Modul 3 Modulasi AM DSBSC SSB VSB

  MODULASI AM(DSB- SC,SSB dan VSB) SISTEM KOMUNIKASI (DTG2F3) PRODI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI

  1

  Apa itu Modulasi ?

• Modulasi adalah pengaturan parameter dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrequency tinggi sesuai sinyal informasi (pemodulasi) yang frequencynya lebih rendah, sehingga informasi tadi dapat disampaikan.

  Mengapa Perlu Modulasi ? 

  Meminimalisasi interferensi sinyal pada pengiriman informasi yang menggunakan frequency sama atau berdekatan

   Dimensi antenna menjadi lebih mudah diwujudkan

   Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing dan ditransmisikan via sebuah saluran transmisi

MODULASI ANALOG

   Modulasi Sinyal Continue (continues wave) :

   Amplitude Modulation (AM)

   Modulasi Sudut (Angle Modulation) : 

  Phase Modulation (PM) 

  Frequency Modulation (FM) 

  Modulsi Pulsa

   Pulse Amplitude Modulation (PAM)

   Pulse Wide Modulation (PWM) Jenis Modulasi (1) Jenis Modulasi (2)

MODULASI DIGITAL

  

Pulse Code Modulation (PCM)

   Delta Modulation (DM)

   Amplitude Shift Keying (ASK)

   Frequency Shift Keying (FSK)

   Phase Shift Keying (PSK)

   Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

   Quaternary PSK (QPSK)

  

Continous Phase FSK (CPFSK)

SINYAL PEMBAWA

  Persamaan sinyal pembawa /carrier : Vc(t) = Vc sin ( t +  ) c

  Modulasi sudut Modulasi amplitude

  (angle modulation) (amplitude modulation, AM)

  ( t +  ) c

  Modulasi fase Modulasi frekuensi (phase modulation, PhM) (frequency modulation, FM) Analisa pada bab ini :  menggambarkan sinyal termodulasi kawasan waktu dan spektrumnya dengan pemodulasi/informasi m(t):

   m(t) sinusoidal

   m(t) sembarang pada selang [f a f b

  ]  menghitung bandwith

   menghitung distribusi dari daya sinyal

   menerangkan deteksi sinyal Gambar spektrum sinyal diturunkan dari persamaan Sinyal kawasan frekuensi → spektrum amplitudo

  PADA FREKUENSI POSITIF / PITA SATU SISI x(t) = A

  1 cos(2  f

  1 t) + A

  2 cos(2  f

  2 t) X(f) =A

  1 (f-f

  1 )+A

  2 (f-f

  2 ) f

  1 f

  2 A

  1 A

  2 X(f)

  f

  Review kawasan waktu  frekuensi s(t) = A Cos 2 f c t f _{c f}

  S(f) A/2 - f _c

MODULASI AMPLITUDO (AM)

   Amplitudo sinyal carrier dibuat berubah-ubah secara proporsional sesuai perubahan yang terjadi pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi)

   Persamaan Sinyal Carrier : ( ) cos

  V t V  t   

    c c c

   Secara umum, persamaan sinyal carrier termodulasi adalah : S ( t )  V ( t ) cos t  ( t )

     

mod c

dimana : 2 f frequency Carrier

      C C

  V ( t )  Amplitudo sesaat carrier ( t ) Phasa sesaat carrier

   

   Pada AM, amplitudo dibuat berubah sesuai sinyal informasi , sedang phasanya dibuat nol, sehingga persamaan sinyal termodulasi secara umum adalah :

  S ( t )  m ( t ) cos t 

  AM c

   m(t) = sinyal informasi / pemodulasi Varian dari Modulasi Amplitudo 

  Double Side Band Suppressed Carrier (DSB-SC) 

  Double Side Band Full Carrier (DSB-FC) 

  Single Side Band (SSB) 

  Vestigial Side Band (VSB)

  

Double Side Band Suppressed

Carrier (DSB-SC)

   Dibuat dengan mengatur agar amplitudo sinyal carrier berubah secara proporsional sesuai perubahan amplitudo pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi)

