SKRIPSI
SIMULASI MODULATOR-DEMODULATOR FREQUENCY SHIFT KEYING(FSK) UNTUK KEBUTUHAN PRAKTIKUM
MODULASI SINYAL DIGITAL
Diajukan untuk me menuhi salah satu persyaratan dalam me nyelesaikan pendidikan sarjana(S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
Angga Parlindungan Siregar NIM 160402101
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2022
ABSTRAK
Hardware praktikum Modulator-Demodulator BFSK dirancang ke dalam software simulasi Simulink Matlab. Seluruh rangkaian elektronik di ubah ke dalam blok-blok simulasi yang disediakan oleh Simulink Matlab . Pada simulasi Modulator-Demodulator BFSK dilakukan tiga percobaan yaitu yang pertama simulasi modulator terhubung langsung dengan demodulator, kedua adalah simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal AWGN dan terakhir adalah simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal Rayleigh Fading.
Percobaan pertama untuk mengetahui bentuk-bentuk sinyal pada tiap blok penyusun Demodulator BFSK. Percobaan Kedua dilakukan untuk mengetahui nilai SNR yang cocok agar Demodulator BFSK bekerja dengan baik. Percobaan ketiga adalah mengetahui Frekuensi Doppler maksimum yang masih dapat di terima dengan baik oleh Demodulator BFSK. Dengan frekuensi carrier 55 MHz, frekuensi mark 90 MHz, frekuensi space 20 MHz dan frekuensi informasi 500 KHz maka didapat SNR yang baik ialah 6 dB dan Frekuensi Doppler maksimum yang masih dapat diterima Demodulator BFSK ialah 10 KHz.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah Swt atas izin dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Skripsi ini. Adapun judul Skripsi adalah “SIMULASI MODULATOR-DEMODULATOR FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK) UNTUK KEBUTUHAN PRAKTIKUM MODULASI SINYAL DIGITAL”
Selama penulis menjalani pendidikan sampai selesainya Skripsi ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada;
1. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang senantiasa membimbing dan memberi saran dalam penyelesaian Skripsi ini.
2. Bapak Suherman, ST, M.Comp, Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Soeharwinto, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Maksum Pinem, ST, MT dan Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan kontribusi tentang Skripsi yang penulis buat.
5. Bapak Ir. Surya Hardi MS,Ph.D selaku Dosen Penasehat Akademik.
6. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberikan ilmu kepada penulis dan Staf Pegawai di Departemen Teknik Elektro.
7. Kedua orang tua penulis atas dukungan semangat dan doanya kepada penulis.
8. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2016 yang memberi kesan terbaik selama penulis menjalani perkuliahan di Kampus USU.
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
KATA PENGANTAR... ii
DAFTAR GAMBAR ...v
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II DASAR TEORI...4
2.1 Pengertian Modulasi... 4
2.2 Modulasi BFSK ... 6
2.3 Demodulasi BFSK ... 7
2.4 AWGN (Additive White Gaussian Noise)... 8
2.5 SNR (Signal to Noise Ratio) ... 9
2.6 Rayleigh Fading... 9
2.7 Filter Frekuensi Sinyal Radio ... 10
2.8 Lowpass Filter ... 10
2.9 Highpass Filter ... 12
2.10 Bandpass Filter ... 13
2.11 Substractor ... 14
2.12 Komparator ... 14
2.13 Teori Pencuplikan (Sampling) ... 15
2.14 Simulink Matlab ... 15
BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ...17
3.1 Perancangan Blok Modulator BFSK ... 17
3.2 Waktu Simulasi... 18
3.3 Perancangan Blok Demodulator BFSK ... 19
3.4 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK ... 22
3.5 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal AWGN... 22
3.6 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal Rayleigh Fading dan Kanal AWGN ... 23
BAB IV PEMBAHASAN ...24
4.1 Nilai Parameter Modulator BFSK... 24
4.2 Nilai Parameter Demodulator BFSK... 24
4.3 Sinyal Keluaran Tiap Blok Penyusun Demodulator BFSK ... 25
4.4 Pengaruh Nilai SNR Pada Sinyal Demodulas i ... 30
4.5 Pengaruh Nilai Frekuensi Doppler Pada Sinyal Demodulasi... 33
BAB V PENUTUP...35
5.1 Kesimpulan ... 35
5.2 Saran ... 35
DAFTAR PUSTAKA ...36
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bentuk Sinyal Modulasi Analog. ...5
Gambar 2.2 Bentuk Sinyal Modulasi Digital. ...5
Gambar 2.3 Blok Diagram Modulator FSK. ...6
Gambar 2.4 Bandwith FSK. ...7
Gambar 2.5 Diagram Blok Demodulator BFSK. ...8
Gambar 2.6 Kanal AWGN. ...9
Gambar 2.7 Ilustrasi Rayleigh Fading. ...9
Gambar 2.8 Lowpass Filter. (a) Orde-1. (b) Orde-2...11
Gambar 2.9 Highpass Filter.(a) Orde-1.(b) Orde-2. ...12
Gambar 2.10 Bandpass Filter. (a) Orde 1. (b) Orde 2...13
Gambar 2.11 Rangkaian Substractor. ...14
Gambar 2.12 Rangkaian Komparator. ...14
Gambar 2.13 Blok Sine Wave Generator Simulink. ...15
Gambar 2.14 Blok Switch Simulink ...16
Gambar 2.15 Blok Transfer Function Simulink. ...16
Gambar 2.16 Blok Substractor Simulink ...16
Gambar 2.17 Blok Relational Simulink ...16
Gambar 3.1 Blok Simulator Modulator BFSK Pada Simulink. ...17
Gambar 3.2 Blok Simulasi Demodulator BFSK Pada Simulink. ...19
Gambar 3.3 Pengubahan Rangkaian Elektronik Filter ke Bentuk Fungsi Transfer.(a) Bandpass Filter, (b) Highpass Filter, (c) Lowpass Filter. ...20
Gambar 3.4 Blok Envelope. ...20
Gambar 3.5 Blok Substract Simulink Pengganti Rangkaian Substract. ...21
Gambar 3.6 Blok Relational Simulink Pengganti Rangkaian Komparator. ...21
Gambar 3.7 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK...22
Gambar 3.8 Simulasi Modulator-Demodulator Dengan Kanal AWGN. ...22
Gambar 3.9 Simulasi Modulator-Demodulator Dengan Kanal Rayleigh Fading dan AWGN...23
Gambar 4.1 Sinyal Termodulasi...25
Gambar 4.2 Frekuensi Mark dan Frekuensi Space. ...26
Gambar 4.3 Sinyal Keluaran Blok Filter. (a) Highpass Filter. (b) Lowpass Filter 26 Gambar 4.4 Sinyal Keluaran Blok Filter Skala Diperbesar. (a) Highpass Filter. (b) Lowpass Filter ...27
