laporan praktikum Frequency Shift Keying

1

LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM SISTEM TELEKOMUNIKASI

SEMESTER III TH 2014/2015

JUDUL

FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)

GRUP

01

3A

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2014

ii

PEMBUAT LAPORAN : ANISYA RAHMAWATI SANTOSO

NAMA PRAKTIKAN : 1. AGUN ARICAL SEPTIAN

2. AHMAD RIDWAN

3. ANGGA SEPTIAN CAHYA

4. ANISYA RAHMAWATI SANTOSO

TGL. SELESAI PRAKTIKUM : 24 SEPTEMBER 2014

TGL. PENYERAHAN LAPORAN : 1 OKTOBER 2014

N I L A I : . . .

KETERANGAN : . . .

. . . . . .

iii

DAFTAR ISI

Cover 1 ... i

Cover 2 ... ii

Daftar isi... iii

Judul ... 1

I. TUJUAN... 1

II. DIAGRAM RANGKAIAN ... 1

III. ALAT DAN KOMPONEN ... 1

IV. DASAR TEORI ... 2

V. DATA HASIL PERCOBAAN ... 5

VI. ANALISA DATA ... 9

VII. KESIMPULAN ... 10 VIII. REFERENSI

Daftar Pustaka Lampiran

1

FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)

I. TUJUAN

1. Menginter pretasikan istilah FSK

2. Membangun rangkaian untuk memodulasi dan demodulasi FSK.

3. Dapat membangun sistem transmisi FSK, mengamati proses modulasi dan demodulasi, menyelusuri pemrosesan sinyal pada masing-masing tingkat dan menerangkan proses sinyal tersebut.

II. DIAGRAM RANGKAIAN

III. ALAT DAN KOMPONEN

No Alat Jumlah 1. DC power supply + 15V SO 3538-8D 1 2. Function Generator SO 5127-2R 1 3. ASK-FSK-PSK Modulator SO 3537-9F 1 4. FSK Demodulator SO 3537-9K 1 5. Universal Counter HP-5314 A 1 6. Frequency Analyzer SO 3537-6D 1

2

7. Multimeter Analog Metrix MX 430 1

8. Oscilloscope GW-INSTEK GOS-653G 1

9. BNC to Banana Cable 4

10. Banana to Banana Cable 4

11. Jumper plug-in besar 15

IV. DASAR TEORI

Frequency Shift Keying (FSK) merupakan suatu metode transmisi sinyal digital, dimana besarnya frekuensi gelombang pembawa (carrier) berubah-ubah sesuai dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Pada FSK komponen atau karakteristik sinyal yang diubah-ubah ialah frekuensi, sedangkan fasa dan amplitudonya di buat konstan atau tetap. FSK mewakili dua nilai biner dengan dua buah frekuensi yang letaknya berdekatan dengan frekuensi tengah, seperti persamaan berikut :

Berikut bentuk sinyal digital setelah melalui modulasi FSK :

3 Sinyal carrier pertama ( ) dikalikan dengan input yang berupa sinyal biner [Sm(t)] dan sinyal carrier ke dua ( ) dikalikan dengan inverter dari Sm(t) dan menghasilkan output sinyal FSK.

Berikut blok diagram demodulasi FSK:

Untuk mendapatkan sinyal asli (sinyal biner) kembali, dapat dilakukan dengan demodulasi. Demodulasi dapat dilakukan dengan cara mengalikan SFSK(t) dengan

kedua sinyal karrier yang digunakan ketika modulasi, sehingga akan dihasilkan kembali sinyal digital.

Keuntungan modulasi FSK adalah hanya ada sedikit kesalahan pada saat transmisi karena informasinya terkandung pada frekuensi diskrit, serta sistem modulasi digital relative sederhana. Karena tidak terpengaruh oleh besarnya amplitude sinyal.

4 Sedangkan kekurangannya adalah modulasi FSK memiliki bandwith yang lebar. Modulasi FSK banyak diaplikasikan untuk frekuensi tinggi.

