MODUL IV Diki Dirgiantara [13116041] Asisten: Fauzan Ghozi Al Ayubi [13115021] Tanggal Percobaan: 27/04/2019 EL-3206- Praktikum Sistem Komunikasi Laboratorium Teknik Elektro - Institut Teknologi Sumatera 1. DASAR TEORI 1.1 Akuisisi sinyal pembawa dengan menggunakan phase-locked loop Deteksi produk adalah salah satu metode komersial sejak lama digunakan untuk memodulasi sinyal SSB yang dapat digunakan untuk demodulasi DSB dan sinyal AM. Mengingat hal krusial untuk operasi secara benar dari pruduk detektor adalah sinkronisasi sinyal modulator pembawa dan produk detektor local pembawa. Sebuah error frekuensi kecil antara sinyal pembawa menyebabkan amplitudo sinyal pesan diubah-ubah secara kontinu. Error frekuensi lebih besardapat pengirim memperbaiki sinyal pesan. Error phasa sinyal antara 2 sinyal hasil di dalam sebuah output dikurangi dari penerima dan memungkinkan output pada semua. Ketika implementasi deteksi produk SSB, DSB, dan sinyal AM untuk percobaan emona DATEx lainnya. Sinkronisasi error tidak diperkenankan modulator carrier yang sederhana untuk menggunakan sebagai produk detektor local carrier. Ini terlihat tidak mungkin dilakukan untuk komunikasi tanpa kabel. Seperti halnya metode sinkronisasi 2 sinyal pada remot merupakan sebuah keharusan. Hingga baru-baru ini, metode paling umum pengumpulan sinkronisasi sinyal pembawa untuk penerima SSB dengan memasukkan transmisi sinyal asli pembawa kedalam sinyal SSB setelah dibangkitkan. Sinyal ini disebut pillot carrier dan merupakan sinyal level rendah dari sideband. Sinyal pembawa level rendah dapat diakuisisi oleh penerima dan digunakan untuk produk detektor lokal carrier Solusi lebih baik menggunakan phase locked loop (PLL). PLL efektif mengakuisisi pillot carrier dengan membangkitkan sinyal pembawa sendiri yang disinkronkan untuk pilot. Berikut blok diagram PLL: Analsis operasi matematika PLL sangat rumit. Tujuan kita disini adalah untuk memudahkan dalam pengoperasian arahnya. Membayangkan hubungan antara lowpass filter dan VCO rusak. Jikalau kasus ini, susunan sebagai dasar detektor produk ditunjukan pada gambar berikut: Misal input PLL merupakan sebuah sinyal pembawa tidak termodulasi dan output VCO adalah sinyal sinusoidal dengan sebuah frkuensi identik. Perkiraan matematika dari output perkalian adalah sebuah komponen DC dan gelombang sinusoidal sebanding dengan penjumlahan frekuensi input. Penting, magnitude dari komponen DC adalah fungsi perbedaan fasa antara 2 sinyal pembawa. Lowpass filter digunakan untuk menghapus gelombang sinus multiplier tetapi meloloskan perubahan DC. Jadi, ketika output dihubungkan ke dalam input VCO, pperubahan komponen DC menyebabkan frekuensi output VCO berubah. Tak dapat dielakkan pada beberapa point sinyal akan mempunyai kesamaan frekuensi dan memiliki fasa shift 90 derajat. Ketika kasus ini terjadi maka komponen DC multiplier adalah 0 volt dan PLL kondisi lock. 1.2 Ratio Signal to noise dan diagram mata Noise menyebabkan interferensi dengan menghasilkan pesan pada penerima. Pada sinyal analog seperti pada sinyal musik dan suara, oise dapat didengar sebagai desisan. Pada data noise membuat bit corupt. Ini bukan sebuah kejutan bahwa performa noise dari skema modulasi dan sistem dapar dihitung. Khususnya ketika kita ingin membandingkan keduanya. Secara luas metode yang digunakan untuk mengerjakan signal to signal ratio (SNR) Persamaan untuk menghitung SNR dalam desibel; Di dalam medan, sinyal bisa tidak ada sendiri dan alternatifnya harus dihitung dengan: Dua persamaan rasio SNR menghasilkan perbedaan angka. Bagaimanapun lebih besa SNR dari sistem lebih kecil. 