Teknik modulasi

TeknikSistemKomunikasi  1
BAB II MODULASI AMPLITUDO
Secara umum, modulasi adalah suatu prosesdimana properti atau parameter dari
suatu gelombang divariasikan secara proporsional terhadap gelombang yang lain.
Parameter yang diubah tergantung dari modulasi yang diberikan.
2.1 Double SideBand-Suppressed Carrier (DSB-SC)
Dalammodulasi AM, amplitudo dari suatu sinyal carrier, dengan frekuensi dan
phase tetap, divariasikan oleh suatu sinyal lain (sinyal informasi). Persamaan sinyal
sinusoidal secara umum bisa dituliskan sbb.
φ (t)= a(t)cos θ (t)    (2.1)
dimana a(t) adalah amplitudo sinyal dan θ (t) adalah sudut phase. θ (t) bisaditulisdalam
bentuk θ (t) = ωc t+ γ (t) sehingga :
φ (t)= a(t)cos [ ωc t + γ (t) ]   (2.2)
a(t) adalah selubung (envelope) dari sinyal φ (t)
ωcadalah frekuensi gelombang carrier(rad/detik) = 2πfc (Hz)
γ (t) adalah modulasi phase dari φ (t)
Dalam modulasiAM, γ(t) dalampersamaan di atas adalah nol (konstan) dan
selubung a(t) dibuat proporsional terhadap suatu sinyal f(t).
φ (t)= f(t)cos ωc t    (2.3)
cos ωc tdalampersamaan di atas disebut dengan sinyal carrier; f(t) adalah sinyal
pemodulasi. Sinyal resultan φ (t) disebut dengan sinyal termodulasi AM.
Kerapatan spektrumdari φ (t) diperoleh dengan transformasi Fourier.
Φ (ω)= ½ F(ω+ ωc )+ ½ F(ω- ωc )    (2.4)
Persamaan ini berarti bahwa modulasi amplitudo menggeser spektrumfrekuensi
sinyal sejauh ± ωc  rad/detik tapi bentuk spektrum adalah tetap, seperti yang ditujukkan
pada gambar 2.1 di bawah. Tipe modulasi seperti ini disebut dengan modulasi
suppressed carrier karena dalamspektrum φ (t)tidak ada identitas carrieryang tampak
walaupun spektrumterpusat pada frekuensi carrier ωc.
TeknikSistemKomunikasi  1
Gambar 2.1.(a) menunjukkan suatu rangkaian pembangkit sinyal AM. Gambar
(b) adalah sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Gambar (c) adalah sinyal carrier
frekuensi tinggi. Denganproses modulasi, amplitudo sinyal carrierakan berubah sesuai
dengan amplitudo sinyal informasi, dengan frekuensi tetap, seperti pada (d).
TransformasiFourrier digambarkan dalamdomain frekuensi (ω) pada (e) dan (f).
Asumsikan bahwa sinyal informasi mempunyai lebar pita (bandwidth) sebesar W.
Dengan modulasi, sinyal bergeser sejauh ωcdan menempati spektrumdengan lebar 2W
(gambar f ).Ini berarti bahwa dengan metodemodulasi seperti ini bandwidthsinyal
digandakan. Spektrumsinyal di atas frekuensi ωcdisebut upper sideband(USB),
sedangkan spektrumdi bawah ωcdisebut lower sideband(LSB).
Karena itu modulasi ini juga disebut modulasi  double-sideband, suppressed carrier
(DSB-SC).
antena
X
f (t) cos ωc
t
cos ωc
t
f (t)
multiplier
(a)
t
cos ωc
t  f(t) cos ωc
t
t  t
f (t)
Gambar2.1 Pembangkitansinyal DSB-SC
ω
Upper
sideband
Lower
sideband
- ωc  0
2W
(f)
ωc
[ f(t) cos ωc
t]
ω
F(ω)
0  -W  W
(b)  (c)  (d)
(e)
2W
TeknikSistemKomunikasi  1
2.1.1 Penerimaan Sinyal DSB-SC
Penerimaan kembali sinyal DSB-SC φ (t) untuk memperoleh sinyal informasi f(t)
memerlukan translasi frekuensi lain untuk memindahkan spektrumsinyal ke posisi
aslinya. Proses ini disebut demodulasi atau deteksi dan dilakukan dengan mengalikan
sinyal φ (t) dengan sinyal carrier ωc.
