Upload
whita-febrina-nurkanti
View
200
Download
23
Embed Size (px)
DESCRIPTION
laboratorium high frequency
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
LABORATORIUM FREKUENSI TINGGI
SEMESTER IV TH 2012/2013
SPEKTRUM AMPLITUDO MODULATION
4B
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA
2013
KELOMPOK 5
NAMA PRAKTIKAN : WHITA FEBRINA NURKANTI (1311030048)
NAMA ANGGOTA : 1. FAISAL DANDI
2. M. DWIFA MAWADAN
3. M. KRISNO ADHI
SPEKTRUM AMPLITUDO MODULATION
I. TUJUAN1. Dapat menggunakan spectrum analyzer 1 GHz
2. Dapat menampilkan spectrum frekuensi AM
II. DASAR TEORI
Modulasi amplitudo adalah proses memodulasi isyarat frekuensi rendah pada
gelombang frekuensi tinggi dengan mengubah-ubah amplitudo gelombang frekuensi
tinggi tanpa mengubah frekuensinya. Frekuensi rendah ini disebut isyarat pemodulasi
dan frekuensi tinggi adalah pembawa. Metode ini dipakai dalam transmisi radio AM
untuk memungkinkan frekuensi audio dipancarkan ke jarak yang jauh, dengan cara
superimposisi frekuesni audio pada pembawa frekuensi radio yang dapat dipancarkan
melalui antena.
Frekuensi radio adalah frekuensi yang dipakai untuk radiasi energy
elektromagnetik koheren yang berguna untuk maksud-maksud komunikasi. Frekuensi
radio terendah adalah sekitar 10 KHz dan jajarannya merentang hingga ratusan GHz.
Pembawa yang termodulasiterdiri dari tiga frekuensi yang semuanya RF, yaitu fe
pembawa. fe + f_m Frekuensi sampling atas. fe - f_m Frekuensi sampling bawah.
AM adalah system yang sederhana, murah, dan hanya membutuhkan lebar jalur
kecil. Tetapi sistem ini buruk dalam performasi isyarat terhadap desah bila
dibandingkan dengan metode lain misalnya modulasi frekuensi dan modulasi kode
pulsa.
III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
a) Spektrum Analyzer 1 GHz
b) Osiloskop
c) Function Generator
d) Signal Generator HP8656B (0.1 – 990) Mhz
e) 2 Kabel BNC to BNC
f) Kabel N to N
g) T Connector
IV. DIAGRAM RANGKAIAN
V. LANGKAH KERJA
A. Menampilkan spectrum frekuensi tanpa carrier FM
1. Hubungkan peralatan seperti gambar 4.1
2. Setting signal generator, set frekuensi carrier 100 MHz dan amplitudo 0 dBm.
RF Output dalam keadaan off.
3. Setting spectrum analyzer
a) Tekan tombol frekuensi, masukkan nilai frekuensi center 100 MHz.
b) Tekan tombol spain, atur 2 MHz dengan memutar rotator.
c) Tekan tombol ref level. Atur referensi level 0,0 dBm dan RBW 220 KHz.
4. Hidupkan RF Output dan signal generator.
5. Gambarkan spectrum frekuensi carrier pada spectrum analyzer. Catat.
Frekuensi, level tegangan frekuensi carrier pada spectrum analyzer.
6. Ubah amplitudo carrier signal generator menjadi +10 dBm, gambar spectrum
frekuensinya.
7. Ubah amplitudo carrier signal generator menjadi -10 dBm, gambar spectrum
frekuensinya.
8. Pada spectrum analyzer, pilih ref menjadi 10 dBm, gambar spectrum
frekuensinya.
9. Ubah amplitudo carrier signal generator menjadi +10 dBm, gambar spectrum
frekuensinya.
10. Ubah amplitudo carrier signal generator menjadi 0.0 dBm, gambar spectrum
frekuensinya.
B. Menampilkan spectrum frekuensi AM
1. Hubungkan peralatan seperti gambar 4.2., semua alat dalam keadaan off.
2. Setting function generator
Atur amplitudo level Vpp(level) terendah
Tekan ATT-20 dB (untuk memperkecil amplitude dari FG)
Set frekuensi FG 1 MHz sebagai frekuensi audio.
