MODULASI AMPLITUDO TEKNIK ELEKTRO Energi EM berbanding lurus dengan f Energi menentukan interaksi EM dengan materi Spektrum Frekuensi Radio Dimensi Antena Untuk efisiensi radiasi, dimensi antena harus orde besarnya sama dengan panjang gelombang . Misal sinyal informasi dengan frekuensi 1 kHz, maka panjang gelombangnya: = c/f = 300 x 106/1000 m = 300 km. Jelas tidak mungkin membuat antena dengan ukuran ini. INFRASTRUKTUR TELEKOMUNIKASI PSTN (Public Switching Telephone Network ): - Dial up Line, Leased line. Saluran Microwave (microwave link) untuk Wireless LAN, Wireless Data Network. Kabel serat optik ISDN (Integrated Services Digital Network) Komunikasi SatelitVSAT (Very Small Apperture Terminal ). Jaringan Telepon Telepon Salah satu peralatan komunikasi pertama Telepon Seluler Memungkinkan komunikasi dengan mobilitas tinggi Mesin Faksimile Memungkinkan mengirim dokumen pada jarak jauh Modem Memungkinkan mengkoneksikan komputer pada jarak jauh Cellular Radio Telephone Telepon selular bekerja dengan mengirimkan gelombang radio ke menara-menara selular, dimana daerah liputan menara antara : jarak dekat 1,5 sampai 2,4 km,jarak jauh 48 sampai 56 km. Bekerja pada daerah frekuensi: 900, 1800 dan 1900 MHz. Menara-menara terhubung pada Central Switching Station, biasanya menggunakan kabel, serat optik, atau gelombang mikro. Station ini menangani panggilan-panggilan selular dan menghubungkannya ke seluruh jaringan telepon. Jaringan Komunikasi Selular Ada tiga macam metoda akses untuk mengijinkan sebuah saluran dipakai secara bersama-sama : 1. FDMA (Frequency Division Multiple Access) yang diterapkan pada selular analog AMPS. 2. TDMA (Time Division Multiple Access) yang diterapkan pada GSM. 3. CDMA (Code Division Multiple Access) yang memiliki kapasitas 4 5 kali TDMA, yang diterapkan pada PCS-1900. Modulator Demodulator (MODEM) TEKNIK MODULASI Memodulasi berarti menempatkan sinyal informasi yang berfrekuensi rendah ke suatu pembawa (carrier) frekuensi tinggi, untuk memperbesar jarak jangkauan. METODA MODULASI ANALOG Modulasi Amplitudo (AM) Modulasi Frekuensi(FM) Modulasi Fasa(PM) Single-sideband suppressed carrier (SSB) Double-sideband suppressed carrier (DSB-SC) METODA MODULASI UNTUK DATA DIGITAL Modulasi Amplitudo Modulasi FrekuensiFrequency Shift Keying(FSK) Pulse Amplitude Modulation (PAM) Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Modulasi Fasa Phase Shift Keying(PSK) Differential Phase Shift Keying(DPSK) Offset Phase Shift Keying(OPSK) Modulasi Amplitudo untuk Data Digital Modulasi Pergeseran Fasa untuk Data Digital MODULASI AMPLITUDO Bila suatu gelombang pembawa dimodulasi amplitudo, maka amplitudo bentuk gelombang tegangan pembawa dibuat berubah sebanding dengan tegangan yang memodulasi. Persamaan gelombang pemodulasi:em = Em maks sin emt Persamaan gelombang pembawa: ec = Ec makssin ect Maka tegangan sesaat dari sinyal yang dimodulasi:e = (Ec maks + em) sin ect e = (Ec maks + Em maks sin emt) sin ect Indeks Modulasi Indeks modulasi amplitudo didefinisikan sebagaiperbandingan antara tegangan puncak sinyal pemodulasi dengan tegangan pembawa puncak tanpa modulasi. Indeks Modulasi (m): maks cmaks mEEm = Persamaan gelombang yang dimodulasi : e = (Ec maks + Em maks sin emt) sin ect Maka persamaan menjadi: e = Ec maks (1 + m . sin emt) sin ect Penambahan Linier dari dua gelombang Sinus Em = Ec Em = Ec Em< Ec Modulasi sebagianModulasi penuhModulasi kecil