Materi AM tentang modulasi | Dokumen 471 AM

Apa itu Modulasi ?

Modulasi adalah pengaturan parameter

Slide 2

Jenis-jenis Modulasi

Ec(t) = Ec sin ( _ct +  )

Modulasi amplitude

(amplitude modulation,AM)

Modulasi sudut

(angle modulation)

Modulasi frekuensi

(frequency modulation, FM)

Modulasi fase

(phase modulation, PhM)

Slide 3

Modulasi Amplitude

• _{Pembawa : Vc(t) = Ac sin (}ct)

• _{Pemodulasi : m(t)}

• _{Termodulasi : VAM (t) = A(m) sin (}ct)

AM baku: DSBFC

VAM (t) = [Ac +m(t)] sin (ct)

m(t)

V_c(t)

Slide 4

Modulasi Amplitude (lanj.)

Untuk m(t) = Am sin (mt) maka

VAM (t) = [Ac + Am sin (mt)] sin (ct)

= Ac [1 + sin (mt)] sin (ct)

VAM (t) = Ac [1 + m sin (mt)] sin (ct)

VAM(t) = Acsin (ct) + mAc sin (mt) sin (ct)

= Acsin (ct) + Accos (c - m)t – Ac cos(c + m)t

Modulasi Amplitudo

• Tujuan dari modulasi :

• Untuk memindahkan/menumpangkan posisi spektrum yang rendah dari sinyal data (informasi), ke pita spektrum yang jauh lebih tinggi dari sinyal pembawa. Sinyal data dapat berbentuk sinyal audio, sinyal video, atau sinyal yang lain.

• _{Karena Radiasi gelombang elektromagnetika akan}

berlangsung dengan efisien, jika ukuran antenanya sebanding dengan panjang gelombang.

• Contoh : data 1 berfrekuensi f1 = 3 kHz

λ = c / f λ = 100 km data 2 berfrekuensi f2 = 300 MHz

λ = c / f λ = 1 m

Sinyal pembawa Modulator Sinyal termodulasi

berfrekuensi tinggi berfrekuensi tinggi

Sinyal data (sinyal pemodulasi)

berfrekuensi rendah

•

sinyal pemodulasi : em = Vm sin ωm t

sinyal pembawa : ec = Vc sin ωc t

sinyal termodulasi : eAM = Vc (1 + m sin ωm t ) sin ωc t

= Vc . sin ωc t + ½ m.Vc.cos(ωc - ωm) t

- ½ m.Vc.cos(ωc + ωm) t

• Vc : amplitudo maksimum sinyal pembawa

• Vm : amplitudo maksimum sinyal pemodulasi

• _{m : indeks modulasi AM}

• ωc : frekuensi sudut sinyal pembawa (radian/detik)

• ωm : frekuensi sudut sinyal pemodulasi(radian/detik)

• _{pembawa =} Vc . sin ωc t

• _{sisi bawah (LSB) Lower Side Band :} ½ m.Vc.cos(ωc - ωm) t

• _{sisi atas (USB ) Upper Side Band ½ m.Vc.cos(ωc + ωm) t}

Sinyal

pemodulasi

e

_AM

Indeks Modulasi AM ( m )

Indeks modulasi (m) mempunyai rentang antara 0 dan 1. m = 0 tidak ada pemodulasian

m = 1 pemodulasian maksimal m = Vm / Vc

Mengapa Perlu Modulasi ?

•

Meminimalisasi interferensi sinyal pada

pengiriman informasi yang menggunakan

frequency sama atau berdekatan

•

Dimensi antenna menjadi lebih mudah

diwujudkan

•

Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing dan

•

Modulasi

• _{Modulasi terdiri 2 bentuk gelombang :}

1. Sinyal yang dimodulasi (modulating signal) yang merepresentasikan pesan (message)

2. sinyal pembawa (carrier). Contoh :

modulasi amplitudo (amplitude modulation) menggunakan sinusoidal, pesan (message) terlihat pada selubung

(envelope) dari sinyal yang termodulasi (modulated signal). Pada receiver, pesan/message dapat diperoleh kembali

Keuntungan Teknik Modulasi

Keuntungan utama yang diperoleh dalam teknik modulasi, pada sistem komunikasi adalah :

• Memungkinkan pengiriman sinyal lemah dengan

membonceng gelombang pembawa yang berdaya tinggi (dapat diatur).

• Reduksi ukuran antena karena pengiriman sinyal

dilakukan melalui gelombang pembawa yang memiliki frekuensi tinggi.

•Memungkinkan pergeseran frekuensi sinyal kepada

Suatu gelombang sinusoid dapat diungkapkan dalam

persamaan sebagai berikut:

•

y = A sin (

ὠ

t +

ϴ

)

Dari persamaan di atas, dapat dilihat bahwa ada tiga

variabel yang menjadi dasar dari suatu gelombang,

yaitu:

amplitudo (

A

), frekuensi (

ὠ

)

dan

fasa (

ϴ

)

.

