Dasar Sistem Telekomunikasi

Dasar Sistem Telekomunikasi(Modulasi)2013Bidang Studi Telekomunikasi MultimediaJurusan Teknik ElektroFakultas Teknologi Industri1ModulasiModulasi adalah proses penumpangan sinyal informasi ke sinyal pembawa.

Dengan menumpangkan sinyal informasi ke sinyal pembawa, maka sinyal informasi tersebut dapat dikirimkan tak terbatas jangkauannya.

Sinyal informasi pada umumnya mempunyai frekwensi rendah, sedangkan sinyal pembawa umumnya gelombang sinusoidal yang mempunyai frekwesi tinggiModulasiParameter kunci gelombang sinusoidal pada sinyal pembawa yaitu : Amplitudo Fase Frekwensi

Ketiga parameter gelombang sinusoidal tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi.

Hasil modulasi tersebut disebut dengan Sinyal TermodulasiModulasiModulasi analog adalah madulasi dimana sinyal informasinya berupa sinyal analog.

Beberapa jenis modulasi analog antara lain :Amplitudo Modulation (Modulasi Amplitudo) Double Side Band Transmitted Carrier (DSB - TC) Double Side Band Suppressed Carrier (DSB - SC) Double Side Band Reduced Carrier Transmission (DSB - RC) Single Side Band Suppressed Carrier (SSB SC) Vestigial-sideband modulation (VSB)Quadrature amplitude modulation (QAM) Angle Modulation (Modulasi Sudut) Phasa Modulation (PM) Frequency Modulation (FM)

Modulsi digital adalah modulasi dimana sinyal informasinya berupa sinyal digital.

Beberapa jenis modulasi digital antara lain Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying (ASK) Frequncy Shift Keying Frequency Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) BPSK QPSK

ModulasiModulasi AmplitudoAMPLITUDO MODULATION (AM)MODULASI AMPLITUDO

Konsep Dasar Amplitudo ModulasiDalam modulasi amplitudo (AM) sinyal informasi bervariasi amplitudo gelombang sinus pembawa.Nilai sesaat dari perubahan amplitudo pembawa sesuai dengan variasi amplitudo dan frekuensi dari sinyal modulasi.Garis imajiner yang disebut amplop menghubungkan puncak positif dan negatif dari gelombang pembawa.

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi7 Modulasi Amplitudo

Gelombang Sinusoidal sebagai gelombang pemodulasi11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi8 Modulasi AmplitudoProses terjadinya Modulasi Gelombang AM

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi9 Modulasi Amplitudo

Dalam AM, maka sangat penting bahwa nilai puncak dari sinyal modulasi lebih kecil dari nilai puncak dari carrier.Vm < Vc

Distorsi terjadi ketika amplitudo sinyal modulasi lebih besar dari amplitudo pembawa.

Modulator adalah rangkaian yang digunakan untuk memproduksi AM. Modulator amplitudo menghitung produk dari pembawa dan sinyal modulasi.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi10 Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi11 Modulasi Amplitudo

Indek ModulasiIndeks modulasi (m) adalah nilai yang menggambarkan hubungan antara amplitudo sinyal modulasi dan amplitudo sinyal pembawa.

Indeks ini juga dikenal sebagai faktor modulasi atau koefisien, atau tingkat modulasi.

Mengalikan indeks modulasi dengan 100 memberikan persentase modulasi.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi12 Modulasi Amplitudo

Overmodulation dan DistorsiIndeks modulasi harus angka antara 0 dan 1.

Jika amplitudo dari tegangan modulasi (Vm ) lebih tinggi dari tegangan carrier (Vc), m akan lebih besar dari 1, menyebabkan distorsi.Jika distorsi yang cukup besar, sinyal informasi menjadi tidak dapat dipahami.Distorsi transmisi suara menghasilkan kacau, suara keras, atau tidak wajar pada speaker.Distorsi sinyal video menghasilkan gambar yang kacau dan di layar TV.

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi13

Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi14

Beberapa contoh Distorsi pada modulasi AMModulasi AmplitudoVm VcPersentase ModulasiIndeks modulasi umumnya dihitung dari pengukuran yang diambil pada bentuk gelombang termodulasi komposit.

Menggunakan nilai tegangan osiloskop:

Jumlah, atau kedalaman, AM kemudian dinyatakan sebagai persentase modulasi (100 m) bukan sebagai pecahan.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi15 Modulasi AmplitudoVm =Vmax Vmin211/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi16

Modulasi AmplitudoSideband dan Kawasan Frekwensi

Frekuensi samping, atau sideband yang dihasilkan sebagai bagian dari proses modulasi dan terjadi pada spektrum frekuensi langsung di atas dan di bawah frekuensi pembawa.