Gambar 4.5 Frekuensi Domain. (a) Highpass Filter. (b) Lowpass Filter. ...27
Gambar 4.6 Sinyal Keluaran Blok Envelope. (a) Jalur Sinyal Frekuensi Mark. (b)
Jalur Sinyal Frekuensi Space...28
Gambar 4.7 Sinyal Keluaran Blok Envelope Skala Diperbesar. (a) Jalur Sinyal Frekuensi Mark. (b) Jalur Snyal Frekuensi Space. ...28
Gambar 4.8 Sinyal Keluaran dari Blok Riak Filter. ...29
Gambar 4.9 Sinyal Keluaran dari Blok Substract. ...29
Gambar 4.10 Bentuk Sinyal Output Demodulator dan Sinyal informasi. ...30
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Nilai Parameter Modulator BFSK...24
Tabel 4.2 Nilai Parameter Demodulator BFSK ...25
Tabel 4.3 Paramter AWGN ...30
Tabel 4.4 Bentuk Sinyal Demodulasi Akibat Nilai SNR pada kanal AWGN ...31
Tabel 4.5 Parameter Rayleigh Fading. ...33
Tabel 4.6 Bentuk Sinyal Demodulasi Untuk Setiap Nilai Frekuensi Doppler …………...Maksimum...33
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Modulasi adalah proses mencampurkan sinyal informasi yang rentang terhadap noise kedalam sinyal carrier yang tahan terhadap noise dikarenakan frekuensi sinyal carrier jauh lebih tinggi dibanding sinyal informasi. Modulasi diperlukan agar sinyal informasi dapat di transmisikan dengan jarak yang jauh dengan harapan error yang kecil. Akibat dari pencampuran sinyal informasi dengan sinyal carrier, maka akan terjadi perubahan karakteristik pada sinyal carrier yaitu berupa perubahan magnitude, frekuensi dan perubahan fasa. Adanya perubahan ini yang nantinya dideteksi oleh demodulator untuk menyaring sinyal informasi. Demodulator adalah alat yang digunakan dalam teknik demodulasi yaitu teknik yang memisahkan sinyal carrier dengan sinyal informasi kemudian menyusun ulang sinyal informasi tersebut kebentuk semula.
Teknik modulasi yang menyebabkan sinyal carrier berubah magnitudenya dinamakan modulasi AM (Amplitudo Modulation), frekuensinya berubah dinamakan FM (frequency Modulation) dan jika phasa yang berubah dinamakan PM (Phase Modulation).sinyal informasi dapat berupa sinyal analog atau sinyal digital. Modulasi sinyal digital lebih tahan terhadap noise karena level sinyal hanya ada dua keadaan yaitu level low dan level high yang direperesentasikan kedalam bentuk bilangan biner yaitu 0 dan 1. Oleh karena itu modulasi sinyal digital lebih diminati ketimbang sinyal analog. Modulasi sinyal digital sangat cocok untuk pembekalan mahasiswa yang berminat dalam bidang komunikasi radio dikarenakan didalam teknik modulasi dan demodulasi ada prinsip prinsip yang mendasar dalam bidang telekomunikasi berupa pembangkit sinyal, prinsip pengkondisian sinyal dan modul modul elektronik yang membangun sistem komunikasi. Maka dari itu mahasiswa harus dapat memahami proses modulasi dan demodulasi.
Dikarenakan alat modulator dan demodulator yang minim yang tersedia di laboratorium, dan telah banyak software canggih yang dapat mensimulasikan alat praktikum dan lebih praktis dan mudah untuk diterapkan maka penulis bermaksud merancang simulasi modulator dan demodulator digital berjenis FSK. Pada
rancangan ini penulis hendak membuat rangkaian simulasi Modulator- Demodulator FSK dan menganalisis sinya l modulasi dengan noise yang paling umum yang terjadi pada transmisi telekomunikasi, yaitu AWGN dan multipath fading..
Diharapkan dari penelitian ini adalah mahasiswa yang berminat menekuni konsentrasi komunikasi radio paham prinsip-prinsip dasar dari teknik komunikasi radio yaitu memahami bagaiamana menumpangkan sinyal informasi kedalam sinyal carrier, bagaimana mengolah sinyal termodulasi dan mengekstraknya kembali menjadi sinyal informasi, paham mengenai proses pengkondisian sinyal dan memahami dengan jelas apa itu filter sinyal beserta fungsi transfernya.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada skripsi ini adalah :
1. Bagaimana cara membuat rangkaian simulasi modulator dan demodulator FSK yang dapat digunakan dalam kegiatan praktikum telekomunikasi ?
2. Apa saja data yang diperoleh dalam rangkaian simulasi tersebut?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Membuat sebuah rangkaian simulasi sistem modulasi-demodulasi FSK untuk kebutuhan proses mengajar dan praktikum modulasi sinyal digital.
2. Mengetahui bentuk sinyal pada masing- masing blok penyusun demodulator BFSK.
1.4 Batasan Masalah
Supaya isi dari penelitian ini menjadi terarah, maka perlu untuk membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah penelitian ini adalah:
1. Modulator-demodulator yang dirancang adalah jenis FSK.
2. Modulator-demodulator FSK berupa non-koheren.
3. Software simulator yang digunakan dalam perancangan alat ini mengunakan matlab simulink.
4. Filter sinyal pada demodulator yang digunakan maksimum ber-orde 2.
5. Rangkaian filter sinyal diubah kedalam fungsi transfer berupa transformasi laplace dengan kondisi inisial nol.
6. Kanal medium transmisi berupa kanal AWGN dan kanal path fading.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan pemahaman yang jelas kepada mahasiswa tentang bagaimana sebenarnya proses penumpangan sinyal informasi kedalam sinyal pembawa dan memhami dengan jelas proses pengkondisian sinyal termodulasi untuk diekstrak kembali menjadi sinyal informasi,
2. Memberikan pemahaman tentang penggunaan transformasi laplace pada rangkaian pengkondisi sinyal yaitu filter.
3. Dapat menjadi referensi dalam proses pembelajaran.Rangkaian simulasi dapat dijadikan bahan pembelajaran dan bahan penelitian lebih lanjut.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Modulasi
Modulasi adalah proses pencampuran sinyal informasi terhadap sinyal carrier(pembawa) yang menyebabkan sinyal carrier berubah-ubah parameternya[1]. Perubahan parameter tersebut dapat berupa perubahan amplitudo,frekuensi atau perubahan fase sinyal carrier.