Ketiga besaran ini yang akan menjadi dasar dari

pemanfaatan modulasi gelombang yang dengan

Jenis Modulasi

Modulasi Analog

•Modulasi Analog dengan carrier berbentuk gelombang sinus

Modulasi Amplitudo (Amplitudo Modulation/AM) Modulasi Frekwensi (Frequency Modulation / FM) Modulasi Phasa (Phase Modulation / PM)

• Modulasi Analog dengan carrier berbentuk pulsa

Modulasi Amplitudo Pulsa (Pulse Amplitudo Modulation/PAM)

Modulasi Lebar Pulsa (Pulse Width Modulation / PWM) Modulasi Posisi Pulsa (Pulse Posisition Modulation / PPM)

Modulasi Digital

Amplitudo Shift Keying (ASK)

Frequency Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying (PSK)

• Proses modulasi terdiri dari :

• _{Modulasi secara analog}

Modulasi Continuous Wave

* Modulasi Amplitudo (AM)

– AM Full Carrier (AM FC) – Double Side Band (DSB) – Single Side Band (SSB)

* Modulasi Sudut

Modulasi Pulsa

*Modulasi Pulsa Analog

– Pulse Amplitude Modulation (PAM) – Pulse Position Modulation (PPM) – Pulse Width Modulation (PWM) *Modulasi Pulsa Digital

– Pulse Code Modulation (PCM) – Delta Modulation (DM)

– Differential Pulse Code Modulation (DPCM)

•Modulasi secara digital

18

Sinyal Informasi (Message Signal)

Sinyal informasi (message signal atau modulating signal) dapat berupa:

19

Modulasi

Modulasi

Pandang suatu ‘message signal‘ digital d(t) :

• _{Jika d(t) mengontrol amplitudo – diperoleh AMPLITUDE SHIFT KEYING (ASK)}

• Jika d(t) mengontrol frekuensi – diperoleh FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)

• Jika d(t) mengontrol fasa – diperoleh PHASE SHIFT KEYING (PSK)

• _{Jika m(t) mengontrol amplitudo – diperoleh AMPLITUDE MODULATION (AM)}

• Jika m(t) mengontrol frekuensi – diperoleh FREQUENCY MODULATION (FM)

• Jika m(t) mengontrol fasa – diperoleh PHASE MODULATION (PM)

 

_c



_{c c}



c

t

=

V

ω

t

+

φ

Amplitudo sinyal carrier dibuat berubah-ubah secara proporsional sesuai perubahan yang terjadi pada sinyal pemodulasi (sinyal informasi)

Persamaan Sinyal Carrier :

Secara umum, persamaan sinyal carrier termodulasi adalah :

dimana : carrier sesaat Phasa t carrier sesaat Amplitudo t A Carrier frequency f_C C _ _ ) ( _ _ ) ( _ 2    











t







A

_c

cos

_c



(

)



cos

)

(

)



Pada AM, amplitudo dibuat berubah

sesuai sinyal informasi, sedang phasanya

dibuat nol, sehingga persamaan sinyal

termodulasi secara umum adalah :

t

t

m

t

Demodulasi Sinyal AM



Dilakukan

dengan

mendeteksi

puncak-puncak

sinyal

(envelope)

termodulasinya



Alat

yang

digunakan

disebut

•

Komponen pertama sinyal termodulasi AM (V

c

sin ω

c

t) disebut komponen pembawa,

komponen kedua ( yaitu ½ m.V

c

.cos(ω

c

- ω

m

) t )

disebut komponen bidang sisi bawah atau LSB :

Lower Side Band

), dan komponen ketiga ( yaitu

½ m.V

c

.cos(ω

c

+ ω

m

) t ) disebut komponen

bidang sisi atas atau USB :

Upper Side Band

).

Komponen pembawa mempunyai frekuensi

sudut sebesar ω

c

, komponen LSB mempunyai

frekuensi sudut sebesar ω

c

- ω

m

, dan komponen

USB mempunyai frekuensi sudut sebesar ω

c

+

•

Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai e

m

=

V

m

sin ω

m

t dan sinyal pembawanya dinyatakan

sebagai e

c

= V

c

sin ω

c

t , maka sinyal hasil

modulasi disebut sinyal termodulasi atau e

AM

.

Berikut ini adalah analisis sinyal termodulasi

AM.

•

e

AM

= V

c

(1 + m sin ω

m

t ) sin ω

c

t

•

e

AM

= V

c .

sin ω

c

t + m . V

c .

sin ω

c

t . sin ω

m

t

•

e

AM

= V

c .

sin ω

c

t + ½ m.V

c

.cos(ω

c

- ω

m

) t

Amplitude Modulation (AM)

• _{Adalah salah satu bentuk modulasi dimana amplitudo sinyal pembawa di}

variasikan secara proposional berdasarkan sinyal pemodulasi (sinyal informasi). • _{Frekuensi sinyal pembawa tetap konstan.}

• _{AM adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio} komersil.

