TKE 2102

TEKNIK TELEKOMUNIKASI DASAR

Kuliah 3 Modulasi Amplitudo

Indah Susilawati, S.T., M.Eng.

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Mercu Buana Yogyakarta

2009

B A B I I I

M O D U L A S I A M P L I T U D O

Tujuan Instruksional

1. Umum

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, mahasiswa dapat menjelaskan

prinsip-prinsip dasar telekomunikasi.

2. Khusus

Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan pengertian

modulasi amplitudo, pembangkitan AM, indeks modulasi, spektrum,

distribusi daya dan analisis sinyal AM.

3.1 Pengertian Modulasi

Modulasi merupakan proses mengubau-ubah parameter suatu sinyal

(sinyal pembawa atau carrier) dengan menggunakan sinyal yang lain (yaitu

sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi). Sinyal informasi dapat

berbentuk sinyal audio, sinyal video, atau sinyal yang lain.

Berdasarkan parameter sinyal yang diubah-ubah, modulasi dapat

dibedakan menjadi beberapa jenis:

1. Modulasi amplitudo (AM, Amplitudo Modulation)

Pada modulasi amplitudo, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi

mengubah-ubah amplitudo sinyal pembawa. Besarnya amplitudo

sinyal pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal

pemodulasi.

2. Modulasi frekuensi (FM, Frequency Modulation)

Pada modulasi frekuensi, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi

mengubah-ubah frekuensi sinyal pembawa. Besarnya frekuensi sinyal

pembawa akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

21

3. Modulasi Fasa (PM, Phase Modulation)

Pada modulasi fasa, sinyal pemodulasi atau sinyal informasi

mengubah-ubah fasa sinyal pembawa. Besarnya fasa sinyal pembawa

akan berbanding lurus dengan amplitudo sinyal pemodulasi.

Pada modul mata kuliah ini hanya akan dibahas tentang modulasi

amplitudo dan modulasi frekuensi, dan pada bab ini akan dibahas jenis

modulasi yang pertama.

3.2 Modulasi Amplitudo

Seperti telah dijelaskan di atas, pada modulasi amplitudo maka

besarnya amplitudo sinyal pembawa akan diubah-ubah oleh sinyal pemodulasi

sehingga besarnya sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi tersebut.

Frekuensi sinyal pembawa biasanya jauh lebih tinggi daripada frekuensi

sinyal pemodulasi. Frekuensi sinyal pemodulasi biasanya merupakan sinyal

pada rentang frekuensi audio (AF, Audio Frequency) yaitu antara 20 Hz

sampai denan 20 kHz. Sedangkan frekuensi sinyal pembawa biasanya berupa

sinyal radio (RF, Radio Frequency) pada rentang frekuensi tengah (MF, Mid-

Frequency) yaitu antara 300 kHz sampai dengan 3 Mhz. Untuk

mempermudah pembahasan, hanya akan didiskusikan modulasi dengan sinyal

sinus.

Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai em = Vm sin m t dan sinyal pembawanya dinyatakan sebagai ec = Vc sin c t , maka sinyal hasil modulasi disebut sinyal termodulasi atau eAM. Berikut ini adalah analisis

sinyal termodulasi AM.

eAM = Vc (1 + m sin m t ) sin c t = Vc . sin c t + m . Vc . sin c t . sin m t = Vc . sin c t + m.Vc.cos(c - m) t

- m.Vc.cos(c + m) t

22

dengan

eAM : sinyal termodulasi AM

em : sinyal pemodulasi

ec : sinyal pembawa

Vc : amplitudo maksimum sinyal pembawa

Vm : amplitudo maksimum sinyal pemodulasi

m : indeks modulasi AM

c : frekuensi sudut sinyal pembawa (radian/detik) m : frekuensi sudut sinyal pemodulasi(radian/detik)

Hubungan antara frekuensi sinyal dalam hertz dengan frekuensi sudut

dinyatakan sebagai:

= 2 f Gambar 3.1 memperlihatkan sinyal informasi (pemodulasi), sinyal pembawa,

dan sinyal termodulasi AM.

Komponen pertama sinyal termodulasi AM (Vc sin c t) disebut komponen pembawa, komponen kedua ( yaitu m.Vc.cos(c - m) t ) disebut komponen bidang sisi bawah atau LSB : Lower Side Band), dan

komponen ketiga ( yaitu m.Vc.cos(c + m) t ) disebut komponen bidang sisi atas atau USB : Upper Side Band). Komponen pembawa mempunyai

frekuensi sudut sebesar c , komponen LSB mempunyai frekuensi sudut sebesar c - m , dan komponen USB mempunyai frekuensi sudut sebesar c + m . Pada gambar 3.2 diperlihatkan spektrum frekuensi gelombang

termodulasi AM yang dihasilkan oleh spektrum analyzer. Harga amplitudo

masing-masing bidang sisi dinyatakan dalam harga mutlaknya.

