Perancangan Dan Simulasi Direct Digital Synthesizer (DDS)
PADA SISTEM DDS
Untuk menganalisa simulasi yang dirancang, maka perlu ditambahkan perhitungan secara manual. Pada pembahasan ini akan dituliskan 2 contoh perhitungan berikut dengan hasil keluaran simulasi.
4.1. Kasus 1
Sistem dengan frekuensi clock 30 Hz, bit
accumulator 4 dan tuning word 3, maka susunan data untuk masing – masing blok adalah sebagai berikut :
• Data masukan • Phase register • Phase accumulator
Data sinyal phase accumulator :
Data sinyal dalam biner :
Bentuk sinyal keluaran phase accumulator hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 15.
Bentuk sinyal keluaran phase accumulator
diperlihatkan seperti pada gambar 14.
Gambar 14. Bentuk Sinyal Hasil Perhitungan Phase
Accumulator Untuk Kasus 1
Gambar 15. Bentuk Sinyal Keluaran Phase Accumulator
Hasil Simulasi Untuk Kasus 1 • Phase Truncated
Data sinyal phase truncated : Data sinyal dalam biner :
Bentuk sinyal keluaran phase truncated diperlihatkan seperti pada gambar 16.
Gambar 16.Bentuk Sinyal Hasil Perhitungan Phase
Truncated Untuk Kasus 1
Bentuk keluaran sinyal phase truncated hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 17.
Gambar 17. Bentuk Sinyal Keluaran Phasa Truncated Hasil Simulasi Untuk Kasus 1.
• Sine Lookup Table
Perubahan fasa menjadi amplitudo :
Transformasi fasa ke amplitudo diperlihatkan seperti pada gambar 18.
Gambar 18. Bentuk Sinyal HasilPerhitungan
Transformasi Fasa ke Amplitudo Pada Kasus 1
Sinyal sign bit yang dihasilkan diperlihatkan seperti pada gambar 19.
Gambar 19. Bentuk Sinyal Sign Bit Pada Kasus 1
Sedang bentuk sinyal keluaran sine lookup table
diperlihatkan seperti pada gambar 20.
Gambar 20. Bentuk Sinyal Hasil Perhitungan Sine
Lookup Table Pada Kasus 1
Bentuk sinyal keluaran Sine Lookup Table hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 21.
Gambar 21. Bentuk Sinyal Keluaran Sine Lookup
Table Hasil Simulasi Pada Kasus 1
• Digital to Analog Converter
Bentuk sinyal keluaran DAC hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 22.
Gambar 22. Bentuk Sinyal Rekonstruksi DAC Hasil Simulasi Pada Kasus 1
• Filter
Pada simulasi ini digunakan filter analog,
dengan jenis butterworth orde 2. Dengan
memperhitungkan orde filter, dapat memberikan hasil yang lebih halus. Akan tetapi, orde filter akan memberikan delay pada sinyal output. Semakin besar ordenya, sinyal akan semakin bagus, akan tetapi delay akan semakin besar. Bentuk sinyal keluaran filter diperlihatkan seperti pada gambar 23.
• Spektrum Frekuensi
Spektrum yang dibangkitkan menunjukkan frekuensi keluaran DDS. Prinsip kerja dari blok ini adalah mirip dengan FFT (Fast Forier Transform), yaitu merubah sinyal dalam domain waktu menjadi
Gambar 23. Bentuk Sinyal Keluaran Filter LPF Hasil Simulasi Pada Kasus 1
domain frekuensi. Bentuk sinyal keluarannya diperlihatkan seperti pada gambar 24.
Gambar 24. Bentuk Sinyal Keluaran Filter LPF Hasil Simulasi Pada Kasus 1 (Domain Frekuensi)
4.2.1.1. Kasus 2
Sistem dengan frekuensi clock 30 Hz, bit accumulator 5 dan tuning word 5, maka susunan data untuk masing – masing blok adalah sebagai berikut :
• Data masukan
• Phase accumulator
Data phase accumulator :
Bentuk sinyal keluaran phase accumulator hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 25.
Gambar 25.Bentuk Sinyal Keluaran Phase
Accumulator Hasil Simulasi Untuk Kasus 2
• Phase truncated Data phase truncated :
Bentuk sinyal keluaran phase truncated hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 26.
Gambar 26. Bentuk Sinyal Keluaran Phase Truncated
Hasil Simulasi Untuk Kasus 2 • Sine lookup table
Perubahan fasa menjadi amplitudo :
Transformasi fasa ke amplitudo diperlihatkan seperti pada gambar 27.
