Laporan FM [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1 TUJUAN 1.1.1. Prinsip Modulasi Frekuensi (FM) 



Melakukan pengukuran dengan osiloskop untuk mengamati sinyal FM dalam domian waktu.



1.1.2. Swing frekuensi  Memeriksa sinyal FM yang dihasilkan dari sinyal modulasi gelombang persegi, dan memastikan sinyal swing FM 1.1.3. Spectrum frekuensi modulasi 



Membahas spektrum sinyal FM pada berbagai frekuensi dan sinyal modulasi. Perbandingan dengan spektrum indeks modulasi yang di gunakan untuk mengetaui indeks modulasi dari sinyal FM sinyal.



1.1.4. Indeks modulasi 



Menyelidiki pengaruh aplitudo sinyal modulasi dan frekuensi pada indeks modulasi.



1.1.5. Demodulasi sinyal FM 



1.2



Menunjukkan proses demodulasi sinyal FM



ALAT DAN BAHAN Tabel 1.2 Alat dan Bahan



No. 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Alat dan Bahan UniTrain interface SO4203-2A UniTrain experimenter S04203-2B UniTrain power supply Software L@Bsoft Card SO4201-7V 3Q93BS FM



Modulator



Demodulator Kabel Penghubung



dan



Jumlah 1 1 2 1 1 Secukupnya



BAB II DASAR TEORI 2.1 DASAR TEORI 1.1.1. Prinsip Modulasi frekuensi (FM)



Modulasi frekuensi adalah kelas modulasi gelombang analog, dimana sebuah kontinyu sinusoidal, gelomang frekuensi tinggi digunakan untuk mengirimkan sinyal yang inginkan. Frekuensi sinyal modulasi analog dan amplitudo adalah variabel penting selama transmisi. Selama modulasi frekuensi, variabel ini di proses untuk transmisi dengan modifikasi frekuensi sinyal carrier. Amplitudo sinyal pembawa tetap tidak berubah.



Gambar 2.1 Sinyal Informasi dan Sinyal Carrier



Secara matematis, frekuensi modulasidapat digambarkandengan persamaandi bawah ini.



(2.1) Frekuensi Sinyal carierberubahdalam ketergantunganpada sinyalmodulasi.Rasio antarafrekuensiSwing ΔΩdanfrekuensi modulasiωdisebutindeks modulasi.



(2.2)



2.2 DASAR TEORI TAMBAHAN Modulasi Frekuensi adalah proses penumpangan sinyal informasi pada sinyal pembawa (carrier) dimana besarnya frekuensi sinyal pembawa diubahubah sesuai dengan besarnya amplitudo sinyal informasi yang ditumpangkan padanya. Sedangkan aplitudo dan phase sinyal hasil modulasinya akan sama dengan aplitudo dan frekuensi sinyal pembawanya.



Gambar 2.2 Sinyal Informasi dan Sinyal Carrier FM



Dari gambar di atas terlihat bahwa frekuensi dari sinyal hasil modulasi akan berkurang pada saat aplitudo sinyal informasinya bergerak menurun, dan demikian sebaliknya. Sehingga frekuensi minimum pada sinyal hasil modulasi ini akan terjadi pada saat amplitudonya minimum dan frekuensi maksimum akan terjadi pada saat aplitudo sinyal informasinya juga berada pada titik maksimum. Jika dibandingkan dengan modulasi AM (Modulasi Amplitudo), sinyal hasil modulasi FM akan lebih tahan terhadap noise . Hal ini karena noise akan mempengaruhi perubahan aplitudo sinyal, sedangkan dalam FM amplitudo sinyal hasil modulasinya tidak berubah-ubah. [1] Dalam sistem modulasi frekuensi (FM), sinyal pembawa yang dimodulasi, frekuensinya akan berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitudo sinyal informasi sebagai sinyal pemodulasi. Sedangkan amplitudo sinyal pembawa akan tetap. Dengan demikian akan terjadi simpangan frekuensi pada sinyal pembawa yang disebut deviasi frekuensi. Berikut adalah ilustrasi perubahan frequency carrier (frekuensi pembawa) karena signal modulasi:



Gambar 2.3 Sinyal Informasi dan Sinyal Carrier FM



Besarnya deviasi frekuensi maksimum diukur dari frekuensi terendah, yaitu saat amplitudo sinyal pemodulasi terendah, dengan frekuensi tertinggi yang terjadi pada saat amplitudo sinyal pemodulasi mencapai puncaknya. Pada modulasi frekuensi, jika frekuensi sinyal pembawa FM turun, sedang deviasi frekuensi tetap, maka indeks modulasi akan naik.[2] PERBEDAAN FM DAN AM Modulasi Ampitudo o Adalah salah satu bentuk modulasi dimana amplitudo sinyal pembawa di variasikan secara proposional berdasarkan sinyal pemodulasi (sinyal informasi). o Frekuensi sinyal pembawa tetap konstan.



