RANCANG BANGUN MODULASI AM DSB SC DAN ...

RANCANG BANGUN MODULASI AM DSB SC DAN PEMBANGKIT GELOMBANG SI5351 SEBAGAI KIT PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

Ngurah Made Mecky Iswaranto1), Dedy Suryadi2), Neilcy Tjahjamooniarsih3), Syaifurrahman4), Jannus Marpaung5)

1,2,3)Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura E-mail : [email protected]; [email protected] ; [email protected] ;

[email protected] ; [email protected]

ABSTRAK

Modulasi AM DSB SC diperuntukan dalam memenuhi keperluan praktikum. Mahasiswa perlu melakukan kegiatan praktikum elektronika telekomunikasi untuk mengoperasikan modulator AM DSB SC agar dapat memahami cara kerja alat dan karakteristik sinyal yang ditunjukkan dari alat tersebut. Ketersediaan alat di laboratorium sangat minim dan banyak kondisi alat praktikum yang rusak atau tidak berfungsi secara normal lagi. Untuk melakukan pengadaannya dibutuhkan proses yang sangat panjang untuk mendapatkan alat praktikum yang baru. Dengan adanya modulator ini mahasiswa dapat menggunakan KIT praktikum ini untuk percobaan di Lab dengan baik. Dalam penelitian ini di mana analisis dilakukan pada dua alat yang terpisah yaitu Pembangkit Gelombang SI5351 dan Balanced modulator MC1496 kemudian dikombinasikan menjadi satu alat yang akan menghasilkan modulasi Double Sideband Suppressed Carrier (DSB SC). Untuk Pembangkit Gelombang SI5351 didapatkan hasil output sinyal yang cukup akurat dengan error rata-rata sebesar 0,16% pada 15 kali percobaan dengan frekuensi sebesar 1MHz – 15MHz pada tiap pengukuran. Untuk balanced modulator MC1496 didapatkan hasil output berupa Modulasi DSB SC, Pengujian ini dilakukan dengan variabel frekuensi Carrier dan informasi yang bernilai tetap pada setiap percobaan, variabel yang diubah-ubah pada pengujian ini hanya amplitudo dari Function Generator untuk menghitung indeks modulasi beserta spektrum yang dihasilkan oleh modulasi DSB SC. Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa modulasi yang dihasilkan terlihat cukup baik dan dapat teridentifikasi sebagai modulasi DSB SC. Dari KIT praktikum ini mahasiswa diharapkan bisa Mengetahui dan memahami karakteristik sinyal Carrier, sinyal informasi, dan sinyal termodulasi, Mengetahui dan memahami proses modulasi amplitudo, dan Mampu menghitung indeks modulasi amplitudo.

Kata kunci : modulasi AM, DSB SC, Pembangkit Gelombang, Balanced modulator, indeks modulasi, spektrum

1. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi telekomunikasi saat ini khususnya telekomunikasi radio memanfaatkan modulasi dan demodulasi (modem). Modulasi amplitudo sangat bermanfaat dalam komunikasi radio, namun modulasi ini juga mempunyai beberapa kelemahan, antara lain dalam hal inefisiensi daya. Untuk melakukan penghematan daya, maka pada transmisi sinyal harus diusahakan agar sinyal Carrier dihilangkan. Sistem yang dapat menghasilkan dua sideband dengan Carrier yang telah dihilangkan dikenal dengan sistem modulasi double sideband suppressed Carrier (DSB-SC).

Dari segi kebutuhannya modulator AM DSB SC diperuntukan dalam memenuhi keperluan praktikum. Mahasiswa perlu melakukan kegiatan praktikum elektronika telekomunikasi untuk mengoperasikan modulator AM DSB SC agar dapat memahami karakteristik sinyal yang ditunjukkan dari alat tersebut. Ketersediaan alat di laboratorium sangat minim dan banyak kondisi alat praktikum yang rusak atau tidak berfungsi secara normal lagi. Untuk melakukan pengadaannya dibutuhkan proses yang sangat panjang untuk mendapatkan alat praktikum yang baru. Dengan adanya modulator ini mahasiswa dapat menggunakannya untuk percobaan di Lab dengan baik. 2. TINJAUAN PUSTAKA

Adapun beberapa penelitian sejenis yang telah ada sebelumnya untuk dijadikan sebagai bahan referensi guna ketepatan pelaksana penelitian ini.

