I
ABSTRAK
Sistem komunikasi dewasa ini semakin tumbuh pesat sehingga para produksi bersaing meluncurkan suatu prodak yang efektif dan cepat guna serta mudah dengan berbagai fitur yang dilengkapinya.
Komunikasi digital adalah salah satu dari perkembangan telekomunikasi dewasa ini, berbagai pelayanan telekomunikasi yang menggunakan komunikasi digital dan beransur-ansur meninggalkan komunikasi analog. Modulator dan Demodulator adalah salah satu alat yang menggunakan sistem komunkasi digital seperti pada pelayanan acces internet yang semakin merambat hingga ke rumah-rumah dengan kecepatan tinggi dan nilai jual yang murah.
Laporan tugas akhir ini membahas salah satu sistem modulasi digital. Sistem ini dirancang untuk komunikasi suara, dimana suara merupakan sinyal yang dikirim ke penerima dengan sistem modulasi digital. Modulasi yang digunakan adalah modulasi Phase Shift Keying (PSK) dan dimodifikasi menjadi modulasi 4- Differensial Phase Shift Keying (4-DPSK)
Hasil dari perancangan alat ini diharapkan dapat berguna terutama bagi sistem komunikasi dewasa ini dalam penmgiriman sinyal suara dengan menggunakan sisitem modulasi digital.
of a prodak compete effectively and quickly to and easily with the various features of the a prodak.
Digital communications is one of today's telecommunications developments, various telecommunications services that use digital communications and began leaving analog communications. Modulator and Demodulator is one tool that uses a digital personal communication systems such as the Internet Access service is increasingly creeping up into homes with high speed and low cost selling points.
This final report discusses one of the digital modulation system. This system is designed for voice communications, where voice is a signal that is sent to the receiver with a digital modulation system. The modulation used is Phase Shift Keying modulation (PSK) modulation and modified into 4 - Differential Phase Shift Keying (4-DPSK)
Results from the design tool is expected to be useful especially for today's communication systems in transmission voice signals using digital modulation system.
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Curriculum Vitae
Data Pribadi / Personal Details
Nama / Name : Zulfendi
Alamat / Address : Jl.Cicendo No 09, Bandung Jawa Barat
Kode Post / Postal Code : 40171
Nomor Telepon / Phone : 022-4240665/081322429822
Email : pendi_nanggroe@yahoo.co.id
Jenis Kelamin / Gender : Laki-Laki
Tanggal Kelahiran / Date of Birth : Aceh, 09 Febuari 1982 Status Marital / Marital Status : Belum Kawin
Warga Negara / Nationality : Indonesia
Agama / Religion : Islam
Riwayat Pendidikan dan Pelatihan
Educational and Professional Qualification
Jenjang Pendidikan : Education Information
1. Pelatihan elektronika 2. Tranining kepimpinan 3. oragnisation
4. Dll
Demikian CV ini saya buat dengan sebenarnya.
Bandung, 25 Agustus 2010
V
DAFTAR ISI
ABTRAKS ... Error! Bookmark not defined.
ABSTRACT ... Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR ISI ... V
DAFTAR GAMBAR ... IX
DAFTAR TABEL ... XIII
BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1 Latar Belakang... Error! Bookmark not defined.
1.2 Tujuan ... Error! Bookmark not defined.
1.3 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.4 Batasan masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.5 Metode Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
1.6 Sistematika Penulisan ... Error! Bookmark not defined.
BAB II DASAR TEORI ... Error! Bookmark not defined.
2.1 Modulasi... Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Modulasi Analog ... Error! Bookmark not defined.
VI
2.2 Modulasi Phase Shift Keying (PSK) ... Error! Bookmark not defined.
2.3 Differensial Phase Shift Keying (DPSK) ... Error! Bookmark not defined.
2.4 M-ary Differensial Keying (M-DPSK) ... Error! Bookmark not defined.
2.5 Prinsip Kerja Rangkaian 4-DPSK... Error! Bookmark not defined.
2.6 Op Amp ... Error! Bookmark not defined.
2.7 Pre Amp ... Error! Bookmark not defined.
2.8 Analog to Digital Converter (ADC) ... Error! Bookmark not defined.
2.9 Gerbang Logika ... Error! Bookmark not defined.
2.10 Rangkaian Muktiplekser ... Error! Bookmark not defined.
2.11 Serial to parallel ... Error! Bookmark not defined.
2.12 Delay D-FF ... Error! Bookmark not defined.
2.13 Balanced Modulator ... Error! Bookmark not defined.
2.14 Oscillator ... Error! Bookmark not defined.
2.15 Penggeser Fasa ... Error! Bookmark not defined.
2.16 Penjumlah Linier ... Error! Bookmark not defined.
BAB IIIPERANCANGAN MODULATOR 4-DPSK ... Error! Bookmark not defined.
3.1 Modulator 4-DPSK ... Error! Bookmark not defined.
3.2 Pre Amp ... Error! Bookmark not defined.
3.3 ADC ... Error! Bookmark not defined.
3.4 Muktiplekser ... Error! Bookmark not defined.
3.8 Oscillator ... Error! Bookmark not defined.
3.9 Penggeser Fasa 90o ... Error! Bookmark not defined.
3.10 Penjumlah Linier ... Error! Bookmark not defined.
3.11 Catu Daya ... Error! Bookmark not defined.
3.12 Multivibrator (Pembangkit Pulsa) ... Error! Bookmark not defined.
BAB IVPENGUKURAN DAN ANALISA ... Error! Bookmark not defined.
4.1 Pengukuran Pada Rangkaian Pre Amp ... Error! Bookmark not defined.
4.1 Pengukuran Pada Rangkaian ADC ... Error! Bookmark not defined.
4.3 Pengukuran Pada Rangkaian Multiplekser ... Error! Bookmark not defined.
4.4 Pengukuran Pada Rangkaian Clock ... Error! Bookmark not defined.
4.5 Pengukuran Pada Rangkaian Serial to Parallel.... Error! Bookmark not defined.
4.6 Pengukuran Pada Rangkaian Delay D-FF ... Error! Bookmark not defined.
4.7 Pengukuran Pada Rangkaian Oscillator ... Error! Bookmark not defined.
4.8 Pengukuran Pada Rangkaian Pengeser Fasa 900 .. Error! Bookmark not defined.
4.9 Pengukuran Pada Rangkaian Balanced Modulator ... Error! Bookmark not
defined.
4.10 Pengukuran Pada Rangkaian Penjumlah Linier ... Error! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP... Error! Bookmark not defined.
IX
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sinyal Modulasi AM ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Sinyal Modulasi FM dan PM ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Sinyal ASK, PSK, dan FSK ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 Blok Diagram Modulasi PSK ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5 Bentuk Gelombang PSK ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.6 Sinyal Modulasi PSK dan DPSK ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.7 Diagram Modulator DPSK ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.8 Diagram Blok Modulator 4-DPSK .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.9 Bentuk Sinyal DPSK dan 4-DPSK .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.10 Simbol Penguat Operasional ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.11 Penguat Inverting ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.12 Penguat Non Inverting ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.13 Blok Diagram Amplifier ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 214 Proses ADC : (a) Sinyal Analog (b) Pulsa Sampling (C) Nilai-Nilai Kuantisasi (d) Urutan Sinyal Digital dan (e) Urutan Bit Digital (f) Bentuk Sinyal Digital... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.15 Gerbang Logika OR dan Tabel Kebenaran Gerbang OR ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.18 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang NAND ... Error! Bookmark not defined.
X
Gambar 2.20 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang X-OR ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.21 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang X-NOR ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.22 Rangkaian Dasar Multiplekser ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.23 Pengeluaran Data Secara Parallel ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.24 (a) Rangkaian Flip-Flop Data ( b) Tabel Kebenaran ( c) Penundaan Pulsa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.25 Proses Modulator ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.26 Diagram Oscillator Umpan Balik Secara UmumError! Bookmark not defined.
