MODULATOR QPSK TUGAS AKHIR - Modulator QPSK - USD Repository

  

MODULATOR QPSK

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi

Oleh:

Nama : Inggit Novita Panannangan

  

NIM : 035114010

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2008

  

QPSK MODULATOR

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  

In Science and Technology Faculty

By:

Name : Inggit Novita Panannangan

  

Student Number : 035114010

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2008

  LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR MODULATOR QPSK

  Oleh :

  INGGIT NOVITA PANANNANGAN

  NIM : 035114010 Telah disetujui oleh :

  Pembimbing I _____________________ Damar Widjaja, S.T., M.T. Tanggal _________________

  Pembimbing II _____________________ Martanto, S.T., M.T. Tanggal __________________

  HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR MODULATOR QPSK (QPSK MODULATOR)

  Oleh :

INGGIT NOVITA PANANNANGAN

  NIM : 035114010 Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji

  Pada tanggal : 8 Maret 2008 dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Panitia Penguji

  Nama Lengkap Tanda Tangan Ketua : Martanto, S.T., M.T. ……………………… Sekretaris : Damar Widjaja, S.T., M.T. ................................... Anggota : A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng. ................................... Anggota : Pius Yosy Merucahyo,S.T.,M.T. ................................... Yogyakarta, 12 Maret 2008

  Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, 23Februari 2008 Inggit Novita Panannangan Ku tak akan menyerah pada apapun juga sebelumku coba

semua yang kubisa. Dan hatiku berserah kepada kehendakMu

hatiku percaya………Tuhan punya rencana “Semangat yang tinggi bukanlah jaminan kita akan berhasil, namun tanpanya kita akan sulit melangkah dengan mantap” Tugas akhir ini dipersembahkan untuk : Bapaku yang di Sorga Yesus Kristus buat pertolonganNya dan tuntunanNya selama hidupku Orang tua dan saudaraku yang tercinta… Teman-temanku yang kusayangi….. Almamaterku……

  INTISARI

  Didalam komunikasi terdapat istilah modulasi yaitu pengaturan parameter suatu gelombang pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi dengan sinyal informasi (pemodulasi) yang berfrekuensi rendah. QPSK merupakan salah satu modulasi digital yang merepresentasikan tiap dua bit dengan empat fasa yang berbeda. Keuntungan dari modulasi QPSK adalah memiliki bandwidth (BW) yang lebih efisien karena setiap dua bit data ditransmisikan dalam simbol modulasi tunggal. Penerapan pada modulator QPSK belum banyak dilakukan di fakultas ini. Tujuan penelitian ini yaitu membuat modulator QPSK sehingga mempermudah dosen dalam menjelaskan tentang modulasi QPSK dan mempermudah mahasiswa dalam memahaminya.

  Modulator QPSK memiliki dua blok utama yaitu blok masukan data dan blok pemrosesan data. Blok masukan data berupa data digital terdiri dari

  

multivibrator , pencacah, pembangkit kode Grey, register PISO, dan register SIPO.

  Sedangkan blok pemrosesan data terdiri dari komparator, osilator, integrator, balance modulator, summing amplifier, dan BPF.

  Alat yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik. Pergeseran fasa dari modulator QPSK sebanding dengan urutan data digital yang keluar dari demodulator QPSK. Modulator QPSK memiliki kecepatan data sebesar 20kbps dengan frekuensi carrier sebesar 100kHz.

  Kata kunci : modulasi, modulasi QPSK, modulator QPSK.

  ABSTRACT

  Modulation is an arrangement of carrier signal parameter carrier which is has a high frequency by an information signal which is has a low frequency. QPSK is one of the digital modulation that is representing every two bits of data in different phases. The benefit of QPSK modulation is an efficient bandwidth due to transmission of two bits of data in a single modulation symbol. The application to QPSK modulator has not been done commonly in this faculty The aim of this research is making a QPSK modulator so that it can make lecturer easier in explaining about QPSK modulation and the students easier in understanding it.

  QPSK modulator that has been made has two main blocks. There are data input block and data dprocessing block. Digital data input block consist of multivibrator, counter, Grey code generator, PISO register, and SIPO register. While data processing block consist of comparator, oscilator, integrator, balance modulator, summing amplifier, and BPF.

  The device which has been made can work well. Phase shift from QPSK modulator equivalent with digital data sequence from QPSK demodulator. QPSK modulator has data rate of 20kbps and carrier frequency of 100kHz.

