Perancangan Dan Realisasi Sistem Modulasi Dan Demodulasi 8-QAM

(1)

PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM MODULASI DAN

DEMODULASI 8-QAM

Tugas Akhir Ini disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menempuh Gelar Sarjana S1 Teknik Elektro

Oleh :

Jafar Jufrie 13103041

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

BANDUNG

2011


(2)

ABSTRAK

Tugas akhir ini menuangkan tentang perancangan dan realisasi dari sistem modulasi dan demodulasi digital 8-QAM. Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah merealisasikan hardware dari modulator dan demodulator (Modem) 8-QAM serta menganalisa sinyal keluaran dari tiap-tiap blok rangkaian modem 8-QAM.

Perancangan dan realisasi sistem modulasi dan demodulasi digital 8-QAM terdiri dari dua tahap. Pertama, perancangan hardware yang dilakukan dengan membuat rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam perancangan Modulator 8-QAM dan menganalisa sinyal keluaran dari modulator 8-8-QAM hingga mendapatkan 8 titik konstelasi beda fasa 8-QAM. Kedua, perancangan hardware yang dilakukan dengan membuat rangkaian-rangkaian yang digunakan dalam percancangan demodulator 8-QAM dan menganalisa hasil keluaran dari demodulator 8-QAM hingga didapatkan keluaran sesuai dengan data masukan pada modulator 8-QAM.


(3)

ABSTRACT

The final task is poured on the design and realization of the system modulation and demodulation of digital 8-QAM. The purpose of this Final Project is a hardware realization of the modulator and demodulator (modem) 8-QAM and analyze the output signal of each block a series of 8-QAM modem.

The design and realization of digital modulation system and 8-QAM demodulation consists of two stages. First, the hardware design is done by making circuits that are used in the design of 8-QAM Modulator and analyze the output signal from the modulator 8-QAM constellation point to get 8 different phase 8-QAM. Second, the hardware design is done by making circuits that are used in percancangan 8-QAM demodulator and analyze the output of 8-QAM demodulator output to be obtained in accordance with the input data in 8-QAM modulator.


(4)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kepada Allah SWT, karena berkat Rahmat dan Ridho-Nya jualah, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan judul “PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM MODULASI DAN DEMODULASI 8-QAM.”

Penulisan Tugas Akhir ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan studi Program Sarjana pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis seringkali menghadapi kesulitan-kesulitan. Namun atas bantuan dan dorongan moril atau pun materiil dari berbagai pihak, maka penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini izinkanlah penulis untuk menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Eddy SuryantoSoegoto, M.Sc sebagai Rektor UNIKOM Bandung.

2. Bapak Dr. Arry Ahmad Arman sebagai Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer UNIKOM Bandung.

3. Bapak Muhammad Aria, MT. Sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro UNIKOM Bandung.


(5)

4. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT. sebagai pembimbing, pemberi semangat penulis dalam penulisan tugas akhir ini dan Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro UNIKOM Bandung.

5. Bapak Joko,ST., Bapak Budi Herdiana,ST. dan Dosen-Dosen Jurusan Teknik Elektro UNIKOM Bandung yang telah membekali ilmu pengetahuan kepada penulis selama menuntut ilmu di UNIKOM Bandung.

6. Ibu Mery selaku sekretaris Jurusan Program Studi Teknik Elektro UNIKOM Bandung.

7. Kedua Orang Tuaku Tersayang yang selalu memberikan dorongan moril dan materi sertado’a kepada penulis selama mengikuti perkuliahan di UNIKOM Bandung.

8. Adik-adik ku yang selalu menghibur disaat penulis mengalami ganguan-ganguan dalam berfikir.

9. Sepupuku Hasan dan Fikri dan Neng Delia yang selalu memberikan dukungan moril dan materi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

10.Prof.Dr.Jafar.K.K, Ami Gani, Ami Yusuf, Bang Mappa dan Bibi Jar yang telah memberikan dukungan moril dan materi serta do’a kepada penulis selama tinggal di Gempol Wetan.

11. My best friend Rhandy Halim,ST dan teman-teman seperjuagan semasa kuliah telah menjadi sahabat penulis dalam suka dan duka selama mengikuti perkuliahan di Jurusan Teknik Elektro UNIKOM Bandung. “Thanks You So Much…!!”


(6)

12.Kawanseperjuangan di kampus Agah Junaedi Rohman, Hanra Syariandi, Rudi Rusdiana, Yuga Aditya PermanaWahyudin, Mamang Arief Amirrudin, Primayuda Permana, Ifey, Angga Nugraha, DedeNugraha, Mulyana Syarif, Feri Firdian, Wida Pramudita, Agung Herdiana, Rudi Susilo, Badrun, Omen, IndraPurnama, Zakir Ali, Mulki Soprima, Iif, Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dan mendukung dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata dengan kerendahan hati, penulis memanjatkan do’a kehadirat Allah Subhanahu Wata’ala semoga amal dan baik budi yang telah mereka berikan kepada penulis mendapat pahala dari-Nya. Amin.

Bandung, Agustus 2011


(7)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi elektronika yang semakin maju, telah membawa dampak positif dalam komunikasi, baik dibidang teknik penyambungan maupun teknik transmisi.

Semua perkembangan sistem telekomunikasi baik dalam teknik penyambungan maupun teknik transmisi bertujuan untuk memperbaiki sistem yang menyangkut keandalan, penurunan biaya perawatan, miniaturisasi, efesiensi daya, serta peningkatan kecepatan bit data.

Kecenderungan sistem komunikasi pada saat ini adalah makin maraknya penggunaan sistem digital yang terintegrasi baik didalam teknik penyambungan maupun teknik transmisi. Hal ini disebabkan banyaknya keuntungan sistem transmisi digital dibandingkan dengan sistem transmisi analog.

Perkembangan ini sangat didukung oleh perkembangan metoda modulasi digital, mulai dari metoda pemodulasi amplitudo, yang lebih dikenal dengan nama ASK (Amplitude Shift Keying), metode modulasi frekuensi atau FSK (Frequency Shift Keying), metode pemodulasi phase atau PSK (Phase Shift Keying). Perkembangan ini berlanjut terus disebabkan adanya kebutuhan laju bit yang makin cepat, akibatnya timbul metoda modulasi dengan sistem banyak phasa yang kemudian berlanjut menjadi modulasi quadratur atau QAM (Quadrature Amplitude Modulation) yang merupakan gabungan dari sitem modulasi ASK dan PSK.


(8)

Dengan menggunakan sistem komunikasi digital memungkinkan untuk melakukan komunikasi dalam bentuk data atau yang sering disebut komunikasi data, komunikasi data adalah komunikasi dimana pertukaran informasi yang diasajikan oleh isyarat digital yang disajikan dalam bentuk biner yang digunakan oleh mesin pengolah informasi misalnya komputer, dimana komunikasi data ini banyak digunakan di instansi-instansi pemerintahan, akademik, perusahan-perusahan, perbankan dan banyak lainnya yang telah memakai jaringan komunikasi data yang canggih untuk mengirim data dari suatu tempat ke tempat yang lain.

Perancangan dan realisasi sistem modulasi dan demodulasi 8-QAM dimungkinkan untuk dapat mengirimkan bit-bit data menggunakan teknik modulasi digital agar lebih efisien dalam penggunaan bandwith transmisi sehingga banyak bit yang dapat dikirim melalui suatu medium tiap hertz dari bandwith.

1.2 Definisi Masalah

Kebutuhan akan kecepatan transmisi, penurunan biaya perawatan, efesiensi daya dan ketahan terhadap noise dalam melakukan komunikasi dalam bentuk data atau yang sering disebut komunikasi data.

