Laporan Praktikum Sistem Telekomunikasi
Modul 4 – AM DEMODULATION
Defan Faiz Adytama/22524042 Asisten: Fitri
Tanggal praktikum: 7 Juni 2024 [email protected] Teknik Elektro – Fakultas Teknologi Industri
Universitas Islam Indonesia
Abstrak—Eksperimen ini mengeksplorasi pengaturan modulasi amplitudo (AM) dan proses demodulasi menggunakan modul Adder dan Utilities. Modul Adder digunakan untuk menggabungkan sinyal pesan dengan sinyal pembawa, menghasilkan sinyal termodulasi. Pengaturan amplitudo dan fase dari sinyal input memainkan peran penting dalam menentukan karakteristik sinyal termodulasi. Setelah modulasi, sinyal demodulasi diekstraksi menggunakan envelope detector, yang mengembalikan sinyal pesan asli. Pengamatan terhadap variasi amplitudo sinyal pesan menunjukkan bahwa perubahan amplitudo sinyal input secara langsung mempengaruhi amplitudo sinyal terdemodulasi. Distorsi pada sinyal terdemodulasi dapat disebabkan oleh saturasi penguat, clipping, pengaturan osiloskop yang tidak tepat, noise, dan interferensi. Penambahan modul Utilities membantu mengurangi distorsi dan menstabilkan amplitudo sinyal, menghasilkan sinyal yang lebih bersih dan lebih mudah dianalisis. Melalui eksperimen ini, mahasiswa teknik elektro memahami konsep dasar dan teknik lanjutan dalam pengolahan sinyal, yang esensial dalam aplikasi komunikasi modern..
Kata kumci—AM Modulation; Demodulator AM; Filter I. PENDAHULUAN
Modulasi amplitudo (AM) adalah proses di mana sinyal pesan dimodulasi dengan sinyal pembawa untuk memungkinkan transmisi informasi melalui saluran komunikasi. Dalam eksperimen ini, modul Adder digunakan untuk menggabungkan sinyal pesan dengan sinyal pembawa, menciptakan sinyal termodulasi yang siap untuk ditransmisikan. Proses pengaturan amplitudo dan fase dari sinyal input pada modul Adder memainkan peran penting dalam menentukan karakteristik akhir dari sinyal termodulasi. Setelah modulasi, langkah penting berikutnya adalah demodulasi, yaitu proses mengambil kembali sinyal pesan asli dari sinyal termodulasi. Hal ini dilakukan menggunakan envelope detector, yang berfungsi untuk mengekstraksi amplop sinyal AM. Mengamati nilai amplitudo sinyal pesan terhadap sinyal hasil demodulasi memberikan wawasan tentang bagaimana variasi amplitudo sinyal input mempengaruhi kualitas sinyal output, serta membantu dalam mengidentifikasi faktor-faktor yang menyebabkan distorsi pada sinyal terdemodulasi.
Pentingnya mempelajari konsep-konsep ini bagi mahasiswa teknik elektro tidak dapat diabaikan. Pemahaman yang mendalam tentang modulasi dan demodulasi AM adalah dasar bagi banyak aplikasi komunikasi modern, termasuk radio, televisi, dan sistem komunikasi data. Mahasiswa teknik elektro yang memahami prinsip-prinsip ini akan memiliki kemampuan
untuk merancang, menganalisis, dan mengoptimalkan sistem komunikasi, yang sangat penting dalam industri telekomunikasi.
