ART Budihardja Murtianta Perancangan demodulator BPSK Full text
PERANL"ANGAN DEMOIATOR BPSK
Budihardja Murtianta
PERANCANGAN DEMODULATOR BPSK
Budihardja Murtianta
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik- UKSW
Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711
Email: budihardja@yahoo.com
Intisari
Dalam tulisan ini akan dirancang dan direalisasikan sebuah
Keying) yang mempunyai
demodulator BPSK (Binary Phm;e ｓｨｾｦｴ＠
kecepatan penerimaan data 5 Kbps dengan menggunakan isyarat
pemodulasi yang mempunyai frekuensi 5 KHz. Demodulator akan
mengubah isyarat BPSK menjadi data informasi yang berupa aras 1
dan 0. Dari pengujian yang dilakukan secara keseluruhan demodulator
BPSK yang direalisasikan dapat dipergunakan untuk menerima isyarat
BPSK dan mengembalikan menjadi data informasi sesuai yang
diharapkan.
Kata kunci : Demodulator, Binaty Phase ｓｨｾｦｴ＠
1.
Keying
Pendahuluan
Untuk mendukung kelangsungan proses komunikasi data, suara atau gambar
dibutuhkan suatu teknik komunikasi digital. Demodulator bekerja dengan cara
menggabungkan isyarat-isyarat termodulasi berupa BPSK dengan isyarat pemodulasi
untuk menghasilkan isyarat informasi. Proses penggabungan dilakukan dengan mengubah
karakteristik fase menjadi amplitudo yang mempunyai aras 1 atau 0. Proses pengubahan
karakteristik isyarat termodulasi tersebut disebut proses demodulasi.
Salah satu teknik demodulasi yang digunakan adalah teknik demodulasi Phase
ｓｨｾｦｴ＠
Keying. Dalam hal ini pergeseran fase yang digunakan adalah BP.S'K (Binmy Phase
Sh{fi Keying) . Teknik demodulasi BP,_\'K merupakan demodulasi isyarat yang memiliki
perbedaan fase 180° menjadi data atau informasi digital yang dipresentasikan menjadi
dua kode biner yaitu 0 dan 1.
1
Techne Jumal Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. 1 April2009 Hall -9
2.
Demodulator BPSK
rna
Sistem demodulasi BPSK ini terdiri dari zero crossing detector, untai carrier
der
recovery dan mixer. Blok diagran1 tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.
isy:
me
diil
MIXER
BPSK
INPUT
ZERO
DATA
OUTPUT
CROSSING
DETECTOR
CARRIER
RECOVERY
CIRCUIT
Gambar 1. B1ok Diagram Demodulator BPSK
Untai Zero Crossi11g Detector
2.1.
Untai ini berfungsi untuk mengubah isyarat masukan BPSK ke bentuk aras TTL.
Untai ini direalisasikan dengan Op-Amp IM319.
+12
2.
IN
｢ｾ＠
U1
Jl
3
4
5
6
7
GNDl
INl+
INl-
IN2-
V-
IN2+
OUT2
LM319
A,
V+
our
GND2
-
m
m
m
tc
Gambar 2. Untai Zero Crossing Detector.
2.2.
Untai Mixer
Isyarat BPSK yang diubah dalam bentuk isyarat TTL level dengan menggunakan
zero-crossing detector sangat dibutuhkan karena mixer beroperasi dengan isyarat
2
d
PERANCANGAN DEMOLATOR BPSK
Budihardja Murtianta
masukan digital. Mixer ini mempakan gerbang exclusive OR yang operasmya sama
dengan alat tambahan pada balance mixer. Carrier Recovety Circuit menghasilkan
isyarat yang dibutuhkan untuk mendemodulasi isyarat BPSK. Carrier Recove1:v Circuit
menggunakan TTL level isyarat BPSK dan isyarat data untuk merecover isyarat yang
diinginkan.Untai ini direalisasikan denganmenggunakan IC CIN030.
+12.
zero cross detector
1
3
J2
ｾＭﾷ［ＱＮＺＲ｟＠
I
ｾＭ
;
.:,arier IN
Gambar 3. Untai Mixer.
2.3.
