TUGAS AKHIR PENERIMA DATA DIGITAL PADA PENERIMAAN FM MELALULI SALURAN SCA (SUBSIDIARY

i

TUGAS AKHIR

PENERIMA DATA DIGITAL PADA PENERIMAAN

FM MELALULI SALURAN SCA (

SUBSIDIARY

COMMUNICATIONS AUTHORIZATION

)

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh

LEONARDUS AGUNG FIRAMANTO NIM : 045114022

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

FINAL PROJECT

DIGITAL DATA RECIEVER IN FM RECEPTION

THROUGH SCA (SUBSIDIARY COMMUNICATIONS

AUTHORIZATION) CHANNEL

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to obtain the Sarjana Teknik Degree

in Electrical Engineering

By :

LEONARDUS AGUNG FIRMANTO Student Number : 045114022

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini

tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan

dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, Maret 2010

Penulis

vii

viii

INTISARI

Fasilitas penyiaran teledata disediakan oleh setiap pemancar FM stereo yang

standar. Ada dua jenis sistem pengiriman teledata yang saat ini digunakan, yaitu

system RDS (Radio Data system) yang berasal dari European Boardcasting Union

(EBU) dan system teledata mengunakan SCA (Subsidiary Communications

Authorization) yang berasal dari Amerika Serikat.

Subsidiary Communications Authorization (SCA) merupakan fasilitas

tambahan yang ada pada pemancar FM stereo. SCA menggunakan frekuensi carrier

67 kHz. Simpangan frekuensi puncak sebesar 7,5 kHz dengan sistem modulasi audio

jenis Double Side Band Supressed

Hasil dari penelitian ini adalah sluran SCA digunakan untuk pengiriman data

digital berupa data teks dari komputer dan ditmpilkan pada LCD. Pengiriman data

digital dapat di aplikasikan pada iklan, informasi cuaca, dan datatext lain. Pada

penelitian ini penulis akan meneliti pemanfaatan SCA untuk pengiriman dan

ix ABSTRACT

Tele-data broadcasting is a kind of facility provided by every standard FM Stereo

transmitter. There are two systems in transmitting tele-data, i.e. RDS (Radio Data System) introduced by European Broadcasting Union ( EBU) and SCA (Subsidiary Communications Authorization) from USA.

SCA ( Subsidiary Communications Authorization) is an additional facility to FM Stereo transmitter. It uses carrier 67 kHz frequency. The highest deviation frequency is 7,5 kHz in audio modulation system with Double Side Band Supressed type.

x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Penerima Data Digital Pada Penerima FM melalui saluran SCA (Leonardus Agung Firmanto)”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Dalam penyusunannya, banyak pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan pada penulis, oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Damar Widjaja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi bimbingan.

2. Bapak Alexius Rukmono, S.T. selaku Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis.

3. Untuk seluruh dosen-dosen di program studi Teknik Elektro atas segala tempaan ilmunya.

4. Bapak (Yohanes de Brito Sukata), Ibuku tercinta (Bernadete Sukarmi), kakak-kakaku mas Widhi dan Tyas yang selalu memberiku dorongan, semangat, nasihat dan dukungan moril, spiritual maupun materi. 5. Untuk mbah kakung dan mbah yang selalu memberiku dorongan,

semangat, nasihat dan dukungan moril, spiritual maupun materi 6. Untuk Maria Rhosari Andriyani atas doa, dukungan, dan semangat

tanpa henti.

7. Mas Ismu, mas Herlambang, mas Ahmadi dan seluruh teman-teman di Geolectro Indonesia atas segala bantuan dan bimbingannya.

xi

9. Teman-teman kos PATRIA atas segala dukukan dan doanya.

10.Untuk seluruh teman-teman elektro angkatan 2004 atas segala doa dan dukungannya.

11.Para laboran elektro atas kesabaran dan bantuan yang telah diberikan. 12.Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas

bantuannya, bimbingan, kritik dan saran.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari Pembaca agar dalam proses penulisan di kemudian hari dapat semakin baik. Semoga Tugas Akhir dapat dimanfaatkandan dikembangkan lebih lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat.

Yogyakarta, Maret 2010

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………... HALAMAN PERSETUJUAN………... PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……… HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP………... INTISARI………... ABSTRACT………... KATA PENGANTAR………... DAFTAR ISI……….. DAFTAR GAMBAR………. DAFTAR TABEL………..

BAB I : PENDAHULUAN

1.1 Judul……… 1.2 Latar Belakang………... 1.3 Batasan Masalah……… 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian……….. 1.5 Metodologi Penelitian………

i iii iv v vi vii viii

x xiv xviii

1 1 2 2 3

BAB II : DASAR TEORI

2.1 Modulasi Frekuensi……….. 2.2 Pemancar FM………

xiii

2.3 Penerima FM………. 2.4 SCA……… 2. 4.1. Pembangkit SCA………..………. 2.4.2. SCA Decoder……….………... 2.5 Frekuensi Referensi 67 kHz……… 2.6 Balance Modulator……… 2.7 Filter..………..……….. 2.7.1. BPF………. 2.7.2 LPF………. 2.7.3. HPF……… 2.8 Frequency Shift Keying (FSK)………...

2.8.1. Binary Frequency Shift keying……….……… 2.8.2. Demodulator FSK………. 2.9 Mikrokontroler…………...……… 2.10 Penampil LCD………..……….

7 8 9 10 11 12 13 14 16 18 19 19 22 24 28

BAB III : PERANCANGAN ALAT

3.1 Alur perancangan………. 3.2 Osilator 67 kHz……… 3.3 Balance Modulator……….………... 3.4 BPF ……….………....

3.4.1 Perancangan HPF pada BPF……..….……….……… 3.4.2 Perancangan LPF pada BPF ………..

xiv

3.5 LPF……… 3.6. Perancangan Demodulator FSK………. 3.7. AVR ATMEGA8535 dan Penampil LCD……….

BAB IV : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Perangkat keras hasil perancangan………... 4.2 Hasil pengujian alat secara keseluruhan……….. 4.3. Pengujian tiap blok diagram………

4.3.1. Osilator 67 kHz……… 4.3.2. Balance modulator……… 4.3.3. Band pass filter………..

4.3.4. Low pass filter 2,5 kHz……… 4.3.5 Demodulator FSK……….

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan………... 5.2 Saran………..

DAFTAR PUSTAKA……… 36 38 39

43 43 44 45 48 50 51 61

54 55

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. (a) Sinyal informasi………. 5

(b) Sinyal carrier………. 5

(c) gelombang termodulasi frekuensi dengan tegangan sebagai fungsi waktu………. 5

(d) gelombang termodulasi frekuensi dengan frekuensi sebagai fungsi waktu………. 5

Gambar 2.2. Diagram blok sistem pemancar radio FM……… 6

Gambar 2.3. Diagram blok penerima FM stereo... ………. 7

Gambar 2.4. Spektrum frekuensi boardcast FM stereo dengan SCA untuk teledata……… 8 Gambar 2.5. Blok diagram pembangkit SCA……….. 9

Gambar 2.6. (a) Sinyal pemodulasi………. 10

(b) Sinyal AM……….. 10

(c) Sinyal DSBSC………..……… 10

Gambar 2.7. Blok diagram SCA decoder pada FM stereo……… 11

Gambar 2.8. (a) Osilator collpits……….. 11

(b) Osilator Clapp……… 11

(c) Osilator crystal pierce ………. 12

Gambar 2.9. Gelombang output balance modulator…...……….…... 13

Gambar 2.10. Karakteristik tanggapan band pass filter ……….……... 14

Gambar 2.11. Rangkaian BPF pita lebar..………...………. 16

Gambar 2.12. Rangkaian LPF tipe Butterworth……….. 16

xvi

Gambar 2.14. Rangkaian aplikasi HPF……… 18

Gambar 2.15. Tanggapan frekuensi HPF……… 19

Gambar 2.16. (a) input digital dan analog pada FSK transmiter serta keluarannya (b) fungsi step tegangan dengan keluaran fungsi ster frekuensi…. 20 21 (c)perbandingan input biner dan output analog……….. 21