φ (t)cos ωc t =f(t) ⋅ cos
2
ωc t     (2.5)
dengan identitas trigonometri :
cos
2
A = ½ ( 1 + cos 2A)              (2.6)
φ (t)cos ωct = ½ f(t)+ ½ f(t) cos 2ωc t    (2.7)
Bagian frekuensi tinggi 2ωc dihilangkan dengan menggunakan Low Pass Filter(LPF),
sehingga yang tersisa hanya sinyal informasi f(t).
X
½f (t)
LPF
f (t) cos ωc
t
f(t) cos
2
ωc
t
cos ωc
t
(a)
½f (t)  f(t) cos
2
ωc
t
f (t) cos ωc
t
t
t  t
(c)  (d)  (b)
2ωc
-2ωc
[ f(t) cos
2
ωc
t]  Low Pass
Filter
- ωc  ωc
0
ω
(e)
Gambar 2.2 Penerimaan sinyal DSB-SC
Prinsip yang dijelaskan diatas berlaku untuk semua sinyal selamafrekuensi
sinyal informasi Wjauh lebih kecil daripada frekuensi carrier ωc. Kesulitan yang terjadi
TeknikSistemKomunikasi  1
pada penerimaadalah perlunya rangkaian yang bisa membangkitkan carrierserta
rangkaian untuk sinkronisasi phase.
2.2 Double Side Band-Large Carrier (AM)
Penggunaan metode modulasi suppressed carriermemerlukan peralatan yang
kompleks pada bagian penerima, berkaitan dengan perlunya pembangkitan carrierdan
sinkronisasi phase. Jikasistemdidisain untuk memperoleh penerimayang relatif
sederhana, maka beberapa kompromi harus dibuat walaupun harus mengurangi efisiensi
pemancar. Untuk itu identitas carrierdimasukkan ke dalam sinyal yang ditransmisikan,
dimana sinyal carrierdibuat lebih besar dari sinyal yang lain. Karena itu sistemseperti
ini disebut Double-SidebandLarge Carrier(DSB-LC) atau umumnyadikenal dengan
istilah AM.
2.2.1 Pembangkitan sinyal AM.
Bentuk gelombang sinyal AM bisa diperoleh dengan menambahkan identitas
carrierA cos ωct pada sinyal DSB-SC.
φAM (t)= f(t)cos ωct + A cos ωc t    (2.8)
Kerapatan spektrumdari sinyal AM adalah :
ΦAM (ω )= ½ F(ω+ωc)+ ½ F(ω-ωc)+ πAδ (ω+ωc )+ πAδ (ω-ωc )  (2.9)
Spektrumfrekuensi dari sinyal AM adalah samadengan sinyal DSB-SC f(t) cos ωct ;
dengan tambahan impuls pada frekuensi ± ωc.Hal ini dijelaskan pada gambar 2.3 di
bawah :
t
f (t)
Acos ωc
t
0 -W  W
ω
-ωc ω 0
[ f (t) cos ωc t
F(ω)
t
f(t) cos
2
ωc t
DSB-SC
-ωc ω
[ Acos ωC
t]
ω
carrier
t  ω
ω
-ωc ω 0
[ f(t) cos ωc t+ Acos
AM
t
TeknikSistemKomunikasi  1
Gambar2.3 Modulasi DSB-LC (AM)
Sinyal termodulasi amplitudo bisa ditulis dalambentuk :
φAM(t)= [ A + f(t)] cos ωc t     (2.10)
Dengan demikian sinyal AM dapat dinyatakan sebagai sinyal dengan frekuensi ωc dan
amplitudo [ A+ f(t) ].Jika amplitudo carriercukup besar, maka selubung dari sinyal
termodulasi akan proporsional dengan f(t). Dalamkasus ini, demodulasi akan sederhana
yaitu dengan mendeteksi selubung dari sinyal sinusoidal, tanpa tergantung dari frekuensi
maupun phase. Tapi jika Atidak cukup besar, selubung dari φAM(t) tidak akan selalu
proporsional dengan sinyal f(t).Amplitudo carrier Aharus cukup besar sehingga
[ A + f(t)] ≥0 ; untuk semua t, atau |A ≥min { f(t)} |  (2.11)
Jika kondisi di atas tidakdipenuhi akan muncul distorsi selubung karena over-modulasi.