1.3 Rumusan Masalah

Bagaimana merancang dan merealisasikan sistem modulasi dan demodulasi digital dengan menggunakan metode QAM (Quadrature Amplitude Modulation)


(9)

1.4 Tujuan

1. Merancang dan merealisasikan Modulator dan Demodulator 8-QAM

2. Mengukur dan menganalisis karakteristik-karakteristik “Modulator dan Demodulator 8-QAM” meliputi rangkaian Osilator Quadrature, rangkaian 2 to 4 level converter, rangkaian Low Pass Filter, rangkaian Balanced Modulator, rangkaian Penggeser Fasa , rangkaian Clock Recovery, rangkaian Carrier Recovery, rangkaian D/A Conversion dan rangkaian komparator.

3. Diharapkan dapat menjadi kit modul tambahan untuk praktikum telekomunikasi

1.5 Batasan Masalah

Perancangan dan perealisasian, pengukuran serta pengamatan dari alat “MODULATOR dan DEMODULATOR 8-QAM” dibatasi:

1. Perancangan yang dibuat dibatasi pada perangkat keras proses modulasi dan perangkat keras proses demodulasi.

2. Pengiriman sinyal modulasi 8-QAM dari modulator ke demodulator menggunakan kabel transmisi biasa.

3. Sifat komunikasi satu arah

4. Sinyal informasi memiliki laju data 2400 bps. 5. Frekuensi sinyal pembawa 9600 Hz.


(10)

1.6 Kegunaan Penelitian

Diharapakan hasil dari tugas akhir ini yang berupa modulator dan demodulator 8-QAM dapat digunakan sebagai peralatan praktikum di Lab.TELKOM UNIKOM dan juga diharapkan berguna untuk memperkaya wawasan tentang proses pengiriman sinyal informasi audio menggunakan teknik modulasi digital khususnya menggunakan teknik modulasi 8-QAM.

1.7 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan pada pembuatan Tugas Akhir ini adalah:

Studi kepustakaan, yaitu dengan mengumpulkan data melalui buku-buku referensi yang berhubungan dengan masalah yang akan dibahas.

Pemilihan komponen yang digunakan disesuaikan dengan kebutuhan dan karakteristik dari “MODULATOR dan DEMODULATOR 8-QAM”.

Perancangan dan pembuatan dilakukan dengan merealisasikan sistem “MODULATOR dan DEMODULATOR 8-QAM” dengan mengacu pada blok diagram modulator dan demodulator 8-QAM.

Pengukuran terhadap “MODULATOR dan DEMODULATOR 8-QAM” yang telah dibuat, dilakukan agar diperoleh hasil sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

Setelah dilakukan pengukuran, maka dilakukan pengujian dan analisa sebagai hasil akhir untuk mendapatkan suatu kesimpulan.


(11)

1.8 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini terdiri dari : BAB I Pendahuluan

Dalam bab pertama ini membahas tentang latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II Dasar Teori

Pada bab ini dibahas mengenai teori-teori pendukung tugas akhir ini. BAB III Perancangan dan Realisasi Alat

Dalam bab ini membahas perancangan alat dan realisasinya. BAB IV Pengukuran

Bab ini berisikan hasil pengukuran dari alat yang telah dibuat. BAB V Penutup

Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperlukan untuk menyempurnakan alat yang dibuat.


(12)

BAB II DASAR TEORI

2.1 Modulator 8-QAM

Gambar 2.1 Blok Diagram Modulator 8-QAM

Dari blok diagram diatas dapat diuraikan bahwa pada modulator 8-QAM sinyal data yang dibangkitkan oleh rangkaian pembangkit gelombang acak dibagi menjadi tiga bit (tribit) serial yang diumpankan ke pembelah bit (bit splitter) sehingga secara simultan menjadi data parallel I, Q dan C. Setelah itu diumpakan kembali kerangkaian 2 to 4 level converter yang merupakain rangkaian 4 level PAM (Pulse Amplitude Modulation) dimana bit I dan Q akan menentukan phase dari sinyal keluarannya sedangkan bit C akan menentukan amplitudenya. Setelah didapatkan sinyal 4 level PAM dari masing-masing rangkaian 2 to 4 level converter, kemudian akan ditumpakan ke gelombang pembawa yang dihasilkan oleh osilator quadratur pada rangkaian balanced modulator yang keduanya mempunyai perbedaan phase


(13)

tergantung kondisi logika sinyal informasi biner. Balanced modulator ini menggabungkan dua buah sinyal yang masuk pada rangkaian ini. maka dimungkinkan terdapat 4 fasa pada setiap rangkaian balanced modulator tersebut. Ketika sebuah penjumlah linier menjumlahkan keluaran dari balanced modulator, maka terdapat delapan resultan fasa yang mungkin.

2.2 Pembentukan Sinyal Termodulasi 8-QAM

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) adalah merupakan sebuah bentuk dari modulasi digital yang informasinya terdiri atas amplitudo dan fasa yang keduanya ditransmisikan oleh pembawa (carrier). Sedangkan 8-QAM adalah merupakan sebuah teknik pengkodean M-Arry, dimana M = 8. Dalam pensinyalan menggunakan dua buah pembawa kuadratur (Quadrature Carrier) yaitu cos 2πƒct dan

sin 2πƒct yang masing-masing dimodulasi oleh sebuah osilator referensi, sehingga

bentuk persamaan gelombangnya adalah sebagai berikut :

Um(t) = Am(t) cos 2πƒct + Am(t) sin 2πƒct , m = 1, 2, …, M…...…………....(2.1)

Sinyal keluaran dari sebuah modulator 8-QAM bukanlah merupakan sebuah sinyal yang mempunyai amplitudo konstan, tidak seperti halnya sinyal keluaran dari sebuah modulator 8-PSK.


(14)

Berikut di bawah ini dapat dilihat dari table kebenaran, diagram konstelasi, diagram fashor dan output fasa – amplitudo untuk 8-QAM :

(A)


(15)

(D)

Gambar 2.2 (A) Table Kebenaran (B) Diagram Konstelasi (C) Diagram Phasor (D)Output Fasa – Ampitudo 8-QAM

2.3 Demodulator 8-QAM

Gambar 2.3 Blok Diagram Demodulator 8-QAM

Dari blok diagram demodulator 8-QAM dapat diuraikan bahwa pada demodulator 8-QAM sinyal 8-QAM diumpankan ke rangkaian balanced Modulator

kanal I dan kanal Q, dan juga ke rangkaian carrier recovery. Pada rangkaian carrier recovery dihasilkan gelombang pembawa yang sesuai dengan yang ada pada modulator 8-QAM untuk kemudian diumpankan kerangkaian balanced modulator

kanal I dan kanal Q yang mempunyai perbedaan fasa sebesar . Sinyal output yang dihasilkan oleh balanced modulator, setelah diloloskan terlebih dahulu melalui Low


(16)

Pass Filter (LPF) adalah berupa sinyal 4 level PAM (Pulse Amplitude Modulation), yang kemudian diumpankan ke rangkaian ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah bentuk sinyal dari analog ke bentuk sinyal digital. keluaran dari ADC yang ada pada kanal I adalah bit I dan bit C sedangkan keluaran yang ada pada kanal Q adalah bit Q dan dan bit C. Semua bit yang berasal dari kedua kanal tersebut akan bergabung secara parallel dan kemudian memasuki bagian parallel to serial converter

yang berfungsi untuk mengubah susunan bit-bit yang masuk dari bentuk parallel menjadi bentuk serial.

2.4 Serial To Parallel Converter

Rangkaian serial to parallel converter berfungsi sebagai rangkaian pengubah masukan data dari serial menjadi data keluaran parallel, dimana kecepatan data keluaran dari kecepatan masukan data serial.

Rangkaian bit splitter terdiri atas : Rangkaian shift register

Rangkaian buffer register

Rangkaian pembagi tiga 2.5 Modulasi 4-PAM

Pada modulasi pulsa, pembawa informasi berupa deretan pulsa-pulsa. Pembawa yang berupa pulsa-pulsa ini kemudian dimodulasi oleh sinyal informasi, sehingga parameternya berubah sesuai dengan besarnya amplitudo sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Teknik modulasi pulsa mulai menggantikan system analog, karena beberapa keuntungan antara lain:

1 3


(17)

a. Kebal terhadap derau.

b. Sirkuit digital cenderung lebih murah.

c. Jarak transmisi yang dapat ditempuh lebih jauh (dengan penggunaan pengulang regeneratif).

d. Rentetan pulsa digital dapat disimpan.

e. Sinyal direpresentasikan dengan 4 nilai besaran amplitudo dari gelombang pembawa.