Gambar 2.17. Konfigurasi pin TCM3105……… Gambar 2.18. Pin ATMEGA8535………. 22 26 Gambar 2.19. Alamat pada LCD 2x16……….. 28

Gambar 3.1. Blok diagram perancangan sistem... 29

Gambar 3.2. Rangkaian osilator sebagai frekuensi referensi 67 kHz……… 30

Gambar 3.3. Balance modulator dengan IC MC1496………... 31

Gambar 3.4. Rangkaian BPF……….. 32

Gambar 3.5. Rangkaian HPF pada BPF……….. 34

Gambar 3.6. Rangkaian LPF pada BPF…..………... 36

Gambar 3.7. Rangkaian LPF 2,5 kHz………. 37

Gambar 3.8. Rangkaian FSK demodulator dengan IC TCM3105………. 39

Gambar 3.9. Rangkaian AVR ATMEGA8535 dengan LCD 2x16………. 40

Gambar 3.10. Flowchart pengolahan data pada mikrokontroler………. Gambar 4.1 Hardware hasil perancangan……… Gambar 4.2 Osilator 67 kHz……….. Gambar 4.3 Output osilator 67 kHz……… Gambar 4.4 Output balance modulator dengan input dua gelombang sinus……… Gambar 4.5 Output Balance Modulator dengan frekuensi carrier 67 kHz gelombang kotak dan sinyal termodulasi 2,5 kHz gelombang sinus………. 41 43 44 45 46 47 Gambar 4.6

Sinyal

Output

BPF……….………..

47

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Penguatan filter butterworth……… 17

Tabel 2.2. Mode operasi TCM3105………..……….. 24

Tabel 4.1. Keterangan dan fungsi umum blok-blok rangkaian penerima SCA pada FM boardcast……….………. 45

Tabel 4.2. Hasil pengujian BPF 59,5-74,5……….. 51

Tabel 4.3. Hasil pengujian LPF………. 54

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Komunikasi pada dasarnya adalah pertukaran informasi antara dua tempat yang berjauhan dengan media atau perangkat elektronika [1]. Informasi yang dimaksud dapat berupa sinyal suara dan data. Dalam pengiriman data maupun suara dikenal beberapa modulasi, salah satunya adalah modulasi frekuensi (FM).

Saat ini radio FM berkembang dengan pesat. Siaran radio FM di Indonesia sudah cukup luas diselenggarakan, bahkan hingga kota-kota kecil. Fasilitas radio FM di Indonesia masih belum dimanfaatkan secara maksimal karena ada fasiltitas yang tidak dimanfaatkan yakni fasilitas pengiriman teledata.

Fasilitas penyiaran teledata disediakan oleh setiap pemancar FM stereo yang standar. Ada dua jenis sistem pengiriman teledata yang saat ini digunakan, yaitu system RDS (Radio Data system) yang berasal dari European Boardcasting Union (EBU) dan system teledata mengunakan SCA (Subsidiary Communications Authorization) yang berasal dari Amerika Serikat.

Karena menggunakan modulasi frekuensi, sehingga sistem SCA lebih kebal terhadap derau dibanding sistem RDS. Keunggulan lainnya adalah laju pengiriman data yang lebih tinggi, karena bandwidth lebih besar dan untai penerima yang lebih sederhana. Karena keunggulan-keunggulan itulah maka sistem SCA dipilih sebagai obyek studi untuk meneliti kemungkinan penerapannya di Indonesia. Sistem teledata dengan kanal SCA pada perkembanggannya dapat digunakan untuk pengiriman data digital. Pengiriman data digital dapat di aplikasikan pada iklan, informasi cuaca, dan datatext

lain. Pada penelitian ini penulis akan meneliti pemanfaatan SCA untuk pengiriman dan penerimaan data

1.2. Batasan Masalah

Batasan masalah yang menjadi acuan penulis adalah sebagai berikut: 1. Pesawat penerima mengunakan pesawat penerima buatan pabrik.

2

3. SCA menggunakan frekuensi carrier sebesar 67 kHz. 4. Demodulator FSK menggunakan IC TCM3105

5. Kecepatan transfer data digital dari pemancar sebesar 1200 bps (Bit Per Second). 6. Penggolahan data digital menggunakan mikrokontroler AVR ATMega8535. 7. Penampil menggunakan LCD dengan 16 baris dan 2 kolom (16x2).

1.3. Tujuan Penelitian

Menghasilkan perangkat elektronik yang mampu mengirimkan informasi yang mengunakan kanal SCA pada sistem radio FM boardcast.

1.4. Manfaat Penelitian

1. Memberikan manfaat lebih pada penyiaran radio FM misalnya untuk informasi cuaca, iklan, dan indeks harga saham.

2. Hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan sebagai rujukan untuk pengembangan sistem komunikasi pemanfaatan kanal SCA pada radio FM.

1.5. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir yang digunakan di dalam penyusunan tugas akhir adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pendahuluan berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini memberikan penjelasan tentang pengertian dan prinsip kerja modulasi frekuensi (frequency modulation, FM) secara umum, penerima FM dan bagian-bagian dari penerima FM, dasar teori SCA (Subsidiary Communications Authorization), modulasi FSK (frequency Shift keying), serta penampil pada layar LCD.

BAB III PERANCANGAN

3

BAB IV DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi pembandingan data hasil percobaan dengan data perhitungan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi ringkasan hasil penelitian yang telah dilakukan dan usulan yang berupa ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan.

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Modulasi Frekuensi (FM)

Modulasi adalah proses penumpangan sinyal yang berisi informasi ke sinyal carrier yang berupa gelombang sinusoida berfrekuensi tinggi [2]. Sinyal

carrier merupakan sinyal radio yang mempunyai frekuensi jauh lebih tinggi dari frekuensi sinyal informasi. Modulasi Frekuensi (Frequency Modulation, FM) adalah proses penumpangan sinyal yang berisi informasi ke sinyal carrier dengan frekuensi sinyal carrier yang akan berubah seiring dengan perubahan frekuensi sinyal informasi, tetapi amplitudo gelombang carrier relatif tetap.

Gambar 2.1 menunjukkan jika amplitudo dari sinyal informasi bernilai positif, maka frekuensi carrier disimpangkan sebesar ± f . Frekuensi carrier

bernilai f1 pada saat amplitudo sinyal informasi positif dan akan bernilai –f1 saat amplitudo sinyal informasi negatif. Deviasi frekuensi ( f) adalah simpangan yang dialami oleh frekuensi carrier (fc) akibat perubahan amplitudo sinyal informasi (Am).

FM menjadi teknik modulasi yang sering digunakan karena mempunyai kelebihan dibanding AM (Amplitude Modulation) antara lain :

1) Perbandingan daya sinyal terhadap daya derau S/N (signal to noise ratio) pada FM dapat ditingkatkan tanpa harus meningkatkan daya yang dipancarkan tetapi dengan pelebaran bandwidth.

2) Lebih tahan terhadap noise. Alokasi frekuensi untuk FM antara 88 MHz – 108 MHz yang terletak dalam pita VHF (Very High Frequency) relatif lebih bebas dari gangguan akibat atmosfir maupun interferensi.

5

Gambar 2.1. (a) Sinyal informasi. (b) Sinyal carrier. (c) Gelombang termodulasi frekuensi dengan tegangan sebagai fungsi waktu. (d) Gelombang termodulasi

frekuensi dengan frekuensi sebagai fungsi waktu [2].

2.2. Pemancar FM

6

Gambar 2.2. Diagram blok sistem pemancar radio FM [2].

Keterangan masing – masing diagram blok yaitu sebagai berikut:

1. Audio input merupakan sumber sinyal informasi yang akan ditumpangkan pada sinyal carrier.

2. Penguat audio berfungsi untuk menguatkan audio input yang berisi sinyal informasi sebelum diteruskan ke modulator FM.

3. Osilator Radio Frequency (RF) berfungsi sebagai penghasil frekuensi carrier. 4. Modulator FM berfungsi sebagai alat untuk memodulasi sinyal carrier dari

osilator RF dengan sinyal informasi dari penguat audio.

