Laporan AM [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM



LABORATORIUM SISTEM TELEKOMUNIKASI SEMESTER III TH 2014/2015



JUDUL



AMPLITUDO MODULASI (AM)



GRUP 2



3D PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI



JURUSAN TEKNIK ELEKTRO



POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2014



PEMBUAT LAPORAN



:



KELOMPOK 2



NAMA PRAKTIKAN



:



1. Cintia Clarissa Putri 2. Dwi Herry Saputro 3. Evi Septiana 4. Farhah Zakiyah



TGL. SELESAI PRAKTIKUM



:



4 September 2014



TGL. PENYERAHAN LAPORAN



:



11 September 2014



NILAI



:



KETERANGAN



:



AMPLITUDE MODULATION (AM) I.



TUJUAN 1. Menampilkan bentuk sinyal AM. 2. Menentukan indeks modulalsi dengan pola trapesium. 3. Menjelaskan apa yang disebut over modulasi dan distorsi modulasi dari sinyal AM.



II.



DIAGRAM RANGKAIAN



(a)



(b)



III.



IV.



ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN No



Alat



Jumlah



1



DC Power Supply ± 15 V



1



2



Teaching Panel CF Transmitter, 16 KHz



1



3



Function Generator



1



4



Osiloskop



1



5



BNC to Banana



3



6



BNC to BNC



1



7



Jumper



secukupnya



DASAR TEORI



4.1 Pengertian Modulasi



Modulasi adalah proses perubahan suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi.



4.2 Modulasi Amplitudo



Modulasi Amplitudo (Amplitude Modulation, AM) adalah proses menumpangan sinyal informasi ke sinyal pembawa (carrier) dengan sedemikian rupa sehingga amplitudo gelombang pembawa berubah sesuai dengan perubahan simpangan (tegangan) sinyal informasi. Pada jenis modulasi ini amplitudo sinyal pembawa diubah-ubah secara proporsional terhadap amplitudo sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan frekuensinya tetap selama proses modulasi.



Modulasi jenis ini adalah modulasi yang paling mudah dan sederhana sederhana,tetapi mudah dipengaruhi oleh keadaan transmisinya.seperti: redaman oleh udara,noise,interfrensi dan bentuk-bentuk gangguan lainnya.Gelombang pembawa (carrier wave) diubah amplitudonya sesuai dengan signal informasi yang akan dikirimkan. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa pergeseran frekuensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan.



Di pemancar radio dengan teknik AM, amplitudo gelombang carrier akan diubah seiring dengan perubahan sinyal informasi (suara) yang dimasukkan. Frekuensi gelombang carrier-nya relatif tetap. Kemudian, sinyal dilewatkan ke RF (Radio Frequency) Amplifier untuk dikuatkan agar bisa dikirim ke jarak yang jauh. Setelah itu, dipancarkan melalui antena. Tentu saja dalam perjalanannya mencapai penerima, gelombang akan mengalami redaman (fading) oleh udara, mendapat interferensi dari frekuensi-frekuensi lain, noise, atau bentukbentuk gangguan lainnya. Gangguan-gangguan itu umumnya berupa variasi amplitudo sehingga mau tidak mau akan memengaruhi amplitudo gelombang yang terkirim.Akibatnya,informasi yang akan dikirim pun akan berubah,dan ujung-ujungnya mutu informasi yang diterima jelas berkurang, dan efek yang kita rasakan sangat nyata.Cara mengurangi kerugian yang diakibatkan oleh redaman,noise,dan interferensi cukup sulit. Pengurangan amplitudo gelombang (yang mempunyai amplitudo lebih kecil),akan berdampak pada pengurangan sinyal asli.Semantara peningkatan amplitudo sinyal asli juga menyebabkan peningkatan amplitudo gangguan. Dilema itu bisa saja di atasi dengan menggunakan teknik lain yang lebih rumit. Tapi,rangkaian penerima akan menjadi lebih mahal,sementara hasil yang diperoleh belum kualitas Hi-Fi dan belum tentu setara dengan harga yang



harua



Gambar 1.1. Modulasi AM



di



bayar.