Untuk sinyal sinus frekuensi tunggal, tinjau sinyal  f(t) = Ecos ωmtsebagai sinyal
pemodulasi. Sinyal termodulasi amplitudo akan berbentuk :
φAM(t)= [ A + f(t)] cos ωc t    (2.12)
=[A + E cos ωmt ] cos ωc t    (2.13)
Suatu faktor tanpa dimensi mdidefinisikan sebagai indeks modulasi, yang berguna untuk
menentukan ratio dari sidebandterhadap carrier.
A
E
m= =
carrier puncak    amplitudo
SC - DSB puncak    amplitudo
(2.14)
Persamaan sinyal AM ditulis dalamm menjadi :
φAM(t)= A cos ωct + mA cos ωmt . cos ωc t  (2.15a)
φAM(t)= A [ 1+ m cos ωmt ] cos ωct        (2.15b)
Bentuk sinyal AM untuk beberapa nilai mdapat dilihat pada gambar di bawah.
m< 1    m= 1  m> 1(overmodulasi)
Gambar2.4 Bentuk gelombang untuk beberapa nilai m
TeknikSistemKomunikasi  1
Amplitudo maksimum dari sinyal termodulasi AM adalah A [1 + m]; dan
amplitudo minimum A [1 - m]. Indeks modulasi mbisa dinyatakan dalampersen(%)
dan bisa dicari dengan membandingkan antara amplitudo maksimumdengan minimum.
Gambar2.5 Menghitung nilai indeks modulasi
m=
E
E Emaks−
(2.16a)
=
E
E E min −
(2.16b)
=
B A
B A
+
−
(2.16c)
Emaks
t
E  Emin
A B
2.2.2 Daya carrier dan daya sideband
Dalamsinyal termodulasi AM, sinyal carriertidak mempunyai kandungan
informasi. Informasi yang berasal dari sinyal pemodulasi f(t) berada dalamkedua
sideband(USB dan LSB). Secara umumsinyal AM bisa dituliskan sbb:
φAM(t)= A cos ωct + f(t)cos ωc t     (2.17)
Untuk beban 1 Ohm, daya rata-rata sinyal akan diberikan oleh nilai rata-rata
kuadratnya, yaitu :
dt t
T
t
AM
T
T
AM
T
2
2 /
2 /
2
) ( (
1 lim
) (
0
φ φ
∫
− →
=     (2.18)
dt t t f t A
T
t
c c
T
T
AM
T
2
2 /
2 /
2
) cos ) ( cos (
1 lim
) (
0
ω ω φ + =
∫
− →
(2.19)
∫
− →
=
2 /
2 /
2 1 lim
) (
0
T
T
AM
T
t
T
φ (A
2
cos
2
ωct +f
2
(t)cos
2
ωct+2A f (t)cos
2
ωct)dt  (2.20)
Dengan asumsi bahwa nilai rata-rata untuk  f(t)  adalah nol (seperti pada
umumnya) :
∫
− →
=
2 /
2 /
2 1
0
lim
) (
T
T
AM
T T
t φ (2A f (t)cos
2
ωct )dt = 0        (2.21)
maka :
= ) (
2
t AM φ ½ A
2
+ ½  ) (
2
t f       (2.22)
(tanda bar menyatakan nilai rata-rata waktu)
TeknikSistemKomunikasi  1
Daya total Ptadalah penjumlahan dari daya carrier Pcdan daya sideband Ps;
Pt= ½ A
2
+ ½  ) (
2
t f = Pc+ Ps    (2.23)
dimana :
Pc= ½ A
2
(2.24)
Ps= ½  ) (
2
t f  (2.25)
Efisiensi transmisi µdidefinisikan sebagai perbandingan dari daya sideband
terhadap daya carrier:
) (
) (
2 2
2
t f A
t f
P
P
t
s
+
= = µ     (2.26)
Untuk kasus sinyal pemodulasi f(t) adalah sinyal sinusoidal frekuensi tunggal :
φAM(t)= A[ 1 + m cos ωmt] cos ωct  (2.27)
= A cos ωct+ mA cos ωmt cos ωc t    (2.28)
sehingga :
() t
AM φ = ½ A
2
+ ½ ½ m
2
A
2
(2.29)
= ½ A
2
[ 1+ ½ m
2
] (2.30)
=  Pc [ 1+ ½m
2
]  (2.31)
dan :
2
2
2 m
m
+
= µ     (2.32)
Karena m ≤1 , maka efisiensi transmisi terbaik yang bisa diberikan oleh sistem
AM adalah 33 %.
