DASAR TEORI
2.1 Modulasi
Modulasi adalah proses yang dilakukan pada sisi pemancar untuk
memperoleh transmisi yang efisien dan handal. Pemodulasi yang
merepresentasikan pesan yang akan dikirim, dan carrier (gelombang pembawa)
yang sesuai dengan aplikasi yang diterapkan. Modulasi adalah variasi secara
sistematis dari parameter gelombang carrier secara proporsional terhadap sinyal
pemodulasi (sinyal informasi). Jika amplitudo sinyal informasi memvariasi
amplitudo suatu gelombang carrier, maka akan terbentuk sinyal termodulasi
amplitudo (AM-Amplitude Modulation). Variasi juga dapat diberikan pada
frekuensi atau sinyal phasa, yang menghasilkan sinyal termodulasi frekuensi (FM)
atau termodulasi phasa (PM). Semua metode untuk modulasi carrier sinusoidal
dikelompokkan sebagai modulasi gelombang kontinyu (Continuous Wave
Modulation).
2.2 Demodulasi
Proses mengkodekan kembali sinyal digital menjadi sinyal analog kembali
yang sama dari sumber. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut
modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal
(kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang
melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
6
7
Gambar 2. 1 Diagram Modulator-Demodulator
2.3 Modulasi Analog
2.3.1 Modulasi Amplitudo (AM)
Modulasi jenis ini adalah modulasi yang paling sederhana. Gelombang
pembawa (carrier wave) diubah amplitudonya sesuai dengan signal informasi
yang akan dikirimkan. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa
pergeseran frekwensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan
ditransmisikan.
2.3.2 Modulasi Frekuensi (FM)
Frekwensi dari gelombang pembawa (carrier wave) diubah-ubah menurut
besarnya amplitudo dari sinyal informasi. Karena noise pada umumnya terjadi
dalam bentuk perubahan amplitudo, FM lebih tahan terhadap noise dibandingkan
dengan AM.
2.3.3 Modulasi Phasa (PM)
Phasa dari gelombang pembawa (carrier wave) diubah-ubah menurut
besarnya amplitudo dari sinyal informasi. Karena noise pada umumnya terjadi
8
dalam bentuk perubahan amplitudo, PM lebih tahan terhadap noise dibandingkan
dengan AM.
Gambar 2. 2 Sinyal Modulasi Analog
2.4 Modulasi Digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan
aliran data digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol
alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :
a. Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan
fase.
b. Freqeuncy Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi.
c. Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo.
d. Teknik modulasi digital pada prinsipnya merupakan variant dari metode
modulasi analog.
9
Gambar 2. 3 Sinyal Modulasi Digital
2.5 PAM (Pulse Amplitude Modulation)
Pada PAM, amplitudo pulsa-pulsa pembawa dimodulasi oleh sinyal
pemodulasi. Amplitudo pulsa-pulsa pembawa menjadi sebanding dengan
amplitudo sinyal pemodulasi. Semakin besar amplitudo sinyal pemodulasi maka
semakin besar pula amplitudo pulsa pembawa.
Pembentukan sinyal termodulasi PAM dapat dilakukan dengan melakukan
pencuplikan (sampling), yaitu mengalikan sinyal pencuplik dengan sinyal
informasi. Proses ini akan menghasilkan pulsa pada saat pencuplikan yang
besarnya sesuai dengan sinyal informasi (pemodulasi). Pada proses pemodulasian
ini perlu diperhatikan bahwa kandungan informasi pada sinyal pemodulasi tidak
boleh berkurang. Hal ini dapat dilakukan dengan persyaratan bahwa pencuplikan
harus dilakukan dengan frekuensi minimal dua kali frekuensi maksimum sinyal
pemodulasi (2.fm), atau sering disebut dengan syarat Nyquist. Jika frekuensi
sinyal pencuplik dinotasikan dengan fs dan frekuensi maksimum sinyal
pemodulasi dinotasikan dengan fm, maka syarat Nyquist dapat ditulis sebagai:
fs
10
Disamping itu proses modulasi amplitudo pulsa dapat terjadi apabila
memenuhi teorema Nyuist tentang laju pencuplikan (sampling). Pencuplikan
(sampling) terjadi pada sinyal analog dengan laju paling sedikit dua kali frekuensi
tertinggi dari masukan sinyal analog asli.