Aplikasi pada FSK:

 Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT)adalah standar komunikasi digital, terutama digunakan untuk membuat system telepon tanpa kabel. Ini berasal di Eropa,

 AMPS (Advanced Mobile Phone Service) adalah teknologi mobile Telephon generasi pertama (1G) yang masih menggunakan system analog

 FDMA (Freqwency Division Multiple Access).

 CT2 adalah standar telepon tanpa kabel yang digunakan pada awal tahun Sembilan puluhan untuk memberikan layanan telepon jarak pendek proto-mobile di beberapa negara di Eropa. Hal ini dianggap sebagai pelopor untuk sistem DECT populer.

 ERMES (Radio Eropa Messaging System) adalahsistem radio paging pan-Eropa.

 Land Mobile Radio System (LMRS) adalahistilah yang menunjukkan suatu system komunikasi nirkabel (s) yang dimaksudkan untuk digunakan oleh pengguna kendaraan darat (ponsel) atau berjalan kaki (portabel). Sistem tersebut digunakan oleh organisasi darurat pertama yang merespon, pekerjaan umum organisasi, atau perusahaan dengan armada kendaraan besar atau staf lapangan banyak.

5

V. DATA HASIL PERCOBAAN

V.1.1. FSK Hard Keying A = 5 Vpp sinyal keying F = 20 KHz A = 10 Vpp sinyal PSK

V.1.2. Spektrum FSK Hard Keying

F (KHz) B (Hz) U2’ G1 . G2 53,188 200/20 1,2 10x10 0,012 73,785 200/20 1,5 1x1 1,5 93,865 200/20 3,3 1x1 3,3 Fc = 113,82 200/20 3,1 1x1 3,1 TP 2 TP 3

6 V.2.1. FSK Soft Keying A = 5 Vpp sinyal keying F = 20 KHz A = 10 Vpp sinyal PSK 133,89 200/20 2,9 1x1 2,9 153,901 200/20 1,1 1x1 1,1 174,994 200/20 3,3 1x10 0,33 TP 3 TP 2

7 V.2.2. Spektrum FSK Soft Keying

V.3. Demodulasi / Hard Keying

A = 10 Vpp F = 20 KHz A = 10 Vpp F = 20 KHz A = 10 Vpp F = 20 KHz A = 10 Vpp F = 20 KHz F (KHz) B (Hz) U2’ G1 . G2 74,219 200/20 1,2 1x1 1,2 94,387 200/20 3,1 1x1 3,1 Fc = 114,587 200/20 3,6 1x1 3,6 134,717 200/20 3 1x1 3 154,624 200/20 0,25 1x1 0,25 TP 6 TP 3 TP 7 TP 3

8 A = 9,6 Vpp F = 20 KHz A = 5,2 Vpp F = 20 KHz V.4. Demodulasi / Soft Keying A = 10 Vpp TP 9 TP 7 TP 3

9 F = 20 KHz A = 10 Vpp F = 20 KHz A = 10 Vpp F = 20 KHz A = 5 Vpp F = 20 KHz A = 6 Vpp TP 6 TP 7 TP 7 TP 3

10 F = 20 KHz

A = 5 Vpp F = 20 KHz

VI. ANALISA DATA

Pada praktikum kali ini dilakukan beberapa kali percobaan dengan menggunakan gelombang TTL. Dimana, masukan untuk osiloskop didapat dari keluaran pada function generator sebesar 20KHz. Secara teori, sinyal keying akan berfungsi sebagai clock yang mengatur pergantian frekuensi pada gelombang carrier. Gelombang carrier akan mengeluarkan frekuensi yang berubah-ubah, yaitu f1 dan f2 secara bergantian. Frekuensi pertama (f1) mewakili bit 1 pada sinyal keying sedangkan frekuensi kedua (f2) mewakili bit 0 pada sinyal keying. Hal ini dapat dibuktikan pada hasil keluaran bentuk gelombang yang terjadi dimana terdapat rapat dan renggangnya sebuah bentuk gelombang yang mengartikan bit pada sinyal keying.

