Just another WordPress.com weblog

AMPLITUDO MODULATION

Tinjauan Ulang Amplitudo Modulasi
Pada amplitudo modulasi (AM) nilai sesaat dari sinyal pesan SM(t) mempunyai suatu efek amplitudo dari osilasi carier SC(t). Hal ini berlangsung didalam modulator,

Pembangkitan modulasi amplitudo
Untuk itu dapat dituliskan :
SC(t) = AC cos (2 π fC t) (1)
Pada frekuensi carrier yang tinggi :
SM(t) = AM cos (2 π fM t) (2)
Penggabungan carier dan sinyal informasi pada modulator kemudian menghasilkan modulasi berikut :
SAM(t) = (3)
=
Dimana  pada modulator bernilai konstan, yang mempengaruhi sinyal informasi SM(t) pada amplitudo AC dari carier. Biasanya, hal ini dapat ditunjukkan pada terminologi umum yang lain. Untuk ini dibutuhkan definsi berikut :
Deviasi amplitudo (4)
Index modulasi (5)
Deviasi amplitudo ΔAc menggambarkan perubahan maksimum dari nilai asli Ac pada carier amplitudo. Index modulasi m menghasilkan perbandingan pada deviasi amplitudo dengan carier amplitudo. Dengan demikian memungkinkan untuk mengkonversi (3) sbb :
(6)

Sinyal modulasi SM(t) dapat terlihat pada kurva selubung (envelope). Secara umum yang menjadi pegangan adalah bernilai 0 100 %

Spektrum Amplitudo Modulasi
Pernyataan dalam tanda ” [] ” pada (6) menggambarkan kurva amplitudo modulasi. Jika karakter dinamik (Waktu) pada carrier osilasi dikalikan dengan carrier osilasi maka akan mendapatkan :
SAM(t) : Ac cos (2 π fc t) + m cos (2 π fT t) cos (2 π fM t) (7)
Jika diketahui :

Maka diperoleh :
(8)

Dari persamaan (8) dapat terlihat perubahan komposisi spektrum amplitudo Modulasi. lihat gbr. 4.
Dari spektrum itu dapat terlihat bahwa disamping carrier osilasi dengan frekwensi fc, terdapat 2 bagian osilasi dengan frekwensi fc + fm dan fc-fm yang terdapat dalam SAM (t). Berdasarkan persamaan (8), nilai amplitudo pada sideline tergantung pada indeks modulasi. Osilasi dengan frekuensi terendah fc-fm disebut lower sideline dan frek. Tertinggi di sebut Upper sideline. lower sideline( LSL) begeser hingga pada range terendah dari frekwensi sebagai peningkatan sinyal frekwensi fm. Respon frekwensi dari LSL mengacu sebagai posisi yang dibalikkan (Inverted position). Upper sideline (USL) bergeser hingga pada frek. Tertinggi dengan peningkatan sinyal frek.Dengan kata lain LSL merupakan nilai dari pengurangan antara frekuensi carrier dan informasi sedangkan USL adalah penjumlahan dari frekuensi carrier dan informasi.
Penyajian berdasarkan gambar 5 adalah standar yang paling utama pada teknologi carier frekwensi. Kebutuhan Bandwidth pada AM adalah 2 kali lebih besar dari frekwensi max pesan. fMmax :
b = 2 fMmax (9)

Gbr 4. Spektrum Am Gbr 5 Posisi normal dan kebalikannya

Penyajian amplitudo modulasi dengan diagram vektor
Diagram vektor digunakan untuk merepresentasikan metode modulasi amplitudo. Dengan diagram vektor efek interfensi langsung dapat terlihat pada suatu modulasi. Contohnya: redaman asimetrik yang terdapat pada osilasi sideband pada AM dapat di arahkan pada formasi modulasi angilar parasitic.
Pada gambar 6 fitur selanjutnya pada AM dapat dinyatakan sbb :
Sebuah sinyal AM dapat di presentasikan dengan 3 vektor kompleks (2 vektor sideband dan sebuah vektor untuk carier). 3 vektor ditampilkan pada sebuah diagram sambungan pada titik tertentu terhadap waktu,
1. osilasi carrier ditampilkan dengan arah yang konstant (umumnya tegak lurus keatas), meskipun pada nilai mutlak, bernilai sama jika diputar sejauh 2πfc berlawanan jarum jam.
2. panjang vektor dari carrier kontstant (tetap)
3. vektor sideband adalah simetris dengan carrier. Vektor pada USL berputar berlawanan dengan arah jarum jam diseputar vektor carrier. Vektor pada LSL berputar searah jarum jam.
4. vektor untuk osilasi AM diperoleh melalui penjumlahan vektor, suatu konstruksi dari vektor parallelogram, disusun dari vektor carrier dan osilasi. Vektor yang dihasilkan selalu mempunyai arah dari vektor carrier.
Seperti yang terlihat pada gambar 7, ujung dari vektor yang dihasilkan, jika digambarkan terhadap fungsi waktu, juga menghasilkan selubung pada osilasi AM.
Gbr 7 : Hubungan antara selubung Dengan vektor representasi