Gambar 2.4 Bentuk Konstelasi 4-PAM

Jika pulsa-pulsa dikirim dengan pesat fs bit per detik maka pulsa-pulsa tersebut akan mencapai amplitude penuhnya jika dilewatkan LPF dengan lebar bidang fs/2 Hz. Maka dimungkinkan untuk mengirim 2 simbol per detik per hz tanpa terjadi interferensi antar simbol pada PAM 4 level berarti 1 simbol terdiri atas 2 bit maka secara teoritis 4-PAM dapat mentransmisikan 4 b/s/hz (yaitu 2 x 2 = 4)


(18)

Gambar 2.5 Sinyal NRZ 2 level dan Konversinya ke PAM 4 Level 2.6 Balanced Modulator

Balanced Modulator merupakan rangkaian pengali atau pembalik phasa. Keluaran dari balanced modulator ini merupakan hasil perkalian dari dua sinyal masukan, yaitu masukan sinyal pembawa yang berupa gelombang sinusoida yang dihasilkan oleh rangkaian osilator quadratur dikalikan dengan rangkain pengubah level 2 ke 4 yang berupa PAM (Pulse Amplitude Modulation)

Rangkaian balanced modulator yang digunakan sudah berbentuk Integrated circuit


(19)

Gambar 2.6 (A) Balanced Ring Modulator (B) Masukan Biner 1 (C) Masukan Biner 0

2.7 Osilator Quadratur

Osilator ini menghasilkan 2 gelombang yaitu gelombang sinus dan gelombang cosinus, untuk mendapatkan gelombang cosinus dengan cara menggeser gelombang sinus.

Pada rangkaian osilator quadratur terdiri dari dua rangkaian integrator dengan umpan balik positif. Gelombang sinus dibangkitkan oleh rangkaian integrator pertama, kemudian gelombang sinus diintegralkan oleh rangkaian integrator kedua maka dihasilkan gelombang cosinus.

Pada prinsipnya rangkaian integrator adalah seperti berikut ini :

Gambar 2.7 Rangkaian Integrator Menurut hukum kirchoff arus

Jika << maka

900

I1 Ia If


(20)

Sehingga arus dan tegangan pada capasitor ; atau

Jika penguatan op-amp besar sekali maka asumsi yang ada

………. (2.2)

Dengan Menggunakan hukum arus Kirchoff

Jika = 0 A dan V

Sehingga tegangan keluaran dari rangkaian penjumlah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

………... (2.3)

2.8 Penjumlah Linier (Linier Adder)

Rangkaian penjumlah linier dipakai untuk menggabungkan dua sinyal masukan menjadi satu sinyal keluaran, sinyal keluaran bisa merupakan penjumlahan dengan penguatan maupun penjumlahan langsung sinyal masukan atau biasa disebut dengan mixer.

CF

IF Cdvc/dt

(Vin V

1)/R1 CF(d/dt)(V2 V0)

v1 v2 0

(Vin/R1)dt CFd/dt( V0)dt 0

1 0

1

CF( V0) +V0 t 0

V0 1/R1CF Vindt 0 1

Ivin1 Ivin2 Ib IF

Ib Vin1 Vin2 0

Vin1/R1 Vin2/R2 Vo/RF

Vout RF R1 V1

RF R2 V2


(21)

Pada penjumlah langsung semua hambatan masukan dan hambatan umpan balik harus sama besar, bila diperlukan penguatan tahanan umpan balik dibuat lebih besar.

2.9 Low Pass Filter (LPF)

Menurut kamus Webster, penyaring (filter) adalah alat atau benda yang dapat melewatkan arus listrik yang mempunyai frekuensi atau daerah frekuensi tertentu dan menahan frekuensi lainnya. Secara khusus rangkaian filter tersusun dari tahan dan kapasitor yang dibangun oleh Op-amp.

Filter aktif memberikan beberapa keuntungan sebagai berikut :

tidak ada redaman sisipan (insertion loss) karena op-amp amapu memberikan penguat, sinyal input tidak akan langsung teredan ketika penapis melewatkan frekuensi-frekuensi yang bersangkutan.

Penyetelan filter adalah pada jalur frekunsi yang lebar, tanpa perlu mengubah respon yang diingnkan.

Pengisolasian, penggunaan Op-amp pada filter aktif menghasilkan impedansi input yang tinggi serta impedansi output yang rendah, sehingga terjamin penisolasian yang baik, ini berarti bahwa antara filter dengan sumber atau tegangan hampir tidak terjadi interaksi.

Disisi lain ada kelemahan atau keterbatasan dalam penggunaan filter aktif ini antara lain :


(22)

Catu daya yang diperlukan ada beberapa macam untuk memberikan daya pada op-amp.

Gambar 2.8 Low Pass Filter 2.10 Analog To Digital Converter

Pada bagian pengubah analog ke digital yang direalisasikan dengan menggunakan pengubah 4 ke 2 data akan diubah dari data yang berbentuk sinyal analog diubah menjadi data yang berbentuk sinyal digital.

Gambar 2.9 Pengubah Analog Ke Digital 2.11 Parallel To Serial Converter

Sinyal data keluaran decition circuit yang masing-masing memiliki kecepatan R/3 Mbps, akan dijadikan satu data dengan kecepatan R Mbps dan di apliksikan dalam satu rangkaian pengubah parallel ke serial.


(23)

Gambar 2.10 Pengubah Paralel Ke Serial 2.12 Efesiensi Bandwith

Efesiensi Bandwith atau rapat informasi sering digunakan untuk membandingkan unjuk kerja teknik modulasi digital yang satu dengan jenis lainnya, pada dasarnya efesiensi bandwith merupakan perbandingan antara bit rate transmisi dengan minimum bandwith yang dibutuhkan untuk suatu teknik modulasi digital.

Hasil dari suatu perbandingan tersebut dinormalisasikan pada bandwith 1 Hz yang hasilnya merupakan banyak bit yang dapat di kirim melalui suatu medium tiap Hertz dari bandwith.

Dalam modulator 8-QAM dari data masukan dibagi dalam 3 saluran, bit rate pada Q, I, dan C sama dengan dari data masukan (fb/u) 8-QAM lebih efisien diamna 8-QAM memerlukan bandwith yang diperlukan BPSK untuk angka bit masukan yang sama.

Efesiensi bandwith kecepatan transmisi (Bps)

minimum bandwith (Hz)

bits/second herts bits/second cycles/second bit cycle 1 3 1 3


(24)

Tabel 2.1 Efisiensi Bandwith

Modulasi Pengkodean Bandwith

(Hz) Baud

Efesiensi Bandwith (Bps/Hz)

FSK Satu bit

(Single bit) fb Fb 1

BPSK Satu bit

(Single bit) Fb Fb 1

QPSK Dua bit

(Dibit) Fb/2 Fb/2 2

8-PSK Tiga Bit

(Tribit) Fb/3 Fb/3 3

8-QAM Tiga Bit

(Tribit) Fb/3 Fb/3 3

2.13 Spectrum Sinyal QAM

Sinyal QAM umumnya harus mempunyai spectrum terpusat dengan frekuensi pembawa ; fc = / , dan terdapat dua pita yaitu pita sisi atas dan pita sisi bawah sehingga terbentuk adanya bandwith B (Hz).

Dengan menggunakan “Nyquist Sampling”, secara sfesifik menyatakan

bandwith transmisi (Hz) bersesuaian dengan bandwith band dasar B = /2 (Hz). Simbol rate yang bias ditransmisikan melalui kanal dengan bandiwth band dasar B(Hz) adalah 2B / (1+r), dengan factor roll-off “r” bervariasi dari harga ideal “0”

(untuk ideal Low Pass Filter) sampai “1” (untuk Raised Cosine Filter).

