sistem modulasi analog dan digital
DESCRIPTION
Sistem Modulasi Analog Dan DigitalTRANSCRIPT
SISTEM MODULASI ANALOG DAN DIGITAL
DASAR SISTEM KOMUNIKASI
PUTU RUSDI ARIAWAN (0804405050)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2010
PUTU RUSDI ARIAWAN
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang dengan cepat dan
selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki
mobilitas tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah dan memuaskan
dan mengejar efisiensi di segala aspek. Seiring dengan pesatnya perkembangan
ilmu pengetahuan dan teknologi, menyebabkan sektor–sektor industri semakin
banyak yang menggunakan fasilitas atau peralatan dengan teknologi yang
canggih guna mendapatkan hasil yang optimal dan effisien.
Aktifitas kehidupan sehari-hari banyak tergantung dari penggunaan
informasi. Bentuk-bentuk informasi adalah beraneka ragam, antara lain dalam
bentuk bahasa lisan, tertulis atau data tertulis/gambar. Informasi bisa diolah,
disimpan dan disalurkan. Teknologi-teknologi baru telah dikembangkan untuk
melakukan hal-hal tersebut. Salah satu sarana yang paling penting dalam
penyaluran informasi adalah dengan mengkonversikan informasi ke dalam
bentuk sinyal listrik dan mentransmisikannya dalam jangkauan jarak tertentu
menggunakan suatu media komunikasi.
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
derupa dinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal informasi
tersebut ditumpangkan. (Krauss, H.L, Raab, F.H. 1990)
Modulasi memiliki dua macam jenis, yaitu modulasi sinyal analog dan
modulasi sinyal digital. Contoh modulasi sinyal analog adalah Frequency
Modulation (FM) dan Amplitude Modulation (AM). Sementara modulasi sinyal
digital antara lain Amplitude Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK), dan
Frequency Shift Keying (FSK).
PUTU RUSDI ARIAWAN
2
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas maka dapat dirumuskan masalahnya adalah
bagaiamana sistem modulasi analog dan digital serta apa saja keuntungan dan
kekurangan dari sistem tersebut.
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan tugas ini adalah untuk memahami sistem modulasi
analog dan digital, beserta keuntungan dan kerugiannya.
1.4 Manfaat Penulisan
Manfaat dari penulisan tugas ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam
perkembangan teknologi telekomunikasi khususnya teknologi modulasi dimasa
depan.
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Dalam penulisan tugas ini permasalahan hanya dibatasi pada sistem
modulasi analog dan digital, beserta keuntungan dan kerugiannya.
1.6 Sistematika Pembahasan
Pada penulisan laporan kerja praktek 1 ini sistematika pembahasan
dibagi menjadi beberapa bab, yaitu sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan,
manfaat, serta ruang lingkup dan batasan masalah.
BAB II PEMBAHASAN
Dalam pembahasan ini meliputi teori-teori yang berhubungan dengan
permasalahan modulasi yang dibahas serta teori-teori pendukungnya
BAB III PENUTUP
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran.
PUTU RUSDI ARIAWAN
3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Sejarah Dan Latar Belakang
Bentuk komunikasi antar makhluk hidup yang paling awal adalah suara,
yang dibangkitkan oleh mulut, dan diterima oleh telinga. Apabila jarak antar
makhluk yang berkomunikasi tersebut jauh, diperlukan alat bantu berupa sesuatu
yang dapat dilihat. Sebagai contoh, pada abad ke dua sebelum Masehi, orang
Yunani menggunakan sinyal obor untuk berkomunikasi. Kombinasi dan posisi
yang berbeda dari obor tersebut menghasilkan kombinasi huruf -huruf Yunani.
Bentuk komunikasi menggunakan obor ini merupakan bentuk awal dari sistim
komunikasi data. Suara drum, juga dapat digunakan untuk berkomunikasi dalam
jarak jauh.
Pada abad ke delapan belas, mulai diperkenalkan bendera semaphore
untuk menyampaikan komunikasi. Bendera semaphore ini prinsipnya sama
dengan nyala obor pada jaman Yunani, yang mengandalkan kemampuan
penglihatan. Setiap kombinasi dari bendera semaphore yang dikibarkan
menghasilkan kombinasi huruf -huruf Latin. Pemakaian bendera semaphore ini
terhalang kendala jarak, dimana semakin jauh jarak antar orang yang
berkomunikasi, semakin tidak efisien pemakaian bendera ini.
Pada tahun 1753, Charles Morrison, seorang penemu dari Scotlandia,
memperkenalkan sistem transmisi listrik menggunakan satu kabel (plus ground)
untuk masing-masing huruf. Pada system ini diperlukan sebuah pithball dan
kertas di sisi terima untuk mencetak hasilnya.
Pada tahun 1835, Samuel Morse memulai bereksperimen dengan
telegraph, seperti yang kita kenal sekarang. Dua tahun kemudian, pada 1837,
telegraph mulai dikenalkan oleh Morse di USA, dan oleh Sir Charles Wheatstone
di Inggris. Telegraph pertama kali dipublikasikan pada tahun 1844, dan mulailah
masa komunikasi listrik yang kelak akan menguasai kehidupan manusia.
Skema komunikasi yang dibicarakan di atas dapat dikatakan “digital”
secara alamiah. Dikatakan demikian karena hanya ada sejumlah pesan terbatas
yang digunakan. Tidak demikian halnya setelah Alexander Graham Bell
memperkenalkan telepon pada tahun 1876. Telepon merupakan sistim
komunikasi analog. Pesan yang disampaikan dapat tidak terbatas, karena
PUTU RUSDI ARIAWAN
4
langsung diucapkan dari mulut manusia. Setelah penemuan ini, sistim analog
mulai menggantikan sistem “digital” yang telah ada. Bahkan Western Union
Telegraph Company, perusahaan yang tadinya bergerak di bidang telegraph,
mulai beralih ke bisnis telepon.
Dibutuhkan waktu beberapa abad lamanya, sebelum teknologi berbalik
arah, yaitu sistem digital menggantikan sistem analog. Sejak tahun 1976, sistem
komunikasi digital secara perlahan mulai menggantikan dominasi sistem
komunikasi analog. Pergantian sistem ini berlangsung cukup pesat sejak
ditemukannya komputer dan piranti elektronik solid state.
Aplikasi komersial digital dimulai pada tahun 1962, saat Bell System
memperkenalkan sistem transmisi TI, yang menandai awal kebangkitan revolusi
digital komersial. Di akhir tahun ini, sekitar 250 rangkaian komunikasi digital telah
di-instal. Pada pertengahan tahun 1976, angka ini melonjak mencapai 3 juta.
Suatu perkembangan yang cukup fantastis !
Pada pertengahan 1980 an, ketika sistem komputer merayakan 40
tahun keberadaannya, sementara teknologi solid state masih cukup muda,
jaringan digital dengan kontrol komputer telah dikomersialkan. Masyarakat
informasi telah mencapai level kematangan dalam fase kehidupannya. Akses
komunikasi instan, baik dari mobil, pesawat udara, atau dari gelanggang olah
raga sekalipun, akan menjadi suatu kenyataan.
Dibutuhkan waktu 20 abad lamanya untuk berpindah dari sistim nyala
obor ke sistem komunikasi sinyal listrik, untuk mengkomunikasikan data yang
sama. Dibutuhkan waktu 20 tahun untuk berpindah dari sistem transmisi data
listrik primitif ke sistem komunikasi data lanjutan berkecepatan tinggi. Dan hingga
saat ini, perkembangan teknologi masih belum berakhir.
2.2 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
derupa dinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal informasi
tersebut ditumpangkan. (Krauss, H.L, Raab, F.H. 1990)
PUTU RUSDI ARIAWAN
5
Modulasi memiliki dua macam jenis, yaitu modulasi sinyal analog dan
modulasi sinyal digital. Contoh modulasi sinyal analog adalah Frequency
Modulation (FM) dan Amplitude Modulation (AM). Sementara modulasi sinyal
digital antara lain Amplitude Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK), dan
Frequency Shift Keying (FSK).
SumberInformasi
SourceEncoder
ChannelEncoder
Modulator
Kanal
DemodulatorChannelEncoder
SourceDecoder
Tujuan
Noise
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Transmisi
Tujuan dilakukannya proses modulasi antara lain :
1. untuk memudahkan proses radiasi
a. Pada kanal komunikasi berupa udara, diperlukan antena untuk proses
pemancaran/radiasi dan penerimaan sinyal.
b. Dimensi antena adalah berbanding terbalik dengan frekwensi sinyal yang
dipancarkan/diterimanya. Secara metematis dapat dituliskan sbb:
2
λd
2f
c
2. untuk memungkinkan multiplexing
jika sebuah media transmisi dapat digunakan oleh beberapa kanal,
maka modulasi dapat digunakan untuk menempatkan masing-masing kanal pada
wilayah spektrum frekwensi yang berbeda. Contohnya : teknik fdm pada sistem
telepon.