5. Pengali frekuensi berfungsi sebagai pengali frekuensi termodulasi untuk mendapatkan frekuensi yang lebih tinggi.

6. Buffer berfungsi untuk mengisolasi osilator dari tingkat-tingkat selanjutnya sehingga perubahan dalam penggandengan dan pembebanan antena tidak mempengaruhi frekuensi osilator RF.

7. Driver berfungsi mengatur kestabilan frekuensi osilator RF dari penguat penyangga sebelum diumpankan ke penguat akhir.

8. Penguat akhir berfungsi menguatkan sinyal termodulasi ke antena agar dapat dipancarkan oleh antena dengan jangkauan yang cukup jauh.

7

2.3. Penerima FM

Penerima FM stereo yang digunakan pada penelitian ini adalah penerima FM yang banyak dijual di pasaran, yang merupakan suatu penala radio FM [2]. Gambar 2.3 menunjukkan bahwa penerima FM stereo terdiri dari rangkaian penguat RF, pencampur, osilator lokal, penguat IF (Intermediate Frequency), dan AFC (Automatic Frequency Control).

Gambar 2.3. Blok diagram penerima FM stereo [2].

8

2.4. SCA

SCA adalah fasilitas tambahan yang diberikan pada pemancar FM stereo [1]. Pemanfaatan spektrum saluran SCA untuk teledata ditunjukkan pada Gambar 2.4. SCA biasanya digunakan untuk pengiriman data analog, data seperti audio untuk musik latar, backsound di toko-toko, sebagai repeater radio panggil, dan pada perkembangannya bisa untuk pengiriman data secara digital. Suatu perangkat yang disebut stereo generator diperlukan untuk proses multiplexing dan memodulasi sinyal stereo pada pamancar FM. Multiplexing adalah proses penggabungan dua sinyal untuk dapat menggunakan sumber daya komunikasi secara bersama-sama.

Gambar 2.4. Spektrum frekuensi broadcast FM stereo dengan SCA untuk teledata [1].

2.4.1 Pembangkit SCA

Pembangkit isyarat SCA merupakan isyarat tambahan yang diberikan pada

stereo generator, dengan frekuensi pembawa 67 kHz [1]. Simpangan frekuensi yang digunakan adalah 7,5 kHz dengan bandwidth antara 59,5-74,5 kHz. Gambar 2.5 menunjukkan audio input dari isyarat SCA ini dilewatkan tapis pelewat bawah 2,5 kHz untuk membatasi bidangnya.

Frekuensi referesi 67 kHz dihasilkan dengan memasukkan frekuensi osilator ke dalam rangkaian pembagi. Sinyal termodulasi frekuensi dihasilkan dari

9

sinyal informasi dan siyal osilator 67kHz. Dari Low Pass Filter (LPF) dan pembangkit 67 kHz sinyal keluaran dari balance modulator dilewatkan Band Pass Filter (BPF) 59,5-74,5 kHz, agar frekuensi di atas dan di bawah 67 kHz dapat diredam. Langkah terakhir yaitu pengabungan dari isyarat SCA dan stereo generator pada pencampur (Mixer) dan dipancarkan pada frekuensi 90 MHz.

Gambar 2.5. Blok diagram pembangkit SCA [1].

Output dari pembangkit SCA adalah gelombang DSBSC (Double Side Band Suppresed carrier). Gelombang DSBSC dihasilkan dari rangkaian penggali pada Balanced modulator. Gambar 2.6 memperlihatkan modulasi AM DSBSC

10

2.4.2 SCA Decoder

Penerima SCA merupakan rangkaian yang ditambahkan pada penerima

tuner FM stereo yang banyak tersedia di pasaran [1]. Gambar 2.6 menunjukkan blok diagram penerima SCA. Penerima SCA pada dasarnya mempunyai blok bagian yang sama dengan pembangkit SCA. Sinyal SCA termodulasi 67 kHz didapatkan lagi dari output dari penerima FM dilewatkan BPF dengan frekuensi 59,5-74.5 kHz. Output BPF dan pembangkit 67 kHz menjadi input balance modulator untuk menghilangkan power cariier dari sinyal pada saluran SCA.

Outputbalance modulator dimasukkan ke LPF 2,5 kHz agar didapatkan kembali sinyal informasi yang dipancarkan.

Gambar 2.7. Blok diagram SCA decoder pada FM stereo [1].

2.5. Frekuensi Referensi 67 KHz

11

C

L

C

Q2

2

3

1

L

VDD

R C

VCC

L1

C

C R

Q3

1

2

3

L3

R

C C

VCC

Y1

CRY STAL

C R

Q3

1

2

3

L3

R

C C

Gambar 2.7. Contoh osilator (a)Osilator Collpits. (b)Osilator Clapp. (c)Osilator crystal Pierce [3].

Osilator kristal dengan frekuensi orde MHz dapat dipilih untuk memperoleh kestabilan yang baik. Untuk mendapatkan frekuensi 67 kHz, osilator kristal dapat dibagi dengan decade counter. Deviasi frekuensi masih dapat terjadi pada keluaran osilator kristal, karena masih melewati rangkaian pembagi

2.6.Balance Modulator

Suatu sinyal yang dimodulasi sinusoidal biasanya mengandung 3 komponen yaitu frekuensi sisi atas, frekuensi sisi bawah, dan frekuensi carrier

(a) (b)

12

[4]. Sinyal ini adalah hasil kali antara sinyal carrier dan sinyal pemodulasi. Dirumuskan sebagai berikut:

dengan = sinyal hasil modulasi frekuensi, = sinyal carrier,

= sinyal modulasi sisi atas, = sinyal modulasi sisi bawah. Kedua frekuensi sisi ini muncul karena perkalian dari sinyal

carrier dan sinyal pemodulasi. Sedangkan sisi pembawa mucul karena nilai amplitudo sinyal carrier lebih besar daripada amplitudo sinyal pemodulasi.

Penerima menggunakan balance demodulator. Balance demodulator

berfungsi untuk meniadakan suku dc. Keluaran balance demodulator akan menghasilkan dua suku jalur sisi yang dirumuskan dengan

dengan = sinyal keluaran balance modulator. Balance demodulator

dalam bentuk IC pada dasarnya terdiri atas sekelompok rangkaian yang meggunakan sistem swiching. Rangkaian ini akan membalikkan polaritas sinyal secara periodik, sehingga memberikan efek perkalian sinyal suatu gelombang persegi.

Salah satu IC balance demodulator adalah IC MC1496. Rangkaian aplikasi IC MC1496 sebagai balance demodulator dipelihatkan pada Gambar 3.3. Gambar 2.8 memperlihatkan hasil penggolahan modulasi dari balance modulator

Gambar 2.9. Gelombang output balanced modulator [4]. (2.1)

13

2.7.Filter

Fiter adalah Rangkaian yang menghasilkan karakteristik tanggapan frekuensi yang telah ditentukan dengan tujuan melewatkan rentang frekuensi tertentu dan menekan/menolak rentang frekuensi yang lain [5]. Filter aktif terdiri dari kombinasi resistor, kapasitor, dan satu atau lebih komponen aktif (seperti Op-Amp) dengan umpan balik

Kelebihan dari filter aktif adalah [5]:

1. Tidak memerlukan lilitan (induktor), sehingga tidak ada masalah pada frekuensi rendah dan mudah diimplementasikan pada frekuensi sangat rendah.

2. Karakteristik tanggapan frekuensi mendekati ideal. 3. Ukuran yang kecil dan biaya yang murah.

Kekurangan dari filter aktif adalah [5]:

1. Kurang handal dibanding komponen pasif. 2. Membutuhkan catu daya.

3. Batasan praktis frekuensi kerja 100 kHz (bekerja baik dibawah 100 kHz). 4. Ada kemungkinan tidak stabil, karena adanya umpan balik.

2.7.1. BPF

BPF adalah suatu rangkaian yang dirancang untuk melewatkan isyarat dalam satu range bandwidth antara fL dan fH dan menolak semua isyarat diluar Bandwidth ini [5]. Jenis filter ini mempunyai tegangan keluaran maksimum (Ar)

pada suatu frekuensi yang disebut frekuensi resonan fr yang diperlihatkan pada

14

Gambar 2.10. Karakteristik tanggapan band pass filter [5].

