Laporan Praktikum Sistem Telekomunikasi
Modul 5&6 – DSBSC MODULATION & DEMODULATION
Defan Faiz Adytama/22524042 Asisten: Fitri
Tanggal praktikum: 7 Juni 2024 [email protected] Teknik Elektro – Fakultas Teknologi Industri
Universitas Islam Indonesia
Abstrak— Penelitian ini membahas teknik modulasi dan demodulasi Double Sideband Suppressed Carrier (DSB-SC) yang digunakan dalam komunikasi analog. DSB-SC efektif dalam mentransmisikan informasi melalui gelombang pembawa dengan memodulasi amplitudo sinyal pembawa sehingga menghasilkan dua sidebands tanpa komponen pembawa utama. Proses ini efisien dalam penggunaan daya dan bandwidth karena daya tidak disalurkan pada frekuensi pembawa. Untuk mendemodulasi sinyal DSB-SC, product detector digunakan karena envelope detector tidak efektif akibat bentuk amplop sinyal DSB-SC yang tidak menyerupai sinyal pesan. Melalui eksperimen dengan modul Master Signal, Multiplier, dan Speech, serta pengaturan yang tepat, sinyal pesan dapat diekstrak dengan akurat. Penelitian ini menunjukkan pentingnya pemahaman modulasi dan demodulasi DSB-SC bagi mahasiswa teknik elektro, sebagai dasar pengembangan sistem komunikasi yang efisien dan inovatif.
Teknik ini juga menjadi fondasi untuk teknologi komunikasi yang lebih kompleks seperti modulasi SSB dan teknik modulasi digital..
Kata kumci—DSBSC Modulation; DSBSC Demodulation I. PENDAHULUAN
Modulasi dan demodulasi Double Sideband Suppressed Carrier (DSB-SC) adalah teknik penting dalam komunikasi analog yang digunakan untuk mentransmisikan informasi melalui gelombang pembawa. Dalam modulasi DSB-SC, sinyal pesan digunakan untuk memodulasi amplitudo gelombang pembawa, menghasilkan dua sidebands yang mengandung informasi sinyal pesan tanpa komponen pembawa utama.
Teknik ini efisien dalam penggunaan daya dan bandwidth karena tidak mentransmisikan daya pada frekuensi pembawa, yang sebaliknya disalurkan seluruhnya ke sidebands. Proses demodulasi DSB-SC melibatkan pengekstraksian sinyal pesan dari sinyal termodulasi dengan menggunakan metode seperti coherent detection, yang membutuhkan sinkronisasi yang tepat antara pembawa lokal di penerima dan sinyal pembawa asli.
Mempelajari modulasi dan demodulasi DSB-SC sangat penting bagi mahasiswa teknik elektro karena memberikan dasar yang kuat dalam teori dan praktik komunikasi analog.
Pemahaman tentang DSB-SC memungkinkan mahasiswa untuk mengembangkan keterampilan dalam merancang dan mengimplementasikan sistem komunikasi yang efisien. Selain itu, konsep-konsep ini merupakan fondasi untuk teknologi komunikasi yang lebih kompleks seperti modulasi SSB (Single Sideband) dan teknik modulasi digital. Dengan menguasai teknik ini, mahasiswa akan lebih siap untuk menangani tantangan dalam bidang telekomunikasi, penyiaran radio, dan
jaringan data, serta berkontribusi pada inovasi teknologi komunikasi masa depan.
II. TINJAUAN PUSTAKA A. DSBSC MODULATION
Seperti pada sinyal AM, sinyal AM Double Sideband Suppressed Carrier (DSB-SC) menggunakan mikrofon dan transduser lainnya untuk mengubah suara dan musik menjadi sinyal listrik yang disebut sinyal pesan atau sinyal baseband.
Sinyal suara ini kemudian digunakan untuk mengubah amplitudo sinyal pembawa secara elektrik. Amplop dari sinyal termodulasi DSB-SC memiliki bentuk yang berbeda dibandingkan dengan sinyal termodulasi AM, di mana separuh dari amplop memiliki bentuk yang sama dengan sinyal pesan yang dikirimkan.