  Keywords : modulation, QPSK modulation, QPSK modulator.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Allah Bapa atas segala kasih dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini yang berjudul

  Modulator QPSK.

  Skripsi ini ditulis bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar sarjana teknik pada program studi Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis peroleh berdasarkan pada perancangan alat, pembuatan alat, dan sampai pada pengujian alat.

  Penulisan skripsi ini dapat diselesaikan berkat bantuan, dorongan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Yesus Kristus sebagai penolong hidupku

  2. Bapak Damar Wijaya, S.T, M.T. sebagai dosen pembimbing I dan Bapak Martanto, S.T., M.T. sebagai pembimbing II yang telah bersedia memberikan ide, saran, bimbingan, dan waktu untuk penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.

  3. Papa, Mama, saudaraku Ledy, Jen, dan Evi yang selalu mendukung dalam doa, memberikan semangat dan kasih sayang selama ini.

  4. Teman seperjuanganku Joe dalam membuat ‘mo-dem QPSK’ untuk kerja sama selama pembuatan tugas akhir, semangat yang diberikan dan hiburan saat jenuh dan stress di Lab.

  5. Teman-teman angkatan 2003 yang memberikan ide masukan dan dorongan semangat pada penulis untuk cepat lulus Denis, Widi, Suryo, Mery, Jacob, Jefri, Yosef, Opunk, Gi2h, Alex, Adit, Angga dan teman- teman yang lainnya yang tidak disebutkan satu-persatu.

  6. Teman-teman sepermainanku di Amakusa: Nike, Agnes, Jeni, Ayu, Tyas, Desi, Henot, In-chan, Cendut, Cipi, Tata, D_K, Ita, Inri, Mira, Dian, Dewi, Uut, Yemi, Lia, Reta, Titin, Flori, Putri, yang selalu memberi semangat dan dorongan unutuk cepat- cepat ujian.

  7. Teman-teman persekutuanku di Apostolos M’wilma, Yusak’TM, Sigit, Berlin, Rikad, Ratna, Theo, Yeyik, dan teman-teman yang lain yang selalu menghibur dan membuat aku lebih dekat dengan Tuhan. Trimakasih untuk

  sharing dan persaudaraanya selama ini.

  8. Laboran TE Mas Soer, Mas Mardie, Mas Broto untuk kesabaran dalam mengajar menggunakan alat-alat di Lab. Tak ketinggalan Mas Ucup yang selalu membuat kaget di Lab.

  9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu di sini, atas kebaikan dan bantuannya kepada penulis.

  Penulis sadar bahwa pada penulisan skripsi ini banyak terdapat kesalahan dan kekurangannya, oleh sebab itu kritik dan saran dari berbagai pihak sangat diharapkan agar penulis dapat lebih maju dan lebih baik.

  Yogyakarta, 23Februari 2008 Inggit Novita Panannangan

  

DAFTAR ISI

HAL HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING ............................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI …………………………………… iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ....................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................ vi

  

INTISARI ........................................................................................................ vii

ABSTRACT .................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

DAFTAR ISI .................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xxi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xxii

  BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang ................................................................................1