Untuk signal QAM dengan M = terdapat symbol atau pernyataan yang mungkin, bit rate k / (1+r) bit/s atau k / (1+r) (bit/s) / Hz dari bandwith transmisi. Pada table 2.2 menunjukan transmisi QAM dengan bit rate per-bandwith untuk transmisi.

 o 2

BT BT

2k


(25)

Tabel 2.2 Transmisi QAM Dengan Bit Rate Per-Bandwith Unit Transmisi

M L

(bits) R=0,0 R=0,1 R=0,25 R=0,5 R=0,75 R=1

2 1 1,00 0,909 0,800 0,667 0,571 0,500

4 2 2,00 1,82 1,60 1,33 1,14 1,00

8 3 3,00 2,73 2,40 2,00 2,00 1,50

Gambar 2.9 Spektrum QAM Dengan Bandwith Transmisi /2B (Hz). 2.14 Error Probabilitas untuk system modulasi 8-QAM

Untuk system modulasi QAM, probabilitas kesalahan harus di lihat sinyal konstelasinya terlebih dahulu. Misalnya untuk M = 4 atau 4-QAM maka probabilitas kesalahan rata-rata adalah :

...(2.4)

Sementara untuk 8-QAM

...(2.5)

Dimana : A = level amplitudo

A = koordinat dari point sinyal kostelasi yang dinormalisasikan oleh A.

R/BT [bits

sec per HZ]

BT

P 1

4(4).A

2

A2

Pav 1

M

1 2(Amc

2

Ams2) A

2

2M (am c

2

am s2)

m 1 M m 1


(26)

Sementara itu untuk M-ary QAM dimana M = ketika k genap, maka sinyal konstelasi QAM sama dengan signal PAM pada quadrature carrier dimana mempunyai mempunyai

Maka persamaan untuk ...(2.6)

Dimana

Dimana Eav / No adalah rata-rata SNR / symbol, maka probabilitas error adalah : ...(2.7)

Tabel 2.3 Perbandingan Bit Error

Teknik Modulasi C/N ration (dB) Eb/No ratio (dB)

BPSK 10,6 10,6

QPSK 13,6 10,6

4-QAM 13,6 10,6

8-QAM 17,6 10,6

8-PSK 18,5 14

2k

M 2k2

QAM = Pc (1 P M)2

P M 2(1 1

M)Q(

3.Eav M-1No)


(27)

BAB III

PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT 3.1 Pembuatan Modulator 8-QAM

Dalam Pembuatan Modulator 8-QAM ini, berdasarkan pada blok diagram modulator 8-QAM seperti pada gambar 3.1 berikut ini:

Gambar 3.1 Blok Diagram Modulator 8-QAM 3.1.1 Bit Splitter

Rangkaian bit splitter mempunyai satu saluran masukan (input) dan 3 keluaran (output). Rangkaian ini direalisasikan dengan menggunakan IC 74LS74 yang berisikan 2 buah D flip-flop, D flip-flop berfungsi sebagai register penggeser (shift register) dan register penyangga (buffer register), dan IC 74LS93 binary counter, berfungsi sebagai pembagi tiga.


(28)

Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Bit Splitter Clock Masukan

Data

Keluaran Shift register

kanal I

Keluaran Shift register kanal Q

Pembagi tiga asinkron

Keluaran Q I C

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0

1 0 0 1 0 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

1 0 1 1 1 0 1 0 1 1

1 1 0 0 0 1 1 1 0 0

1 1 0 1 0 1 1 1 0 1

1 1 1 0 1 1 1 1 1 0


(29)

3.1.2 2 to 4 Level Converter

Rangkaian pengubah level 2 ke4 (2 to 4 level converter) merupakan rangkaian yang prinsip kerjanya identik dengan pengubah dari digital ke analog (DAC).

Gambar 3.6 menunjukan bentuk dual input to four level converter output untuk sebuah modem 8-QAM. Prinsipnya sama dengan modem lain, tetapi jumlah hambatannya berbeda, keempat jumlah hambatan merupakan gabungan antara Op-Amp 1(U )dan Op-Op-Amp 2 (U ) yang digunakan untuk membuat perbandingan sampai +2,5 VDC ( Vcc). Saat level input bit kurang dari +2,5 VDC (biner 0).

Comparator akan memberikan satu keluaran dan ketika bit masukan lebih besar dari +2.5 VDC (biner 1) comparator akan memberikan keluaran level lain. +5VDC dan -5VDC. Output dari U (E ) dan U (E ) kemudian jumlahnya sama dengan R , R R dan U .

Tegangan keluaran (E ) dinyatakan dengan persamaan dibawah ini.

(volt)...(3.1) Contoh Sederhana, Jika I = 1, C = 0, V1 lebih besar dari perbandingan level yang diindikasikan dengan keluaran tinggi, akan tetapi bit tersebut digunakan untuk masukan inverting sehingga E menjadi -5VDC, bit c dimasukan pada terminal non inverting, sehingga saat C = 0, tegangan keluaran menjadi -5VDC juga, Dari persamaan diatas dapat dihitung.

Dalam sirkuit ini, +5VDC adalah biner 1 dan -5VDC sebagai biner 0. Selain dari contoh diatas bias dihitung dari kombinasi bit lainnya.

1 2

1 2

1 1 2 2 1 2

f 3

0

E0 RF[(E1/R1) (E2/R2)]

1


(30)

Gambar 3.4 Rangkaian Pengubah Level 2 Ke 4 3.1.3 Balanced Modulator

Balanced modulator merupakan rangkaian pemodulasi dimana keluaran dari modulator ini merupakan perkalian dari dua sinyal masukan, dalam hal ini masukan dari sinyal pembawa yang berupa gelombang sinusoidal akan dikalikan dengan keluaran dari sirkuit pengubah 2 ke 4 (2 to 4 level converter) yang berupa PAM (Pulse Amplitudo Modulation).

Gambar 3.5 dibawah ini memperlihatkan sebuah rangkaian balanced modulator

dengan menggunakan IC MC1496.

Gambar 3.5 Rangkaian Balanced Modulator 3.1.4 Osilator Quadratur

Osilator ini menghasilakan dua gelombang sinus yaitu gelombang sinus dan gelombang cosinus, untuk mendapatkan gelombang cosines dengan cara menggeser

gelombang sinus.


(31)

Sehingga rangkaian lengkap untuk osilator quadraturadalah sebagai berikut :

Gambar 3.6 Osilator Quadratur

Frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian osilator quadratur dapat dihitung dengan rumus :

……….………. (3.2)

Dengan nilai R = R = R = R dan untuk nilai C = C = C = C.

Untuk frekuensi 9600Hz, nilai C dan R nya adalah C = 10nF, R = 1657.9 . 3.1.5 Penjumlah Linier (Linier Adder)

Rangkaian penjumlah linier dipakai untuk menggabungkan dua sinyal masukan menjadi satu sinyal keluaran, sinyal keluaran bisa merupakan penjumlahan dengan penguatan maupun penjumlahan lansgung sinyal masukan.

Pada penjumlah langsung semua hambatan masukan dan hambatan umpan balik harus sama besar, bila diperlukan penguatan tahanan umpan balik dibuat lebih besar.

Fout 1/(2 RC)


(32)

Gambar 3.7 Rangkaian Penjumlah

Sehingga tegangan keluaran dari rangkaian penjumlah dapat dihitung dengan rumus : ………. (3.3) Karena tanpa penguatan, maka R = R = R .