PUTU RUSDI ARIAWAN
6
3. Untuk mengatasi keterbatasan peralatan
a. Pembuatan peralatan pengolahan sinyal (signal processing devices) seperti
filter dan amplifier memiliki tingkat kesulitan yang berbeda untuk spektrum
frekwensi tertentu.
b. Untuk itu modulasi dapat digunakan untuk menempatkan sinyal informasi ke
wilayah spektrum tertentu, dimana pembuatan peralatan pengolahan
sinyalnya menjadi paling mudah.
4. Untuk memungkinkan pembagian frekwensi
a. Modulasi memungkinkan beberapa stasiun radio dan televisi untuk
melakukan siaran secara bersamaan menggunakan frekwensi sinyal
pembawa yang berbeda. sehingga tidak akan terjadi interferensi antar
stasiun.
b. Di sisi penerima, dengan adanya modulasi, maka dapat dilakukan pemilihan
terhadap stasiun siaran yang memang ingin didengarkan/ditonton.
contohnya: siaran radio dan televisi.
5. Untuk mengurangi pengaruh noise dan interferensi
a. Pengaruh noise dan interferensi tidak dapat seluruhnya dihilangkan dari
sistem komunikasi.
b. Namun dimungkinkan untuk menekan pengaruh gangguan tersebut dengan
menggunakan teknik modulasi tertentu.
c. Sehingga penggunaan teknik modulasi secara umum akan menyebabkan
bandwidth transmisi yang lebih besar dari bandwidth sinyal informasinya.
2.2.1 Modulasi Analog
Pada Teknik Modulasi Analog sinyal informasi yang ditumpangkan pada
sinyal pembawa adalah Sinyal Analog.
Teknik Modulasi Analog yang ada antara lain :
1. Modulasi Linier (Linear Modulation)
2. Modulasi Sudut (Angle Modulation)
2.2.1.1 Modulasi Linier
Menerapkan proses translasi frekwensi langsung dari spektrum sinyal
informasi dengan menggunakan sinyal pembawa sinusoidal.
Modulasi Linier sendiri memiliki beberapa aplikasi dengan kelebihan
dan kekurangan masing-masing, yakni :
PUTU RUSDI ARIAWAN
7
1. Amplitude Modulation (AM)
2. Double-Sideband Modulation (DSB)
3. Single-Sideband Modulation (SSB)
1. Modulasi Amplitudo
Modulasi amplitudo adalah suatu proses mengubah amplitudo gelombang
pembawa sesuai dengan bentuk dari gelombang informasi. Bila suatu gelombang
pembawa dimodulasi amplitudo, maka amplitudo bentuk gelombang pembawa
dbuat berubah sebanding dengan tegangan yang memodulasi (Roddy, D.,
Idris,K., Coolen,J.,1992).
ec = (Ec maks + em) sin ct
dimana e adalah tegangan sesaat dari sinyal yang dimodulasi, Ec maks tegangan
pembawa puncak tanpa modulasi, dan em tegangan modulasi sesaat.
Puncak-puncak dari siklus pembawa dapat dihubungkan sehingga
membentuk sebuah gelombang selubung (envelope wave).
eenv = Ec maks + em
dimana eenv adalah nilai sesaat dari gelombang slubung.
e = eenv sin ct
= (Ec maks + Em maks sin mt) sin ct
eenv = Ec maks + em
Ecmaks
Ecmaks
0t
Vo
Gambar 2.2 Bentuk gelombang sebuah sinyal yang dimodulasi-amplitudo
Pada modulasi amplitudo dikenal adanya indeks modulasi, dimana
merupakan perbandingan antara amplitudo informasi dengan gelombang
pembawa dapat dirumuskan: (Roddy, D., Idris, K., Coolen,J.,1992).
m =maksEc
maksEm
sehingga,
PUTU RUSDI ARIAWAN
8
e = Ecmaks (1 + m sin mt) sin ct
Spektrum menunjukkan amplitudo dan frekuensi dari gelombang-
gelombang sinus kosinus komponen yang bersama-sama membentuk sebuah
gelombang yang kompleks. Gelombang yang dimodulasi amplitudo adalah
kompleks seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut.(Roddy, D., Idris,
K.,Coolen, j.,1992).
e = (1 + m sin mt ) sin ct
= sin ct + m sin mt sin ct
= sin ct + m/2[cos(c - m)t – cos(c + m)t]
Transmisi gelombang Amplitudo Modulasi (AM) dapat dilakukan dalam
berbagai cara antara lain dengan hanya memancarkan gelombang upper atau
lower side band saja, yang disebut Single Side Band (SSB) dan dengan
mentransmisikan gelombang pembawa, upper side band dan lower side band
yang disebut Double Side Band (DSB), disamping itu pentransmisian gelombang
AM dapat dilakukan tanpa adanya gelombang pembawa (Suppress Carrier).
2. Double Side Band (DSB)
a. Double-Sideband - Suppressed Carrier (DSB – SC )
Dalam modulasi AM, amplitudo dari suatu sinyal carrier, dengan
frekuensi dan phase tetap, divariasikan oleh suatu sinyal lain (sinyal informasi).
Persamaan sinyal sinusoidal secara umum bisa dituliskan sbb.
(t) = a(t) cos (t)
dimana a(t) adalah amplitudo sinyal dan (t) adalah sudut phase. (t)
bisa ditulis dalam bentuk (t) = c t + (t) sehingga :
(t) = a(t) cos [ c t + (t) ]
a(t) adalah selubung (envelope) dari sinyal (t)
c adalah frekuensi gelombang carrier (rad/detik) = 2fc (Hz)
(t) adalah modulasi phase dari (t).
Dalam modulasi AM, (t) dalam persamaan di atas adalah nol (konstan)
dan selubung a(t) dibuat proporsional terhadap suatu sinyal f(t).
(t) = f(t) cos c t
PUTU RUSDI ARIAWAN
9
cos c t dalam persamaan di atas disebut dengan sinyal carrier ; f(t)
adalah sinyal pemodulasi. Sinyal resultan (t) disebut dengan sinyal termodulasi
AM.
Kerapatan spektrum dari (t) diperoleh dengan transformasi Fourier.
( ) = F( + c ) + F( - c )
Persamaan ini berarti bahwa modulasi amplitudo menggeser spektrum
frekuensi sinyal sejauh c rad/detik tapi bentuk spektrum adalah tetap, seperti
yang ditujukkan pada gambar di bawah.
Tipe modulasi seperti ini disebut dengan modulasi suppressed carrier
karena dalam spektrum (t) tidak ada identitas carrier yang tampak walaupun
spektrum terpusat pada frekuensi carrier c. Rangkaian dan sinyal-sinyal dari
sistem ini ditunjukkan gambar di bawah.
Gambar (a) menunjukkan suatu rangkaian pembangkit sinyal AM.
Gambar (b) adalah sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Gambar (c) adalah
sinyal carrier frekuensi tinggi. Dengan proses modulasi, amplitudo sinyal carrier
akan berubah sesuai dengan amplitudo sinyal informasi, dengan frekuensi tetap,
seperti pada (d). Transformasi Fourier digambarkan dalam domain frekuensi ()
pada (e) dan (f).
Asumsikan bahwa sinyal informasi mempunyai lebar pita (bandwidth)
sebesar W. Dengan modulasi, sinyal bergeser sejauh c dan menempati
spektrum dengan lebar 2W; gambar (f). Ini berarti bahwa dengan metode
modulasi seperti ini bandwidth sinyal digandakan. Spektrum sinyal di atas
frekensi c disebut upper sideband (USB), sedangkan spektrum di bawah c
disebut lower sideband (LSB).
Karena itu modulasi ini juga disebut modulasi double-sideband,
suppressed carrier (DSB-SC).
12
12
PUTU RUSDI ARIAWAN
10
Penerimaan kembali sinyal DSB-SC (t) untuk memperoleh sinyal
informasi f(t) memerlukan translasi frekuensi lain untuk memindahkan spektrum
sinyal ke posisi aslinya. Proses ini disebut demodulasi atau deteksi dan dilakukan
dengan mengalikan sinyal (t) dengan sinyal carrier c.