  1.2 Batasan Masalah ...............................................................................2

  1.3 Tujuan Penulisan …………………………………………….….... 3

  1.4 Manfaat Penulisan …………………………………………..…..... 3

  1.5 Metodologi Penulisan …………………………………………… 3

  1.6 Sistematika Penulisan …………………………………………. ... 4

  BAB II DASAR TEORI …………………………………..…………….. 5

  2.6.5 Register SIPO ..................................................................... 24

  3.1 Multivibrator ................................................................................ 39

  BAB III PERANCANGAN ...................................................................... 38

  2.6.11 Band Pass Filter................................................................. 33

  2.6.10 Summing amplifier ............................................................. 32

  2.6.9 Integrator ............................................................................ 29

  2.6.8 Balance Modulator .............................................................. 28

  2.6.7 Osilator ............................................................................... 26

  2.6.6 Komparator ......................................................................... 25

  2.6.4 Register PISO ..................................................................... 21

  2.1 Modulasi ………………………………………...…...................... 5

  2.6.3 Kode Grey .......................................................................... 19

  2.6.2 Pencacah Asinkron Modulo-4 ............................................ 16

  2.6.1 Multivibrator ...................................................................... 14

  2.6 Komponen Pendukung Rangkaian Modulator QPSK ................... 14

  2.5 Modulator QPSK............................................................................ 10

  2.4 QPSK ............................................................................................ 8

  2.3 PSK ................................................................................................ 7

  2.2 Modulasi Digital …………………………………………….…… 6

  3.2 Pencacah Asinkron Modulo-4 ....................................................... 42

  3.3 Kode Grey ........................................................................... 43

  3.4 Register PISO ...................................................................... 44

  3.5 Register SIPO ...................................................................... 46

  3.6 Komparator........................................................................... 48

  3.7 Osilator ................................................................................ 52

  3.8 Balance Modulator ............................................................. 53

  3.9 Integrator ............................................................................ 56

  3.10 Summing amplifier .............................................................. 58

  3.11 Band Pass Filter .................................................................. 60

  

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................... 64

  4.1 Perangkat Hasil Penelitian ......................................................... 64

  4.2 Pengujian Perangkat Secara Keseluruhan ................................. 65

  4.2.1 Pengujian Modulator QPSK .......................................... 65

  4.2.2 Pengujian Tiap Blok ...................................................... 82

  4.2.2.1 Multivibrator ....................................................... 82

  4.2.2.1 Pencacah asinkron modulo-4 ............................... 84

  4.2.2.1 Kode Grey............................................................. 85

  4.2.2.1 Register PISO ....................................................... 86

  4.2.2.1 Register SIPO ....................................................... 88

  4.2.2.1 Komparator ........................................................... 89

  4.2.2.1 Osilator ................................................................. 91

  4.2.2.1 Balance Modulator ...............................................92

  4.2.2.1 Integrator .............................................................. 97

  4.2.2.1 Summing Amplifier ............................................... 100

  4.2.2.1 BPF ....................................................................... 101

  BAB V PENUTUP ................................................................................. 104

  5.1 Kesimpulan ................................................................................. 104

  5.2 Saran ............................................................................................104

  DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 105

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Proses modulasi.............................…..…………………………........ 5Gambar 2.2 Proses modulasi digital .........………………..……............................ 6Gambar 2.3 Sinyal keluaran PSK……………........................................................ 7Gambar 2.4 Diagram fasor QPSK ..........…............……………..……......….…....9Gambar 2.5 Bentuk gelombang tiap bit .................................................................. 9Gambar 2.6 Bentuk gelombang keluaran modulator QPSK...................................10Gambar 2.7 Diagram blok modulator QPSK …………………………….………10Gambar 2.8 Pulsa multivibrator astabil …….…………...…................................14Gambar 2.9 Pin IC Pewaktu 555 ........……………………....…...........................15Gambar 2.10 IC LM555 sebagai multivibrator astabil .....……………....…...........15Gambar 2.11 Flip-flop JK ...……………......….......................................................17Gambar 2.12 Pin IC 74LS76 …………………………………………………….. 18Gambar 2.13 Gerbang logika XOR ………………………………………..….......19Gambar 2.14 Rangkaian pengubah biner menjadi kode Grey .................................20Gambar 2.15 Pin IC 74LS86 ...........…..........…......................................................20Gambar 2.16 Rangkaian register PISO menggunakan flip-flop D ………………..21Gambar 2.17 Flip-flop D ……….…………………………………………......…..22Gambar 2.18 Pin IC 74LS74 …...…………………………………………......…..24Gambar 2.19 Rangkaian register SIPO menggunakan flip-flop D ..........................24Gambar 2.21 Kurva karakteristik masukan dan keluaran komparator ................... 26Gambar 2.22 Blok osilator ..............…...…....…..................................................... 26Gambar 2.23 Pin IC XR2206................................................................................. 27Gambar 2.24 IC XR2206 dengan rangkaian eksternal ........................................... 28Gambar 2.25 Pin IC MC 1496 .........................................….................................. 29Gambar 2.26 Rangkaian dasar integrator ................................................……….. 30Gambar 2.27 Rangkaian integrator AC …............................................................. 31Gambar 2.28 Penguat penjumlah ........................................................................... 32Gambar 2.29 Karakteristik ideal BPF ………………............................................. 34Gambar 2.30 Rangkaian dasar BPF ………………..……………………….......... 34Gambar 2.31 Kurva tanggapan BPF ……………….............................................. 36Gambar 3.1 Rangkaian multivibrator astabil …………………………………… 41Gambar 3.2 Sinyal keluaran hasil simulasi rangkaian multivibrator astabil ….... 41Gambar 3.3 Rangkaian pencacah asinkron modulo-4…………………………... 42Gambar 3.4 Rangkaian register PISO …………………………........................... 44Gambar 3.5 Timing diagram rangkaian register SIPO ……....….......................... 45Gambar 3.6 Periode pada register PISO …………….……....….......................... 46Gambar 3.7 Rangkaian SIPO dengan menggunakan IC 7474............................... 46Gambar 3.8 Timing diagram hasil keluaran rangkaian register SIPO....................48Gambar 3.9 Periode pada register SIPO …………….……....….......................... 48Gambar 3.10 Hasil simulasi pembagi tegangan...................................................... 49Gambar 3.11 Rangkaian pembagi tegangan dengan op-amp sebagai buffer.......... 50Gambar 3.12 Hasil simulasi rangkaian pembagi tegangan..................................... 51Gambar 4.7 Perbandingan sinyal carrier dan termodulasi dengan beda fasaGambar 3.24 Sinyal keluaran hasil simulasi BPF…………………………….….. 63