3.2 Pembuatan Demodulator 8-QAM

Dalam Pembuatan Demodulator 8-QAM ini, berdasarkan pada blok diagram demodulator 8-QAM seperti pada gambar 3.8 berikut ini:

Gambar 3.8 Blok Diagram Demodulator 8-QAM

Vout [(Rf/R1) Vin1 (Rf/R2) Vin2]


(33)

3.2.1 Carrier Recovery

Pada demodulator rangkaian carrier recovery berfungsi sebagai pembangkit sinyal pembawa seperti osilator membangkitkan sinyal pembawa pada modulator. Pada perancangan ini digunakan metode Fourth Power Loop. Pada metode ini sinyal 8-QAM yang masuk dipangkatkan empat untuk menghilangkan pengaruh sinyal modulasi sebelum diumpankan ke PLL dan pembagi empat sehingga diperoleh sinyal dengan frekuensi dan fasa yang singkron dengan sinyal pembawa pada modulator.

A. Pemangkat Empat.

Dalam Tugas Akhir ini, rangkaian pemangkat empat direalisasikan dengan mengkaskadekan dua buah rangkaian pengkuadrat sehingga diperoleh sinyal dengan frekuensi 4fc. Pada perancanan, digunakan IC Balanced Modulator MC1496 sebagai pengali sinyal antara dua frekuensi. MC 1496 akan berfungsi sebagai pengganda frekuensi ketika suatu sinyal yang sama dimasukkan pada kedua port masukannya (pin 1 dan 10). Suatu penyangga (buffer) antara rangkaian pengkuadrat satu dengan lain dibutuhkan agar sinyal yang dihasilkan rangkaian sebelumnya tidak cacat atau rusak akibat efek pembebanan, diwujudkan dengan menggunakan penguat operasional.


(34)

B. Phase Locked Loop

Sinyal keluaran dari pemangkat empat diumpankan ke phase locked loop agar keluarannya terkunci dengan frekuensi dan fasa yang sama dengan sinyal keluaran rangkaian pemangkat. Rangkaian phase locked loop

diwujudkan dengan rangkaian terintegrasi MC14046 ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Rangkaian Phase Locked Loop IC MC14046 C. Pembagi Empat

Untuk mendapatkan kembali sinyal dengan frekuensi fc setelah dipangkatkan empat, maka sinyal keluaran PLL harus dilewatkan dahulu pada rangkaian pembagi empat. Rangkaian ini dapat direalisasikan dengan menggunakan tiga buah D Flip-Flop seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11.


(35)

Untuk mendapatkan sinyal sinusoidal, maka detak keluaran pembagi empat harus dilewatkan pada low pass filter. Filter akan menahan harmonisa-harmonisa pembentuk sinyak kotak dan melewatkan sinyal fundamentalnya yang berbentuk sinyal sinusoidal dengan frekuensi yang sama. Rangkaian LPF pembentuk sinusoidal dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 LPF Pembentuk Sinussoida 3.2.2 Balanced Modulator

Balanced Modulator merupakan rangkaian pemodulasi dimana keluaran dari modulator ini merupakan perkalian dua sinyal masukan, dalam hal ini masukan sinyal pembawa yang berupa gelombang sinusoidal akan dikalikan dengan keluaran dari modulator, sehingga sinyal yang keluar adalah sinyal modulasi yang dihasilkan oleh modulator berupa 4 level PAM (Pulse Amplitude Modulation).


(36)

3.2.3 Low Pass Filter

Sinyal keluaran dari rangakaian balanced modulator terdiri dari sinyal frekuensi rendah yang merupakan bakal sinyal informasi dan sinyal frekuensi tinggi. Untuk meloloskan sinyal informasi dan menekan sinyal frekuensi tinggi maka sinyal hasil perkalian filter dengan low pass filter. Dalam perancangan Tugas Akhir ini digunakan LPF jenis Butterwort dimana filter ini mempunyai kelebihan karena fasanya hampir linier, dan mempunyai penguat yang lebih besar yaitu sebesar 1.586 kali penguat, yang diharapkan distorsi amplitudo maupun fasa sinyal informasi keluaran filter dapat ditekan sekecil mungkin.

Perhitungan LPF orde 2:

Dari tabel LPF fungsi Butterwort didapat untuk orde 2 harga K = 1 dan

= ………...………..(3.4)

Untuk K= 1, fo = 2400 Hz dan C= 22 nf Maka R=

R= 3014,2Ω Untuk penguat : = 3-α

= 3-1,4141 = 1,586

dan untuk menentukan harga dan :

= ………..(3.5)


(37)

maka harga : = 1KΩ dan = 0,586KΩ

Gambar 3.14 Rangkaian Low Pass Filter Butterworth Orde Dua 3.2.4 Analog To Digital Converter

Pengubah sinyal analog ke digital atau ADC (Analog To Digital Converter) tidak mempunyai pengaruh secara matematis, teteapi hanya mengubah bentuk sinyal analog kedalam bentuk sinyal digital.

Rangkaian pengubah 4 level ke 2 mempunyai prinsip kerja yang sama dengan mengubah analog ke digital, ketika 4 level input dikonversikan ke 2 level input seperti terlihat pada gambar 3.19. Pada gambar tersebut menerima tegangan sebesar 8,533 V DC U1 (Op-Amp1) akan menganal level tersebut sebagai level positif dan dibangitkan dengan ground sehingga akan menghasilkan output +5 V DC.

Pada rangkaian ini 5 V DC mewakili logika “1”, itu sama seperti +5 V DC dihubungkan ke input noninverting U2 (Op-Amp2) dimana +5 V DC dihubungkan ke inverting terminal positif dari +5 V DC dan -5 V DC ini sebagai bit “C” bit, pada rangkaian ini -5 V DC sebagai Logika “0” sama seperti yang dihasilkan bit input pada pengubah 2 ke 4 level.


(38)

Gambar 3.15 Rangkaian Pengubah Analog ke Digital 3.2.5 Clock Recovery

Pada demodulator untuk menghasilkan detak yang singkron dibutuhkan suatu rangkaian clok recovery yang dihasilkan dari data parallel. Clock recovery

direalisasikan dengan beberapa rangkaian, yaitu rangkaian delay, PLL dan D Flip-Flop, adapun diagram blok dan rangkaian lengkap dapat dilihat pada Gambar 3.16.


(39)

3.2.6Parallel to Serial Converter

Rangkaian pengkonversi data paralel menjadi data seri (parallel to serial converter) merupakan akhir dari sistem demodulator. Dalam perancangan konversi data paralel ke seri dapat direalisasikan dengan beberapa komponen digital yang dapat dijelaskan pada Gambar 3.26. Adapun D Flip-Flop yang dipakai adalah jenis IC 74LS74, gerbang AND (IC 74LS08), OR (IC 7432) dan NOT (74LS04).


(40)

BAB IV

PENGUKURAN DAN ANALISIS

Untuk mengetahui apakah hasil rancangan yang dibuat sudah bekerja sesuai dengan fungsinya atau tidak, perlu dilakukan beberapa pengukuran pada beberapa test point yang dianggap perlu.

4.1 Modulator 8-QAM

Gambar 4.1 Blok Diagram Modulator 8-QAM 4.1.1 Rangkaian Bit Splitter

Rangakaian bit splitter setelah pengukuran pada TP ternyata berfungsi dengan baik. Saat bernilai logik “0” (low level) mempunyai keluaran dengan tegangan 0 volt dan saat bernilai logik “1” (high level) ternyata mempunyai keluaran dengan tegangan 5Vdc.

Frekuensi clock shift register menentukan kecepatan datanya yaitu sebesar 2400 Bps, sedangan kecepatan baudrate-nya ditentukan oleh frekuensi clock buffer register. Serta data masukan digunakan pembangkit pulsa acak (Pulse Random


(41)

PRG BIT SPLITTER

OSILOSKOP

Kanal 2 Kanal 1

Gambar 4.2 Blok Diagram Pengukuran Rangkaian Bit Splitter

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan osiloskop digital dimana osiloskop ini mempunyai fasilitas khusus antara lain adalah keluaran dari sirkuit yang sedang diukur dapat disimpan dalam sebuah memory card.

Gambar 4.3 Pembangkit Clock dan Pembangkit Data Acak

Dari gambar 4.3 Keluaran rangkaian pembangkit clock dapat diamati (gambar atas) dengan laju bit (bit rate 2400 bps) dan gambar bawah merupakan keluaran dari pembangkit data acak (Pulse Random Generator).