(t) cos ct = f(t). cos2 c t
= f(t) + f(t) cos 2c t
Bagian frekuensi tinggi 2c dihilangkan dengan menggunakan Low
Pass Filter (LPF), sehingga yang tersisa hanya sinyal informasi f(t).
12
12
PUTU RUSDI ARIAWAN
11
Prinsip yang dijelaskan di atas berlaku untuk semua sinyal selama
frekuensi sinyal informasi W lebih kecil daripada frekuensi carrier c. Kesulitan
yang terjadi pada penerima adalah perlunya rangkaian yang bisa membangkitkan
carrier serta rangkaian untuk sinkronisasi phase.
b. Double Side Band-Large Carrier (AM)
Penggunaan metode modulasi suppressed carrier memerlukan peralatan
yang rumit pada bagian penerima, berkaitan dengan perlunya pembangkitan
carrier dan sinkronisasi phase. Jika sistem didisain untuk memperoleh penerima
yang relatif sederhana, maka beberapa kompromi harus dibuat walaupun harus
mengurangi efisiensi pemancar. Untuk itu identitas carrier dimasukkan ke dalam
sinyal yang ditransmisikan, dimana sinyal carrier dibuat lebih besar dari sinyal
yang lain. Karena itu sistem seperti ini disebut Double-Sideband Large Carrier
(DSB-LC) atau umumnya dikenal dengan istilah AM.
Bentuk gelombang sinyal AM bisa diperoleh dengan menambahkan
identitas carrier A cos c t pada sinyal DSB-SC.
PUTU RUSDI ARIAWAN
12
AM(t) = f(t) cos c t + A cos c t
Kerapatan spektrum dari sinyal AM adalah
AM ( ) = 1/2 F( + c ) + 1/2 F( - c ) + A ( + c )+ A ( - c )
Spektrum frekuensi dari sinyal AM adalah sama dengan sinyal DSB-SC
f(t) cos c t ; dengan tambahan impuls pada frekuensi c. Hal ini dijelaskan
pada gambar di bawah.
Spektrum frekuensi dari sinyal AM
Sinyal termodulasi amplitudo bisa ditulis dalam bentuk :
AM(t) = [ A + f(t) ] cos c t
Dengan demikian sinyal AM dapat dinyatakan sebagai sinyal dengan
frekuensi c dan amplitudo [ A + f(t) ]. Jika amplitudo carrier cukup besar, maka
selubung dari sinyal termodulasi akan proporsional dengan f(t). Dalam kasus ini,
demodulasi akan sederhana yaitu dengan mendeteksi selubung dari sinyal
sinusoidal, tanpa tergantung dari frekuensi maupun phase. Tapi jika A tidak
PUTU RUSDI ARIAWAN
13
cukup besar, selubung dari AM(t) tidak akan selalu proporsional dengan sinyal
f(t). Amplitudo carrier A harus cukup besar sehingga :
[ A + f(t) ] 0 ; untuk semua t
atau
A min { f(t) }
Jika kondisi di atas tidak dipenuhi akan muncul distorsi selubung karena over-
modulasi.
Tinjau sinyal frekuensi tunggal f(t) = E cos mt sebagai sinyal pemodulasi.
Sinyal termodulasi amplitudo akan berbentuk :
AM(t) = [ A + f(t) ] cos c t
= [ A + E cos mt ] cos c t
Suatu faktor tanpa dimensi m didefinisikan sebagai indeks modulasi, yang
berguna untuk menentukan ratio dari sideband terhadap carrier.
A
Em
atau CarrierPuncakAmplitudo
SCDSBPuncakAmplitudom
__
__
Persamaan sinyal AM ditulis dalam menjadi :
AM(t) = A cos c t + mA cos mt . cos c t
AM(t) = A [ 1 + m cos mt ] cos c t
Bentuk sinyal AM untuk beberapa nilai m dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 2.4 Bentuk sinyal AM untuk beberapa nilai m
Amplitudo maksimum dari sinyal termodulasi AM adalah A [ 1 + m ] ;
sedangkan amplitudo minimum adalah A [ 1 - m ]. Indeks modulasi m bisa
dinyatakan dalam persen (%) dan bisa dicari dengan membandingkan antara
amplitudo maksimum dengan minimum.
PUTU RUSDI ARIAWAN
14
Untuk sinyal informasi dengan komponen frekuensi terbatas tapi lebih dari
satu, indeks modulasi ditentukan berdasar indeks modulasi efektif meff .
Misalnya sinyal f(t) = E1 cos m1t + E2 cos m2t digunakan untuk
memodulasi sinyal carrier A cos ct , maka sinyal termodulasi menjadi :
AM(t) = A [ 1 + m1 cos m1t + m2 cos m2t] cos c t
Indeks modulasi efektif :
22
21 mmmeff
3. Single Side Band
Sinyal AM yang termodulasi secara penuh, dua per tiga daya-nya
tersimpan dalam sinyal carrier dan hanya seper tiga daya-nya berupa sinyal side-
band. Pada hal sinyal side-band-lah yang mengandung informasi yang
ditransmisikan dan sinyal carrier sekedar merupakan kendaraan pengantar
informasi yang diperlukan rangkaian penerima untuk men-demodulasi informasi.
Jika sinyal carrier bisa dibuang dan hanya sinyal side-band yang ditransmisikan
maka dengan daya yang sama informasi bisa ditransmisikan lebih jauh. Di sisi
penerima, diinjeksikan kembali sinyal carrier agar informasi bisa di-demodulasi.
Sistem komunikasi dengan menggunakan Single Side Band sudah lama
dikenal di kalangan amatir radio. Peralatan komunikasi pada band HF
kebanyakan menggunakan mode ini karena mode ini menggunakan bandwidth
yang sempit yaitu sekitar 2,4 KHz, maka daya jangkau perangkat komunikasi ini
pada daya pancar yang sama bisa lebih jauh bila di bandingkan dengan mode
AM yang yang dipakai untuk radio siaran.
.
Gambar 2.5 Blok diagram transceiver SSB 80 Meter Band
Sekarang dipasaran memang banyak beredar transceiver SSB yang
sudah jadi alias buatan pabrik dangan berbagai macam merek, misalnya Yaesu,
PUTU RUSDI ARIAWAN
15
Icom, Kenwood dan lain lain yang kebanyakan merupakan transceiver all band
(bekerja pada band 160 meter sampai 10 meter), biasanya pesawat semacam
ini dilengkapi juga dengan “general coverage receiver” dengan frekuensi antara
100KHz sampai 30 MHz, hal ini membuat transceiver tersebut semakin
menyenangkan karena bisa dipakai memantau frekuensi di luar jalur amatir.
Ada bebrapa cara yang dapat dilakukan dalam membangkitkan sinyal
SSB yaitu metoda Modulator-Filter balans, metoda pergeseran fasa dan Metoda
ketiga.
Metoda Modulator-Filter Balans
Bentuk yang paling tua dari pemancar SSB menggunakan modulator
balans untuk membangkitkan sinyal DSBSC (Double Side Band Suppressed
Carrier), yang kemudian diikuti oleh ”Filter-filter jalur sisi” yaitu filter bandpass
sempit yang hanya meneruskan jalur sisi frekuensi yang dikehendaki. Biasanya
cukup dipakai sebuah filter bandpass SSB, dan dilengkapi dengan sarana untuk
memilih bagian mana yang akan diteruskan, (bagian uppernya atau bagian
lowernya) dengan cara mengubah frekuensi pembawa untuk membawa frekuensi
ke ujung passband yang lain sehingga diperoleh jalur sisi yang dikehendaki.
Sebuah penyampur balans dan osilator kristal memberikan konversi
keatas ke frekuensi akhir pemancar, dan sebuah peguat RF linear menyediakan
penguatan daya keluaran. Harus digunakan penguat-penguat linear untuk
mencegah timbulnya cacat jalur sisi dan kemungkinan dibangkitkanya kembali
jalur sisi yang kedua.
Gambar 2.6 Blok diagram pemancar SSBSC
Metoda Pergeseran Fasa
Metoda Pergeseran Fasa memakai prinsip pergeseran fasa dan
penghapusannya untuk menghilangkan pembawa dan jalur sisi yang tidak
dikehendaki. Dengan menggunakan penurunan persamaan trigonometri standar,
rumus untuk frekuensi sisi bawah tunggal dapat diuraikan menjadi
PUTU RUSDI ARIAWAN
16
suku pertama pada sisi sebelah kanan adalah hasil kali dari pembawa
dan sinyal modulasi yang keduanya digeser sebesar 900, sedangkan suku kedua
adalah hasil kali dari pembawa dan sinyal modulasi. Rangkaian-rangkaian yang
diperlukan untuk menghasilkan pergeseran-pergeseran fasa, perkalian-perkalian
dan penjumlahan adalah relatif sederhana dan ditunjukkan dalam diagram
bloknya.