Untai Tapis Lolos Bawah
lsyarat keluaran untai mixer terdiri dari isyarat frekuensi rendah yang mempakan
bakal isyarat informasi dan isyarat frekuensi tinggi yang mempakan isyarat pembawa.
Agar dapat menekan isyarat frekuensi pembawa dan agar isyarat informasinya dapat
mendekati atau sama dengan bentuk data pada bagian modulator, maka isyarat keluaran
mixer hams dilewatkan pada untai tapis lolos bawah.
Untai ini berfungsi untuk menghilangkan pengamh komponen amplitudo yang
minus sehingga keluaran untai penyearah ini mempakan isyarat informasi yang hanya
terdiri dari komponen amplitudo yang positif saja.
Untai penyearah ini direalisasikan dengan menggunakan Op-Amp TL08-I, seperti
ditunjukkan pada Gambar 4.
3
Techne JurnaJ Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. 1 April2009 Hal 1-9
+12
J1
....
U3A
TL084
-12
U3D
PTI
TL084
LPF
Gambar 4. Untai Tapis Lolos Bawah.
2.4.
Untai Komparator (Perata)
Keluaran tapis lolos bawah merupakan sinyal informasi, namun masih berupa
isyarat analog yang amplitudonya bervariasi sesuai dengan isyarat yang diterimanya.
Untuk mendapatkan kembali isyarat infonnasi, maka isyarat basil keluaran untai tapis
lolos pita harus dilewatkan pada untai komparator.
Untai komparator ini berfungsi meloloskan isyarat informasi dan menekan isyarat
frekuensi tinggi, sehingga akan didapatkan kembali isyarat informasi yang sesuai. Prinsip
kerja untai komparator adalah apabila Vin > Vth (tegangan ambang) maka keluaran
3
komparator akan berharga tinggi, sekitar SV sedangkan apabila Vin < Vth maka keluaran
akan berharga rendah atau OV. Besarnya tegangan ambang (Vth) dapat diatur dengan
mengatur resistor tahanan variabel sehingga diperoleh tegangan ambang yang tepat. Untai
ini direalisasikan dengan menggunakan Op-Amp LM319. ·
lsyarat yang dihasilkan untai komparator ini dilewatkan melalui tapis lolos bawah
kemudian dioffset untuk mendapatkan isyarat informasi yang dikirimkan pada bagian
modulator dengan frekuensi yang sama.
4
y
j
s
PERANCANGAN DEMOLATOR BPSK
Budihardjo Murtianta
+12
Ll
ｬｪｾｩ＠
N'
+12 RPI
ＫＱＲｬﾷｾ＠
LIDPOWDl-:;:·12
+12
Ill
POWER
Perata
Ilk
!IJUT
!OK
UlA
Dl
+12
+ll
1'1'1
+12
!OK
UJA
Offset
·12
EX-OR
1
llbrl03
TLl84
LPF
Gambar 5. Untai Demodulator BPSK.
3.
Pengukuran dan Analisa Demodulator BPSK
Pengukuran dan pengujian bertujuan untuk mengetahui apakah demodulator
yang dirancang dapat bekerja dengan baik serta memenuhi spesifikasi yang ditetapkan.
Analisis dilakukan berdasarkan basil pengujian terhadap keseluruhan sistem dengan
spesifikasi teknis yang telah direncanakan.
5
Techne Jumal Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. 1 Apri12009 Hall -9
3.1.
lsyarat Masukan BPSK
Isyarat masukan BPSK merupakan isyarat keluaran modulator BPSK dan
digunakan sebagai masukan untuk didemodulasi guna memperoleh data aslinya.
Gambar 6. Isyarat Masukan BPSK dengan Clock Masukan pada Modulator lMHz
3.2.
lsyarat Keluaran Zero Crossing Detector
lsyarat keluaran zero crossing detector adalah isyarat BPSK yang diubah menjadi
aras TTL dengan menggunakan Op-Amp TL08-I.
Gambar 7. lsyarat Keluaran Zero Crossing Detector dengan Clock Masukan pada
Modulator lMHz
6
3
PERANCANGAN DEMOLATOR BPSK
Budihan(ja Murtianta
3.3.Mixer
Gambar 8. Isyarat KeluaranMixer dengan Clock Masukan pada Modulator lMHz
3.4. Tapis Lotos Bawah
Untai tapis lolos bawah ini digunakan untuk menekan isyarat frekuensi pembawa
dan agar isyarat informasinya dapat mendekati atau sama dengan bentuk data masukan
pada bagian modulator.