Dalam melakukan modulasi diperlukan sebuah perangkat yang dinamakan modulator. Perangkat modulator inilah yang berfungsi sebagai sistem pencampuran sinyal informasi dengan sinyal carrier. Setelah proses modulasi maka pesan akan dikirim ke penerima, alat untuk menerima sinyal informasi dari proses modulasi dinamakan demodulator. Demodulator adalah perangkat yang melakukan demodulasi yaitu proses pemisahan sinyal infromasi dengan sinyal carrier hasi dari proses modulasi.
Berdasarkan parameter sinyal yang berubah- ubah, modulasi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis modulasi yaitu;
a. Modulasi Amplitudo ( AM, Amplitudo Modulation)
pada modulasi AM proses modulasi menyebabkan parameter sinyal carrier berubah-ubah amplitudonya.
b. Modulasi Frekuensi ( FM, Frequency Modulation)
pada modulasi FM proses modulasi menyebabkan parameter sinyal carrier berubah-ubah frekuensinya.
c. Modulasi Fasa (PM, Phase Modulation)
pada modulasi PM proses modulasi menyebabkan parameter sinyal carrier berubah-ubah fase sinyalnya.
Berdasarkan jenis sinyal informasi pada proses modulasi, maka modulasi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu;
a. Modulasi Analog.
Modulasi Analog adalah modulasi yang sinyal informasinya berupa sinyal kontinyu yang mana menyebabkan sinyal carrier juga berubah secara kontinyu pada proses modulasi. Bentuk sinyal modulasi analog ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Bentuk Sinyal Modulasi Analog.
b. Modulasi Digital.
Modulasi Digital adalah modulasi yang mana sinyal informasinya berupa sinyal diskrit yang menyebabkan sinyal carrier juga berubah secara diskrit pada proses modulasi. Bentuk sinyal Modulasi Digital ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Bentuk Sinyal Modulasi Digital.
Carrier
Informasi Analog
Amplitudo Modulation
Frequency Modulation
Phase Modulation
1 0 1 0 0 1 Informasi Digital
Amplitudo Shift Keying
Frequency Shift Keying
Phase Shift Keying Kode Biner
Modulasi Analog
2.2 Modulasi BFSK
Modulasi BFSK adalah modulasi sinyal digital dimana frekuensi carrier (fc) bergeser (shift) akibat perubahan sinyal informasi[1]. Meskipun ada banyak perubahan frekuensi carrier yang dapat terjadi namun dalam penelitian skripsi ini hanya ada dua pergeseran frekuensi carrier yaitu frekuensi tinggi yang disimbolkan dengan fm (frekuensi mark) dan frekuensi rendah yang disimbolkan dengan fs (frekuensi space). Pergeseran frekuensi carrier (fc) ke frekuensi mark (fm) dan ke frekuensi space (fs) dinamakan sebagai Binary-FSK.
Pernyataan “key” disini adalah menandakan variasi sinyal informasi (on- off) yang menyebabkan pergeseran frekuensi carrier bervariasi yaitu variasi sinyal frekuensi mark-space[?]. Blok diagram Modulator FSK dapat d ilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Blok Diagram Modulator FSK.
pada Gambar 2.3 dapat diketahui bahwa untuk membuat Modulator FSK dibutuhkan dua osilator yang membangkitkan frekuensi mark dan space dan dihubungkan dengan switch dimana selektor dari switch itu adalah sinyal informasi yang berupa sinyal digital on-off dimana frekuensi fm iyalah saat sinyal informasi on atau berlogika 1 dan fs saat sinyal informasi off atau berlogika 0.
Untuk mencari frekuensi fm dan fs maka terlebih dahulu kita tentukan frekuensi fc, setelah itu fm dan fs dapat ditentukan dengan persamaan berikut;
fm= fc+∆f (2.1) fs = fc-∆f (2.2) dengan:
fm = frekuensi mark (Hz) fs = frekuensi space (Hz)
∆f = pergeseran frekuensi (Hz)
Kemudian untuk mencari bandwidth yaitu rentang frekuensi kerja yang digunakan dalam Modulasi FSK dapat di pahami pada Gambar 2.4.
Frekuensi Mark Frekuensi Space Informasi Biner
FSK
Gambar 2.4 Bandwith FSK.
Pada Gambar 2.4 nilai Bandwidth (BW) FSK:
BW=(fm – fs) + Baud Rate (2.3) Baud rate adalah jumlah simbol per bit dimana hubungan baud rate dengan bit rate atau kecepatan transmisi bit yaitu:
𝑟 =𝑅𝑛 (2.4) Dengan:
r = baud rate (simbol/bit) R = bit rate (bit/detik)
n = jumlah bit dalam membentuk satu simbol (bit/simbol)
Pada binary-FSK nilai baud rate sama dengan nilai bit rate Karen 1 simbol direpresentasikan dengan 1 bit dengan kata lain nilai n sama dengan satu[1].
2.3 Demodulasi BFSK
Demodulasi adalah proses pembentukan ulang sinyal termodulasi kembali menjadi sinyal informasi pada penerima (receiver). Demodulasi BFSK berarti pembententukan ulang sinyal termodulasi BFSK menjadi sinyal informasi biner berupa logika 1 dan logika 0. Komponen penyusun Demodulator BFSK terdiri dari beberapa blok yaitu blok bandpass filter, lowpass filter, highpass filter, envelope, riak filter, blok substractor dan terakhir blok komparator[2]. Blok bandpass filter berfungsi untuk membatasi frekuensi sinyal termodulasi yang
Amplitudo
Frekuensi
fs ∆f fc ∆f fm
hendak di demodulasi. Blok lowpass dan highpass filter berfungsi untuk memisahkan frekuensi mark dan frekuensi space. Blok envelope berfungsi untuk menyearahkan sinyal AC menjadi sinyal DC. Blok riak filter berfungsi untuk memperkecil riak sehingga sinyal hampir mendekati sinyal DC sempurna. Blok substractor berfungsi untuk melakukan pengurangan sinyal berfrekuensi mark dengan sinyal berfrekuensi space dan hasil pengurangan tersebut dikomparasi oleh komparator dimana sinyal positif merepresentasikan bit 1 dan sinyal negatif merepresentasikan bit 0. Diagram blok Demodulator BFSK ditunjukkan pada Gambar 2.5[2].
Gambar 2.5 Diagram Blok Demodulator BFSK.
2.4 AWGN (Additive White Gaussian Noise)
Kanal AWGN (Additive White Gaussian Noise) adalah model kanal ideal pada sistem komunikasi yang hanya dipengaruhi oleh termal noise akibat pergerakan dari partikel bermuatan (elektron) secara random dalam media konduktif[1]. Oleh sebab itu, thermal noise selalu ada pada sinyal informasi yang dikirimkan oleh transmiter. Noise ini memiliki rapat spektral daya yang sama pada seluruh spektrum frekuensi.