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi17 Modulasi Amplitudo

Perhitungan Sideband

Modulasi single-frekuensi gelombang sinus akan menghasilkan dua sideband

Modulasi gelombang kompleks (misalnya suara atau video) menghasilkan daerah (range) sidebands.

Sideband bagian atas (fUSB) dan sideband bagian bawah (fLSB) dapat dihitung:

fUSB = fc + fm dan fLSB = fc - fm

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi18 Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi19 Modulasi AmplitudoGelombang AM (e) adalah jumlah aljabar dari gelombang pembawa (c), gelombang sisi atas (b) dan gelombang bawah (d). Sinyal informasi (a)

Gambaran Kawasan Frekuensi dari sinyal AMMengamati sebuah sinyal AM pada osiloskop, Anda hanya melihat variasi amplitudo pembawa terhadap waktu.Gambar amplitudo sinyal terhadap frekuensi disebut menggambarkan sebagai kawasan frekuensi.Spectrum Analyzer digunakan untuk menampilkan kawasan frekwensi dari sebuah sinyal .Bandwidth adalah perbedaan antara frekuensi sideband atas dan bawah.

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi20

Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi21 Modulasi Amplitudo

Gambaran Kawasan Frekuensi dari sinyal AMcontoh:Sebuah pemancar AM diperbolehkan untuk memancarkan frekuensi yang telah dimodulasi hingga 5 kHz. Jika pemancar AM tersebut memancarkan pada frekuensi 980 kHz, berapakahapa frekuensi sideband dan total bandwidth nya?

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi22 Modulasi Amplitudo

Pulse ModulationKetika sinyal komplek seperti pulsa atau gelombang persegi memodulasi carrier, maka akan menghasilkan sideband dengan spektrum luas.

Pemodulasi gelombang persegi akan menghasilkan sideband sideband berdasarkan gelombang sinus, seperti pada harmonik ketiga, kelima, ketujuh, dst

Modulasi amplitudo oleh gelombang pulsa persegi atau persegi panjang disebut sebagai amplitude shift keying (ASK).

ASK digunakan dalam beberapa jenis komunikasi data.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi23 Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi24 Modulasi Amplitudo

Spektrum frekuensi dari sinyal AM dimodulasi oleh gelombang persegi.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi25 Modulasi Amplitudo

Modulasi amplitudo pembawa gelombang sinus oleh pulsa atau persegi panjang gelombang disebut Amplitudo Shift Keying. (a) indek modulasi 50 %. (b) Indek modulasi 100 %.Pulse ModulationTransmisi gelombang kontinu (CW) dapat dicapai dengan menyalakan (on) dan mematikan (off) gelombang pembawa.

Transmisi gelombang kontinu (CW) seringdisebut pula sebagai On-Off Keying (OOK).

Splatter adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan gangguan sideband harmonik.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi26 Modulasi AmplitudoDaya AMDalam transmisi radio, sinyal AM diperkuat oleh power amplifier.

Sebuah antena radio memiliki karakteristik impedansi yang ideal, teorinya resistansi murni.

Sinyal AM adalah gabungan dari pembawa dan sideband sinyal tegangan.

Setiap sinyal menghasilkan tenaga dalam antena.

Daya yang ditransmisikan Total ( ) adalah jumlah daya pembawa ( ) dan daya dari dua sideband ( dan ).

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi27 Modulasi Amplitudo

Ketika persentase modulasi kurang dari optimum 100, ada jauh lebih sedikit daya di sidebands.

Output daya dapat dihitung dengan menggunakan rumus

di mana IT diukur RF saat ini dan R adalah impedansi antena11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi28 Modulasi Amplitudo

Semakin besar persentase modulasi, semakin tinggi daya sideband dan semakin tinggi daya total ditransmisikan.

Kekuatan di setiap sideband dihitung

Daya maksimum muncul di sidebands saat pembawa adalah 100 persen termodulasi.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi29 Modulasi Amplitudo

Single Side Band

Dalam modulasi amplitudo, dua-pertiga dari daya yang ditransmisikan dalam carrier, yang mana tidak ada informasi sama sekali.

Sinyal informasi berada pada sideband sideband nya.

Single-sideband (SSB) adalah bentuk AM dimana sinyal pembawa ditekan dan satu sideband nya dihilangkan.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi30 Modulasi AmplitudoSinyal DSB

Langkah pertama dalam menghasilkan sinyal SSB adalah untuk menekan sinyal pembawa, meninggalkan sidebands atas dan bawah.

Jenis sinyal pembawa yang ditekan disebut double-sideband (DSB SC). Tidak ada daya yang terbuang pada sinyal pembawa.

