efficiency

• Here is AM power distribution

– Carrier power=5000W

– Sideband power=2500W

– Total power=7500

– Efficiency=(sideband power)/total power= (2500)/(7500)=1/3.

• Out of 3 watts of transmitted power, only 1 watt is going into the message

Soal Kelas !!!

Carilah Berapa Total Daya , Daya untuk carierdan daya untuk informasi, dan grafik Total dayaterhadap m, pabila nilai m bervariasi !

• R = 25 Ohm

• m = 0.25 ; 0.50 ; 0.75

• Pc = 6000 watt

Alfin.,ST.,MT 46

5. Single Side Band

o Dalam modulasi amplitudo, dua-pertiga dari daya yang

ditransmisikan dalam carrier, yang mana tidak ada informasi

sama sekali.

o Sinyal informasi berada pada sideband sideband nya.

o Single-sideband (SSB) adalah bentuk AM dimana sinyal

pembawa ditekan dan satu sideband nya dihilangkan.

Alfin.,ST.,MT 47

Modulasi Amplitudo

Sinyal DSB

o Langkah pertama dalam menghasilkan sinyal SSB adalah untukmenekan sinyal pembawa, meninggalkan sidebands atas danbawah.

o Jenis sinyal pembawa yang ditekan disebut double-sideband (DSBSC). Tidak ada daya yang terbuang pada sinyal pembawa.

o Balance Modulator adalah rangkaian yang digunakan untukmenghasilkan jumlah dan perbedaan frekuensi sinyal DSB-SC tetapiuntuk menekan sinyal pembawa.

o DSB tidak banyak digunakan karena sinyal sulit untuk demodulasi(kembali) pada penerima.

Alfin.,ST.,MT 48

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 49

Modulasi Amplitudo

Sebuah tampilan kawasan frekuensi sinyal DSB

Sinyal SSB

o Satu sideband sudah mengandung sinyal informasi yang akan

disampaikan.

o Single-Sideband (SSB-SC) adalah sinyal dimana sinyal

pembawa ditekan dan salah satu sideband nya dihilangkan.

Alfin.,ST.,MT 50

Modulasi Amplitudo

Sinyal SSB

Sinyal SSB menawarkan empat manfaat utama:

o Spektrum ruang adalah tetap dan memungkinkan lebih banyak

sinyal yang akan dikirim dalam rentang frekuensi yang sama.

o Semua daya disalurkan ke dalam sideband tunggal. Ini

menghasilkan sinyal yang lebih kuat yang akan membawa lebih

jauh dan akan lebih andal diterima pada jarak yang lebih jauh.

o Pemakaian bandwidt yang tajam menyebabkan noise pada

sinyal akan berkurang.

o Akan sedikit terdengar sayup sayup dalam jarak jauh.

Alfin.,ST.,MT 51

Modulasi Amplitudo

Kekurangan DSB dan SSB

o Single dan double-sideband tidak banyak digunakan karena

sinyal sulit untuk memulihkan (yaitu demodulasi) pada penerima.

o Untuk daya yang rendah, “pilot carrier” kadang kala ikut

dipancarkan bersama dengan sideband nya. Hal ini dilakukan

untuk mempermudah mengembalikan atau mendapatkan sinyal

informasi pada penerima.

Alfin.,ST.,MT 52

Modulasi Amplitudo

Pertimbangan Daya Sinyal

o Daya yang dipancarkan dipusatkan pada selubung nya atau

peak envelope power (PEP). Sehingga daya maksimum yang

dihasilkan adapah pada puncak amplitudo suara

o Aplikasi DSB dan SSB

Vestigial Sideband (VSB) dihasilkan dengan menekan sebagian

daya pada sideband nya. Jenis ini digunakan untuk

memancarkan sinyal TV

Alfin.,ST.,MT 53

Modulasi Amplitudo

6. Klasifikasi Emisi Radio

o Sebuah kode yang digunakan untuk menunjuk jenis sinyal yang dapat ditransmisikan melalui radio dan kawat.

o Kode ini terdiri dari huruf kapital dan angka.

o Huruf kecil subscript digunakan untuk definisi yang lebih spesifik.

Contoh kode:

DSB dua sidebands, pembawa penuh = A3

DSB dua sidebands, pembawa ditekan = A3b

OOK dan ASK = A1

Alfin.,ST.,MT 54

Modulasi Amplitudo

o International Telecommunication Union (ITU), sebuah organisasi standar, menggunakan kodeuntuk menggambarkan sinyal.

o Contohnya adalah:

• A3F TV amplitude-modulated analog TV

• J3E SSB voice

• F2D FSK data

• G7E phase-modulated voice, multiple signals

Alfin.,ST.,MT 55

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 56

Modulasi Amplitudo

Alfin.,ST.,MT 57

Modulasi Amplitudo