Noise AWGN merupakan gangguan yang bersifat additive terhadap sinyal transmisi[1]. Untuk memahaminya dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Noise: n(t)
Gambar 2.6 Kanal AWGN.
2.5 SNR (Signal to Noise Ratio)
SNR merupakan Perbandingan (ratio) antara kekuatan sinyal (signal strength) dengan kekuatan Derau (noise-level). Nilai SNR dipakai untuk menunjukkan kualitas kanal atau medium transmisi. Semakin besar nilai SNR, maka Semakin tinggi kualitas kanal tersebut. Artinya, makin besar pula kemungkinan kanal itu dipakai untuk lalu- lintas komunikasi data dan sinyal dalam kecepatan tinggi. Nilai SNR suatu kanal dapat dikatakan pada umumnya tetap berapapun kecepatan data yang melalui jalur tersebut. Satuan ukuran SNR adalah deciBel (dB).
2.6 Rayleigh Fading
Fading adalah fluktuasi daya yang terjadi pada sistem komunikasi seluler dan dapat dimodelkan dengan distribusi rayleigh. Fading dapat didefinisikan sebagai perubahan fase, polarisasi dan atau level da ri suatu sinyal terhadap waktu[3].Ilustrasi dari Rayleigh Fading ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Ilustrasi Rayleigh Fading.
Pada Gambar 2.7 ketika mobil bergerak akan menyebabkan timbulnya Efek Doppler pada sinyal. Untuk mencari frekuensi akibat Efek Doppler yaitu,
Input: X(t) Output:Y(t) = X(t)+n(t)
𝑓𝑑 =𝑣
𝑐𝑓𝑐 (2.5)
Dimana fd adalah pergeseran Frekuensi Doppler , fc frekuensi carrier, v kecepatan mobil dan c adalah kecepatan elektromagnetik yaitu 3 x108 m/s.
2.7 Filter Frekuensi Sinyal Radio
Filter umumnya adalah perangkat yang menselektif frekuensi. Beberapa frekuensi di lewatkan dan beberapa frekuensi diblokir oleh filter. Frekuensi yang dilewatkan oleh filter dinamakan Frekuensi Pass-Band dan frekuensi yang diblokir oleh filter dinamakan Frekuensi Stop-Band. Untuk setiap frekuensi yang berada pada Frekuensi Pass-Band, magnitude pada fungsi sistem sangat besar dan idealnya konstan sementara setiap frekuensi yang berada pada Frekuensi Stop- Bandmagnitude fungsi sistem sangat kecil dan dalam kondisi ideal bernilai 0 (nol). Fungsi filter adalah untuk membatasi penggunaan frekuensi radio dan juga untuk mengurangi noise atau gangguan sinyal radio yang dapat disebabkan oleh faktor internal sistem maupun eksternal.
Filter biasanya diklasifikasikan berdasarkan bagaimana memodifikasi spektrum frekuensi. Empat dasar jenis filter adalah; lowpassfilter, highpassfilter, bandpass filter dan bandstopfilter.
2.8 Lowpass Filter
Lowpass filter berfungsi untuk melewatkan sinyal berfrekuensi rendah dan memblokir sinyal yang berfrekuensi tinggi. Lowpass filter dapat dibuat dengan menggunakan komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C). Lowpass filter juga digunakan untuk menyaring sinyal riak dari proses penyearahan sinyal AC menjadi DC. Rangkaian lowpass filter ditunjukkan pada Gambar 2.8.
(a) R
C
(b)
Gambar 2.8 Lowpass Filter. (a) Orde-1. (b) Orde-2.
Gambar 2.8 (a) adalah rangkaian lowpass filter passive berorde satu yang artinya penyaringan sinyal dilakukan hanya sekali. Pada gambar 2.8 (b) memperlihatkan dua rangkaian lowpass filter orde 1 dihubungkan seri untuk membentuk rangkaian filter berorde dua atau dengan kata lain sinyal dilakukan penyaringan sebanyak dua kali. Semakin tinggi orde filter maka semakin filter tersebut mendekati bentuk grafik idealnya. Untuk memudahkan analisis maka komponen pada rangkaian filter tersebut diubah kedalam bentuk persamaan transfornasi Laplace sebagai berikut
𝑋𝑐 =𝑠𝐶1 (2.6)
Dimana nilai 𝑠 = 𝜎 + 𝑗𝜔 dan s adalah variable dari persamaan laplace, 𝜎 adalah faktor redaman serta 𝜔 adalah frekuensi angular (rad/sec). Komponen resistor (R) tidak dipengaruhi oleh frekuensi sehingga dalam transformasi laplace R adalah konstanta. Persamaan fungsi transfer dari pasif lowpass filter berorde satu ditunjukkan pada persamaan berikut.
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛 = 𝐺(𝑠) =𝑠𝑅𝐶 +11 (2.7) 𝐺(𝑠) =
1 𝑅𝐶
𝑠+𝑅𝐶1 (2.8)
Dengan:
𝜔𝑐 = 1
𝑅𝐶 (2.9)
Sehingga:
𝐺(𝑠) = 𝜔𝑐
𝑠+𝜔𝑐 (2.10)
𝜔𝑐 adalah frekuensi cu-toff angular dari suatu filter dimana jika sebuah sinyal yang difilter memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi cut-off filter, akan
R1 R2
C1 C2
menyebabkan power output setengah kali power input. Jika filter berorde sebanyak n-kali maka rasio power output dan input pada frekuensi cut-off adalah:
𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛 = 12 𝑛 (2.11)
Rangkaian pasif lowpass filter berorde 2 adalah dua buah rangkaian lowpass filter berorde 1 terhubung seri dan untuk setiap fungsi transfer yang terhubung seri maka fungsi transfer itu dikalikan, sehingga persamaan fungsi transfer dari pasif lowpass filter adalah;
𝐺 𝑠 = 𝜔𝑐
𝑠+𝜔𝑐 ∙ 𝜔𝑐
𝑠+𝜔𝑐 (2.12)
𝐺 𝑠 =𝑠2+(2𝜔𝜔𝑐2
𝑐)𝑠+𝜔𝑐2 (2.13)
2.9 Highpass Filter
Highpass filter berfungsi untuk melewatkan sinyal berfrekuensi tinggi dan memblokir sinyal yang berfrekuensi rendah. Highpass filter dapat dibuat dengan menggunakan komponen resistor (R), Induktor (L), dan kapasitor (C). Highpass filter ditunjukkan pada Gambar 2.9.
