Laporan Praktikum Modulasi Sinyal dengan Simulink PDF

Preview

Summary

Elkom B 2011 UAS APLIKASI KOMPUTER SIMULINK DAN JOBSHEET Dosen: Dr. I Gusti Putu Asto Buditjahjanto, S.T., M.T. Oleh : LUTFI HAKIM 11050514001 ELKOM B 2011 PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2015 MODUL 1 MODULASI AMPLITUDO (AM) A. TU...

Description

Elkom B 2011 UAS APLIKASI KOMPUTER

SIMULINK DAN JOBSHEET Dosen: Dr. I Gusti Putu Asto Buditjahjanto, S.T., M.T.

Oleh : LUTFI HAKIM 11050514001 ELKOM B 2011

PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2015

MODUL 1 MODULASI AMPLITUDO (AM)

A. TUJUAN 1. Memahami konsep dasar modulasi Amplitudo 2. Mempelajari dan menjelaskan proses modulasi amplitudo dengan menggunakan simulink Matlab. 3. Melihat sinyal keluaran dari modulasi amplitudo berdasarkan variasi amplitudo 4. Menganalisa perubahan amplitudo sinyal informasi dan sinyal pembawa terhadap hasil sinyal termodulasi. 5. Menentukan karakteristik sinyal termodulasi AM

B. DASAR TEORI Modulasi adalah teknik yang digunakan untuk menumpangkan sinyal informasi pada suatu gelombang pembawa. Sinyal informasi dengan frekuensinya rendah, ditumpangkan pada gelombang pembawa dengan frekuensi yang jauh lebih tinggi. Modulator merupakan proses modulasi, ada di transmitter (Tx), sedangkan demodulator adalah melakukan proses demodulasi, yakni mengembanlikan sinyal hasil modulasi ke bentuk semula, ada di receiver (Rx). Modulasi digunakan untuk mengatasi ketidaksesuaian karakter sinyal dengan media (kanal) yang digunakan. Tanpa proses modulasi, informasi tidak praktis dikirimkan melalui media udara. Sinyal pemodulasi adalah sinyal asal yang berisi informasi, sedangkan sinyal pembawa adalah sinyal frekuensi tinggi yang ditumpangi oleh sinyal informasi selama proses transmisi. Pada modulasi amplitudo, amplitudo sinyal pembawa diubah-ubah secara proporsional terhadap amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan frekuensinya tetap selama proses modulasi. Sebagai contoh lihat gambar 1.1 berikut.

Gambar 1.1. Modulasi Amplitudo Sinyal pembawa berupa gelombang sinus dengan persamaan matematisnya adalah

�

= �� sin �� �

Sinyal pemodulasi, untuk memudahkan menganalisa, diasumsikan sebagai gelombang sinusoidal juga, dengan persamaan matematisnya adalah. = � sin � �

Dimana, ��

= Amplitudo maksimum sinyal pembawa

��

= Amplitudo maksimum sinyal pemodulasi

�

= �

�

= �

�

dengan

�

dengan

adalah frekuensi sinyal pembawa

adalah frekuensi sinyal pemodulasi.

Sinyal AM, yakni sinyal hasil proses modulasi amplitudo, diturunkan dari: = �� +

menjadi, = ��

Diuraikan menjadi,

= �� sin �� � +

Indeks modulasi,

�=

�

� ��

sin �� �

+ �. sin � � sin �� � cos �� − �

�−

� ��

cos �� + �

�

�

Merupakan ukuran seberapa dalam sinyal informasi memodulasi sinyal pembawa, dengan memperhatikan gambar 1.1, dapat dituliskan rumus sebagai berikut. �=

� �

− � �� + � ��

�

�

Pengaruh indeks modulasi, digambarkan sebagai berikut.

Gambar 1.2. Pengaruh indeks modulasi

Kondisi m=1 adalah kondisi ideal, dimana proses modulasi amplitudo menghasilkan output tersebar di penerima tanpa distorsi. Spektrum sinyal AM dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 1.3. Spektrum Sinyal AM Keterangan: LSB

= Lower Side Band

USB

= Upper Side Band

Dari gambar 1.3 terlihat, modulasi amplitudo memerlukan bandwidth 2 kali bandwidth sinyal pemodulasi (=2fm). Daya total sinyal AM, diketahui dengan rumus. � = ��

+

�

Dimana Pc adalah daya sinyal pembawa dan

�� . 2

C. ALAT DAN BAHAN 1. 1 set PC (Personal Computer) atau Laptop 2. Software Matlab 7.04  Signal Generator

 Constant

 Sum

 Product

 Scope

2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 3 buah

= �� +

�� . �

adalah daya total sideband (LSB+USB).