Contoh dari amplitude modulation adalah metode pertama kali yang digunakan untuk menyiarkan radio komersil. Kelemahannya: 1. Dapat terganggu oleh gangguan atmosfir 2. Bandwith yang sempit juga membatasi kualitas suara yang dapat dipancarkan. Modulasi Frekuensi o Suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal input. o Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Kelebihan dari frequency modulation adalah: 1. Modulasi frekuensi memerlukan bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi amplitudo. 2. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga di pilih untuk sebagai modulasi standart untuk frekuensi tinggi. 3. Noise lebih kecil (kualitas lebih baik) 4. Daya yang dibutuhkan lebih kecil Gelombang AM (Amplitudo Modulation) memiliki range jangkauan yang lebih luas daripada gelombang FM (Frekuensi Modulation). Hal tersebut dikarenakan gelombang AM memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dibanding gelombang FM. Akan tetapi dalam perjalanannya mencapai penerima, gelombang akan mengalami redaman (fading) oleh udara, mendapat interferensi dari frekuensi-frekuensi lain, noise, atau bentuk-bentuk gangguan lainnya. Gangguan-gangguan itu umumnya berupa variasi amplitudo sehingga mau tidak mau akan mempengaruhi amplitudo gelombang yang terkirim. Akibatnya, informasi yang terkirim pun akan berubah dan mengurangi mutu informasi yang diterima. Berbeda dengan gelombang AM, gelombang FM bebas dari pengaruh gangguan udara, bandwidth (lebar pita) yang lebih besar, dan fidelitas yang tinggi. Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 – 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan. Selain itu, Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM. [3]



BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 3.1 PROSEDUR PERCOBAAN 3.1.1. Prinsip Modulasi Frekuensi (FM) 1. Percobaan diatur seperti yang ditunjukkan di bawah ini.



Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Modulasi Frekuensi



2. Frekuensi pembawa diatur 100 kHz pada "Penyesuaian"



potensiometer.



FM dengan cara "Frequency"



Osiloskop



digunakan



untuk



menyeimbangkan. 3. Pengaturan osiloskop Tabel 3.1 pengaturan osiloskop



Instrument:



Oscilloscope



Time base:



2 µs/div



Channel A:



2 V/div, AC



Channel B:



Off



Trigger:



Channel A



4. Jika sinyal pembawa tidak sinusoidal, yang "Dist." und "frequ. Simetri" potensiometer dapat digunakan untuk mengatur sinyal. 5. The "Frekuensi" dan "Fine Tuning" potensiometer dapat digunakan untuk mengubah frekuensi pembawa antara 50kHz dan150kHz. 6. Digunakan fungsi generator, diatur sinyal dengan frekuensi 10 kHz dan amplitudo 2Vpp. Rute sinyal ini untuk masukan "LFin". Tabel 3.2 pengaturan function generator



Function generator settings Mode:



SINE



Amplitude:



1:1, 10% (approx. 2 Vpp)



Frequency:



10 kHz



7. Parameter osiloskop diatur seperti yang di tampilkan di bawah: Tabel 3.3 pengaturan osiloskop



Instrument:



Oscilloscope



Time base:



10 µs / div



Channel A:



2 V / div AC



Channel B:



500 mV / div DC



Trigger: Channel B 8. Menggunakan generator fungsi, atur sinyal dengan frekuensi 10 kHz dan amplitudo 2Vpp. Rute sinyal ini untuk masukan "LFin". Ukur sinyal keluaran modulator pada saluran osiloskop A, dan sinyal frekuensi rendah pada saluran B.Salin hasil untuk lembar kerja di bawah ini.



3.1.2. Swing frekuensi 1. Pengaturan percobaan sebelumnya dapat diambil di sini.



Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Swing Frekuensi



2. Pengaturan percobaan sebelumnya juga dapat diambil alih, tetapi ubahlah bentuk sinyal generator LF dari sinusoidal ke persegi panjang. Tabel 3.4 Pengaturan function generator



Function generator settings Mode:



Rectangle



Amplitude: 1:1, 10% (approx. 2 Vpp) Frequency: 10 kHz



Tabel 3.5 pengaturan Oscilloscope



Instrument:



Oscilloscope



Time base: 10 µs / div Channel A: 2 V / div AC Channel B: 500 mV / div DC Trigger: Channel B 3. Dikur masukan dan sinyal FM, dan salin hasilnya ke lembar kerja di bawah ini.