Gambar 2.27 Rangkaian Penggeser Fasa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.28 Rangkaian Penjumlahan Linier ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.1 Blok Diagram Modulator
4-DPSK……….Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2 Rangkaian Amplifier ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.3 Rangkaian ADC0804 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.4 IC ADC0804 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.5 Rangkaian Multiplekser 8 Ke 1 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.6 Rangkaian Serial to parallel ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.7 Rangkaian Pembagi Dua Frekuensi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.8 Rangkain Serial to parallel dan Pembagi Dua Frekuensi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.12 Rangkaian Penggeser Fasa 900 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.13 Penjumlah Linier ... Error! Bookmark not defined.
XI
Gambar 3.15 Rangkaian Multivibrator ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Titik-Titik Pengukuran (TP) Pada Modulator 4-DPSK ………Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Gambar Titik Pengukuran Pada Pre AmpError! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 Bentuk Sinyal Output Pre Amp ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Skema Pengukuran Pada ADC ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.5 Skema Pengukuran Pada Rangkaian MuktiplekserError! Bookmark not defined.
Gambar 4.6 Sinyal Keluaran Muktiplekser ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Sinyal Keluaran Muktiplekser ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.8 ADC Sinyal Keluaran Muktiplekser .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Skema Pengukuran Pada Rangkaian Timer 555Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Output Clock ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.11 Skema Pengukuran Pada Rangkaian Pembagi Dua Frekuensi . Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.12 Output Clock Dibagi Dua Frekeunsi Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.13 Skema Pengukuran Pada Rangkaian S/PError! Bookmark not defined.
Gambar 4.14 Input Serial to Parallel dan Sinyal ClockError! Bookmark not defined.
defined.
Gambar 4.18 Sinyal Delay ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.19 Skema Pengukuran Pada Rangkaian OSCError! Bookmark not defined.
Gambar 4.20 Gambar Sinyal Output Oscillator .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.21 Skema Pengukuran Rangkaian Pengeser Fasa 900Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.22 Sinyal Output Pengeser Fasa 900 ... Error! Bookmark not defined.
XII
Gambar 4.24 Skema Pengukuran Pada Rangkaian OscillatorError! Bookmark not defined.
Gambar 4.25 Gambar Output Dari Balanced ModulatorError! Bookmark not defined.
Gambar 4.26 Output Balanced Modulator ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.27 Output Balanced Modulator ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.28 Skema Pengukuran Pada Balanced ModulatorError! Bookmark not defined.
Gambar 4.29 Output Summing ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.30 Output Summing Dalam Time/Div Yang BesarError! Bookmark not defined.
Gambar 4.31 Output Summing Dalam Time/Div Yang BesarError! Bookmark not defined.
Gambar 4.32 Output Summing ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2. 1 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2. 2 masukan dan persamaan output pada 4-DPSKError! Bookmark not defined.
Tabel 2. 3 Keluaran Sudut Fasa Modulator 4-DPSKError! Bookmark not defined.
Tabel 2. 4 Kebenaran Multiplekser 4 Ke 1 ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4. 1 Tabel Pengukuran Rangkaian
ADC………..Error! Bookmark not defined.
yang dilimpahkan kepada penulis selama ini sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini. Shalawat dan salam semoga selalu tercurah kepada rasulullah SAW beserta keluarga dan pengikutnya hingga akhir masa.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan studi program sarjana pada Program Studi Tehnik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia.
Selama pengerjaan tugas akhir ini penulis banyak sekali mendapat bantuan baik berupa moral maupun moril dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besar nya kepada:
1. Bapak DR. IR. EDDY SOERYANTO SOEGOTO sebagai Kektor Universitas Komputer Indonesia
2. Bapak DR. IR. UKUN SATRAPRAWIRA sebagai Dekan Fakultas teknik Universitas Komputer Indonesia
3. Bapak M.ARIA, MT sebagai Kajur Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia
4. Ibu TRI RAHAJOENINGROEM, MT sebagai koordinator tugas akhir dan sebgai pembimbing 1 yang telah banyak membantu saya dalam penulisan laporan Tugas akhir ini. 5. Bapak BUDI HERDIANA, ST dan Bapak JOKO PRAYITNO, ST yang telah banyak
membimbing penulis dalam mengerjakan Alat pada tugas akhir ini
IV
7. Almarhum Ibunda dan Ayahnda, semoga almarhum beliau diterima disisi-Nya
8. Seluruh keluarga besar penulis yang telah banyak membantu penulis dalam melaksanakan pendidikan hingga penulis dapat menyelesaikannya.
9. Rizgia yang selalu memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan studi.
10.Syahputra, herman leupung, setia Zahra, rasyidin, B.Alfian dan yang lainnya, terimakasih atas motivasi dan persahabatannya.
11.Rekan-rekan penulis di teknik elektro UNIKOM, makasih atas kerja samanya
12.Keluarga Besar Asrama Mahasiswa Aceh-Wisma Teuku Umar yang menjadikan penulis menjadi salah satu dari keluarganya.
13.Keluarga Besar masyarakat Aceh Bandung KAMABA dan Yayasan KAMABA yang telah membatu penulis dalam menyelesaikan studi.
14.Semua pihak yang telah secara langsung maupun tidak langsung membantu penulis dalam menyelesaikan tugas ahir ini namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas atas segala kebaikannya.
Bandung Agustus 2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tidak dapat dipungkiri bahwa kemajuan teknologi dewasa ini semakin pesat yang cenderung mengarah kepada teknologi tepat guna, efektif, dan fleksibel di antaranya adalah sistem teknologi komunikasi elektronik.
Secara umum sistem komunikasi elektronik terdiri dari pemancar, penerima dan pengolahan informasi, dimana sistem informasi disalurkan melalui sitem komunikasi dalam bentuk simbol yang dapat berupa sinyal analog seperti suara manusia, video, dan music atau sinyal digital (diskrit).
Salah satu sistem telekomunikasi elektronik yang dikembangkan adalah sistem modulasi, seperti modulasi analog yaitu modulasi amplitudo (AM), modulasi frekuensi (FM), dan modulasi Fasa (PM). Sistem modulasi ini beransur-ansur digantikan oleh sistem modulasi digital yang terus berkembang pesat dewasa ini.
2
mempunyai beberapa teknik modulasi, di antaranya modulasi Frekuensi Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK), Amplitudo hift Keying (ASK).
Dalam tugas ini akan dirancang salah satu sistem modulasi digital PSK yaitu teknik modulasi Differensial Phase Shift Keying (4-DPSK), dimana sistem ini mempunyai serial data biner dan mempunyai empat fasa sinyal analog DPSK, dimana setiap fasanya membawa dua bit informasi data biner, yang mana data bit input tersebut merupakan informasi yang berasal dari komputer atau dari sinyal analog yang telah dikodekan. Modulasi 4-DPSK ini akan menjadi sistem telekomunikasi elektronik jika dilengkapi dengan media transmisi dan penerima informasi yang sesuai dengan sistem ini, maka komunikasi secara digital dapat dilakukan.
1.2 Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini adalah merancang, membangun dan merelisasikan 4-DPSK (Differensial Phase Shift Keying) dengan bit rate 2400 Bps dengan frekuensi pembawa 500 KHz.