Teorema Nyquist : fs
Dimana : fs = frekuensi sampling ( pencuplikan )
= frekuensi maksimum sinyal analog
Jika frekuensi sampling lebih rendah dari dua kali frekuensi maksimum
sinyal input analog maka terjadi overlap (tumpang tindih).
Gambar 2. 4 Spektrum Frekuensi Proses Sampling
2.5.1 Sampling PAM Alami
Sampling Alami (Natural Sampling) terjadi bila pada modulator
digunakan pulsa–pulsa dengan lebar terbatas, tetapi puncak–puncak pulsa dipaksa
untuk mengikuti bentuk gelombang modulasi.
11
Gambar 2. 5 Bentuk Gelombang Sampling PAM
2.5.2 Sampling PAM dengan Puncak – Rata
Sampling PAM dengan Puncak–Rata (flat topped sampling) adalah proses
dimana pulsa–pulsa dengan lebar terbatas dimodulasi kemudian dihasilkan
puncak-puncak yang rata. Maka lebar pulsa harus dibentuk jauh lebih kecil
daripada perioda sampling Ts, sehingga bentuk gelombang yang disampel
berpuncak rata dilewatkan pada sebuah filter low pass akan diperoleh kembali
gelombang modulasi tanpa cacat (distorsi).
Gambar 2. 6 Samping PAM Puncak Rata
12
2.6 Modulasi 4-PAM
Pada modulasi pulsa, pembawa informasi berupa deretan pulsa-pulsa.
Pembawa yang berupa pulsa-pulsa ini kemudian dimodulasi oleh sinyal informasi,
sehingga parameternya berubah sesuai dengan besarnya amplitudo sinyal
pemodulasi (sinyal informasi). Teknik modulasi pulsa mulai menggantikan sistem
analog, karena beberapa keuntungan antara lain:
a. Kebal terhadap derau.
b. Sirkuit digital cenderung lebih murah.
c. Jarak transmisi yang dapat ditempuh lebih jauh (dengan penggunaan
pengulang regeneratif).
d. Rentetan pulsa digital dapat disimpan.
e. Sinyal direpresentasikan dengan 4 nilai besaran amplitudo dari gelombang
pembawa.
13
Gambar 2. 7 Bentuk Konstelasi 4-PAM
Jika pulsa-pulsa dikirim dengan pesat fs bit per detik maka pulsa-pulsa tsb
akan mencapai amplitude penuhnya jika dilewatkan LPF dengan lebar bidang fs/2
Hz. Maka dimungkinkan untuk mengirim 2 simbol per detik per hz tanpa terjadi
interferensi antar simbol pada PAM 4 level berarti 1 simbol terdiri atas 2 bit maka
secara teoritis 4-PAM dapat mentransmisikan 4 b/s/hz (yaitu 2 x 2 = 4)
Gambar 2. 8 Sinyal NRZ 2 level dan konversinya ke PAM 4 level
2.7 Op-Amp (Operational Amplifier)
Op-Amp IC adalah peranti solid state yang mampu memperkuat sinyal
baik DC maupun AC. Op-Amp IC yang khas terdiri atas tiga rangkaian dasar,
yakni penguat difernsial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan penguatan
tinggi dan penguat keluaran impesansi rendah. Simbol Op-Amp pada Gambar
menunjukkan teradapat dua terminal masukan, yang satu disebut masukan tidak
membalik (Non Inverting) dengan tanda positif (+) dan yang lain adalah masukan
membalik (Inverting) dengan tanda negative (-).
14
Gambar 2. 9 Op-Amp
Karakteristik Op-Amp adalah :
1. impedansi masukan sangat tinggi sehingga arus masukan praktis dapat
diabaikan.
2. penguatan loop terbuka amat tinggi
3. impedansi keluaran amat rndah, sehigga keluaran penguat tidak terpengaruh
oleh beban.