  135° .................................................................................................. 69

Gambar 4.6 Perbandingan sinyal carrier dan termodulasi dengan beda fasaGambar 4.5 Perbandingan sinyal carrier dan termodulasi dengan beda fasa 45° 67Gambar 4.4 Sinyal carrier dalam 1 periode .......................................................... 66

  QPSK ................................................................................................ 65

Gambar 4.3 Pengujian antara keluaran modulator dan keluaran demodulatorGambar 4.2 Pengujian antara sinyal carrier dengan keluaran modulator QPSK 65Gambar 4.1 Tamapk atas perangkat ..................................................................... 64Gambar 3.23 Rangkaian BPF ……………….……………………………...…… 62Gambar 3.13 Blok dari rangkaian komparator …………………………………... 51Gambar 3.22 Blok rangkaian penguat penjumlah ………………………………... 60Gambar 3.21 Sinyal keluaran hasil simulasi rangkaian penguat penjumlah........... 59Gambar 3.20 Rangkaian penjumlah........................................................................ 59Gambar 3.19 Sinyal keluaran hasil simulasi rangkaian integrator .…………...…. 57Gambar 3.18 Hasil perancangan rangkaian integrator ........................................... 57Gambar 3.17 Sinyal keluaran hasil simulasi rangkaian pengali ............................. 55Gambar 3.16 Rangkaian pengali antara sinyal pemodulasi dengan sinyal carrier.. 54Gambar 3.15 IC MC 1496 dengan rangkaian eksternal …………………………. 54Gambar 3.14 IC XR2206 dengan rangkaian eksternal ………............................... 53

• 135° ………………………………………………………………. 70

Gambar 4.8 Perbandingan sinyal carrier dan termodulasi dengan beda fasa

• 45°………………………………………………………………….72

Gambar 4.9 Perbandingan keluaran register PISO antara keluaran modulator

  QPSK dengan demodulator QPSK ……………………………..… 74

Gambar 4.10 Perbandingan antara keluaran register PISO dengan keluaran

  modulator QPSK setelah ditapis .....................................................75

Gambar 4.11 Perbandingan keluaran antara modulator QPSK dengan demodulator

  QPSK pada kanal I ……………….......................................................76

Gambar 4.12 Perbandingan keluaran antara modulator QPSK dengan demodulator

  QPSK pada kanal Q……………….......................................................77

Gambar 4.13 Sinyal carrier dari osilator dengan frekuensi

  100kHz .............................................................................................. 78

Gambar 4.14 Spektrum frekuensi sinyal carrier dari osilator …………………… 78Gambar 4.15 Sinyal carrier dari integrator dengan frekuensi

  100kHz .............................................................................................. 79

Gambar 4.16 Spektrum frekuensi sinyal carrier dari integrator ….…….…...…... 80Gambar 4.17 Data digital pada rangkaian register PISO untuk data 8 bit …..….... 81Gambar 4.18 Perbandingan antara keluaran register PISO dengan keluaran sinyal

  termodulasi setelah ditapis ................................................................ 81