2. HASIL DAN ANALISIS 2.1 A. Mengakuisisi sinyal pembawa dengan menggunakan phase-locked loop Membangkitkan sinyal termodulasi 100% Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, membangkitkan sinyal termodulasi dengan pembawa akuisisi. Praktikan membutuhkan sinyal pembawa dan salah satunya AM, DSB atau SSB sinyal yang digunakan dalam tujuan ini. Praktikan menggunakan sinyal AM karena sinyal AM tidak memperkenankan memasukkan ulang pillot carrier dan tetap pengkabelan relatif sederhana. Percobaan ini digunakan untuk memperoleh sinyal modulasi dengan menggunakan gelombang 8,33 kHz. Berikut merupakan hasil pengaturan dengan menggunakan gelombang sinyal AM sebesar 8,33 kHz. Gambar 1 Hasil setting lowpass filter 8,3 kHz dan sinewave 4p-p Data pengesetan di atas merupakan hasil dari eksekusi rangkaian berikut : Gambar 2 Rangkaian percobaan pengaturan gelombang 8,33 kHz Pengaturan ini mempresentasikan diagram blok pada gambar 3. diagram blok ini mengguakan tuneable low-pass filter module untuk memfilter frekuensi 8,33 kHz dari 8,33 kHz sinyal digital. Pengaturan ini juga mempertimbangkan parameter nilai setting. Adapun parameter-parameter yang digunakan dalam percobaan ini sebagai berikut: Gambar 3 Diagram blok pengaturan Parameter-parameter di atas akan digunakan untuk mengontrol hingga modul filter sebesar 8,33 kHz dengan gelombang sinus sebesar 4 Vp-p. Pengaturan di atas juga diterapkan dalam pemodifikasian rangkaian. Hal ini ditunjukan pada gambar 4. besaran yang diinginkan pada percobaan ini modulasi amplitudo sinyal pembawa sebesar 100 kHz dengan konsistensi offset 2 V. Gambar 4 Diagram blok modulasi amplitudo Berdasarkan diagram blok di atas merupakan gambar diagram blok percobaan modulasi amplitudo dengan menggunakan rangkaian pada gambar berikut: Gambar 5 Rangkaian Percobaan modifikasi rangkaian Berikut merupakan hasil percobaan di atas. Hasil percobaan di bawah ini menunjukan bahwa terdapat sinyal amplop. Sinyal berbentuk seperti amplop ini merupakan sinyal sinusoidal yang telah mengalami amplitudo pada bagian amplitudo. Sedangkan sinyal pesan yang sebelumnya merupakan sinyal kotak diaklikan dengan sinyal pembawa sebesar 100 kHz. Oleh karena itu sinyal berubah menjadi terdistorsi dengan perubahan bentuk lain. Berikut gambar sinyal pada percobaan ini: Gambar 6 Amplop pada sinyal B. Mengakuisasi sinyal carrier menggunakan phase-locked loop Bagian ini dilakukan dengan menggunakan phase-lock loop atau yang disingkat PLL untuk membangkitkan sinyal pembawa lokal yang disingkronkan terhadap sinyal pembawa AM. Sinyal ini dapat digunakan oleh detektor produk untuk demodulasi sinyal AM . percobaan ini tidak melakukannya karena atas dasar modul filter tuneable low-pass digunakan untuk membangkitkan 8,33 kHz. Percobaan ini menggunakan beberapa parameter di dalam generator fungsi. Berikut merupakan