SINKRONISASI ANTARA PEMANCAR DAN PENERIMA MODULASI FREKUENSI DENGAN 4 FREQUENCY HOPPING TUGAS AKHIR - Sinkronisasi antara pemancar dan penerima modulasi frekuensi dengan empat frequency hopping - USD Repository
SINKRONISASI ANTARA PEMANCAR DAN
PENERIMA MODULASI FREKUENSI DENGAN
4 FREQUENCY HOPPING
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh
IGNATIUS TULUS SETIADI NIM : 045114013
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
SYNCHRONOUS BETWEEN FM TRANSMITTER AND
FM RECEIVER WITH FOUR FREQUENCY HOPPING
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to obtain the Sarjana Teknik Degree in Electrical Engineering
By :
IGNATIUS TULUS SETIADI Student Number : 045114013
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2009
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tanggan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Ignatius Tulus Setiadi Nomor Mahasiswa : 045114013
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Sinkonisasi Antara Pemancar Dan Penerima Modulasi Frekuensi
Dengan Empat Frequency Hoppingbeserta peragkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me- ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dam mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : Agustus 2009 Yang Menyatakan (Ignatius Tulus Setiadi)
“ ”
Sukses adalah keberhasilan yang kamu capai
dalam menggunakan talenta-talenta yang telah
Allah berikan kepada kamu
INTISARI
Teknik frequency hopping (FH) merupakan salah satu metode transmisi data dalam bidang telekomunikasi. Dengan frequency hopping, gangguan- gangguan pada telekomunikasi seperti jamming dan noise dapat dikurangi. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan perangkat subsistem sinkronisasi yang digunakan pemancar dan penerima Frequency Modulation (FM) frequency
hopping .
Subsistem sinkronisasi pada pemancar dan penerima FM frequency
hopping ini terdiri dari dua bagian utama yaitu tone generator dan tone decoder.
Tone generator terdiri dari keypad 1x4 yang berfungsi untuk mengatur tunda
waktu pada mikrokontroler ATTINY2313. Pengaturan tunda waktu mempengaruhi sinyal DTMF yang dibangkitkan oleh IC MT8888. Sinyal DTMF yang dihasilkan ditransmisikan melalui pemancar FM frequency hopping sebagai pengendali fungsi hopping pada penerima FM frequency hopping. Sinyal DTMF digunakan untuk sinkronisasi antara pemancar dan penerima FM frequency
hopping. Mikrokontroler ATTINY2313 yang digunakan pada tone decoder untuk
mengatur pembagi terprogram dalam membangkitkan frekuensi carrier dengan data masukan berasal dari IC MT8870.
Hasil dari penelitian ini adalah subsistem sinkronisasi yang dapat mensinkronkan pemancar FM frequency hopping dan penerima FM frequency
hopping dalam transmisi data. Sinyal DTMF yang dihasilkan perangkat subsistem
sinkronisasi bekerja dengan memodulasi frekuensi carrier secara bergantian pada empat frekuensi yang berbeda yaitu 97 MHz, 99 MHz, 101 MHz dan 103 MHz dengan periode hopping 0,25 detik. Kata kunci : tone generator, tone decoder, sinkronisasi, frequency hopping, FM, DTMF, subsistem.
ABSTRACT
Frequency hopping technique is one of data transmission method in telecommunication. Frequency hopping can minimize the effect of the telecommunication disturbances such as jamming and noise. This research goal aim is to produce synchonization subsystem that can synchronize between frequency hopping FM transmitter and frequency hopping FM receiver.
Synchonization subsystem on transmitter and frequency hopping FM receiver consists of two main section. There are tone generator and tone decoder. Tone generator consists of 1x4 for controlling time delay on ATTINY2313 microcontroller. The time delay arrangement influencing DTMF signal that generated by IC MT8888. DTMF signal that being resulted then transmitt to pass frequency hopping FM transmitter as hopping function controller on frequency hopping FM receiver. DTMF signal is used for synchonization between transmitter and frequency hopping FM receiver. The function of ATTINY2313 microcontroller that is used for arrange programmable divider and generate carrier frequency with data input from IC MT8870.