BPF digolongkan menjadi filter pita sempit dan filter pita lebar. Filter pita sempit adalah sebuah filter yang mempunyai bandwidth lebih kecil dari sepersepuluh frekuensi resonannya B_< f_r

10 1

, dan faktor kualitas Q lebih kecil dari 10 disebut filter pita lebar (wideband filter). Faktor kualitas (Q) adalah perbandingan frekuensi resonansi terhadap bandwidth. Q menunjukkan selektifitas rangkaian, makin tinggi Q makin selektif rangkaiannya.

B fr

Q= atau rad s

Q fr

B= /

dengan Q adalah faktor kualitas, fr frekuensi tengah, B adalah bandwidth. Bandwidth pada BPF ditentukan dengan persamaan:

B = FH - FL

dengan B adalah bandwidth atau jangkauan frekuensi pada BPF, FH adalah

frekuensi cutoff HPF, dan FL adalah frekuensi cutoff LPF.

Pada aplikasi audio, biasanya membutuhkan suatu filter yang mampu meloloskan frekuensi-frekuensi dalam jangkauan yang cukup lebar dengan penguatan yang rata-rata konstan. Gambar 2.8 adalah rangkaian LPF dan HPF yang berfungsi sebagai BPF.

Filter pita lebar dengan nilai Q yang sangat rendah sulit untuk dihasilkan dengan filter BPF. Oleh sebab itu dua buah filter digunakan pada perancangan ini yaitu sebuah filter lolos rendah, dengan frekuensi cutoff fH dan sebuah filter lolos

tinggi, dengan frekuensi cutofffL.

(2.3)

15

Penguatan dari rangkaian BPF adalah penguatan dari HPF dikalikan dengan penguatan LPF yaitu

A=ALPF*AHPF

dengan A adalah penguatan total, ALPF adalah penguatan bagian LPF, dan AHPF

adalah penguatan pada bagian HPF.

Gambar 2.11. Rangkaian BPF pita lebar [5].

2.7.2. LPF

LPF adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam frekuensi tinggi dengan batas frekuensi maksimal fc [5]. Rangkaian LPF diperlihatkan pada Gambar 2.9. Tanggapan frekuensi pada LPF diperlihatkan pada Gambar 2.10. Pada LPF, rangkaian terdiri atas resistor dan kapasitor yang dirangkai dengan penguat operasional.

Nilai fc dapat dirumuskan dengan persamaan [5]:

dengan adalah nilai frekuensi carrier, nilai dari resistor R1=R2=R, dan nilai

C1=C2=C. Filter Butterworth mempunyai penguatan yang diperoleh dari

penguatan tidak membalik ditentukan dengan persamaan [5]:

(2.5)

(2.6)

16

Gambar 2.12. Rangkaian LPF tipe Butterworth [5].

Gambar 2.13. Tanggapan frekuensi untuk LPF [5].

dengan K adalah penguatan, Rf adalah resistor beban pertama, dan Ri adalah resistor beban kedua. Nilai K dapat diketahui dari Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Penguatan filter butterworth [5].

Orde Poles K1 K2 K3 Penguatan DC

2 2 1,586 - - 1,586(4.00dB)

3 2

1

1 - - 2

(6,02dB)

4 2

2

1,152 2,235 - 2,5749

17

Tabel 2.1 (Lanjutan) penguatan filter butterworth [5].

Orde Poles K1 K2 K3 Penguatan DC

5 2

2 1

0,3819 1,3820 - 3,2917

(10,35dB)

6 2

2 2

1,086 1,586 2,483 4,0258

(12,48dB)

2.7.3.HPF

HPF adalah sebuah rangkaian yang memperlemah isyarat di bawah frekuensi cutoff dan melewatkan semua isyarat yang frekuensinya di atas frekuensi cutoff itu [5]. Rangkaian HPF juga terdiri dari resistor dan kapasitor yang dirangkai dengan penguat operasional. Letak resistor dan kapasitor pada HPF berlawanan dengan LPF. HPF orde 2 jenis butterworth ditunjukkan pada Gambar 2.11. Gambar 2.12 menunjukkan tanggapan frekuensi HPF.

18

Gambar 2.15. Tanggapan frekuensi HPF [5].

Nilai fc dapat dirumuskan dengan persamaan [5]:

dengan adalah nilai frekuensi carrier, nilai dari resistor R1=R2=R, dan nilai

C1=C2=C. Filter Butterworth mempunyai penguatan yang diperoleh dari

penguatan tidak membalik ditentukan dengan persamaan [5]:

dengan K adalah penguatan, Rf adalah resistor beban pertama, dan Ri adalah resistor beban kedua. Nilai K dapat diketahui dari Tabel 2.1.

2.8. Frequency Shift Keying (FSK)

2.8.1. Binary Frequency Shift Keying

Frequency shift keying (FSK), merupakan sistem modulasi yang menggunakan frekuensi sebagai modulatornya [6]. Dalam pengiriman data digital dapat juga menggunakan Binary Frequency Shiht Keying (BFSK). BFSK memiliki bentuk modulasi sudut dengan envelope konstan yang mirip dengan FM konvensional. Dalam modulasi FSK sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner. Modulasi FSK bervariasi di antara dua level tegangan diskrit. Persamaan yang umum untuk sebuah sinyal BFSK adalah

(2.8)

19

dengan v(t) adalah gelombang FSK biner, Vc adalah puncak amplitudo carrier

tidak termodulasi, c adalah carrier frequency (dalam radian), fm(t) adalah frekuensi sinyal digital biner pemodulasi, dan adalah beda sinyal pemodulasi (dalam radian).

Sesuai perubahan sinyal input biner dari suatu logika 0 ke logika 1, dan sebaliknya, output FSK bergeser di antara dua frekuensi yaitu mark frequency

atau logika 1 dan space frequency atau logika 0. Sehingga, laju perubahan output

sebanding dengan laju perubahan input.

Gambar 2.16. (a) Input digital dan analog pada FSK transmitter serta keluarannya.

(b) Input fungsi step tegangan dengan keluaran fungsi step frekuensi. (c) Perbandingan input biner dengan output analog [6].

(2.10)

20

Gambar 2.16. (Lanjutan). (a) Input digital dan analog pada FSK transmitter serta keluarannya. (b) Input fungsi step tegangan dengan keluaran fungsi step frekuensi.

(c) Perbandingan input biner dengan output analog [6].

Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second (bps). Laju perubahan pada output

modulator disebut baud atau baud rate dan sebanding dengan keterkaitan waktu pada satu elemen sinyal output. Esensinya, baud adalah kecepatan simbol per detik. Dalam BFSK, laju input dan laju output adalah sama, sehingga bit rate dan

baud rate adalah sama.

2.8.2. Demodulator FSK

Demodulator FSK digunakan untuk mendapatkan gelombang kotak dari gelombang sinus yang masuk [7]. Sinyal sinus yang masuk dalam kondisi dua

(b)

21

frekuensi diubah ke data digital ”0” dan ”1”. Demodulator FSK ini menggunakan rangkaian demodulator terintegrasi jenis TCM3105

Karakteristik dari TCM3105 adalah [7] : 1. Modem FSK terintegrasi.

2. Memiliki dua standar spesifikasi Bell 202 dan CCITT V23. 3. Memiliki pengiriman data modulasi hingga 1200 baud.

4. Pengiriman dan penerimaan data Half-Duplex hingga 1200 baud.

5. Operasi Full-Duplex dengan kecepatan pengiriman 1500 baud dan penerima 150 baud.

6. Memiliki Group Equalization dan filter pemancar/penerima. 7. Memiliki pendeteksi sinyal pembawa dan kesalahan output. 8. Hemat daya dengan tegangan tunggal 5V.

Gambar 2.17. Konfigurasi pin TCM 3105 [7].

Konfigurasi pin TCM 3105 dapat dilihat pada Gambar 2.14. Dari Gambar 2.14 dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin TCM 3105 sebagai berikut [7]:

1. CDL adalah tingkat pendeteksi sinyal carrier untuk mengatur output dari ambang batas deteksi sinyal carrier.

2. CDT adalah pendeteksi output sinyal carrier. Output pada tingkat logika rendah menunjukkan kesalahan pada sinyal carrier.