   Persamaan Matematis DSB-SC

  ( ) ( ) cos S t  m t  t

DSB SC

  c 

   Dibangkitkan dengan mengalikan sinyal informasi m(t) dengan sinyal carrier yang dihasilkan oscillator

   S ( t )  m ( t ) cos t _{DSB  SC c} m(t) cos

   t _c

  kawasan waktu, informasi sinusoidal tunggal

AM DSB SC

  m(t) S (t)

DSB SC

  

  V (t) 

  c

  m(t) = sinyal pemodulasi (modulating signal) π fc t)

  V (t) = sinyal pembawa = Vc cos(2

  c

  S (t) = sinyal hasil modulasi atau sinyal termodulasi DSB-SC

DSB SC

  m(t) = V cos 2f t

  m m

  V

  c

  t

  t

  S (t)

  DSB-SC frek=fp t

• f
• f

       

  2 f Supressed carrier

  Distribusi daya sinyal : P ^{total DSB SC} =

  2

  2 m .V c

  V

  2

  2 m .V c

  V

     

  fc-fm fc+fm Spektrum LSB

       

     

     

   

  2

  2  Daya rata-rata (pada beban 1

  Ω)

  AM DSB SC kawasan frekuensi (Spektrum AM DSB SC), dengan informasi sinusoidal tunggal PITA SATU SISI

  USB fc VcVm

  ]t}

  m

  m

  cos(2 f

  m

  t) S

  DSB-SC

  (t) = V

  c

  V

  cos(2 f

  Pemodulasi m(t) sinusoidal / cosinus m(t) = V

  c

  t) cos(2 f

  m

  t) = {cos 2 [f

  c

  m

  ]t+cos 2 [f

  c

  m

2 VcVm

• f

   Spektrum m(t)

  2

  m

  0 f

  m

  

  M f f f f M f S    

  1 ) ( SC c c DSB

  2

  1 ) (

  ) (

   M(f)

   f f  ) ( _{m c}  f f 

   f f ) ( _{m c}

   _{m c}  f f _{m c}

  USB LSB LSB USB ) ( f S _{SC DSB } c f _c f

   M(f)

  Spektrum AM DSB SC dengan informasi sinyal sembarang m(t)

   Gambar Spektrum Sinyal DSB-SC

   Persamaan Matematis

PITA DUA SISI

  Contoh lain penggambaran spektrum AM DSB SC dengan informasi sinyal sembarang,

   m(t) M(f)

  suppressed carrier / menghilangkan komponen pemmbawa v (t) c

  S (t) = m(t).V (t)

  DSB SC c

PITA SATU SISI

  fm

  S(f)

  fc fc + fm fc - fm fc Contoh lain modulasi AM-DSB-SC (informasi/pemodulasi sembarang m(t) diwakili oleh spektrum

   Modulasi dgn m(t) sembarang → hanya

  amplitudo M(f) M

fb

fa f

DSB SC

  Hasil modulasi : S (t) akan memiliki spektrum amplitudo

  S (f) _AM-DSB-SC BW

  M

PITA SATU SISI

  2

  fc - fb fc + fb f fc Demodulasi/Deteksi Sinyal DSB- SC 

  Proses demodulasi dilakukan dengan mengalikan sinyal carrier termodulasi dengan sinyal local oscillator (pada penerima) yang sama persis dengan sinyal oscillator pada pemancar, kemudian memasukan hasilnya ke sebuah low pass filter (LPF) d(t)

  S (t ) m ( ) _{DSB  SC}

  ˆ t LPF cos  t

_c

   t Syarat penting :Local Oscillator harus menghasilkan sinyal cos ω c yang frequency dan phasa nya sama dengan yang dihasilkan oleh oscillator pada pemancar (Synchronous Demodulation/Detection) ( atau Coherent detection)

• f
• f

  t) Hanya ada dua komponen frekuensi yang lolos keluar dari filter lowpass, yaitu :

       

     

  2 m V c

  V Cos 2 (f

  c

  m

  )t Dari hasil perkalian : d(t) = S

  DSB-SC

  (t) x V ^LO cos (2 f

  c

     

  m

   