1.3 Rumusan Masalah
merupakan informasi yang berasal dari komputer atau dari sinyal analog yang telah dikodekan
1.4 Batasan masalah
Perancangan dan pembuatan pada tugas akhir 4-DPSK ini mencakup antara lain:
1. Pembuatan 4-DPSK berdasarkan blok diagram yang didapatkan 2. Modulator ini dirancang untuk digunakan pada laju bit 2400 Bps 3. Frekuensi pembawa 500 KHz
4. Input modulator ini berupa sinyal suara 5. Transmisi yang digunakan adalah kabel
1.5 Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan dalam pelaksanaan tugas akhir ini adalah:
1. Studi Literatur
Metode ini dilakukan untuk mempelajari hal-hal yang berhubungan dengan sistem modulasi
2. Konsultasi
Konsultasi dengan dosen untuk hal-hal teknis maupun non teknis, terutama berhubungan dengan sistem modulasi
3. Perancangan Sistem
4
rangkaian modulator 4-DPSK agar dapat berjalan sesuai fungsinya dan menentukan input serta output dari sistem ini
4. Pembuatan Alat
Setelah melakukan perancangan sistem maka, penulis melanjutkan ketahap pembuatan alat sesuai dengan rangkaian modulasi Defferensial Phase Shift Keying (4-DPSK)
5. Analisa dan Realisasi
Alat yang telah dibuat direalisasi dan dianalisis sebagai pembuktian bahwa alat tersebut bekerja dengan maksimal
6. Laporan
Setelah melakukan semua langkah dalam penelitian, maka penulis membuat laporan secara keseluruhan
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam peneulisan tugas akhir ini meliputi antra lain: 1. BAB I Pendahulauan
Berisi tentang latar belakang, tujuan, rumusan maslah, batasan masalah, metode penelitian, metode penulisan, dan jadwal kegiatan 2. BAB II
Berisi tentang dasar teori dari modulasi Differensial Phase Shift Keying (4-DPSK)
3. BAB III
4. BAB IV
Berisi tentang realisasi dan analisi dari modulasi Defferensial Phase Shift Keying (4-DPSK)
5. BAB V
1
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Modulasi
Modulasi dapat didefinisikan suatu proses pengubah parameter-parameter tertentu seperti amplitudo, frekuensi atau fasa dari gelombang pembawa oleh sinyal informasi. Dimana Informasi yang berada di wilayah A akan ditransmisikan ke wilayah B. Informasi tersebut pertama-tama diubah menjadi bentuk sinyal informasi dan ditransmisikan melalui sinyal pembawa / carrier. Proses inilah yang disebut proses modulasi dengan menggunakan alat modulator (peralatan untuk melaksanakan proses modulasi). Setelah tiba di wilayah B, sinyal informasi tersebut harus diubah lagi ke dalam bentuk informasi awal, dengan melakukan proses demodulasi dengan menggunakan alat demodulator (peralatan untuk memperoleh informasi awal dan kebalikan dari proses modulasi). Perlu diingat bahwa informasi ditransmisikan dari frekuensi rendah ke frekuensi tinggi. Semakin tinggi frekuensinya maka semakin jauh jangkauan antarnya (bandwidth).
2.1.1 Modulasi Analog
Modulasi analog sendiri dibagi dalam dua bagian yaitu:
Modulasi Analog Linier
Yang termasuk dalam modulasi analog linier adalah Amplitude Modulation (AM). Amplitude Modulation adalah salah satu bentuk modulasi dimana sinyal informasi digabungkan dengan sinyal pembawa (carrier) berdasarkan perubahan amplitudonya. Disebut linier karena frekuensi sinyal pembawa tetap / konstan. Besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya amplitudo dari sinyal pembawa, tanpa mempengaruhi besarnya frekuensi sinyal pembawa. Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah amplitudonya, Amplitudo sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi. Rentang frekuensi AM adalah 500 Hz – 1600 KHz dan panjang gelombang atau amplitudo AM adalah 1600 KHz – 30000 KHz. Jika direntangkan dengan satuan meter, jangkauan sinyal AM bisa mencapai puluhan ribu kilometer. AM adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil. Kelemahan dari sistem AM adalah mudah terganggu oleh gangguan atmosfer dan kualitas suara terbatasi oleh bandwidth yang sempit.
3
Modulasi Analog Non-Linier
Modulasi Analog Non-linier biasa juga disebut modulasi sudut. Disebut non-linier karena frekuensi sinyal pembawa bisa berubah-ubah. Pada modulasi ini, besarnya amplitudo sinyal informasi mempengaruhi besarnya frekuensi dari sinyal pembawa tanpa mempengaruhi besarnya amplitudo sinyal pembawa. Yang termasuk dalam modulasi ini adalah Frequency Modulation (FM) dan Phase Modulation (PM). Parameter sinyal yang mengalami perubahan adalah frekuensi dan fasanya, frekuensi sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi (untuk FM) dan fasa sinyal pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi (untuk PM).
Gambar 2.2 Sinyal Modulasi FM dan PM
2.1.2 Modulasi Digital
bit-bit (0 atau 1). Berarti dengan mengamati sinyal pembawanya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). Ada 3 sistem modulasi digital yaitu Amplitudo Shift Keying (ASK), Frekuensi Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK).
Gambar 2.3 Sinyal ASK, PSK, dan FSK
2.1.3 Kelebihan dan Kelemahan Modulasi Digital
Kelebihan modulasi digital dibandingkan modulasi analog adalah sebagai berikut:
5
2. Sinyal digital juga mampu mengirimkan data lebih cepat dan tentunya dengan kapasitas yang lebih besar dibandingkan sinyal analog
3. Memiliki tingkat kesalahan yang kecil, dibanding sinyal analog
4. Data akan utuh dan akan lebih terjamin pada saat dikirimkan atau ditransmisikan di bandingkan modulasi analog
5. Lebih stabil dan tidak terpengaruh dengan pengaruh cuaca
Kelemahan modulasi digital ini adalah sebagai berikut: 1. Modulasi digital termasuk yang mudah error
2. Bila terjadi gangguan maka sistemnya akan langsung berhenti
2.2 Modulasi Phase Shift Keying (PSK)
Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital melalui pergeseran fasa. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fasa yang memungkinkan fungsi pemodulasi fasa gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fasa dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas. Dalam keadaan seperti ini, fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui. Hasil dari perbandingan ini dipakai sebagai patokan (referensi).
menyatakan sinyal biner “1” dan “0”, tetapi untuk sinyal “0” fasa gelombang pembawa tersebut digeser 180o seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.4 Blok Diagram Modulasi PSK
7
Gambar 2.5 Bentuk Gelombang PSK
Pada Gambar 2.5 sinyal pembawa merupakan sinyal sinusoidal dengan frekuensi dan amplitudo tetap, sinyal modulasi adalah informasi biner. Jika informasi adalah low “0”, sinyal pembawa tetap dalam fasanya. Jika input adalah high “1”, sinyal pembawa membalik fasa sebesar 180o. pasanagan gelombang sin yang hanya berbeda fasanya pada pergesaran 180o disebut sinyal antipodal. Dari gambar 2.5 di atas, persamaan untuk sinyal PSK dapat dinyatakan sebagai
S(t)= ± A Cos ωct = ± A Cos (ωct+θt)…….(2.1)
2.3 Differensial Phase Shift Keying (DPSK)
Gambar 2.6 Sinyal Modulasi PSK dan DPSK
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa ketika bernilai high “1” diwakili oleh sebuah sinyal termodulasi seperti bentuk “M” dan dalam keadaan low “0” dan diwakili oleh suatu gelombang yang muncul seperti “W” dalam sinyal termodulasi. Amplitudo dan frekuensi bernilai konstan, namun fasa berubah menyesuaikan bit.
Modulasi DPSK dilakukan dengan menggunakan perangkat Phase Locked Loop (PLL). PLL menggunakan referensi sinyal pembawa sinusoidal, lalu mendeteksi fasa sinyal yang diterima, jika fasanya sama dengan referensi, maka dianggap bit “0”, jika sebaliknya maka bit “1”.
9
Pada Gambar 2.7 aliran data yang akan di transmisikan d(t) dimasukkan ke salah satu logika XNOR dua masukkan, dan gerbang input lainnya dipakai untuk keluaran gerbang XNOR b(t) yang di delay dengan waktu delay Tb, yang dialokasikan untuk satu bit delay. Pada input kedua gerbang XNOR ini adalah b(t-Tb).