3. Hubungkan output FG pada signal generator mod int/output.
4. Hidupkan signal generator (RF output masih dalam keadaan off)
Pada bagaian modulator
o Tekan tombol mod AM – Lo Ext
o Atur nilai index modulasi maksimum (99)
Pada bagian carrier set seperti langkah A2.
5. Pada spectrum analyzer seperti langkah A5.
6. Hidupkan output RF SG
7. Gambarkan spectrum frekuensi AM yang Nampak pada spectrum analyzer,
catat frekuensi dan power level (dB) frekuensi carrier, frekuensi LSB , dan
frekuensi USB.
8. Turunkan index modulasi signal generator menjadi 55, gambar spectrum
frekuensi AM, catat frekuensi dan power level.
9. Ulangi langkah (8) dengan index modulasi 0.
10. Naikkan kembali index modulasi signal generator maksimum, atur amplitudo
function generator menjadi600 mVpp, gambarkan spectrum frekuensi AM,
catat frekuensi dab power level (dB)
11. Turunkan index modulasi menjadi 55, gambar spectrum frekuensi AM, catat
frekuensi levelnya dan power levelnya.
12. Ulangi langkah diatas dengan index modulasi 0
13. Ulangi langkah diatas dengan amplitudo function generator 800 mVpp
14. Set frekuensi function generator 1.2 MHz, ulangi langkah diatas.
15. Set frekuensi generator 1.4 MHz, ulangi langkah diatas.
VI. HASIL PENGAMATAN
1. Modulasi = 99%
Fc = 125
LSB = USB = 125 – 60 = 65
Power Level = 0 dBm
Frekuensi = 1 MHz
2. Modulasi = 99%
Fc = 125
LSB = USB = 125 – 48= 77
Power Level = 0 dBm
Frekuensi = 1.5 MHz
3. Modulasi = 99%
Fc = 125
LSB = USB = 125 – 10= 115
Power Level = 0 dBm
Frekuensi = 2 MHz
4. Modulasi = 55%
Fc = 125
LSB = USB = 125 – 64= 61
Power Level = 0 dBm
Frekuensi = 1MHz
5. Modulasi = 55%
Fc = 125
LSB = USB = 125 – 52 = 73
Power Level = 0 dBm
Frekuensi = 1.5 MHz
6. Modulasi = 55%
Fc = 125
LSB = USB = 125 – 20 = 105
Power Level = 0 dBm
Frekuensi = 2 MHz
Vmax = 18 Vp
Vmin = 2Vp
Em Ec = 10 Vp
VII. ANALISA
Pada percobaan ini dapat dianalisa bahwa spectrum gelombang AM berpengaruh
terhadap signal carrier yang digunakan. Spektrum analyzer digunakan untuk
menganalisa spectrum yang Nampak saat percobaan, disini spectrum analyzer
besarnya adalah 1 GHz. Sedangkan signal generator adalah alat untuk membawa
sinyal frekuensi yang besarnya adalah 100 MHz. Dengan semakin besar besar
frekuensi yan diberikan maka akan berpengaruh ke dalam spectrum. Spektrum terdiri
dari frekuensi carrier yaitu sebesar 125 pada 0 dBm sedangkan upper side band dan
lower side bandnya sama besar yaitu dengan cara mengurangi spectrum fc dengan
USB atau LSB nya. Gelombang AM dibawa pada signal generator, ini dapat
dibuktikan pada saat signal generator dihubungka ke osiloskop maka osiloskop akan
menampilkan gambar seperti ini
Sedangkan spektrumnya adalah seperti ini
VIII. KESIMPULAN
Modulasi amplitudo adalah proses memodulasi isyarat frekuensi rendah pada
gelombang frekuensi tinggi dengan mengubah-ubah amplitudo gelombang
frekuensi tinggi tanpa mengubah frekuensinya
Semakin tinggi persentasi modulasi, maka semakin besar spektrumnya.
Jika frekuensi semakin kecil, maka spectrum akan semakin rapat dan muncul
USB dan LSB nya.