AM DEMODULATION
Demodulasi Selubung Dan Sinkron
1. Demodulasi Selubung :
Pertama, Sinyal AM disearahkan seperti terlihat pada gbr 8.
Karakteristik dinamik pada arus penghantar melewati suatu rectifier dapat dinyatakan dengan Perluasan Fourier. Hal itu dapat menunjukkan bahwa sinyal rectified AM berisi komponen-komponen signal berikut.
1. Komponen tegangan DC
2. sinyal asli dari frek. Fm
3. komponen dengan frek. Tinggi fc, fc+fm, 2fc+fm, dll
Perluasan fourier menunjukkan hasil penyearah dari sinyal AM yang menghasilkan banyak komponen spektrum yang baru dimana sebelumnya tidak terdapat pada input rectifier. Sebuah Filter yang sesuai digunakan untuk menghilangkan komponen spektrum yang tidak diinginkan ini. Demodulasi selubung memiliki metode modulasi yang disebut metoda modulasi yang incoherent, baik terhadap phasa carrier maupun pada carrier frekwensi. Gbr 9 menghasilkan konfigurasi sirkuit pada sebuah demodulator selubung.
Demodulasi selubung memerlukan carrier. Setelah penyearah ini menghasilkan tegangan DC, yang menetapkan titik balik pada dioda. Pada prakteknya demodulasi selubung sering digunakan pada komunikasi radio AM untuk sirkuit sederhana.
2. Syncronous Demodulation
Pada prinsipnya demodulasi sinkron ( syncronous demodulation ) sangat sederhana dibandingkan dengan proses modulasi lainnya. Untuk mengerjakannya, dibutuhkan alat bantu osilasi pada modulator. Sinyal Carrier auxilary SAUX(t) (yaitu sinyal carrier yang sama ayang digunakan pada proses modulasi) dan sinyal modulasi SAM(t) di suplai kepada sirkuit dengan kemampuan sebagai pengali,

terdapat tiga metode yang digunakan yaitu : DSB, DSBSC dan SSB :
A. Demodulasi dari DSB

(10)

Amplitudo pada sinyal osilasi carrier SAUX(t) dapat diabaikan, lagipula diketahui bahwa fc = fAUX (yaitu persamaan frekuensi berlaku antara carrier dan auxilary carrier) setelah melewati lowpass filter diperoleh sinyal demodulasi :
(11)
B. Demodulasi DSBSC
Komponen tegangan DC yang konstant AC cos Ǿ dapat diabaikan :
(12)
C. Demodulation pada SSBSC:
(13)

Pada syncrhronous demodulation DSB suatu error (kesalahan) phasa Ǿ menyebabkan pengurangan amplitudo pada sinyal demodulasi oleh faktor cos Ǿ. Pada kasus SSB, error phasa menyebabkan suatu penggeseran pada sinyal yang didemodulasi. Pada kedua kasus phasa tersebut antara carrier dan auxilary carrier mempunyai efek yang cukup penting pada proses demodulasi. Karena sensitifitas phasa synchronous demodulation inilah maka dinamakan demodulasi koheren.