Gambar 4.19 Keluaran multivibrator saat kondisi Ton .......................................... 83Gambar 4.20 Keluaran multivibrator saat kondisi Toff .......................................... 83Gambar 4.21 Keluaran sinyal pencacah asinkron modulo-4 .................................. 84Gambar 4.22 Sinyal keluaran dari kode Grey ........................................................ 86Gambar 4.23 Sinyal keluaran dari register PISO ……............................................ 87Gambar 4.24 Keluaran rangkaian register SIPO…….............................................. 88Gambar 4.25 Keluaran komparator pada kanal I ................................................... 89Gambar 4.26 Keluaran komparator pada kanal Q ……........................................... 90Gambar 4.27 Amplitudo sinyal keluaran osilator .................................................. 91Gambar 4.28 Spektrum frekuensi balance modulator ............................................ 92Gambar 4.29 Keluaran balance modulator pada kanal I ........................................ 93Gambar 4.30 Keluaran balance modulator pada kanal Q ...................................... 94Gambar 4.31 Perbandingan antara sinyal pemodulasi, dan sinyal carrier dari osilator

  terhadap sinyal termodulasi kanal I………..…………..………...... 95

Gambar 4.32 Perbandingan antara sinyal pemodulasi, dan sinyal carrier dari osilator

  terhadap sinyal termodulasi kanal Q……………………..…….….. 96

Gambar 4.33 Perbandingan antara keluaran register SIPO dengan register SIPO

  setelah melewati kapasitor ……………………………………….... 97

Gambar 4.34 Sinyal keluaran integrator ................................................................. 97Gambar 4.35 Perbedaan fasa antara osilator dan integrator saat amplitudo sinyal

  2V...................................................................................................... 99

Gambar 4.36 Keluaran summing amplifier ........................................................... 100Gambar 4.37 Grafik tanggapan BPF ……………………………………………. 102

  DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Tabel kebenaran QPSK ………………..……………………... 8Tabel 2.2 Tabel kebenaran flip-flop JK ……………………..……….…. 18Tabel 2.3 Perbedaan bilangan biner dengan kode Grey ………………... 19Tabel 2.4 Tabel kebenaran XOR ……………………………………...... 20Tabel 2.5 Tabel kebenaran flip-flop data ………………………… ……. 22Tabel 2.6 Tabel kebenaran IC 74LS74 …………………..…...…………. 23Tabel 3.1 Tabel kebenaran IC 74LS76 …………………..…………….... 42Tabel 3.2 Tabel Kebenaran IC 74LS86 ……………….……………...…. 43Tabel 3.3 Keluaran rangkaian kode Grey................................................... 44Tabel 4.1 Data pengukuran sinyal dengan geser fasa 45 ° ......................... 68Tabel 4.2 Data pengukuran sinyal dengan geser fasa 135 ° ....................... 69Tabel 4.3 Data pengukuran sinyal dengan geser fasa 135 ° atau 225° ........71Tabel 4.4 Data pengukuran sinyal dengan geser fasa -45 ° atau 315° ....... 72Tabel 4.5 Rangkuman data dari fasa hasil teori dan percobaan ………......73Tabel 4.6 Data pengukuran BPF ………………………….….………...... 98

  

DAFTAR LAMPIRAN

  Rangkaian modulator QPSK ……………………………………………… L1 Rangkaian balance modulator ………………………….………………… L2 Rangkaian osilator ………………………………………………………... L3 Tunda antara rangkaian modulator QPSK dengan demodulator QPSK ….. L4 Tunda antara rangkaian modulator QPSK dengan demodulator QPSK yang diukur pada tiap blok rangkaian………………………………………........ L5

  

Datasheet LM 555 ……………………………………………………….... L6

Datasheet

  74LS76……………………………………………………......... L7

  Datasheet

  74LS74 ………………………………………………………... L8

  Datasheet

  74LS86 ………………………………………………………… L9

  

Datasheet MC 1496 …………………………………………………........ L10

Datasheet

  XR 2206 ………………………………………………………. L1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Komunikasi memiliki tujuan yaitu mengirimkan informasi dari suatu sumber ke suatu tujuan, dengan harapan bahwa informasi yang sampai sesuai dengan yang dikirim. Sistem komunikasi dirancang untuk mentransmisikan informasi atau sinyal dengan terlebih dahulu memodulasikan informasi atau sinyal tersebut. Di dalam sistem komunikasi dikenal istilah modulasi. Modulasi mengandung pengertian yaitu pengaturan parameter suatu gelombang pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi dengan sinyal informasi (pemodulasi) yang berfrekuensi rendah [1][2].

  Teknik modulasi dibagi atas 2 bagian yaitu modulasi analog dan modulasi digital. Modulasi analog terdiri atas Amplitude Modulation (AM), Frequency

  

Modulation (FM), Phase Modulation (PM). Sedangkan modulasi digital terdiri

  atas Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK) [1].