parameter yang digunakan: Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan rangkaian berikut: Gambar 7 Rangkaian percobaan akuisisi sinyal pembawa pase locked loop Penambahan rangkaian ini digunakan untuk merepresentasikan sinyal pembawa terakuisasi melalui sinyal AM melalui LPF dan terdapan penambahan dari fungsi adder. Fungsi ini mengunci sinyal carrier dan mengunci snyal pesan dalam kondisi tertentu. Berikut merupakan hasil penguncian dan tidak terkunci: Gambar 8 Gain berlawanan arah jarum jam dan tidak terkunci Gambar 9 Berlawanan arah jarum jam dengan fasa terkunci Gambar di atas menunjukan adanya perbedaan fasa dari kedua gambar. Kondisi fase dalam keadaan terkunci menunjukan fase bergeser sejauh 90 derajat dalam kondisi sinyal pesan bergerak. Pertanyaan 1 Jawaban 1 : setelah sinyal terkunci, apakah hubungan phase antara sinyal pembawa AM dan output PLL? : Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, saat sinyal telah terkunci terlihat fase dan PLL dengan sinyal AM mendahului sebesar 90 derajat . Pertanyaan 2 : Masalah apa yang akan menyebabkan pergeseran fasa dalam jumlah tertentu jika sinyal yang digunakan untuk demodulasi produk AM dan DSB SC? : kondisi pada output RC LPF dengan variasi kecil akan mengakibatkan frekuensi output pada VCO berubah terlalu banyak sebagai respon dan mengakibatkan PLL tidak mungkin tercapai. Jawaban 2 Pertanyaan 3 Jawaban 3 : Bagaimana masalah ini diatasi? : percobaan ini dilakukan dengan memanfaatkan adder. Adder digunakan untuk mengurangi ukuran sinyal feedback. Cara ini lebih efektif untuk mereduksi kesensitivan dari VCO sehingga memungkinkan untuk memperoleh hasil VCO 2.2 Signal-to-noise and eye diagrams A. Menambahkan noise ke dalam sebuah sinyal Menentukan rasio signal-to-noise membutuhkan sinyal dengan penambahan noise. Pada bagian ini, praktikan hanya mengatur agar beberapa sinyal dapat digunakan untuk sebuah pesan mencakup gelombang sinus, speech atau sebuah sinyal data digital. Percobaan inni menggunakan data digital sebagai sistem komunikasi paling terbaru. Oleh karena itu, rangkaian pada percobaan ini menggunakan rangkaian berikut ini: Gambar 10 Rangkaian set-up Percobaan ini mengatur-atur besaran nilai timebase sebesar 1 ms/div dan triger type menjadi bentuk digital. Hal ini ditujukan agar sinyal digital dapat disiknkronkan dengan gelombang generator dan gelombang noise sehingga menghasilkan sinyal data digital yang terdapat noise di dalamnya. Gambar 11 Saat 0 dB Gambar 12 Saat -6 dB Gambar 13 saat -20 dB Berdasarkan ketiga gambar di atas diperoleh hasil dimana penambahan noise sebesar -20dB sinyal noise mulai mengurang hingga terlihat hampir jelas sinyal digitalnya. Noise hanya terjadi saat diujung dengan ketepatan waktu yangtepat. Sedangkan penambahan noise -6 dBsinya noise berlangsung berkurang apabila dibanding dengan tanpa penambahan 0 dB noise. Penambahan nilai sinyal noise dalam bentuk negatif akan menyebabkan kenaikan nilai Vrms, Vpp, dan frekuensi sinyal. Pertanyaan 1 : Berdasarkan tampilan, aapakah jenis noise pada permodelan modul noise generator? B. Jawaban 1 :pada modul generator menggunakan noise jenis white gaussian noise karena terdapat distribusi daya yang merata pada semua frekusnsi dan pola