Sumber sinyal primer adalah sebuah oscilator kristal. Sinyalnya
mendorong modulator balans secara langsung, dan sebuah modulator balans
yang lain lewat suatu rangkaian yang menggeserkan fasanya sehingga berselisih
900 dengan yang langsung. Kedua modulator balans tersebut menghapuskan
pembawa itu sendiri dari sinyal keluaran. Sinyal audio langsung dimasukkan ke
modulator pembawa yang digeser, sedangkan yang ke modulator yang tidak
digeser pembawanya dimasukkan sinyal audio yang sebelumnya sudah digeser
fasanya sebesar 900. modulator pertama menghasilkan dua jalur sisi yaitu jalur
sisi atas dan jalur sisi bawah tetapi masing- masing digeser fasanya dengan
+900. Modulator kedua juga menghasilkan jalur sisi atas dan jalur sisi bawah
tetapi dalam hal ini jalur sisi atas di geser dengan +900, sedangkan jalur sisi
bawah digeser dengan -900. hasilnya ialah bahwa jalur sisi-jalur sisi atas dari
kedua modulator adalah sefasa satu sama lain dan langsung dijumlahkan dalam
peguat penjumlahan untuk menghasilkan sinyal jalur sisi yang dikehendaki. Jalur
sisi-jalur sisi bawah di geser sedemikian sehingga keduanya berselisih fasa 1800
satu sama lainsehingga akan saling meniadakan bila dijumlahkan. Jalur sisi yang
tertinggal diperkuat oleh penguat- penguat daya linear pada tingkat-tingkat
terakhir sebelum dipancarkan. Pemindahan ke jalur sisi bawah dapat dilakukan
dengan menggantikan jaringan penggeser fasa pembawa dengan yang
memberikan pergeseran fasa sebesar -900.
PUTU RUSDI ARIAWAN
17
Gambar 2.7 Blok diagram pembangkit SSB metode pergeseran fasa
Metoda Ketiga
Cara ketiga untuk memperoleh modulasi SSBSC (Single Side Band
Suppressed Carrier) dengan sederhana dinamakan juga metode ketiga. Metoda
ini dirintis oleh D.K. Weaver, dan dikembangkan pada tahun 1950-an. Cara ini
mirip dengan metoda pergeseran fasa, dalam hal digunakannya penggeseran
dan penghapusan dalam operasinya, tetapi berbeda dalam kenyataan bahwa
sinyal audio dimodulasikan dulu pada suatu sub pembawa audio. Sistem ini di
perlihatkan pada Gambar 3. Modulator 1 dan 2 bekerja untuk mengkombinasikan
sinyal audio denga sub pembawa audio, sehingga keluaran modulator 1
mengandung jalur sisi atas dan bawah, yang keduanya tergeser fasanya sebesar
900, sedangkan keluaran modulator 2 mengandung jalur sisi atas dan bawah
yang tidak tergeser fasanya. Jalur sisi-jalur sisi atas dari keduanya di hilangkan
oleh filter-filter low pass yang memotong pada frekuensi pembawa fo. Sinyal-
sinyal ini kemudian dimasukkan kemodulator 3 dan 4, yang didorong berturut-
turut oleh frekuensi pembawa RF langsung, dan pembawa RF yang digeser
fasanya 900. Keluaran dari modulator 3 mengandung suatu kelompok jalur sisi(fc
+ fo – fm) yang digeser dengan +900 dan suatu kelompok jalur sisi yang kedua(fc
– fo + fm) yang digeser dengan -900. modulator 4menghasilkan (fc + fo – fm)
yang digeser dengan +900, adalah sefasa dengan komponen pertama dari
modulator 3 dan dapat di jumlahkan langsung dengannya, modulator yang sama
PUTU RUSDI ARIAWAN
18
juga menghasilkan (fc + fo – fm) yang digeser dengan +900 yang adalah
berselisih fasa 1800 dengan komponen yang sesuai dari modulator 3, sehingga
akan saling menghapus. Keluaran yang diperoleh dari rangkaian penjumlahan
adalah komponen(fc + fo – fm) yang sesuai dengan jalur sisi bawah dari fm pada
frekuensi pembawa(fc + fo). Jalur sisi yang lain dihapuskan
Jika masukan-masukan pembawa ke modulator 3 dan 4 saling ditukar,
keluarannya dalah jalur sisi atas pada frekuensi pembawa (fc – fo). Perlu dicatat
bahwa sub pembawa audio dapat ditempatkan ditengah-tengah frekuensi
modulasi. Jika ini dilakukan, frekuensi modulasi dapat lebih besar dari fo dan
setengan jalur sisi bawah dari modulator-modulator 1 dan 2 akan terlipat di dalam
daerah dari 0 sampai fo dan dicampur dengan setengah yang lain dari jalur sisi.
ini tidak akan berakibat apa-apa, karena modulator-modulator akhir 3 dan4
bekerja dengan cara sedemikian sehingga frekuensi-frekuensi jalur sisi yang
timbul olehnya adalah seluruhnya pada satu sisi saja dari pembawa (fc + fo).
Gambar 2.8 Blok diagram pembangkitan SSB metode Ketiga
2.2.1.2 Modulasi Sudut
Modulasi sudut terdiri dari dua macam yaitu modulasi frekuensi dan
modulasi phasa, sinyal informasi dapat digunakan untuk mengubah frekuensi
pembawa, sinyal informasi dapat digunakan untuk mengubah frekuensi
pembawa, sehingga menimbulkan modulasi frekuensi, atau untuk mengubah
sudut fasa yang mendahului atau tertinggal, sehingga menimbulkan modulasi
phasa, keduanya adalah parameter dari sudut pembawa, yang merupakan suatu
fungsi dari waktu, istilah umum modulasi phasa diartikan sebagai cakupan
PUTU RUSDI ARIAWAN
19
keduanya. Modulasi frekuensi dan modulasi phasa mempunyai beberapa sifat
yang asangat mirip, tetapi juga mempunyai perbedaan yang menonjol. (Roddy,
D. 1992)
Secara matematis modulasi sudut dapat dinyatakan sinyal sinusoidal
gelombang kontinyu bisa divariasikan dengan mengubah amplitudo dan sudut
phasenya.
(t) = a(t) cos [ c t + (t) ]
Dalam modulasi amplitudo (t) dibiarkan konstan dan a(t) divariasikan
proporsional terhadap sinyal input f(t). Suatu metode modulasi yang lain
dilakukan dengan membiarkan a(t) konstan dan sudut phase (t) divariasikan
proporsional terhadap f(t).
1. Modulasi frekuensi (FM)
Modulasi frekuensi adalah proses penumpangan gelombang informasi
pada gelombang carrier dengan cara mengubah-ubah frekuensi dari carrier
sesuai dengan karakteristik gelombang informasi. Karena kandungan gelombang
informasi pada gelombang modulasi frekuensi (FM) diwujudkan dengan
perubahan carrier, maka sistem ini memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan
dengan AM (modulasi amplitudo). Hal ini disebabkan karena gangguan-
gangguan transmisi dominan terjadi pada komponen amplitudo, sedangkan pada
FM memiliki amplitudo yang tetap, namun jika dari sisi pemakaian Bandwidth
gelombang FM memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibandingkan dengan
AM.
Sinyal modulasi em digunakan untuk merubah frekuensi pembawa.
Maka frekuensi pembawa sesaat (Roddy, D., Idris,K., Coolen,J.,1992);
i = c + k em
em = Em maks sin mt
frekuensi pembawa menjadi:
i = c + k Em maks sin mt
PUTU RUSDI ARIAWAN
20
+
-
0
0
+
-
sinyal pemodulasi sinusoidal
waktu
waktu
tegangan sianyalpemodulasi
tegangan sinyaltermodulasifrekuensi
Gambar 2.9 gelombang termodulasi frekuensi
dimana, em frekuensi pembawa dalam bentuk gelombang sinusoida, kem
perubahan frekuensi pembawa dimana k seabgai konstanta yang dikenal
sebagai konstanta deviasi frekuensi, c frekuensi tanpa modulasi.