The result of the research are synchonization subsystem that can be synchronize between frequency hopping FM transmitter and frequency hopping FM receiver in transmitting data. DTMF signal that have been resulted synchonization subsystem equipment operates with modulation four carrier frequency, 97 MHz, 99 MHz, 101 MHz and 103 MHz with 0.25 second hopping period.
Keyword : frequency hopping, tone generator, tone decoder, synchronization, FM, DTMF, subsystem.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Sinkronisasi Antara Pemancar Dan
Penerima Modulasi Frekuensi Dengan Empat Frequency Hopping”. Tugas
Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Dalam penyusunannya, banyak pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan pada penulis, oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Damar Widjaja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi bimbingan.
2. Bapak Alexius Rukmono, S.T. selaku Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis.
3. Untuk seluruh dosen-dosen di program studi Teknik Elektro atas segala tempaan ilmunya.
4. Bapak (Agustinus Kastam) dan Ibuku tercinta (Mc. Mujiasih) yang selalu memberiku dorongan, semangat, nasihat dan dukungan moril, spiritual maupun materi.
5. Untuk kakak-kakakku, Budi Prasetyo sekeluarga, Erni Dwiantari sekeluarga, dan Yogie Triatno atas segala bantuan moril, spiritual maupun materi.
6. Untuk seluruh teman-teman elektro angkatan 2004 atas segala doa dan dukungannya.
7. Untuk teman-teman hopping modulasi frekuensi Nova Budi Prasetyo dan Yanuarius Vendi Purnomo atas segala masukan dan bantuannya.
8. Untuk saudara F. Ade Krismawan, S.T. yang telah membantuku dan memberi masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir.
9. Teman-temanku, YB.Ari Kuncoro, Sugiarto, Topik Wijaya, Leonardus Agung, Ambrosius Panglipurjati, Stevanus Pradipta atas segala doa dan dukungannya.
10. Para laboran elektro terutama mas Antonius Surana karena bimbingannya dalam menggunakan alat.
11. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuannya, bimbingan, kritik dan saran.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari Pembaca agar dalam proses penulisan di kemudian hari dapat semakin baik. Semoga Tugas Akhir dapat dimanfaatkandan dikembangkan lebih lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat.
Yogyakarta, Agustus 2009 Penulis
DAFTAR ISI
Hal.HALAMAN JUDUL …………………………………………………….. LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING …………………………… LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ………………………….……… PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ……………...………….……… PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI …...………….……… HALAMAN PERSEMBAHAN ………………………………………….
INTISARI ………………………………………………………………… ABSTRACT …………………………….…………………………………. KATA PENGANTAR …………………………………………………… DAFTAR ISI ……………………………………………………………... DAFTAR GAMBAR …………………………………………………….. DAFTAR TABEL ………………………………………………………... DAFTAR LAMPIRAN ……………….………………………………….
BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ..……………………………………………………... I.2 Batasan Masalah ..…………………………………......…………….. I.3 Tujuan Penelitian ..…………………………………………………... I.4 Manfaat Penelitian ..…………………………………………………. I.5 Sistematika Penulisan ……….......……………………………………
i iii iv v vi vii viii ix x xii xvii xxii xxiii
1
3
3
4
4
BAB II DASAR TEORI II.1 Modulasi Frekuensi …………………………………………………..