XII. REFERENSI
Amplitudo Modulasi (AM)
AM Envelope
AM Double-sideband full carrier (DSBFC) sering digunakan disebut juga sebagai AM
konvensional sama dengan AM.
Persamaan :
Sinyal carrier : Vc sin 2πfct
Sinyal pemodulasi (informasi) : Vm sin 2πfmt
Gelombang modulasi Vam(t) AM konvensional
Gelombang AM dihasilkan ketika sinyal modulasi frekuensi tunggal ditumpangkan sinyal
carrier frekuensi tinggi.
Spektrum Frekuensi Gelombang AM
Luas Spektrum AM adalah fc-fm(max) sampai dengan fc+fm(max)
Bandwidth AM (B) adalah perbedaan antara USF max dengan LSF min
Jadi persamaannya B= 2 fm(max)
Contoh soal :
1. Modulator AM DSBFC dengan frekuensi carrier fc= 100 kHz dan frekuensi sinyal
pemodulasi maximum fm(max)=5kHz.
Tentukan :
a. Batas frekuensi upper dan lower side band
b. Bandwidth
Lower side frekuensi
(LSF)
Upper side frekuensi
(USF)
Lower side band Upper side band
fc-fm(max) fc+fm(max)fc
Carrier
LSF USF
Ampl
itudo
c. Upper dan lower side frekuensi dihasilkan ketika sinyal pemodulasi adalah single
frekuensi 3 kHz.
d. Gambar output spectrum frekuensi
Jawab :
a. Luas Lower Side Band (LSB) adalah dari LSF minimum sampai dengan frekuensi carrier
LSB = (fc-fm(max)) sampai dengan fc
= (100-5) kHz sampai dengan 100 k Hz
= 95 kHz sampai dengan 100 k Hz
Luas Upper Side Band (USB) adalah dari frekuensi carrier sampai dengan USF
maximum
USB = fc sampai dengan (fc+fm(max))
= 100 k Hz sampai dengan (100+5) kHz
= 100 k Hz sampai dengan 105 kHz
b. Bandwidth
B= 2 fm(max) = 2 x 5 kHz = 10 kHz
c. Upper Side Frekuensi (USF) adalah jumlah antara carrier dan frekuensi pemodulasi
USF = fc + fm = 100 kHz + 3 kHz = 103 kHz
Lower Side Frekuensi (LSF) adalah perbedaan antara carrier dan frekuensi pemodulasi
LSF = fc - fm = 100 kHz - 3 kHz = 97 kHz
d. Gambar output spectrum frekuensi
Koefisien modulasi adalah istilah untuk menjelaskan jumlah perubahan amplitude modulasi di
gelombang AM
Persamaan matematika :
m= EmEc
Dimana : m = koefisien modulasi
Em = tegangan amplitude pemodulasi (Volts)
Ec = tegangan amplitude carrier (Volts)
Persentase modulasi adalah koefisien modulasi dalam persentase
Persamaan matematika :
M= EmEc
x 100 %
Carrier
95 105100
97 103
B= 10 kHz
f (kHz)
Jika sinyal pemodulasi adalah asli, gelombang sinus frekuensi single dan proses modulasi adalah
simetrik (yakni persimpangan positive dan negative dari envelope amplitude adalah sama), maka
persen modulasi :
Em=12
(V max−V min)
Ec=12
(V max+V min)
M=EmEc
=
12
(V max−V min)12
(V max+V min)x100 %
M=(V max−V min )(V max+V min)
x100 %
Dimana Vmax = Ec +Em
Vmin= Ec – Em
Perubahan puncak pada amplitude gelombang output (Em) adalah tegangan dari upper dan lower
side frequency karena Em = Eusf +Elsf dan Eusf =Elsf
Eusf=Elsf=Em2
=
12
(V max−V min )2
=14
(V max−V min)
Dimana Eusf = puncak amplitude pada usf (Volt)
Elsf = puncak amplitude pada lsf (Volt)
Contoh soal :