3.1.3. Spektrum modulasi frekuensi 1. Pengaturan percobaan sebelumnya dapat diambil di sini.



Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Spektrum Modulasi Frekuensi



2. Fungsi generator dibuka dan mengaturnya seperti yang ditunjukkan dalam tabel di bawah. Tabel 3.6 pengaturan function generator



Function generator settings Mode:



SINE



Amplitude: 1:10, 30% (approx. 0.7 Vpp) Frequency: 5 kHz 3. Buka spektrum analyzer



dan parametrize itu seperti yang ditunjukkan



dalam tabel di bawah. Tabel 3.7 Pengaturan spectrum analyzer



Instrument:



Spectrum analyzer



Channel:



A, 50 V, DC



Values:



4001



Time factor: 80 X-axis:



50 - 150 kHz



Y-axis:



0-2V



4. Untuk mengoptimalkan pengukuran jika perlu, diubah sedikit spektrum analyzer itu "Nilai dan "Time faktor" parameter. 5. Diukur spektrum pada frekuensi sinyal modulasi dari 5, 10 dan 15 kHz, dan salin hasilnya ke penampung di bawah ini. Hasil Spektrum pada fmod = 5 kHz:



Gambar 3.4 Spektum pada fmod = 5 kHz



Spectrum pada fmod = 10 kHz:



Gambar 3.5 Spektum pada fmod = 10 kHz



Spectrum pada fmod = 15 kHz:



Gambar 3.6 Spektum pada fmod = 15 kHz



6. Bandingkan spektrum diukur dengan grafik di bawah ini.



Gambar 3.7 Gambar spektrum modulasi frekuensi



3.1.4. Indeks modulasi 1. Pengaturan percobaan sebelumnya dapat diambil di sini.



Gambar 3.8 Rangkaian Percobaan Indeks Modulasi



2. Buka fungsi generator dan mengaturnya seperti yang ditunjukkan dalam tabel di bawah. Tabel 3.8 Pengaturan function generator



Function generator settings Mode:



Rectangle



Amplitude:



1:1, 10% (approx. 2 Vpp)



Frequency:



10 kHz



Tabel 3.9 Pengaturan Oscilloscope:



Instrument:



Oscilloscope



Time base:



10 µs / div



Channel A:



2 V / div AC



Channel B:



500 mV / div DC



Trigger: Channel B 3. Perlahan-lahan diurangi amplitudo sinyal frekuensi rendah, lalu perlahanlahan ditingkatkan frekuensi, dan diamati respon dari sinyal FM pada osiloskop. 4. Bagaimana sinyal pada perubahan output modulator? a. Mengurangi amplitudo sinyal LF b. Meningkatkan frekuensi sinyal LF Indeks modulasi dihitung menggunakan persamaan berikut:



(1) 5. Bagaimana swing frekuensi dan modulasi frekuensi mempengaruhi indeks modulasi? a. Dengan meningkatnya frekuensi swing, indeks modulasi menurun. b.



Indeks modulasi meningkat dengan swing frekuensi.



c.



Dengan meningkatnya frekuensi modulasi, indeks modulasi menurun.



d.



Peningkatan indeks modulasi dengan frekuensi modulasi.



Bandwidth



untuk



transmisi



frekuensi



sinyal



termodulasi



dihitung



menggunakan persamaan berikut: (2) Dengan meningkatnya indeks modulasi, jadi karena tidak bandwidth transmisi yang diperlukan.Ini memiliki dampak signifikan dalam praktek. 6. Jenis sinyal audio mana membutuhkan bandwidth transmisi yang luas (misalnya selama siaran radio)? a.



Pidato (sampai sekitar 3,5 kHz), frekuensi modulasi yang lebih tinggi daripada dalam hal transmisi musik.



b. Musik dalam kualitas mp3 (sampai sekitar 15 kHz), frekuensi modulasi yang lebih tinggi daripada dalam hal transmisi pidato. c.



Sinyal menunjukkan fluktuasi besar dalam tingkat suara, sehingga meningkatkan ayunan frekuensi dan indeks modulasi.