23

3.2.1 Indeks Modulasi AM

Derajat modulasi merupakan parameter penting dan juga sering disebut

indeks modulasi AM, dinotasikan dengan m. Parameter ini merupakan

perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi (Vm) dengan

amplitudo puncak sinyal pembawa (Vc). Besarnya indeks modulasi

mempunyai rentang antara 0 dan 1. Indeks modulasi sebesar nol, berarti tidak

ada pemodulasian, sedangkan indeks modulasi sebesar satu merupakan

pemodulasian maksimal yang dimungkinkan.

Besarnya indeks modulasi AM dinyatakan dengan persamaan:

c

mVVm =

Indeks modulasi juga dapat dinyatakan dalam persen dan dinotasikan

dengan M,

%100xVV

Mc

m=

3.2.2 Sampul Gelombang Termodulasi AM

Pada sub bab ini akan dibahas tentang persamaan yang menyatakan

amplitudo gelombang termodulasi AM. Ini juga dikenal sebagai sampul

gelombang termodulasi AM. Sampul ini merupakan garis imaginer yang

digambar antara nilai-nilai puncak pada setiap siklus, memberikan bentuk

yang ekivalen dengan bentuk tegangan pemodulasi.

esampul = Vc + em

= Vc + Vm sin m t

Oleh karena Vm = m Vc maka persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai:

esampul = Vc + m Vc sin m t = Vc ( 1 + m sin m t ) sampul positif = - Vc ( 1 + m sin m t ) sampul negatif

24

Gambar 3.1 (a) Sinyal pemodulasi (b) Sinyal pembawa

(c) Sinyal termodulasi AM

Gambar 3.2 Spektrum frekuensi sinyal termodulasi AM

25

Gambar 3.3 memperlihatkan contoh sampul positif dan negatif, jika Vc = 2

Volt, Vm = 1,06 Volt, m = 0,53.

Gambar 3.3 Sampul gelombang termodulasi AM

3.3 Bidang-sisi Tunggal (Single Sideband)

Sinyal termodulasi AM seperti telah dibahas di atas, terdiri dari tiga

komponen yaitu komponen pembawa, komponen bidang sisi atas, dan

komponen bidang sisi bawah. Sinyal ini dapat ditransmisikan atau

dipancarkan secara keseluruhan ke arah penerima. Transmisi semacam ini

disebut transmisi DSBFC (Double Side Band Full Carrier) yang berarti

pemancaran dua bidang sisi (atas dan bawah) berikut dengan komponen

pembawanya. Jenis transmisi yang demikian membutuhkan lebar bidang

sebesar 2 fm, dengan fm adalah frekuensi tertinggi sinyal pemodulasi.

Amplitudo puncak komponen pembawa merupakan bagian yang

terbesar, yaitu Vc. Sedangkan kedua komponen yang lain mempunyai

amplitudo puncak yang sama, yaitu .m.Vc. Hal ini berarti bahwa jika m =

1, maka setiap satuan daya pancaran DSBSC terdiri atas dua pertiga bagian

26

komponen pembawa dan sisanya terbagi pada komponen bidang sisi atas

(USB) dan bidang sisi bawah (LSB).

Kenyataan di atas merupakan suatu kerugian karena komponen

pembawa dengan daya yang terbesar dari ketiga komponen yang ada ini,

sebenarnya tidak membawa informasi apapun. Jenis transmisi DSBSC

(Double Side Band Suppressed Carrier) merupakan jenis transmisi sinyal

termodulasi AM dimana komponen pembawanya telah ditekan menjadi nol.

Pada jenis ini, lebar bidang yang dibutuhkan sama dengan lebar bidang yang

dibutuhkan pada transmisi DSBFC. Gambar 3.4 memperlihatkan sinyal

termodulasi AM DSBSC.

Gambar 3.4 Sinyal DSBSC (a) domain waktu (b) domain frekuensi

Informasi pada sinyal termodulasi AM terkandung dalam komponen

USB dan LSB. Dengan demikian, dapat dipilih opsi lain dalam pentransmisian

sinyal termodulasi AM yaitu dengan mentransmisikan salah satu komponen

bidang sisi, komponen USB atau LSB saja. Cara pentransmisian seperti ini

disebut transmisi bidang tunggal (SSB : Single Side Band). Selain lebih hemat

daya, transmisi SSB juga lebih hemat lebar bidang (yaitu hanya membutuhkan

setengah dari lebar bidang yang dibutuhkan pada transmisi DSBFC). Gambar

3.5 memperlihatkan pemilihan komponen LSB dan USB dalam sistem SSB.

