Disusun Oleh :Arsyad Ramadhan Darlis11 – 2004 082

Pembimbing I : Poernomo Trisapto, Ir.

Pembimbing II :

Lucia Jambola, M.T. 1

Pendahuluan Modulasi Digital dan Interface-nya Perancangan dan Realisasi Modulator Demodulator

( Modem ) Binary Phase Shift Keying ( BPSK ) beserta Interface-nya

Pembuatan Program dan Pengukuran Sistem Pentransmisian Modulator Demodulator Binary Phase Shift Keying ( BPSK )

Kesimpulan dan Saran

2

Audio Generator tidak dapat mengirimkan Short Message. Audio Generator tidak dapat mengirimkan Bit Biner

( Sinyal Digital ). Harga Seperangkat Audio Generator yang sangat mahal.

3

Interface Modulator

BPSK

Computer

Demodulator BPSK

Gambar 1. Blok Diagram Sistem

Tujuan : merealisasikan sebuah sistem pentransmisian sinyal, baik berupa

short message maupun bit biner menggunakan simulasi pada software MATLAB 7.4.

Manfaat : Dari segi ekonomis dan segi fungsional

4

Plant hanya modulator dan demodulator BPSK saja. Tegangan sinyal yang digunakan sebagai input pada

modem BPSK hanyalah sebesar 5 Volt.

Modulasi Digital adalah Proses penumpangan sinyal informasi yang berupa sinyal digital kepada sinyal pembawa yang berupa sinyal analog sehingga beberapa parameter dari sinyal pembawa berubah sesuai dengan sinyal informasinya.

Pada dasarnya, modulasi digital dibagi menjadi 3 jenis, yaitu Amplitude Shift Keying ( ASK ), Phase Shift Keying ( PSK ) dan Frequency Shift Keying ( FSK ).

Modulasi digital yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah Binary Phase Shift Keying ( BPSK ).

5

Gambar 2. Perbandingan Input dan output pada BPSK

6

Binary Input Output Phase

Logic 0

Logic 1

180 derajat

0 derajat

Logic 1Logic 0

)0(2sin octfπ)180(2sin o

ctfπ−

)90(2cos octf +π

)90(2cos octf −− π

Logic 1Logic 0

o0o180±

Gambar 3. Diagram Fasor dan diagram konstelasi BPSK

7

Modulator BPSK direalisasikan dengan menggunakan Balanced Modulator.

Gambar berikut adalah skema dasar rangkaian Balanced Modulator :

IC MC1496 berfungsi sebagai balanced modulator.

Gambar 5. Skema Dasar Balanced Modulator

Secara matematis, output pada modulator BPSK adalah :

Sehingga terlihat bahwa spektrum dari BPSK adalah

f ( Hz )

ac ff − ac ff +

Gambar 6. Spektrum modulasi BPSK

8

Frekuensi (fa) pada sederetan bit 1/0 adalah sebanding dengan setengah bit rate (fb/2)

Gambar 7. Hubungan input dan output pada modulator BPSK

Sebagai konsekuensinya, double - sided minimum Nyquist (Fn) adalah : dan karena maka :

9

Gambar berikut adalah blok diagram demodulator BPSK :

Balanced modulator yang digunakan sama dengan yang digunakan di modulator BPSK.

Pada rangkaian Low Pass Filter ( LPF ) ini digunakan IC LM324.

Balanced ModulatorSinyal Masukan

BPSKSinyal

Informasi

Low Pass Filter

Sinyal Pembawa

Gambar 8. Blok Diagram Demodulator BPSK

10

Secara matematis, proses demodulasi adalah sebagai berikut : Untuk sinyal input pada demodulator BPSK + (logic 1),

Untuk sinyal input pada demodulator BPSK - (logic 0),tfcπ2sin

tfcπ2sin

11

Low Pass Filter ( LPF )Low pass filter akan melewatkan frekuensi dari

nol sampai frekuensi cut off-nya.

fco

H(s)

f ( Hz)fco

H(s)

f ( Hz)

Gambar 9. Respon Frekuensi Low Pass Filter Ideal Gambar 10. Respon Frekuensi Low Pass Filter Aplikasi

12

Sebagai interface antara program yang dibuat di MATLAB 7.4. dengan modem BPSK digunakan rangkaian RS – 232.