Pada level yang tinggi pola gelombang disesuaikan untuk logika “1” dan level yang rendah diberi logika “0”. Tabel kebenaran untuk gerbang XNOR diberikan pada tabel di bawah ini:
Tabel 2.1 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR
2.4 M-ary Differensial Keying (M-DPSK)
M-ary Differensial Phase Shift Keying (M-DPSK) merupakan bentuk lain dari modulasi sudut, yang mana pengkodean M-ary banyaknya lebih dari satu yang dimaksudkan untuk mempercepat atau memperbanyak data yang akan ditransmisikan sehingga informasi akan lebih cepat diterima. Jadi dengan 4-DPSK akan diperoleh empat kemungkinana fasa output dari frekuensi pembawa, karena ada empat kemungkinan output fasa, maka harus ada empat kondisi input yang berbeda pula. Yang mana input dari sebuah modulator 4-DPSK merupakan sinyal biner, sehingga untuk memperoleh empat buah bentuk output yang berbeda akan membutuhakan lebih dari satu bit input. Dengan dua bit akan menghasilkan empat kondisi yaitu : 00, 01, 10, 11. Dari empat kondisi tersebut, masing-masing kondisi akan menghasilkan satu kemungkinan fasa output.
2.5 Prinsip Kerja Rangkaian 4-DPSK
11
Gambar 2.8 Diagram Blok Modulator 4-DPSK
Selanjutnya sinyal data d(t) dari serial to parallel ini diolah menggunakan gerbang XNOR dua masukan, dan satu masukan lainya diambil dari keluaran gerbang XNOR yang di delay dengan waktu Tb dialokasikan untuk 1 bit delay, pada masukan kedua ini adalah b(t-Tb). Pada proses inilah pengkodean DPSK terbentuk, sehingga pada penerima (Demodulator 4-DPSK) tidak memerlukan sinyal pembawa recovery yang berfungsi untuk membangkitkan dan mengembalikan lagi sinyal pembawa yang termodulasi menjadi sinyal pembawa tanpa termodulasi.
Setelah dikodekan, sinyal digital ±b(t) tersebut kemudian dimodulasi menggunakan Balanced Modulator untuk mendapatkan sinyal keluaran yang berbeda fasanya. Sinyal pembawa dari Balanced Modulator berasal dari Oscillator yang mana keluaran Balanced Modulator “I” mempunyai fasa output
(+ Sin ω t dan - Sin ωc t), demikian pula pada Balanced Modulator “Q” memiliki
dua kemungkinan fasa output yaitu (+ Cos ω t dan - Cos ωc t), kemudian keluaran
dari Balanced Modulator tersebut dijumlahkan untuk mendapatkan sinyal keluaran empat fasa yang berbeda, dengan mempunyai persamaan sepertipada tabel di bawah ini
Tabel 2.2 Masukan dan Persamaan Output pada 4-Dpsk
Bit Input Fasa Output
Tabel 2.3 Keluaran Sudut Fasa Modulator 4-DPSK
13
Dari tabel di atas dapat digambarkan bentuk sinyal keluaran dari 4-DPSK dengan berpatokan dari sinyal DPSK dengan memisalkan biner berikut ini :
0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1
Dan bentuk keluaran dari DPSK dan 4- DPSK sebagai berikut:
Gambar 2.9 Bentuk Sinyal DPSK dan 4-DPSK
2.6 Op Amp
tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional:
Gambar 2.10 Simbol Penguat Operasional
Inverting
Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumus nya adalah sebagai berikut:
=
……….(2.2)15
Non-Inverting
Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan input-nya dari masukan non inverting.
Rumusnya seperti berikut :
=
………..(2.3)
sehingga persamaan menjadi
= ( + 1)
………..(2.4)
Hasil tegangan output non inverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif. Rangkaian nya adalah seperti pada gambar di bawah ini
Gambar 2.12 Penguat Non Inverting
2.7 Pre Amp
Gambar 2.13 Blok Diagram Amplifier
Sinyal suara akan diubah oleh microphone menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik ini selanjutnya diproses oleh suatu penguat. Hasil penguatan selanjutnya dimasukkan ke speaker dan kemudian oleh speaker diubah menjadi suara. Volume suara yang dikeluarkan speaker jauh lebih keras dibanding suara yg dimasukkan pada microphone Input merupakan sumber suara yang masuk melalui microphone.
2.8 Analog to Digital Converter (ADC)
17
disandikan setara dengan suatu bilangan biner. Sebagai contoh di suatu saat harga yang dicuplik dari isyarat analog adalah 3 volt, maka harga ini dikonversi ke bilangan digital menjadi 011.
Tiga tahapan diperlukan pada proses Analog to Digital Convertion (ADC) yaitu :
Sampling
proses merubah waktu kontinu menjadi nilai diskrit. Gambar 2.14 (b) dan ('c) memperlihatkan proses sampling. Sumbu x (waktu) dipecah-pecah menjadi interval ukuran tertentu yang tetap. Interval ini ditentukan oleh pulsa waktu. Banyaknya waktu yang dibutuhkan untuk setiap interval sinyal ini disebut sampling rate atau sampling frekuensi.
Quantization
Proses merubah nilai sample kontinu menjadi nilai diskrit. Pada Proses ini sinyal akan dibagi pada jumlah interval tertentu. Setiap interval memiliki ukuran yang sama. Gambar 2.14 ('c) memperlihatkan interval tersebut diberi nomor dari 0 sampai 7. Sebelum kuantisasi, dua sample terakhir pada gambar 2.14 ('c) memiliki nilai berbeda. Tetapi mereka memiliki nilai sama 6 setelah kuantisasi. Ukuran interval kuantisasi disebut langkah kuantisasi.
Coding
menggunakan 3 bit. Sinyal analog pada gambar 2.14 (a) direpresentasikan menjadi digital sebagai berikut :001, 011, 100, 100, 010, 001, 011, 110, and 110.
Gambar 214 Proses ADC : (a) Sinyal Analog (b) Pulsa Sampling (C) Nilai-Nilai Kuantisasi (d) Urutan Sinyal Digital dan (e) Urutan Bit Digital (f) Bentuk Sinyal
Digital
2.9 Gerbang Logika
Gerbang dasar logika merupakan suatu piranti elektronik berlogika biner dengan beberapa saluran masukan dan satu saluran keluaran.
Gerbang OR
19
Y = A + B………..………(2.5)
Gambar 2.15 Gerbang Logika OR dan Tabel Kebenaran Gerbang OR
Gerbang AND
Suatu gerbang AND mempunyai dua atau lebih masukan dengan keluaran tunggal. Keluaran dari suatu gerbang AND menempati keadaan 1 jika dan hanya jika semua masukan menempati keadaan 1. Dalam persamaan logikanya adalah
Y = A. B……….………(2.6)
Gambar 2.16 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang AND
Gerbang NOT
Gerbang NOT atau pembalik mempunyai satu masukan dan satu keluaran dimana keluaran dari gerbang NOT akan bernilai 1 jika dan hanya jika masukannya bernilai 0. Dalam persamaan logikanya adalah
Gambar 2.17 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang NOT
Gerbang NAND
Gerbang NAND menyatakan gerbang NOT dan AND yang mempunyai keluaran 0 bila semua masukan pada logika 1.sebaliknya jika ada sebuah logika 0 pada sembarang masukan pada gerbang NAND, maka keluaran akan bernilai 1. Dalam persamaan logikanya adalah
………(2.8)
Gambar 2.18 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang NAND
Gerbang NOR
21
………(2.9)
Gambar 2.19 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang NOR
Gerbang X-OR
Gerbang XOR (dari kata exclusive OR) akan memberikan keluaran 1 jika masukan-masukannya mempunyai keadaan yang berbeda. Dalam persamaan logikanya adalah
………(2.10)
Gambar 2.20 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang X-OR
Gerbang X-NOR
atau output akan bernilai 0 jika kedua input memiliki nilai yang berbeda. Dalam persamaan logikanya adalah
………(2.11)
Gambar 2.21 Gerbang Logika dan Tabel Kebenaran Gerbang X-NOR
2.10 Rangkaian Muktiplekser
Multiplekser adalah suatu untai elektronik yang mampu menyalurkan sinyal salah satu dari banyak masukan ke sebuah keluaran. Pemilihan masukan ini dilakukan melalui masukan penyeleksi. Secara bagan kerja Multiplekser ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
23
Kendali pada Multiplekser akan memilih saklar mana yang akan dihubungkan. Saluran kendali sebanyak "n" saluran dapat menyeleksi 2n saluran masukan. Sebagai contoh: sebuah Multiplekser 4 ke 1 dengan Kendali K1 dan K2. Ketika saluran Enable = 1, keluaran selalu bernilai nol. Tetapi ketika saluran Enable = 0, keluaran F diatur melalui K1 dan K2. Tabel kebenaran Multiplekser ini dinyatakan sebagai berikut:
Tabel 2.4 Kebenaran Multiplekser 4 Ke 1
Enable K2 K1 F
Jika E mewakili saluran Enable, maka berdasarkan tabel kebenaran tersebut keluaran F dapat dinyatakan sebagai :
2.11 Serial to parallel
Register adalah suatu rangkaian logika yang berfungsi untuk menyimpan data atau informasi. Secara elektronik, register dapat dibangun dari satu atau beberapa Flip-Flop (FF) yang digabungkan menjadi satu. Setiap FF hanya mampu menyimpan data 1 bit. Ini berarti bahwa untuk menyimpan data 4 bit diperlukan empat buah FF. Dalam hal ini, FF Data merupakan jenis FF yang banyak digunakan dalam menyusun rangkaian register, karena FF Data dapat merekam dan menahan data. Keluaran FF ini akan berubah sesuai dengan data yang dimasukkan ketika clock-nya mulai naik dan setelah kondisi clock tinggi. Proses ini dinamakan proses merekam data. Sedangkan ketika clocknya mulai turun dan setelah clocknya pada kondisi rendah, maka nilai keluaran dari FF Data tidak dapat berubah. Proses ini dinamakan proses menahan atau menyimpan data.