Gambar 9. Isyarat Keluaran Tapis Lolos Bawah dengan Clock Masukan pada Modulator
lMHz
7
Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. I April2009 Hall -9
3.5.
Untai Komparator
Hasil pengamatan untai komparatortampak pada Gambar 10.
iSJ
me
D:
[I
[2
[3
Gambar 10. lsyarat Keluaran Untai Komparator dengan Clock Masukan pada Modulator
1MHz
3.6.
lsyarat Keluaran Data
lsyarat keluaran data adalah isyarat data masukan yang diperoleh setelah isyarat
BPSK didemodulasi sehingga dapat diketahui bentuk informasi yang dikirimkan.
Gambar 11. lsyarat Keluaran Data dengan Clock Masukan pada Modulator 1MHz.
4.
Kesimpulan
Pada demodulasi BPSK memiliki kombinasi isyarat demodulasi yang mengubah
masukan isyarat dengan fasa berbeda 180° sesuai menjadi data keluaran "1" dan "0"
yakni "1" untuk
sJt)=Ac cos(mJ)dan data "0" untukS 0 =-A" cos(coJ) yang
direalisasi dengan Op-Amp IM319 dan IC CD-10301 sebagai mixer untuk menghasilkan
8
PERANCANGAN DEMOIATOR BPSK
BudihardJo Murtianta
isyarat digital "1" dan "0" .Dan kecepatan data 5 Kbps dapat tercapai dengan
menghasilkan isyarat pembawa yang mempunyai frekuensi 10 KHz.
Daftar Pustaka
111
[1]Young, Paul H, "Electronic Communication Technique", 5 Edition, New Jersey,
Pearson Prentice Hall, 2004.
[2]Haykin, Simon, "Digital Comnumication", McGraw-Hill, Series in Electrical
Engeneering, 2002.
[3]Tocci, Ronald J, "Digital Ｎｾｶｳｴ･ｭＬ＠
Principle, and Application", 5th Edition, Englewood
Clift: Prentice Hall, 1991.
9
Budihardja Murtianta
PERANCANGAN DEMODULATOR BPSK
Budihardja Murtianta
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik- UKSW
Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711
Email: budihardja@yahoo.com
Intisari
Dalam tulisan ini akan dirancang dan direalisasikan sebuah
Keying) yang mempunyai
demodulator BPSK (Binary Phm;e ｓｨｾｦｴ＠
kecepatan penerimaan data 5 Kbps dengan menggunakan isyarat
pemodulasi yang mempunyai frekuensi 5 KHz. Demodulator akan
mengubah isyarat BPSK menjadi data informasi yang berupa aras 1
dan 0. Dari pengujian yang dilakukan secara keseluruhan demodulator
BPSK yang direalisasikan dapat dipergunakan untuk menerima isyarat
BPSK dan mengembalikan menjadi data informasi sesuai yang
diharapkan.
Kata kunci : Demodulator, Binaty Phase ｓｨｾｦｴ＠
1.
Keying
Pendahuluan
Untuk mendukung kelangsungan proses komunikasi data, suara atau gambar
dibutuhkan suatu teknik komunikasi digital. Demodulator bekerja dengan cara
menggabungkan isyarat-isyarat termodulasi berupa BPSK dengan isyarat pemodulasi
untuk menghasilkan isyarat informasi. Proses penggabungan dilakukan dengan mengubah
karakteristik fase menjadi amplitudo yang mempunyai aras 1 atau 0. Proses pengubahan
karakteristik isyarat termodulasi tersebut disebut proses demodulasi.
Salah satu teknik demodulasi yang digunakan adalah teknik demodulasi Phase
ｓｨｾｦｴ＠
Keying. Dalam hal ini pergeseran fase yang digunakan adalah BP.S'K (Binmy Phase
Sh{fi Keying) . Teknik demodulasi BP,_\'K merupakan demodulasi isyarat yang memiliki
perbedaan fase 180° menjadi data atau informasi digital yang dipresentasikan menjadi
dua kode biner yaitu 0 dan 1.
1
Techne Jumal Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. 1 April2009 Hall -9
2.