(a)
(b)
Gambar 2.9 Highpass Filter.(a) Orde-1.(b) Orde-2.
Persamaan fungsi transfer dari pasif highpass filter order 1 adalah;
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛 = 𝐺(𝑠) =𝑠𝑅𝐶 +1𝑠𝑅𝐶 (2.14) R
C
C1
R1 C2
R2
𝐺(𝑠) = 𝑠
𝑠+𝑅𝐶1 (2.15)
𝐺(𝑠) =𝑠+𝜔𝑠
𝑐 (2.16)
Untuk mencari fungsi transfer orde 2 dari passif highpass filter ada pada persamaan
𝐺 𝑠 = 𝑠+𝜔𝑠
𝑐 ∙ 𝑠+𝜔𝑠
𝑐 (2.17)
𝐺 𝑠 =𝑠2+ 2𝜔𝑠2
𝑐 𝑠+𝜔𝑐2 (2.18)
2.10 Bandpass Filter
Bandpass filter berfungsi melewatkan sinyal frekuensi dalam rentang frekuensi tertentu yaitu melewatkan sinyal yang berada diantara frekuensi batas bawah hingga frekuensi batas atas dan akan menolak frekuensi diluar batas bawah dan batas atasnya[5]. Bandpass filter dapat dibuat dengan menghubung serikan lowpass filter dengan highpass filter. Frekuensi batas bawah dari bandpass filter adalah frekuensi cut-off dari highpass filter dan frekuensi batas atas bandpass filter adalah frekuensi cut-off dari lowpass filter. Rangkaian bandpass filter ditunjukkan pada Gambar 2.10.
(a)
(b)
Gambar 2.10 Bandpass Filter. (a) Orde 1. (b) Orde 2.
Untuk mencari persamaan fungsi transfer dari bandpass filter adalah dengan mengkalikan fungsi transfer highpass filter dengan fungsi transfer lowpass filter seperti pada persamaan berikut.
𝐺 𝑠 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑝𝑎𝑠𝑠 = 𝐺 𝑠 𝑙𝑜𝑤𝑝𝑎𝑠𝑠 ∙ 𝐺 𝑠 𝑖𝑔 𝑝𝑎𝑠𝑠 (2.19) R1
C1
R2
R1
C1
R2
C2
C3
R3
C4
R4
C2
2.11 Substractor
Substractor berfungsi untuk melakukan operasi pengurangan amplitudo sinyal. Rangkaian substractor dapat dibuat dengan menggunakan resistor dan Oprational-Amplifier (Op-Amp). Rangkaian substractor ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Rangkaian Substractor.
Rumusan matematis dari rangkaian substractor ada pada persamaan 2.20 dan 2.21[4].
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅𝑅𝑓
1+ 1 𝑅𝑅𝑓
1+𝑅𝑓 𝑉2− 𝑅𝑅𝑓
1 𝑉1 (2.20) Jika R1=R2 dan Rf=Rg persamaan 2.20 dapat disederhanakan menjadi;
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅𝑓
𝑅1 𝑉2 − 𝑉1 (2.21)
2.12 Komparator
Komparator berfungsi untuk membandingkan amplitudo sinyal dengan amplitudo referensi. Apabila terjadi selisih dari kedua amplitudo maka komparator akan menuju nilai saturasi yaitu berupa sinyal saturasi positif atau sinyal saturasi negatif. Komparator adalah konfigurasi Op-Amp yang paling sederhana. Rangkaian Komparator ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Rangkaian Komparator.
Sinyal In
referensi
Sinyal Out Saturasi Positif
Saturasi Negatif R2
R1
Rf Rg
V2
V1
Vout
2.13 Teori Pencuplikan (Sampling)
Dalam dunia pemrosesan Sinyal Digital, ada suatu proses untuk mendapatkan data digital melalui proses pencuplikan, artinya Sinyal Analog dicuplik (diambil) secara diskrit dengan periode Ts atau frekuensi cuplik fs[2].
Teori Nyquist memberikan aturan bahwa frekuensi cuplik minimal harus 2 (dua) kali frekuensi sinyal analog yang hendak di cuplik. Semakin tinggi frekuensi cuplik maka semakin dekat bentuk sinyal cuplik tersebut dengan sinyal aslinya yaitu sinyal analog.
Persamaan matematis proses pencuplikan (sampling) adalah
𝑓𝑠= 𝑁 ∙ 𝑓𝑖 (2.22) 𝑇𝑠= 1
𝑓𝑠= 1
𝑁∙𝑓𝑖 (2.23) dengan:
fs : frekuensi cuplik (Hz).
fi : frekuensi sinyal asli (Hz).
Ts : periode pencuplikan cuplik (detik).
N : Banyaknya lipatan perkalian pencuplikan.
2.14 Simulink Matlab
Simulink merupakan bagian tambahan dari Software MATLAB (Mathworks Inc.). Simulink digunakan sebagai sarana pemodelan, simulasi dan analisis dari sistem linier maupun non- linier. Simulink menyediakan GraphicalUser Interface (GUI) sebagai blok diagram untuk membangun model simulasi sistem. Beberapa blok diagram simulink diantaranya adalah;
a. Blok Sine Wave Generator.
Blok Sine Wave Generator berfungsi untuk membangkitkan sinyal sinusoidal.
Sinyal sinusoidal dapat berupa sinyal kontinyu atau sinyal diskrit. Blok Sine Wave Generator ditunjukkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Blok Sine Wave Generator Simulink.
b. Blok Switch.
Blok Switch Simulink berfungsi melewatkan input 1 atau sinyal input 3 berdasarkan nilai input 2. Input 1 dan input 3 adalah input data sedangkan input 2 adalah input kontrol. Blok Switch ditunjukkan pada Gambar 2.14.
Gambar 2.14 Blok Switch Simulink c. Blok Transfer Function.
Blok Transfer Function Simulink memodelkan sistem linier dengan fungsi transfer dalam domain variabel s yaitu variabel transformasi Laplace. Blok Transfer Function ditunjukkan pada Gambar 2.15.
Gambar 2.15 Blok Transfer Function Simulink.
d. Blok Substract.
Blok Substract berfungsi untuk melakukan operasi pengurangan dua sinyal input.
Blok Substract ditunjukkan pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Blok Substractor Simulink e. Blok Relational
Blok Relational berfungsi untuk melakukan operasi relasi antara dua masukan.