3. CLK adalah output untuk clock sinyal kontinyu sebesar 16 kali untuk memilih

22

4. NC adalah pin tidak dihubungkan.

5. OSC1 dan OSC2 adalah input osilator. Kristal dihubungkan pada pin OSC1 dan OSC2 (umumnya 4,4336 MHz). Jika clock sinyal output berasal dari luar, maka OSC2 akan terputus dan clock akan terhubung dengan OSC1.

6. RXA adalah penerima input sinyal analog, jalur sinyal yang diterima harus kopling AC.

7. RXB adalah pengaturan bias pada input untuk mengatur ambang batas yang telah ditentukan dari komparator untuk mengecilkan distorsi bias.

8. RXD adalah penerima output digital untuk penerima demodulasi data pda logika positif. Tingkat logika tinggi disebut”mark” dan tingkat logika rendah disebut ”space”.

9. RXT adalah output pembatas.

10.TRS adalah standar pemilihan input pada pengirim/penerima, TXR1 dan TXR2 diatur pada bit rate standar dan frekuensi mark/space.

11.TXA adalah pengirim output sinyal analog untuk sinyal modulasi, sinyal berupa kopling AC.

12.TXD adalah input digital untuk data logika positif pada pemancar. Data dapat diterima saat mempunyai kecepatan dari 0 (nol) sampai kecepatan yang akan dipilih.

13. TXR1 adalah pilihan bit rate untuk input pertama, bit rate dan frekuensi

mark/space

TXR2 dan TRS telah diatur

14.TXR2 adalah pilihan bit rate untuk input kedua, bit rate dan frekuensi

mark/space

TXR1 dan TRS telah diatur.

15.VDD adalah supply tegangan positif. 16.VSS adalah ground port.

Mode operasi penerimaan FSK yang mengunakan IC TCM3105 dapat dilihat dalam Tabel 2.2. Tabel 2.2 menunjukkan apabila digunakan baudrate

23

Tabel 2.2. Tabel Mode Operasi TCM3105 [7].

TRS TXR1 TXR2 Baudrate Frekuensi (Hz)

Mark Space

L L L 1200 1300 2100

H L L 75 390 450

L L H 75 390 450

H L H 600 1300 1700

L L L 1200 1300 2100

H H L 600 1300 1700

L H H 75 390 450

2.9.Mikrokontoler AVR ATMEGA8535

Mikrokontroler adalah suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer [8]. Mikrokontroler merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak, namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal, sehingga harganya menjadi lebih murah. Mikrokontroler mempunyai kemampuan digital untuk menirukan fungsi otak manusia, meliputi fungsi atau instruksi aritmatika (berhitung), logika (mempertimbangkan suatu kondisi), dan memori. Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor. Mikroprosesor terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan register-register, tanpa memori, tanpa I/O, dan peripheral yang dibutuhkan oleh suatu sistem supaya dapat bekerja. Mikrokontroler terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan register-register, memori, tanpa I/O dan, peripheral yang dibutuhkan oleh suatu sistem supaya dapat bekerja.

Mikrokontroler AVR ATMega8535 salah satu keluarga mikrokontroler dengan fasilitas yang banyak dan memori cukup besar. Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C dan port D. 2. ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 saluran.

24

4. CPU (Central Processing Unit) yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan isolator internal.

6. SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kilo Byte dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).

10.EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11.Antarmuka komparator analog.

12.Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

13.Frekuensi clock maksimum 16 MHz.

Gambar 2.18. Pin ATMega8535[8].

Gambar 2.15 menunjukkan kaki-kaki IC AVR ATmega8535. Secara fungsional pin IC AVR ATmega8535 dijelaskan sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin input catu daya. 2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin input ADC (Analog to Digital Converter).

4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

25

6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mengembalikan ke kondisi awal pada mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin inputclock eksternal. 9. AVCC merupakan pin input tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin input tegangan referensi ADC

AVR ATMega8535 memiliki empat buah register I/O (Input-Output) yang berkaitan dengan komunikasi mengunakan UART, yaitu UART I/O Data Register (UDR), UART Baud Rate Register (UBRR), UART Status Register (USR), dan UART Control Register (UCR). Proses pengiriman data secara serial dapat dimulai setelah UDR diberi karakter data. Pada sisi penerima, UART memiliki buffer sehingga UDR dapat dibaca ketika sebuah data baru sedang digeser masuk. UBRR digunakan untuk menentukan clock yang dibangkitkan oleh baud rate generator. Nilai baud rate dengan mengisi UBRR sesuai persamaan 2.11.

Register USR menyimpan berbagai flag status seperti interupsi, overflow,dan framing error. Register UCR mengendalikan berbagai fungsi penerima dan pengirim, serta interupsinya.

26

2.10. Penampil LCD

LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik [9]. LCD yang umum digunakan adalah yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40.DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Gambar 2.16 menunjukkan alamat pada LCD 2x16.

Gambar 2.19. Alamat pada LCD 2x16 [9].

27

BAB III

PERANCANGAN

3.1.

Alur Perancangan

Bagian penerima SCA dan digitalisasinya ditunjukkan Gambar 3.1. Gambar 3.1 menunjukkan bahwa bagian-bagian yang dirancang adalah band pass filter, balance demodulator, low pass filter, osilator, frekuensi shift keying, mikrokontroler,

dan penampil LCD. Perancangan setiap blok akan dijelaskan pada sub bab berikutnya.

Gambar 3.1. Blok diagram perancangan sistem [1]. Tuner FM

LPF 2,5 kHz

Osilator

67 kHz

Balance Modulator BPF

59.5-74.5 kHz

Decoder FM

Microcontroller

FSK

LCD 2 x 16

28

3.2.

Osilator 67kHz

Perancangan frekuensi referensi 67 kHz menggunakan osilator kristal agar osilasi yang dihasilkan lebih stabil. Ragkaian osilator diperlihatkan pada Gambar 3.2. Kristal yang digunakan adalah kristal 4 MHz yang diumpankan ke tiga buah gerbang NAND dalam IC 74LS00. Gerbang NAND N1 dan NAND N2 berfungsi untuk mengubah gelombang sinus menjadi gelombang kotak. Gerbang NAND N3 berfungsi sebagai buffer inverter.

R2 R Y 1 CRY STAL R1 R OUT C1 CAP U3A 74LS00 1 2 3 U7 74LS90 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD U5 74LS90/SO 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD U2A 74LS00 1 2 3 U6 74LS90/SO 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD U1A 74LS00 1 2 3

Gambar 3.2. Rangkaian osilator sebagai frekuensi referensi 67 kHz .

29

tersendiri tanpa saling mempengaruhi. IC 7490 dalam Gambar 3.2 terdiri atas pembagi dua, tiga, dan sepuluh.

3.3.

Balance Demodulator

Balance demodulator pada SCA decoder digunakan untuk menghilangkan

power carrier pada frekuensi SCA. Input balance demodulator adalah output dari

tuner FM adalah sinyal informasi yang telah dilewatkan BPF dan osilator 67kHz.

Keluaran yang dihasilkan adalah hasil dari pembalikan polaritas sinyal secara periodik, sehingga memberikan efek perkalian sinyal. Balance demodulator akan menghasilkan output gelombang DSBSC (Double Side Band Suppresed Carrier). Salah satu IC balance demodulator adalah IC MC1496. Gambar 3.3 menunjukkan rangkaian aplikasi IC MC1496 sebagai balance demodulator.

100nF mpdulasi in(Vs) out -9V 1K 56 100nF 10K 6.8K 10K 50K 1 3 2 100nF

MC1496

8 10 1 4 6 12 2 3 1 4 ₅ . . . . . . . . . . 56 3.9K 12V 26 56 carrier in(Vc) 1K 3.9K

30

3.4.

BPF

BPF sebagai filter pita lebar pada Gambar 3.4 merupakan rangkaian BPF yang bisa meloloskan frekuensi-frekuensi dengan jangkauan tertentu. BPF yang digunakan adalah tipe Butterworth. BPF ini dirancang untuk meloloskan frekuensi dengan bandwidth 15 kHz, yaitu dari frekuensi 59.5 kHz sampai 74.5 kHz. Perancangan, perancangan filter akan dihitung secara terpisah antara HPF dan LPF.