27

Dalam hal ini yang dipilih untuk dipancarkan adalah komponen USB. Proses

pemilihan dapat dilakukan dengan cara penapisan (filtering).

Gambar 3.5 Pemilihan komponen USB untuk ditransmisikan

dalam sistem SSB

3.4 Vestigial Sideband (VSB)

Penapisan salah satu komponen bidang sisi (LSB atau USB) pada

transmisi SSB dapat menghemat lebar bidang dan daya pancar. Penapisan

semacam ini membutuhkan cara khusus dan proses konversi. Terdapat suatu

teknik intermediet antara SSB dan DSBFC yang disebut vestigial sideband

(VSB), yang digunakan dalam industri televisi komersial untuk transmisi dan

penerimaan sinyal video.

Dalam VSB, sebagian (vestige) komponen bidang sisi bawah (LSB)

ikut ditransmisikan bersama komponen bidang sisi atas (USB) dan komponen

pembawa. Hal ini dimaksudkan untuk menjamin bahwa komponen USB

termasuk pembawa video benar-benar ditransmisikan secara keseluruhan.

Disamping itu juga didapatkan penghematan daya dan lebar bidang jika

dibandingkan dengan transmisi DSBFC. Perhatikan gambar 3.6.

28

Gambar 3.6 Format kanal standart FCC untuk transmisi gambar warna dan

monokrom di US

3.6 Contoh Soal dan Penyelesaian

1. Sinyal pembawa sinusoidal dengan frekuensi 3 kHz mempunyai

amplitude puncak 2 Volt dimodulasi AM oleh sinyal audio 750 Hz yang

mempunyai amplitude puncak 750 mV. Tentukan:

a. Indeks modulasi AM

b. Spektrum frekuensi gelombang termodulasi AM

Penyelesaian:

a. Indeks modulasi AM-nya adalah:

375,0210x750

VVm

3c

m

==

=

29

Atau dapat juga dinyatakan dalam persen, yaitu:

M = m x 100%

= 0,375 x 100%

= 37,5 %

b. Persamaan gelombang termodulasi AM-nya sbb:

)cos(2

Vmt)cos(2

Vmtf2sinVe mccmccccAM ++=

)f2f2cos(2

Vmt)f2f2cos(2

Vmtf2sinVe mccmccccAM ++=

Dengan mengganti dengan 2f, maka

t)750.23000.2cos(22375,0

t)750.23000.2cos(22375,0t3000.2sin2eAM

+

+=

t)7500cos(375,0t)4500cos(375,0t6000.sin2eAM +=

Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa komponen

pembawa mempunyai amplitudo 2 Volt dengan = 6000. Komponen LSB mempunyai amplitudo 0,375 Volt dengan

= 4500. Komponen USB mempunyai amplitudo 0,375 Volt dengan = 7500.

3.7 Soal-soal Tambahan

1. Sebut dan jelaskan jenis-jenis modulasi yang anda ketahui.

2. Berikan penjelasan tentang hal-hal berikut:

a. Indeks modulasi AM

b. DSBFC

30

c. DSBSC

d. SSB

e. VSB

3. Jelaskan tentang lebar bidang yang dibutuhkan untuk transmisi sinyal

termodulasi AM.

4. Mengapa indeks modulasi AM hanya mempunyai rentang dari 0 hingga

sebesar 1 atau 100%? Jelaskan.

5. Apa saja keuntungan jenis modulasi AM? Apa pula kerugiannya?

Cover.pdfDastel_Bab_3.pdfTujuan Instruksional 1. Umum 2. Khusus

Komponen pertama sinyal termodulasi AM (Vc sin (c t) disebut komponen pembawa, komponen kedua ( yaitu m.Vc.cos((c - (m) t ) disebut komponen bidang sisi bawah atau LSB : Lower Side Band), dan komponen ketiga ( yaitu m.Vc.cos((c + (m) t ) disebut komponen bidang sisi atas atau USB : Upper Side Band). Komponen pembawa mempunyai frekuensi sudut sebesar (c , komponen LSB mempunyai frekuensi sudut sebesar (c - (m , dan komponen USB mempunyai frekuensi sudut sebesar (c + (m . Sinyal termodulasi AM seperti telah dibahas di atas, terdiri dari tiga komponen yaitu komponen pembawa, komponen bidang sisi atas, dan komponen bidang sisi bawah. Sinyal ini dapat ditransmisikan atau dipancarkan secara keseluruhan ke arah penerima. Transmisi semacam ini disebut transmisi DSBFC (Doble Side Band Full Carrier) yang berarti pemancaran dua bidang sisi (atas dan bawah) berikut dengan komponen pembawanya. Jenis transmisi yang demikian membutuhkan lebar bidang sebesar 2 fm, dengan fm adalah frekuensi tertinggi sinyal pemodulasi.