Sinyal menunjukkan fluktuasi kecil dalam tingkat suara, sehingga mengurangi ayunan frekuensi dan indeks modulasi. 3.1.5. Demodulasi sinyal FM 1. Diatur percobaan seperti yang ditunjukkan pada animasi di bawah.



Gambar 3.9 Rangkaian Percobaan Demodulasi



2. Fungsi generator digunakam, mengatur sinyal dengan frekuensi 5 kHz dan amplitudo 2 Vpp. Rute sinyal ini untuk masukan "LFin" Tabel 3.10 Pengaturan function generator



Function generator settings Mode:



SINE



Amplitude:



1:1, 10% (approx. 2 Vpp)



Frequency:



5 kHz



Tabel 3.11 Pengaturan osiloskop



Instrument:



Oscilloscope



Time base:



20 µs / div



Channel A:



2 V / div AC



Channel B:



200 mV / div DC



Trigger:



Channel B



3. Ukur sinyal keluaran modulator pada saluran osiloskop A, dan sinyal keluaran demodulator pada saluran B. Copy hasil pengukuran untuk placeholder di bawah ini.



BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 DATA HASIL PERCOBAAN (Data hasil pecobaan Terlampirkan) 4.2 ANALISA DATA 1.1. Prinsip modulasi Frekuensi



Gambar 4.1 Prinsip Modulasi Frekuensi



Gambar di atas menunjukkan prinsip modulasi frekuensi, dimana channel A merupakan sinyal informasi yang berbentuk gelombang sinusoidal sedangkan channel B merupakan sinyal termodulasi dan proses tersebut di sebut modulasi frekuensi. Ketika tegangan positif menyebabkan frekuensinya semakin tinggi sehingga gelombang termodulasi terlihat lebih rapat sehingga periodanya semakin kecil. Ini sesuai dengan persamaan f = 1/ T , frekuensi berbanding terbalik dengan perioda. Sebaliknya ketika tegangan negatif frekuensinya semakin rendah sehingga terlihat renggang.



1.2. Swing Frekuensi



Gambar 4.2 Swing frekuensi



Gambar 4.2 di atas menunjukkan pada channel A merupakan sinyal pembawa (carrier) yang termodulasi. Sedangkan pada channel B merupakan sinyal informasi. Pada channel pengaturan fanction generator di ubah kebentuk persegi panjang(rectangle) Ketika tegangan max(Amax) frekuensinya semakin tinggi (Fover) Sehingga terlihat lebih rapat, dan pada saat tegangan minimum (Amix) frekuensinya semakin menurun (Funder). Untuk mengukur frekuensi swing(Δf) maka di ukur frekuensi over(Fo) dan frekuensi under(Fu) lalu di peroleh pada Fo=138 KHz , Fu=61 KHz sehingga swing sebagai berikut: Δf = (Fo-Fu)



= (138 KHz- 61 KHz)



= (77 KHz)



= 38,5 KHz Nilai yang di dapat pada frekuensi swing (Δf) adalah 38,5 KHz



1.3. Spektrum Frekuensi Mudulasi a. Spektrum pada f mod = 5 KHz



Gambar 4.3 Spektrum pada Fmod= 5 KHz



b. Spektrum pada Fmod= 10 KHz



Gambar 4.4 Spektrum pada Fmod=10 KHz



c. Spektrum pada fmod = 15 kHz



Gambar 4.5 Spektrum pada Fmod= 15 KHz



Percobaan ketiga yaitu spektrum frekuensi, percobaan spektrum Frekuensi untuk frekuensi modulasi 5 KHz dari gambar 4.3 dapat di lihat bahwa spektrum frekuensi modulasi pada Fmod = 5 KHz hampir sama dengan gambar spektrum pada nilai indeks untuk modulasi (m) = 2,5. Pada gambar 4.4 dapat dilihat bahwa spektrum frekuensi modulasi pada Fmod = 10 KHz hampir sama dengan gambar spektrum pada nilai indeks modulasi (M) =1.0. Pada gambar 4.5 terlihat bahwa spektrum frekuensi modulasi pada fmod = 15 KHz hampir sama dengan gambar spektrum frekuensi pada nilai indeks modulasi (m) =0,5. Dari ketiga gambar pada percobaan spektrum frekuensi ini dapat simpulkan bahwa semakin tinggi frekuensi modulasi maka indeks modulasi semakin rendah



dan spektrumnya



semakin tinggi. Begitu juga sebaliknya. Sinyal audio yang membutuhkan transmisi yang kluas yakni sinyal music dalam kualitas mp3 ( sampai sekitar 15 KHz ), frekuensi modulasi ini lebih tinggi daripada transmisi pidato. Hal ini dikarenakan besar frekuensi modulasi mempengaruhi besar bandwitch, Jika frekuensi modulasinya besar maka besar bandwithnya pun besar.