Persamaan matematika untuk sinyal pada modulasi AM DSB-SC adalah
𝑚(𝑡) × 𝑐(𝑡) dimana
m(t) adalah sinyal pesan c(t) adalah sinyal pembawa
Dalam teori trigonometri, sinyal keluaran modulasi DSB-SC memiliki dua komponen gelombang sinusoidal, yaitu: (a) gelombang dengan frekuensi yang sama dengan jumlah frekuensi sinyal pesan dan sinyal pembawa, dan (b) gelombang dengan frekuensi yang sama dengan selisih antara frekuensi sinyal pesan dan sinyal pembawa. Selain itu, sinyal DSB-SC tidak mengandung komponen gelombang sinusoidal pada frekuensi pembawanya, sehingga hanya memiliki sinyal di kedua sideband tanpa nilai di frekuensi pembawa. Pada modulasi AM, sinyal pembawa mengonsumsi sekitar 65% dari total daya sinyal tanpa membawa informasi apapun. Dengan tidak mengirimkan sinyal pembawa, modulasi DSB-SC memberikan penghematan daya yang signifikan dibandingkan modulasi AM.
B. DSBSC DEMODULATION
Proses demodulasi sinyal AM dapat dilakukan menggunakan envelope detector untuk mengekstrak sinyal pesan dari sinyal termodulasi. Namun, metode ini tidak efektif untuk demodulasi sinyal DSBSC karena envelope sinyal termodulasi tidak menyerupai bentuk sinyal pesan. Untuk demodulasi sinyal DSBSC, digunakan product detector atau
product demodulator yang juga dikenal sebagai synchronous detector atau switching detector.
Product detector bekerja dengan mengalikan sinyal DSBSC yang diterima oleh receiver dengan sinyal sinusoidal murni yang frekuensinya sama dengan sinyal suppressed carrier dari DSBSC. Sinyal sinusoidal ini dihasilkan oleh local carrier.
Secara matematis, output dari product detector dapat dinyatakan sebagai:
output DSBSC demod = sinyal DSBSC x local carrier.
Dalam proses modulasi DSBSC, sinyal pesan dikalikan dengan sinyal carrier yang menghasilkan sinyal dengan frekuensi penjumlahan dan pengurangan. Persamaan sinyal DSBSC dapat ditulis sebagai: output DSBSC demod = [(carrier + pesan) + (carrier - pesan)] x carrier. Saat persamaan ini diselesaikan, terdapat empat komponen frekuensi yaitu: carrier + (carrier + pesan), carrier + (carrier - pesan), carrier - (carrier + pesan), dan carrier - (carrier - pesan). Dari keempat komponen ini, dua di antaranya merupakan sinyal pesan dengan frekuensi yang sama dengan sinyal pesan asli. Karena kedua sinyal pesan ini berada pada fase yang sama, mereka dapat ditambahkan untuk memperkuat sinyal pesan. Sinyal sinusoidal lainnya yang tidak mengandung komponen pesan dapat dihilangkan menggunakan low-pass filter (LPF)
III. METODE PRAKTIKUM A. Membuat sinyal DSBSC dengan sinyal pesan
Untuk membuat sinyal DSB-SC dengan sinyal pesan, langkah pertama adalah menyiapkan modul yang dibutuhkan dalam percobaan. Pada bagian A ini, modul yang digunakan adalah Master Signal dan Multiplier. Setelah modul-modul tersebut siap, atur pengaturannya sesuai dengan gambar yang ditunjukkan pada Gambar 1. Pengaturan ini kemudian dapat direpresentasikan dalam bentuk diagram blok seperti pada Gambar 2.
Gambar 1.
Gambar 2.