Modulasi sebagian Modulasi penuh Modulasi lebih Overmodulation m > 1 Hilangnya informasi sinyal Spektrum Frekuensi Gelombang yang dimodulasi amplitudo dapat diuraikan ke dalam komponen-komponen sinus dan kosinus: e = Ec maks (1 + m . sin emt) sin ect Amplitudo pembawa dapat dinormalisasi Ec maks=1V e = (1 + m sin emt) sin ect e = sin ect + m sin emtsin ect e = sin ect + m/2 [cos(ec - em)t - cos(ec + em)t] e = sin ect + m/2 cos(ec - em)t m/2 cos(ec + em)t Persamaan terdiri dari tiga komponen terpisah, yang dapat dipandang sebagai tiga generator sinusoida yang dihubungkan seri Representasi Generator dan Spektrum 1 sin ect m/2 . cos(ec - em)t m/2 . cos(ec + em)t e fc fc - fm fc + fm m/2m/2 Representasi generator gelombang yang dimodulasi Representasi spektrum gelombang yang dimodulasi 1 Soal Sebuah gelombang pembawa dengan frekuensi 10 MHz dan nilai puncak 10 V di modulasi amplitudo oleh sebuah gelombang sinus 5 kHz dengan amplitudo 6 V. Tentukan indeks modulasi dan gambarkan spektrumnya. Daya Rata-rata Daya sesaat yang ditimbulkan oleh gelombang yang dimodulasi pada sebuah resistor R adalah: ReP2=Persamaan gelombang yang dimodulasi e = sin ect + m/2 cos(ec-em)t m/2 cos(ec+em)t dapat ditulis sebagai e = eC + eL - eU dengan: eC = tegangan pembawa sesaat eL = tegangan frekuensi sisi bawah sesaat eU = tegangan frekuensi sisi atas sesaat Daya sesaat dapat ditulis dengan: R) e e (eP2U L C+ +=Suku-suku yang dikuadratkan merepresentasikan daya sesaat dari masing-masing komponen gelombang. ) e e e e e e (R2ReReRePU C U L L C2U2L2C + + + =Daya rata-rata : REP2av =Tegangan pembawa rms adalah : EC = 0,707 Ec maks Maka daya rata-rata pembawa: REP2CC =Tegangan frekuensi sisi rms adalah :ES = 0,707 (1/2m) Ec maks Maka daya rata-rata frekuensi sisi: C2 2ssfP4mREP = =Daya rata-rata total dalam gelombang yang dimodulasi: C2C2C TP4mP4mP P + + =atau dapat ditulis : )2m(1 P P2C T+ =Untuk modulasi 100% (m=1), daya rata-rata pada salah satu dari frekuensi sisi adalah: C sfP41P =Daya rata-rata totalnya: C TP 5 , 1 P =Karena itu perbandingan dari daya frekuensi sisi tunggal terhadap daya total adalah 1/6. Catatan Dari contoh sinyal yang dimodulasi penuh (m=1), terlihat bahwa perbandingan antara daya frekuensi sisi tunggal terhadap daya total adalah 1:6. Karena frekuensi sisi mengandung semua informasi tentang sinyal modulasi (amplitudo dan frekuensi), maka sebenarnya hanya satu frekuensi sisi saja yang perlu dipancarkan. Pemancaran hanya satu jalur sisi (sideband) akan mengakibatkan penggunaan daya yang jauh lebih efisien. Tegangan dan Arus Efektif Misalnya E adalah tegangan efektif (rms) dari gelombang yang dimodulasi; maka daya rata-rata total adalah: REP2T =Dengan membandingkan dengan persamaan modulasi : )2m(1 PRE2C2+ =)2m(1RERE2 2C2+ =atau Karena itu dari persamaan didapatkan: 2m1 E E2C+ =Penalaran serupa dapat diterapkan untuk arus : 2m1 I I2C+ =Perbandingan Arus : CrIII =Dengan:I adalah arus rms dari pembawa yang dimodulasi IC adalah arus rms dari pembawa tanpa modulasi Indeks Modulasi Arus : 1) 2(I m2r =Dengan memonitor arus antena, dan menetapkan pembacaan yang berhubungan dengan IC sama dengan satu, maka ammeter dapat langsung dikalibrasi sebagai fungsi dari m. Soal Bila tanpa modulasi arus rms antena dari sebuah pemancar radio adalah 10 A, dan arus itu naik menjadi 12 A bila pembawa dimodulasi dengan gelombang sinusoida. Hitunglah indeks modulasi. Jawab Perbandingan arus: 