Penelitian yang berjudul “Rancang Bangun Pembangkit Single sideband Suppressed Carrier (SSBSC) Menggunakan Phase Shift Berbasis Op Amp”. Penelitian ini berfokus pada pembangkit Single sideband Suppressed Carrier (SSB-SC) menggunakan

OP AMP dengan Metode Phase Shift[1]. Penelitian yang berjudul “Perancangan

Transceiver Menggunakan IC MC1496 Sebagai Pembangkit Double Side Band (DSB) Pada Frekuensi 11,415 Mhz”. Merupakan perancangan transceiver menggunakan IC MC1496 sebagai pembangkit double sideband (DSB) dan mengandalkan pantulan ionosfer agar dapat bekerja di medan yang sulit[2].

Penelitian yang berjudul “Modulator 8-PSK (Phase Shift Keying)”. Berfokus dalam merancang modulator yang berfungsi untuk memaksimalkan penggunaan bandwidth dan juga sebagai sarana dalam mempermudah dosen dalam menjelaskan tentang modulasi 8-PSK dan mempermudah mahasiswa dalam memahaminya[3].

Penelitian yang berjudul “Aplikasi Radio Transceiver SSB Bi-Directional Sebagai Modul Percobaan Pada Laboratorium Sistem Komunikasi Analog Program Studi D4 Teknologi Rekayasa Jaringan Telekomunikasi Politeknik Negeri Ujung Pandang”. Penelitian ini merupakan perancangan aplikasi radio transceiver SSB bi-rectional menggunakan lattice balanced modulator sebagai modul percoban radio transceiver SSB pada laboratorium Sistem Komunikasi Analog[4]. 3. METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian

Pada penelitian ini, dalam melakukan perancangan keseluruhan alat dilakukan di Laboratorium Telekomunikasi dan Laboratorium Elektronika Dasar, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura. Alasan peneliti memilih lokasi ini karena kelengkapan alat Laboratorium Telekomunikasi dan Laboratorium Elektronika Dasar yang dapat mempercepat perakitan alat.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa perangkat keras dan komponen-komponen elektronik untuk menghasilkan rancangan Modulasi AM DSB SC dan Pembangkit Gelombang SI5351 yang baik. Adapun beberapa alat dan komponen elektronik yang digunakan antara lain : a. Laptop b. Modul SI5351 c. Arduino Nano d. Rotary Encoder e. OLED Display SSD 1306 f. MC1496 g. Resistor h. Kapasitor i. Potensiometer j. Transistor k. Oscilloscope l. Spectrum Analyzer m. Function Generator 3.3 Prosedur Penelitian

Gambar 1 Flowchart prosedur penelitian

Metode pengumpulan data dalam penelitian ini menggunakan metode eksperimen, yaitu mengukur dan menguji obyek yang diteliti serta mencatat data-data yang diperlukan peneliti. Data-data tersebut adalah frekuensi, amplitudo Function Generator, frekuensi dan kinerja Pembangkit Gelombang SI5351, indeks modulasi dan spektrum yang dihasilkan oleh Balanced modulator MC1496. 3.4 Proses Pengambilan Data

Pada penulisan skripsi ini terdapat proses

pengambilan data sebagai berikut : 3.4.1 Pembangkit Gelombang SI5351

Pengambilan data pada Pembangkit Gelombang SI5351 berupa kinerja dan akurasi nilai frekuensi output yang dihasilkan Pembangkit Gelombang SI5351. Akurasi Pembangkit Gelombang SI5351 ditentukan dari seberapa besar persentase error yang didapat pada 15 kali percobaan dengan frekuensi yang berbeda pada tiap pengkuran dengan rentang frekuensi sebesar 1MHz – 15MHz.

𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 (%) =

× 100% ... (1)

Gambar 2 Flowchart prosedur perancangan

Pembangkit Gelombanag SI5351 3.4.2 Balanced modulator MC1496

Pengambilan data pada Balanced modulator MC1496 berupa kinerja dan kualitas gelombang output yang dihasilkan dengan analisa indeks modulasi, penghematan daya, dan spektrum dari hasil keluaran sinyal DSB-SC sebagai parameter pengujian alat. Adapun rumus-rumus yang digunakan sebagai berikut : Indeks Modulasi :

𝑚 = ...................................................................... (2)

Dimana :

m = Indeks Modulasi

Vm = Tegangan Pemodulasi

Vc = Tegangan Carrier

Daya DSB-FC :

𝑃 = 𝑃 + 𝑃 + 𝑃 .............................................. (3)

Dimana :

Pt = daya total

Pc = daya Carrier

Daya DSB-SC :

𝑃 = 𝑃 + 𝑃 ...................................................... (4)

Penghematan Daya :

𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = 𝑃 𝐷𝑆𝐵𝐹𝐶 − 𝑃 𝐷𝑆𝐵𝑆𝐶 ..................... (5)

%𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 =

× 100% ................. (6)

Gambar 3 Diagram rangakaian DSB SC

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembangkit Gelombang SI5351

Pengukuran dilakukan dengan cara membangkitkan beberapa nilai frekuensi yang berbeda pada setiap pengukuran sebagai perbandingan antar frekuensi yang terukur dalam menentukan tingkat keakuratan frekuensi yang dihasilkan oleh Pembangkit Gelombang SI5351 maka didapat hasil sebagai berikut :

Tabel 1 Hasil Pengukuran Pembangkit Gelombang

SI5351

No Frekuensi pada

alat Frekuensi terukur

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Tabel 2 Pengujian Pembangkit Gelombang SI5351

Frekuensi pada Alat

(MHz)

Frekuensi yang terukur (MHz)

error

1 1 0 2 2,016 0,8% 3 3 0 4 3,984 0,4% 5 5,016 0,32% 6 6 0 7 6,984 0,22% 8 8,016 0,2% 9 9 0

10 9,984 0,16% 11 11,016 0,14% 12 12 0 13 12,984 0,12% 14 14,016 0,11% 15 15 0

Error rata-rata 0.16%

Pada pengujian Pembangkit Gelombang SI5351 dilakukan 15 kali percobaan dengan rentang frekuensi sebesar 1MHz – 15MHz. Pada hasil pengukuran yang terakumulasi didapat error rata-rata sebesar 0,16% dalam 15 kali percobaan. Dalam penelitian ini frekuensi yang digunakan sebagai Carrier adalah frekuensi sebesar 3MHz dengan amplitudo sebesar 3V.

Gambar 4 Output gelombang yang dihasilkan SI5351 pada frekuensi 3MHz

Pada pengukuran output gelombang di frekuensi 3MHz pada alat didapatkan hasil pengukuran sebesar 3MHz pada oscilloscope dengan tegangan sebesar 3V. Untuk beberapa frekuensi lainnya yang telah diukur, didapatkan hasil yang akurat dengan nilai yang terukur sama persis dengan nilai yang tertampil pada alat, adapun frekuensi output yang memiliki selisih dengan frekuensi yang diinginkan seperti pada pengukuran di frekuensi 7MHz dengan selisih nilai output menjadi sebesar 6,984MHz (mendekati 7MHz) dianggap cukup akurat dan memiliki kinerja yang cukup baik dengan error sebesar 0,22%. 4.2 Modulasi Balanced modulator

Pengambilan data Modulasi pada Balanced modulator dilakukan dengan cara menghubungkan output dari Pembangkit Gelombang SI5351 sebagai input Carrier pada Balanced modulator yang telah ditenagai oleh baterai dengan daya sebesar 12V Setelah program yang terdapat pada alat sudah pada kondisi siap pakai, maka dapat dilakukan proses pengukuran dengan cara menghubungkan probe oscilloscope pada output Balanced modulator MC1496.