Pada FSK Hard Keying sinyal keluaran yang ditampilkan berupa kotak (digital). Sinyal ini memiliki transisi yang cepat dari bit 1 ke bit 0 ataupun sebaliknya. Hal ini yang mempengaruhi perubahan frekuensi gelombang output dimana terjadi perubahan yang cepat antara f1 dengan f2. Sedangkan pada FSK Soft Keying memiliki transisi yang lambat dari bit 1 ke 0 ataupun sebaliknya. Hal ini yang mempengaruhi perubahan frekuensi gelombang output dimana terjadi perubahan yang lambat antara f1 dengan f2 sehingga bentuk sinyal keluaran yang terjadi seperti sirip hiu.

Pada FSK Hard Keying maupun FSK Soft Keying dilakukan pengukuran dengan spectrum analyzer untuk mengetahui spectrum frekuensi yang terdapat pada keluaran sinyal. Pada hasil pengukuran ditemukan adanya level tegangan pada frekuensi carrier dan frekuensi side band.

Gelombang keluaran yang sudah terbentuk dimasukkan ke dalam rangkaian demodulator. Hal ini bertujuan untuk merubah bentuk keluaran sinyal menjadi bentuk keluaran berupa kotak yang berisikan bit. Proses ini terjadi pada saat gelombang hasil

11 modulasi dimasukkan ke mixer untuk diproses dengan gelombang dari VCO. Gelombang dari VCO ini merupakan gelombang output mixer yang dimasukkan ke low pass filter kemudian hasil gelombang digunakan kembali. Gelombang output mixer menghasilkan bentuk gelombang kotak, sedangkan gelombang yang keluar dari low pass filter menghasilkan bentuk keluaran sinyal seperti sirip hiu. Gelombang dari low pass filter ini yang akan diproses kembali menjadi gelombang TTL atau gelombang keluaran berbentuk kotak.

VII. KESIMPULAN

 Sinyal Keying berfungsi sebagai clock yang mengatur pergantian frekuensi f1 dan f2 pada sinyal carrier

 Pada rangkaian FSK Hard Keying memiliki system transisi yang cepat dari bit 1 ke bit 0 atau sebaliknya

 Pada rangkaian FSK Soft Keying memiliki system transisi yang lambat dari bit 1 ke bit 0 atau sebaliknya

 Pada rangkaian FSK Demodulator bentuk sinyal keluaran akan digabungkan dengan low pass filter namun nantinya akan menghasilkan bentuk sinyal keluaran berupa sinyal TTL atau sinyal kotak

VIII. REFERENSI

Frekuensi Shift Keying (Fsk)

FSK demodulator berfungsi untuk mengubah sinyal sinusoidal sebesar 1200 Hz menjadi sinyal digital dengan nilai logika ”1” dan mengubah sinyal sinusoidal sebesar 2200. Hz menjadi sinyal digital dengan nilai logika ”0”.

1. Demodulator Frekuensi Shift Keying (FSK)

Frequency Shift Keying demodulator merupakan modul perubah bentuk sinyal sinus menjadi sinyal kotak dengan perbedaan frekuensi antara masukan frekuensi 1200 Hz dan frekuensi 2200 Hz. FSK demodulator diaplikasikan untuk pengiriman data serial atau pulsa kotak melalui pemancar radio atau melalui jalur telepon. Spesifikasi dari rangkaian FSK demodulator ini, yaitu :

12

 Level TTL input

 1200 Hz untuk logika “1”

 2200 Hz untuk logika “0”

 Kecepatan maksimal pengiriman data 1200 Bps

 Catu Daya Eksternal 12 VDC

2. Rangkaian Demodulator Frekuensi Shift Keying (FSK) XR2211

3. Modulasi Digital

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, 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).

Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK

13 1. Amplitude Shift Keying

Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinya linformasi digital.Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu meoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja.

Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya.