6 II.2 Sistem Pemancar Radio FM ………………………………………….
8 II.2 Sistem Penerima Radio FM ………………………………………….
9 II.4 Frequency Hopping ..…………………………………………………
11 II.5 Sinkronisasi .....................……………………………………...……..
15 II.5.1 DTMF (Dual Tone Multi Frequency) ..………………………
17 II.5.2 Mikrokontroler AVR ATTiny2313 ..………………………....
18 II.5.2.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATTINY2313 .......
20 II.5.2.1 Peripheral mikrokontroler AVR ATTINY2313 .......
21 II.5.2.1 Struktur AVR ATTINY2313 ....................................
23 II.5.2.1 On-Chip Oscillator ...................................................
26 II.5.2.1 Timer/counter ...........................................................
26 II.5.3 Tone Generator ..……………………...………………………
27 II.5.4 Mixer Audio ……………….…………………………………
34 II.5.5 Tone Decoder ………………………......…….………………
35 II.5.6 Transistor Sebagai Saklar ...........…………….…………….…
41 II.5.7 Demultiplekser 4 ke 16 CD4514 ……………………………..
43 II.5.8 Rangkaian penampil .................................................................
45 II.5.8.1 Decoder BCD ke seven segment ..............................
45 II.5.8.2 Seven segment ..........................................................
46
BAB III PERANCANGAN ALAT III.1 Diagram Blok Sistem Komunikasi Radio FM Frequency Hopping .....
48 III.1.2 Diagram Blok dan Penjelasan Umum Subsistem Sinkronisasi pada Pemancar dan Penerima FM FH ...........................…..…
49 III.2 Subsistem Sinkronisasi Bagian Pemancar Radio ................…………
53 III.2.1 Rangkaian keypad 1x4 …………………………....................
53 III.2.2 Konfigurasi mikrokontroler ATTINY2313 ………………....
54 .
III.2.3 Perancangan perangkat lunak (Software) ……………….......
57 III.2.3.1 Program Utama pada Pemancar FM FH ………..
57 III.2.3.2 Inisialisasi Port …………….................................
58 III.2.3.3 Program Subrutin awal …………….....................
59 III.2.3.4 Program Subrutin Cek_pin ……………...............
59 III.2.3.5 Program Subrutin Proses ……………..................
60 III.2.3.6 Program Subrutin Manual_otomatis ……………
61 III.2.3.7 Program Subrutin Pin1 …………….....................
61 III.2.3.8 Program Subrutin Pin2 …………….....................
62 III.2.3.9 Program Subrutin Kirim ……………...................
63 III.2.3.10 Program Utama Tone Decoder pada Penerima FM FH ……………..............................
64 III.2.4 Tone Generator .................…….………………………….....
66 III.2.5 Mixer audio .......................................……………..………...
68 III.3. Subsistem sinkronisasi Bagian Penerima Radio …………….………
69 III.3.1 Tone Decoder ...........................................................................
69
III.3.2 Demultiplekser 4 bit ke 16 .…..................................................
72 III.3.3 Transistor sebagai saklar ..........................................................
73 III.3.4 Rangkaian penampil ................................................................
76 BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Perangkat Keras Hasil Perancangan ………………………………...
78 IV.2 Hasil Pengujian Alat Secara Keseluruhan ……………………….......
83 IV.2.1 Pengujian Transmisi Subsistem Sinkronisasi Pada Pemancar FM FH ……….............................................
83 IV.2.2 Pengujian Transmisi Subsistem Sinkronisasi Pada Penerima FM FH ……….............................................
89 IV.2.3 Pengujian Proses Sinkronisasi …..........................................
93 IV.2.3.1 Pengujian Saat Terjadi Sinkronisasi ......................
95 IV.2.3.2 Pengujian Saat Tidak Terjadi Sinkronisasi ………
98 IV.2.4 Tunda Waktu ………............................................................ 100
IV.3 Hasil Pengujian Tiap Blok …… ……………………………………. 101
IV.3.1 Hasil Pengujian Dan Pengamatan Tone Generator ……….. 101
IV.3.2 Hasil Pengujian Dan Pengamatan Mixer Audio ………........ 106
IV.4 Hasil Pengujian Dan Pengamatan Bagian Penerima ……................... 107
IV.4.1 Hasil Pengujian Dan Pengamatan Tone Decoder ………..... 107
IV.4.2 Hasil Pengamatan Pada Penampil ……................................ 109
IV.4.3 Hasil pengamatan pada Demultipleksing 4-bit ke 16 jalur ………............................. 111
IV.4.4 Pengujian Rangkaian Transistor Sebagai Saklar ……..........