(42)

Gambar 4.4 Pembangkit Data Acak dan Keluaran Bit Splitter Kanal C

Dari gambar 4.4 keluaran rangkaian pembangkit data acak dapat diamati (gambar atas) dan gambar bawah merupakan keluaran dari bit splitter kanal C dimana jika bit ketiga dari pembangkit data acak dalam satu bit C diberi logik “1” (high level) maka keluaran dari rangkaian bit splitter kanal C juga akan berlogika “1” (high level).

Gambar 4.5 Pembangkit Data Acak dan Keluaran Bit Splitter Kanal I

Dari gambar 4.5 keluaran rangkaian pembangkit data acak dapat diamati (gambar atas) dan gambar bawah merupakan keluaran dari bit splitter kanal I dimana jika bit


(43)

kedua dari pembangkit data acak dalam satu bit I diberi logik “1” (high level) maka keluaran dari rangkaian bit splitter kanal I juga akan berlogika “1” (high level).

Gambar 4.6 Pembangkit Data Acak dan Keluaran Bit Splitter Kanal Q

Dari gambar 4.6 keluaran rangkaian pembangkit data acak dapat diamati (gambar atas) dan gambar bawah merupakan keluaran dari bit splitter kanal Q dimana jika bit pertama dari pembangkit data acak dalam satu bit Q diberi logik “1” (high level) maka keluaran dari rangkaian bit splitter kanal Q juga akan berlogika “1” (high

level).

4.1.2 Rangkaian 2 To 4 Level Converter

Keluaran dari rangkaian bit splitter merupakan masukan pada rangkaian pengubah 2 ke 4 dimana masukan dari pengubah 2 ke 4 pada kanal I diberi masukan data keluaran dari rangkaian bit splitter kanal I dan C, sedangkan masukan dari pengubah 2 ke 4 pada kanal Q diberi masukan data keluaran dari rangkaian bit splitter kanal Q dan C yang Keluaran dari rangkaian ini berupa PAM (Pulse Amplitude Modulation).


(44)

2 TO4 LEVEL CONVERTER

(Data CI)

OSILOSKOP

2 TO4 LEVEL CONVERTER

(Data CI)

Kanal 2 Kanal 1 Keluaran Bit Splitter

Keluaran Bit Splitter

Gambar 4.7 Blok Diagram Pengukuran Rangkaian Pengubah 2 Ke 4

Gambar 4.8 Keluaran Pengubah 2 ke 4 Kanal I dan Kanal C

Dari gambar 4.8 keluaran dari rangkaian pengubah 2 ke 4 kanal I dapat diamati (gambar atas) dan keluaran dari rangkaian pengubah 2 ke 4 kanal Q (gambar bawah) dimana keduanya mempunyai 4 level tegangan yang berbeda.

4.1.3 Osilator Quadratur

Osilator Quadratur diukur dengan manggunakan osiloskop digital untuk penunjukan keluaran frekuensinya keluaran dihubungkan dengan kanal 1 dan keluaran dihubungkan ke kanal 2.


(45)

OSILOSKOP

OSILATOR QUADRATOR

Kanal 2 Kanal 1

Gambar 4.9 Blok Diagram Pengukuran Rangkaian Osilator Quadrature

Gambar 4.10 Gambar Keluaran Osilator Quadratur dan

Dari gambar 4.10 keluaran dari rangkaian osilator quadratur dapat diamati (gambar atas) dan keluaran (gambar bawah) dimana keluaran osilator quadratur mempunyai perbedaan fasa sebesar + dari osilator quadratur dan keduanya mempunyai Frekuensi 9600Hz.


(46)

Gambar 4.11 Grafik Lissajous (dari Osilator Quadratur) 4.1.4 Balanced Modulator

Keluaran balanced modulator merupakan hasil perkalian antara sinyal pembawa (keluaran dari osilator quadratur) dengan sinyal pemodulasi (keluaran dari

2 to 4 level converter).

Seperti yang lainnya, balanced modulator diukur dengan menggunakan osiloskp digital, Untuk kanal I dihubungkan dengan kanal 1 dan kanal Q dihubungkan dengan kanal 2 osiloskop.

OSILOSKOP

2 TO 4 LEVEL CONVERTER

2 TO 4 LEVEL CONVERTER OSILATOR QUADRATUR Sinus Cosinus BALANCED MODULATOR KANAL I BALANCED MODULATOR KANAL Q Kanal 1 BIT SPLITTER QIC

PRG Data C

Data I

Data Q

Kanal 2


(47)

Gambar 4.13 Gambar Keluaran Balanced Modulator

Dari gambar 4.13 keluaran dari rangkaian balanced modulator kanal I yang merupakan perkalian gelombang pembawa t dengan rangkaian 2 to 4 level converter

kanal I (gambar atas) dan keluaran dari rangkaian balanced modulator kanal Q yang merupakan perkalian gelombang pembawa t dengan rangkaian 2 to 4 level converter

kanal Q.

4.1.5 Penjumlah Linier (Linier Adder)

Keluaran dari penjumlah linier adalah merupakan pengukuran terakhir dari keseluruhan blok diagram modulator 8-QAM.

Dengan menggunakan osiloskop digital Keluaran dari penjumlah linier dihubungkan ke kanal 1.

OSILOSKOP

2 TO 4 LEVEL CONVERTER

2 TO 4 LEVEL CONVERTER OSILATOR QUADRATUR Sinus Cosinus LINIER ADDER BALANCED MODULATOR KANAL I BALANCED MODULATOR KANAL Q Kanal 1 BIT SPLITTER QIC

PRG Data C

Data I

Data Q


(48)

Gambar 4.15 Output Fasa – Amplitudo 8-QAM

Gambar 4.16 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 000 Dari gambar 4.16 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 000 terlihat adanya perubahan fasa sebesar -135.


(49)

Dari gambar 4.17 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 001 terlihat adanya perubahan fasa sebesar -135.

Gambar 4.18 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 010 Dari gambar 4.18 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 010 terlihat adanya perubahan fasa sebesar -22,5.

Gambar 4.19 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 011 Dari gambar 4.19 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 011 terlihat adanya perubahan fasa sebesar -67,5.


(50)

Gambar 4.20 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 100 Dari gambar 4.20 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 100 terlihat adanya perubahan fasa sebesar +157,5.

Gambar 4.21 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 101 Dari gambar 4.21 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 101 terlihat adanya perubahan fasa sebesar +112,5.


(51)

Gambar 4.22 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 110 Dari gambar 4.22 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 110 terlihat adanya perubahan fasa sebesar +45.

Gambar 4.23 Gambar Keluaran Penjumlah Linier Untuk Masukan Data 111 Dari gambar 4.23 keluaran dari rangkaian penjumlah linier untuk masukan data dari PRG (Pulse Random Generator) 111 terlihat adanya perubahan fasa sebesar +45.


(52)

4.1.6 Beda Fasa Modluator 8-QAM

Beda fasa dapat dilakukan dengan melakukan pengukuran terhadap kedua rangkaian pengubah level 2 ke 4, seperti berikut ini :

2 TO4 LEVEL CONVERTER

(Data CI)

OSILOSKOP

2 TO4 LEVEL CONVERTER

(Data CI)

Kanal 2 Kanal 1 Keluaran Bit Splitter

Keluaran Bit Splitter

Gambar 4.24 Blok Diagram Pengukuran Beda Fasa


(53)

Dari Gambar 4.26 terlihat bahwa keluaran dari modulator 8-QAM ini mempunyai 8 titik konstelasi dimana tiap kuadrannya mempunyai dua titik konstelasi, namun terdapat perbedaan fasa pada kuadran dua dan empat jika dibandingkan dengan diagram konstelasi dari 8-QAM, hal ini terjadi karena adanya perbedaan level tegangan dari keluaran rangkaian pengubah level 2 ke 4.