2. Frequency Shift Keying

Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output ang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perberubah-ubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT. 3. Phase Shift Keying

14 Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fasa. Metoda 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 denganperubahan status sinyal informasi digital. Sudut fasa harus mempunyai acuan kepada pemancar dan penerima. Akibatnya, sangat diperlukan stabilitas frekuensi pada pesawat penerima. Guna memudahkan untuk memperoleh stabilitas pada penerima, kadang-kadang dipakai suatu teknik yang koheren dengan PSK yang berbeda-beda. Hubungan antara dua sudut fasa yang dikirim digunakan untuk memelihara stabilitas. Dalam keadaan seperti ini , fasa yang ada dapat dideteksi bila fasa sebelumnya telah diketahui.

4. Rangkaian Modulator dan Demodulator FSK

1. Rangkaian modulator FSK

Data digital yang dikirimkan secara serial oleh mikrokontroler sebelum diteruskan ke pemancar harus dimodulasikan atau diubah parameternya dari parameter tegangan menjadi frekuensi. Modulator FSK akan mengubah data yang dikirimkan mikrokontroler menjadi sinyal sinusiodal dengan frekuensi yang bergantung pada data dari mikrokontroler. Nilai frekuensi yang dihasilkan bergantung pada nilai R1, R2 dan nilai C yang merupakan komponen eksternal yang harus ditambahkan pada IC XR-2206. Nilai frekuensi yang dihasilkan akan sesuai dengan persamaan f1 = 1/(R1.C) dan f2 = 1/(R2.C), f1 merupakan frekuensi yang dihasilkan pada saat input berupa

data logika high, sedangkan f2 merupakan frekuensi yang dihasilkan pada saat

input berupa data logika low (Exar, 1997).

Rangkaian modulator FSK dapat dilihat pada gambar 1. Pulsa logika

high pada penelitian ini akan setara dengan f1 yaitu sebesar 1100 Hz, oleh

karena itu nilai R1 adalah sebesar 27,5 kW dan C sebesar 33nF. Sedangkan data logika low akan setara dengan f2 sebesar 2200 Hz, sehingga nilai R2

15

Gambar 1 Rangkaian modulator FSK

2. Rangkaian demodulator FSK

Rangkaian demodulator FSK menerima sinyal yang berasal dari

receiver. Seperti pada waktu dipancarkan, sinyal ini berupa sinyal sinusiodal

yang berubah-ubah frekuensinya sesuai dengan data yang dikirimkan. Demodulator akan mengubah kembali sinyal sinusoidal tersebut menjadi sinyal digital (biner) yang dapat diterima mikrokontroler melalui pin RxD.

Pengubahan oleh demodulator dilakukan dengan membandingkan dengan frekuensi tengah (f0). Frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tengah

akan menghasilkan output logika high, sedangkan frekuensi input yang kurang dari frekuensi tengah akan menghasilkan output logika low. Rangkaian demodulator FSK dapat dilihat pada gambar 2.

16 Gambar 2 Rangkaian demodulator FSK

Frekuensi tengah ditentukan dengan mengatur besarnya hambatan pada

R0 dan besarnya C0 (kondensator yang terhubung pada pin 13 dan 14 IC XR

2211). Nilai frekuensi tengah ditentukan berdasarkan nilai kedua frekuensi yang dihasilkan oleh modulator FSK. Penentuan nilai frekuensi tengah dihitung dengan persamaan:

Pemilihan nilai R0 dan C0 dilakukan berdasarkan persamaan f0

=1/(R0.C0). Nilai f1 dan f2 berturut-turut adalah 1100 Hz dan 2200 Hz sehingga

didapatkan nilai f0 adalah sebesar 1556 Hz. Berdasarkan nilai f0 ini, ditentukan

nilai C sebesar 33 nF dan R0 sebesar 19,4 kW. Namun demikian, R0 yang

digunakan dalam rangkaian adalah variabel resistor sehingga dapat diubah-ubah nilainya untuk pengesetan (Exar, 1997).

5. Modulasi Digital

Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa

17 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).Pada dasarnya dikena prinsip atau sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan PSK

1. Frequency Shift Keying

Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus.