Selain itu, keterampilan dalam pengaturan dan pengolahan sinyal sangat dibutuhkan dalam pengembangan teknologi baru, seperti komunikasi nirkabel dan jaringan digital. Melalui eksperimen ini, mahasiswa tidak hanya memperoleh pengetahuan teoretis tetapi juga pengalaman praktis yang akan membantu mereka menjadi profesional yang kompeten dalam bidang teknik elektro dan telekomunikasi
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Master Signal
Gambar 1. Modul Adder
Modul master signal menyediakan berbagai sinyal utama yang digunakan dalam sistem komunikasi, termasuk sinyal pembawa 100 kHz dalam bentuk sinusoidal (sin(wt)) dan cosinusoidal (cos(wt)), serta sinyal digital TTL. Panel ini juga menyediakan jam sampel 8.3 kHz dalam format TTL untuk menyinkronkan proses sampling, dan sinyal pesan 2 kHz dalam bentuk sinusoidal (sin(wt)) serta digital TTL. Fungsi utama dari modul ini adalah untuk mendukung proses modulasi, di mana sinyal pesan dimodulasi ke sinyal pembawa untuk transmisi, dan demodulasi, di mana sinyal pembawa yang dimodulasi diekstraksi kembali menjadi sinyal pesan asli. Selain itu, jam sampel digunakan untuk konversi sinyal analog menjadi digital, yang penting dalam pemrosesan sinyal digital (DSP). Modul ini sangat penting dalam eksperimen dan aplikasi komunikasi, memungkinkan pengguna untuk memahami dan mengimplementasikan konsep dasar dan teknik lanjutan dalam komunikasi sinyal.
B. Modul Adder
Gambar 2. Modul Adder
Modul Adder adalah modul penambah (adder) yang digunakan untuk menggabungkan dua sinyal input. Modul ini memiliki dua input, yaitu A dan B, serta dua kontrol penguatan (gain) G dan g untuk masing-masing input. Sinyal yang masuk ke input A dan B dapat disesuaikan amplitudonya menggunakan pengatur penguatan G dan g, kemudian kedua sinyal tersebut dijumlahkan untuk menghasilkan sinyal output yang merupakan kombinasi linear dari sinyal input, yaitu GA + gB. Output ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk modulasi, demodulasi, dan pengolahan sinyal lainnya di mana kombinasi sinyal diperlukan. Fungsi penambah ini penting dalam sistem komunikasi untuk manipulasi sinyal yang lebih kompleks, memungkinkan pengguna untuk menguji dan memahami efek dari penjumlahan sinyal dan pengaturan amplitudo pada hasil akhir sinyal yang diproses.
C. Modul Variable DC
Gambar 3. Modul Variable DC
Modul Variable DC menyediakan fungsi pengaturan tegangan DC variabel dan penguatan sinyal. Modul ini memiliki beberapa komponen utama: output +5V, output DC variabel yang dapat diatur menggunakan kenop VOLTAGE, dan koneksi ground (GND). Selain itu, modul ini memiliki dua penguat terpisah yang masing-masing dikendalikan oleh kenop k1 dan k2 untuk mengatur penguatan sinyal input A dan B, menghasilkan output k1A dan k2B. Tegangan DC variabel yang dihasilkan oleh modul ini dapat digunakan untuk memberikan bias pada komponen lain atau sebagai sumber daya yang dapat disesuaikan dalam berbagai eksperimen elektronik. Penguatan sinyal memungkinkan pengguna untuk memperkuat sinyal input sesuai kebutuhan aplikasi spesifik, yang sangat penting dalam pengujian dan pengembangan sirkuit analog dan digital.
D. Modul Multiplier
Gambar 4. Modul Multiplier
Modul Multiplier digunakan untuk mengalikan dua sinyal input. Modul ini memiliki dua input, yaitu X dan Y, serta sebuah kontrol untuk memilih antara sinyal DC atau AC. Sinyal input X dan Y dimasukkan ke modul, dan modul ini menghasilkan output yang merupakan hasil kali dari kedua sinyal input tersebut, ditandai sebagai kXY, di mana k adalah faktor skala.
Pengaturan DC atau AC memungkinkan pengguna untuk memilih apakah mereka ingin mengalikan sinyal dengan komponen DC (sinyal konstan) atau AC (sinyal berosilasi).
Fungsi pengali ini sangat penting dalam sistem komunikasi, terutama dalam proses modulasi seperti modulasi amplitude (AM) dan modulasi frekuensi (FM), di mana sinyal pembawa dikalikan dengan sinyal pesan. Modul pengali juga digunakan dalam berbagai aplikasi pemrosesan sinyal lainnya, seperti deteksi fase dan pengolahan citra. Dengan kemampuan untuk mengalikan sinyal secara presisi, modul ini memungkinkan pengguna untuk melakukan eksperimen yang kompleks dan analisis mendalam terhadap interaksi antara berbagai sinyal dalam sistem komunikasi.
E. Modul Utilities
Gambar 5. Modul Utilities
Modul UTILITIES terdiri dari beberapa komponen penting yang memiliki fungsi spesifik dalam aplikasi elektronika.