  4 V VcVm ^LO Cos {2

  (fmt)} +

     

   

  4 V VcVm ^LO Cos {2

  (fmt)} = 

    

  V VcVm ^LO Cos {2 fmt}

  = m(t) ^ d(t)

  )t +

  c

  Deteksi Sinyal DSB-SC (kondisi ideal)

   V ^LO cos( 2 f

  S ^{DSB SC} (t) = V

  c

  V

  m

  cos(2 f

  c

  t) cos(2 f

  m

  t)

  

  c

  V Cos 2 (f

  t) m(t) ^ f

  m

  < f

  co

  << f c

  Asumsi : Gain filter lowpass = 0 dB (1 kali)

  S ^{DSB SC} (t) =

       

     

  2 m V c

  A B C D Latihan Gambarkan proses deteksi sinyal AM-DSB-SC

pada kawasan frekuensi (titik A, B, C, D):

a. Untuk informasi sinusoidal tunggal

  b. Untuk informasi sembarang m(t) Gambarkan dalam pita 2 sisi dan pita 1 sisi

• f
• f

  

m

  c

  t + )

       

     

  2 m V c

  V Cos 2 (f

  c

  )t +

  DSB-SC

       

       

  2 m V p

  V Cos 2 (f

  c

  m

  )t S ^{DSB SC}

  (t) =

  (t) x V ^LO cos (2 f

  Dari hasil perkalian : S

  Deteksi Sinyal DSB-SC (ada perbedaan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima)

  m

  S ^{DSB SC} (t) = V

  c

  V

  m

  cos(2 f

  c

  t) cos(2 f

  t)

  c Asumsi : Gain filter lowpass = 0 dB (1 kali)

  

   V ^LO cos( 2 f

  c

  t+ ) m(t) ^ f

  m

  < f

  co

  << f

  A B C D Hanya ada dua komponen frekuensi yang lolos keluar dari filter lowpass, yaitu :  akan menentukan amplitudo dari hasil deteksi

  → maks.  = 0º → nol  = 90º

     

   

  4 V VcVm ^LO Cos {2 (fmt) - } +

     

   

  4 V VcVm ^LO Cos {2 (fmt) + }

  =

     

   

  2 V VcVm ^LO Cos {2 fmt} X cos 

  = m(t) ^

  Deteksi Sinyal DSB-SC (ada perbedaan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima) Gambar sinyal :

  t S

  DSB-SC (t)

  Phase shift 180º Proses deteksi : x V

  LO

  cos (2fct+) ,  = 0º

  S DSB-SC(t) t frek=2fc t output dr filter lowpass t

  m(t)

  Modulasi AM-DSB-SC (informasi/pemodulasi sembarang m(t)

  Analisa kawasan waktu

  Single Side Band (SSB) 

  Dikembangkan karena DSB-SC membutuhkan Bandwith yang besar (2 kali bandwith sinyal informasi)

   Ternyata USB atau LSB mengandung informasi yang lengkap, sehingga dirasa cukup mentransmisikan salah satu side band saja

   Spektrum AM-SSB

  S ( f ) _{SSB  USB} USB

  USB  f _c f _c S ( f ) _{SSB  LSB}

  LSB LSB

   Frequency Discrimination Method

  Pembangkitan Sinyal SSB t _c

SSB USB

   cos ) (t m BPF

  ) (t S _SSB ) (t S _DSB f spektrum m(t) f ^b f ^a f f c

  Spektrum S

  f c +f b f spektrum S

DSB SC

  f c f c -f b fc+f b

  Untuk m(t) adalah sinyal voice [fa,fb] = [300 Hz, 3400Hz]

  kawasan waktu, informasi sinusoidal tunggal

AM SSB

  m(t) = V cos 2f t

  m m Persamaan sinyal SSB

  t

  Misal : m(t) = V cos (2f t) m m

  Carrier : V (t) = V cos 2f t c c c

  S (t) = V V /2 cos 2(f + f )t + V V /2 cos 2(f – f )t

  DSB-SC m c c m m c c m

  USB LSB

  Kasus USB :