Gambar 2. 10 Penguat Diferensial
15
Gambar 2. 11 Inverting
2.8 Low Pass Filter
Dalam sistem PAM sinyal informasi yang akan dikirimkan ialah
pengolahan data di pengirim yang akan di proses dalam modulasi–demodulasi
sehingga data yang dikirim dapat sampai di penerima. Dengan demikian untuk
mengirimkan sinyal informasi yang mempunyai frekuensi 3400 Hz dibutuhkan
sebuah low pass filter aktif. Low pass filter adalah sebuah rangkaian yang
tegangan keluarannya tetap dari dc naik sampai ke suatu frekuensi cutoff ( fc ),
bersama naiknya frekuensi maka tegangan keluarannya diperlemah. Gambar 2 (b)
merupakan Gambar besarnya tegangan keluaran dari sebuah low pass filter
frekuensi. Garis yang penuh adalah Gambar untuk filter ideal, sedangkan garis
putus – putus menunjukkan kurva – kurva untuk low pass filter yang praktis.
Jangkauan frekuensi yang diloloskan dikenal sebagai pass band.jangkauan
frekuensi yang diperlemah disebut sebagai stop band. kemiringan yang teerjadi
pada suatu low pass filter terjadi karena meningkatnya frekuensi terhadap fc.
Namun karena filter biasanya tidak efisien, maka pada kurva tanggapannya
cenderung terjadi peluruhan atau pelonjakan diikuti peluruhan
kembali.kemiringan -20 dB/decade berarti bahwa bila frekuensi meninkat sepuluh
kali fc, tegangan keluaran akan berkurang 20 dB, filter yang baik ialah semakin
besar rugi – rugi dB/decade, maka akan semakin terjal kemiringannya sebab nilai
nya mencerminkan batas penyumbatan filter yang lebih tajam.
16
a
b
Gambar 2. 12 (a) Kurva T anggapan frekuensi Low Pass Filter
(b) Rangkaian Dasar Low Pass Filter
Gambar merupakan rangkaian dasar low-pass filter menggunakan Op-
Amp. Konfigurasi rangkaian adalah sebuah pengikut tegangan, resistor R dan
kapasitor C pada masukan tidak membalik membentuk pembagi tegangan. Bila
frekuensi Vin dibawah fc, Xc kapasitor C besar sehingga Vin jatuh ke C. bila
diberikan Vin yang besar, Vout juga besar. Penguatan akan semakin maksimum
pada ferkuensi yang lebih rendah. Bila frekuensi Vin melampaui fc, Xc kapasitor
rendah, sehingga sebagian besar Vin jatuh ke R. Akibatnya kapasitor C
melewatkan Vin ke ground. Dengan Vin yang kecil, Vout juga kecil. Jadi
penguatan tahapan akan di bawah maksimumnya pada frekuensi-frekuensi yang
lebih tinggi.
17
2.9 Pembanding ( comparator )
Sebuah rangkaian Comparator berfungsi membandingkan dua buah
bilangan input. Jika digunakan untuk membandingkan dua input dan kemudian
menyatakan apakah kedua input tersebut sama, lebih besar atau lebih kecil, maka
rangkaian tersebut dinamakan Magnitude Comparator.
Komparator dapat membandingkan gelombang sinus atau gigi gergaji
yang dapat diubah ke bentuk gelombang persegi (pulsa) dengan siklus (duty cycle)
dapat dikendalikan. Siklus tugas D (duty cycle) dari gelombang persegi berulang
didefinisikan sebagai perbandingan waktu tinggi (Th) terhadap perioda T dari
gelombang tersbut.
Gambar 2. 13 Rangkaian Dasar Komparator
D =
Dimana :
D = Siklus Tugas
Th = Waktu Tinggi ( detik )
18
T = Waktu 1 Perioda ( detik )
Perioda T didefinisikan pada Gambar . b sebagai selang waktu antara dua
titik yang brhubungan pada suatu gelombang. Jika Ei merupakan gelombang
segitiga, maka siklus tugasnya dapat dianalisa atau dirancang jika kita ketahui
harga puncak dari Ei, Eip dan dari
D = ………………………………………………………(2-1)
Dengan :
Eip = tegangan maksimum (Volt)
= Tegangan referensi atau catu daya (Volt)