Diketahui gelombang AM sebagai berikut :
Vmax = 18 Vp
Vmin = 2Vp
Em Ec = 10 Vp
Tentukan :
a. Puncak amplitude USF adan LSF
b. Puncak amplitude modulasi carrier
c. Perubahan puncak pada envelope amplitude pemodulasi
d. Koefisien modulasi
e. Persentase koefisien modulasi
Jawab :
a. Eusf=Elsf= ¼(18-2) = 4 Volt
b. Ec=½( 18+2) = 10 Volt
c. Em= ½(18-2) = 8 Volt
d. m = 8/10 = 0.8
e. M= m x 100 % = 0,8 x 100 % = 80 %
Siaran AM local menggunakan jalur gelombang menengah (medium wave band) : 550 – 1600
kHz
Siaran AM internasional terdapat beberapa jalur-jalur HF tersebar dari 1600 kHz – kira kira 15
MHz
Tegangan Distribusi AM
Persamaan matematik carrier termodulasi : Vc (t) = Ec sin (2πfct)
Dimana : Vc(t) = time varying tegangan gelombang untuk carrier
Ec = amplitude puncak carrier (Volt)
fc = frekuensi carrier (Hz)
laju pengulangan envelope AM = frekuensi sinyal pemodulasi
amplitude gelombang AM berubah secara proposional menjadi amplitude sinyal pemodulasi
amplitude maximum gelombang pemodulasi = Ec + Em
amplitude swesaat dari gelombang pemodulasi dinyatakan ;
Vam (t) = [Ec+Em sin (2πfmt)] [sin (2πfct)] (a)
Dimana : [Ec+Em sin (2πfmt)] = amplitude gelombang pemodulasi
Em = perubahan puncak pada envelope amplitude (Volt)
fm = frekuensi sinyal pemodulasi (Hz)
jika mEc disubtitusikan ke Em,
Vam(t) = [Ec+ mEc sin (2πfmt)] [sin (2πfct)] (b)
Dimana : [Ec+ mEc sin (2πfmt)] = amplitude gelombang pemodulasi
Factor Ec dari persamaan (b) menjadi :
Vam(t) = [1+ m sin (2πfmt)] [ Ec sin (2πfct)] (c)
Dimana : [1+ m sin (2πfmt)] = konstanta + sinyal pemodulasi
[ Ec sin (2πfct)] = sinyal carrier
Pada persamaan (c ) dapat dilihat bahwa sinyal pemodulasi mengandung komponen konstanta
(1) dan komponen sinusoidal pada frekuensi pemodulasi [m sin (2πfmt)].
Analisisnya : komponen konstanta menghasilkan komponen carrier gelombang pemodulasi dan
konmponen sinusoidal menghasilkan side frekuensi.
Perkalian dari persamaan b dan c menghasilkan :
Vam(t) = Ec sin (2πfct) + [m sin (2πfmt)] [sin (2πfct)]
Jadi :
V am ( t )=Ec sin(2π f c¿t)−mEc
2cos¿¿¿ (d)
Dimana
Ec sin(2 π f c¿t)¿ = sinyal carrier (Volt)
−mEc2
cos¿¿ = sinyal usf (Volt)
+mEc2
cos¿¿ = sinyal lsf (Volt)
Beberapa karakteristik amplitude dsbfc di persamaan (d) :
1. Amplitude carrier setelah modulasi seperti sebelum modulasi Ec
Jadi amplitude carrier tidak di pengaruhi proses modulasi.
2. Amplitude usf dan lsf bergantung pada amplitude carrier dan koefisien modulasi, untuk
100% modulasi, m=1 dan amplitrudo usf dan lsf = ½ amplitude carrier (Ec/2). Oleh
karena itu pada 100% modulasi, untuk
V(max) = Ec + Ec/2 + Ec/2 = 2 Ec
V(min) = Ec - Ec/2 - Ec/2 = 0 Volt
Voltage (Vp)
CarrierEc
f lsf f usf f c Frekuensi (Hz)
Dari hubungan diatas dan menggunakan persamaan d terlihat jelas bahwa tidak melebihi
100% modulasi, maximum puncak amplitude untuk AM envelope V(max) = 2 Ec dan
minimum puncak amplitude (Vmin) = 0 V.