D. RANGKAIAN PERCOBAAN

E. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Install terlebih dahulu Software Matlab. 2. Buka Software Matlab yang sudah diinstall. Dan klik Start – Simulink – Library Browser.

3. Setelah itu, muncul halaman seperti gambar berikut. Lalu klik

4. Selanjutnya cari icon New Model untuk memulai membuat simulasi. Seperti yang ditunjukan pada gambar di bawah.

5. Selanjutnya cari bagian Library – Simulink, komponen-komponen yang dibutuhkan sesuai daftar komponen pada bagian Alat dan Bahan di atas, yakni 2 buah signal generator, 1 buah Sum, 1 buah product, dan 3 buah Scope. 6. Ubah nama Signal Generator menjadi ‘Sinyal Pemodulasi’ dan ‘Sinyal Pembawah’, Product menjadi ‘Modulasi, dan Scope menjadi ‘Output Sinyal Pemodulasi’, Output Sinyal Pembawa’ dan ‘Output AM’. Lihat gambar pada bagian Rangkaian Percobaan. 7. Tambahkan satu persatu komponen yang dicari, seret komponen pada bagian window atau klik kanan- Add to Untitled atau juga bisa dengan perintah Ctrl+I. Untuk memudahkan memahami dan mengerjakan simulasi, tentukan nama-nama komponen tersebut sesuai gambar simulasi pada rangkaian percobaan. 8. Hubungkan komponen-komponen yang sudah anda tambahkan ke window simulink sesuai pada gambar pada rangkaian percobaan. 9. Ubah paramater Frekuensi sinyal pembawa sebesar 20 Hz, frekuensi sinyal pemodulasi tetap 1 Hz sedangkan pada komponen Modulasi, ubah Sample Time menjadi ‘.001’.

10. Simpan simulasi yang sudah anda buat dengan nama AMSimulasi, setelah itu jalankan dengan klik Start Simulation. Lihat output pada Scope Output Sinyal Pemodulasi, Sinyal Pembawa dan Output AM. 11. Ubah parameter amplitudo sinyal pemodulasi dan sinyal pembawa seperti pada tabel di bawah ini. Parameter Amplitudo

Simulasi Ke-

Sinyal Pemodulasi

Sinyal Pembawa

1

1

1

2

1

5

3

5

1

4

1

10

5

10

1

6

1

10

7

5

10

8

10

5

9

5

5

10

10

10

12. Lihat Output Sinyal Pemodulasi, Sinyal Pembawa dan Output AM pada Scope yang terhubungkan. PrintScreen hasil dari gambar sinyal tersebut dan masukkan pada data.

F. DATA PERCOBAAN Simulasi Ke-

Sinyal Pemodulasi

Sinyal Pembawa

Frekuensi

Amplitudo

Frekuensi

Amplitudo

1

1

1

20

1

2

1

1

20

5

3

1

5

20

1

4

1

1

20

10

5

1

10

20

1

6

1

1

20

10

7

1

5

20

10

8

1

10

20

5

9

1

5

20

5

10

1

10

20

10

Simulasi Ke-

1

2

3

Output Sinyal Pemodulasi

Sinyal Keluaran Output Sinyal Pembawa

Output AM

Simulasi Ke-

4

5

6

Output Sinyal Pemodulasi

Sinyal Keluaran Output Sinyal Pembawa

Output AM

Simulasi Ke-

7

8

9

Output Sinyal Pemodulasi

Sinyal Keluaran Output Sinyal Pembawa

Output AM

Simulasi Ke-

10

Output Sinyal Pemodulasi

Sinyal Keluaran Output Sinyal Pembawa

Output AM

G. ANALISIS HASIL PERCOBAAN Berdasarkan parameter pada tabel data percobaan di atas, data dapat dianalisis dengan rumus yang tertera pada dasar teori mengenai amplitudo modulasi. Berikut analisis data hasil dari modulasi amplitudo: 1. Percobaan 1 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 1 m, Em = 1 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

=1

+ �. sin � � sin �� �

= 1 (1 + 1.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 1 (1 + 1 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = -0,0109

2. Percobaan 2 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 1 m, Em = 5 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

5

=5

+ �. sin � � sin �� �

= 1 (1 + 5.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 1 (1 + 5 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = -0,0045

3. Percobaan 3 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 5 m, Em = 1 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM = ��

=

5

= 0,2

+ �. sin � � sin �� �

= 5 (1 + 0,2 .sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t) = 5 (1 + 0,2 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = 0,0373

4. Percobaan 4 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 1 m, Em = 10 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

= 10

+ �. sin � � sin �� �

= 1 (1 + 10.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 1 (1 + 10. sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5)