Tabel 4.1 Tabel Kebenaran Beda Fasa 8-QAM

INPUT TEORI HASIL PENGUKURAN

0 0 0 -135 -135

0 0 1 -135 -135

0 1 0 -45 -22,5

0 1 1 -45 -67,5

1 0 0 +135 +157,5

1 0 1 +135 +112,5

1 1 0 +45 +45


(54)

4.2 Demodulator 8-QAM

Gambar 4.27 Blok Diagram Demodulator 8-QAM

Pengamatan terhadap bentuk sinyal dan unjuk kerja Demodulator 8-QAM dilakukan terhadap semua bagian pada rangkaian demodulator, meliputi blok carrier recovery, balanced modulator, low pass filter, clock recovery, dan Parallel to Serial Converter. Sedang pengukuran dilakukan untuk mengetahui respon frekuensi dari rangkaian low pass filter.

4.2.1 Carrier Recovery

CARRIER RECOVERY

OSILOSKOP

Kanal 2 Kanal 1

OSILATOR QUADRATUR

Sinus


(55)

Gambar 4.29 Keluaran Rangkaian Pengkuadrat

Dari gambar 4.29 keluaran dari rangkaian pengkuadrat dapat diamati (gambar atas) mempunyai frekuensi sebesar 2 kali lebih besar dari frekuensi masukan sedangkan untuk gambar bawah mempunyai frekuensi 4 kali lebih besar dari frekuensi masukan, dimana rangkaian ini bertujuan untuk menghilangkan sinyal-sinyal pergeseran fasa pada frekuensi pembawa sehingga bisa untuk dimasukkan ke rangkaian PLL (phase locked loop) untuk mendapatkan frekuensi dan phase yang sesuai dengan frekuensi pembawa pada rangkaian modulator dengan catatan frekuensi sinyal pembawanya masih dalam jangkaun frekuensi yang dapat ditangani oleh PLL itu sendiri. Frekuensi keluaran PLL 4 kali lebih besar dari frekuensi pembawa tetapi dengan fasa yang hampir sama dengan sinyal pembawa, dan untuk mengembalikan frekuensinya agar sesuai dengan frekuensi sinyal pembawa maka digunakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah IC 7474 sebagai rangkain pembagi empat sekaligus penggeser fasa.


(56)

Gambar 4.30 Keluaran Rangkaian Pembagi Empat

Dari gambar 4.30 keluaran dari rangkaian pembagi 4 dapat diamati kedua gambar sinyal telah mempunyai frekuensi yang sama dengan frekuensi sinyal pembawa yang di hasilkan dari rangkaian osilator quadrature pada modulator 8-QAM tetapi masih berbentuk sinyal kotak untuk itu dibutuhkan rangkaian low pass filter pembentuk sinusoidal untuk mengubah sinyal kotak menjadi sinusoidal dan sekaligus merupakan tahap akhir dari rangkaian carrier recovery.


(57)

Dari gambar 4.31 keluaran dari rangkaian low pass filter pembentuk sinusoidal dapat diamati (gambar atas) mempunyai frekuensi yang sama dengan sinyal keluaran pembagi empat karena rangkaian ini bertujuan untuk mengubah sinyal kotak menjadi sinusoidal dan merupakan akhir dari rangkaian carrier recovery

4.2.2 Balanced Modulator

Sinyal keluaran dari balanced modulator merupakan hasil perkalian antara sinyal 8-QAM dengan sinyal gelombang pembawa keluaran carrier recovery. Hasilnya adalah sinyal bakal informasi (base band) yang bercampur dengan sinyal frekuensi tinggi.

BALANCED MODULATOR Kanal I

OSILOSKOP

BALANCED MODULATOR

Kanal I Kanal 2 Kanal 1

2 TO 4 LEVEL CONVERTER

2 TO 4 LEVEL CONVERTER

OSILATOR QUADRATUR

Sinus Cosinus

Gambar 4.32 Blok Diagram Pengukuran Rangkaian Balanced Modulator


(58)

Dari gambar 4.33 keluaran dari rangkaian balanced modulator kanal I yang merupakan perkalian gelombang pembawa t dengan rangkaian 2 to 4 level converter

kanal I (gambar atas) dan keluaran dari rangkaian balanced modulator kanal Q yang merupakan perkalian gelombang pembawa t dengan rangkaian 2 to 4 level converter

kanal Q.

4.2.3 Low Pass Filter

Pengukuran pada rangkain Low Pass Filter ditunjukan pada ganbar 4.20 dimana besarnya tegangan sinyal masukan yang diberikan dari Function Generator

adalah 1 Vpp. Pengukuran dilakukan dengan mengubah frekuensi dari sinyal generator dan frekuensi dari sinyal Function Generator Mulai Dari 0 Hz sampai dengan 5000 Hz


(59)

Tabel 4.2 Tabel Hasil Pengukuran Low Pass Filter

Vin Frekuensi (Hz)

Output Voltage (V)

Daya (db)

Vin Frekuens

i (Hz)

Output Voltage (V)

Daya (db)

1 Vpp 100 1,63 4,24 1 Vpp 2200 1.24 1,86

500 1,55 3,80 2400 1,15 1,12

1000 1,53 3,69 2600 1.12 0,98

1100 1,53 3,69 2800 1,01 0,08

1200 1,50 3,52 3000 0,90 -0,90

1400 1,48 3,40 3500 0,84 -1,50

1600 1,46 3,40 4000 0,62 -4,15

1800 1,41 2,98 4500 0,54 -5,35

2000 1,39 2,86 5000 0,48 -6,37

Gambar 4.35 Respon Frekuensi Low Pass Filter

Dari data pengukuran pada rangkaian low pass filter maka dapat dihitung frekuensi cut-off nya menggunakan rumus:

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8


(60)

Fc = 0.707 x Vmax = 0.707 x 1,63 V = 1.15 V

sehingga didapatkan frekuensi cut-off nya berada pada frekuensi 2400 Hz sesuai dengan perancangan.

4.2.4 Clock Recovery

Rangkaian clock recovery berfungsi untuk menghasilkan sinyal clcok yang sinkron dengan data parallel yang akan diubah memjadi data seri pada P/S converter

PRG

Clock

Recovery

OSILOSKOP

Kanal 1

Kanal 2

Gambar 4.36 Blok Diagram Pengukuran Rangkaian Clock Recovery


(61)

Dari gambar 4.37 dapat diamati (gambar bawah) merupakan keluaran dari rangkaian PLL dan gambar atas merupakan keluaran dari rangkaian penunda setengah bit, rangkaian PLL berfungsi untuk mendapatkan frekuensi yang sesuai dengan frekuensi clock pada rangkaian modulatornya sedangkan rangkaian penunda setengah bit berfungsi untuk mengatur fasa antar keduanya.

4.2.5 Analog ke Digital (Converter 4 to 2 level)

Rangkaian Pengubah Analog ke Digital berfungsi untuk mengubah kembali sinyal masukannya yang berbentuk PAM (Pulse Amplitude Modulation) yang merupakan hasil dari perkalian antara bit IC dan QC menjadi bit C, I dan Q sehingga dapat dihubungkan kerangkaian P/S Converter.

DAC

OSILOSKOP

DAC Kanal 2

Kanal 1

2 TO 4 LEVEL CONVERTER

2 TO 4 LEVEL CONVERTER


(62)

Gambar 4.39 Keluaran Rangkaian ADC

Dari gambar 4.39 dapat diamati (gambar bawah) merupakan keluaran dari output ADC bit C yang mempunyai 2 level tegangan +5 dan -5, dan gambar atas merupakan keluaran bit C pada modulator.

4.2.6 Parallel To Serial Converter

Rangkaian parallel to serial converter merupakan pengukuran terkakhir pada blok rangkaian demodulator 8-qam dimana keluaran dari rangkaian ini harus sesuai dengan data yang dikirimkan melalui modulator 8-qam.