Modulasi amplitudo (amplitude modulation) menggunakan sinusoidal, pesan (message) terlihat pada selubung (envelope) dari sinyal yang termodulasi (modulated signal). Pada receiver, pesan/message dapat diperoleh kembali dengan mendemodulasi (demodulation) sinyal.



Jika sinyal pemodulasi dinyatakan sebagai em = Vm sin ωm t dan sinyal pembawanya dinyatakan sebagai ec = Vc sin ωc t , maka sinyal hasil modulasi disebut sinyal termodulasi atau eAM. Berikut ini adalah analisis sinyal termodulasi AM. eAM



= Vc (1 + m sin ωm t ) sin ωc t = Vc . sin ωc t + m . Vc . sin ωc t . sin ωm t = Vc . sin ωc t + ½ m.Vc.cos(ωc - ωm) t - ½ m.Vc.cos(ωc + ωm) t



Gambar Spektrum frekuensi sinyal termodulasi AM



Jika sinyal frekuensi rendah mangendalikan amplitudo dari sinyal frekuensi tinggi, kita dapatkan modulasi amplitudo. Langkah – langkah berikut ini perlu diketahui : a. Sinyal frekuensi rendah harus menyelubungi sinyal frekuensi tinggi. b. Cacat sinyal termodulasi disebabkan oleh karakteristik non linier. c. Penghilangan komponen modulasi yang tidak diinginkan, contohnya : penghilangan cacat sinyal dalam suatu rangkaian osilator dan penghilangan komponen yang tidak diinginkan melalui sebuah filter high pass.



Berikut ini adalah gambar pembentukan modulasi amplitudo :



Demodulasi frekuensi tinggi sama dengan sinyal frekuensi rendah. Ciri-ciri utama dari modulasi amplitudo adalah :  Penyelubung atas dan bawah adalah simetris terhadap garis tengah.  Harga punak ke puncak (peak to peak) dari pembawa adalah berubah sesuai dengan perubahan input pembawa frekuensi tinggi.  Garis tengah dari hasil modulasi akan melewatkan modulasi frekuensi tinggi dengan jaringan yang sama dan sebangun.



4.3 Indeks Modulasi (m) Parameter ini merupakan perbandingan antara amplitudo puncak sinyal pemodulasi (Vm) dengan amplitudo puncak sinyal pembawa (Vc). Besarnya indeks modulasi mempunyai rentang antara 0 dan 1. Indeks modulasi sebesar nol, berarti tidak ada pemodulasian, sedangkan indeks modulasi sebesar satu merupakan pemodulasian maksimal yang dimungkinkan. Besarnya indeks modulasi AM dinyatakan dengan persamaan:



atau



Indeks modulasi juga dapat dinyatakan dalam persen



Penggambaran Indeks Modulasi



Penggambaran Y/t



Penggambaran X-Y



Pada saat indeks modulasi lebih besar dari 100%, maka akan terjadi over modulasi. Sedangkan pada saat indeks modulasi memiliki rentang 0-1 berarti tidak ada pemodulasian. Serta indeks modulasi dengan nilai = 1 maka terjadi pemodulasian maksimal.



V.



DATA PERCOBAAN o Lembar kerja 1 (langkah kerja 5.1)







Gambar TP3 diatas adalah gambar sinyal envelope.







Envelope upper dan lower simetris dengan posisi zero dan sesuai dengan sinyal LF. Pada posisi zero sinyal HF mempunyai bentuk sama pada saat amplitude sinyal



LF



positif,



menyebabkan



amplitude



modulasi



HF



bertambah.



Perbandingan FLF : FHF = 1 : 1. Dengan modulasi gelombang kotak puncak HF tidak cacat linieritas tetap.



o



Lembar kerja 2 (langkah kerja 5.2)







Kedua gambar diatas menjelaskan bahwa kedua gambar tersebut memiliki beda fase dan amplitudo yang berbeda. Karena di setiap masukkan memiliki delay yang berbeda-beda, sehingga menyebabkan amplitudo dan beda fase yang berbeda-beda.