Relasi tersebut bisa berupa lebih kecil, lebih besar atau sama kondisinya. Blok Relational ditunjukkan pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Blok Relational Simulink In 1
In 2 In 3
>0
1 𝑠 + 1
+ _
>=
BAB III
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
3.1 Perancangan Blok Modulator BFSK
Perancangan blok Modulator BFSK dapat dubuat dengan menggunakan dua blok Sine Wave Generator (OSC1 & OSC2) , blok Switch, blok Binary Bernoulli Generator, blok Repeating Sequence dan blok Manual Switch pada simulink. Rancangan blok Modulator BFSK ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Simulator Modulator BFSK Pada Simulink.
Blok OSC1 membangkitkan sinyal carrier berfrekuensi tinggi yang mewakili bit 1, OSC2 membangkitkan sinyal carrier berfrekuensi rendah yang mewakili bit 0. Blok Switch memilih sinyal dari OSC1 dan OSC2 yang akan ditransmisikan dimana selektornya adalah sinyal bit informasi. Sinyal bit informasi dapat menggunakan blok Bernoulli Binary Generator atau blok Repeating Sequence dengan blok Manual Switch sebagai selektornya. Jika menggunakan blok Bernoulli Binary Generator dalam periode waktu simulasi tertentu, bit 1 dan bit 0 yang dihasilkan bersifat acak dikarenakan blok Bernoulli Binary Generator menggunakan fungsi Random Number dalam men-generate bit informasi. Sementara itu blok Repeating Sequence menggunakan fungsi Sequence Number dalam men-generate sinyal informasi dimana bit 1 dan bit 0 dapat ditentukan, misalnya 1 Byte informasi dimana bitnya 10110110 maka blok
Repeating Sequence akan mengulangi informasi tersebut sesuai lamanya waktu simulasi. Adapun parameter yang harus di isi pada simulasi Modula tor BFSK pada Gambar 3.1 adalah;
OSC1 dan OSC 2
Frekuensi (rad/sec) :______
Sample Time (sec) :______
Bernoulli Binary Generator Probability of Zero :______
Sample Time (sec) :______
Repeating Sequence
Output values :[ _,_,_ ,]
Sample Time :______
Parameter Sample Time pada blok OSC1 dan OSC2 adalah menyatakan periode waktu pencuplikan diamana waktunya sama dengan 𝑵∙𝑭𝒓𝒆𝒌𝒖𝒆𝒏𝒔𝒊𝟏 dengan N adalah kelipatan pencuplikan. Parameter Sample Time pada blok Bernoulli Binary Generator dan blok Repeating Sequence menyatakan periode waktu 1 bit informasi . parameter Probability of Zero pada blok Bernoulli Binary Generator menyatakan peluang munculnya bit 1 atau bit 0 pada sinyal bit acak yang dihasilkan. Pada blok Repeating Sequence parameter Output Values menyatakan nilai bit-bit informasi yang hendak kita transmisikan.
3.2 Waktu Simulasi
Pada saat simulasi hendak dijalankan perlu di isi nilai yang menyatakan waktu lamanya simulasi dijalankan dalam satuan detik. waktu simulasi nilainya sama dengan 𝑘
𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 𝑇𝑖𝑚𝑒 dengan nilai k menyatakan banyaknya bit informasi yang ingin ditampilkan dalam blok Scope Simulink dan nilai parameter Sample Time diambil dari blok Bernoulli Binary Generator atau blok Repeating Sequence. Jika sinyal informasi menggunakan blok Repeating Sequence makan nilai k sama dengan banyaknya bit yang ada pada parameter Output Values pada blok Repeating Sequence Simulink.
3.3 Perancangan Blok Demodulator BFSK
Blok Demodulator BFSK terdiri dari beberapa blok yaitu blok bandpass filter, blok lowpass filter, blok highpass filter, blok envelope, blok riak filter, blok substract dan blok komparator. Blok simulasi Demodulator BFSK ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Blok Simulasi Demodulator BFSK Pada Simulink.
Rangkaian elektronik blok filter yaitu bandpass filter, highpass filter, lowpass filter diubah kedalam bentuk fungsi transfernya yang akan disi kedalam blok Transfer Function Simulink. Pengubahan tersebut ditunjukka pada Gambar 3.3.
(a)
(b)
(c)
Gambar 3.3 Pengubahan Rangkaian Elektronik Filter ke Bentuk Fungsi Transfer.(a) Bandpass Filter, (b) Highpass Filter, (c) Lowpass Filter.
Blok envelope adalah blok penyearah yang berfungsi untuk menyearahkan sinyal AC kedalam bentuk sinyal DC. Blok envelope dapat dibuat dengan menggunakan blok Switch, Abs, dan blok Adder. Switch1 berfungsi melewatkan sinyal positif, Switch2 berfungsi melewatkan sinyal negatif. Kemudian blok Abs(Absolute) berfungsi membalikkan nilai negatif menjadi positif setelah itu blok Adder adalah titik pertemuan sinyal Switch1 dan Switch2 sehingga membentuk sinyal full wave rectifier. Blok envelope ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Blok Envelope.
Rangkaian substract pada hardware yang menggunakan komponen resistor dan oprational-amplifier dapat digantikan dengan menggunakan blok Substract simulink. Penggunaan blok Substract Simulink sebagai pengganti rangkaian substract ditunjukkan pada Gambar 3.5.
In
Constant
Switch 1
Switch 2 Abs
Adder
Out
Gambar 3.5 Blok Substract Simulink Pengganti Rangkaian Substract.
Komparator adalah blok terakhir pada Demodulator BFSK yang berfungsi untuk mengkomparasi sinyal hasil pengurangan yang terjadi di blok Substract.
Rangkaian elektronik komparator menggunakan op-amp digantikan dengan blok Relational pada simulink yang ditunjukka pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Blok Relational Simulink Pengganti Rangkaian Komparator.
Pada Gambar 3.2 ada beberapa blok tambahan supaya simulasi dapat dijalankan yaitu blok delay yang berfungsi untuk mengubah sinyal kontinyu menjadi sinyal diskrit dan data type conversion berfungsi untuk mengubah tipe data dari boolean pada blok relational menjadi bilangan real agar. nilai Parameter yang disi pada blok Demodulator BFSK ini adalah
Bandpass Filter
Frekuensi tinggi cut-off (rad/sec) :___
Frekuensi rendah cut-off (rad/sec) :___
Highpass Filter
Frekuensi cut-off (rad/sec) :___
Lowpass Filter
Frekuensi cut-off (rad/sec) :___
Riak Filter
Frekuensi cut-off (rad/sec) :___
3.4 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK
Pada proses simulasi ini adalah dengan menghubungkan blok modulator dengan blok demodulator seperti yang ditunjuukan pada Gambar 3.7. Kemudian isikan nilai parameter dari modulator dan demodulator tersebut dan jalankan simulasi. klik scope simulink dan lihat bentuk sinyal pada masing- masing blok penyusun demodulator kemudian capture dan save gambar sinyal tersebut.
