Praktikum I
LAPORAN PRAKTIKUM TELEKOMUNIKASI DIGITAL
Modulasi Pulsa Amplitudo (PAM) dan Demodulasinya
Oleh :
Nama : Intan Oktaria Ulfa
NIM : 13411600402
Kelas : JTD 2C
Kelompok : 2
Achmad Rizky F.U (02 / 1341160010) Intan Oktaria Ulfa (08 / 1341160042) M. Robbit Zakky Arifin (10 / 1341160036) Rizyuda Nur Ilman (19/ 1341160034)
PROGRAM STUDI JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MALANG
Modulasi Pulsa Amplitudo (PAM) dan Demodulasinya
1.1 Tujuan
1) Mengetahui bagaimana cara kerja modulasi pulsa amplitudo (PAM) dan demodulasinya.
2) Mengukur tiap – tiap test point pada modulator dan demodulator PAM 3) Mempelajari bagaimana mengoperasikan modulator dan demodulator PAM
4) Mengamati bentuk keluaran gelombang pada tiap – tiap test point dan menganalisanya
1.2 Peralatandan Modul yang Digunakan
Peralatan :
1) Power Supply 2) Osiloskop 3) Generator Fungsi 4) Kabel Konektor Sinyal 5) Kabel Power dan Plug Modul :
1) GOTT-ECS01-PAM Modulator 2) GOTT-ECS02-PAM Demodulator
Modul GOTT-ECS-4500-PAM Modulator dan GOTT-ECS-4500 -PAM Demodulator Serial No. 110460814891010
1.3 Dasar Teori PAM
Modulasi pulsa amplitudo (PAM) adalah sebuah skema modulasi yang mengubah amplitudo sinyal pembawa yang berbentuk kotak teratur oleh masukan sinyal informasi. Amplituso dari pulsa yang termodulasi kemudian diartikan sebagai sinyal informasi.
Barisan/urutan pulsa pendek(rapat) dengan amplitudo konstan dan diulang dengan cepat dipilih (dimodulasikan, digabungkan) dan dibuat bervariasi sesuai sinyal informasi yang lebih lambat yang akan menghasilkan sinyal termodulasi dengan amplitudo yang sudah berubah sesuai sinyal informasi tersebut.
Gelombang PAM ter-demodulasi, gelombangnya dilewatkan LPF (Low Pas Filter) yang mempunyai frekuensi cit-off yang sama dengan frekuensi maksimum sinyal informasi. Pada output filter, sinyal pemodulasi disalurkan bersama (dalam) DC Coponent PAM
mempunyai rasio sinyal/noise yang sama seperti AM dan hal ini tidak dilakukan dalam praktikum.
Gambar 1.2 Grafik PAM Demodulator
Gambar 1.1 Grafik PAM Modulator
Konversi sinyal analog menjadi sinyal digital dibagi menjadi 3 bagian penting yaitu:
1. Sampling
Merupakan proses pencuplikan dari sinyal informasi yang akan diproses. Frekuensi sinyal sampling menurut aturan Nyquist adalah sebesar 2 fm, dengan fm adalah sinyal informasi yang akan disampling
2. Quantizing
Merupakan proses penghargaan suatu sinyal yang sudah disampling dengan membawa sinyal tersebut pada penghargaan bit-bit biner yang dibutuhkan.
3. Encoding
Merupakan proses pengubahan kode-kode biner menjadi kode-kode tertentu sesuai dengan aplikasi dari sinyal digital yang dimaksud
Pada sebuah proses sampling bisa dilakukan dengan menggunakan dua jenis sinyal yaitu pulsa maupun impulse. Modulasi dengan sinyal PAM ini merupakan proses pendigitalisasian sinyal dengan input sinyal berupa pulsa.