= -0,017 5. Percobaan 5 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 10 m, Em = 1 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

= 0,1

+ �. sin � � sin �� �

= 10 (1 + 0,1.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t) = 10 (1 + 0,1 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = 0,0386

6. Percobaan 6 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 1 m, Em = 10 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

= 10

+ �. sin � � sin �� �

= 1 (1 + 10.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 1 (1 + 10. sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = -0,017

7. Percobaan 7 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 5 m, Em = 10 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

=

5

=2

 Sinyal AM = ��

+ �. sin � � sin �� �

= 5 (1 + 2.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 5 (1 + 2 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = 0,0149

8. Percobaan 8 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 10 m, Em = 5 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

5

= 0,5

+ �. sin � � sin �� �

= 10 (1 + 0,5.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t) = 10 (1 + 0,5. sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = 51,7824

9. Percobaan 9 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 5 m, Em = 5 m, t = 5s  Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM

=

= ��

5 5

=1

+ �. sin � � sin �� �

= 5 (1 + 1.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 5 (1 + 1 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5)

= 0,0273

10.Percobaan 10 fc = 1 Hz, fm = 20 Hz, Ec = 10 m, Em = 10 m, t = 5s

 Indeks Modulasi �

=

� �

 Sinyal AM = ��

=

=1

+ �. sin � � sin �� �

= 10 (1 + 1.sin (2.π.fm .t)) sin (2.π.fc .t)

= 10 (1 + 1 . sin (2.π. 20.5)) sin. (2π.1.5) = 0,0547

H. TABEL DATA HASIL ANALISIS

I.

No

fc (Hz)

fm (Hz)

Ec (m)

Em (m)

m

es

1

1

20

1

1

1

-0,0109

2

1

20

1

5

5

-0,0045

3

1

20

5

1

0,2

0,0373

4

1

20

1

10

10

-0,017

5

1

20

10

1

0,1

0,0386

6

1

20

1

10

10

-0,017

7

1

20

5

10

2

0,0149

8

1

20

10

5

0,5

51,7824

9

1

20

5

5

1

0,0273

10

1

20

10

10

1

0,0547

KESIMPULAN 1. Modulasi amplitudo adalah jenis modulasi dengan mengubah amplitude sinyal carrier sedangkan frekuensi dan fasenya tetap 2. Semakin dekat nilai amplitudo sinyal informasi dan sinyal carrier maka nilai indeks modulasi akan semkain mendekati 1 dan semakin baik sinyal hasil modulasinya. 3. Perubahan frekuensi modulasi akan merubah frekuensi sinyal AM yang terbentuk dan tidak merubah variabel yang lain 4. Perubahan frekuensi carrier menentukan frenkuensi sinyal AM yang akan ditransmiikan. Perubahan frekuensi carrier yang merubah sinyal hasil modulasi, 5. Modulasi amplitudo mempunyai jarak jangkauan yang jauh karena memiliki gelombang yang besar. 6. Indeks modulasi semakin besar jika nilai Amplitudo Modulasi Sinyal pemodulasi semakin besar daripada amplitudo modulasi sinyal pembawa. Indeks modulasi semakin tidak terlihat atau tidak ada jika amplitudo sinyal bernilai 1.

J.

DAFTAR PUSTAKA 1. Simon Haykin, “An Introduction to analog & digital Communication”, John Wiley & Sons. 2. Kennedy, Georger & Bernard Davis, “ Electronis Communication System”, McGraw Hill. 3. Lapatine, Sol, “Electronics In Communication”, John Wiley & Sons. 4. Frenzel, Louise E., “Communication Elecctronics”, McGraw Hill

MODUL 2 MODULASI FREKUENSI

A. TUJUAN 1. Memahami konsep dasar modulasi Frekuensi 2. Mempelajari dan menjelaskan proses modulasi frekuensi dengan menggunakan simulink Matlab. 3. Melihat sinyal keluaran dari modulasi frekuensi berdasarkan variasi frekuensi 4. Menganalisa perubahan frekuensi sinyal informasi dan sinyal pembawa terhadap hasil sinyal termodulasi. 5. Menentukan karakteristik sinyal termodulasi FM

B. DASAR TEORI Modulasi adalah teknik yang digunakan untuk menumpangkan sinyal informasi pada suatu gelombang pembawa. Sinyal informasi dengan frekuensinya rendah, ditumpangkan pada gelombang pembawa dengan frekuensi yang jauh lebih tinggi. Pada modulasi ferkuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi gelombang pembawa sedangkan amplitudonya konstan selama prose modulasi. Proses modulasi frekuensi digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.1. Modulasi Frekuensi Besar perubahan frekuensi (deviasi) yang disimbolkan dengan δ , dari sinyal pembawa sebanding dengan amplitudo sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan laju perubahan frekuensinya sama dengan frekuensi sinyal pemodulasi. Persamaan sinyal FM dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut. �

= �� sin �� � + �� . sin � �)

Dimana, �

= Nilai sesaat sinyal FM

��

= Amplitudo maksimum sinyal pembawa

�

= �

��

= �

��

=

�

��

�

dengan dengan

�

adalah frekuensi sinyal pembawa. adalah frekuensi sinyal pemodulasi

: indeks modulasi frekuensi

Spektrum frekuensi sinyal FM dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.2. Spektrum Sinyal FM

Terlihat pada gambar 2.2. bandwidth sinyal FM adalah tak terhingga. Namun pada praktek biasanya hanya diambil bandwidth dari jumlah sideband yang signifikan. Jumlah sideband signifikan ditentukan oleh besar indeks modulasinya, dapat dilihat dari tabel berikut. Tabel 2.1. Fungsi Basel

Ji = nilai amplitudo komponen frekuensi sideband ke i (i ≠ 0) J0 = nilai amplitudo komponen frekuensi sinyal pembawa (bukan sideband) � = mf : indeks modulasi

Misalnya, untuk besar indeks modulasi 0.5, dari tabel didapat jumlah sideband

signifikan adalah 2 (untuk satu sisi), sehingga bandwidth yang dibutuhkan jika fm = 2KHz, dapat dihitung dari.

BWFm

= 2 x jumlah sideband signifikan x fm = 2 x 2 x 2k = 8 kHz

C. ALAT DAN BAHAN 1. 1 set PC (Personal Computer) atau Laptop 2. Software Matlab 7.04  Sine Wave

 Constant

 Sum

 Product

 Scope

 Trigonometric Function

2 buah 1 buah 1 buah 2 buah 5 buah 2 buah

D. RANGKAIAN PERCOBAAN

E. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Buka Matlab yang telah terinstall. Klik Start – Simulink – Library Browser untuk membuka simulink.

2. Tambahkan satu persatu komponen yang dicari, seret komponen pada bagian window atau klik kanan- Add to Untitled atau juga bisa dengan perintah Ctrl+I berdasarkan pada bagian alat dan bahan. 3. Untuk memudahkan memahami dan mengerjakan simulasi, ubah nama Sine Wave menjadi ‘Sinyal Pemodulasi’ dan ‘Sinyal Pembawa’, Product menjadi tetap product dan ‘Modulasi’, salah satu product menjadi ‘Modulasi’ dan salah satu scope menjasi ‘Output FM’. Lihat gambar pada bagian Rangkaian Percobaan. 4. Rangkailah komponen tersebut seperti pada gambar pada rangkaian percobaan. 5. Ubah parameter amplitudo sinyal pemodulasi konstan sebesar 10 m, komponen Constant1 pada parameter Constant Value menjadi ‘2*pi*90’, function parameter trigonometric function menjadi Cos, serta parameter amplitudo sinyal pembawa konstans sebesar 10 m dan frekuensinya sebesar 5 Hz 6. Jalankan simulasi Amplitudo frekuensi dengan meng-klik Start Simulation. 7. Ubah parameter frekuensi sinyal pemodulasi seperti pada tabel di bawah ini. Percobaan Ke-

Parameter Frekuensi Sinyal Pembawa

1

1

2

2

3

5

4

10

5

15

6

20

7

25

8

30

8. Lihat sinyal keluaran pada scope Output FM. PrintScreen hasil dari gambar sinyal tersebut dan masukkan pada data percobaan.

F. DATA PEROCBAAN Percobaan Ke-

Parameter Frekuensi Sinyal Pembawa

1

1

2

2

3

5

4

10

Sinyal Output Fm

Percobaan Ke-

Parameter Frekuensi Sinyal Pembawa

5

15

6

20

7

25

8

30

Sinyal Output Fm

G. ANALISIS HASIL PERCOBAAN 1. Percobaan 1 Ec = Em = 10 m, t = 5 s, fc = 5 Hz, fm = δ = 1 Hz  Indeks Modulasi Frekuensi mf

=

�

��

 Sinyal FM �

= = 0,2 5

= �� sin �� � + �� . sin � �)

= 10. Sin (2.π,fc.t + mf. Sin 2.π,fm.t) = 10 . sin (2.π.5.5 + 0,2 . Sin 2.π.1.5) = -0,8272

2. Percobaan 2 Ec = Em = 10 m, t = 5 s, fc = 5 Hz, fm = δ = 2 Hz  Indeks Modulasi Frekuensi mf

=

�

��

 Sinyal FM �

= = 0,4 5

= �� sin ...