Balance Modulator adalah rangkaian yang digunakan untuk menghasilkan jumlah dan perbedaan frekuensi sinyal DSB-SC tetapi untuk menekan sinyal pembawa.

DSB tidak banyak digunakan karena sinyal sulit untuk demodulasi (kembali) pada penerima.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi31 Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi32 Modulasi Amplitudo

Sebuah tampilan kawasan frekuensi sinyal DSBSinyal SSB

Satu sideband sudah mengandung sinyal informasi yang akan disampaikan.

Single-Sideband (SSB-SC) adalah sinyal dimana sinyal pembawa ditekan dan salah satu sideband nya dihilangkan.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi33 Modulasi AmplitudoSinyal SSB

Sinyal SSB menawarkan empat manfaat utama:

Spektrum ruang adalah tetap dan memungkinkan lebih banyak sinyal yang akan dikirim dalam rentang frekuensi yang sama.Semua daya disalurkan ke dalam sideband tunggal. Ini menghasilkan sinyal yang lebih kuat yang akan membawa lebih jauh dan akan lebih andal diterima pada jarak yang lebih jauh.Pemakaian bandwidt yang tajam menyebabkan noise pada sinyal akan berkurang.Akan sedikit terdengar sayup sayup dalam jarak jauh.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi34 Modulasi AmplitudoKekurangan DSB dan SSB

Single dan double-sideband tidak banyak digunakan karena sinyal sulit untuk memulihkan (yaitu demodulasi) pada penerima.

Untuk daya yang rendah, pilot carrier kadang kala ikut dipancarkan bersama dengan sideband nya. Hal ini dilakukan untuk mempermudah mengembalikan atau mendapatkan sinyal informasi pada penerima.

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi35 Modulasi AmplitudoPertimbangan Daya SinyalDaya yang dipancarkan dipusatkan pada selubung nya atau peak envelope power (PEP). Sehingga daya maksimum yang dihasilkan adapah pada puncak amplitudo suara

Aplikasi DSB dan SSBVestigial Sideband (VSB) dihasilkan dengan menekan sebagian daya pada sideband nya. Jenis ini digunakan untuk memancarkan sinyal TV11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi36 Modulasi AmplitudoKlasifikasi Emisi Radio

Sebuah kode yang digunakan untuk menunjuk jenis sinyal yang dapat ditransmisikan melalui radio dan kawat.

Kode ini terdiri dari huruf kapital dan angka.

Huruf kecil subscript digunakan untuk definisi yang lebih spesifik.Contoh kode:DSB dua sidebands, pembawa penuh = A3DSB dua sidebands, pembawa ditekan = A3bOOK dan ASK = A111/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi37 Modulasi AmplitudoInternational Telecommunication Union (ITU), sebuah organisasi standar, menggunakan kode untuk menggambarkan sinyal.Contohnya adalah:A3F TV amplitude-modulated analog TVJ3E SSB voiceF2D FSK dataG7E phase-modulated voice, multiple signals11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi38 Modulasi Amplitudo11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi39 Modulasi Amplitudo

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi40 Modulasi Amplitudo

Modulasi Frekwensi (FM)

Sebuah pembawa gelombang sinus dapat dimodifikasi untuk tujuan mennirimkan informasi dari satu tempat ke tempat lain dengan meng ubah-ubah frekuensi. Hal ini dikenal sebagai modulasi frekuensi (FM).

Di FM, amplitudo pembawa tetap konstan dan frekuensi pembawa diubah oleh sinyal modulasi.

Amplitudo sinyal informasi yang ber ubah-ubah akan merubah frekuensi pembawa secara proporsional.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi41 Modulasi SudutAmplitudo sinyal pemodulasi meningkat maka frekwensi sinyal pembawa akan meningkat pula.Jika sinyal pembawa tidak dimodulasi dengan kata lain sinyal pembawa tetap pada frekwensi center.Deviasi frekuensi (fd) adalah jumlah perubahan frekuensi pembawa yang dihasilkan oleh sinyal modulasi.Tingkat deviasi frekuensi adalah berapa kali per detik frekuensi pembawa menyimpang atas atau di bawah frekuensi center.Frekuensi sinyal modulasi menentukan tingkat deviasi frekuensi.Sebuah jenis modulasi disebut frekuensi-shift keying (FSK) digunakan dalam transmisi data biner dalam ponsel digital dan kecepatan rendah modem komputer.