  Penelitian ini difokuskan pada modulator QPSK (Quadrature Phase Shift

  

Keying). PSK adalah suatu sinyal carrier yang hanya memiliki keadaan dengan

  fasa tertentu. Jenis PSK yang terkenal adalah BPSK (Bi-Phase Shift Keying) dan

  n

  QPSK. Dalam PSK, biasanya keadaan fasa yang digunakan adalah 2 , misalnya n = 1 terdiri atas 2 fasa (binary, BPSK), n = 2 terdiri dari 4 fasa (quadrature, direpresentasikan oleh fasa yang berbeda. Pada QPSK tiap 2 bit direpresentasikan oleh fasa yang berbeda. Keuntungan dari modulasi QPSK adalah memiliki

  bandwidth (BW) yang lebih efisien karena 2 bit ditransmisikan dalam simbol modulasi tunggal [1][4].

  Penerapan pada modulator QPSK ini sudah banyak dilakukan oleh para peneliti. Salah satunya diantaranya yaitu digunakan pada satelit GSO (Geostationary Orbit) untuk layanan komunikasi bergerak [5]. Tetapi penerapan pada modulator QPSK belum banyak dilakukan dikampus ini. Oleh karena itu, penulis mencoba merancang dan membuat suatu perangkat modulator QPSK agar dapat mempermudah dosen dalam menjelaskan tentang modulasi QPSK dan mempermudah mahasiswa dalam memahaminya.

1.2. Pembatasan Masalah

  Pada penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penulis membatasi permasalahan yang ada. Batasan masalah tersebut antara lain adalah sebagai berikut:

  1. Keluaran modulator QPSK memiliki pergeseran fasa sebesar +45°, +135°,

• 45°, -135° yang mewakili data 2 bit

  2. Modulator QPSK memiliki kecepatan data sebesar 20kbps dan frekuensi carrier 100kHz.

  3. Urutan masukan data berupa data digital hanya mengalami perubahan setiap 1 bit yaitu 00,01,11,10, dan kembali lagi ke 00.

  1.3. Tujuan Penelitian

  Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitan ini adalah merancang dan membuat suatu perangkat modulator QPSK.

  1.4. Manfaat Penelitian

  Manfaat yang diharapkan yaitu:

  1. Alat ini dapat mempermudah dosen dalam menjelaskan teknik QPSK dan mempermudah mahasiswa dalam memahaminya.

  Dapat menjadi acuan dalam membuat modulator PSK dengan 2. pergeseran fasa yang lain.

  1.5. Metode Penelitian

  Penelitian ini disusun berdasarkan studi literatur, serta mempelajari cara kerja dan sekaligus cara-cara merencanakan dan membuat peralatan tersebut.

  Perencanaan peralatan menggunakan teori yang ada untuk mendapatkan karakteristik yang sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan. Pembuatan peralatan untuk setiap bagian sesuai dengan fungsi masing-masing dan kemudian diujikan. Pengujian perangkat modulator QPSK ini dilakukan dengan cara melihat sinyal keluaran dengan menggunakan osiloskop.

1.6. Sistematika Penulisan 1.

  BAB 1 PENDAHULUAN Pendahuluan berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan.

  2. BAB II DASAR TEORI

  Bab ini berisi penjelasan tentang modulator QPSK sebagai bagian dari salah satu teknik modulasi digital yang memiliki keluaran dengan 4 fasa yang berbeda.

  3. BAB III ALUR PERANCANGAN

  Bab ini berisi penjelasan alur perancangan pada modulator QPSK, persamaan-persamaan matematis yang digunakan dalam menentukan komponen pada rangkaian, serta parameter-parameter yang digunakan dalam rangkaian.

  4. BAB IV HASIL PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN

  Bab ini berisi hasil perancangan dengan keluaran pada rangkaian seperti yang telah tertulis pada batasan masalah, analisa hasil perancangan yang diperoleh.

  5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  Bab ini berisi ringkasan hasil penelitian yang telah dilakukan dan usulan yang berupa ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Modulasi

  Pengertian modulasi yaitu proses pengaturan parameter dari suatu gelombang pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi dengan sinyal pemodulasi yang berfrekuensi rendah [2]. Tujuan dari modulasi yaitu [6]:

  a. memudahkan pemancaran

  b. mengurangi noise dan interferensi

  c. mengatasi keterbatasan hardware Sinyal pemodulasi modulasi Sinyal termodulasi

  

Sinyal carrier

Gambar 2.1 Proses modulasi [6]Gambar 2.1 menunjukkan proses modulasi. Sinyal pemodulasi dimodulasi dengan sinyal carrier sehingga menghasilkan sinyal termodulasi. Sinyal

  termodulasi merupakan keluaran dari proses modulasi.