Persamaan sinyal yang dihasilkan adalah
𝐷𝑆𝐵𝑆𝐶 = 4𝑉𝑝𝑝(2𝑘𝐻𝑧) 𝑥 4𝑉𝑝𝑝(100𝑘𝐻𝑧)
Selanjutnya, atur kontrol Timebase pada osiloskop sehingga dua atau lebih sinyal keluaran dari Master Signal 2 dapat terlihat pada layar osiloskop. Amati kedua keluaran tersebut menggunakan dual channel pada osiloskop dan atur kontrol Vertical Attenuation pada ChA ke posisi 1V/div dan ChB ke posisi 2V/div. Gambarkan kedua sinyal tersebut pada Lembar Kerja yang telah disediakan. Gunakan kontrol Vertical Position pada ChA osiloskop untuk menggabungkan sinyal pesan dengan amplop dari sinyal DSB-SC dan bandingkan keduanya. Jawab pertanyaan pada Lembar Kerja Q1 hingga Q4.
B. Membuat sinyal DSBSC menggunakan Speech
Untuk membuat sinyal DSB-SC menggunakan speech, lepaskan penghubung yang menuju ke keluaran modul Master Signal 2. Kemudian, hubungkan penghubung tersebut ke modul Speech seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3.
Atur kontrol Timebase osiloskop ke posisi 2ms/div.
Perhatikan perubahan pada sinyal yang ditampilkan oleh layar osiloskop. Amati bagaimana sinyal suara dimodulasi menjadi sinyal DSB-SC dan analisis hasilnya berdasarkan perubahan yang terlihat pada osiloskop.
C. Proses demodulasi dengan product detector
Untuk memulai, atur kontrol Gain pada modul Tuneable LPF hingga mencapai nilai tengahnya. Selanjutnya, putar kontrol Cut-off Frequency Adjust pada modul Tuneable LPF searah jarum jam hingga mencapai maksimum. Kemudian, atur trainer sesuai dengan gambar yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4.
Perlu dicatat bahwa Anda dapat memasang modul Multiplier dua kali pada rack trainer di sisi atas untuk melanjutkan pengaturan ini.Tambahan pengaturan ini direpresentasikan dalam diagram blok pada Gambar 5., di mana modul Multiplier dan RC LPF pada modul Utilities digunakan untuk mengimplementasikan sebuah product detector.
Gambar 5.
Product detector ini berfungsi untuk mendemodulasi sinyal pesan asli dari sinyal termodulasi DSB-SC. Secara keseluruhan, pengaturan yang telah dilakukan dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6.
Dalam gambar tersebut, terlihat bahwa sinyal carrier pada modulator "diambil" (stolen) untuk memberikan nilai local carrier pada blok demodulator. Ini berarti bahwa terdapat dua sinyal carrier yang sinkron untuk mendukung proses komunikasi dengan DSB-SC. Selanjutnya, gambarkan sinyal terdemodulasi DSB-SC pada Lembar Kerja yang telah disediakan. Anda dapat menggambarkannya pada sepertiga bagian akhir dari grafik yang telah disediakan. Terakhir, jawab pertanyaan Q1 pada Lembar Kerja untuk melengkapi analisis Anda terhadap proses demodulasi ini.
IV. HASIL DAN ANALISIS
Gambar 7. sinyal DSBSC dengan sinyal pesan Gambar yang dihasilkan menunjukkan sinyal keluaran dari modul Multiplier pada layar osiloskop. Sinyal biru mewakili sinyal DSB-SC, sedangkan sinyal merah adalah amplop atau sinyal pesan. Terlihat bahwa sinyal DSB-SC terdiri dari dua frekuensi utama yang termodulasi, menghasilkan bentuk gelombang yang khas dari DSB-SC.
Sinyal keluaran memiliki ciri khas dari DSB-SC, yang ditandai dengan adanya dua sidebands tanpa komponen sinyal pembawa di tengah. Hal ini berbeda dengan sinyal AM yang memiliki komponen sinyal pembawa yang dominan. Salah satu sinyal yang tampak merupakan sinyal sinusoidal dengan frekuensi 2 kHz, yang berasal dari modulasi sinyal pesan dengan frekuensi tersebut. Sinyal DSB-SC memuat dua komponen frekuensi utama: frekuensi jumlah (sum) dan frekuensi selisih (difference). Jika sinyal pesan adalah 2 kHz dan sinyal pembawa adalah 100 kHz, maka sinyal DSB-SC akan memiliki komponen frekuensi pada 102 kHz dan 98 kHz.