Gambar 5 Diagram Pengambilan Data pada

Balanced modulator Hasil yang didapat dalam pengambilan data ini

berupa suatu gelombang AM yang dihasilkan oleh sinyal Carrier dan sinyal informasi yang masing-masing didapat dari Function Generator (pabrikan) dan Pembangkit Gelombang SI5351 yang termodulasi oleh Balanced modulator MC1496. Pada penelitian ini

terlihat gambaran sinyal termodulasi yang terbaca oleh oscilloscope yang membentuk suatu gelombang layaknya gelombang AM DSB-SC.

Gambar 6 Bentuk Gelombang modulasi Balanced

modulator MC1496 Pada proses pengambilan data modulasi DSB-SC,

perlu dilakukan beberapa kali percobaan dengan amplitudo frekuensi informasi yang berbeda-beda sebagai parameter untuk mengetahui indeks modulasi DSB-SC, berikut hasil yang didapat setelah dilakukan 5 kali percobaan : Tabel 3 Hasil Perhitungan Indeks Modulasi dan bentuk

Modulasi

No Carrier Informasi

Indeks Modulasi

𝒎 =𝑽𝒎

𝑽𝒄

Bentuk Modulasi

1 3MHz 3Vpp

604Hz 250mVpp

𝑚 =0,25𝑉

3𝑉

𝑚 = 0.083

2 3MHz 3Vpp

604Hz 3Vpp

𝑚 =3𝑉

3𝑉

𝑚 = 1

3 3MHz 3Vpp

604Hz 6Vpp

𝑚 =6𝑉

3𝑉

𝑚 = 2

4 3MHz 3Vpp

604Hz 11Vpp

𝑚 =11𝑉

3𝑉

𝑚 = 3,6

5 3MHz 3Vpp

604Hz 17,5Vpp

𝑚 =17,5𝑉

3𝑉

𝑚 = 5,83

Untuk mengetahui seberapa besar daya yang

digunakan dan seberapa besar penghematan daya yang bisa didapat pada modulasi ini maka diperoleh perhitungan sebagai berikut : Daya Sinyal Carrier

𝑃 = 𝑊𝑎𝑡𝑡 ................................................... (7)

𝑃 =3

2𝑊𝑎𝑡𝑡

𝑃 = 4,5 𝑊𝑎𝑡𝑡

Daya DSB-FC (full Carrier)

𝑃 = 𝑃 + 𝑃 + 𝑃 .................................... (8)

𝑃 = 4,5 +1

44,5 +

1

44,5

𝑃 = 6,75 𝑊𝑎𝑡𝑡

Daya DSB-SC

𝑃 = 𝑃 + 𝑃 ............................................ (9)

𝑃 =1

44,5 +

1

44,5

𝑃 = 2,25 𝑊𝑎𝑡𝑡

Penghematan Daya 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = 𝑃 𝐷𝑆𝐵𝐹𝐶 − 𝑃 𝐷𝑆𝐵𝑆𝐶 .......... (10)

𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = 6,75 − 2,25

𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = 4,5 𝑊𝑎𝑡𝑡

Penghematan Daya

%𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 =

× 100% .............. (11)

%𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 =4,5 𝑊𝑎𝑡𝑡

6,75 𝑊𝑎𝑡𝑡× 100%

%𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 = 66,67%

Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa modulasi yang dihasilkan terlihat cukup baik dan dapat teridentifikasi sebagai modulasi DSB-SC. Adapun distorsi yang terlihat pada modulasi ini diakibatkan oleh adanya interferensi dari luar maupun perangkat lain yang memiliki medan magnet di sekitar area di mana pengambilan data ini dilakukan. Untuk penghematan daya berdasarkan perhitungan didapatkan penghematan daya sebesar 66,67%. 4.3 Spektrum DSB-SC