  S (t) = V V /2 cos[2 (f +f )t]

  SSB-USB m c c m

  V V p m

  VcVm

   2

  2 t fc fc+fm f Pembangkitan Sinyal SSB lainnya  Phase Shift Method m ( t ) cos t

   _c cos  t _c

• (t )

  S (t ) m _SSB

   

• 

  2 sin t

   _c 

  

  2 m ( )

  ˆ t Demodulasi Sinyal SSB 

  Sinyal SSB di-demodulasi dengan cara yang sama dengan demodulasi sinyal DSB-SC (Synchronous Detection) d(t)

  S (t ) ) y (t

  SSB LPF cos t

   _c

  Deteksi Sinyal SSB-LSB (kondisi ideal) Filter Base Band ^

  Vc Vm cos 2(fc+fm)t m(t)

  

   2  

  LO

  V cos (2fct)

  ^ m(t) LO

  Keluaran filter hanya ada 1 komponen frekuensi : Vc Vm V cos (2fmt) =

  4

  spektrum SSB-LSB f fc fc-fb spektrum (SSBxLO) spektrum output LPF

  2fc f fa fb fb fa

  Deteksi Sinyal SSB-SC (ada perbedaan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima)

  Filter Base Band ^ m(t) Vc Vm cos 2(fc+fm)t

  



   2   LO

  V cos (2fct+) Keluaran filter hanya ada 1 komponen frekuensi :

  LO

  Vc Vm V cos (2fmt-) ,  tidak mempengaruhi amplitudo hasil 4 deteksinya. Dengan kata lain ada offset frek. di LO

  Deteksi Sinyal SSB-SC (ada perbedaan frekuensi dan fasa antara lokal osilator pengirim & penerima)

  Filter Base Band ^ Vc Vm cos 2(fc+fm)t m(t)

  

2 LO

  V cos {2(fc+f)t+}

  

 

  Keluaran filter :

  LO

  Vc Vm V cos (2fm+f)t-), f = ada pergeseran spektrum hasil deteksi

  4 Vestigial Side Band (VSB) 

  Merupakan kompromi (jalan tengah) antara SSB dan DSB 

  Biasanya digunakan dalam transmisi sinyal video pada televisi S ( f )

  Spektrum VSB ^VSB

   f _c

  f _c

   Sinyal VSB dapat dibangkitkan dengan proses seperti terlihat pada diagram blok berikut m )

  (t S (t ) _{FILTER VSB}

  VSB 2 cos t

   _c

  Vestigial sideband modulation (VSB-AM) ) m (t

  S (t ) B

  VSB FILTER Spektrum m(t)

  H(f) Sideband Shaping 2 cos t

  



c fb f fc+fb fc f 2fv di B f fc-fb fc fc+-fb fc f

  2fb Demodulator VSB:  Detektor Envelope / selubung

  S (t)

  VSB C Vo

  L R  detektor sinkron

  VSB V(t) S (t)

  Vo(t) 

  Vc cos 2fct Latihan soal: Di bawah ini adalah diagram blok suatu proses translasi spektrum frekuensi

  E F D B A C

BPF-2 BPF-1 LPF

  300 4000 Hz f

  OL-1 f

  OL-2 Spesifikasi : Frekuensi cut off LPF = 5 kHz

  

Frekuensi lokal oscilator_1 ( f ) = 50 kHz ; Pass band BPF-1 = [50

_OL-1

• – 55] kHz Sinyal di titik A = sinyal analog dengan spektrum = [300 -- 4000] Hz

  a). Gambarkan spektrum frekuensi di titik B , C dan D !

b). Tentukan harga frekuensi oscilator_2 dan pass-band BPF-2 agar di titik F diperoleh sinyal SSB-USB dengan frekuensi pembawa 1400 kHz.

  Perhitungan harus dilengkapi gambar spektrum di titik E dan F !

  c). Ulangi point b) agar di F diperoleh sinyal SSB-LSB dengan frekuensi pembawa 1400 kHz !

  THANK U