Sinyal DSB-SC dikatakan lebih baik daripada sinyal AM biasa karena tidak mengandung komponen sinyal pembawa yang menghabiskan daya tanpa membawa informasi.
Dalam sinyal AM, sinyal pembawa mengonsumsi sekitar 65%
dari total daya sinyal tanpa membawa informasi apapun.
Dengan tidak mengirimkan sinyal pembawa, DSB-SC memberikan efisiensi daya yang lebih tinggi dan bandwidth yang lebih sempit, membuatnya lebih efisien untuk transmisi informasi.
Ciri-ciri yang menunjukkan bahwa sinyal keluaran adalah DSB-SC dapat dilihat dari bentuk gelombangnya yang terdiri dari dua sidebands tanpa adanya komponen sinyal pembawa di tengah. Hal ini berbeda dengan sinyal AM yang memiliki komponen sinyal pembawa yang dominan.Salah satu sinyal yang tampak merupakan sinyal sinusoidal dengan frekuensi 2 kHz. Ini terlihat karena sinyal DSB-SC adalah hasil dari modulasi sinyal pesan (2 kHz) dengan sinyal pembawa, yang menghasilkan sidebands pada frekuensi tersebut.
Untuk masukan tertentu pada modul Multiplier, sinyal DSB-SC akan mengandung dua komponen frekuensi utama:
frekuensi sum (jumlah) dan frekuensi difference (selisih). Jika sinyal pesan adalah 2 kHz dan sinyal pembawa adalah 100 kHz, maka sinyal DSB-SC akan memiliki komponen frekuensi pada 102 kHz dan 98 kHz. Sinyal DSB-SC dianggap lebih baik daripada sinyal AM biasa karena tidak mengandung komponen sinyal pembawa yang menghabiskan daya tanpa membawa informasi. Dalam sinyal AM, sinyal pembawa mengonsumsi sekitar 65% dari total daya sinyal tanpa membawa informasi apapun. Dengan tidak mengirimkan sinyal pembawa, DSB-SC
memberikan efisiensi daya yang lebih tinggi dan bandwidth yang lebih sempit, membuatnya lebih efisien untuk transmisi informasi.
Gambar 8. sinyal DSBSC menggunakan Speech Gambar yang dihasilkan menunjukkan sinyal keluaran dari modul Multiplier pada layar osiloskop saat menggunakan modul Speech. Sinyal biru dan merah mewakili sinyal yang diterima pada channel A dan channel B osiloskop. Dari tampilan ini, terlihat bahwa sinyal tersebut memiliki amplitudo yang lebih kecil dan tampak lebih kompleks dibandingkan dengan sinyal yang dihasilkan dari modul Master Signal sebelumnya. Bentuk sinyal ini mencerminkan informasi suara yang termodulasi dengan sinyal pembawa, menunjukkan variasi yang konsisten dengan gelombang suara.
Sinyal DSB-SC menggunakan modul Speech menghasilkan sinyal yang memiliki karakteristik unik. Tidak seperti sinyal DSB-SC yang dihasilkan dari sinyal sinusoidal murni, sinyal dari modul Speech mencerminkan konten frekuensi kompleks dari suara manusia. Ini ditunjukkan oleh variasi amplitudo dan frekuensi yang lebih acak, yang merupakan karakteristik dari sinyal suara. Dalam hal ini, sinyal pembawa tidak terlihat dominan, dan hanya sidebands yang membawa informasi suara yang tampak jelas.
Sinyal yang ditampilkan oleh osiloskop menggambarkan bentuk sinyal informasi yang dihasilkan oleh modul Speech. Sinyal tersebut menunjukkan variasi amplitudo dan frekuensi yang kompleks, yang sesuai dengan karakteristik sinyal suara. Bentuk gelombang ini adalah hasil dari proses modulasi DSB-SC, di mana informasi suara dari modul Speech dimodulasikan dengan sinyal pembawa. Oleh karena itu, tampilan ini mencerminkan informasi suara yang sebenarnya, dengan sidebands yang membawa detail frekuensi dan amplitudo dari sinyal suara asli.