Rangkaian RS-232

Modem BPSK

Computer

Kabel USB to Serial

Logic 1 = -25 s/d -3 V

Logic 0 = +25 s/d +3 V

Logic 1 = + 5 V

Logic 0 = 0 V

Gambar 11. Blok Diagram Konversi Tegangan Sistem

13

14

MC1496

1kΩ 1kΩ

1kΩ0,1 µF

0,1 µF

100 Ω

100

Ω

100

Ω

10kΩ 10kΩ

50kΩ

3,9kΩ 3,9kΩ

6,8kΩ

8

10

1

4

2 3

6

12

14 5

Output Sinyal BPSKInput Sinyal Pembawa

Input Sinyal Informasi

+ 12 VDC

- 12 VDC

Gambar 12. Rangkaian BPSK Gambar 13. Realisasi Rangkaian BPSK

15

Realisasi Balanced Modulator

Balanced modulator yang direalisasikan pada demodulator

BPSK sama seperti pada modulator BPSK. Realisasi Low Pass Filter ( LPF )

Low Pass Filter ( LPF ) yang direalisasikan pada demodulator BPSK memiliki fco = 1000 Hz dan Av= 2 x.

+

-

+

-

Vi Vo

+

-

Ωk15 Ωk15Ωk1 Ωk1

Ωk100

Ωk100

nF10

nF10

Gambar 14. Rangkaian BPSK Gambar 15. Realisasi Rangkaian BPSK

16

C1+1 VDD 2

C1-3

C2+4

C2-5

VEE 6

T2OUT 7

R2IN 8R2OUT9

T2IN10T1IN11

R1OUT12 R1IN 13

T1OUT 14

GND15

VCC 16

U1

MAX232ACPE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

11

10

DB9

D Connector 9

C1 C3

C2

C4

C5

VCC

VCC

12

VCC

12

Rx/Tx

VCC

Gambar 16. Rangkaian RS-232 Gambar 17. Realisasi Rangkaian RS-232

17

Pembuatan Flowchart Program SimulasiSTART

Pilih input karakter

Pilih input Bit Biner

Tekan tombol “ Masuk “

Tekan tombol “ Masuk “

END

A

A

B

Y

N

Y

YY

N

NN

Masukan Karakter

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “ END

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “ END

Masukan Bit rate

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “

END

Tampilkan Perioda dan

Gambar

Tekan tombol “ Kirim “

Tekan tombol “ Konversi Kode ASCII ke

Bit Biner “

Tampilkan Bit BIner

Masukan Bit rate

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “

END

Tampilkan Perioda dan

Gambar

Kirim ke RS-232

END END

Tekan tombol “ Kirim “

Kirim ke RS-232

END END

A

N

N

N

N

N

N

N

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

B

Masukan Bit Biner

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “

END

Masukan Bit rate

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “

END

Tampilkan Perioda dan

Gambar

Tekan tombol “ Kirim “

Kirim ke RS-232

END END

Masuk Blok Bit Biner

Generator

Tekan tombol “ Tampilkan gambar “

END

Y

Y

Y

Y

Y

N

N

N

N

18

Pembuatan Program Simulasi

19

Tujuan Pengukuran :1. Untuk mengetahui kinerja dari modulator BPSK.2. Untuk mengetahui range frekuensi yang dapat diterima oleh modulator BPSK.

Hasil :Frekuensi Kerja 25 Hz – 100 kHz.

Gambar 23 Blok Diagram Pengukuran Modulator BPSK

20

Rangkaian Modulator BPSK

Power Supply 12 V

Oscilloscope

Square GeneratorInput

Power Supply -12 V

Audio GeneratorCarrier

Tujuan Pengukuran : Untuk mengetahui kinerja dari Low Pass Filter dengan frekuensi cut off 1000 Hz dan penguatan 2 x.

