DTG2F3. Sistem Komunikasi MODULASI ANALOG. By : Dwi Andi Nurmantris

MODULASI

ANALOG

By : Dwi Andi Nurmantris

DTG2F3

Sistem

Komunikasi

OUTLINE

1. Penerapan Tranformasi Fourier dalam

Sistem Komunikasi

2. Modulasi, Demodulasi, dan Kinerja

Sistem AM

3. Modulasi, Demodulasi, dan Kinerja

Sistem FM

4. Radio Broadcasting (AM dan FM) &

TV Broadcasting (Analog)

Penerapan Transformasi Fourier dalam

Sistem Komunikasi

TRANSFORMASI FOURIER

Time and Frequency Domain

Domain Waktu dan domain Frekuensi dari gelombang

sinusoidal

 Suatu sinyal dapat direpresentasikan dalam domain waktu ataupun

frekuensi

 Dalam domain waktu

direpresentasikan dalam bentuk tegangan atau arus dalam fungsi waktu

 Dalam domain frekuensi

direpresentasikan dalam bentuk magnitudo dan fasa dalam fungsi frekuensi

 Transformasi fourier berfungsi

sebagai pengubah representasi sinyal dari domain waktu s(t) kedalam

domain frekuensi S(f)

 Inverse Transformasi Fourier melakukan fungsi sebaliknya

TRANSFORMASI FOURIER

Time and Frequency Domain

The time-domain and frequency-domain plots of a

DC Signal

The time domain and frequency domain of three

According to Fourier analysis, any

composite signal is a combination of

simple sine waves with different

frequencies, amplitudes, and phases.

TRANSFORMASI FOURIER

TRANSFORMASI FOURIER

Fourier Analysis



X( f )



x(t)e

 j 2ft

dt

 





x(t)



X( f )e

j 2ft

df

 



Fourier Transform

Time domain  Frequency Domain

Inverse Fourier Transform

Frequency domain  Time Domain

)

(

)

(

t





F

j



TRANSFORMASI FOURIER

Beberapa Transformasi Penting

TRANSFORMASI FOURIER

Sifat Penting Transformasi Fourier

Time Scaling

 

t

S

 

f

s



 















a

f

S

a

at

s

1

Time Shifting

 

t

X

 

f

x







 

2

0

0

X

f

e

j

ft

t

t

x









TRANSFORMASI FOURIER

Sifat Penting Transformasi Fourier

Frequency Shifting

→ spektrum

amplitudo PADA PITA DUA SISI

TRANSFORMASI FOURIER

Sifat Penting Transformasi Fourier

Konvolusi di kawasan waktu

[1]

x(t) _h(t) y(t) = ...? x(t) t 4 0 4 h(t) 6 0 t 2

TRANSFORMASI FOURIER

TUGAS 2 (Review PSTM)

x(t) t 0 δ(t – t_o) t A 0 to x(t-t_o) t 0 A t_o

[2] Konvolusi dengan fungsi δ (t-t_o)

TRANSFORMASI FOURIER

Modulasi, Demodulasi, Kinerja Sistem

Amplitude Modulation (AM)

• Meminimalisasi interferensi sinyal pada

pengiriman informasi yang

menggunakan frequency sama atau

berdekatan

• Dimensi antenna menjadi lebih mudah

diwujudkan

• Sinyal termodulasi dapat dimultiplexing

dan ditransmisikan via sebuah saluran

transmisi

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Mengapa Perlu Modulasi?

Modulasi adalah pengaturan parameter

dari sinyal pembawa (carrier) yang berfrekuensi tinggi sesuai sinyal informasi

(pemodulasi) yang frequensinya lebih

rendah, sehingga informasi tadi dapat

Persamaan Sinyal Pembawa/ Carrier:

V

_c

(t) = V

_c

sin (

ω

_c

t + θ)

Amplitude modulation (AM)

Modulasi Sudut (Angle Modulation)

Phase Modulation

(PM)

Frequency Modulation

(FM)

(ω_ct + θ)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

s(t) = A Cos 2πf_ct

Gambar spektrum sinyal diturunkan dari persamaan sinyal kawasan frekuensi

→ spektrum amplitudo PADA PITA DUA SISI

x(t) = A₁ cos(2π f₁t) + A₂ cos(2π f₂t) X(f) =A₁ δ(f-f₁)+A2 δ(f-f2)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Review Kawasan Waktu ↔Frekuensi?

Gambar spektrum sinyal diturunkan dari persamaan sinyal kawasan frekuensi

→ spektrum amplitudo PADA FREKUENSI POSITIF / PITA SATU SISI

Pada AM, amplitudo dibuat berubah sesuai

sinyal informasi, sedang phasanya dibuat nol.

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Modulasi Amplituda (AM)

sehingga persamaan sinyal termodulasi secara umum

adalah:

S

_AM

(t) = m(t) cos ω

_c

t

1. Double Side Band Full Carrier (DSB-FC)

2. Double Side Band Suppressed Carrier (DSB-SC)

3. Single Side Band (SSB)

4. Vestigial Side Band (VSB)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

“Diagram Blok Modulasi AM-DSB-FC”

AMPLITUDE MODULATION (AM)

AM-DSB-FC

E B C D A AM DSB FC Sinyal info Sinyal carrier Amplifier Mixer F S_c(t) = V_c cos (ω_ct)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

AM-DSB-FC

Pembawa : S

_c

(t) = V

_c

cos (ω

_c

t)

Pemodulasi : m(t)

k_a = sensitivitas Amplituda [per volt]