Pengambilan data spektrum DSB-SC dilakukan setelah pengambilan data pada modulasi DSB-SC. Pada percobaan ini diperlukan sebuah spectrum analyzer untuk mengetahui spektrum suppressed Carrier dari modulasi DSB-SC. Setelah pengambilan data modulasi DSB-SC dilakukan, lepaskan probe oscilloscope yang terhubung pada balanced modulator lalu hubungkan probe spectrum analyzer pada output Balanced modulator kemudian atur konfigurasi yang terdapat pada spectrum analyzer agar spektrum DSB-SC bisa terlihat dengan jelas.

Gambar 7 Diagram pengambilan data Spektrum

DSB-SC

Gambar 8 Sprektrum DSB-SC

Dari hasil yang terbaca oleh spektrum analyzer didapat gambaran spektrum sinyal DSB-SC dimana pada gambar tersebut terlihat dua sisi sideband yaitu Upper sideband dan Lower Sideband, dan amplitudo sinyal Carrier yang telah ditekan mendekati 0. Pada Balanced modulator terdapat Komponen resistor (potensio) 50K Ω yang berfungsi untuk mengatur tingkat penekanan pembawa (suppressed Carrier) sampai tingkat derajat modulasi 100%. Dengan mengatur putaran potensiometer, didapat spektrum DSB-FC (full Carrier) Sebagai perbandingan terhadap DSB-SC, berikut spektrum DSB-FC :

Gambar 4.6 Spektrum DSB-FC

Untuk lebar bandwidth yang dihasilkan pada modulasi ini dapat dihitung dengan persamaan berikut : Spektrum DSB-SC

𝐹𝑢𝑠𝑏 = 𝑓𝑐 − 𝑓𝑚 ............................................ (12)

𝐹𝑢𝑠𝑏 = 3𝑀𝐻𝑧 − 604𝐻𝑧

𝐹𝑢𝑠𝑏 = 2,999,396𝐻𝑧

𝐹𝑙𝑠𝑏 = 𝑓𝑐 + 𝑓𝑚 ............................................. (13)

𝐹𝑙𝑠𝑏 = 3𝑀𝐻𝑧 + 604

𝐹𝑙𝑠𝑏 = 3,000,604𝐻𝑧

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa balanced modulator MC1496 bekerja dengan baik dan bisa menjalankan fungsinya sebagai suppressed Carrier di mana modulator ini dapat menekan amplitudo sinyal Carrier mendekati nol guna menghemat daya. 5. PENUTUP

Dari hasil penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Pengujian alat Pembangkit Gelombang SI5351 dan

Balanced modulator MC1496 dilakukan di Lab Elektronika Dasar dan Lab Telekomunikasi, untuk hasil keluaran gelombang pada Pembangkit

Gelombang SI5351 yang terukur dianggap cukup akurat dan layak untuk dijadikan sebagai input sinyal Carrier pada Balanced modulator MC1496 dengan error rata-rata sebesar 0,16% pada 15 kali pengkuran dengan rentang frekunesi 1MHz – 15MHz.

b. Modulasi DSB SC yang dihasilkan oleh Balanced modulator MC1496 terlihat cukup baik dan dapat teridentifikasi sebagai modulasi DSB-SC. Adapun distorsi yang terlihat pada modulasi ini diakibatkan oleh adanya interferensi dari luar maupun perangkat lain yang memiliki medan magnet di sekitar area di mana pengambilan data ini dilakukan, salah satunya adalah Power Supply yang sedang digunakan mahasiswa lain yang berada tepat disebelah oscilloscope di mana pengambilan data ini dilakukan. Untuk penghematan daya berdasarkan perhitungan didapatkan penghematan daya sebesar 66,67%.

c. Pada Double Sideband Suppressed Carrier (DSBSC) , frekuensi Carrier ditekan seminimal mungkin hingga nyaris 0 Hz yang bertujuan untuk menghemat daya. Carrier tanpa modulasi bila ditransmisikan sangat membuang-buang daya.

d. Untuk mendapatkan hasil output yang akurat dari Pembangkit Gelombang SI5351 perlu dilakukannya kalibrasi pada modul SI5351 yang terdapat pada koding pemrograman arduino.