amplitudonya terdistribusi normal (gaussian noise) Pertanyaan 2 Jawaban 2 : Output generator mana yang memberikan jumlah noise terbanyak? : Output saat generator diberikan 0 dB karena dapat dilhat pada gambar saat penambahan 0 dB sinya noise yang dihasilkan cukup besar. Membatasi band sinyal bergangguan (noisy) Percobaan ini menggunakan SNR sebagai sistem perhitungan komunikasi. Modelnya dibuat untuk output penerima dan memiliki implikasi yang penting. Noise dapat masuk dalam percobaan ini. Bagaimanapun channel biasanya paling seperti titik masuk sebab terdapat kerentanan di dalamnya. Hal ini berarti bahwa noise yang memasukki sistem selalu band-limited oleh respon channel di dalam beberapaarah sinnyal tersebut. Bagian ini perhitungan SNR menggunakan model real SNR measurement.berikut rangkaian yang digunakan dalam percobaan ini: Gambar 14Rangkaian percoabaan membatasi band Gambar 15 Saat 0 dB Gambar 16 Saat -6 db Gambar 17 Saat -20 dB Pertanyaan 3 Jawaban 3 : mengapa sinyal data tidak terlihat Noise sekarang seperti sebelumnya? : terjadinya penambahan sinyal berabnding lurus dengan penambahan baseband low pass filter (LPF) sehingga mengakibatkan sinyal yang berisikan noise terfilter dan mereduksi noise pada sinyal cukup kecil sedangkan sinyal asli dapat terlihat. C. Menentukan rasio signal-to-noise Gambar 18 Noise Voltage Gambar 19 Signal Voltage Gambar 20 Sinyal plus noise Signal Noise Noise Voltage Signal-to-noise SNR (dB) Signal plus noise voltage Alternate SNR Alternate SNR (dB) Tabel 1 1,532 Volt 38,9 mV 39,8 31,9 dB 1,541 V 1,05 0,42 dB SNR ( As / An ) (1,532 / 38 ,9 m ) 39 ,38 ( SNR ) dB 20 log 10 ( As / An ) 20 log 10 ( 39 ,38 ) 31 ,9 dB (( As An ) / An ) ((1,532 38 ,9 m ) / 1,532 ) 1, 05 NR ( dB ) 20 log 10 (( As An ) / An ) 20 log 10 (1, 05 ) 0 , 42 dB AlternateS NR AlternateS 2 2 Gambar 21 Signal Voltage Gambar 22 Signal pluss noise Signal Noise Noise Voltage Signal-to-noise SNR (dB) Signal plus noise voltage Alternate SNR 2 Tabel 2 1,532 Volt 29,05 mV 52,73 34,44 dB 1,547 V 1,04 Alternate SNR (dB) 0,34 dB SNR ( As / An ) (1, 532 / 29 , 05 m ) 52 , 73 ( SNR ) dB 20 log 10 ( As / An ) 20 log 10 ( 39 , 38 ) 34 , 44 dB AlternateS AlternateS (( As An ) / An ) ((1,532 29 , 05 m ) / 1,532 ) 1, 04 NR ( dB ) 20 log 10 (( As An ) / An ) 20 log 10 (1, 04 ) 0 , 34 dB NR 2 2 2 Berdasarkan hasil perhitungan di atas, saat output dimasukan baik noise 0dB maupun -20 dB dapat dikatagorikan baik karena nilai besaran desibel ke arah positif. Pertanyaan 4 : Apa itu SNR yang kamu ketahui Jawaban 4 : Signal-to- Noise Ratio (SNR) adalah besaran hasil perbandingan antara sinyal yang diinginkan dengan noise. Pertanyaan 5 Jawaban 5 Pertanyaan 6 Jawaban 6 Pertanyaan 7 Jawaban 7 : mengapa 2 rasio signal-to-noise hampir identik meskipun keduanya telah dihitung dengan cara berbeda? : karena nilai SNR memiliki jalur yang sama oleh karena itu setiap data yang melalui jalur tersebut akan sama. : Apakah yang terjadi pada nilai signal-to-noise ratio dari modul generator noise -6dB atau 0 dB yang digunakan? : semakin besar nilai SNR yang digunakan maka akan berbanding lurus dengan kualitas jalur yang dihasilkan. : Apakah terdapat perubahan lain pada nilai signal-to-noise ratio yang anda harapkan