Gambar 27.Bentuk Sinyal HasilPerhitungan
Transformasi Fasa ke Amplitudo Pada Kasus2
Sinyal sign bit yang dihasilkan diperlihatkan seperti pada gambar 28.
Sedang bentuk sinyal keluaran sine lookup table hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 29.
Gambar 29. Bentuk Sinyal Keluaran Sine Lookup
Table Hasil Simulasi Pada Kasus 2
• Digital to analog converter
Bentuk sinyal keluaran DAC hasil simulasi diperlihatkan seperti pada gambar 28.
Gambar 29.Bentuk Sinyal Keluaran DAC Hasil
Simulasi Pada Kasus 2 • Filter
Bentuk keluaran filter diperlihatkan seperti pada gambar 30.
Gambar 30. Bentuk Sinyal Keluaran Filter LPF Hasil Simulasi Pada Kasus 2
• Spektrum Frekuensi
Bentuk sinyal keluaran filter LPF hasil simulas dalam domain frekuensi diperlihatkan seperti pada gambar 31.
Gambar 31. Bentuk Sinyal Keluaran Filter LPF Hasil Simulasi Pada Kasus 2 (Domain Frekuensi).
5. KESIMPULAN
Pada penelitian ini telah dilakukan simulasi DDS. Setelah dilakukan penelitian dengan cara membandingkan simulasi model DDS dengan script m-file matlab R2007a dan teori DDS, maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Setelah dilakukan percobaan dengan nilai bit accumulator sama yaitu 4, tuning word paling maksimal (tuning word = 2bit accumulator-1) pada sistem yaitu 7 dan frekeunsi clock berbeda – beda maka diperoleh data bahwa untuk Fclock = 30 Hz
nilai Fout = 13,125 Hz dan untuk Fclock = 60 Hz
nilai Fout = 26,25 Hz. Terbukti bahwa frekuensi keluaran DDS selalu kurang dari setengah
frekuensi clock sistem yang digunakan
(fout≤fclock/2).
2. Dari percobaan selanjutnya, yaitu dengan
frekuensi clock sama dan nilai tuning word
berbeda, serta bit accumulator dirubah dengan nilai yang berbeda, maka diperoleh data bahwa dengan bit accumulator lebih besar pada sistem yang sama, akan didapatkan sinyal dengan ketelitian yang tinggi atau baik.
3. Percobaan selanjutnya yaitu menggunakan nilai frekuensi clock yang sama, bit accumulator yang sama dan tuning word yang berubah – ubah, yaitu frekuensi clock = 30 Hz, bit accumulator = 4, maka untuk tuning word = 2 frekeunsi keluaran = 3,75 Hz, untuk tuning word =5 frekuensi keluaran = 9,375 Hz dan tuning word = 7 frekuensi keluaran = 13,125 Hz. Dari hasil percobaan tersebut maka dapat diambil kesimpulan bahwa pengaturan frekuensi keluaran pada DDS dapat dilakukan dengan merubah nilai tuning word , dengan frekuensi clock dan bit accumulator tetap.
Dari dua contoh kasus yang diberikan, dapat diperoleh kesimpulan bahwa proses pembangkitan sinyal dengan DDS mempunyai keunggulan daripada pembangkit sinyal sebelumnya. Keunggulan tersebut antara lain :
• Proses pemunculan sinyal lebih cepat dan mudah. Hal ini terbukti dari proses awal sampai akhir diperoleh sinyal tidak diperlukan memori yang besar, serta untuk menghasilkannya tidak
membutuhkan alat elektronik yang bermacam – macam. Karena sinyal yang dibangkitkan merupakan sinyal digital, maka prosesnya dapat dilakukan dengan menggunakan PC (personal computer) atau akan lebih baik dengan prosesor khusus seperti DSP (Digital Signal Processor).
• Sinyal yang dihasilkan lebih besar resolusinya. Dari prinsip sinyal dasar sudah dapat diketahui bahwa sinyal digital lebih mudah diproses daripada sinyal analog. Hal inilah yang digunakan sebagai prinsip adanya DDS. Selain lebih mudah, hasil yang diproleh juga lebih baik dengan sinyal digital, karena dalam sinyal digital tidak ada noise sedangkan pada sinyal analog terdapat noise yang dapat mengurangi ketepatan (precisi) dari sinyal yang dibangkitkan.
• Pengaturan frekuensi lebih praktis. Pada
penjelasan sebelumnya telah disebutkan bahwa pembangkitan sinyal dapat dilakukan dengan PC. Hal tersebut dapat mempermudah perancang dalam pengaturan frekuensi, karena untuk mengatur frekuensi sesuai dengan kebutuhan, dapat dilakukan dengan merubah tuning word saja. Hal ini jelas membuat pengaturan frekuensi lebih mudah dan praktis.