• _{Contoh dari amplitude modulation.}

• _{Kelemahannya:}

– _{dapat terganggu oleh} gangguan atmosfir

•

Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai e

_m

=

V

m

sin ω

m

t dan sinyal pembawanya dinyatakan

sebagai e

c

= V

c

sin ω

c

t , maka sinyal hasil

modulasi disebut sinyal termodulasi amplitudo

atau e

AM

.

•

e

_AM

= V

_{c .}

sin ω

_c

t + ½ m.V

_c

.cos(ω

_c

- ω

_m

) t

• Komponen pertama sinyal termodulasi AM (V

c

sin ω

c

t) disebut komponen pembawa,

komponen kedua (½ m.V

c

.cos(ω

c

- ω

m

) t )

disebut komponen bidang sisi bawah atau LSB (

Lower Side Band

), dan komponen ketiga ( ½

m.V

c

.cos(ω

c

+ ω

m

) t ) disebut komponen bidang

sisi atas atau USB (

Upper Side Band

).

Komponen pembawa mempunyai frekuensi

sudut sebesar ω

c

, komponen LSB mempunyai

frekuensi sudut sebesar ω

c

- ω

m

, dan komponen

USB mempunyai frekuensi sudut sebesar ω

c

+

• Indeks Modulasi AM (m)

Parameter ini merupakan perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi (Vm) dengan amplitudo puncak sinyal pembawa (Vc). Besarnya indeks modulasi mempunyai rentang antara 0 dan 1. Indeks modulasi sebesar nol, berarti tidak ada pemodulasian, sedangkan indeks modulasi sebesar satu merupakan pemodulasian maksimal yang dimungkinkan.

Besarnya indeks modulasi AM dinyatakan dengan persamaan: m = Vm

Vc

• Sampul Gelombang Termodulasi AM

Amplitudo gelombang termodulasi AM ( sampul

gelombang termodulasi AM ) Sampul ini merupakan garis imaginer yang digambar antara nilai-nilai puncak pada setiap siklus, memberikan bentuk yang ekivalen dengan bentuk tegangan pemodulasi.

• esampul = Vc + em = Vc + Vm sin ωm t

• Oleh karena Vm = m Vc maka persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai:

• esampul = Vc + m Vc sin ωm t

1. Sinyal pembawa sinusoidal dengan frekuensi 3 kHz mempunyai amplitude puncak 2 Volt dimodulasi AM oleh sinyal audio 750 Hz yang mempunyai amplitude puncak 750 mV. Tentukan:

• a. Indeks modulasi AM

• b. Spektrum frekuensi gelombang termodulasi AM Penyelesaian:

a. Indeks modulasi ( M ) Vm

M = Vc

= 0,375

• b.Persamaan gelombang termodulasi AM :

• Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa komponen pembawa mempunyai amplitudo 2 Volt dengan _{ω = 6000π}

• _{Komponen LSB mempunyai amplitudo 0,375 Volt dengan}

ω = 4500π

• _{Komponen USB mempunyai amplitudo 0,375 Volt dengan}

38

Modulasi

Double Sideband (DSB)

Ada 3 jenis DSB

•

Double Sideband Amplitude Modulation, DSBAM

– dengan carrier

•

Double Sideband Diminished (Pilot) Carrier, DSB

Dim C

•

Double Sideband Suppressed Carrier, DSBSC –

39

Modulasi Single Sideband (SSB)

40

Jika modulation depth > 1, maka akan terjadi distorsi

41

Demodulasi

42

Sinyal Informasi

m

(

t

)

Pada umumnya m(t) akan berupa suatu band dari sinyal; sebagai contoh, sinyal video.

43

Persamaan untuk AM

Misalkan m(t) = V_m cos _mt, maka

diperoleh

Komponen: Carrier upper-sideband (USB) lower-sideband (LSB)

Amplitudo: V_DC V_m/2 V_m/2

Frekuensi: _c _c + _m _c – _m

f_c f_c + f_m f_c - f_m

Persamaan di atas merepresentasikan

Double Amplitude Modulation – DSBAM

 

t

=

V



ω

t



+

V





ω

+

ω



t



+

V





ω

ω



t



v

m _{c m}

m c

m c

DC

s

cos



2

cos

44

2E_max = maximum peak-to-peak of waveform 2E_min = minimum peak-to-peak of waveform

Modulation Depth

Dapat diperlihatkan bahwa:

= ₌

Modulation Depth

min max min max

E

+

E

E

E

=

m

2

2

2

2





_{DC m}



max

=

V

+

V

E

2

2

2Emax = 2



VDC +Vm



45

46