Demodulator BPSK
rna
Sistem demodulasi BPSK ini terdiri dari zero crossing detector, untai carrier
der
recovery dan mixer. Blok diagran1 tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.
isy:
me
diil
MIXER
BPSK
INPUT
ZERO
DATA
OUTPUT
CROSSING
DETECTOR
CARRIER
RECOVERY
CIRCUIT
Gambar 1. B1ok Diagram Demodulator BPSK
Untai Zero Crossi11g Detector
2.1.
Untai ini berfungsi untuk mengubah isyarat masukan BPSK ke bentuk aras TTL.
Untai ini direalisasikan dengan Op-Amp IM319.
+12
2.
IN
｢ｾ＠
U1
Jl
3
4
5
6
7
GNDl
INl+
INl-
IN2-
V-
IN2+
OUT2
LM319
A,
V+
our
GND2
-
m
m
m
tc
Gambar 2. Untai Zero Crossing Detector.
2.2.
Untai Mixer
Isyarat BPSK yang diubah dalam bentuk isyarat TTL level dengan menggunakan
zero-crossing detector sangat dibutuhkan karena mixer beroperasi dengan isyarat
2
d
PERANCANGAN DEMOLATOR BPSK
Budihardja Murtianta
masukan digital. Mixer ini mempakan gerbang exclusive OR yang operasmya sama
dengan alat tambahan pada balance mixer. Carrier Recovety Circuit menghasilkan
isyarat yang dibutuhkan untuk mendemodulasi isyarat BPSK. Carrier Recove1:v Circuit
menggunakan TTL level isyarat BPSK dan isyarat data untuk merecover isyarat yang
diinginkan.Untai ini direalisasikan denganmenggunakan IC CIN030.
+12.
zero cross detector
1
3
J2
ｾＭﾷ［ＱＮＺＲ｟＠
I
ｾＭ
;
.:,arier IN
Gambar 3. Untai Mixer.
2.3.
Untai Tapis Lolos Bawah
lsyarat keluaran untai mixer terdiri dari isyarat frekuensi rendah yang mempakan
bakal isyarat informasi dan isyarat frekuensi tinggi yang mempakan isyarat pembawa.
Agar dapat menekan isyarat frekuensi pembawa dan agar isyarat informasinya dapat
mendekati atau sama dengan bentuk data pada bagian modulator, maka isyarat keluaran
mixer hams dilewatkan pada untai tapis lolos bawah.
Untai ini berfungsi untuk menghilangkan pengamh komponen amplitudo yang
minus sehingga keluaran untai penyearah ini mempakan isyarat informasi yang hanya
terdiri dari komponen amplitudo yang positif saja.
Untai penyearah ini direalisasikan dengan menggunakan Op-Amp TL08-I, seperti
ditunjukkan pada Gambar 4.
3
Techne JurnaJ Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. 1 April2009 Hal 1-9
+12
J1
....
U3A
TL084
-12
U3D
PTI
TL084
LPF
Gambar 4. Untai Tapis Lolos Bawah.
2.4.
Untai Komparator (Perata)
Keluaran tapis lolos bawah merupakan sinyal informasi, namun masih berupa
isyarat analog yang amplitudonya bervariasi sesuai dengan isyarat yang diterimanya.
Untuk mendapatkan kembali isyarat infonnasi, maka isyarat basil keluaran untai tapis
lolos pita harus dilewatkan pada untai komparator.
Untai komparator ini berfungsi meloloskan isyarat informasi dan menekan isyarat
frekuensi tinggi, sehingga akan didapatkan kembali isyarat informasi yang sesuai. Prinsip
kerja untai komparator adalah apabila Vin > Vth (tegangan ambang) maka keluaran
3
komparator akan berharga tinggi, sekitar SV sedangkan apabila Vin < Vth maka keluaran
akan berharga rendah atau OV. Besarnya tegangan ambang (Vth) dapat diatur dengan
mengatur resistor tahanan variabel sehingga diperoleh tegangan ambang yang tepat. Untai
ini direalisasikan dengan menggunakan Op-Amp LM319. ·
lsyarat yang dihasilkan untai komparator ini dilewatkan melalui tapis lolos bawah
kemudian dioffset untuk mendapatkan isyarat informasi yang dikirimkan pada bagian
modulator dengan frekuensi yang sama.