Selain besar frekuensi mempengaruhi bandwitch, frekuensi juga mempengaruhi besar indeks modulasinya. Dimana sinyal menunjukan fluktasi besar dalam tingkat suara, sehingga meningkatkan ayunan frekuensi dan indeks modulasi. Disini kita dapat menyimpulkan besar frekuensi berbanding lurus dengan indeks modulasi, dimana besar frekuensi saat tinggi , maka indeks modulasinya juga tinggi . 1.4. Indeks Modulasi



Gambar 4.6 indeks modulasi



Gambar 4.6 diatas menunjukkan pada channel A merupakan sinyal pembawa yang telah termodulasi dan channel B merupakan gelombang yang telah di ubah pengaturan fanction generator dari bentuk sinusoidal kebentuk rectengle. Perbandiangan antara frekuensi swing (Δf) dengan frekuensi modulasi(m) disebut indeks modulasi(m).Hubungan antara indeks modulasi dengan frekuensi modulasi adalah berbanding terbalik, jika frekuensi modulasi meningkat maka indeks modulasi menurun dan jika frekuensi modulasi menurun maka indeks modulasi meningkat. Hubungan antara indeks modulasi dengan frekuensi swing (Δf) adalah bebanding lurus, jika frekuensi swing meningkat maka modulasi meningkat dan jika frekuensi swing menurun maka indeks modulasi menurun.



1.5. Demodulasi Sinyal FM



Gambar 4.7 Demodulasi sinyal FM



Gambar diatas merupakan demodulasi sinyal FM. Sinyal demodulasi adalah pemisahan sinyal pembawa dengan sinyal carrie. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan sinyal asli. pada saat pemisahan sinyal asli tidak sama dengan sinyal awal saat dikirmkan tetapi mendekati sinyal awal sebelum dikirimkan. Ini diakibatkan dari efek noise pada saat transmisi.



BAB IV PENUTUP 4.1 KESIMPULAN 1.



Sinyal informasi mempunyai perioda yang lebih besar daripada sinyal carrier seperti yang terlihat pada praktikum 4.2.1, dimana sinyal yang berwarna biru adalah sinyal informasi sedangkan yang berwarna merah



2.



adalah sinyal carrier. Swing frekuensi mempunyai sinyal informasi berupa pulsa bertujuan untuk dapat lebih jelas melihat keadaan rapat dan renggangnya sinyal



3.



carrier. Swing frekuensi dapat dicari dengan menggunakan rumus : Δf = (Fo-Fu)



4.



Selama proses modulasi terjadi perubahan frekuensi gelombang pembawa sesuai dengan perubahan tegangan (simpangan) sinyal informasi,



5.



sedangkan amplitudonya konstan. Dari data spektrum dapat dilihat bahwa frekuensi modulasi berbanding terbalik dengan indeks modulasi. Jika frekuensinya tinggi maka indeks modulasi rendah. Sebaliknya jika frekuensinya rendah maka indeks



6.



modulasinya tinggi. Ketika tegangan positif frekuensinya semakin tinggi sehingga terlihat lebih



7.



rapat dan perioda mengecil. Ketika tegangan negatif frekuensinya semakin rendah sehingga terlihat



8.



lebih renggang dan perioda membesar. Pada saat demodulasi sinyal carriernya diuraikan sehingga sinyal



9.



informasinya berada diposisi bawah. Pada saat demodulasi sinyal FM, sinyal asli sedikit berbeda dari sinyal awal



saat



dikirimkan



dikarenakan



terdapat



ditransmisikan.



DAFTAR PUSTAKA



efek



noise



ketika



[1]



Sajid, Abu. (2012). Modulasi Frekuensi (FM), diakses tanggal 9 April 2014, (http://www.mobileindonesia.net/modulasi-frekuensi-fm/).



[2]



Herlambang. (2011). Sekilas Tentang FM (Frequency Modulation), diakses tanggal 9 April 2014, (http://www.nubielab.com/elektronika/analog/sekilas-tentang-fmfrequency-modulation).



[3]



Irfan, Zul. (2013). Modulasi Frekuensi, diakses tanggal 9 April 2014, (http://meka-tronika.blogspot.com/2013/07/modulasi-frekuensi.html).