Vpp max = 4 Vpp Vpp min = 0,2 Vpp



o



Lembar kerja 3 (langkah kerja 5.3) Pada saat VLF = 6 Vpp



Vpp max = 6,2 Vpp Vpp min = 2,4 Vpp



Pada saat VLF = 8 Vpp



Vpp max = 7 Vpp Vpp min = 4 Vpp







Sisi samping trapezium merupakan Vmin. Sisi samping pada VLF = 6 Vpp adalah 3,4 Vpp. Sedangkan pada VLF = 8 Vpp memiliki sisi samping 4 Vpp. Sehingga setiap diberi masukkan berbeda juga memiliki sisi samping yang berbeda.







Semakin besar VLF maka semakin besar Vmax dan Vmin, sehingga gambar yang dihasilkan oleh osiloskop akan semakin besar.



VI.



ANALISA DATA



Dari hasil percobaan diatas, dapat dilihat terdapat 2 jenis gelombang yang muncul di dalam osiloskop. Diantaranya gelombang sinyal informasi dan gelombang sinyal envelope.



Dapat dilihat bahwa sinyal amplitude yang telah termodulasi akan selalu mengikuti sinyal informasi. Karena pada dasarnya sinyal carrier selalu konstan, dan hanya memilliki sifat penghantar (pembawa) tidak memiliki informasi/data apapun. Pembawa frekuensi tinggi / carier signal disebut juga HF ,frekuensi dan amplitudo dari gelombang signal carier selalu konstan maka signal carier tidak mengandung informasi apapun. Sinyal frekuensi rendah / modulating signal (umumnya sinyal audio dan mengandung informasi karena ,frekuensi dan amplitudo dari gelombang modulating signal bervariasi) disebut juga LF. Gelombang AM akan terbentuk jika sinyal carier yang berfrekuensi tinggi dimodulasi oleh sinyal yang berfrekuensi rendah (sinyal audio) dengan ciri-ciri : 1. Penyelubung atas dan bawah simetris terhadap garis tengah 2. Harga dari peak to peak dari pembawa adalah berubah sesuai dengan perubahan input pembawa frekuensi tinggi



3. Garis tengah dari hasil modulasi akan melewatkan modulasi frekuensi tinggi dengan bagian yang sama dan sebangun Dari data percobaan diatas sinyal input diberikan frekuensi dari function generator sebesar 1000Hz dengan amplitude 2 Vpp ke. Outputnya mempunyai suatu pita frekuensi. Maka akan dihasilkan lebarbidang samping atas dan bawah. Kedua lebarbidang tersebut sama dengan lebar gelombang sinyal informasi. Bagian sisi atas dan sisi bawah pita frekuensi yang terlihat pada output merupakan bentuk gelombang informasi yang dimodulasikan dengan sinyal pembawa yang frekuensinya lebih besar. Dari gambar yang terlihat bahwa sinyal termodulasi dihasilkan dengan cara sinyal informasi menumpangi sinyal carier. Pada dua sisi band tersebutlah sinyal pembawa (HF) ditumpangkan oleh sinyal informasi (LF). Sinyal informasi yang terdapat dalam sinyal pembawa akan selalu tetap (tidak mengalami perubahan). Karena sinyal pembawa yang akan mengikuti bentuk gelombang dari sinyal informasi. Sinyal informasi dimodulasi dengan merubah nilai amplitudonya. Apabila gelombang pembawa dimodulasikan, lebar bidang frekuensi gelombang AM diperpanjang antara batas atas dan batas bawah dari lebar bidang samping atas dan lebar bidang samping bawah. Lebar bidang gelombang AM ini ditentukan oleh lebar bidang sinyal informasi dan disebut sebagai lebar lebar bidang yang dimiliki. Bentuk sinyal envelope sama dangan bentuk sinyal informasi yang dimodulasikan. Amplitudo dari sinyal pembawa merupakan titik posisi zero untuk sinyal informasi. Untuk amplitudo gelombang AM, semakin besar amplitudo sinyal informasi amplitudo sinyal pembawa juga makin besar dan sebaliknya. Pada saat posisi zero sinyal HF mempunyai bentuk yang sama pada saat amplitude sinyal LF positif, hal ini tidak menyebabkan amplitude modulasi HF bertambah, tapi yang bertambah itu merupakan amplitude dari sinyal informasi yang dimodulasi. Jadi pada saat memodulasi, harus memperhatikan nilai