Deviasi Puncak dari sinyal didefinisikan sebagai (Roddy, D., Idris,K.,
Coolen,J.,1992)
= k Emmaks
i = C + sin mt
(t) = dttff mC )sin(2
= ct -
tf
fm
m
cos
e = sin (ct - tf
fm
m
cos
)
Berbeda dengan modulasi amplituda, pada modulasi frekuensi
mempunyai indeks modulasi lebih dari satu. Indek modulasi untuk modulasi
frekuensi didefinisikan sebagai (Roddy, D., Idris,K., Coolen,J.,1992);
mf = mf
f
sehingga persamaan untuk pembawa yang dimodulasi menjadi;
e = sin ( ct – mf cos mt)
PUTU RUSDI ARIAWAN
21
pada modulasi frekuensi, spektrum terdiri dari sebuah komponen
pembawa, dan frekuensi-frekuensi sisi pada harmonisa. Amplitudo-amplitudo dari
berbagai komponen spektral diberikan oleh suatu Fungsi Bessel dari jenis
pertama, yang menyatakan dengan Jn(mf); mf adalah indeks modulasi, n adalah
orde dari frekuensi sisi.
Komponen spektrum pada frekuensi pembawa berkurang amplitudonya
tidak berarti bahwa gelombang pembawa dimodulasi amplitudo. Gelombang
pembawa adalah jumlah dari semua komponen-komponen dalam spektrum,
adan jumlah ini memberikan pembawa dengan amplitudo konstan. Bedanya ialah
bahwa pembawa yang dimodulasi bukanlah suatu gelombang sinus sedangkan
komponen spektrum pada frekuensi pembawa gelombang sinus.
Fungsi-fungsi Bessel memberikan hubungan antara amplitudo tegangan
dari masing-masing komponen sisi frekuensi sinusoida terhadap amplitudo
pembawa tanpa modulasi, sebagai
En = Jn Ec
Dengan memisalkan bahwa amplitudo En dan Ec adalah nilai-nilai rms
dari sinusoida, daya yang terkandung pada masing komponen sinusoida (sisa
pembawa dan masing-masing frekuensi sisi didapat;(Roddy, D., Idris, K.,
Coolen,J.,1992).
Pn = R
E n2
2 Modulasi Phasa (PM)
Modulasi Phasa (PM) adalah suatu proses modulasi yang mengubah-
ubah fasa dari gelombang carrier sesuai dengan karakteristik gelombang
informasi. Modulasi fasa dihasilkan bila fasa sudut dari pembawa dibuat
menjadi fungsi dari sinyal modulasi diberikan oleh (Roddy, D., Idris,K.,
Coolen,J.,1992);
ec = sin (ct + c)
jika dimodulasi fasa, c diganti dengan (t), dimana
(t) = c + Kem
K adalah konstanta deviasi fasa (analog dengan k untuk modulasi
frekuensi ) dan em seperti yang sudah-sudah adalah sinyal modulasi. Biasanya c
PUTU RUSDI ARIAWAN
22
dapat dihapuskan dari persamaan karena merupakan konstanta yang tidak
mempengaruhi modulasi. Lagi pula dengan membuat em = Em maks m(t).
(t) = m (t)
dimana,
= K Em maks
adalah deviasi puncak.
e = sin [ct + m (t) ]
untuk modulasi sinusoida,
e = sin [ct + m sin mt ]
dan untuk menekankan kesamaannya dengan modulasi frekuensi sinusoida,
deviasi fasa puncak dinamakan indeks modulasi fasa dengan lambing mp,
sehingga menjadi
e = sin [ct + mp sinm t ]
Dengan membandingkan persamaan 2.16 dengan persamaan 2.25,
kesamaan antara modulasi fasa dengan modulasi frekuensi untuk sinyal
sinusoida akan menjadi jelas, terutama bila diingat bahwa satu-satunya
perbedaan antara suku-suku modulasi sinusoida dan kosinusoida adalah
perbedaan selisih fasa sebesar 900, yang tidak akan langsung kelihatan bila
sinyal-sinyal didemodulasi.
Pada modulasi fasa, amplitudo tetap konstan sedangkan sudut fasa
mengikuti perubahan tangga dengan waktu, seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.6. perubahan fasa diukur dengan berpedoman pada fasa yang
seharusnya akan terjadi tanpa adanya modulasi. Setelah perubahan tangga
dalam fasa, pembawa sinusoida akan tampak seolah-olah merupakan
perpanjangan dari lengkungan garis terputus-putus yang pada grafik amplitudo
waktu dalam gambar 2.6. yang aman dari grafik amplitudo waktu terlihat bahwa
frekuensi gelombang sebelum perubahan tangga adalah sama seperti sesudah
perubahan tersebut. Tetapi pada saat fasa berubah menurut tangga , pergeseran
mendadak dari bentuk gelombang pada sumbu waktu akan membuatnya
kelihatan seakan-akan frekuensi mengalami perubahan yang mendadak pula.
PUTU RUSDI ARIAWAN
23
E
t
f
fc
t
t
c
Gambar 2.10 Memodulasi dengan suatu bentuk gelombang tangga dengan modulasi
fasa
Untuk nilai indeks modulasi yang sama, spektrum dari gelombang yang
dimodulasi fasa akan sama seperti spektrum untuk gelombang yang dimodulasi
frekuensi.
2.2.2 Modulasi Digital
Sistem komunikasi digital diilustrasikan pada Gambar 2.11. Gambar
tersebut menunjukkan sistem pengiriman dan penerimaan digital secara umum.
Pada sub bab ini akan dijelaskan secara garis besar fungsi dari masing-masing
blok pada gambar tersebut.
Gambar 2.11 Sistem Komunikasi Digital
Source Encoder menerima satu atau lebih sinyal analog untuk diubah
menjadi urutan symbol-simbol. Simbol-simbol ini bisa berupa biner (1 dan 0) atau
anggota himpunan yang mempunyai dua atau lebih elemen. Jika kanal
PUTU RUSDI ARIAWAN
24
digunakan untuk mengkomunikasi kan lebih dari satu sumber (source), maka
sebuah source encoder harus dilengkapi dengan multiplexer. Prinsip
pengoperasian source encoder dan multiplexer akan dijelaskan lebih detail pada
bab selanjutnya. Yang menjadi perhatian kita adalah bahwa source encoder
mendapatkan input berupa time signal (s(t)) dan system komunikasi data dimulai
dengan sebuah sinyal digital (misalkan data didapatkan dengan menekan tombol
di keyboard).
Dari peralihan sistim komunikasi tulisan tangan menjadi sistim
komunikasi listrik, diperlukan suatu model pengamanan terhadap data yang akan
dikirim maupun diterima. Harus diyakinkan bahwa hanya penerima yang
bersangkutan saja yang bisa memahami data atau pesan yang terkirim, dan ha
nya pengirim yang resmi saja yang bisa mengirimkannya. Proses Encryption
melaksanakan pengamanan tersebut.
Channel Encoder menaikkan efisiensi dari sistem komunikasi digital.
Peralatan ini mengurangi efek dari error transmisi. Jika ada noise yang masuk ke
kanal bersama-sama dengan data, ada kemungkinan sebuah simbol yang sudah
terkirim akan di-interpretasi kan sebagai simbol yang lain pada sisi penerima.
Efek dari error-error ini dapat dikurangi dengan menerapkan struktur redundansi
pada sinyal data.
Output dari kanal encoder adalah sebuah sinyal digital yang
dikomposisikan dalam bentuk simbol-simbol. Sebagai contoh, dalam sistem biner
outputnya berupa urutan bit 1 dan 0. Sebuah kanal listrik dapat mengirimkan
sinyal yang hanya berbentuk gelombang listrik. Ini penting. Jangan beranggapan
bahwa sebuah sinyal digital dapat ditransmisikan dalam bentuk yang belum
termodifikasi. Sebagai contoh, jika kita menggunakan sebuah kanal suara untuk
mengirimkan “10101”, bukan berarti kita mengucapkan lima kata tadi, karena
pengucapan satu kata saja (misalkan “satu” sama dengan 1 pada 10101), sama
halnya dengan mengirim sebuah urutan sinyal analog. Jadi, di sini kita
mengirimkan sebuah sinyal digital menggunakan gelombang analog.
Kelihatannya ini merupakan proses yang be rsimpangan, dan memang betul
demikian. Untuk mengirim sebuah sinyal analog, perlu diubah menjadi sinyal
digital, kemudian mengirimkan sinyal digital tersebut melalui gelombang analog,
mengkonversikan bentuk gelombang analog yang diterima menjadi sinyal digital
kembali (pada receiver) dan mengubah sinyal digital tersebut kembali menjadi
PUTU RUSDI ARIAWAN
25
sinyal analog. Proses ini memiliki keuntungan tahan terhadap lingkungan noise
maupun distorsi dibandingkan sistim analog langsung.