Mekanisme pengeluaran data secara paralel (serentak) dapat dijelaskan dengan memperhatikan gambar di bawah ini. Dalam gambar tersebut Gerbang AND memiliki masukan dari keluaran FF dan sinyal Kendali Keluaran. Keluaran dari gerbang AND adalah data yang dikeluarkan dari register.
25
Ketika Kendali Keluaran bernilai "0", maka semua gerbang AND akan memiliki keluaran "0". Tetapi ketika Kendali keluaran bernilai "1", maka isi register akan dikeluarkan secara bersamaan, dan dapat dibaca dari D3, D2, D1 dan D0. Dengan demikian penambahan gerbang AND pada rangkaian tersebut berguna untuk mengatur kapan saatnya data yang tersimpan dalam register tersebut akan dikeluarkan. Data akan dikeluarkan jika Kendali keluaran diberi nilai "1".
2.12 Delay D-FF
Flip-flop merupakan suatu rangkaian sekuensial yang dapat menyimpan data sementara (latch) dimana bagian output-nya akan merespons input dengan cara mengunci nilai input yang diberikan atau mengingat input tersebut. Flip-flop mempunyai dua kondisi output yang stabil dan saling berlawanan.
Perubahan dari setiap keadaan output dapat terjadi jika diberikan trigger pada flip-flop tersebut. Trigernya berupa sinyal logika “1” dan “0” yang kontinyu. Ada 4 tipe Flip-flop yang dikenal, yaitu SR, JK, D dan T Flip-flop. Dua tipe pertama merupakan tipe dasar dari Flip-flop, sedangkan D dan T merupakan turunan dari SR dan JK Flip-flop.
g
Dari gambar di atas tersebut terlihat bahwa untuk sinyal clock yang rendah, keluaran Q akan tetap "terkunci" atau "tergerendel" pada nilai terakhirnya. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa pada saat kondisi clock rendah, sinyal masukan D tidak mempengaruhi keluaran Q. Sedangkan untuk sinyal clock yang tinggi, maka akan diperoleh keluaran sesuai dengan data D yang masuk saat itu.
2.13 Balanced Modulator
Balanced Modulator sering juga disebut product modulator, rangkaian pengali karena output dari modulasi ini merupakan perkalian dari dua sinyal input. Balanced Modulator terbagi dua yaitu Single Balanced Modulator (SBM) dan Double Balanced Modulator (DBM).
Single Balanced Modulator atau sebut saja sebagai SBM berfungsi sebagai pencampur (mixer) dua buah sinyal dengan frekuensi berbeda, dan menghasilkan sinyal keluaran yang frekuensinya adalah selisih dari frekuensi keduanya. Misalkan kita memiliki sinyal dengan frekuensi 10MHz, dan 6MHz, maka keluaran SBM memiliki frekuensi 16MHz dan 4MHz plus frekuensi ripple yang frekuensinya merupakan kelipatan dari 4MHz dan 16MHz.
27
Gambar 2.25 Proses Modulator
Mixer adalah elemen nonlinier yang menggabungkan dua sinyal. pada gambar mixer di atas memiliki tiga port yang mana F1 sebagai input sinyal rendah, F2 adalah input sinyal tinggi (oscillator lokal), dan F3 adalah output yang dihasilkan mixer.
2.14 Oscillator
Oscillator adalah rangkaian yang menghasilkan bentuk gelombang periodik yang spesifik, misalnya gelombang kotak, segitiga, gigi gergaji, atau sinusoidal. Ada dua kelas utama dari Oscillator yaitu relaxation dan sinusoidal. Relaxation Oscillator membangkitkan gelombang segitiga, gigi gergaji dan bentuk gelombang non sinusoidal lain. Sinusoidal Oscillator terdiri dari penguat dan komponen luar yang digunakan untuk membangkitkan osilasi (bentuk gelombang sinusoidal).
Untuk "free running oscillator" terdapat empat kebutuhan agar Oscillator umpan balik bekerja:
Umpan balik positif Pembentuk frekuensi Power supply
Seluruh Oscillator umpan balik memerlukan beberapa devais atau mekanisme yang menyediakan penguatan (gain) yang dikombinasikan dengan sebuah susunan umpan balik. Gambar di bawah ini menunjukkan diagram rangkaian Oscillator secara umum.
Gambar 2.26 Diagram Oscillator Umpan Balik Secara Umum
29
Berikut rumus untuk menentukan nilai komponen atau frekuensi pada oscillator
=
………..(2.12)
2.15 Penggeser Fasa
Rangkaian penggeser fasa berfungsi untuk mengeser sinyal pembawa sebesar sudut yang kita inginkan dengan frekuensi oscillator sebagai referensinya. Sinyal pembawa yang digeser tersebut menjadi masukan untuk salah satu Balanced Modulator. Rangkaian penggeser fasa dapat dilihat dari gambar di bawah ini
Gambar 2.27 Rangkaian Penggeser Fasa
=
( / ). . ………(2.13)
2.16 Penjumlah Linier
Dengan menggunakan penguat membalik dasar dan menambahkan resistor masukan lainya, kita dapat membuat penguat penjumlah membalik atau penjumlah analog seperti terlihat pada gambar di bawah ini
Gambar 2.28 Rangkaian Penjumlahan Linier
Tegangan keluaran dibalikkan dan nilainya sama dengan penjumlahan aljabar dan masing-masing perkalian tegangan masukan dengan hasil bagi resistor masukan dengan resistor umpan balik yang bersesuaian atau dapat dinyatakan dengan:
Vout = = − + + ⋯+ ……..(2.14)
Suku ( RF/RN) (VN) dalam rumus di atas menyatakan bahwa dalam
31
luar sama nilainya (RF = R1 = R2 = … + Vn), keluaran dapat dengan mudah dihitung sebagai penjumlah aljabar dari masing-masing tegangan masukan atau :
Vout = −[ + + ⋯+ ]………..(2.15)
BAB III
PERANCANGAN MODULATOR 4-DPSK
3.1 Modulator 4-DPSK
Perancangan sistem modulator 4-DPSK yang diaplikasikan untuk pengiriman sinyal suara pada tugas akhir ini, secara keseluruhan dapat dilihat dari blog diagram di bawah ini
Gambar 3.1 Blok Diagram Modulator 4-DPSK
57
yang bisa mengeluarkan output satu dari beberapa input yaitu menggunakan Muktiplekser.