R1

RiH Vin

C

+V

R3

-V Rf H

+

-U4

LM741 3

2

6

7 1

4 5

+

-LM741 3

2

6

7 1

4 5

VCC C

+V

R2

Vo

RiL Rf L R4

C

C

Gambar 3.4. Rangkaian BPF.

Besarnya penguatan total dari BPF butterworth dirumuskan pada Persamaan 2.5. Penguatan dari rangkaian BPF adalah penguatan dari HPF dikalikan dengan penguatan LPF yaitu

A=1.5858*1.5858

=2.51 (+8dB)

31

B = 74.5 – 59.5

= 15 kHz.

Faktor kualitas (Q) dari BPF dapat diketahui dengan Persamaan 2.3.

Bandwidth BPF lebih besar dari sepersepuluh dari frekuensi resonansinya

< fr

B

10 1

dan faktor kualitas Q lebih kecil dari 10, maka disebut BPF filter pita

lebar.

3.4.1.

Perancangan HPF pada BPF

HPF pada Gambar 3.5 diinginkan memiliki frekuensi cutoff 59,5 kHz. Nilai R dan C dapat diketahui dari dengan Persamaan 2.8.

32

nilai resistor R dipilih sebesar 2,7 k dengan nilai toleransi 5%.

VCC Vin

+V

1,5k 0.001uF

2,7k

+

-U4

LM741

3

2

6

7 1

4 5

2,7k 0,001uF

Vout

2,7k

Gambar 3.5. Rangkaian HPF pada BPF.

Filter Butterworth mempunyai penguatan tidak membalik ditentukan dengan Persamaan 2.9. Dari Tabel 2.1 nilai K1 untuk filter orde 2 adalah 1,586. Jika Rf ditentukan sebesar 2,7 k , maka Ri dapat ditentukan dengan Persamaan 2.8.

k

33

3.4.2.

Perancangan LPF

pada

BPF

Rangkaian LPF yang merupakan bagian dari BPF ditunjukkan pada Gambar 3.6. Frekuensi Cutoff yang diinginkan pada LPF adalah 74,5 kHz. Nilai R dan C dapat ditentukan dengan Persamaan 2.5.

jika nilai C ditentukan sebesar 0,001uF, maka nilai R adalah

nilai resistor R dipilih sebesar 2,2 k dengan nilai toleransi 5%.

+

-LM741

3 2

6

7 1

4 5

2,2k

2,2k -V

Vin

2,2k

0,001uF

0,001uF

Vo +V

1,2k

34

Filter jenis butterworth mempunyai penguatan yang diperoleh dari penguatan

tidak membalik dapat dilihat pada Tabel 2.1. Nilai penguatan untuk orde 2 adalah 1,586. Besarnya nilai penguatan dirumuskan dengan persamaan 2.6. Jika nilai Rf ditentukan sebesar 2,2 k , maka nilai Ri adalah

Ri=(1,586-1)*2,2*103

Ri=1,289 K

nilai resistor dipilih sebesar Rf=1,2 k dengan nilai toleransi 5%.

3.5.

LPF

LPF dirancang memiliki frekuensi cutoff sebesar 2,5 kHz. LPF ditunjukkan pada Gambar 3.7. Frekuensi Cutoff sebesar 2,5 kHz digunakan untuk membatasi lebar bidang dari keluaran frekuensi shift keying (FSK). Keluaran dari FSK adalah 1300 Hz untuk kode 1 (mark) dan 2100 Hz untuk kode 0 (space).

+

-LM741

3 2

6

7 1 4 5

68

1.2k

-V Vin

68

0,001uF

0,001uF

Vo +V

2,2k

35

Rangkaian LPF dengan frekuensi cutoff 2,5 kHz diperlihatkan Gambar 3.7. frekuensi Cutoff yang diinginkan pada LPF adalah 2,5 kHz. Nilai R dan C dapat ditentukan dengan Persamaan 2.4.

jika nilai C ditentukan sebesar 0,001 uF, maka nilai R adalah

nilai resistor R dipilih sebesar 6,8 k dengan nilai toleransi 5%.

Filter jenis butterworth mempunyai penguatan tidak membalik dapat dilihat

pada Tabel 2.1. Nilai penguatan untuk orde 2 adalah 1,586. Besarnya nilai penguatan dirumuskan dengan persamaan 2.6. Jika nilai Rf ditentukan sebesar 2,2 k , maka nilai Ri adalah

36

3.6.

Perancangan

demodulator FSK

Pada perancangan demodulator FSK perancangan mengunakan IC tipe TCM3105. IC tipe TCM3105 merupakan IC modulator-demodulator. Penerimaan data analog dan pegiriman data ke mikrokontroler dikirimkan secara secara serial dalam mode asinkron. Pengiriman data dilakukan melaui fasilitas UART (Universal Asyncronus Reciever Transmiter ) yang telah tersedia oleh TCM3105 dan mikrokontroler AVR ATMEGA8535.

Transmisi serial yang dimaksud adalah pengiriman data dengan satu start bit dan satu stop bit tergantung dari pengaturan pada pengiriman. Untuk jeda tiap karakter mode asinkron akan menahan kondisi sinyal pada posisi idle cukup lama. Pengiriman secara serial berarti setiap bit dikirimkan satu per satu dalam selang waktu tertentu. Nilai perubahan dari data analog ke digital dipelihatkan pada Tabel 2.2. Y 1 CRY STAL C1 C R3 POT 1 3 2 ANALOG INPUT VCC VCC C3 C U1 TC4561B 1 2 3 4 9 5 6 13 12 11 10 7 8 14 15 16 VDD CLK CDT RXA VSS TRS TC TXR1 TXR2 TXA CDL RXB RXD TXD OSC1 OSC2 DIGITAL OUT R2 POT 1 3 2 C2 C

37

3.7.

AVR ATMEGA8535 dan Penampil LCD

Rangkaian untuk menampilkan data pada LCD ditunjukkan pada Gambar 3.9. Untuk menampilkan data kembali, data yang dikirim menggunakan LCD yang di lewatkan dengan mikrokontroler seri AVR ATMEGA8535. Sedangkan LCD yang digunakan adalah LCD dengan matrik 16x2. LCD ini memiliki 2 baris penampil yang masing-masing memuat 16 karakter.

Fasilitas USART pada AVR ATMEGA8535 digunakan untuk menerima data dari demodulator FSK. Fasilitas ini dapat mengirimkan data dan menerima data dengan mode asyncronus. Port 14 (RXD) dari pada mikrokontroler digunakan sebagai input port dari output demodulator FSK.

C2 C VCC input U1 6801 37 36 35 34 39 38 40 1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 10 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 9 32 11 PA0(ADC3) PA0(ADC4) PA0(ADC5) PA0(ADC6) PA0(ADC1) PA0(ADC2) PA0(ADC0) PB0(XCK) PB1(T1) PB2(INT2) PB3 PB4/SS PB5 MOSI PB6 MISO PB7/SCK XTAL2 XTAL1 VCC PD0/RXD PD1/RXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4 PD5/OC1A PD6/WR PD7/RD P22 P22 P23 P24 P25 P22 P23 P24 AVCC RESET AREV gnd Y 1 CRY STAL

2 LINE 16 CHARACTER LCD DISPLAY U4 54LS224 7 8 9 10 11 12 13 14

1 3 2

4 5 6 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6

D7 GN

D V C C V 0 R S R /W E C1 C VCC R1 POT 1 3 2 D1 LED

Gambar 3.9. Rangkaian AVR ATMEGA8535 dengan LCD 2x16 [8].

38

kristal yang digunakan perlu dilakukan sebelum inisialisasi. Pada perancangan kristal yang digunakan sebesar 1MHz dan baudrate yang digunakan sebesar 1200 bps. Input data masuk melalui port 14 sebagai port TXD. Sedangkan clock dan frame format data haruslah sinkron dengan bagian pemancar. Input data akan dicacah sebanyak delapan bit data, satu start bit, dan satu stop bit.