amplitudo kedua sinyal. Jika sinyal LF berubah, maka akan mempengaruhi gelombang termodulasinya, karena gelombang output dari band sinyal termodulasinya bergantung pada bentuk sinyal informasi. Besarnya amlplitudo sinyal informasi akan mempengaruhi nilai indeks modulasi pada sinyal output termodulasi. Nilai indeks modulasi yang mendekati nilai 1 akan mempengaruhi kualitas sinyal termodulasi yang menyebabkan sinyal informasi tidak dapat terbaca pada sinyal termodulasinya. Begitupun jika nilai indeks modulasi kurang dari 1. Indeks modulasi yang baik rata – rata berkisar pada kisaran 0,80. Pada keadaan tersebut sinyal informasi dapat terbaca dengan jelas pada sinyal termodulasinya.Indeks modulasi ini sangat dipengaruhi oleh besar amplitudo sinyal LF. Sehingga dalam modulasi ini harus diperhatikan dalam perubahan amplitudo sinyal LF maupun sinyal HF-nya. Semakin besar signal carier / pembawa frekuensi tinggi yang dimodulasikan oleh sinyal frekuensi rendah semakin besar pula hasil modulasinya. Bahkan saat dimasukkan VLF 6 dan 8 VPP terjadi over modulasi, inndeks modulasi sendiri bagi penerima diekspresikan sebagai perbandingan antara sinyal pembawa dengan sinyal pembawa yang tidak termodulasi. Bandwidth sinyal termodulasi didapat anatara rentang (fc+fm)-(fc-fm). Jadi bandwidthnya ialah dua kali dari sinyal modulasi. Filter yang terjadi sebelum mixer merupakan filter untuk kanal sinyal HF yang akan menjadi sinyal pembawa bagi sinyal informasi yang akan digabungkan.



Sinyal audio berada pada sideband sehingga efisiensi transmisi semakin baik jika sinyal sideband semakin besar, dapat disimpulkan pula bahwa semakin



besar indeks modulasi maka sinyal sideband akan semakin besar dan efisiensi transmisi juga semakin besar. Dari data langkah kerja 5.1 dan 5.2 bahwa gelombang termodulasi dapat diketahui dari amplitudo maksimum (Vpp Max) sebesar 3,4 Vpp dan Amplitudo minimum (Vpp Min) sebesar 0.8 Vpp pada saat A = 2 Vpp. Indeks modulasi dari hasil perhitungan sebesar 62 %. Hal ini berarti gelombang dalam keadaan Under Modulation (m < 100 %) sehingga gelombang masih dapat dimodulasi dengan baik (tidak cacat). Jika Amplitudo gelombang informasi dinaikkan seperti A = 2,6 Vpp, maka bentuk gelombang pada Oscilloscope akan berubah.



Amplitudo



minimum akan mengecil dan mencapai nilai nol, yakni Vmax = 4 Vpp dan Vmin = 0,2 Vpp. Jika nilai Amplitudo minimum (Vpp Min) mencapai nilai nol, maka gelombang dalam keadaan modulasi kritis, indeks modulasi (m) menjadi 100 %. VII.