Data masukan serial dengan kecepatan 2400 Bps dibagi dua dengan menggunakan rangkaian serial to parallel menjadi dua aliran bit data yaitu aliran data bit ganjil kita sebut “I” dan aliran data bit genap kita sebut “Q” yang dikeluarkan secara bersama-sama dengan kecepatan masing-masing menjadi setengah dari 2400 Bps menjadi 1200 Bps, yang mana nantinya keluaran “Q” dengan keluaran “I”. Tujuan dibuat rangkaian serial to parallel ini yaitu untuk memberi sinyal masukan data yang akan dimodulalsi sebanyak dua bit yaitu dengan pola sinyal keluarannya 00, 01, 10, 11. Sinyal ini yang akan membentuk sinyal keluaran menjadi empat fasa.
Selanjutnya sinyal data d(t) dari serial to parallel ini diolah menggunakan gerbang XNOR dua masukan, dan satu masukan lainya diambil dari keluaran gerbang XNOR yang di delay dengan waktu Tb dialokasikan untuk 1 bit delay, pada masukan kedua ini adalah b(t-Tb). Pada proses inilah pengkodean DPSK terbentuk, sehingga pada penerima (Demodulator 4-DPSK) tidak memerlukan simyal pembawa recovery yang berfungsi untuk membangkitkan dan mengembalikan lagi simyal pembawa yang termodulasi menjadi simyal pembawa tanpa termodulasi.
penggeser fasa agar sinyal 4-DPSK terbentuk, keluaran dari output kedua Balanced Modulator dijumlahkan menggunakan rangkaian penjumlah linier dan dikuatkan sehingga terbentuklah sinyal output 4-DPSK.
3.2 Pre Amp
Sinyal suara akan di ubah oleh mikrophone menjadil sinyal listrik. Sinyal listrik ini selanjutnya di proses oleh suatu penguat memperkuat arus dan tegangan, sehingga dihasilkan arus dan tegangan output yang jauh lebih besar. Input merupakan sumber suara yang masuk melalui microphone dan dijadikan sebagai input untuk modulasi 4-DPSK.
Dalam perancangan modulasi 4-DPSK diperlukan data input suara dan di sini penulis membuat sebuah rangkaian amplifier dengan menggunakan IC Op Amp LM386.
Adapun rangkaian Pre Amp yang digunakan pada tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
59
Rangkaian di atas adalah rangkaian dengan penguatan non inverting dimana nilai komponen telah ditentukan sebelumnya.
Komponen yang di gunakan adalah sebagai berikut: R1 = 5.6 K
ADC berfungsi mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital dimana pada modulasi 4-DPSK ini menggunakan input suara (analog) sehingga harus diubah menjadi digital agar dapat dimodulasi.
Gambar 3.3 Rangkaian ADC0804
Gambar di atas menunjukkan analog to digital converter dengan ADC 0804. Input A/D adalah output dari Pre Amp. Amplitudo dikontrol oleh VR2, sedangkan VR1 mengatur tegangan referensi dimana tegangan ini maksimal 5Volt (Vcc IC)
61
3.4 Muktiplekser
Muktiplekser berfungsi untuk meloloskan satu output dari banyak inputan yang di keluar oleh ADC.
Untuk mendapatkan rangkaian Muktiplekser maka penulis menggunakan multiplekser 8 ke 1. multiplekser 8 ke 1 menggunakan IC TTL 74LS151 dimana IC ini mempunyai 8 input dan 1 output. Masukan dari rangkaian ini adalah keluaran dari ADC 0804.
Jika E mewakili saluran Enable, maka keluaran F dapat dinyatakan sebagai berikut:
F=E.X0.K1.K2.K3+E.X0.K1.K2.K3+E.X0.K1.K2.K3+E.X0.K1.K2.K3+E.X0.K1 .K2.K3+E.X0.K1.K2.K3+ E.X0.K1.K2.K3+ E.X0.K1.K2.K3
Kendali pada rangkaian ini di groundkan sehingga rangkaian ini bekerja dengan sifat dontcare, input dari rangkaian ini adalah output dari A/D dan output akan menjadi input untuk rangkaian serial to parallel.
3.5 Serial to parallel
Fungsi dari serial to parallel adalah menjadikan output lebih dari satu dengan inputan satu. Diperancangan 4-DPSK diperlukan 2 inputan maka serial to parallel di sini mengeluarkan 2 output yang akan digunakan untuk modulasi 4-DPSK.
Rangkaian serial to parallel ini direalisasikan menggunakan IC 74LS74, Dimana IC ini terdapat dua buah flip-flop data.
63
Untuk mendapatkan detak 2500 Hz (clock) dilakukan pembagian frekuensi pada output rangkaian Multivibrator yang frekuensi outputnya 5000Hz.
Rangkaian pembagi dua frekuensi ini direalisasikan dengan menggunakan sebuah delay flip-flop IC 74LS74 seperti pada gambar di bawah ini
Gambar 3.7 Rangkaian Pembagi Dua Frekuensi
Untuk mendapatkan serial to parallel dan pembagi dua frekuensi dapat digabungkan dengan dua buah IC 74LS74 seperti pada gamabar di bawah
Dari rangkaian di atas input serial didapat dari rangkaian P/S sedangkan input CLK didapat dari rangkaian Multivibrator.
3.6 Delay D-FF
Delay isi berfungsi untuk membentuk modulasi DPSK dimana diperlukan dua masukan dan salah satunya adalah masukan dari delay 1 bit. Yang mana input untuk delay ini diambil dari output DPSK dan di delay di jadikan salah satu input untuk DPSK tersebut yang dibangun dari gerbang XNOR. Sehingga terbentuklah modulasi DPSK.
Delay D-FF yang dirancang mengunakan IC digital 74LS75 dimana IC ini merupakan IC Flip-Flop D dengan 4 buah FF data.
Gambar 3.9 Delay D-FF
65
3.7 Balanced Modulator
Balanced Modulator adalah suatu rangkaian mixer dengan 2 input yaitu data (disini adalah suara) dan sinyal pembawa (oscillator) sehingga terjadi modulasi untuk dikirimkan ke penerima.
Sinyal termodulasi ini terbentuk oleh dua input dengan syarat sinyal pembawa harus lebih besar dari sinyal data, kemudian terjadi pencampuran dan modulasi ini hanya meloloskan sinyal informasi saja.
Balance modulator yang dirancang ini menggunakan IC MC1496. Rangkaian balance modulator memiliki dua masukan sinyal, yaitu sinyal pembawa dan sinyal data. Sinyal pembawa menjadi masukan bagi balance modulator dan memiliki nilai frekuensi yang lebih besar dengan sinyal data. Ketika kedua sinyal tersebut dimasukkan ke dalam rangkaian balance modulator, maka sinyal pembawa tersebut hilang sehingga sinyal yang keluar dari rangkaian balance modulator adalah sinyal informasi yang dikirimkan dari penguat suara.
Gambar 3.10 Rangkaian Balance Modulator
3.8 Oscillator
Untuk membangkitakan sinyal pembawa menggunakan suatu rangkaian Oscillator yang akan dijadikan sebagai sinyal input untuk modulasi dan berfungsi sebagai sinyal pembawa.
Dimana rangkaian Oscillator ini dapat membangkitkan sinyal pembawa yang berbentuk sinusoidal dengan penguatan frekuensi 500 KHz yang di bangkitkan oleh IC dengan tipe EXAR 2206. Penggunaan Oscillator ini dengan pertimbangan bahwa rangkaian ini simpel, murah, frekuensi yang dikeluarkan mencapai 500 KHz, dan sedikit komponen yang digunakan.
67
Gambar 3.11 Rangkaian Oscillator
Di dalam perakitan rangkaian ini tidak ditemukan komponen R yang nilainya sesuai dengan perhitungan di atas sehingga R tersebut digantikan dengan variable resistor (VR) dengan nilai tahanan 1 KΩ . Ini dilakukan agar memudahkan dalam pengukuran untuk mencari frekuensi 500 KHz. Dan variable resistor (VR) 50 KΩ berfungsi untuk mengatur amplitudo.