Berikut ini gambar spectrum tegangan gelombang AM DSBFC ( catatan ; semua tegangan
terlihat pada nilai puncak)
Contoh Soal :
Input kesatu modulator AM konvensional dengan frekuensi carrier (fc) 500 kHz amplitude carrier(Ec) = 20 Vp. Input kedua sinyal pemodulasi (fm) = 10 kHz perubahan amplitude dalam gelombang output (Em) ± 7,5 Vp. Tentukan :
a. USF dan LSFb. Koefisien modulasi dan persen modulasic. Puncak amplitude dari carrier dan tegangan : USF dan LSF d. Maximum dan minimum amplitude envelope
e. Tulis persamaan matematika gelombang modulasi AMf. Gambar output spectrumg. Sketsa output envelope
Jawab :
a. USF dan LSF adalah jumlah dan perbedaan frekuensi USF = fc + fm = 500 + 10 = 510 kHzLSF = fc – fm = 500 – 10 = 490 kHz
b. Koefisien modulasi dan persen modulasi
m = Em/Ec = 7,5/20 = 0,375
M=m x 100%= 0,375 x 100%= 37,5%
c. Puncak amplitude dari carrier dan tegangan : USF dan LSF Puncak amplitude dari carrier : Ec ( modulated) = Ec (unmodulated) = 20 Vptegangan : E usf = E lsf = mEc/2 =(0,375 x 20)/2 = 3,75 Vp
d. Maximum dan minimum amplitude envelopeV(max) = Ec + Em = 20 + 7,5 = 27,5 VpV(min) = Ec - Em = 20 - 7,5 = 12,5 Vp
e. Tulis persamaan matematika gelombang modulasi AM
V am ( t )=Ec sin(2π f c¿t)−mEc
2cos¿¿¿
V am ( t )=20 sin(2 π500 t ¿)−3,75 cos (2π 510¿t)+3,75 cos (2π¿490 t)¿¿¿
f. Gambar output spectrum
Voltage (Vp)
Carrier20 Vp
490 510 500 Frekuensi (Hz)
+ 27,5 Vp
+12,5 Vp-12,5 Vp0 Vp
- 27,5 Vp
g. Sketsa output envelope
Power Distribution AM ( Daya rata-rata AM)
Daya rata-rata sebuah gelombang sin dan cos
Pav = E2/ R
E = tegangan rms
Tegangan pembawa rms = Ec = 0,707 Ec max
Pc=(0,707Ec )2
R=
(Ec )2
2R
Daya USB dan LSB
Pusb=Plsb=m2 Pc
4
Total Daya AM DSBFC envelope :
Pt = Pc + Pusb + Plsb
Atau
Pt=Pc (1+m2
2 )Dimana : Pt = Total daya AM DSBFC envelope (Watt)
Pc = Daya carrier (Watt)
Pusb = daya upper side band (Watt)
Plsb = daya lowerside band (Watt)
m = koefisien modulasi
gambar spectrum daya gelombang AM DSBFC :
Power (W
att)
f lsf f usf f c Frekuensi (Hz)
Contoh soal :
Diketahui gelombang AM DSBFC dengan tegangan pembawa puncak (Ec) = 10 Vp Resistensi beban (RL )= 10 Ω dan koefisien modulasi (m) = 1. Tentukan :
a. Daya USB dan LSBb. Daya total side bandc. Daya total gelombang modulasi d. Gambar spectrum daya
Jawab :
a. Daya USB dan LSB
Pc=(Ec )2
2R= 100/ 20 = 5 Watt
Pusb=Plsb=m2 Pc
4=1 x
54=¿ 1, 25 Watt
b. Daya total side band
Psbt=m2Pc
2 = 1 X 5/2 = 2,5 Watt
c. Daya total gelombang modulasi
Pt=Pc (1+m2
2 )= 5 (1 + ½ ) = 7,5 Watt
Power (W
att)
f lsf f usf f c Frekuensi (Hz)
d. Gambar spectrum daya
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
http://teuinsusla2009.files.wordpress.com (diakses tanggal 8 Maret 2013 pukul 19.00)
http://meandmyheart.files.wordpress.com.modulation/radio/amplitude/.pdf (diakses tanggal 10 Maret 2013 pukul 10.00)