Sasaran hasil pelatihan :
Dapat membedakan antara modulasi dan linear superposisi
Menyelidiki line spectrum pada AM
AM sebagai modulasi linear (posisi normal dan posisi yang dibalikkan pada sideband)
Bandwidth yang diperlukan untuk AM
Penentuan Deviasi amplitudo dan index modulasi
Penghitungan sisa carrier
Menyelidiki synchronous demodulasi
Masalah mengenai penemuan kembali carrier pada synchronous demodulasi dapat dilihat secara detail.
Menyelidiki karakteristik dinamik pada sinyal output pada ring modulator.
Struktur frekwensi periodik spektrum output pada ring modulator dapat di kenali.

DESKRIPSI PERANGKAT
726 94 spektrum analizer
Spektrum analizer diperlihatkan pada gambar 11.
A. Pengaturan Jalur Sinyal
Penguatan pada V1 dan V2 selalu diatur setinggi mungkin untuk meningkatkan sensitivitas jalur sinyal. Meskipun demikian, kenaikan tegangan yang dikenali dengan menyalanya over-led harus dihindari ( kenaikan tegangan membuat hasil pengukuran).
B. Mengatur Komponen Osilator
Pengatur frekuensi ditampilkan dengan bantuan VCO kontrol gergaji. Generator gergaji diatur dengan pengatur SCAN TIME dan SCAN MODE. Pemilihan SCAN TIME dapat dilakukan berdasarkan hukum yang berlaku.
1. Mengatur batas atas frekuensi : Hal ini dilakukan pada SCAN MODE fmax menggunakan pengontrol yang sesuai.
2. Mengatur batas bawah frekuensi : Hal ini dilakukan pada SCAN MODE fmin menggunakan pengontrol yang sesuai.
Frekuensi dapat dilihat langsung dengan menghubungkan COUNTER (TTL). Pada SCAN MODE RUN, VCO terus diatur hingga mencapai range frekuensi (penting ketika menggunakan XY perekam). LED akan mengindikasikan ketika batas frekuensi atas telah dicapai.

Hanya Pada SCAN MODE STOP mekanisme penguncian fungsi RESET tidak digunakan. Untuk pengoperasian manual ini dapat menggunakan saklar toggle. Pengaturan “UP” untuk saklar toggle berarti VCO bekerja pada fmax, sedangkan pengaturan “DOWN” menyebabkan penurunan nilai frekuensi.

Catatan :
Untuk T = 1/25 s jendela frekuensi yang diatur akan dilewatkan melalui mode RUN auto-repeat. Hal ini memungkinkan kita untuk juga menggunakan spektrum analizer sebagai sweep generator.

C. Menghubungkan Unit Display
Perangkat pengukuran berikut ini dapat digunakan sebagai unit display :
 Analog voltmeter
 Penyimpanan osiloskop
 Perekam XY

catatan :
Analizer dioperasikan pada manual mode sebagai pemilih frekuensi voltmeter. Model pengoperasian ini sesuai untuk evaluasi kuantitatif. Karena adanya efek beat analizer, keluaran sinyal dapat mulai berosilasi ketika bekerja dengan V2 = 10.
Untuk menghasilkan keakuratan pembacaan tegangan keluaran S (n), suatu penyesuaian frekwensi sedikit perlu dilakukan jika ini terjadi.

726 961 Function generator 200kHz
1. Instruksi pengamanan (safety instruction):
Bacalah kertas instruksi yang disediakan dengan peralatan.
Function generator diilustrasikan pada gambar 12, dimana :
1. Saklar utama
2. FUNCTION : pemilihan sinyal output
3. MODE :pemilihan parameter sinyal yang dapat disetel dengan menggunakan tombol atur
4. Tombol atur untuk pemilihan sinyal parameter
5. Keluaran TTL
6. Keluaran (50 )
7. Saklar toggle untuk keluaran attenuator (peredam)
8. saluran daya dan ground
Display multifungsi pada teknologi LCD dengan :
 simbol fungsi dan tanda
 display angka dengan titik desimal
 parameter sinyal

Mengoperasikan sistem
Hubungkan steker utama ke soket. Hidupkan saklar utama. Ketika perangkat menyala maka lampu utama akan menyal. Sinyal keluaran yang diinginkan dapat diatur dengan menggerakkan tombol FUNCTION. Dengan berulangkali menekan tombol ini,yang diputar hingga keluaran sinyal yang tersedia, sinusoidal, pulsa segitiga, pulsa kotak, DC. Dengan tombol MODE parameter sinyal yang dipilh adalah :

 frekuensi
 Amplitudo (peak to peak)
 DC offset
 Duty cycle (hanya untuk gelombang pulsa / kotak)

Kita dapat memutar untuk melihat menu program dengan menekan tombol MODE berulang-ulang. Setelah parameter sinyal yang diinginkan telah diatur, periodenya dapat diatur dengan mengatur tombol atur. Tegangan keluaran maksimum perangkat sekitar ±12 V.