Kembali ke Carrier Modulator, tujuan pemakaian peralatan ini adalah
untuk menghasilkan bentuk gelombang analog sesuai dengan simbol diskrit pada
inputnya. Pada awal pembahasan, encryptor bertugas memberikan perlindungan
keamanan kepada pesan-pesan yang dikirim agar tidak terbaca, atau diterima
oleh penerima yang tidak berkepentingan. Dalam hal ini, encryptor menghasilkan
sebuah urutan simbol yang hanya dapat dibedakan oleh penerima yang
berkepentingan. Pengamanan tambahan dapat dilakukan dengan teknik spread
spectrum, yang bertujuan menghindari dari pendengar tidak resmi.
Bagian kedua dari blok diagram Gambar 2.11 adalah sistim penerima digital.
Sistim ini seperti cermin gambar dari pemancar. Pada sistim ini dilakukan proses
“undo” dari operasi yang dilaksanakan pada pemancar. Ada satu bagian dari
pemancar yang dilakukan proses “undo” dua kali di penerima, yaitu carrier
modulator. Pada penerima, proses “undo” dari carrier modulator ini dilakukan
oleh dua bagian : carrier demodulator dan symbol synchronizer. Begitu bentuk
gelombang analog di terima di sisi penerima, ada satu hal yang harus dilakukan,
yaitu mem partisi segmen simbol-simbol nya dan pesan-pesan yang dibawanya.
Proses partisi ini dilakukan oleh symbol synchronizer.
Modulasi bandpass, untuk selanjutnya lebih sering kita singkat sebagai
modulasi saja (baik analog maupun digital) merupakan proses dimana sebuah
sinyal informasi dikonversi ke suatu gelombang sinusoida. Untuk modulasi digital,
suatu gelombang sinus pada durasi T dipakai sebagai acuan sebuah symbol
igital. Ada 3 parameter yang dapat membedakan suatu gelombang sinus dengan
delombang sinus yang lain, yaitu: amplitudo, frekuensi, dan fase. Sehingga
modulasi bandpass dapat didefinisikan sebagai proses dimana amplitudoi,
erkuensi, atau fase pada suatu gelombang karier RF (radio frequency) atau
mungkin kombinasi dari tiga parameter tersebut diatas bervriasi sesuai dengan
informasi yang ditransmisi. Bentuk umum gelombang karier, s(t) adalah sebagai
berikut:
dimana A(t) dan θ(t) merupakan amplitudo dan sudut yang berubah
sebagai furngsi waktu . Hal ini memungkinkan bagi kita untuk menuliskan
PUTU RUSDI ARIAWAN
26
sedemikian hingga didapatkan
dimana ω0 adalah frekuensi karier dalam radian dan Φ (t) adalah fase.
Dalam pembicaraan tentang frekuensi kita jugamengenal symbol f, yang mana
merupakan bentuk symbol frekuensi yang dinyatakan dalam besaran hertz.
Terminologi f dan �memiliki hubungan ω = 2πf.
Pada dasarnya system modulasi digital ada 3 macam, yaitu amplitude
shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK), dan phase shift keying (PSK).
Ketiga Tetapi dalam perkembangan selanjutnya muncul berbagai teknik
kombinasi misalnya dengan mengkombinasika n antara modulasi amplitudo dan
fase, maka munculah teknik amplitude phase keying (APK) yang selanjutnya
lebih dikenal sebagai quadrature ampitude modulation (QAM). Bentuk
persamaan dan contoh output dari modulator dapat dilihat seperti pada Gambar
2.12 berikut ini
Gambar 2.12 Jenis jenis modulasi digital a ASK, b PSK, c FSK
PUTU RUSDI ARIAWAN
27
2.2.2.1 Amplitude Shift Keying
Pembangkitan gelombang AM dapat dilakukan dengan dua pendekatan
berbeda. Pertama adalah dengan membangkitkan sinyal AM secara langsung
tanpa harus dengan membentuk sinyal base band. Sehingga dalam kasus biner,
generator harus mampu memformulasi satu dari dua sinyal gelombang AM yang
mungkin. Teknik ini lebih dikenal dengan amplitude shift keying (ASK), yang
secara langsung menyiratkan arti sebuah terminologi yang menggambarkan
suatu teknik modulasi digital. Yang kedua dengan menggunakan sinyal base
band untuk memodulasi amplitudo suatu sinyal carrier yang dalam hal ini
merupakan sinyal sinusoida (baik cos maupun sinus), seringkali ini dikenali
sebagai AM analog dengan informasi dalam bentuk digital. Anda jangan sampai
salah persepsi, kedua teknik ini merupakan pembangkitan gelombang AM untuk
mentransmisi informasi digital. Untuk selanjutnya keduanya kita ketahui sebagai
dua bentuk pembentukan ASK atau lebih kita pahami sebagai AM digital.
Perhatikan sebuah situasi dimana sinyal baseband yang ditransmisi
memiliki dua kemungkinan nilai informasi yaitu antara nol (0) dan satu (1).
Karena kemungkinan nilai informasinya tersusun dari dua keadaan tersebut
maka selanjutnya sistem ini kita kenal dengan binary ASK atau kadang lebih
disukai dengan menyebutnya sebagai BASK yang merupakan singkatan dari
binary amplitude shift keying.
Bentuk sinyal termodulasi dalam hal ini dapat didekati dengan sebuah
persamaan matematik:
v(t) = Vc/2 [1 + mvm(t)]cos(2ωct) (2-1)
dimana:
Vc= amplitudo sinyal carrier
vm = sinyal pemodulasi yang bernilai 1 atau 0
m = indek modulasi
ωc = 2pfc = frekuensi carrier dalam nilai radiant
PUTU RUSDI ARIAWAN
28
Modulator dan Demodulator Binary ASK
Modulator
Kita bicarakan disini pembangkitan ASK dengan suatu keying operation
atau pembentukan langsung modulasi ASK tanpa membentuk sinyal baseband
terlebih dulu. Kita tentukan misalnya menggunakan baseband unipolar level nol
untuk mengirim informasi ‘0’ dan level sinyal high untuk mengirim informasi ‘1’.
Gelombang ASK yang dibangkitkan akan berupa sebuah sinus dengan level Vc
untuk nilai informasi ‘1’ dan level nol untuk untuk nilai informasi ‘0’. Kita dapat
lakukan ini dengan jalan memberi perlakuan oscillator untuk bertahan pada
kondisi on (turn on) untuk selang waktu pengiriman informasi ‘1’ dan
mempertahankan untuk kondisi off selama selang waktu pengiriman informasi
bernilai ‘0’. Teknik ini sudah kita ketahui sebagai teknik on-off keying dan untuk
lebih jelasnya rangkaian dasarnya dapat kita lihat pada Gambar (2.13).
Gambar 2.13 Rangkaian Dasar On Off Keying
Jika kita menggunakan bentuk level yang lain, misalnya Vc1 dan Vc2
volt atau mungkin secara lebih gampangnya 2,5 Volt untuk mewakili informasi ‘0’
dan 5 Volt untuk mewakili informasi ‘1’, ini dapat kita lakukan dengan memerikan
step-variable attenuator yang secara sederhana dapat diberikan ilustrasinya
seperti Gambar (2.14).
Gambar (2.14) Rangkaian ASK dengan level tegangan tidak nol
PUTU RUSDI ARIAWAN
29
Sekarang kita coba untuk membicarakan teknik kedua, bagaimana kita
membangkitkan sinyal baseband dengan inter simbol interferensi (ISI) yang
seminimum mungkin. Dengan anggapan bahwa modulator AM sudah layak untuk
digunakan, maka teknik kedua ini lebih disarankan bagi anda. Untuk itu kembali
kita akan mengulas sedikit tentang modulasi amplitudo analog yang akan kita
gunakan untuk modaulasi ASK ini.
Gambar 2.15 Rangkaian Gate untuk modulasi AM
Kita mulai dengan gated modulator. Jika kita kalikan sebuah sinyal base
band dengan suatu sinyal periodik (dalam hal ini sinus atau cosinus), hasilnya
akan merupakan sederetan gelombang ASK dengan carrier dan harmonisanya
yang memiliki frekuensi senilai kelipatan frekuensi carriernya (frekuensi
fundamental).