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ………………………………........................................... V.1 Saran ………………………………..................................................... DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
112 114 115 116
DAFTAR GAMBAR
Hal. Gambar 2.1 Modulasi Frekuensi ....…………………………………….... 6Gambar 2.2 Diagram blok dasar sistem pemancar radio FM ………..….. 7Gambar 2.3 Diagram blok Penerima FM ……………..………………..... 9Gambar 2.4 Teknik frequency hopping ………………………………….. 10Gambar 2.5 Penebaran sinyal pada frequency hopping ………………..... 12Gambar 2.6 Diagram blok dasar pemancar frequency hopping ………..... 12Gambar 2.7 Interferensi pada transmisi frequency hopping …………...... 13Gambar 2.8 Contoh sistem sinkronisasi frekuensi …………………….… 15Gambar 2.9 Contoh sistem sinkronisasi fasa ……………..……………... 16 Gambar 2.10 Diagram blok fungsional ATTINY2313 …………………...19 Gambar 2.11 Arsitektur dari AVR ATTINY2313 ..………………………
21 Gambar 2.12 Kaki AVR ATTINY2313 …………………………………... 24
Gambar 2.13 Menghubungkan sumber clock …………………………….. 26Gambar 2.14 Diagram blok dari IC MT8888C …………………………… 28Gambar 2.15 Kaki IC MT8888C …………………………………………. 32 Gambar 2.16 Rangkaian mixer audio dengan dua input ……………….….35 Gambar 2.17 Diagram blok dari IC MT8870D ………….….……………..
35 Gambar 2.18 Tanggapan filter ..……….....……………………………….
37 Gambar 2.19 Konfigurasi kaki IC MT8870D …………………………….. 38
Gambar 2.20 Kaki IC MT8870D …………………………………………. 39Gambar 2.21 (a) Rangkaian transistor sebagai saklar …………………… 41(b) Grafik output dari transistor, keadaan cut-off dan saturasi ………………………………..………………...
Gambar 3.4 Rangkaian keypad 1×4 ….......................................................54
53
52
51
50
48
47
47
Gambar 3.6 Konfigurasi mikrokontroler ATTINY2313 padaGambar 3.5 Konfigurasi mikrokontroler ATTINY2313 pada tone generator …....................................................................(b) Diagram blok lengkap subsistem sinkronisasi pada penerima FM FH ………………………………………
41 Gambar 2.22 Diagram koneksi IC CD4514 ……………..…..……………
(a) Diagram blok subsistem sinkronisasi pada penerima FM FH …………………………………………………..
Gambar 3.3 Diagram blok subsistem sinkronisasi(b) Diagram blok lengkap subsistem sinkronisasi pada pemancar FM FH ……………………………………….
(a) Diagram blok subsistem sinkronisasi pada pemancar FM FH …………………………………………………
Gambar 3.2 Diagram blok subsistem sinkronisasiGambar 3.1 Diagram blok umum sistem komunikasi radio FM FH ….....(b) Common cathode ………………………………..……...
Gambar 2.25 Jenis dari seven segmen (a) Common anode ………………………………………....Gambar 2.24 Konfigurasi seven segment …………………………...…….. 4643 Gambar 2.23 Konfigurasi kaki IC 74LS48 ………...……….….…………. 46
55
tone decoder ....................……………..................................