Tiap karakter yang diterima akan disimpan di SRAM yang berada mulai alamat 60h. yang berarti apabila tidak ada power pada IC mikrokontroler, maka data akan hilang. Setelah

data berjumlah 10 bit (satu start bit dan satu stop bit), data disimpan pada alamat 60h. Alamat 60h akan digunakan sebagai pencacah.

Data yang disimpan pada SRAM mikrokontroler maka data akan dikirimkan ke LCD pada alamat 40h. Apabila ada data baru yang masuk, maka data akan disimpan pada SRAM alamat 61h atau naik satu heksa dari alamat sebelumnya. Alamat pada LCD diperlihatkan pada Gambar 2.12. Pengiriman data ke LCD berikutnya secara otomatis data akan ditempatkan pada kolom berikutnya pada baris yang sama. Misalnya data karakter kedua maka akan ditempatkan pada alamat 41h pada LCD.

39

! " #

$

%

&

& % '

! " # (

(

) % & *

$

+ $

+

38

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Perangkat Keras Hasil Perancangan

1

1

3

4

5

6

7

8

9

2

Gambar 4.1 Hardware hasil perancangan

Gambar 4.1 adalah gambar alat hasil perancangan secara keseluruhan.

Keterangan pada blok rangkaian dari perangkat penerima SCA berdasarkan nomor –

39

Tabel 4.1. Keterangan dan fungsi umum blok – blok rangkaian penerima SCA pada

FM boardcast

No. Nama Bagian Fungsi umum

1 Power supply Sumber daya per-blok

2 Blok BPF Filter frekuensi 59,5-74,5 kHz

3

Blok rangkaian FSK dan

mikrokontroler

Mengubah gelombang sinus menjadi

gelombang kotak dan mengolah data yang

masuk untuk ditampilkan pada LCD

4 Blok Penerima radio FM Menerima sinyal radio FM

5 Seven segmen

Menampilkan frekuensi yang radio FM yang

diterima

6 Blok balance demodulator

Menghasilkan gelombang informasi yang

termodulasi gelombang sub-carrier

7 Blok penampil LCD Menampilkan data teks yang diterima

8 Blok Osilator

Menghasilkan gelombang kotak sebesar 67

kHz

9 Blok LPF Menyaring gelombang antara 0-2,5 kHz

4.2 Hasil Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Pada penelitian penerimaan data digital pada radio FM melalui saluran SCA

40

penelitian adalah penggabungan blok-blok pada perancangan menjadi sebuah sistem

penerima radio FM yang mampu menampilkan data teks pada LCD melalui saluran

SCA. Gambar 4.3 menunjukkan kerusakan data pada saat gelombang informasi

melewati BPF. Keluaran BPF seharusnya adalah gelombang informasi termodulasi

sinyal sub-carrier

41

Gambar 4.3. Keluaran Band pass filter

4.3 Pengujian Tiap Blok Diagram

4.3.1 Osilator 67 kHz

Rangkaian osilator pada perancangan tidak bekerja sesuai dengan yang

diharapkan karena memiliki duty circle sebesar 33%. Hal ini disebabkan karena

pembagi terakhir pada rangkaian adalah pembagi tiga. Perbaikan dilakukan dengan

merubah rangkaian yaitu menggunakan kristal 4 MHz dan menggunakan pembagi

dua untuk mendapatkan duty circle 50%. Duty circle 50% diperlukan untuk

42 R2 R Y 1 CRY STAL R1 R OUT C1 CAP U3A 74LS00 1 2 3 U7 74LS90 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD U5 74LS90/SO 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD U2A 74LS00 1 2 3 U6 74LS90/SO 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD U1A 74LS00 1 2 3

Gambar 4.2. Rangkaian osilator 67 kHz

43

Dari pengamatan gambar 4.1 frekuensi yang dihasilkan osilator mendekati

perancangan. Galat yang dihasilkan adalah

Galat yang dihasilkan masih dapat ditoleransi. Dari hasil pengamatan duty circle yang

dihasilkan sebesar 50%.

4.3.2

Balance Modulator

Hasil percobaan balance modulator diperlihatkan pada gambar pada gambar 4.2

magnitudo sinyal informasi magnitudo sinyal carrier

44

Output balance modulator adalah sinyal DSBSC. Input balance modulator adalah

menggunakan dua AFG dengan frekuensi sebesar 67 kHz dan frekuensi 2,5 kHz.

Gambar 4.3 menunjukkan output balance modulator dengan sinyal input dari osilator

67 kHz alat hasil percobaan yang berupa gelombang kotak dan sinyal informasi dari

AFG 2,5 kHz yang berupa gelombang sinus. Keluaran yang dihasilkan berupa

gelombang termodulasi dari dua komponen pita sisi, dengan pembawa ditekan.

Balance modulator dapt bekerja dengan baik sesuai dengan perancangan.

Gambar 4.5. Output Balance Modulator dengan frekuensi carrier 67 kHz gelombang

45

4.3.3

Band Pass Filter

Pengujian band pass filter dilakukan dengan membandingkan amplitudo output

dengan amplitudo input. Amplitudo input dibuat tetap kemudian frekuensi

diubah-ubah dari frekuensi 30 kHz sampai frekuensi 120 kHz. Pada output diamati

perubahan amplitudonya.

Tanggapan frekuensi sebuah filter dinyatakan dalam decibel (dB). Nilai

perbandingan amplitudo output dan input tersebut perlu dicari nilai logaritmisnya,

kemudian dikalikan 20. Dinyatakan dengan persamaan:

A menyatakan besar tanggapan sebagai fungsi frekuensi. Tanggapan akan bernilai

positif bila amplitudo output lebih besar dari amplituo input, bernilai nol bila

amplitudo output sama dengan amplitudo input, dan bernilai negatif apabila

amplitudo output lebih kecil daripada amplitudo input.

Tanggapan filter dapat diketahui dengan menguji filter yang telah dibuat

dengan melakukan percobaan memberikan masukan gelombang sinus dengan

frekuensi yang berubah-ubah dengan tegangan input 1 Volt Vpp. Setelah itu dicari

46

Gambar 4.6. Sinyal output BPF

Tabel 4.2. Hasil pengujian band pass filter 59,5-74,5 kHz

Frekuensi (kHz) Vin (Volt Vpp) Vout (Volt Vpp) Gain (dB)

30 1 0.65 -3.74

40 1 1 0

46 1 1.55 3.8

59.5 1 1.7 4.61

67 1 2.2 6.82

74.5 1 1.6 4.08

47

Tabel 4.2. Hasil pengujian band pass filter 59,5-74,5 kHz (Lanjutan)

Dari data tabel 4.1 dan grafik 4.5 percobaan menghasilkan band pass filter

yang sesuai dengan perancangan. Titik cutoff berada pada -3dB dari pengguatan

maksimum. Pengguatan maksimum berada pada frekuensi 67 kHz sebesar 6,84 dB.

Titik cutoff berada pada pengguatan 3.84 dB

frekuensi cut-off

Gambar 4.7

. Kurva tanggapan

Gain

BPF

Frekuensi (kHz) Vin (Volt Vpp) Vout (Volt Vpp) Gain (dB)

90 1 1.25 1.93

100 1 1.1 0.82

110 1 0.9 -0.92

48

Pada perancangan titik cutoff seharusnya pada frekuensi 59,5 kHz dan 74,5

kHz. Dari tabel dapat dilihat titik cutoff berada antara 46 kHz sampai dengan 86 kHz.

Galat yang dihasilkan pada bagian LPF adalah sebesar

Galat yang dihasilkan pada bagian HPF adalah sebesar

Galat yang dihasilkan dari LPF dan HPF masih dapat ditoleransi karena sinyal suara

termodulasi sinyal carrier sebesar 90 MHz. Dari galat yang cukup besar tersebut

sinyal data dapat di filter dengan baik. BPF dapat bekerja dengan baik sesuai dengan

perancangan dengan galat LPF 22.68% dan galat HPF 15,43%.