 

t

V



k

m

 

t





f

t



S

_AM



_c

1



_a

cos

2



_c

S_c(t)

S_AM(t)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

AM-DSB-FC

 | k_a m(t) | ≤ 1 → tidak terjadi ‘over modulasi’ menghindari Envelope Distortion  f_c >> f_m  agar bentuk envelope bisa dilihat (fm adalah komponen frekuensi tertinggi dari informasi)

Syarat Modulasi AM :

 

t

V



k

m

 

t





f

t



m = μ = indeks modulasi = K

_a

V

_m

AMPLITUDE MODULATION (AM)

AM-DSB-FC Pemodulasi Sinusoidal Tunggal

2

min max

A

A

V

_c





 



 

























f

t





f

t



V

t

f

t

f

V

k

V

t

f

t

m

k

V

t

S

c m c c m m a c c a c AM













2

cos

2

cos

1

2

cos

2

cos

1

2

cos

1













 





 

t

V



f

t



S

t

f

V

t

m

c c c m m





2

cos

2

cos





min max min max

A

A

A

A









A_max A_min A_max A_min A_max A_min μ < 1 μ > 1 μ = 1

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Indeks Modulasi AM-DSB-FC

min max min max

A

A

A

A









OVER MODULATION

Spektrum m(t)  M(f)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Spektrum AM DSB FC

dengan informasi sinyal sinusoidal tunggal m(t) ↔ M(f)

m(t) = V_m Cos 2πf_mt

M

( f

)

m

f

m

f



₀

Gambar Spektrum Sinyal DSB-FC

)

( f

S

AM  DSB  FC c

f

f

c



f

m m c

f

f



c

f





f

c



f

m m c

f

f





₀

m

f

2

2 c V 4 c V  2 m V

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Spektrum AM DSB FC

dengan informasi sinyal sembarang m(t) ↔ M(f) INFORMASI MODULATED SIGNAL (AM-DSB-FC)

)

( f

M

BANDWITH: m

f

m

f



m m

f

B



m

B

0 m

f

B



2

BW

_AM-DSB-FC



)

( f

S

AM  DSB  FC c

f

f

c



f

m m c

f

f



c

f





f

c



f

m m c

f

f





USB

LSB

0

m

B

m

B

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Contoh Soal

Modulator AM f_c= 500 kHz, V_c=10 volt k_a = 0,4 per volt X Osilator BPF B C A D Z _ant = 50  Info = m(t)

Perhatikan pemancar AM-DSB-FC pada frekuensi radio 50 MHz (di titik D) dengan diagram blok sbb :

Persamaan umum sinyal AM-DSB-FC (di B atau di D) adalah: V_AM(t) = Vc [ 1+ k_a m(t) ] cos(2f_ct)

a) gambarkan gelombang sinyal AM DSB-FC (di B) pada gambar diatas, Jika m(t) = 1 cos(2.3400.t) ! Berikan skala amplitudo yang jelas !

b) Gambarkan spektrum sinyal AM DSB-FC di B, C dan di D !

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Daya Pada sinyal AM-DSB-FC

 

t

V



k

m

 

t





f

t



S

_AM



_c

1



_a

cos

2



_c

 



 

























 





f

t



V





f

f



t



V





f

f



t



V

t

f

t

f

V

t

f

V

t

f

t

f

V

t

f

t

m

k

V

t

S

m c c m c c c c c m c c c c m c c a c AM

















































2

cos

2

2

cos

2

2

cos

2

cos

2

cos

2

cos

2

cos

2

cos

1

2

cos

1

2

c

V

2

2

c

V



Nilai RMS 

2

2

c

V



AMPLITUDE MODULATION (AM)

Daya Pada sinyal AM-DSB-FC

R

V

R

V

R

V

R

V

R

V

R

V

P

P

P

P

c c c c c c LSB USB C AM_{DSB FC}

8

8

2

)

2

2

/

(

)

2

2

/

(

)

2

/

(

2 2 2 2 2 2 2 2

































4

2

2

1

2

4

2

8

2

2

8

8

2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2















































 c c c c c c c c c AM

V

V

V

V

V

V

R

V

R

V

R

V

P

FC DSB

Daya pada Referensi Resistansi 1 ohm

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Power Transmission Efficiency of AM-DSB-FC





2 2 2 2 2 2

2

4

2

4





























c c LSB USB C LSB USB

V

V

P

P

P

P

P

power

Total

power

sidaband

total

0,25 0,03 0,5 0,11 0,75 0,22 1 0,33





Dari Tabel Diatas bisa disimpulkan bahwa Efisiensi Power transmisi dari AM-DSB-FC meningkat jika index modulasinya

μ

dinaikkan, Tetapi meskipun index modulasinya sudah maksimal

μ = 1

, hanya 1/3 dayanya berada pada sideband, sedangkan

Dilakukan dengan mendeteksi selubung (envelope) sinyal termodulasinya. Alat yang digunakan disebut Detektor

Selubung (Envelope Detector)

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Demodulasi Sinyal AM-DSB-FC – Detector Selubung

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Demodulasi Sinyal AM-DSB-FC – Detector Selubung

Sinyal AM-DSB-FC dengan index

modulasi 1/2

Output dari detektor selubung  terlihat masih ada ripple  bisa dihilangkan dengan LPF

AMPLITUDE MODULATION (AM)

Kesimpulan AM-DSB-FC

 Pada AM-DSB-FC, sinyal sideband di transmisikan

bersama dengan cariernya

 Sederhana dalam mendeteksi / Demodulasi  detektor

selubung

 Efisiensi Power transmisi rendah