66
60
60
61
62
63
64
65
68
58
69
73
74
77
78
78
79
81
59
55
Gambar 3.7 Diagram alir program utama untuk tone generator ...............Gambar 3.15 Diagram alir program utama tone decoder ……....................Gambar 3.8 Diagram alir program subrutin awal .............................…..Gambar 3.9 Diagram alir program subrutin cek_pin ……......................Gambar 3.10 Diagram alir program subrutin proses ……............................Gambar 3.11 Diagram alir program subrutin manual/otomatis ……...........Gambar 3.12 Diagram alir program subrutin pin1 ……...............................Gambar 3.13 Diagram alir program subrutin pin2 ……...............................Gambar 3.14 Diagram alir program subrutin kirim …….............................Gambar 3.16 Konfigurasi rangkaian lengkap dari tone generator .............(b) Tone decoder tampak sisi belakang …………………….
Gambar 3.17 Rangkaian mixer audio ……..................................................Gambar 3.18 Konfigurasi IC tone decoder ……..........................................Gambar 3.19 Konfigurasi dari demultiplekser 4 bit ke 16 ...........................Gambar 3.20 Rangkaian transistor sebagai saklar .......................................Gambar 3.21 Rangkaian lengkap penampil dengan driver 74LS48 ............Gambar 4.1 Blok tone generator (a) Tone generator tampak sisi depan ……………………...(b) Tone generator tampak sisi belakang ………………….. (c) Tone generator tampak sisi atas ………………………...
Gambar 4.2 Blok tone decoder (a) Tone decoder tampak sisi depan ……………………......81
(c) Tone decoder tampak sisi atas ……………………….....
90
85
86
86
87
87
88
88
90
83
91
92
93
94
96
97
98
98
84
81
Gambar 4.3 Pengujian transmisi sinyal sinkronisasi pada pemancar …....Gambar 4.11 Sinyal informasi 5 kHz dan tone 4 ….....................................Gambar 4.4 Modulasi frekuensi dengan sinyal carrier 97 MHz …...........Gambar 4.5 Sinyal informasi 5 kHz dan tone 1 ….....................................Gambar 4.6 Modulasi frekuensi dengan sinyal carrier 99 MHz …...........Gambar 4.7 Sinyal informasi 5 kHz dan tone 2 ….....................................Gambar 4.8 Modulasi frekuensi dengan sinyal carrier 101 MHz ….........Gambar 4.9 Sinyal informasi 5 kHz dan tone 3 ….....................................Gambar 4.10 Modulasi frekuensi dengan sinyal carrier 103 MHz ….........Gambar 4.12 Sinyal ouput mixer saat penerima menala frekuensi 97 MHzGambar 4.22 Sinyal informasi 5 kHz dan tone 1 .........................................Gambar 4.13 Sinyal ouput mixer saat penerima menala frekuensi 99 MHzGambar 4. 14 Sinyal ouput mixer saat penerima menala frekuensi 101 MHz ….............................................................
Gambar 4. 15 Sinyal ouput mixer saat penerima menala frekuensi 103 MHz ….............................................................
Gambar 4.16 Flowchart proses sinkronisasi pada pemancar .......................Gambar 4.17 Flowchart proses sinkronisasi pada penerima ............….......Gambar 4.18 Modulasi frekuensi dengan sinyal carrier 97 MHz …….......Gambar 4.19 Sinyal informasi 5 kHz dan tone 1 .........................................Gambar 4.20 Sinyal ouput mixer saat penerima menala frekuensi 97 MHz Gambar 4.21 Modulasi frekuensi dengan sinyal carrier 97 MHz ………...99
Gambar 4.23 Sinyal ouput mixer saat penerima menala frekuensi 99 MHz Gambar 4.24 Tunda waktu selama 0.25 detik …..........................................Gambar 4.25 Tone 1 hasil pengiriman angka 1 dari mikrokontroler ….......Gambar 4.26 Tone 1 hasil pengiriman angka 2 dari mikrokontroler ….......Gambar 4.27 Tone 1 hasil pengiriman angka 3 dari mikrokontroler ….......Gambar 4.28 Tone 1 hasil pengiriman angka 4 dari mikrokontroler ….......Gambar 4.29 Hasil penggabungan antara tone 1 (sinyal DTMF) dan sinyal informasi 5 KHz ………………………………...Gambar 4.30 Contoh gambar tone 1 pada seven segmen ….........................Gambar 4.31 Contoh gambar tone 2 pada seven segmen ….........................Gambar 4.32 Contoh gambar tone 3 pada seven segmen ….........................Gambar 4.33 Contoh gambar tone 4 pada seven segmen ….........................99 101 102 103 104 105 107 109 109 110 110
DAFTAR TABEL Hal.