Dalam proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perberubah-ubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital.FSK merupakan metode modulasi yang paling populer. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark. Keduanya merupakan standar transmisi data yang sesuai dengan rekomendasi CCITT.

FSK juga tidak tergantung pada teknik on-off pemancar, seperti yang telah ditentukan sejak semula. Kehadiran gelombang pembawa dideteksi untuk menunjukkan bahwa pemancar telah siap.

18 Dalam hal penggunaan banyak pemancar (multi transmitter), masing-masingnya dapat dikenal dengan frekuensinya. Prinsip pendeteksian gelombang pembawa umumnya dipakai untuk mendeteksi kegagalan sistem bekerja.

2. Rangkaian modulator FSK

Data digital yang dikirimkan secara serial oleh mikrokontroler sebelum diteruskan ke pemancar harus dimodulasikan atau diubah parameternya dari parameter tegangan menjadi frekuensi. Modulator FSK akan mengubah data yang dikirimkan mikrokontroler menjadi sinyal sinusiodal dengan frekuensi yang bergantung pada data dari mikrokontroler. Nilai frekuensi yang dihasilkan bergantung pada nilai R1, R2 dan nilai C yang merupakan komponen eksternal yang harus ditambahkan pada IC XR-2206. Nilai frekuensi yang dihasilkan akan sesuai dengan persamaan f1 = 1/(R1.C) dan f2 = 1/(R2.C), f1 merupakan frekuensi

yang dihasilkan pada saat input berupa data logika high, sedangkan f2 merupakan

frekuensi yang dihasilkan pada saat input berupa data logika low (Exar, 1997). Rangkaian modulator FSK dapat dilihat pada gambar 1. Pulsa logika high pada penelitian ini akan setara dengan f1 yaitu sebesar 1100 Hz, oleh karena itu nilai R1

adalah sebesar 27,5 kW dan C sebesar 33nF. Sedangkan data logika low akan setara dengan f2 sebesar 2200 Hz, sehingga nilai R2 adalah 13,7 kW.

19

Gambar 1 Rangkaian modulator FSK

Hasil modulasi FSK

20 3. Rangkaian demodulator FSK

21 Frequency Shift Keying demodulator merupakan modul perubah bentuk sinyal sinus menjadi sinyal kotak dengan perbedaan frekuensi antara masukan frekuensi 1200 Hz dan frekuensi 2200 Hz. FSK demodulator diaplikasikan untuk pengiriman data serial atau pulsa kotak melalui pemancar radio atau melalui jalur telepon.

Spesifikasi dari rangkaian FSK demodulator ini, yaitu :

 Level TTL input

 1200 Hz untuk logika “1”

 2200 Hz untuk logika “0”

 Kecepatan maksimal pengiriman data 1200 Bps

 Catu Daya Eksternal 12 VDC

Rangkaian demodulator FSK menerima sinyal yang berasal dari receiver. Seperti pada waktu dipancarkan, sinyal ini berupa sinyal sinusiodal yang berubah-ubah frekuensinya sesuai dengan data yang dikirimkan. Demodulator akan mengubah kembali sinyal sinusoidal tersebut menjadi sinyal digital (biner) yang dapat diterima mikrokontroler melalui pin RxD.

Pengubahan oleh demodulator dilakukan dengan membandingkan dengan frekuensi tengah (f0). Frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tengah akan

menghasilkan output logika high, sedangkan frekuensi input yang kurang dari frekuensi tengah akan menghasilkan output logika low. Rangkaian demodulator FSK dapat dilihat pada gambar 2.

22

Gambar 2 Rangkaian demodulator FSK

Hasil Demodulasi FSK DAFTAR PUSTAKA  http://www.techopedia.com/definition/3004/frequency-shift-keying-fsk



http://backt.blogspot.com/2008/05/modulasi-digital.html

http://id.scribd.com/doc/57337635/FSK-demodulator.html

 http://id.scribd.com/doc/81279653/fsk.html

23

 http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/pengertian-dan-jenis-jenis-modulasi-digital.html

 http://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Frequency-shift_keying.html