DAC P/S

OSILOSKOP

Kanal 1 Kanal 2 2 To 4 Level

Converter

PRG


(63)

Gambar 4.41 Keluaran Rangkaian Parallel To Serial Converter

Dari gambar 4.41 dapat diamati (gambar atas) merupakan data murni sebelum melewati bit splitter (pembagi tiga) sedangkan gambar bawah merupakan keluaran dari rangkaian parallel to serial converter dimana keduanya mempunyai perbedaan sebesar 3 frekuensi clock.


(64)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil setelah mengerjakan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Modulator 8-QAM mempunyai kemungkinan 4 Fasa dan 2 amplitudo yang berbeda, ini dibentuk oleh 3 bit masukan.

2. Laju perubahan fasa (Baud Rate) yang diperoleh adalah dari laju bit masukan. 3. Pergeseran fasa sedikit berbeda dengan kondisi ideal 8-QAM hal ini disebabkan karena keluaran pengubah level 2 ke 4 tidak sama dengan toleransi komponen yang digunakan.

4. Pada bangian pengubah 4 ke 2 outputnya harus sama dengan input untuk bagian 2 ke 4.

5. Carrier Recovery berfungsi dengan baik dimana sinyal keluarannya sama dengan sinyal keluaran dari osilator quadrature.

6. Clock Recovery berfungsi dengan baik dimana sinyal keluarannya sama dengan sinyak keluaran dari pembangkit pulsa clock pada rangkaian pembangkit data acak (PRG).

7. Low Pass Filter yang dirancang berfungsi dengan baik dimana frekuensi-frekuensi yang tidak diinginkan dapat diredam.


(65)

8. Pengubah parallel ke serial berfungsi dengan baik dimana sinyal data yang masuk secara parallel dapat diubah kembali secara seri sesuai dengan yang diharapkan

9. Modulator dan Demodulator 8-QAM yang dirancang dan setelah melalui pengukuran di laboratorium sudah bekerja sesuai dengan apa yang diharapkan di mana sinyal keluarannya menghasilkan 8 titik konstelasi QAM

5.2 Saran

Agar memperoleh hasil yang lebih baik dalam pembuatan modulator 8-QAM ini, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :

1. Catu daya yang dirancang harus mampu menghasilkan tegangan DC murni untuk menjamin kestabilan peralatan yang dicatunya, sehingga peralatan tidak mengalama drop.

2. Komponen-komponen yang digunakan harus mempunyai tingkat toleransi yang tinggi untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, sehingga hasil pengukuran bisa lebih teliti.


(66)

DAFTAR PUSTAKA

Sumber Buku :

Roger L. Feeman. 1998. Telecomunications Transmission Hanbook Fourth Edition. New York : John Wiley & Sons,INC.

B.P.Lathi. 1989. Modern Digital And Analog Communication Systems. Florida. Saunders College Publishing.

William F. Egan, PH.D. 1998. Phase-Lock Basic. Canada. John Wiley & Sons,INC.

Sumber Artikel atau lainnya :

http://www.seas.upenn.edu/~ese206/labs/LabButterworth/ButterworthFilter.pdf http://presentsirait.files.wordpress.com/2008/12/chapter3-pulse-code-modulation-etc.ppt

http://www.datasheets.org.uk

http://www.cppsim.com/PLL_Lectures/digital_pll_cicc_tutorial_perrott.pdf http://www.elektro.undip.ac.id/el_kpta/upload/L2F300569_MTA.pdf http://id.wikipedia.org


(67)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

I. IDENTITAS DIRI

NamaLengkap : Jafar Jufrie

Nim : 13103041

Tampat, Tanggal Lahir : Tanjung Selor, 05November 1985

Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki

Status : Mahasiswa

Alamat Asal : Jl.Langsat (Samping Bengkel Edy) Tanjung Selor, Kalimantan Timur 77212

No. Handphone : 081320481110


(68)

II. PENDIDIKAN FORMAL

1991 - 1997 : SDN 3Tanjung Selor 1997 – 2000 : MTSN1Tanjung Selor 2000 – 2003 : SMK PIRI IYogyakarta 2003 – 2011 : Teknik Elektro - UNIKOM


(1)

Gambar 4.41 Keluaran Rangkaian Parallel To Serial Converter

Dari gambar 4.41 dapat diamati (gambar atas) merupakan data murni sebelum melewati bit splitter (pembagi tiga) sedangkan gambar bawah merupakan keluaran dari rangkaian parallel to serial converter dimana keduanya mempunyai perbedaan sebesar 3 frekuensi clock.


(2)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil setelah mengerjakan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Modulator 8-QAM mempunyai kemungkinan 4 Fasa dan 2 amplitudo yang berbeda, ini dibentuk oleh 3 bit masukan.

2. Laju perubahan fasa (Baud Rate) yang diperoleh adalah dari laju bit masukan. 3. Pergeseran fasa sedikit berbeda dengan kondisi ideal 8-QAM hal ini disebabkan karena keluaran pengubah level 2 ke 4 tidak sama dengan toleransi komponen yang digunakan.

4. Pada bangian pengubah 4 ke 2 outputnya harus sama dengan input untuk bagian 2 ke 4.

5. Carrier Recovery berfungsi dengan baik dimana sinyal keluarannya sama dengan sinyal keluaran dari osilator quadrature.

6. Clock Recovery berfungsi dengan baik dimana sinyal keluarannya sama dengan sinyak keluaran dari pembangkit pulsa clock pada rangkaian pembangkit data acak (PRG).

7. Low Pass Filter yang dirancang berfungsi dengan baik dimana frekuensi-frekuensi yang tidak diinginkan dapat diredam.


(3)

8. Pengubah parallel ke serial berfungsi dengan baik dimana sinyal data yang masuk secara parallel dapat diubah kembali secara seri sesuai dengan yang diharapkan

9. Modulator dan Demodulator 8-QAM yang dirancang dan setelah melalui pengukuran di laboratorium sudah bekerja sesuai dengan apa yang diharapkan di mana sinyal keluarannya menghasilkan 8 titik konstelasi QAM

5.2 Saran

Agar memperoleh hasil yang lebih baik dalam pembuatan modulator 8-QAM ini, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :

1. Catu daya yang dirancang harus mampu menghasilkan tegangan DC murni untuk menjamin kestabilan peralatan yang dicatunya, sehingga peralatan tidak mengalama drop.

2. Komponen-komponen yang digunakan harus mempunyai tingkat toleransi yang tinggi untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, sehingga hasil pengukuran bisa lebih teliti.


(4)

DAFTAR PUSTAKA

Sumber Buku :

Roger L. Feeman. 1998. Telecomunications Transmission Hanbook Fourth Edition. New York : John Wiley & Sons,INC.

B.P.Lathi. 1989. Modern Digital And Analog Communication Systems. Florida. Saunders College Publishing.

William F. Egan, PH.D. 1998. Phase-Lock Basic. Canada. John Wiley & Sons,INC.

Sumber Artikel atau lainnya :

http://www.seas.upenn.edu/~ese206/labs/LabButterworth/ButterworthFilter.pdf http://presentsirait.files.wordpress.com /2008/12/chapter3-pulse-code-modulation-etc.ppt

http://www.datasheets.org.uk

http://www.cppsim.com/PLL_Lectures/digital_pll_cicc_tutorial_perrott.pdf http://www.elektro.undip.ac.id/el_kpta/upload/L2F300569_MTA.pdf http://id.wikipedia.org


(5)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

I. IDENTITAS DIRI

NamaLengkap : Jafar Jufrie

Nim : 13103041

Tampat, Tanggal Lahir : Tanjung Selor, 05November 1985

Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki

Status : Mahasiswa

Alamat Asal : Jl.Langsat (Samping Bengkel Edy) Tanjung Selor, Kalimantan Timur 77212

No. Handphone : 081320481110 E-mail : jafar@jufrie.me


(6)

II. PENDIDIKAN FORMAL

1991 - 1997 : SDN 3Tanjung Selor 1997 – 2000 : MTSN1Tanjung Selor 2000 – 2003 : SMK PIRI IYogyakarta 2003 – 2011 : Teknik Elektro - UNIKOM