KESIMPULAN



Gelombang AM akan terbentuk jika sinyal carier yang berfrekuensi tinggi dimodulasi oleh sinyal yang berfrekuensi rendah (sinyal audio). Amplitudo Modulasi merupakan modulasi dimana amplitude berubah sesuai dengan amplitude signal modulating (audio). Jika sinyal LF ( low frequency ) ke upper Envelope maka output dari upper Envelope akan sama dengan modulating signal Semakin besar sinyal pembawa frekuensi tinggi yang dimodulasikan oleh sinyal frekuensi rendah maka semakin besar pula hasil modulasinya dan efisiensi transmisi juga semakin besar. Pada saat indeks modulasi kurang dari 1 (m < 1) disebut Under Modulation. Pada saat indeks modulasi 1 (m = 1) disebut Modulasi Kritis. Pada saat indeks modulasi lebih dari 100 (m > 1) disebut Over Modulation (Modulasi cacat)



Kondisi terbaik adalah Under Modulation (m < 1) karena dihasilkan bentuk gelombang termodulasi yang tidak cacat.



VIII.



REFERENSI



AMPLITUDO Modulasi (AM) Posted by Mbah Paijo in Radio Komunikasi Modulasi amplitudo mempunyai pengertian yaitu metode modulasi di mana amplitudo gelombang carrier (pembawa) dibuat bervariasi menurut harga sesaat dari sinyal pemodulasi. Dengan kata lain, bila gelombang pembawa dimodulasikan ke amplitudo, maka amplitudo bentuk gelombang tegangan pembawa dibuat berubah sesuai dengan tegangan yang memodulasi. Jenis modulasi ini kemudian disebut sebagai modulasi amplitudo (AM). Dalam sistem modulasi amplitudo sinyal suara ditumpangkan pada frekuensi pembawa yang berupa gelombang radio, sehingga pada sistem ini amplitudonya yang berubah-ubah. Kelemahan sistem modulasi amplitudo adalah mudah terganggu oleh derau cuaca, akan tetapi modulasi amplitudo ini dapat menjangkau jarak jauh dan dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer. Bentuk gelombang termodulasi AM dapat dilihat pada gambar . Keluaran osilator ini kemudian masuk ke bagian frequency multipier (pengali frekuensi) untuk menambahkan atau mengurangi besarnya frekuensi yang terdapat pada bagian frequency multipier ini. Dan selanjutnya diberikan ke bagian power amplifier untuk dipancarkan. Namun dalam penggunaan telemetri pita lebar, jaringan penggandeng, penyesuai dan tapis dapat mengubah amplitudo dan fase pita sisi sinyal AM, yang mengakibatkan distorsi. Tapis yang digunakan untuk membatasi lebar pita sinyal dalam penggunaan telemetri pita lebar mengakibatkan modulasi amplitudo dalam



sinyal akibatnya tidak adanya pita sisi yang tersaring. Namun tingkat-tingkat penguat mode campuran kelas C dapat memotong sinyal yang membangkitkan pita sisi di luar pita lewat tapis. Dalam Modulasi Amplitudo, apabila gelombang pembawa (fo) dimodulasikan oleh sinyal informasi yang berfrekuensi 30 Hz sampai 15 kHz maka akan dihasilkan lebarbidang samping atas dan bawah. Kedua lebarbidang tersebut sama dengan lebar gelombang sinyal informasi. Apabila tidak terjadi modulasi, frekuensi gelombang AM sama seperti frekuensi gelombang pembawa (fo). Apabila gelombang pembawa dimodulasikan, lebarbidang frekuensi gelombang AM diperpanjang antara batas atas dan batas bawah dari lebarbidang samping atas dan lebarbidang samping bawah. Batas perpanjangan maksimum sama dengan dua kali frekuensi sinyal informasi maksimum. Lebar bidang gelombang AM ini ditentukan oleh lebarbidang sinyal informasi dan disebut sebagai lebar lebarbidang yang dimiliki. Oleh karena itu, apabila sinyal yang dipancarkan mempunyai lebarbidang frekuensi dari 30 Hz sampai 15 kHz, gelombang termodulasi memiliki lebarbidang 30 kHz. Sedangkan untuk amplitudo gelombang AM, makin besar amplitudo sinyal informasi amplitudo sinyal pembawa juga makin besar dan sebaliknya. Penerima AM berfungsi untuk mendapatkan kembali sinyal informasi sinyal termodulasi amplitudo yang telah diterima. Pada sistem ini menggunakan teknik PLL (Phase Locked Loop) yang merupakan pengunci atau menyamakan fase sinyal yang diterima yaitu dengan cara membandingkan lebarbidang sinyal yang diterima (sinyal termodulasi amplitudo) dengan sinyal hasil proses looping dari rangkaian PLL itu sendiri Hasil proses perbandingan ini berupa harga amplitudo sinyal informasi, dimana bila sinyal termodulasi amplitudo mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal hasil proses looping, maka amplitudo sinyal keluaran PLL akan naik dan sebaliknya.