4.3.3

Low Pass Filter

(LPF) 2,5kHz

Pengujian Low Pass Filter (LPF) dilakukan dengan membandingkan tegangan

output dengan tegangan input. Percobaan dilakukan dengan mengubah frekuensi

49

masukan diset pada 1 Volt Vpp. Pada keluarannya diamati perubahan amplitudonya.

Tanggapan frekuensi pada sebuah filter dinyatakan dengan decibel (dB).

Tabel 4.3. Hasil Pengujian LPF

Frekuensi (kHz) Vin (Volt Vpp) Vout (Volt Vpp) Gain (dB)

0.4 1 1,6 3,08

0.6 1 1,6 3,08

50

Tabel 4.3. Hasil Pengujian LPF (lanjutan)

1 1 1,4 2.92

1,5 1 1,4 2,92

2 1 1,2 2,58

2,5 1 1,1 0,82

3 1 0,98 -0,72

3,5 1 0,86 -1,31

4 1 0,82 -1,72

-2 -1 0 1 2 3 4

0 1 2 3 4 5

p e n g u a ta n (d B )

Frekuensi

Series1

p

en

g

ua

ta

n

(d

B

)

frekuensi cut off

51

4.3.4 Demodulator

Frequency Shift Keying

(FSK)

Penggambilan data FSK dengan memberikan input berupa gelombang sinus

dengan rentang frekuensi antara 800 Hz sampai dengan 2400 Hz. Didapatkan data

sebagai berikut:

Tabel 4.3. Hasil penggujian demodulator FSK

Frekuensi

input

(Hz)

Tegangan

output

(Volt)

Kondisi

710

0

L

800

2,92

H

890

5.049

H

1000

5.04

H

1100

5.05

H

1200

5.05

H

1300

5.05

H

1400

5.05

H

1500

5.05

H

52

Tabel 4.3. Hasil penggujian demodulator FSK (Lanjutan)

1700

0

L

1800

0

L

1900

0

L

2000

0

L

2100

0

L

2200

0

L

2300

0

L

2400

0

L

Kondisi High (H) dan Low (L) ditentukan dari spesifikasi data sheet. Kondisi

H antara 2 Volt sampai dengan 5,5 volt dan kondisi L antara 0 Volt sampai dengan

0,8 volt. Dari data tabel diatas dapat dilihat demodulator Fsk bekerja sesuai dengan

perancangan.

4.3.4 Mikrokontroler dan penampil LCD

Pengujian mikrokontroler dan penampil LCD dilakukan dengan cara menguji

53

ini dapat berjalan dengan baik. Dari percobaan ini dapat dikatakan mikrokontroler

unttuk menampilkan data teks dapat berjalan dengan baik.

54

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan, maka penelitian yang dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu :

1. Alat sistem penerimaan data digital pada penerima radio FM melalui saluran SCA belum bekerja sesuai dengan perancangan.

2. Perangkat subsistem osilator sudah bekerja sesuai dengan perancangan dengan galat yang masih bisa ditoleransi.

3. Perangkat subsistem balance modulator dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perancangan. Output balance modulator berupa sinyal DSBSC

4. Perangkat subsistem FSK demodulator dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perancangan. Keluaran FSK demodulator berupa tegangan Low dan High tergantung dari input yang masuk.

5. Perangkat subsistem LPF bekerja dengan baik sesuai dengan perancangan. 6. Perangkat subsistem BPF bekerja dengan baik meskipun ada pergeseran

frekuensi cutoff.

5.2 Saran

Penelitian ini dapat kembali disempurnakan dengan memperhatikan beberapa hal, yaitu :

55

2. Pengembangan penelitian ini dapat dilakukan dengan menggabungkan seluruh subsistem menjadi sebuah sistem penerima data digital mengunakan saluran SCA pada penerima radio FM

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://www.elektroindonesia.com/elektro/media14.html.

[2] Shrader, R.L, Komunikasi Elektronika, Erlangga, Jakarta,1989.

[3] Dennis Roddy, Kamal Idris, Jhon Coolen., Electronic Communication. 4rd edition,

Prentice Hall Inc, New Jersey, 1995.

[4] Dennis Roddy, Kamal Idris, Jhon Coolen., Electronic Communication. 1rd edition,

Prentice Hall Inc, New Jersey, 1990

[5] Stanley.D, William, Operational Amplifier with Linear Integrated Circuit, 3rd

edition. Maxmillan College Publishing Company, New York, 1994.

[6] _____, ________, pksm.mercubuana.ac.id/modul/14053-3-885383641974.doc.

[7] _____, ________, TCM3105 FSK Modem, Texas Instruments.

[8] Iswanto, Design dan Implementasi Sistem Mikrokontroller ATMega8535, Gava

Medika, Yogyakarta, 2008.

[9] _____,________,telkom.brawijaya.ac.id/download/teori_3_stt.doc -

Mirip=percobaan3.doc.

56

Listing program mikrokontroler #include <mega8535.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x1B ;PORTA

//.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm

// Standard Input/Output functions #include <lcd.h>

#include <delay.h> #include <stdio.h> #include <string.h>

//___________________________________ #define RXC UCSRA.7

#define TXC UCSRA.6 #define arr_len 117

//___________________________________

// Global variables char dataRX[arr_len]=""; char buffer_lcd[arr_len]="";

flash char array_disp[arr_len]={"NO data received ~ Send your data " "trough UART/1200bps. MAX data/packet 100 chars "}; char RX=0;

char count = 0; char flag=0;

//function prototype void setting_REG (void); void terima (void); void tampilan (void); void pindah_data(void); void load_message(void); void clear_dataRX(void); void clear_dataLCD(void); void clear_dataALL(void);

// Setting register

void setting_REG (void){ //Define I/O

PORTB = 0x00; DDRC = 0xff; PORTC = 0x00; DDRC = 0xff; PORTC = 0x00;

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 1200 UCSRA=0x00;

UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0xCF; }

unsigned char ambilRX(void){ unsigned char i =50;

while (--i){

if (!(UCSRA & (1<<RXC))) RX = UDR; return RX;

} }

void terima(void){ unsigned int j; char i;

for (j = 0; j <=25000; j++){ if (RXC == 1){

j=0;

dataRX[count] = ambilRX(); count++;

RXC = 0; flag=1;

if (count > arr_len-16){ clear_dataRX(); count=0;

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" ~REJECTED! "); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" DATA TOO LONG! "); delay_ms(2000);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("DATA TEXT SCA : "); goto looping_;

}

else #asm("nop"); };

};

if (flag == 1){

if (dataRX[count-2] == 'A'){ //CARRIAGE RETURN 0x0D if (dataRX[count-1] == 'B'){ //LINE FEED 0X0A

dataRX[count-1]=0; dataRX[count-2]=0; flag=1;

lcd_clear(); clear_dataLCD(); pindah_data(); clear_dataRX(); count=0;

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" DATA RECEIVED! "); delay_ms(1000);

for (i=0; i<=2; i++){ lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" -PROCESSING- "); delay_ms(100);

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" "); delay_ms(100);

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" -PROCESSING- "); delay_ms(100);

}

goto looping_; };

} else{

clear_dataRX(); count=0;

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" ~REJECTED! "); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("ILLEGAL <CR><LF>"); delay_ms(2000);

lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

load_message(); goto looping_; }

}

looping_: }

//Tampilan LCD static maupun dinamic :D void tampilan(void){

unsigned int i,j,k,l;

unsigned int data_len = strlen(buffer_lcd); char lcd_number = 16;

for (l=0; l <=10000; l++){ _lcd_ready();

lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("DATA TEXT SCA : "); for (i=lcd_number; i>=1; --i){ lcd_gotoxy(i,1);

for (j=0; j<(lcd_number-i); j++){ lcd_putchar(buffer_lcd[j]); if (RXC == 1){

terima(); if (flag != 0){ flag = 0; count = 0; goto l__; }; }

} terima(); if (flag != 0){ flag = 0; count = 0; goto l__; };

} k=0;

for (i=0; i<=data_len; i++){ k++;

lcd_gotoxy(0,1); for (j=0; j<16; j++){

terima(); if (flag != 0){ flag = 0; count = 0; goto l__; }; }

if (buffer_lcd[j+k] == 0){ return;

} } terima();