Gambar (2.14) memberikan ilustrasi tentang hal ini. Sinyal output pada
pengali dapat diberikan dengan suatu deret Fourrier seperti berikut:
Kita anggap vm(t) dengan bandwidth terbatas, transformasi Fourrier
dari hasil perkalian ini akan merupakan suatu bentuk pergeseran nilai dari
frekuensi fundamental (carrier) sebesar nilai frekuensi baseband yang dalam hal
ini kita anggap memiliki nilai fc bisa ke positip ataupun ke negatif. Dengan
menggunakan bandpass filter (BPF) kita gunakan untuk mengekstrak harmonisa
yang terjadi sehingga dihasilkan sinyal gelombang AM yang kita inginkan.
Operasi perkalian yang diilustrasikan dalam Gambar (2.14) memiliki
kesamaan dengan suatu operasi switching seperti yang dapat kita lihat pada
PUTU RUSDI ARIAWAN
30
Gambar (2.15). Switch S dapat terbuka dan tertutup misalnya dengan frekuensi
1MHz, tentu saja dalam hal ini lebih memungkinkan apabila kita gunakan switch
elektronik seperti diode bridge (jembatan diode).
Gambar 2.15 Rangkaian Switch Pengganti Operasi Perkalian
Demodulator
Demodulasi dapat kita la kukan secara coherent (koheren) dan
incoherent (tidak koheren). Demodulator koheren maksudnya adalah
demodulator yang memiliki timing (dalam hal ini lebih mudah dikenali sebagi
fase) yang persis dengan sinyal carrier yang datang. Sedangkan demodulator
tida k koheren tidak memerlukan fase yang sama persis dengan sinyal carrier
yang datang.
Gambar 2.16 Demodulator Sinkron
Synchronous demodulator adalah suatu contoh demodulator koheren.
Teknik ini secara sederhana dikatakan dapat mengubah kembali frekuensi sinyal
yang datang turun ke frekuensi baseband. Ini dilakukan dengan perkalian atau
lebih dikenal dengan heterodyning , antara gelombang ASK yang datang dengan
suatu osilator lokal yang di-match-kan dengan frekuensi carrier. Hal ini diberikan
ilustrasinya pada Gambar (2.16). Sebagai awal pembahasan disini dibuat
anggapan bahwa sinyal ASK, v(t) melalui kanal ideal tanpa noise sehingga sinyal
yang masuk ke penrima r(t) = (Vc + vm(t))cos2ωct.
PUTU RUSDI ARIAWAN
31
2.2.2.2 Frequency Shift Keying
Frequency shift keying (FSK) merupakan sistem modulasi digital yang
relatif sederhana, dengan kinerja yang kurang begitu bagus dibandingkan sistem
PSK atau QAM. FSK biner adalah sebuah bentuk modulasi sudut dengan
envelope konstan yang mirip dengan FM konvensional, kecuali bahwa dalam
modulasi FSK, sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner yang bervariasi
diantara dua level tegangan diskrit sehingga berbeda dengan bentuk perubahan
yang kontinyu pada gelombang analog. Ekpresi yang umum untuk sebuah sinyal
FSK biner adalah:
dimana v(t) = adalah bentuk gelombang FSK biner
Vc = puncak amplitudo carrier tanpa termodulasi
wc = carrier frekuensi (dalam radian)
fm(t) = frekuensi sinyal digital biner pemodulasi
Dw = beda sinyal pemodulasi (dalam radian)
Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa dengan FSK biner amplitudo
carrier Vc tetap konstan dengan adanya modulasi. Bilamana, output frekuensi
carrier (wc) akan bergeser dengan suatu nilai sebanding + Dw/2 radian.
Pergeseran frekuensi (Dw/2) adalah sebanding dengan amplitudo dan polaritas
pada sinyal input biner. Sebagai contoh, sebuah biner satu akan bernilai +1 volt
dan sebuah biner nol akan bernilai –1 volt yang menghasilkan pergeseran
frekuensi pada +Dw/2 dan -Dw/2. Sebagai tambahan, laju pada pergeseran
frekuensi adalah sebanding dengan setengah laju perubahan sinyal input biner
fm(t) (yaitu bit rate input). Sehingga deviasi (pergeseran) sinyal output carrier
diantara wc + Dw/2 dan wc - Dw/2 pada laju senilai fm.
Dengan FSK biner, center pada frekuensi carrier tergeser (terdeviasi)
oleh input data biner. Sebagai konsekuensinya, output pada suatu modulator
FSK biner adalah suatu fungsi step pada domain frekuensi. Sesuai perubahan
sinyal input biner dari suatu logic 0 ke logic 1, dan sebaliknya, output FSK
bergeser diantara dua frekuensi: suatu mark frekuensi atau logic 1 dan suatu
space frekuensi atau logic 0. Dengan FSK biner, ada suatu perubahan frekuensi
output setiap adanya perubahan kondisi logic pada sinyal input. Sebagai
PUTU RUSDI ARIAWAN
32
konsekuensinya, laju perubahan output adalah sebanding dengan laju
perubahan input. Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator
disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second (bps). Laju perubahan pada
output modulator disebut baud atau baud rate dan sebanding dengan keterkaitan
waktu pada satu elemen sinyal output. Esensinya, baud adalah kecepatan simbol
per detik. Dalam FSK biner, laju input dan laju output adalah sama; sehingga, bit
rate dan baud rate adalah sama. Suatu FSK biner secara sederhana diberikan
seperti Gambar (2.17).
Gambar 2.17 Pemancar FSK biner
Sebagaimana system komunikasi slektronik yang lain, bandwidth
merupakan hal penting dalam merancang sebuah pemancar FSK. Sistem ini
memiliki kesamaan dengan system modulasi FM analog. Gambar2.18
memberikan ilustrasi sebuah diagram blok pemancar FSK.
PUTU RUSDI ARIAWAN
33
Gambar 2.18 Hubungan input dan output pada modulator FSK
Pada Gambar 2.18 menunjukkan sebuah modulator FSK biner, yang
mana memiliki kemiripan dengan modulator FM, dan ini seringkali berupa VCO
(voltage controlled oscillator). Input rate tercepat ada pada perubahan anngka
1/0 secara beruntun, yang dalam hal ini digambarkan sebagai bentuk gelombang
persegi. Sebagai konsekuensinuya, hanya frekuensi fundamental yang dipakai
sebagai acuan.
Saat ini terjadi nilai frekuensi modulasi tertinggi sebanding dengan
setengah input rate. Frekuensi rest pada VCO dipilih sedemikian hingga ini jatuh
tepat ditengah diantara frekuensi mark dan space. Sebuah kondisi logika 1
menggeser VCO dari kondisi frekuensi rest menjadi frekuensi mark, dan logika 0
menggeser frekuensi VCO dari rest menjadi space. Sebagai konsekuensinya
perubahan keadaan input 1/0 secara berurutan menyebabkan deviasi frekuensi
dari mark ke space.
Dalam modulator FSK biner, Df merupakan puncak deviasi frekuensi
pada carrier dan nilainya sebanding dengan besarnya beda frekuensi antara
mark dan rest . Nilai ini sebanding dengan setengah beda antara mark dan
space. Puncak dari deviasi frekuensi tergantung dari amplitudo sinyal
pemodulasi. Dalam sinyal digital biner, semua logika 1 memiliki level tegangan
yang sama, demikian pula halnya dengan semua loghika 0. Sebagai
PUTU RUSDI ARIAWAN
34
konsekuensinya pada system FSK memiliki frekuensi deviasi yang konstan dan
selalu pada nilai maksimum.
Gambar 2.19 Gambaran frekuensi pada FSK
2.2.2.3 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 Acos[q(t)]. Dengan adanya proses modulasi pada fase gelombang
carrier tersebut yaitu dengan sistem phase shift keying (PSK) nilai q(t) adalah
2pfc + f(t). Dalam hal ini nilai f(t) memberikan pengertian bahwa fase dari
gelombang tersebut termodulasi dan mengandung informasi sesuai dengan input
dari sinyal baseband pemodulasinya.
Dalam binary phase shift keying (BPSK), dua output fase yang mungkin
akan keluar dan membawa informasi (“binary” dimaksudkan disini “2”). Satu fase
output (0o misalnya) mewakili suatu logic 1 dan yang lainnya (misalnya 180o)
logic 0. Sesuai dengan perubahan keadaan sinyal input digital, fase pada output
carrier bergeser diantara dua sudut yang keduanya terpisah 180o (180o out of
phase). Nama lain untuk BPSK adalah phase reversal keying (PRK) dan biphase
modulation.