2 , 11012Ir= =Indeks modulasi arus: 94 , 0 1) 2(1,2 m2= =Modulasi Sinyal dengan Gelombang Kompleks Misal sinyal modulasi adalah dalam bentuk: em = E1 sin emt + E2 sin 2emt + E3 sin 3emt + Gelombang pembawa yang dimodulasi:e = (Ec maks + em) sin ect Indeks modulasi untuk setiap komponen harmonisa: maks c11EEm=maks c22EEm=maks c33EEm= Cara yang sama diterapkan pada sinyal modulasi terdiri dari gelombang sinus tanpa ada hubungan harmonisa em = E1 sin e1t + E2 sin e2t + E3 sin e3t + Spektrum yang mengandung frekuensi-frekuensi modulasi dengan hubungan harmonisa Spektrum yang mengandung frekuensi-frekuensi modulasi tanpa hubungan harmonisa Representasi jalur modulasi untuk suatu sinyal modulasi kompleks Jalur modulasi untuk suatu sinyal modulasi pada musik atau pembicaraan. Daya rata-rata gelombang modulasi kompleks Rumus untuk daya rata-rata dalam gelombang dengan modulasi kompleks dapat diturunkan dengan cara yang sama: ...)) m m (m (1 P P232221 21C T+ + + + =Pengukuran tegangan dan arus rms untuk menentukan indeks modulasi akan menghasilkan nilai efektif meff ... m m m m232221 eff+ + + =Maka daya rata-rata gelombang dengan modulasi kompleks adalah: )2m(1 P P2effC T+ =Kedalaman Modulasi Untuk mencegah modulasi lebih (overmodulation), kedalaman modulasi tidak boleh melebihi 10%, dan ini adalah lebih membatasi dari pada ketentuan meff s 1. Kedalaman modulasi didefinisikan sebagai perbandingan dari perubahan maksimum kebawah dalam amplitudo terhadap amplitudo pembawa yang dinyatakan sebagai suatu persentase. 100% x EEmodulasi Kedalaman maks cm=Hanya untuk gelombang sinusioda : 100% xm modulasi Kedalaman=sebab : Em = Ec maks Kedalaman Modulasi Persentase Modulasi % 100 .EEm %cm=% 100 .A BA - Bm %+=atau Soal Sebuah bentuk gelombang modulasi kompleks terdiri dari sebuah gelombang sinus dengan amplitudo 3 V dan frekuensi 1000 Hz, dan sebuah gelombang kosinus dengan amplitudo 5 V dan frekuensi 3000 Hz, memodulasi suatu tegangan pembawa 500 kHz dengan puncak 10 V. Gambarkan spektrum dari gelombang yang dimodulasi itu, dan tentukan daya rata-rata gelombang yang dimodulasi diumpankan ke dalam suatu beban 50 O. Dik.E1 = 3 VE2 = 5 V f1 = 1000 Hzf2 = 3000 Hz fc = 500 kHzEc maks = 10 V Tentukan: spektrum dan PT. Jawab: m1 = 3/10 = 0,3m2 = 5/10 = 0,5 f1L = 500 1 = 499 kHzf1U = 500 + 1 = 501 kHz f2L = 500 3 = 497 kHzf2U = 500 + 3 = 503 kHz 500 f (kHz) 501499503497 m1/2m1/2 m2/2m2/2 10 V 1,5 V1,5 V 2,5 V2,5 V Indeks modulasi efektif 2221 effm m m + =34 , 0 ) 5 , 0 ( ) 3 , 0 ( m2 2eff= + =Tegangan rms pembawa : Ec = 0,707 Ec maks=7,07 V Daya rata-rata pembawa: Watt 0,999650) 07 , 7 (REP2 2CC= = =Maka daya rata-rata gelombang dengan modulasi kompleks adalah: W 169 , 1 )20,340,9996(1 )2m(1 P P2effC T= + = + = M. Syamsa Ardisasmita Oscillators Kriteria Barkhausen untuk osilasi kontinyu: Penguatan loop tertutup, |BAV| = 1. Pergeseran fasa loop = 0o atau perkalian integer dari 360o pada frekuensi kerja. AV = open-loop gain B = feedback factor/fraction AV B Output M. Syamsa Ardisasmita Oskilator Hartley 2 11;21L L LC LfTTo+ = =t12 1LL LB+=12LLB = M. Syamsa Ardisasmita Osilator Colpitts 2 12 12121C CC CC ;LCf ;CCBTTo+= = =t M. Syamsa Ardisasmita Osilator Clapp Osilator Clapp adalah variasi dari rangkaian Colpitts. C4 ditambahkan seri dengan L dalam rangkaian tangki.C2 dan C3 dipilih cukup besar untuk swamp out kapasitansi junction transistor agar diperoleh kestabilan lebih besar.C4