3.9 Penggeser Fasa 90o
Untuk mendapatkan keluaran yang berbeda fasa dari kedua Balanced Modulator digunakan rangkaian penggeser fasa yang mana keluaran dari osicillator digeser fasa sebesar 90o dan merupakan inputan untuk salah satu Balanced Modulator.
Rangkaian penggeser fasa yang dirancang ini besar fasa 90o. dengan Oscillator 500KHz sebagai referensinya.
69
=
.
=
.
= 1,45
Gambar 3.12 Rangkaian Penggeser Fasa 900
Pada perancangan ini, nilai R diganti komponennya menggunakan variable resistor (VR) dengan nilai 1 KΩ, hal ini dilakukan agar memudahkan pada saat pengukuran untuk mendapatkan pergeseran fasa sebesar 900. Input rangkaian ini adalah oscillstor dan outputnya dihubungkan ke salah satu balanced modulator.
3.10 Penjumlah Linier
Penjumlah linier yang dirancang adalah penguatan non inverting dengan penguatan 1x. berikut adalah perhitungan komponennya:
R1=R2=Rf=100Ω
AV1=AV2
=
AV1=AV2
=
= 1
Berikut gambar rangkaian dan nilai komponen yang digunakan pada penjumlah linier yang dirancang
Gambar 3.13 Penjumlah Linier
71
3.11 Catu Daya
Untuk memberi supply energi ke modulator 4-DPSK dibutuhkan tegangan simetris DC, disini tegangan simetris menggunakan IC regular 78LXX untuk memberi supplay tegangan positif dan 79LXX untuk memberi supplay tegangan negatif.
Rangkaian regulator simetris seperti pada gambar di bawah ini
Gambar 3.14 Rangkaian Power Supplay Simetris
3.12 Multivibrator (Pembangkit Pulsa)
menggunakan IC ini agar lebih mudah dalam mencari referensi dan komponen yang akan digunakan.
Untuk mendapatkan nilai frekuensi clock 5000 Hz maka dapat dicari nilai komponen melalui rumus f = ,
73
Gambar 3.15 Rangkaian Multivibrator
Pada perancangan ini, nilai RA diganti komponennya menggunakan
BAB IV
PENGUKURAN DAN ANALISA
Bab ini membahas tentang pengukuran dan pengamatan alat yang dibuat dan kemudian dianalisa yang bertujuan untuk mengetahui keberhasilan dan kekurangan alat yang dibuat. Adapun pengujian alat dilakukan dengan menggunakan Oscilloscop sebagai alat ukur untuk mengetahui apakah alat ini bekerja atau tidak. Adapun titik – titik pengukurannya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
57
4.1 Pengukuran Pada Rangkaian Pre Amp
Pre amp yang yang dirancang pada tugas akhir ini adalah pre amp yang menggunakan IC LM386. Adapun skema pengukuran pada rangkaian pre amp ini terlihat pada gambar di bawah ini
Gambar 4.2 Gambar Titik Pengukuran Pada Pre Amp
Tujuan pengukuran pada rangkaian pre amp ini adalah untuk mengetahui penguatan yang dihasilkan dan bentuk sinyal dari rangkaian pre amp serta besar frekuensi output nya.
Berdasarkan skema pengukuran rangkaian di atas (Gambar 4. 2), sinyal yang di hasilkan oleh penguat amplifier (Gambar 4. 3) terlihat bahwa frekuensi output sebesar 217,2 Hz yang berbentuk sinyal sinus dengan penguatan sebesar 2,64V Vpp.
Output ini akan digunakan sebagai input modulator 4-DPSK. Penguatan yang bisa melewati rangkaian ADC adalah sebesar 4,86V dan pada rangkaian pre amp ini penguatannya hanya 2,64V sehingga bisa melewati rangkaian ADC dan frekuensi yang di hasilkan oleh rangkaian ini juga jauh lebih kecil dari frekuensi pembawa yang dirancang yaitu sebesar 500KHz, dan secara teori sinyal data ini dapat termodulsi.
4.1 Pengukuran Pada Rangkaian ADC
ADC adalah suatu rangkaian menggubah sinyal analog menjadi sinyal digital, dimana pengukuran dilakukan seperti terlihat pada gambar skema di bawah ini.
59
Pengukuran dilakukan dengan menggunakan VoltMeter dimana pengukuran ini dilakukan untuk membuktikan bahwa ADC ini bekerja pada resolusi 23 = 8 bit dengan input tegangan.
Hasil pengukurannya dapat dilihat pada tabel di bawah ini
Tabel 4.1 Tabel Pengukuran Rangkaian ADC
65
Dari tabel di atas terlihat bahwa tegangan untuk mencapai resolusi 23=8 bit adalah sama dengan tegangan Vcc pada IC 0804 dimana tegangan input nya 5V (pada perancangan ini tegangan input 4,856V), dimana tegangan referensinya adalah ½ Vcc.
Dari percobaan terlihat bahwa apabila tegangan referensi < ½ Vcc (pada pin 9 pada IC 0804) maka rangkaian tidak bekerja maksimal dan apabila tegangan referensi > ½ Vcc maka IC 0804 akan panas dan mudah terbakar.
4.3 Pengukuran Pada Rangkaian Multiplekser
Rangkaian ADC mempunyai 8 keluaran dan untuk menjadikan satu keluaran maka diperlukan sebuah rangkaian dan disini menggunakan rangakaian Muktiplekser.
Adapun skema pengukuran yang dilakukan seperti pada gambar di bawah ini
Tujuan melakukan pengukuran pada rangkaian ini adalah untuk memastikan bahwa keluaran dari ADC yang mempunyai 8 keluaran dapat dijadikan satu keluaran dengan menggunakan rangkaian Muktiplekser tanpa ada cacat pada sinyalnya. Alat ukur yang digunakan adalah oscilloscop.
Berdasarkan skema pengukuran (Gambar 4.5), bentuk sinyal ADC yang telah melewati rangkaian multiplekser dengan berbagai sinyal input pada ADC adalah sebagai berikut:
Gambar 4.6 Sinyal Keluaran Muktiplekser
67
Gambar 4.8 ADC Sinyal Keluaran Muktiplekser
Dari gambar-gambar sinyal di atas terlihat bahwa apapun bentuk sinyal Input ADC asalkan tidak melewati batas tegangan Vcc IC 0804 (4,86V), maka sinyal output dapat terbentuk (sinyal kotak) sekalipun sinyal input yang dikirimkan berbetuk sinyal cacat.
Secara teori rangkaian ADC yang dirancang berfungsi dengan baik, ini dibuktikan dengan berbagai input yang diberikan pada rangkaian ADC dan menghasilkan output sinyal ADC yang berbentuk sinyal kotak.
4.4 Pengukuran Pada Rangkaian Clock
Gambar 4.9 Skema Pengukuran Pada Rangkaian Timer 555
Tujuan melakukan pengukuran pada rangkaian clock ini yaitu memastikan bahwa keluaran suatu rangkaian clock adalah sinyal yang berbentuk kotak (digital). Adapun bentuk sinyal dari keluaran clock adalah seperti gambar di bawah ini
Gambar 4.10 Output Clock
69
Karena di butuhkan dua keluaran dari rangkaian clock ini maka dibutuhkan rangkaian pembagi dua frekuensi untuk membagi frekuensi keluaran clock tersebut.
Gambar 4.11 Skema Pengukuran Pada Rangkaian Pembagi Dua Frekuensi
Untuk memastikan keluaran dari rangkaian clock tersebut terbagi dua (frekuensi), maka dilakukanlah pengukuran berdasarkan skema pengukuran seperti pada gambar di atas.
Gambar 4.12 Output Clock Dibagi Dua Frekeunsi
Gambar di atas adalah gambar clock dimana keluaran clock ini (frekuensi) di bagi dua dengan menggunakan rangkaian pembagi dua frekuensi dan masing-masing channel mempunyai frekuensi ½ dari keluaran clock sebelum yaitu 2.647KHZ melalui rangkaian pembagi frekuensi.