Hasil :

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40001

2

3

4

5

6

7

8

9

10Respon Frekuensi Low Pass Filter ( LPF )

Frekuensi( Hz )

Teg

anga

n (

Vol

t )

21

Gambar 23 Blok Diagram Pengukuran Low Pass Filter

Low Pass Filter ( LPF )

OscilloscopeSinyal Masukan

Tujuan Pengukuran :1. Untuk mengetahui kinerja dari modem BPSK.2. Untuk mengetahui range frekuensi yang dapat diterima oleh modem BPSK.

Hasil : Tegangan keluaran adalah 1,76 V dan Frekuensi

Kerja 1000 Hz – 100 kHz.

Gambar 23 Blok Diagram Pengukuran Modulator BPSK

20

Power Supply 12 V

Square GeneratorInput

Power Supply -12 V

Audio GeneratorCarrier

OscilloscopeRangkaian Modulator BPSK

Rangkaian Demodulator BPSK

Simulasi short message generator atau bit biner

generator pada PCRangkaian RS -232

TX

RX

Command Windows in MATLAB 7.4.

Tujuan Pengukuran :1. Untuk mengetahui kinerja dari rangkaian RS232.2. Untuk mengetahui range bitrate yang dapat diterima oleh rangkaian.

Gambar 23 Blok Diagram Pengukuran Rangkaian RS – 232

Hasil :Range bitrate yang dapat diterima oleh rangkaian :

1,4999999999999999 bps s/d 710400,4999999999 bps. 22

Hasil : Short message dan Bit Biner telah dapat dibaca oleh oscilloscope. Perioda per bit pada oscilloscope sama dengan pada simulasi.

Tegangan keluaran rangkaian RS232 adalah 6 Volt. Frekuensi yang ditampilkan pada oscilloscope tidak dapat diprediksi.

RS-232 OscilloscopeSimulasi Short

Message dan Bit Biner Generator

Kabel USB to Serial

Gambar 23 Blok Diagram Pengukuran Keluaran Rangkaian RS – 232

Tujuan Pengukuran :Untuk mengetahui Tegangan, Perioda dan Frekuensi yang

dihasilkan oleh simulasi.

24

Hasil : Pentransmisian short message dan bit biner telah dapat

direalisasikan dengan baik. Apabila modem diberi bitrate di bawah 2000 bps dan

diatas 200 kbps, short message dan bit biner tidak dapat

terbaca oleh personal computer ( PC ).

Gambar 23 Blok Diagram Pengukuran Keluaran Rangkaian RS – 232

Tujuan Pengukuran :Untuk mengetahui kinerja sistem pentransmisian short

message dan bit biner generator

24

Simulasi Short Message dan Bit Biner Generator

Rangkaian RS-232

Modulator BPSK Demodulator BPSK

Command Windows pada MATLAB 7.4.

Personal Computer ( PC )

Tx

Rx

Program simulasi short message generator dan bit biner generator telah menunjukan hasil yang baik dengan range bitrate simulasi dari 1,4999999999999999 bps sampai dengan 710400,4999999999 bps.

Modulator demodulator ( modem ) BPSK dapat berfungsi pada range frekuensi 1000 Hz sampai dengan 100 kHz.

Kedua buah simulasi yang dibuat pada MATLAB 7.4. telah dapat mengirimkan bit biner dari personal computer (PC) melewati rangkaian RS232 dengan amplituda sebesar 6 Volt dan perioda telah sesuai dengan yang diinginkan. Sedangkan frekuensi sinyal digital tidak dapat dipastikan besarnya.

Pentransmisian short message atau karakter dan sinyal digital dari simulasi ke modem BPSK telah berhasil direalisasikan pada range bitrate 2000 bps sampai dengan 200kbps. 25

Pengaturan tegangan keluaran rangkaian RS – 232. Realisasi Simulasi Oscilloscope.

Pengembangan ini dapat disetarakan dengan teknologi Short Message Service ( SMS ) pada teknologi GSM.

Komunikasi kontrol pada robot

26

27