Tabel 4.5 kombinasi bilangan biner 4-bit menjadi 16 jalur ……………...79
46
44
36
31
29
29
28
23
22
Tabel 4.6 Hasil perhitungan dan pengukuran tegangan input dan output pada transistor sebagai saklar ……………………...Tabel 4.4 Tabel output tone decoder untuk keempat tone ……………….Tabel 2.1 Frekuensi DTMF ……………………………………………… 17 Tabel 2.2 Fungsi Alternatif dari Port B ………………………………….Tabel 4.3 Hasil lengkap dari output tone generator ……………………..Tabel 4.2 Keterangan dan fungsi umum blok – blok rangkaian perangkat tone decoder pada penerima FM FH ……………….Tabel 4.1 Keterangan dan fungsi umum blok – blok rangkaian perangkat tone generator pada pemancar FM FH …………….Tabel 2.9 Tabel kebenaran 74LS48 ……………………………………...Tabel 2.8 Daftar dari 16 sandi dan fungsi decoding ……………………..Tabel 2.7 Kombinasi data output tone decoder ………………………….Tabel 2.6 Output IC MT8888C …………………………………………..(b) Posisi bit register kontrol B ………………………………..
Tabel 2.5 Susunan bit dalam register kontrol (a) Posisi bit register kontrol A ………………………………..Tabel 2.4 Register-register MT8888C …………………………………...Tabel 2.3 Fungsi Alternatif dari Port D ………………………………….81 106 108 111 113
DAFTAR LAMPIRAN
Hal.
Rangkaian mikrokontroler ATTINY2313, tone generator, penampil dan audio mixer ……………………………………….……... L1 Rangkaian tone decoder, mikrokontroler ATTINY2313, penampil ……………………………………………………….……….. L2 Rangkaian Band pass filter (BPF), CD4514 dan transistor sebagai saklar ………………………………………..…... L3 Rangkaian keypad ……………………………………………................. L4 Listing program untuk rangkaian tone generator ……………................. L5 Listing program untuk rangkaian tone decoder …………….................... L9 Data frekuensi carrier pada VCO (Voltage Controlled Oscillator) …..... L11 Data spektrum frekuensi sinyal DTMF dan sinyal informasi …….......... L12
Datasheet ATTINY2313 ...…………………………………………....... L19
Datasheet MT8888C ………………………………………………….... L24
Datasheet MT8870D …………………………………………………… L36
Datasheet UTC9014 ……………………………………………………. L41
Datasheet CD4514 ……………………………………………………... L43
Datasheet74LS48 ……………….……………………………………... L47
BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Sumber daya komunikasi, khususnya pada frekuensi radio tersedia sangat
terbatas. Di Daerah Istimewa Yogyakarta, banyak bermunculan stasiun-stasiun radio broadcast baru dengan menggunakan kanal-kanal frekuensi yang masih tersedia. Jumlah kanal FM yang disiapkan untuk radio broadcast berada dalam alokasi frekuensi 87,5 MHz hingga 108 MHz sebanyak 204 kanal. Jarak kanal- kanal frekuensi yang digunakan sangat dekat dan terkadang terjadi interferensi antar sinyal carrier [1].
Interferensi yang terjadi pada stasiun radio mengakibatkan munculnya noise dan penurunan daya (atenuasi) pada frekuensi tertentu. Selain itu, dalam perambatan gelombang radio dari pemancar ke penerima terdapat beberapa gangguan seperti distorsi delay (tunda waktu), multipath fading dan jamming [2].