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi42 Modulasi Sudut11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi43 Modulasi Sudut

FM dan AM sinyal. Pengangkut digambar sebagai sebuah gelombang segitiga untuk kesederhanaan, tetapi dalam prakteknya adalah gelombang sinus. (a) Pembawa. (b) sinyal pemodulasi. (c) sinyal FM. Modulasi Fasa (Phase Modulation PM)

Jika pergeseran fase nya tetap pada frekuensi pembawa yang ber ubah-ubah sesuai dengan sinyal modulasi, maka output yang dihasilkan adalah modulasi sinyal fasa (PM).Modulator fase menghasilkan pergeseran fasa yang merupakan pemisahan waktu antara dua gelombang sinus dari frekuensi yang sama.Semakin besar amplitudo sinyal modulasi, semakin besar pergeseran fasa.Deviasi frekuensi maksimum yang dihasilkan oleh modulator fase terjadi pada saat itu sinyal pemodulasi berubah pada tingkat yang paling cepat.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi44 Modulasi Sudut11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi45 Modulasi Sudut

Sebuah pergeseran frekuensi terjadi pada PM hanya ketika amplitudo sinyal modulasi ber ubah-ubah. (a) sinyal pemodulasi. (b) sinyal FM. (c) PM sinyal.Hubungan antara Sinyal modulasi dan Sinyal Pembawa Deviasi

Pada FM dan AM, deviasi frekuensi berbanding lurus dengan amplitudo sinyal modulasi.

Pada PM, jumlah maksimum pergeseran fasa mendahului atau tertinggal terjadi pada saat amplitudo puncak sinyal pemodulasi.

Dalam PM, deviasi sinyal pembawa sebanding dengan frekuensi pemodulasi dan amplitudo.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi46 Modulasi Sudut11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi47 Modulasi Sudut

Deviasi frekuensi sebagai fungsi dari (a) amplitudo sinyal modulasi (b) modulasi frekuensi sinyal.Konversi PM ke FM

Dalam rangka untuk membuat PM kompatibel dengan FM, deviasi yang dihasilkan dari frekuensi sinyal modulasi yang berubah-ubah harus dikompensasikan.

Kompensasi ini dapat dicapai dengan melewatkan sinyal informasi melalui jaringan low-pass RC.

RC low-pass filter ini disebut frequency-correcting network, predistorter, atau 1/f filter dan menyebabkan frekuensi pemodulasi yang lebih tinggi akan diredam.

FM yang dihasilkan oleh modulator fase disebut indirect FM.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi48 Modulasi SudutPhase-Shift Keying

Proses pemodulasi fase pembawa dengan data biner disebut Phase-Shift Keying (PSK) atau biner Phase-Shift Keying (BPSK).

Sinyal PSK memiliki frekuensi konstan, tetapi fase sinyal akan berubah seperti sinyal pemodulasi biner (0 dan 1).

11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi49 Modulasi Sudut11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi50 Modulasi Sudut

Tahap pemodulasi pembawa oleh data biner menghasilkan PSK.Indeks Modulasi dan Sideband

Setiap proses modulasi menghasilkan sideband.

Ketika frekuensi konstan gelombang sinus memodulasi carrier, akan menhasilkan dua frekuensi samping (Sideband).

Frekuensi Samping (Side Frequency) adalah jumlah dan selisih dari frekwensi pembawa dan frekuensi pemodulasi.

Bandwidth dari sinyal FM biasanya jauh lebih luas dari sebuah sinyal AM dengan sinyal pemodulasi yang sama.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi51 Modulasi SudutIndeks Modulasi

Perbandingan frekuensi deviasi dengan frekuensi pemodulasi dikenal sebagai indeks modulasi (mf).Dalam sistem komunikasi FM, batas maksimum diletakkan pada deviasi frekuensi dan frekuensi pemodulasi.Dalam siaran FM standar, deviasi frekuensi maksimum yang diijinkan adalah 75 kHz dan frekuensi modulasi maksimum yang diijinkan adalah 15 kHz.Maka indeks modulasi untuk penyiaran FM standar adalah 5.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi52 Modulasi SudutFungsi Bessel

Persamaan yang mengungkapkan sudut fase dalam hal gelombang sinyal modulasi sinus diselesaikan dengan proses matematis rumit yang dikenal sebagai fungsi Bessel.

Bessel koefisien tersedia secara luas dan tidak perlu menghafal atau menghitung.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi53 Modulasi Sudut11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi54 Modulasi Sudut

Sideband pembawa dan amplitudo untuk indeks modulasi yang berbeda dari sinyal FM berdasarkan fungsi Bessel.11/12/2013TE091313 - Dasar Sistem Telekomunikasi55 Modulasi Sudut

Plot data fungsi BesselFungsi Bessel

Simbol ! berarti faktorial. Artinya mengalikan semua bilangan bulat dari 1 sampai jumlah yang simbol terpasang. (mis. 5! Berarti 1 2 3 4 5 = 120)

Narrowband FM (NBFM) adalah sistem FM di mana indeks modulasi kurang dari / 2 = 1,57, ataumf