Gambar 12 Function Generator dan display multifungsi

Menyimpan pengaturan terakhir
Setelah mematikan perangkat, semua pengaturan akan tetap disimpan. Nilainya akan tetap dapat digunakan tanpa perubahan setelah dinyalakan kembali.

Kembali ke pengaturan awal
Jika kita menekan secara bersamaan tombol MODE dan FUNCTION dimana perangkat dalam keadaan on, maka function generator akan menghasilkan sinyal sinusoidal dengan 1 kHz dan 10 Vpp, DC = 0 V. standar pengaturan untuk duty cycle (untuk pulsa kotak) adalah 50 %.

726 99 Frequency counter 0..10 MHz
1. Display 7-segment 8 digit
2. Masukan TTL (saluran A), fmax = 10 MHz.
3. Masukan analog (saluran A), fmax = 10 MHz.
4. Masukan TTL (saluran A), fmax = 2 MHz
5. Saklar toggle untuk peralihan antra masukan analog dan TTL untuk saluran A
6. Saklar Function
FREQ-A : pengukuran frekuensi saluran A, ditampilkan dalam kHz.
Periode A : durasi periode saluran A, ditampilkan dalam s. Nilai pengukuran masing-masing yang tersimpan adalah fmax = 2 MHz.
Ratio A/B : perbandingan frekuensi fA / fB. Sinyal B dengan level TTL. fmax = 2 MHz.
TIME A/B : interval waktu antara tepi negatif sinyal A dengan tepi negatif berikutnya dari sinyal B, fmax = 2 MHz
COUNT A : perhitungan pada saluran A mulai 0 – 10.000.000
7 gerbang : gerbang waktu (yang berarti durasi) 0.01s/0.10s/1.00s/10.0s.
Gambar 13 frekuensi counter

Catatan :
Masukan analog dihubungkan dengan daya AC. Karena pengaturan yang kurang baik (hubungan yang panjang) dari percobaan, display mungkin dapat ditampilkan meskipun tanpa sinyal input, jika sinyal diterapkan dalam TTL saluran A. crosstalk ini dapat melekat pada sensitifitas yang tingi dari masukan analog dan dekatnya letak soket masukan. Karena alasan itu, maka dianjurkan untuk selalu menghubungkan masukan analog ke sumber sinyal menggunakan kabel koneksi pendek setelah men-switch ke analog.
736 201 CF transmitter 20 kHz
Panel pelatihan terdiri dari komponen berikut :
1. Input filter
Masukan filter mengatur batas atas frekuensi kritis dari sinyal pemodulasi samapai dengan fc = 3.4 kHz. Penguatan pada bandpass : +1.
2. Modulator M2
Produk Modulator dengan 2 pilihan masukan yang dapat diakses:
 masukan untuk sinyal pemodulasi ( LF-INPUT)
 masukan untuk osilasi carier (masukan RF )