  Teknik modulasi dibagi menjadi 2 jenis yaitu modulasi analog dan modulasi digital. Modulasi analog memiliki sinyal masukan berupa sinyal analog. Proses dalam modulasi analog merupakan respon atas informasi dari sinyal analog. Sedangkan modulasi digital memiliki sinyal masukan berupa sinyal digital. Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog dimodulasi berdasarkan aliran data digital [7][8].

2.2 Modulasi Digital

  Modulasi digital diperoleh dengan mengubah parameter sinyal carrier (amplitudo, frekuensi, fasa) sesuai dengan sinyal pemodulasi yang berupa sinyal digital [7]. Gambar 2.2 merupakan proses modulasi digital dengan sinyal masukan berupa sinyal digital, sedangkan sinyal carrier berupa sinyal analog.

  Modulasi digital Pemodulasi (digital) Carrier ( analog)

Gambar 2.2 Proses modulasi digital [7]

  Teknik modulasi digital terdiri atas 3 yaitu ASK, FSK, dan PSK. Pada ASK, deretan bit informasi direpresentasikan oleh level amplitudo carrier yang berbeda. Pada FSK, frekuensi sinyal carrier diubah pada frekuensi tertentu tergantung pada bit informasi yang dikirim. Pada PSK, fasa sinyal carrier digeser pada fasa tertentu tergantung pada bit informasi yang dikirim [7].

2.3 PSK

  PSK merupakan proses representasi bit “1” dan bit “0” dengan fasa yang berbeda. Setiap bit direpresentasikan dalam fasa tertentu [1]. Sinyal keluaran pada PSK ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Sinyal Keluaran PSK [1]

  Masing-masing fasa memiliki data digital yang unik [9]. Keadaan fasa

  n

  yang digunakan pada PSK yaitu 2 . Untuk n = 1 terdiri atas 2 fasa (binary, BPSK), n = 2 terdiri dari 4 fasa (quadrature, QPSK), dan n = 3 terdiri atas 8 fasa (M-ary PSK) dan seterusnya [3].

  Pada BPSK, tiap bit direpresentasikan oleh fasa yang berbeda. Perbedaan fasa pada BPSK yaitu 180°. Pada QPSK, tiap 2 bit direpresentasikan oleh fasa yang berbeda. Perbedaan fasa pada QPSK sebesar 90°. Pada M-ary PSK, tiap 3 bit direpresentasikan oleh fasa yang berbeda. Perbedaan fasa pada M-ary PSK sebesar 45° [1][10].

  Sinyal keluaran dari PSK dinyatakan dengan [10] dan s(t) = Acos [2 πfc + Φ(t)] (2.2)

  Sinyal s(t) adalah sinyal termodulasi, fc adalah frekuensi carrier, sedangkan Φ(t) adalah fasa sinyal termodulasi.

2.4 QPSK

  QPSK memiliki keluaran dengan 4 fasa yang berbeda. Masukan digital pada QPSK terdiri atas 2 bit dengan 4 kondisi yaitu 00, 01, 10, dan 11. Karena ada 4 kondisi masukan yang berbeda, maka keluaran QPSK terdiri atas sinyal dengan

π/4 (135º), 5π/4 (-135º), dan 7π/4 (-45º).

empat fasa yang berbeda yaitu π / 4 (45º), 3 Setiap data 2 bit yang masuk akan mengakibatkan adanya satu perubahan fasa di sisi keluaran. Sehingga kecepatan perubahan keluaran adalah setengah dari kecepatan bit di sisi masukan [10]. QPSK memiliki bandwidth dua kali lebih efisien dari BPSK, karena 2 bit ditransmisikan dalam simbol modulasi tunggal [10][4]. Tabel 2.1 menunjukkan tabel kebenaran QPSK [10].