Pembentukan sinyal PAM pada proses digitalisasi menggunakan pulsa merupakan langkah pertama dengan cara membangkitkan sinyal pulse dari pulse generator dengan mengatur lebar pulse (To) secara diskret. Namun selanjutnya perlu dipahami bahwa ternyata bentuk sinyal PAM yang dihasilkan adalah:
Sinyal PAM adalah berbentuk diskrete pada kawasan waktu dan kontinue Levelnya
Sinyal PAM bentuknya tidak murni sinyal analog dan juga tidak murni berbentuk sinyal digital
Dalam praktiknya pada komunikasi digital, sinyal PAM kurang disukai karena bentuk karakteristik sinyalnya menyebabkan sinyal ini tidak tahan terhadap error karena faktor kekontinuitasanya. Pada dasarnya, bentuk umum dari sebuah sinyal PAM adalah
merupakan perkalian dari sebuah sinyal sinus kontinue S(t) dengan sebuah sinyal pulsa disekret Sp(t) dengan:
S(t) = A cos (2?fs t)
SPAM (t) = k s(t) sp (t) di mana: K = konstanta pengali
S(t) = sinyal informasi kontinue Sp(t) = sinyal pulse diskret
Pada sebuah blok diagram PAM Modulator, akan terdiri dari bagian Low Pass Filter yang akan melewatkan frekuensi di bawah 3,4 Khz dan bagian Sampler yang akan menjumlahkan sinyal informasi hasil pemfilteran dengan sinyal pulsa yang dibangkitkan dari generator pembangkit pulsa (G) yang ada di bagian bawah. Bagian lain yang ada pada sebuah PAM Modulator adalah bagian Hold yang akan memproses sinyal hasil sampling menjadi sinyal tercuplik yang dimemory serta bagian sinkronisasi clock yang terhubung ke masing-masing bagian trainer. Antara bagian modulator PAM dengan bagian Demodulator PAM haruslah sinkron frekuensi clock satu sama lain.
Pada sebuah blok diagram PAM Demodulator, akan terdiri dari bagian yang lebih sederahana karena hanya terdiri dari saklar komutator ( pemutar) dan bagian low pass filter. Keluaran dari bagian Modulator PAM berupa sinyal PAM akan dipilih oleh saklar komutator jika input masukanya banyak. Hasil sinyal keluaran dari saklar komutator masih sama dengan hasil Modulator PAM. Sedangkan pada bagian output LPF, sinyal termodulasi PAM akan difilter sehingga keluaranya akan sama dengan sinyal masukan dari AFG.
1.4 Prosedur Praktikum
1. Fokus pada gambar rangkaian 1.3 Modul GOTT-ECS-4500-PAM Modulator
Gambar 1.3 Modul GOTT-ECS-4500-PAM Modulator
2. Pada terminal input frekuensi sinyal audio (Audio I/P), inputkan 1kHz dari generator fungsi.
3. Dengan menggunakan osiloskop, lakukan observasi pada sinyal input audio PAM (Audio I/P), sinyal keluaran dari TP1, TP2, dan keluaran PAM modulator.
4. Catat hasil pengukuran pada tabel 1.1.
Percobaan 2 : PAM Demodulator
1. Fokus pada gambar rangkaian 1.4 GOTT-ECS-4500 -PAM Demodulator
Gambar 1.4 GOTT-ECS-4500 -PAM Demodulator
2. Terminal keluaran PAM modulator (PAM O/P) dihubungkan ke terminal masukan sinyal PAM demodulator dan keluaran modulator TP2
dihubungkan ke masukan demodulator pembawa.
3. Atur VR1 untuk meminimalkan distorsi sinyal keluaran dari IC1.
4. Atur VR2 dan VR3 sampai mendapatkan sinyal demodulasi yang benar. 5. Dengan menggunakan osiloskop, lakukan observasi sinyal input PAM,
sinyal carrier, sinyal keluaran IC1 dari TP1, sinyal keluaran IC2 dari TP2, sinyal keluaran IC3 dari TP3, sinyal keluaran IC3 dari TP4, sinyal keluaran IC3 dari TP5, sinyal masukan dari TP6 dan sinyal PAM demodulasi (Audio O/P).
1.5 Hasil Pengamatan
Table 1.1 Hasil Pengukuran PAM Memodulator.