4
y
j
s
PERANCANGAN DEMOLATOR BPSK
Budihardjo Murtianta
+12
Ll
ｬｪｾｩ＠
N'
+12 RPI
ＫＱＲｬﾷｾ＠
LIDPOWDl-:;:·12
+12
Ill
POWER
Perata
Ilk
!IJUT
!OK
UlA
Dl
+12
+ll
1'1'1
+12
!OK
UJA
Offset
·12
EX-OR
1
llbrl03
TLl84
LPF
Gambar 5. Untai Demodulator BPSK.
3.
Pengukuran dan Analisa Demodulator BPSK
Pengukuran dan pengujian bertujuan untuk mengetahui apakah demodulator
yang dirancang dapat bekerja dengan baik serta memenuhi spesifikasi yang ditetapkan.
Analisis dilakukan berdasarkan basil pengujian terhadap keseluruhan sistem dengan
spesifikasi teknis yang telah direncanakan.
5
Techne Jumal Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. 1 Apri12009 Hall -9
3.1.
lsyarat Masukan BPSK
Isyarat masukan BPSK merupakan isyarat keluaran modulator BPSK dan
digunakan sebagai masukan untuk didemodulasi guna memperoleh data aslinya.
Gambar 6. Isyarat Masukan BPSK dengan Clock Masukan pada Modulator lMHz
3.2.
lsyarat Keluaran Zero Crossing Detector
lsyarat keluaran zero crossing detector adalah isyarat BPSK yang diubah menjadi
aras TTL dengan menggunakan Op-Amp TL08-I.
Gambar 7. lsyarat Keluaran Zero Crossing Detector dengan Clock Masukan pada
Modulator lMHz
6
3
PERANCANGAN DEMOLATOR BPSK
Budihan(ja Murtianta
3.3.Mixer
Gambar 8. Isyarat KeluaranMixer dengan Clock Masukan pada Modulator lMHz
3.4. Tapis Lotos Bawah
Untai tapis lolos bawah ini digunakan untuk menekan isyarat frekuensi pembawa
dan agar isyarat informasinya dapat mendekati atau sama dengan bentuk data masukan
pada bagian modulator.
Gambar 9. Isyarat Keluaran Tapis Lolos Bawah dengan Clock Masukan pada Modulator
lMHz
7
Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 8 No. I April2009 Hall -9
3.5.
Untai Komparator
Hasil pengamatan untai komparatortampak pada Gambar 10.
iSJ
me
D:
[I
[2
[3
Gambar 10. lsyarat Keluaran Untai Komparator dengan Clock Masukan pada Modulator
1MHz
3.6.
lsyarat Keluaran Data
lsyarat keluaran data adalah isyarat data masukan yang diperoleh setelah isyarat
BPSK didemodulasi sehingga dapat diketahui bentuk informasi yang dikirimkan.
Gambar 11. lsyarat Keluaran Data dengan Clock Masukan pada Modulator 1MHz.
4.
Kesimpulan
Pada demodulasi BPSK memiliki kombinasi isyarat demodulasi yang mengubah
masukan isyarat dengan fasa berbeda 180° sesuai menjadi data keluaran "1" dan "0"
yakni "1" untuk
sJt)=Ac cos(mJ)dan data "0" untukS 0 =-A" cos(coJ) yang
direalisasi dengan Op-Amp IM319 dan IC CD-10301 sebagai mixer untuk menghasilkan
8
PERANCANGAN DEMOIATOR BPSK
BudihardJo Murtianta
isyarat digital "1" dan "0" .Dan kecepatan data 5 Kbps dapat tercapai dengan
menghasilkan isyarat pembawa yang mempunyai frekuensi 10 KHz.
Daftar Pustaka
111
[1]Young, Paul H, "Electronic Communication Technique", 5 Edition, New Jersey,
Pearson Prentice Hall, 2004.
[2]Haykin, Simon, "Digital Comnumication", McGraw-Hill, Series in Electrical
Engeneering, 2002.
[3]Tocci, Ronald J, "Digital Ｎｾｶｳｴ･ｭＬ＠
Principle, and Application", 5th Edition, Englewood
Clift: Prentice Hall, 1991.
9