Tabel 2.1 Tabel kebenaran QPSK [

  10 ]

  Masukan bit Keluaran fasa QPSK

  I Q 0 1 45° 0 0 135° 1 0 -135° 1 1 -45°

Gambar 2.4 Diagram fasor QPSK [10]Gambar 2.4 menunjukkan diagram fasor QPSK. Jarak anguler antara kedua fasor yang berdekatan pada QPSK yaitu sebesar 90°. Karena itu suatu

  sinyal QPSK bisa mengalami pergeseran fasa dari +45° ke +135° selama transmisi. Keempat fasa keluaran pada QPSK memiliki amplitudo yang sama. Karena itu informasi biner harus disandikan dalam bentuk perbedaan fasa sinyal keluaran.

  Hal ini merupakan karakteristik yang paling penting pada QPSK yang membedakannya dengan QAM ( Quadrature Amplitude Modulation ). Perbedaan bit pada QPSK yang berdekatan adalah hanya 1bit, contohnya 11 dan 01, 00 dan

  10. Hal ini dilakukan untuk meminimalisasi terjadinya error dalam penyandian karena hanya 1 bit yang berubah [10]. Gambar 2.5 merupakan titik awal gelombang tiap bit yang relatif terhadap gelombang sinus murni.

Gambar 2.5 Bentuk gelombang tiap bit [10]Gambar 2.6 merupakan bentuk gelombang dari sinyal keluaran QPSK.Gambar 2.6. Bentuk gelombang keluaran modulator QPSK [10]

2.5 Modulator QPSK

  Penyandian pada QPSK terdiri atas 2 proses yaitu modulasi dan demodulasi. Modulasi QPSK merupakan proses penyandian sinyal pemodulasi berupa data digital menjadi sinyal analog dengan 4 perubahan fasa. Sedangkan demodulasi QPSK merupakan proses penyandian kembali sinyal pemodulasi berupa sinyal analog menjadi data digital dengan 4 keadaan. Diagram blok modulator QPSK ditunjukkan pada Gambar 2.7.

  Pada modulator QPSK, sinyal pemodulasi berupa data digital dengan dua bit keluar secara serial kemudian diumpankan serentak secara paralel dengan menggunakan register SIPO (serial input paralel output) ke kanal I (inphase) dan kanal Q (quadrature). Kanal I memodulasi suatu carrier yang fasanya sama dengan osilator referensi. Keluaran dari kanal I berupa sinyal sinus. Sedangkan kanal Q memodulasi suatu carrier yang berbeda fasa 90° dengan osilator referensi.

  Keluaran dari kanal Q berupa sinyal kosinus. Sinyal pemodulasi akan diubah dari NRZ (Nonreturn to Zero) unipolar menjadi bipolar, sehingga diperoleh logic 1 =

• 1V dan logic 0 = -1V. NRZ merupakan suatu penyandian yang menggunakan dua tingkat tegangan yang berlainan untuk 2 digit biner. Sinyal carrier dibangkitkan oleh osilator. Kemudian sinyal pemodulasi dari masing-masing kanal akan dikalikan dengan sinyal carrier dengan menggunakan balance modulator (BM).

  Keluaran modulator dari kanal I yang diperoleh dari hasil perkalian antara sinyal pemodulasi dan sinyal carrier adalah +sin ω c t dan –sin ω c t. Sedangkan keluaran modulator dari kanal Q adalah +cos ω c t dan –cos ω c t. Keluaran dari modulator tersebut dijumlahkan sehingga ada 4 fasa yang berbeda yaitu + cos ω c t

• sin ω c t, + cos ω c t – sin ω c t, - cos ω c t + sin ω c t, dan - cos ω c t – sin ω c t [10].

  Proses modulasi QPSK dinyatakan dengan [10] :

  1. Sinyal pemodulasi 00 (I,Q), maka kanal I = -1 dan Q = -1

  Balance modulator I = (-1)( sin c t) = -1sin c t (2.3)

  ω ω

  Balance modulator Q = (-1)( cos c t) = -1cos c t (2.4)

  ω ω Hasil penjumlahan dari kedua kanal (I,Q) dinyatakan dengan

  (0,0): -1sin ω

  c t) = +1sin

  t

   (2.10) Hasil penjumlahan dari kedua kanal (I,Q) dinyatakan dengan

  (1,1) : +1sin ω

  c t +1cos

  ω

  c t = 2 cos (

  ω

  c t - 45°) (2.11)

  4. Sinyal pemodulasi 10 (I,Q), maka kanal I = +1 dan Q = -1

  Balance modulator I = (+1)( sin

  ω

  ω

  ωct) = +1cos ω

  c t (2.12) Balance modulator Q = (-1)( cos

  ω

  c t) = -1cos