PUTU RUSDI ARIAWAN
35
BPSK adalah suatu bentuk suppresed carrier (carrier yang diturunkan
levelnya sampai minimum), square wave (gelombang kotak) memodulasi suatu
sinyal continuous wave (gelombang kontinyu) atau CW. Gambar 2.20
menunjukkan suatu diagram blok sederhana sebuah modulator BPSK. Balanced
modulator bekerja seperti suatu switch pembalik fase. Tergantung pada kondisi
logic pada input digital, carrier yang ditransfer ke output pada kondisi inphase
(0o) atau bergeser 180o dengan carrier oscillator referensi.
Gambar 2.20 Modulator BPSK
2.2.3 Perbandingan Komunikasi Analog Dan Digital
Sebelum menjelajahi lebih lanjut tentang keuntungan satu sistim
komunikasi terhadap sistim komunikasi yang lain, perlu dilakukan klarifikasi
beberapa definisi penting. Sistim komunikasi analog adalah yang
mentransmisikan sinyal-sinyal analog – yaitu time signal yang berada pada nilai
kontinu pada interval waktu yang terdefinisikan. Jika time signal analog tersebut
disample, maka yang terjadi adalah urutan bilangan-bilangan (nilai-nilai) yang
harus ditransmisikan. Daftar nilai ini masih berupa nilai analog – yang bisa
bernilai tak berhingga. Sistim ini belum digital. Kita katakan itu sebagai sistim
diskrit terhadap waktu (discrete time) atau sistim ter-sampel (sampled system).
Jika nilai-nilai tersampel tersebut dibuat menjadi himpunan diskrit (misalkan
integer), maka sistim menjadi digital.
Beberapa sistim merupakan kombinasi hybrid baik digital maupun
analog. Seperti saat mata kita menelusuri halaman ini, sistim psikologi kita
beroperasi secara analog, seperti saat kita menatap gradasi dari sebuah gambar
di halaman ini. Dasar dari sistim digital adalah, jika kita memprogram diri kita
untuk mencari beberapa huruf, misalkan alphanumeric atau huruf-huruf Yunani
PUTU RUSDI ARIAWAN
36
dan symbol-simbol matematika. Selanjutnya, pada level yang lebih tinggi, kita
membuka kamus komunikasi, yang berisi sekumpulan 30.000 an kemungkinan
huruf. Ada kemungkinan huruf yang akan kita cari ada di dalam kamus tersebut,
atau tidak ada. Jika huruf yang kita cari ada di kamus, berarti kita menerima huruf
tadi de ngan benar, jika tidak ada, berarti kita menerima sesuatu yang salah.
Dengan definisi di atas, kita mencoba mencari keuntungan dan kerugian sistim
komunikasi digital dibandingkan dengan sistim analog.
Keuntungan Komunikasi Digital :
1. Error hampir selalu dapat dikoreksi.
2. Mudah menampilkan manipulasi sinyal (seperti encryption).
3. Range dinamis yang lebih besar (perbedaan nilai terendah terhadap tertinggi
dapat dimungkinkan
Kerugian Komunikasi Digital :
1. Biasanya memerlukan bandwidth yang lebih besar.
2. Memerlukan sinkronisasi.
Gambar 2.22 menunjukkan kekontrasan hubungan antara sistim
komunikasi analog dan sistim komunikasi digital. Pada sistim analog, terdapat
amplifier di sepanjang jalur transmisi. Setiap amplifier menghasilkan penguatan
(gain), baik menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di
sepanjang jalur transmisi tersebut.
Pada sistim digital, amplifier digantikan regenerative repeater. Fungsi
repeater selain menguatkan sinyal, juga “membersihkan” sinyal tersebut dari
noise. Pada sinyal “unipolar baseband”, sinyal input hanya mempunyai dua nilai
– 0 atau 1. Jadi repeater harus memutuskan, mana dari kedua kemungkinan
tersebut yang boleh ditampilkan pada interval waktu tertentu, untuk menjadi nilai
sesungguhnya di sisi terima.
PUTU RUSDI ARIAWAN
37
Gambar 2.22 Perbandingan komunikasi Analog dan Digital
Keuntungan kedua dari sistim komunikasi digital adalah bahwa kita
berhubungan dengan nilai-nilai, bukan dengan bentuk gelombang. Nilai-nilai bisa
dimanipulasi dengan rangkaiant rangkaian logika , atau jika perlu, dengan
mikroprosesor. Operasi-operasi matematika yang runit bisa secara mudah
ditampilkan untuk mendapatkan fungsi-fungsi pemrosesan sinyal atau keamanan
dalam transmisi sinyal.
Keuntungan ketiga berhubungan dengan range dinamis. Kita dapat
mengilustrasikan hubungan ini dalam sebuah contoh. Perekaman disk piringan
hitam analog mempunyai masalah terhadap range dinamik yang terbatas. Suara-
suara yang sangat keras memerlukan variasi bentuk alur yang ekstrim, dan sulit
bagi jarum perekam untuk mengikuti variasi-variasi tersebut Sementara
perekaman secara digital tidak mengalami masalah, karena semua nilai
amplitudo-nya, baik yang sangat tinggi maupun yang sangat rendah,
ditransmisikan menggunakan urutan sinyal terbatas yang sama.
Namun di dunia ini tidak ada yang ideal, demikian pula halnya dengan
sistim komunikasi digital. Kerugian sistim digital dibandingkan dengan sistim
analog adalah, bahwa sistim digital memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai
contoh, sebuah kanal suara tunggal dapat ditransmisikan menggunakan single -
sideband AM dengan bandwidth yang kurang dari 5 kHz. Dengan menggunakan
sistim digital, untuk mentransmisikan sinyal yang sama, diperlukan bandwidth
hingga empat kali dari sistim analog.
PUTU RUSDI ARIAWAN
38
Kerugian yang lain adalah selalu harus tersedia sinkronisasi. Ini penting
bagi sistim untuk mengetahui kapan setiap simbol yang terkirim mulai dan kapan
berakhir, dan perlu meyakinkan apakah setiap simbol sudah terkirim dengan
benar.
PUTU RUSDI ARIAWAN
39
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Beradasarkan uraian tentang system modulasi analog dan digital yang
telah tersebut di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. 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
derupa dinyal informasi yang dikirim, dan sinyal carrier dimana sinyal
informasi tersebut ditumpangkan.
2. Modulasi memiliki dua macam jenis, yaitu modulasi sinyal analog dan
modulasi sinyal digital. Contoh modulasi sinyal analog adalah Frequency
Modulation (FM) dan Amplitude Modulation (AM). Sementara modulasi sinyal
digital antara lain Amplitude Shift Keying (ASK), Phase Shift Keying (PSK),
dan Frequency Shift Keying (FSK).
3. Keuntungan Komunikasi Digital :
a) Error hampir selalu dapat dikoreksi.
b) Mudah menampilkan manipulasi sinyal (seperti encryption).
c) Range dinamis yang lebih besar (perbedaan nilai terendah terhadap
tertinggi dapat dimungkinkan
4. Kerugian Komunikasi Digital :
a) Biasanya memerlukan bandwidth yang lebih besar.
b) Memerlukan sinkronisasi.
PUTU RUSDI ARIAWAN
40
DAFTAR PUSTAKA
Bostian , Charles.W., Krauss, Herbert.L.1990.Teknik Radio Benda Padat.
Dodd, AZ. 2002. The Essential Guide to Telecommunications (Panduan
Pokok untuk Telekomunikasi). Yogyakarta: Andi.
Idris, Kamal., Roddy, Dennis., Coolen, John.1992.Komunikasi Elektronika.
Jakarta : Erlangga
K. Sham Shanmugam, Digital And Analog Communication System, John
wiley & Sons.1994
Roger L.Freeman, 1984. Telecomunication Transmission Hand Book, John
Wiley & Sons.
Shigeki Shoji, Suhana.1994. Buku Pegangan Teknik Telekomunikasi. Jakarta :
PT. Pradnya Paramitha.
Stallings, W. 2001. Komunikasi Data dan Komputer. Jakarta: Salemba
Teknika.
PUTU RUSDI ARIAWAN
BIODATA PENULIS
Nama : Putu Rusdi Ariawan
TTL : Denpasar. 19 April 1990
Alamat Rumah : Jln. Dukuh Sari Gg.
Kaliasem No. 5a, Denpasar-
Bali
Agama : Hindu
Mahasiswa Teknik Elektro Unv. Udayana
Email : [email protected]
www.facebook.com/turusdi