Gambar 3.7 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK.
3.5 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal AWGN
Pada tahapan simulasi ini adalah menggunakan Kanal AWGN sebagai medium transmisi dan melihat pengaruh SNR terhadap kerja Demodulator BFSK.
Tentukan rentang dan kenaikan (step) nilai dari SNR.. Setelah menjalankan simulasi lihatlah bentuk sinyal dan bandingkan sinyal demodulator dengan sinyal informasi tiap step SNR. Gambar 3.8 menunjukkan diagram simulasi modulator- demodulator dengan kanal AWGN.
Gambar 3.8 Simulasi Modulator-Demodulator Dengan Kanal AWGN.
Modulator BFSK Demodulator BFSK
Modulator BFSK Demodulator BFSK
Kanal AWGN
3.6 Simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal Rayleigh Fading dan Kanal AWGN
Pada tahapan simulasi ini adalah menggunakan kanal AWGN dan kanal Rayleigh Fading sebagai medium transmisi. Pertama adalah tentukan parameter SNR pada kanal AWGN, kemudian isi parameter doppler frequency, path delay dan path gain pada blok Rayleigh Fading. Gambar 3.9 menunjukkan diagram simulasi modulator-demodulator dengan kanal AWGN dan Rayleigh Fading.
Gambar 3.9 Simulasi Modulator-Demodulator Dengan Kanal Rayleigh Fading dan AWGN.
Modulator BFSK Demodulator BFSK
Kanal AWGN Kanal
Rayleigh Fading
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Nilai Parameter Modulator BFSK
Pada kondisi nyata, Modulator-Demodulator BFSK bekerja pada frekuensi VHF (Very High Frequency) yang mana rentang frekuensinya dari 30 MHz sampai 300 MHz. Namun penulis menetapkan frekuensi carrier BFSK 50 KHz dengan pergeseran frekuensi ∆f 30 KHz dan frekuensi bit informasi 5 KHz.
Adapun alasan penulis memilih nilai- nilai tersebut karena memudahkan melihat bentuk sinyal pada blok Scope Simulink. Adapun Parameter Selengkapnya dari Modulator BFSK ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Nilai Parameter Modulator BFSK.
OSC1 (frekuensi mark)
Amplitudo (Volt) 5
Frekuensi (rad/sec) 2π ㆍ 90x106
Sample Time (sec) 1
100 ㆍ(2𝜋ㆍ 90x106) OSC2 (frekuensi space)
Amplitudo (Volt) 5
Frekuensi (rad/sec) 2π ㆍ 20x106
Sample Time (sec) 1
100 ㆍ(2𝜋ㆍ 20x106) Bernoulli Binary Generator
Probability of Zero 0.5
Frekuensi (Hz) 500x103
Sample Time (sec) 1
500x103
4.2 Nilai Parameter Demodulator BFSK
Parameter Demodulator BFSK yang di isi yaitu batas atas dan batas bawah blok bandpass filter, frekuensi cut-off lowpass, frekuensi highpass filter dan frekuensi cut-off riak filter.. Adapun nilai Parameter Demodulator BFSK ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Nilai Parameter Demodulator BFSK Bandpass Filter
Frekuensi batas atas (rad/sec) 2π ㆍ 90x106 Frekuensi batas bawah (rad/sec) 2π ㆍ 20x106
Highpass Filter
Frekuensi cut-off (rad/sec) 2π ㆍ 90x106 Lowpass Filter
Frekuensi cut-off (rad/sec) 2π ㆍ 20x106 Riak Filter
Frekuensi cut-off (rad/sec) 2π ㆍ 500x103
4.3 Sinyal Keluaran Tiap Blok Penyus un Demodulator BFSK
Sinyal keluaran dari masing- masing blok pada Demodulator BFSK didapat setelah melakukan percobaan simulasi menghubungkan modulator dengan demodulator secara langsung. Tiap blok pada Demodulator BFSK di hubungkan dengan Scope Simulink untuk di capture gambar sinyal keluarannya. Adapun bentuk sinyal pada tiap blok Demodulator BFSK, yaitu;
a. Sinyal Keluaran dari blok bandpass filter.
Sinyal termodulasi pertama akan memasuki blok bandpass filter. Sinyal keluaran dari blok bandpass filter adalah sinyal termodulasi. Bentuk sinyal keluaran dari blok bandpass filter ditunju kkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Sinyal Termodulasi.
Mark space
Sinyal informasi
Untuk melihat frekuensi mark dan frekuensi space di dalam sinyal termodulasi ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Frekuensi Mark dan Frekuensi Space.
b. Sinyal Keluaran dari Blok Highpass Filter.
Setelah melihat sinyal dari blok bandpass filter, selanjutnya melihat bentuk sinyal dari blok highpass dan lowpass filter. Bentuk sinyal keluaran dari blok highpass dan lowpass filter ditunjukkan pada Gambar 4.3.
(a)
(b)
Gambar 4.3 Sinyal Keluaran Blok Filter. (a) Highpass Filter. (b) Lowpass Filter.
Frekuensi (MHz)
Mark space
Mark space
Mark space
Jika sinyal diperbesar skalanya maka akan terlihat sinyal berbentuk sinusoidal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.
(a)
(b)
Gambar 4.4 Sinyal Keluaran Blok Filter Skala Diperbesar. (a) Highpass Filter. (b) Lowpass Filter.
Untuk melihat sinyal keluaran dari blok highpass dan lowpass dalam domain frekuensi ditunjukkan pada Gambar 4.5.
(a)
(b)
Gambar 4.5 Frekuensi Domain. (a) Highpass Filter. (b) Lowpass Filter.
Frekuensi (MHz)
Frekuensi (MHz)
space Mark
Mark space
Mark space
space Mark
c. Sinyal Keluaran Blok Envelope.
Tahap selanjutnya adalah melihat sinyal dari blok envelope pada masing- masing jalur sinyal yaitu jalur frekuensi mark dari blok highpass filter dan jalur frekuensi space dari blok lowpass filter. Sinyal keluaran blok envelope ditunjukkan pada Gambar 4.6.
(a)
(b)
Gambar 4.6 Sinyal Keluaran Blok Envelope. (a) Jalur Sinyal Frekuensi Mark. (b) Jalur Sinyal Frekuensi Space.
Jika sinyal diperbesar skalanya maka akan terlihat sinyal berbentuk sinusoidal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.
(a)
(b)
Gambar 4.7 Sinyal Keluaran Blok Envelope Skala Diperbesar. (a) Jalur Sinyal Frekuensi Mark. (b) Jalur Snyal Frekuensi Space.