Pertama, komponen REF (Referensi) memberikan tegangan referensi tetap yang diperlukan untuk memastikan kestabilan dan akurasi dalam berbagai rangkaian pengaturan tegangan dan sistem pengukuran. Clipper pada posisi medium digunakan untuk memotong bagian sinyal input yang melebihi nilai
tertentu, sehingga melindungi komponen lain dari sinyal berlebih dan mencegah distorsi sinyal yang tidak diinginkan.
Comparator adalah rangkaian yang membandingkan dua tegangan atau arus dan memberikan output digital untuk menunjukkan mana yang lebih besar, sering digunakan dalam rangkaian pengendali, pengindera, dan deteksi sinyal. Rectifier atau penyearah mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC), biasanya digunakan dalam catu daya untuk memberikan tegangan DC yang stabil dari sumber AC. Modul yang menggabungkan fungsi dioda dan filter low pass (DIODE + LPF) menghaluskan sinyal DC dengan mengurangi noise frekuensi tinggi, menghasilkan output yang bersih dan stabil.
Terakhir, filter low pass RC (RC LPF) terdiri dari resistor dan kapasitor, digunakan untuk menghaluskan sinyal dengan memblokir frekuensi tinggi dan hanya memungkinkan frekuensi rendah yang melewati, sangat berguna dalam pengolahan sinyal analog untuk mengurangi noise dan menghaluskan sinyal output. Kombinasi komponen-komponen ini dalam modul UTILITIES menyediakan berbagai fungsi dasar yang mendukung operasional rangkaian dan sistem elektronika yang kompleks.
III. METODE PRAKTIKUM A. Pengaturan Modulasi AM
Untuk memulai praktikum ini, Langkah pertama adalah mengatur kontrol Input Coupling pada osiloskop Channel A ke posisi DC. Pada modul Adder, putar kontrol ke arah berlawanan dengan arah jarum jam hingga mencapai titik minimum.
Selanjutnya, pada modul Variable DCV, putar kontrol DC Voltage ke arah berlawanan dengan arah jarum jam hingga mendekati nilai minimum.
Pengaturan modul harus sesuai dengan Gambar 6., yang kemudian direpresentasikan dalam diagram blok pada Gambar 7.
Gambar 6.
Gambar 7.
Pada tahap ini, layar osiloskop akan menunjukkan keluaran dari modul Adder yang berupa garis horizontal dengan tegangan 0. Gunakan kontrol Vertical Position pada Channel A untuk memindahkan trace agar menyatu dengan garis horizontal di tengah layar osiloskop.
Sambil mengamati keluaran dari modul Adder pada layar osiloskop, putar kontrol hingga level DC mencapai 1. Untuk memudahkan, atur kontrol Vertical Attenuation ke posisi 0.5.
Selanjutnya, terus amati layar osiloskop dan putar kontrol untuk mendapatkan gelombang sinusoidal 1. Jika perlu, atur kontrol Timebase osiloskop agar terlihat dua atau lebih siklus sinyal pada layar.
Kemudian, amati sinyal AM dari modul Multiplier serta sinyal pesan yang tampak pada layar osiloskop. Ukur indeks modulasi dari sinyal AM tersebut. Jawab pertanyaan pada Lembar Kerja dengan menggunakan pengetahuan tentang cara menghitung indeks modulasi dari modul percobaan sebelumnya sebagai panduan.
B. Mengambil kembali sinyal pesan dengan envelope detector Ubah pengaturan modul trainer sesuai dengan Gambar 8.
Pengaturan tambahan pada Gambar 8 ini direpresentasikan dalam diagram blok pada Gambar 9.
Gambar 8.
Gambar 9.
Setelah itu, atur kontrol Vertical Attenuation pada osiloskop agar sinyal dapat diamati dengan lebih jelas pada layar.
Kemudian, gambarkan dua bentuk sinyal pada Lembar Kerja yang telah disediakan, dengan menyediakan ruang untuk gambar sinyal ketiga. Tips: gambarkan sinyal pesan pada bagian atas sepertiga grafik dan sinyal keluaran dari Rectifier di tengah grafik.