untuk melihat jika anda menggunakan modul generator noise output lainnya? : Kondisi yang mendekati ideal saat kondisi SNR berada di atas 29 dB. Hal itu terjadi karena sinkronisasi sinyal tidak terputus-putus dengan adanya kenaikan pada SNR. D. Diagram Mata Percobaan sebelumnya memperagakan sinyal digital yang dipengaruhi noise akan berubah menjadi sinyal yang terdistorsi. Selain itu, percobaan juga menunjukan bahwa meningkatnya noise maka meningkat pula distorsi dan peningkatan ini mengakibatkan risiko error pada penerima. Pemeriksaan visual secara convensional terhadap sinyal digital bergangguan menggunakan sebuah scope tentu tidak baik sebab pada osiloskop hanya mampu melihat tegangan sinyal dengan angka bit yang relatif kecil. Oleh karena itu diperlukan diagram mata untuk menganilisis sinyal data digital. Berikut ini merupakan rangkaian yang digunakan pada percobaan ini: Gambar 23 Rangkaian Percobaan Diagram Mata Percobaan ini menggunakan setting generator fungsi untuk batasan bandwidth sebesar 2 kHz. Sinyal yang ditunjukan pada gambar sebenarnya sama dengan yang ditunjukan pada osiloskop. Sinyal tersebut mengalami ketidakstabilan. Gambar 24 Diagram mata -20 dB Gambar 25 Diagram mata -6 dB Gambar 26 Diagram mata 0 dB Pertanyaan 8 Jawaban 8 : Apakah hubungan antara tingkat noise yang diperkenalkan channel dengan sinyal data dan ukuran mata diagram? : diagram mata hanya dapat melihat data sinyal berupa data sinyal digital. Data ini diperoleh dengan salah satu channel scope yang dipicu oleh bit clock sinyal data digital. Hal ini menyebabkan scope tidak stabil dan besaranya noise yang ada akan mempengaruhi ketidak idealan tingkat logika sinyal sehingga mata menutup. Gambar 27 Bandwidth 2 kHz dengan noise 0 dB Berdasarkan gambar 27 dan 28 terlihat bahwa nilai amplitudo yang dihasilkan semakin besar dan diikuti oleh jumlah gelombang seiiring meningkatnya nilai noise. Pertanyaan 9 Jawaban 9 : Apa hubungan antara sinyal data digital bit clock dan ukuran diagram mata? : hubungan sinyal data digital bit clock lebih mengarah pada analisis sinyal bandwidht berdasarkan durasi waktu dan ukuran diagram mata mengarah pada bentuk gelombang sinyal dengan fase 90 hingga 100 dengan amplitudo yang ada. Gambar 28 dengan 4 bandwidht 4 kHz dan -6 dB 3. Kesimpulan a. Noise menyebabkan interferensi dengan menghasilkan pesan pada penerima, adanya noise dapat mengganggu proses transfer data. b. Adder digunakan untuk mengurangi ukuran sinyal feedback. Cara ini lebih efektif untuk mereduksi kesensitivan dari VCO sehingga memungkinkan untuk memperoleh hasil VCO c. kondisi pada output RC LPF dengan variasi kecil akan mengakibatkan frekuensi output pada VCO berubah terlalu banyak sebagai respon dan mengakibatkan PLL tidak mungkin tercapai. d. Signal-to- Noise Ratio (SNR) adalah besaran hasil perbandingan antara sinyal yang diinginkan dengan noise. semakin besar nilai SNR yang digunakan maka akan berbanding lurus dengan kualitas jalur yang dihasilkan. DAFTAR PUSTAKA [1]. Modul IV Praktikum Sistem Komunikasi Institut Teknologi Sumatera 2019. [2]. Slide mata kuliah sistem kominikasi Institut Teknologi Sumatera [3]. Haykin, Simon.2001.Communication system 4th edition. New York: McMaster Univercity Lampiran