Multipath fading merupakan gangguan yang diakibatkan oleh banyaknya pantulan
sinyal termodulasi yang dipancarkan terhadap obstacle. Obstacle dapat berupa
gedung–gedung bertingkat, pepohonan, dan atmosfer. Gangguan-gangguan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan teknik Frequency Hopping (FH). FH adalah salah satu teknik dalam teknologi spread spectrum [3].
Lahirnya sistem komunikasi spread spectrum pada pertengahan tahun 1950 dilatarbelakangi oleh kebutuhan akan sistem komunikasi yang dapat mengatasi
2 masalah interferensi. Sistem spread spectrum diharapkan dapat menjamin kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal
to noise ratio ) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar [3]. Sistem
komunikasi yang menggunakan teknik spread spectrum ini mempunyai kelebihan dalam aplikasinya, antara lain kemampuan antijam, penekanan interferensi dari luar, kemampuan melawan multipath fading, dan untuk keamanan dalam berkomunikasi.
Dalam bidang elektronika telekomunikasi, khususnya pada komunikasai digital, teknik modulasi spread spectrum secara umum terbagi menjadi dua teknik yaitu DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) dan FHSS (Frequency
Hopping Spread Spectrum) atau secara singkat disebut FH. Implementasi dari
teknik modulasi FHSS dapat digunakan pada perangkat komunikasi radio yang membutuhkan keamanan seperti HT (Handy Talkie) yang digunakan oleh pihak militer [1].
FH adalah perpindahan atau lompatan dari satu frekuensi yang satu ke frekuensi yang lain dalam satu pita frekuensi secara berurutan ataupun dengan urutan yang telah ditentukan sebelumnya secara otomatis per satuan detik [2]. Proses spread spektrum pada FH dilakukan dengan mengubah-ubah frekuensi sinyal carrier secara periode.
Penelitian sebelumnya telah mencoba membuat sistem komunikasi radio FM FH dengan dua frequency carrier. Pemancar dan penerima tersebut tidak dapat melakukan sinkronisasi. Pada penelitian ini, penulis akan membuat sebuah perangkat subsistem sinkronisasi antara pemancar dan penerima FM (frequency
3
modulation ) FH dengan empat frequency carrier. Penambahan frequency carrier
menjadi empat frekuensi pada FH bertujuan untuk meningkatkan keamanan, sehingga dapat mengantisipasi adanya penyadapan. Pemancar dan penerima dalam sistem komunikasi radio FM FH harus menggunakan spesifikasi frekuensi,
delay dan sistem yang sama, sehingga pancaran dari pemancar dapat diterima oleh
penerima. Perangkat subsistem sinkronisasi akan dirancang menggunakan metode tone generator dan tone decoder.
I.2. Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah : 1. Periode perpindahan tiap frekuensi carrier sebesar 0.25 detik.
2. Dapat melakukan sinkronisasi dengan empat frekuensi carrier yang terdiri dari f
1 = 97 MHz, f
2 = 99 MHz, f
3 = 101 MHz, dan f 4 = 103 MHz yang akan dikirim secara berurutan dari pemancar ke penerima FM.3. Subsistem sinkronisasi dari pemancar ke penerima FM menggunakan metode tone generator dan tone decoder.
4. Menggunakan mikrokontroler AVR ATTINY2313 pada pemancar dan penerima FM FH.
5. Pemilihan waktu tunda dan mode manual atau otomatis dalam membangkitkan tone pada tone generator menggunakan keypad 1x4.
6. Penggunaan frekuensi radio broadcast pada penelitian hanya untuk menguji dan menunjukkan cara kerja sistem FH.
4
I.3. Tujuan Penelitian
Menghasilkan perangkat subsistem sinkronisasi pada pemancar dan penerima FM dengan metode FH. Pengiriman sinyal informasi dari pemancar FM menggunakan empat frekuensi carrier secara berurutan dengan metode FH diharapkan dapat diterima oleh pemerima FM sesuai kanal frekuensi masing- masing secara tepat dengan bantuan perangkat subsistem sinkronisasi.