DAFTAR PUSTAKA [1]. Albert Mandagi. 2015. Rancang Bangun

Pembangkit Single sideband Suppressed Carrier (SSBSC) Menggunakan Phase Shift Berbasis Op Amp

[2]. Ade nurhayati, Syahtria Prayogo. 2014. Perancangan Transceiver Menggunakan IC MC1496 Sebagai Pembangkit Double Side Band (DSB) Pada Frekuensi 11,415 Mhz

[3]. Alexander Boy Yogaswara. 2018. Modulator 8-PSK (Phase Shift Keying)

[4]. Sulwan Dase, Zaini. 2019. Aplikasi Radio Transceiver SSB Bi-Directional Sebagai Modul Percobaan Pada Laboratorium Sistem Komunikasi Analog Program Studi D4 Teknologi Rekayasa Jaringan Telekomunikasi Politeknik Negeri Ujung Pandang.

[5]. Floyd, T.L. 2012. Electronic Devices, 9 th Edition Prentice Hall Book Co.

[6]. Malvino, A.P. & Bates, D.J. 2007. Electronics Principles, 7th Edition McGraw Hill Book Co.

[7]. https://yuyunsitirohmah.staff.telkomuniversity.ac.id/files/2015/11/Modul_3-Modulasi-AM_DSBSC_SSB_VSB.pdf (Diakses pada tanggal 24 februari 2021 pukul 21.00 WIB)

[8]. https://www.slideshare.net/FURWADI/modul-02-konsep-modulasi-modulasi-analog-am (Diakses pada tanggal 24 februari 2021 pukul 23.00 WIB)

BIOGRAFI Ngurah Made Mecky Iswaranto, Lahir di Pontianak, Kalimantan Barat, 24 Mei 1998. Menempuh Pendidikan Dasar di SDN 08 Sepangah Lulus tahun 2010. Kemudian melanjutkan Pendidikan Menengah Pertama di SMPN 1 Air Besar Lulus tahun 2013. Kemudian

melanjutkan Pendidikan Menengah Atas di SMAN 1 Air Besar Lulus tahun 2016. Memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada tahun 2022.

iii

ABSTRACT

AM DSB SC modulation is intended to fulfill practical needs. Students need to carry out telecommunication electronics practicum activities to operate the AM DSB SC modulator in order to understand how the tool works and the signal characteristics shown from the device. The availability of tools in the laboratory is very minimal and many conditions of practicum equipment are damaged or no longer functioning normally. To procure it requires a very long process to get a new practicum tool. With this modulator, students can use this practical KIT for experiments in the Lab properly. In this research, where the analysis is carried out on two separate devices, namely the SI5351 Function Generator and the Balanced Modulator MC1496, then they are combined into one device that will produce Double Sideband Suppressed Carrier (DSB SC) modulation. For the SI5351 Function generator, the signal output results are quite accurate with an average error of 0.16% in 15 trials with a frequency of 1MHz - 15MHz for each measurement. For the balanced Modulator MC1496, the output results are in the form of SC DSB Modulation. This test is carried out with a variable carrier frequency and fixed-value information in each experiment, the variable that is changed in this test is only the amplitude of the Function Generator to calculate the modulation index and the spectrum generated by SC DSB modulation. From the measurement results that have been carried out, it can be concluded that the resulting modulation looks quite good and can be identified as DSB SC modulation. From this practicum KIT, students are expected to be able to know and understand the characteristics of carrier signals, information signals, and modulated signals, to know and understand the amplitude modulation process, and to be able to calculate the amplitude modulation index. Keywords: AM modulation, SC DSB, Function Generator, Balanced Modulator, modulation index, spectrum