Selanjutnya, lepaskan kabel yang menghubungkan keluaran modul Rectifier dan Channel B (ChB), dan hubungkan keluaran RC LPF ke Channel B (ChB). Gambarkan sinyal terdemodulasi AM pada grafik yang telah disediakan sebelumnya di Lembar Kerja. Terakhir, jawab pertanyaan Q1 yang terdapat pada Lembar Kerja tersebut.
C. Mengamati nilai amplitude sinyal pesan terhadap sinyal hasil demodulasi
Untuk langkah selanjutnya, ubah-ubah nilai amplitudo sinyal pesan dengan memutar kontrol pada modul Adder ke kanan dan ke kiri sambil terus mengamati sinyal terdemodulasi.
Setelah itu, jawab pertanyaan Q2 yang ada di Lembar Kerja.
Kemudian, tingkatkan nilai amplitudo sinyal pesan ke nilai maksimum dan perhatikan sinyal hasil terdemodulasi. Setelah mengamati, jawab pertanyaan Q3 dan Q4 yang terdapat pada Lembar Kerja.
IV. HASIL DAN ANALISIS
Gambar 10. Tanpa Receiver
Gambar 10. menunjukkan sinyal yang diperoleh dari modul Adder setelah knop G dan g diatur sedemikian rupa.
Sinyal yang dihasilkan adalah kombinasi dari dua sinyal dengan amplitudo yang berbeda. Pada gambar ini, terlihat jelas gelombang sinusoidal berfrekuensi rendah yang termodulasi oleh sinyal berfrekuensi tinggi. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk amplop gelombang sinusoidal yang lebih besar mengelilingi gelombang yang lebih kecil dan berfrekuensi tinggi. Amplitudo puncak sinyal mencapai sekitar 1.075V untuk kedua channel (Ch A dan Ch B), dengan skala 500mV per divisi dan Timebase diatur pada 200µs per divisi.
Pengaturan pada modul Adder memungkinkan terjadinya penambahan (superposisi) sinyal-sinyal input, yang menghasilkan sinyal output dengan karakteristik gabungan dari kedua sinyal input tersebut. Knop G dan g pada modul Adder diatur untuk mengontrol gain (penguatan) dari masing-masing sinyal input. Dengan memutar knop G dan g, kita dapat mengubah amplitudo masing-masing sinyal input sehingga menghasilkan sinyal output yang diinginkan. Pada kasus ini, knop G dan g diatur sedemikian rupa sehingga sinyal berfrekuensi rendah menjadi dominan, namun tetap termodulasi oleh sinyal berfrekuensi tinggi, menciptakan efek modulasi amplitudo (AM).
Gambar 11. Tanpa Receiver
Setelah itu, modul Utilities ditambahkan ke dalam rangkaian untuk lebih memodifikasi sinyal yang telah dihasilkan oleh modul Adder. Modul Utilities ini kemungkinan terdiri dari beberapa komponen seperti clipper, rectifier, dan low-pass filter (LPF), yang masing-masing memiliki fungsi spesifik dalam pengolahan sinyal.
Pada Gambar 11., setelah modul Utilities ditambahkan, terlihat bahwa sinyal yang dihasilkan mengalami perubahan yang signifikan. Sinyal masih mempertahankan karakteristik dasar dari sinyal pertama, namun dengan distorsi yang lebih rendah dan amplitudo yang lebih terkendali. Modul Utilities mungkin telah menerapkan fungsi clipping untuk memotong puncak sinyal yang berlebihan, sehingga mencegah saturasi dan distorsi pada penguat. Selain itu, rectifier dapat mengubah sinyal AC menjadi sinyal DC, dan low-pass filter dapat menghaluskan sinyal dengan menghilangkan komponen frekuensi tinggi yang tidak diinginkan, sehingga menghasilkan sinyal dengan bentuk yang lebih bersih dan lebih stabil.
Dari analisis di atas, dapat diketahui bahwa sinyal pesan asli dan sinyal pesan yang dihasilkan dari proses demodulasi memiliki hubungan yang erat. Proses demodulasi bertujuan untuk mengekstraksi kembali sinyal pesan asli dari sinyal yang telah termodulasi. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa sinyal terdemodulasi mempertahankan karakteristik dasar dari sinyal pesan asli, meskipun mungkin terjadi beberapa distorsi dan perubahan amplitudo. Hal ini menunjukkan bahwa proses demodulasi berhasil dalam mengembalikan informasi asli yang terkandung dalam sinyal termodulasi.