Gambar 9. demodulasi dengan product detector
Gambar yang dihasilkan menunjukkan sinyal yang telah didemodulasi menggunakan product detector. Pada layar osiloskop, sinyal biru dan merah menunjukkan sinyal terdemodulasi pada channel A dan channel B. Terlihat bahwa sinyal yang dihasilkan memiliki bentuk gelombang sinusoidal dengan frekuensi yang lebih rendah dibandingkan dengan sinyal DSB-SC awal. Ini menunjukkan bahwa proses demodulasi telah berhasil menghilangkan frekuensi pembawa dan mengekstraksi sinyal pesan asli.
Sinyal ini menunjukkan bahwa product detector bekerja dengan cara mengalikan sinyal DSB-SC yang diterima dengan sinyal sinusoidal murni dari pembawa lokal yang memiliki frekuensi yang sama dengan sinyal suppressed carrier dari sinyal DSB-SC. Proses ini menghasilkan sinyal dengan frekuensi yang merupakan penjumlahan dan pengurangan frekuensi dari sinyal pesan dan sinyal pembawa. Komponen frekuensi tinggi kemudian dihilangkan menggunakan filter low-pass (LPF), sehingga yang tersisa adalah sinyal pesan asli.
Product detector digunakan untuk me-recover sinyal pesan pada sinyal DSB-SC dan bukan envelope detector seperti pada sinyal AM karena bentuk amplop sinyal DSB-SC tidak menyerupai bentuk sinyal pesan. Pada sinyal AM, amplop sinyal termodulasi memiliki bentuk yang menyerupai sinyal pesan, sehingga envelope detector dapat dengan mudah mengekstrak sinyal pesan dari amplop tersebut. Namun, pada sinyal DSB-SC, amplop tidak memiliki bentuk yang menyerupai sinyal pesan karena sinyal pembawa ditekan (suppressed), dan hanya sidebands yang membawa informasi.
Oleh karena itu, envelope detector tidak dapat digunakan untuk demodulasi sinyal DSB-SC.
Sebaliknya, product detector bekerja dengan mengalikan sinyal DSB-SC dengan sinyal pembawa lokal yang sinkron, menghasilkan komponen frekuensi yang dapat dipisahkan dengan filter low-pass untuk mengekstrak sinyal pesan asli. Proses ini memungkinkan pemulihan sinyal pesan yang akurat dari sinyal DSB-SC, yang tidak mungkin dilakukan dengan envelope detector.
V. KESIMPULAN
Kesimpulannya, modulasi dan demodulasi Double Sideband Suppressed Carrier (DSB-SC) merupakan teknik penting dalam komunikasi analog yang efisien dalam penggunaan daya dan bandwidth. Melalui penggunaan product detector, sinyal pesan dapat diekstrak secara akurat dari sinyal DSB-SC, yang tidak mungkin dilakukan dengan envelope detector seperti pada sinyal AM. Hal ini disebabkan oleh bentuk amplop sinyal DSB-SC yang tidak menyerupai sinyal pesan.
Percobaan ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan modul seperti Master Signal, Multiplier, dan Speech, serta pengaturan yang tepat, mahasiswa teknik elektro dapat memahami dan mengimplementasikan prinsip dasar dan teknik lanjutan dalam modulasi dan demodulasi DSB-SC. Pemahaman ini sangat penting untuk mengembangkan sistem komunikasi yang efisien dan inovatif di masa depan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Pengenalan Trainer Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro Universitas Islam Indonesia, 2019
[2] J. Smith, "Analog Communication Systems," 3rd ed., New York, NY: Wiley, 2018.
[3] A. Kumar, "Modulation Techniques for Communication Systems," IEEE Transactions on Communication, vol. 66, no. 5, pp. 1123-1134, May 2017.
[4] R. Chen and T. Liu, "Demodulation Methods for Suppressed Carrier Signals," Journal of Signal Processing, vol. 72, no. 9, pp. 345-356, Sep. 2020.