Pembanding fasa berfungsi sebagai pembanding antara frekuensi sinyal termodulasi amplitudo dengan sinyal fo, kemudian diberikan ke bagian loop tapis untuk diperoleh tegangan DC yang merupakan keluaran dari PLL. Sumber : (Idris,Kamal.1996) & Shato media online Radio AM Radio AM adalah contoh yang paling umum dari jenis modulasi. Pita frekuensi yang digunakan untuk radio AM adalah sekitar 550-1720 kHz.



Ini adalah rentang



frekuensi pembawa yang tersedia. Informasi yang ditransmisikan adalah musik dan berbicara yang jatuh dalam spektrum audio. Audio spektrum penuh berkisar hingga 20 kHz, tetapi radio AM membatasi frekuensi modulasi atas untuk 5 kHz. Hal ini menghasilkan bandwidth maksimum 10 kHz.



Oleh karena itu, FCC dapat



menetapkan frekuensi stasiun yang 10 kHz terpisah tanpa takut tumpang tindih (dalam kenyataannya, masih dapat beberapa tumpang tindih karena spektrum tidak hanya berakhir pada band-sisi, itu sebenarnya jenis taper off perlahan-lahan. Ini "ekor" bisa tumpang tindih jika sinyal cukup kuat. Anda dapat membuat anda penerima lebih selektif dengan mengubah dari "jauh" ke "lokal" pengaturan untuk menghilangkan ini dengan mengorbankan sensitivitas). Jadi jika kita mengisi band AM, menempatkan setiap stasiun kHz 10, ada 107 frekuensi pemancar yang tersedia. Praktek membatasi frekuensi 5 kHz atas untuk menghilangkan beberapa informasi asli (yang jatuh pada 5-20 kHz) jangkauan. Karena kemampuan untuk mereproduksi sinyal tepat disebut kesetiaan, ada kerugian kesetiaan dalam siaran AM. Ini adalah salah satu alasan bahwa radio AM tidak suara yang baik (dibandingkan dengan radio FM, seperti yang akan kita lihat nanti). Talk radio relatif tidak terpengaruh karena percakapan telah sangat sedikit sinyal di atas 5 kHz pula.



Hal ini mungkin



menjelaskan mengapa radio talk jauh lebih umum pada AM dari FM.



Bandwidth Sekarang alat-alat yang di tempat, kita dapat mulai membuat beberapa evaluasi kinerja sinyal AM. Contoh pertama adalah bandwidth. Bandwidth dari sinyal selalu penting karena berbagai alasan, tapi didominasi, ini menentukan berapa banyak saluran (atau stasiun) tersedia dalam band tertentu. Kami melihat bahwa mungkin ada maksimum 107 stasiun radio AM. Jika Anda meningkatkan kesetiaan radio AM dengan membuat modulasi frekuensi atas 10 kHz, Anda akan dua kali lipat bandwidth sinyal, dan sebagai hasilnya hanya diperbolehkan 53 stasiun radio. Jika Anda mencoba meningkatkan band AM, Anda akan kehilangan beberapa band lainnya, seperti radio amatir. Bandwidth dari sinyal AM dapat dengan mudah diprediksi dengan menggunakan rumus akrab sekarang: BW = 2 f m.