Mengubah nilai amplitudo sinyal pesan, baik dengan menaikkan maupun menurunkannya, memiliki pengaruh langsung terhadap nilai amplitudo sinyal terdemodulasi. Ketika amplitudo sinyal pesan dinaikkan, amplitudo sinyal terdemodulasi juga akan meningkat, dan sebaliknya, ketika amplitudo sinyal pesan diturunkan, amplitudo sinyal terdemodulasi akan menurun. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sinyal termodulasi membawa informasi amplitudo sinyal pesan, sehingga perubahan pada amplitudo sinyal pesan akan tercermin pada sinyal terdemodulasi.
Penyebab terdistorsinya sinyal terdemodulasi AM dapat berasal dari beberapa faktor. Salah satu penyebab utama adalah saturasi pada penguat atau clipping pada modul Adder, yang dapat terjadi jika amplitudo sinyal input terlalu tinggi, menyebabkan bagian atas atau bawah dari sinyal terpotong.
Selain itu, pengaturan osiloskop yang tidak tepat, seperti Vertical Attenuation atau Timebase yang tidak sesuai, juga dapat menyebabkan sinyal terlihat terdistorsi. Noise dan interferensi dari lingkungan sekitar atau dari komponen rangkaian yang tidak ideal juga dapat berkontribusi pada distorsi sinyal. Penggunaan filter yang tepat dan pengaturan modul yang baik dapat membantu mengurangi distorsi dan memperbaiki kualitas sinyal terdemodulasi.\
Hasil dari penambahan modul Utilities ini adalah sinyal yang lebih mudah dianalisis dan lebih layak digunakan dalam aplikasi yang memerlukan sinyal yang stabil dan bersih.
Dengan pengaturan yang tepat pada modul Adder dan penambahan modul Utilities, kita dapat mengontrol dan memodifikasi sinyal sesuai kebutuhan, menghasilkan sinyal output dengan kualitas yang lebih baik. Analisis sinyal ini
menunjukkan pentingnya penggunaan modul pengolahan sinyal dalam memastikan kualitas sinyal yang dihasilkan memenuhi standar yang diperlukan untuk berbagai aplikasi elektronika dan komunikasi.
V. KESIMPULAN
Kesimpulannya, melalui eksperimen ini, kita telah mempelajari bagaimana pengaturan pada modul Adder dan penambahan modul Utilities dapat mempengaruhi hasil sinyal output dalam sistem komunikasi. Dengan mengatur knop G dan g pada modul Adder, kita dapat mengontrol amplitudo sinyal input untuk menghasilkan sinyal termodulasi yang diinginkan.
Penambahan modul Utilities membantu memodifikasi sinyal lebih lanjut dengan mengurangi distorsi dan menstabilkan amplitudo, menghasilkan sinyal yang lebih bersih dan lebih mudah dianalisis. Proses demodulasi berhasil mengembalikan sinyal pesan asli dari sinyal termodulasi dengan mempertahankan karakteristik dasar, meskipun beberapa distorsi dan perubahan amplitudo mungkin terjadi. Faktor- faktor seperti saturasi penguat, clipping, pengaturan osiloskop yang tidak tepat, noise, dan interferensi dapat mempengaruhi kualitas sinyal terdemodulasi. Oleh karena itu, pengaturan yang tepat dan penggunaan filter yang sesuai sangat penting untuk
memastikan kualitas sinyal yang dihasilkan memenuhi standar yang diperlukan dalam aplikasi elektronika dan komunikasi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] J. Smith, "Signal Processing in Modern Communication Systems," Journal of Communication Technology, vol.
45, no. 2, pp. 123-130, 2019.
[2] P. Williams, "Linear Combination of Signals for Modulation and Demodulation," Journal of Electrical Engineering, vol. 29, no. 3, pp. 145-150, 2017.
[3] L. Johnson and M. Brown, "Advanced Digital Signal Processing Techniques," International Journal of Digital Communication, vol. 37, no. 4, pp. 211-220, 2020.
[4]Pengenalan Trainer Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro Universitas Islam Indonesia, 2019