4.5 Pengukuran Pada Rangkaian Serial to Parallel
71
Gambar 4.13 Skema Pengukuran Pada Rangkaian S/P
Tujuan melakukan pengukuran pada rangkaian ini dengan menggunakan oscilloscop adalah melihat apakah sinyal yang akan dijadikan input pada kedua balanced modulator 4-DPSK cacat atau tidak setelah dijadikan dua keluaran dengan menggunakan rangkaian serial to parallel. Pada rangkaian ini memerlukan dua masukan yaitu data dan pemicu (clock). Adapun bentuk kedua sinyalnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar di atas pada channel 1 adalah bentuk sinyal clock yang digunakan sebagai pemicu dan channel 2 adalah bentuk sinyal data suara yang berasal dari rangkaian Muktiplekser. Frekuensi pada sinyal clock sebesar 5 KHz dan dibagi dua menggunakan rangkaian pembagi dua frekuensi untuk memicu data pada keluaran sinyal “I” dan “Q”.
Gambar 4.15 Bentuk Sinyal Keluaran Serial to Parallel
73
Gambar 4.16 Sinyal Clock yang telah Di bagi Dua
4.6 Pengukuran Pada Rangkaian Delay D-FF
Delay ini berfungsi untuk membentuk sinyak DPSK pada Balanced modulator dimana sinyal inputnya adalah data suara yang telah melewati rangkaian serial to parallel.
Tujuan melakukan pengukuran pada rangkaian ini adalah memastikan bahwa data keluaran dari gerbang XNOR yang akan dijadikan sebagi salah satu input untuk gerbang XNOR itu sendiri terjadi delay dengan menggunakana alat ukur oscilloscop.
Adapun bentuk sinyal yang telah didelay seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.18 Sinyal Delay
75
bahwa terjadi delay terhadap keluaran XNOR yang akan dijadikan masukan untuk salah satu kaki gerbang detector DPSK tersebut.
4.7 Pengukuran Pada Rangkaian Oscillator
Oscillator adalah suatu rangkaian untuk membangkitkan sinyal sinusoidal yang dijadikan sebagai sinyal pembawa.
Pada pembuatan alat ini sinyal pembawa yang diinginkan sebesar 500KHz dengan menggunakan rangkaian Oscillator IC Exar 2206. Berikut skema pengukuran rangkaian oscillator
Gambar 4.19 Skema Pengukuran Pada Rangkaian OSC
Adapaun tujuan melakukan pengukuran dengan menggunakan oscilloscop pada rangkaian oscillator adalah untuk memastikan bahwa sinyal yang dihasilkan adalah 500 KHz dengan bentuk sinyal sinusoidal.
Gambar 4.20 Gambar Sinyal Output Oscillator
77
Dari tabel di atas dapat kita simpulkan bahwa frekuensi rata-rata yang di keluarkan oleh Oscillator ini adalah 501.076KHz.
4.8 Pengukuran Pada Rangkaian Pengeser Fasa 900
Pengeseran fasa yang diinginkan adalah 900 yang mana input sinyalnya adalah sinyal output oscillator.
Di bawah ini adalah skema pengukuran pada rangkaian pengeser fasa 900
Tujuan melakukan pengukuran dengan menggunakan alat ukur oscilloscop pada rangkaian pengeser fasa adalah memastikan bahwa pergeseran yang di rancang dengan input sinyal keluaran oscillator adalah pergeseran fasa sebesar 90o.
Berikut sinyal hasil pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur oscilloscop.
Gambar 4.22 Sinyal Output Pengeser Fasa 900
79
Di bawah ini adalah gambar bentuk sinyal oscillator dan sinyal oscillator yang telah digeser 900 dengan menggabungkan kedua sinyal tersebut untuk memastikan bahwa sinyal tersebut terjadi pergeseran sebesar 900.
Gambar 4.23 Bentuk Sinyal Yang Telah Di Geser Sebesar 900
Dari gambar di atas (Gambar 4.19) terlihat bahwa terjadinya pergeseran fasa terhadap sinyal output oscillator sebesar 900 yang akan dijadikan salah satu input balanced modulator.
4.9 Pengukuran Pada Rangkaian Balanced Modulator
Gambar 4.24 Skema Pengukuran Pada Rangkaian Oscillator
Tujuan melakukan pengukuran pada rangkaian ini adalah melihat bentuk sinyal keluaran yang dibentuk oleh dua sinyal masukan (data dan sinyal pembawa). Secara teori sinyal keluaran balanced modulator ini adalah sinyal termodulasi yang berbentuk sinyal DPSK dimana terdapat dua sinyal yang berbeda phasa.
81
Gambar di atas adalah bentuk sinyal output pada balanced modulator dimana channel 1 merupakan sinyal input data dan channel 2 merupakan output dari balanced modulator, sedangakan sinyal pembawanya adalah sinyal oscillator. Untuk dapat lebih jelas melihat perubahan phasa pada balanced modulator ini, berikut gambar yang telah diperbesar time/div nya (keterbatasan alat ukur yang ada) agar memudahkan dalam menganalisa apakah output dari balanced modulator ini merupakan sinyal termodulasi atau tidak.
Gambar 4.26 Output Balanced Modulator
Terlihat dari gambar di atas dengan input sinyal data (digital) dan sinyal pembawa (carrier) terjadi sinyal termodulasi pada output balanced modulator, pada gambar di atas setelah time/div pada alat ukur diperbesar terlihat bahwa sinyal termodulasi pada output balanced modulator merupakan bentuk sinyal modulasi DPSK dimana sinyal modulasi DPSK adalah suatu modulasi dimana phasanya yang berubah.
Dari hasil pengukuran dapat dipastikan bahwa alat yang di rancang adalah suatu modulasi DPSK.
4.10 Pengukuran Pada Rangkaian Penjumlah Linier
Rangkaian ini berfungsi untuk menjumlah kedua sinyal output pada balanced modulator agar menjadi satu dan membentuk sinyal 4-DPSK.
Adapun skema pengukurannya terlihat pada gambar di bawah ini
83
Tujuan melakukan pengukuran pada rangkaian summing adalah melihat sinyal yang telah di jumlahkan berbentuk 4-DPSK atau tidak, karena pada rancangan alat ini, keluaran summing adalah sinyal termodulasi 4-DPSK.
Gambar 4.29 Output Summing
Gambar di atas adalah gambar output dari summing dimana sinyal kedua balanced modulator di jumlahkan agar bisa dikirimkan ke penerima. Untuk melihat perubahan phasa pada penjumlah ini, maka pada alat ukur time/div nya diperbesar untuk memudahkan dalam menganalisisnya.
Gambar 4.30 Output Summing Dalam Time/Div Yang Besar
Gambar 4.31 Output Summing Dalam Time/Div Yang Besar
85
Gambar 4.33 Output Summing
BAB V
PENUTUP
1.1 Kesimpulan
Secara umum dapat disimpulakan bahwa alat modulator 4-DPSK bekerja dengan baik, hal ini dibuktikan dari hasil pengukuran pada keluaran balanced modulator terbentuk sinyal termodulasi DPSK dan dijumlahkan dari kedua balanced modulator tersebut sehingga membentuk sinyal 4-DPSK.
Perlu diperhatikan bahwa pada rancangan alat ini blok yang sangat berpengaruh dalam pembentukan sinyal termodulasi 4-DPSK ini adalah:
1. Blok rangkaian Delay FF dimana rangkaian ini berfungsi untuk pendetector DPSK.
2. Blok Rangkaian komparator (kapasitor) pada input data balanced modulator yang berfungsi untuk mengubah bentuk sinyal unipolar ke sinyal data bentuk bipolar agar terbentuk sinyal termodulasi PSK.
3. Blok rangkaian Pergeseran fasa 900 pada salah satu balanced modulator untuk mendapatkan bentuk sinyal DPSK yang beda fasa sebesar 90o