• Pemeliharaan lebih mudah. Dengan DDS
penggunaan beberapa komponen elektronik dapat ditekan sehingga dapat mempermudah pemeliharaan, sedangkan tanpa DDS dibutuhka IC atau komponen elektrinik yang lebih banyak.
• Dengan satu sistem DDS, dapat dihasilkan dua atau lebih sinyal dengan frekuensi berbeda, sedangkan pada sistem manual diperlukan beberapa alat untuk menghasilkan beberapa frekuensi yang berbeda.
• Untuk mendapatkan sinyal dengan resolusi tinggi, maka dibutuhkan bit accumulator yang besar dengan tuning word kecil.
DAFTAR PUSTAKA
[1] 1999 . “A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis”. Analog Devices.
[2] Baracskai, Melinda. Horvart, Richard. Dr. Olah, Ferenc. “CW and FM-CW Radar Adaptation for Vehicles Technology”.
[3] Crawford,James. “Frequency Synthesizer
Design Handbook”. London : Artect House [4] Gentile, Ken. Brandon, David. Haris, ted. 2003.
“Direct Digital Synthesizer Primer”.
www.ieee.li/pdf/viewgraphs_dds.pdf [5] http://google.com/pro3.pdf [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_sp ectrum.pdf [7] http://en.wikipedia.org/wiki/radar.pdf [8] http://www.fas.org/man/dod- 101/navy/docs/es310/syllabus.htm
[9] Khrisnan, Sudarsan. 2000. “Modeling and
Simulation Analysis of an FMCW Radar for
Measuring Snow Thickness”. Thesis : University of Madras.
www.ittc.ku.edu/research/thesis/documents/ sudarsan_krishnan_thesis.pdf
[10] Koh. 2001. “FMCW Radar Overview”.
Engineer Research and Development Center : US Army Corps of Enginer.
www.nohrsc.nws.gov/~cline/clp/meetings/boul der_nov01/ presentations/koh_fmcw.ppt
[11] Kurniawan, Usman, Uke. “Modul 05 Transmisi Telekomunikasi”. STT Telkom : Lab Siskom.
www.stttelkom.ac.id/staf/UKU/Handout%20PT 1123-DASTEL/Modul%235.Transmisi.ppt
[12] Matlab R2007a. copyright 1984-2007. help. filter.
[13] Murphy, Eva. 2004. “All About Direct Digital Synthesizer”. Analog Dialogue.
http://www.analog.com/analogdialogue
[14] Prentiss, Dylan. “Characteristics of Radar”. Department of Geography : University of California.
www.kasim.faizal.googlepages.com/sistemterm alradar050607 kuliah.doc
[15] Rev, AA. “Basic Principal of Radar”. Inggris.
www.emersonprocess.com/rosemount/documen t/tds/3209tds.pdf
[16] RNDr Nebus, Frantisek,PhD. Prof. Ing. Kus, Zdenek, CSc. Doc. Ing. Kurty, Jan, PhD. Ing. Sostronek, Mikulas. “FMCW Sensor Evaluation and Real Signals Analysis”. Military Academy : Dept. of Radioelectronic.
www.urel.feec.vutbr.cz/ra2008/archive/ra2002/ pdf/54.pdf
[17] Shrimali, Shashikant, B.E. 2007. “Direct Digital Frequency Synthesizer”. Thesis Master of Science : Texas Tech University.
www.etd.lib.ttu.edu/theses/available/etd- 03282007-
111418/unrestricted/Shrimali_Shashikant_Thesi s.pdf
[18] Winkler, Simon. “High Speed DDS Controlled Radar System for Identification of Surface Acoustic Wave Tags During Translational Motion”. Johanes Kepler Universitat Linz.
www.diploma%20thesis%20short%20descripti on%20Simone%20 Winkler.pdf
[19] Wojtkiewijt, Andrzej. Misiurewicz, Jacek. “Two Domensional Signal Processing in FMCW Radar”. Instytut Podstaw Elektroniki.
www.diploma%20thesis%20short%20descripti on%20Simone%20 Winkler.pdf [20] www.google.com/katalog/itb/tugasakhir [21] www.heja.szif.hu/TAR/TAR-070416- A/tar070416a.pdf [22] www.owlnet.rice.edu/~nava201/presentations/L ecture03.ppt [23] www.te.ugm.ac.id/~warsun/telkom/presentasi/k om_radio/kel% 202/Modulasi%20Analog.ppt [24] www.te.ugm.ac.id/~warsun/telkom/presentasi/k om_radio/kel3/ Telekomunikasi%20Radio.ppt