I.4. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan sebagai rujukan untuk pengembangan sistem komunikasi radio dengan FH yang sinkron.
I.5. Sistematika Penulisan
Sistematika Penulisan Tugas Akhir yang digunakan di dalam penyusunan Tugas Akhir diantaranya sebagai berikut :
BAB I . Pendahuluan Pendahuluan berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan. BAB II. Dasar teori Bab ini berisi penjelasan umum dan teori dasar sinkronisasi pemancar dan penerima FM yang terkait dengan perancangan. BAB III. Perancangan Perangkat Keras Bab ini berisi mengenai hal-hal yang berkaitan dengan perancangan perangkat sistem kerja sinkronisasi komunikasi gelombang radio FM FH.
5
BAB IV. Analisis Hasil dan Pembahasan Bab ini berisi analisis dari hasil pengukuran dan pembahasan yang diperoleh selama penelitian. BAB V. Penutup Bab ini berisi mengenai kesimpulan dan saran.
BAB II DASAR TEORI II.1. Modulasi Frekuensi Pengertian modulasi secara umum adalah proses penumpangan sinyal informasi pada sinyal carrier yang berupa gelombang sinusoidal yang berfrekuensi tinggi. Sinyal carrier merupakan sinyal radio yang mempunyai frekuensi jauh lebih tinggi
dari frekuensi sinyal informasi. Modulasi frekuensi adalah proses penumpangan sinyal yang berisi informasi ke sinyal carrier dengan frekuensi sinyal carrier yang akan berubah seiring dengan perubahan frekuensi sinyal informasi tetapi amplitudo gelombang carrier relatif tetap [4].
Persamaan dari sinyal carrier dapat dituliskan : (2.1)
U ) + = A sin (
c c c c
dengan Ac adalah amplitudo sinyal carrier, c adalah besar frekuensi sinyal carrier, dan c adalah besar sudut fasa sinyal carrier. Pada teknik modulasi frekuensi, komponen c pada persamaan (2.1) diubah – ubah untuk menentukan besarnya frekuensi sinyal carrier. Jika sinyal carrier pada persamaan (2.1) diubah oleh sinyal pemodulasi menjadi persamaan 2.2.
(2.2)
e (t) = A Sin t m m maks m
maka frekuensi carrier sesaat dapat dituliskan sebagai
6
7
f (t) = f (t) + k A Sin t (2.3)
i C m maks m
Gambar 2.1. Modulasi Frekuensi [4].
(a) Sinyal informasi. (b) Sinyal carrier. (c) Gelombang termodulasi frekuensi dengan amplitudo sebagai fungsi waktu. (d) Gelombang termodulasi frekuensi dengan frekuensi sebagai fungsi waktu.
Besarnya amplitudo dari sinyal informasi bernilai positif, frekuensi carrier disimpangkan sebesar ± f. Sehingga bernilai f pada saat amplitudo sinyal informasi
1
positif, dan akan bernilai –f
1 saat amplitudo sinyal informasi negatif. Deviasi
frekuensi ( f) adalah simpangan yang dialami oleh frekuensi pembawa (fc) karena amplitudo informasi (Am) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 [4].
8
II.2. Sistem Pemancar Radio FM
Pemancar FM merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk memancarkan sinyal informasi beserta sinyal carrier dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Frekuensi sinyal carrier berubah menurut sinyal pemodulasi, tetapi amplitudo sinyal
carrier tetap. Sistem pemancar radio FM terdiri dari beberapa bagian – bagian blok
dasar. Bagian-bagian blok dasar tersebut mempunyai fungsi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 [5].
Gambar 2.2. Diagram blok dasar sistem pemancar radio FM [5].Keterangan Gambar 2.2 adalah sebagai berikut: 1. Audio input digunakan sebagai sumber sinyal informasi.
2. Penguat audio digunakan sebagai penguat awal yang menguatkan sinyal dari audio input.