Test Points Output Signal Waveforms Audio I/P
Volt/Div = 500 mV/Div Time/Div = 500 µs Amplitudo = 4Vpp
Keterangan = Hasil gelombang yang muncul pada osiloskop merupakan sinyal informasi atau sinyal input PAM berbentuk sinus.
TP1 V/D = 2V T/D = 100μs
Amplitudo = 2,2Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output tes point 1 yang digunakan untuk masukan input pada IC LM555 untuk diproses menjadi sinyal pembawa.
TP2 V/D = 5V T/D = 50μ
Amplitudo = 2Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output tes point 2 yang digunakan untuk masukan input pada IC LM555 berupa gelombang kotak
PAM O/P V/D = 2V T/D = 250μ
Amplitudo = 2Vpp
Keterangan = merupakan sinyal I/O dari PAM sinyal sampling yang amplitudonya (level tegangan) mengikuti amplitude sinyal informasi
Test Points Output Signal Waveforms Carrier I/P
V/D = 2V T/D = 50μs
Amplitudo = 5Vpp
Keterangan = merupakan sinyal carier I/ dari Demodulasi PAM. yang dijumper dari TP2. Bentuknya deretan sinyal pulsa-pulsa.
TP1
V/D = 500mV T/D = 50μs
Amplitudo = 3Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output tes point 1 yang digunakan untuk masukan input pada IC LM555 Merupakan hasil pelemahan sinyal pembawa / carrier yang keluar dari IC1. Bentuknya deretan sinyal pulsa-pulsa. TP2
V/D = 500mV T/D = 250μ
Amplitudo = 2Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output tes point 2 yang digunakan untuk masukan input pada IC LM555. Merupakan pelemahan dari keluaran sinyal hasil modulasi pulsa amplitudo. Bentuknya berupa pulsa berubah-ubah amplitudonya sesuai dengan amplitudo sinyal informasi.
TP3
V/D = 500mV T/D = 50μ
Amplitudo = 3Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output tes point 2 yang digunakan untuk sinyal pulsa yang akan didemodulasi oleh IC MC1496. Bentuknya seperti pulsa namun amplitudonya berbentuk meruncing seperti segitiga.
Audio O/P V/D = 1mV T/D = 200μS Amplitudo = 2Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output point audio pada demodulasi PAM.. Bentuknya gelombang sinus biasa.
TP4
V/D = 500mV T/D = 250μ
Amplitudo = 3Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output modulasi tes point 4 yang digunakan untuk masukan input pada IC MC1496. Bentuknya berupa pulsa berubah-ubah amplitudonya sesuai dengan amplitudo sinyal informasi.
TP5
V/D = 100mV T/D = 250μ
Amplitudo = 4Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output tes point 2 yang digunakan untuk masukan input pada IC LM555
TP6
V/D = 100mV T/D = 250μ
Amplitudo = 3Vpp
Keterangan = Merupakan sinyal output demodulasi sinyal modulasi tes point 2. Bentuknya menyerupai sinyal informasi dengan sedikit distorsi pada amplitudonya.
1.6 Analisa
PAM Modulator terdiri dari 3 bagian utama yaitu
input sinyal audio berupa sinyal analog berfungsi sebagai sinyal informasi yang berasal dari Generator Fungsi
pembangkit input carrier berupa sinyal pulsa berfungsi sebagai sinyal pembawa berasal dari
dari komponen LM555
terminal keluaran sinyal PAM.
Sebelum terminal keluaran sinyal PAM terdapat transistor yang berfungsi sebagai penguat tegangan juga sebagai chopper (penggabung/switch).
Sinyal keluaran PAM dihasilkan oleh natural sampling, sinyal tercuplik mengikuti bentuk gelombang sinyal informasi (input audio) sepanjang waktu pada setiap pencuplikan. Flat top sampling menghasilkan pulsa dengan amplitudo yang tetap selama pencuplikan. Nilai amplitudo dari pulsa bergantung pada amplitudo sinyal informasi (input audio) pada waktu pencuplikan.