Mark space
Mark space
Mark
space
Mark space
d. Sinyal Keluaran dari Blok Riak Filter.
Setelah sinyal di searahkan dari AC menjadi DC pada blok envelope, sinyal keluaran dari blok envelope masih terdapat riak sehingga perlu difilter kembali dengan blok lowpass filter agar sinyal mendekati DC murni sehingga dapat dilakukan operasi pengurangan (substracting) sinyal. Gambar 4.8 menujukkan sinyal keluaran dari riak filter.
Gambar 4.8 Sinyal Keluaran dari Blok Riak Filter.
e. Sinyal Keluaran Blok Substract.
Setelah riak dari kedua sinyal di filter sehingga mendekati nilai DC murni, maka dilakukan proses pengurangan dengan menggunakan blok substract.
Adapun bentuk sinyal keluaran blok substract ditunjukkan pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Sinyal Keluaran dari Blok Substract.
f. Sinyal Keluaran Blok Komparator
Hasil pengurangan kedua sinyal tersebut menjadikan sinyal DC kembali menjadi sinyal AC karena adanya amplitudo positif dan negatif. Sinyal positif dan sinyal negatif inilah yang akan dikomparasikan oleh blok komparator. Dengan membuat referensi komparator bernilai nol, maka sinyal postif akan menandakan
Mark space
bit 1 informasi dan sinyal negatif menandakan bit 0 informasi. Adapun bentuk sinyal blok komparator yang merupakan sinyal demodulator dan perbandingannya dengan sinyal informasi ditunjukkan pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Bentuk Sinyal Output Demodulator dan Sinyal informasi.
Sinyal berwarna ungu adalah sinyal output demodulator dan yang berwarna kuning adalah sinyal informasi. Tampak pada Gambar 4.10 bahwasanya terjadi delay sehingga sinyal keluaran demodulator bergeser fasenya.
4.4 Pengaruh Nilai SNR Pada Sinyal Demodulasi
Dengan menggunakan kanal AWGN sebagai medium transmisi pada simulasi Modulator-Demodulator BFSK maka akan terjadi perubahan pada sinyal demodulasi. Hal ini disebabkan karena terdapat noise pada kanal AWGN yang berupa whitenoise yaitu noise yang amplitudonya tersebar merata disetiap frekuensi. Adapun nilai parameter kanal AWGN ditunjukkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Paramter AWGN
Parameter Nilai
Rentang SNR 0 dB - 9 dB
Kenaikan Step 1 dB
Bit Informasi 10110101 10110101 10110101
Pada percobaan ini melihat bagaiamana bentuk sinyal demodulasi akibat pengaruh nilai SNR mulai dari 0 dB sampai 4.5 dB. Adapun bentuk sinyal demodulasi akibat pengaruh nilai SNR ditunjukkan pada Tabel 4.4.
Sinyal De modulasi
Sinyal Informasi
Tabel 4.4 Bentuk Sinyal Demodulasi Akibat Nilai SNR pada kanal AWGN SNR Sinyal demodulasi vs Sinyal Informasi Sesuai
tujuan?
0
Tidak
1
Tidak
2
Tidak
3
Tidak
4
Tidak 5
Tidak
6
Ya
7
Ya
8
Ya 9
Ya
4.5 Pengaruh Nilai Frekuensi Doppler Pada Sinyal Demodulasi
Dengan menggunakan kanal Rayleigh Fading sebagai medium transmisi pada simulasi Modulator-Demodulator BFSK maka akan terjadi perubahan pada sinyal demodulasi. Hal ini disebabkan karena terjadi pergeseran frekuensi dan perubahan amplitudo pada kanal Rayleigh Fading. Nilai SNR yang cocok agar Demodulator BFSK bekerja dengan baik telah di dapat saat percobaan simulasi Modulator-Demodulator BFSK dengan Kanal AWGN. Nilai SNR pada percobaan ini adalah 4.5 dB.
Tabel 4.5 Parameter Rayleigh Fading.
Maximum dopler shift(Hz) 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1KHz, 10KHz, 100KHz, 1MHz Discrete path delay vector(sec) 2e-6
Average Path Gain (dB) -3
SNR(dB) 6
Pengaruh sinyal modulasi dan demodulasi akibat adanya Fading pada kanal Rayleigh Fading ditunjukkan pada tabel 4.6.
Tabel 4.6 Bentuk Sinyal Demodulasi Untuk Setiap Nilai Frekuensi Doppler Maksimum.
Frekuensi dopler max (Hz)
Bentuk Sinyal Demodulasi Sistem
Sesuai?
1
Ya 10
Ya
100
Ya
1K
Ya
10K
Tidak
100K
Tidak
1M
Tidak
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pembahasan pada bab 4 maka dapat dibuat kesimpulan bahwa:
1. Modul simulasi modulator dan demodulator BFSK telah sesuai dengan teori yang ada dengan dibuktikan bahwa program simulasi yang dibuat telah berhasil dengan baik.
2. Simulasi BFSK dengan medium transmisinya berupa kanal AWGN, sinyal output demodulasi akan bekerja dengan baik apabila SNR diatas 6dB.
3. Simulasi BFSK dengan medium transmisinya berupa kanal Rayleigh Fading dan AWGN, berdasarkan parameter yang ditunjukkan pada Tabel 4.5 maka didapat sinyal output modulasi akan mulai mengalami gangguan yang buruk apabila frekuensi doppler maksimum diatas 10 Khz.
5.2 Saran
Saran bagi mahasiswa yang akan menggunakan modul ini adalah 1. Lakukan percobaan dengan nilai parameter yang berbeda.
2. Coba untuk menambahkan orde filter.
3. Perbesar atau perkecil nilai pergeseran frekuensi ∆f.
4. Coba gunakan halfwave rectifier pada blokenvelope dan lihat bentuk sinyal mulai dari blok envelope sampai blok komparator yaitu sinyal demodulasi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Simon Haykin and Michael Moher, Introduction to Analog and Digital Communications, 2nd ed. USA: Jhon Wiley & Sons,INC, 2007.
[2] Mylene Pischella and Didier Le Ruyet, Digital Communications 2. USA: Jhon Wiley & Sons,INC, 2015.
[3] Arthur A Giordano and Allen H Levesque, Modeling of Digital Communication systems Using simulink. USA: Jhon Wiley & Sons,Inc, 2015.
[4] Thede Les, Practical Analog and Digital Filter Design.: Artech House, Inc, 2004.
[5] Wai Kai Chen, The Circuit and Filters handbook, 3rd ed. USA: Taylor &
Francis Group, 2009.