Gambar 14 : CF transmitter 20 kHz

Sebagai tambahan, carier pada sinyal keluaran dari modulator dapat diset enable atau disable dengan menggunakan saklar toggle. (CARRIER, ON-OFF)
3. Kanal filter CH2
Kanal filter dibutuhkan untuk pembangkitan sinyal SSB-AM. Hal ini dilakukan dengan menekan lower sideband. Range passband diperkirakan 20 kHz…30 kHz hingga upper sideband.
Penguatan passband : +1
Kedua filter (1 dan 3) dilengkapi dengan masukan dan keluaran yang dapat diakses, yang memungkinkan perekaman respon amplitudo frekuensi.
4. Output Summer
Output Summer (4) memiliki 2 input dengan level penguatan +1. komponen ini digunakan untuk mengoperasikan secara linear komponen sinyal dari sinyal AM. Pada keluaran unit penjumlah akan diperoleh sinyal AM lengkap, yaitu termasuk pilot tone atau kasus seperti pengoperasian FMUX, sinyal yang dimultiplex untuk transmisi melalui saluran transmisi.
Sub perakitan untuk ” pembangkitan carier” (CARIER)
Frekuensi division fo/8 (5) digunakan untuk membangkitkan frekuensi carier 20 kHz dari pilot tone. Sinyal TTL unipolar dikonversi menjadi sinyal gelombang kotak bipolar dengan 4 Vpp pada TTL / konverter gelombang pulsa (6). Konversi ke osilasi sinus bipolar juga dengan 4 Vpp dapat dilakukan dengan konverter gelombang pulsa/sinus (7). Penggeser phasa yang dapat diatur (8)  = 00…1500 menggambarkan pergeseran phasa antara carier dan sisi modulator (M2) dan auxilary carier pada sisi demodulator. Bahkan dengan CF pemancar 16 kHz ( 736 211) dapat juga dibangkitkan sinyal QAM.
Sub perakitan untuk “ pembangkit pilot tone” (PILOT TONE)
Osilator quartz (9) membangkitkan master clock pulsa utama, gelombang pulsa kotak, TTL dengan frekuensi 160 kHz. Konverter (10) dan attenuator (11) dihubungkan secara seri membentuk sinyal gelombang kotak unipolar yang diredam dengan pendekatan 200 mVpp diluar sinyal TTL, yang ditransmisikan ke penerima CF untuk mengembalikan sinyal carier.
736 221 penerima CF 20 kHz
Panel pelatihan digunakan untuk proses demodulasi amplitud sinyal termodulasi. Auxilary carier dibutuhkan untuk demodulasi sinkron yang dapat diperoleh secara langsung melalui sumber external misalkan untuk menghubungkan transmitter CF atau secara internal dari sub perakitan “pemulihan carier”.
Desain :
Perangkat ini terdiri dari komponen berikut :
1. Kanal filter CH2
Bandpass filter untuk memfilter sinyal lain yang tidak diinginkan selain sinyal SSB. Nilai passband antara 20…30 kHz diatas upper sideband. Penguatan passband : +1. untuk demodulasi single sideband-AM (SSB) sebuah steker penghubung diperlukan antara output dan kanal filter CH2 (1) dan masukan demodulator D2 (2). Seharusnya penerima CF me-demodulasi double-sideband (DSB), kemudian sinyal SSB harus dimasukkan ke masukan demodulator D2 setelah steker penghubung dipindahkan.

Gambar 15 : Penerima CF 20 kHz
2. Demodulator Sinkron D2
IC pengali melakukan fungsi demodulator sinkron. Sinyal AM (DSB atau SSB) dan auxilary carier dimasukkan ke demodulator sebagai tambahan dari sinyal LF yang diinginkan, pada sinyal keluaran juga terlihat komponensinyal frekuensi yang lebih tinggi.
3. Low Pass Filter
Demodulator sinkron memerlukan filter selanjutnya untuk menekan komponen sinyal frekuensi tinggi. Filter (3) yang digunakan disini memiliki batas kritis atas fc = 3,4 kHz dan penguatan +1.

Sub perakitan “pemulihan carier”
Pemulihan carier dilakukan dengan menggunakan rangkaian PLL dengan beberapa tingkatan frekuensi berbeda. Sinkronisasi rangkaian PLL dilakukan dengan pilot tone 160 kHz yang dikirimkan oleh transmitter CF, yang diproses pada penerima oleh bandpass filter (4) dan pembatas amplitudo (5). Rangkaian PLL terdiri dari komparator Phasa, filter loop (7) dan VCO (8). Pada pengoperasian yang standar keluaran filter loop dihubungkan langsung pada masukan VCO menggunakan steker penghubung. Bagaimanapun, VCO juga dapat diatur menggunakan Tegangan DC eksternal 0 – +5 V. Setelah mengunci pilot tone maka akan diperoleh auxilary osilasi fo = 160 kHz pada keluaran PLL. Sinyal ini kemudian dibagi menjadi frekuensi carier yang diperlukan fT = 20 kHz pada pembagi frekuensi (9).

Pada percobaan Amplitudo Modulasi ini terdiri dari 3 sub percobaan yaitu :
1. Double Sideband AM
2. Single Sideband AM

DiKutip Dari: TE @TELKOM CREW UNHAS