Pada percobaan ini digunakan gelombang sinusoida dari function generator sebagai gelombang informasi. Gelombang informasi yang digunakan frekuensinya sebesar 1 kHz dengan amplitudo 1 Vp-p. Gelombang carrier yang digunakan berasal dari generator clock. Gelombang carrier ini merupakan gelombang kotak (digital). Secara teori, gelombang carrier akan menjadi clock yang melakukan sampling pada gelombang informasi. Level tegangan saat bit 1 akan mengikuti amplitudo gelombang informasi. Hal ini terlihat pada bentuk gelombang output pada Osciloscope. Sinyal output berupa gelombang kotak yang level tegangannya membentuk sinyal sinus. Atau seakan-akan outputnya berupa gelombang sinus yang terbentuk dari step-step gelombang kotak Gelombang ini merupakan hasil sampling dari gelombang sinus.
1.7 Kesimpulan
Demodulasi PAM merupakan proses perekonstruksi kembali sinyal analog menggunakan low pass filter dari hasil modulasi PAM, sehingga didapatkan sinyal demodulasi PAM hamper sama dengan sinyal informasi.
Sinyal demodulasi PAM dengan sinyal Informasi mempunyai perbedaan yaitu, pada amplitudo demodulasi PAM nilainya lebih kecil.
Demodulasi PAM dengan menggunakan 2nd LPF menghasilkan sinyal Informasi yang
terdapat distorsi , tetapi memiliki fasa yang sama dengan sinyal Informasi sedangkan Demodulasi PAM menggunakan 4th LPF, akan menghasilkan sinyal Informasi tanpa
distorsi. Tetapi memiliki sudut fasa yang berbeda dengan sinyal informasinya.
1.8 Diskusi Permasalahan
1) Bagaimana proses sampling sinyal analog pada kecepatan yang tinggi (high rate) ? Jawab
Saat proses samplig sinyal analog dengan kecepatan tinggi pulsa dengan lebar terbatas dimodulasi sehingga dihasilkan puncak yang rata. Maka lebar pulsa harus dibentuk jauh lebih kecil dariapda periode sampling, sehingga bentuk gelombang yang disampel berpuncak rata dilewatkan pada sebuah filter LPF akan diperoleh kembali gelombang modulasi tanpa cacat.
2) Teknik multiplexing yang mana yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal analog dan digital secara bersamaan ?
Jawab :
Jenis multiplexing yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal analog dan digital yaitu TDM. TDM atau yang dikenal sebagai synchronous time division multiplexing, dapat digunakan dengan sinyal digital atau sinyal-sinyal analog yang membawa data digital. Dalam TDM data dari berbagai sumber dibawa dalam frame masing-masing. Seriap Frame terdiri dari serangkaian slot waktu dan setiap sumber ditetapkan sebuaf slot waktu per frame
3) Mengapa PAM tidak cocok untuk proses transmisi digital ? Jawab :
Karena dasar konsep PAM adalah merunbah amplitudu sinyal carrier yang berupa deretan pulsa (diskrit) yang perubahannya mengikuti bentuk amplitudo dari sinyal informasi yang akan di kirimkan ke tempat tujuan. Sehingga sinyal informasi yang dikirim tidak seluruhnya tetapi hanya sampel nya saja (sampling signal)
4) Peralatan apa yang digunakan untuk mendeteksi variasi frekuensi PAM dalam sirkuit
clock recovery ?
Jawab :
CDR felxibel dirancang dengan menggunakan transisi optimal tersedia untuk pemulihan jam baik 2 –PAM atau mode 4-PAM. Selengkap transisi 4-PAM biasanya terdiri dari 3 transisi minor (perubahan terkecil di tingkat tegangan mungkin) , satu transisi besar (perubahan terbesar mungkin), dan transisi perantara untuk total enam berbeda jenis transisi.
5) Switch jenis apa yang biasanya digunakan dalam PAM multiplexer ? Jawab :
Jenis switch yang digunakan dalam multiplexing PAM adalah Time Division Switching dengan menggunakan nilai sampling sebesar 8 Hz sebuah sampel / data akan muncul, dan berselang 125 µs sampling
1.9 Referensi