TeknikSistemKomunikasi  1
Contoh soal 2.1
Suatu pemancar AM mempunyai daya carrier rata-rata sebesar 40 Kwatt dengan
indeks modulasi 0,707 modulasi sinus frekuensi tunggal. Hitung (a). Daya output
total ; (b) efisiensi transmisi ; (c) amplitudo puncak jika antena diasumsikan sebagai
beban 50 Ohm.
Jawab :
(a) Dengan pers. (2.31) diperoleh Pt= 50 KW.
(b) Dengan pers. (2.32) diperoleh µ= 20 %
(c) Pc = A
2
/2R
A
2
= 2RPc
(1+m) A= 3414 Volt
2.2.3 Demodulasi sinyal DSB-LC.
Dalamsinyal DSB-LC (AM), sinyal informasi f(t) terdapat dalamselubung sinyal
termodulasi. Untuk mendapatkan kembali sinyal pesan, demodulasi bisa dilakukan
dengan metoda detektor selubung (envelope detector).
Detektor selubung
Bentuk paling sederhana dari detektorselubung adalah rangkaian pengisian
(charging) non-linear dengan waktu pengisian kapasitor (charge) yang cepat dan waktu
pembuangan (discharge) yang lambat (gambar 2.6). Resistor  Rdigunakan untuk
mengontrol konstanta waktu pembuangan. Efek dari berbagai konstanta waktu
pembuangan yang berbeda diperlihatkan pada gambar (c), (d) dan (e).
vit vot  C  R
(a)
(c) RCtepat
(d) RCbesar  (e) RCkecil
(b)
t
Gambar 2.6 Detektor selubung
TeknikSistemKomunikasi  1
Operasi dari detektor selubung adalah sbb :
Pada bagianpositifdari sinyal input, kapasitor Cdiisi sampai dengan nilai
puncak dari sinyal input. Ketika sinyal inputmulai turun dari nilai puncaknya, diode
menjadi terbuka (off). Kapasitor secara perlahan membuang muatannya sampai sinyal
input menjadi positif lagi dengan tegangan melebihi tegangan  kapasitor dan diode
kembali tersambung (on). Kapasitor diisi lagi sampai nilai puncak tegangan input, yang
diikuti dengan proses pembuangan muatanberikutnya. Demikian proses tersebut
berulang.
Proses yang baik diperoleh jika konstanta waktu pembuangan  RCdiatur
sedemikian rupa sehingga kecepatan penurunannilai negatif input tidakmelebihi waktu
pembuangan. Jika konstanta waktu ini terlalu besar, detektor bisa kehilangan beberapa
puncak sinyal. Sebaliknya jika konstanta waktu terlalu kecil, detektor akan menghasilkan
sinyal yang kasar, sehingga efisiensi menjadi berkurang.
Sinyal yang telah dideteksi dilewatkan pada sebuah low pass filteruntuk
menghilangkan kandungan harmonisa yang tidakdiinginkan serta untuk menghaluskan
bentuk sinyal. Suatu kapasitor couplingbisa dipasang untuk menghilangkan kandungan
DC dari sinyal carrier.
2.3 Frequency Division Multiplexing(FDM)
Multiplexingadalahpengiriman secara simultan beberapa sinyal informasi
dengan menggunakan satu kanal. Dengan multiplexingsistemakan menjadi lebih efisien.
DalamFDMbeberapa sinyal ditransmisikan dengan menggunakan carrieryang berbeda.
Frekuensi carrierdiatur sedemikian rupa sehingga masing-masing tidak overlapping.
Berikut akan dijelaskan penggunaan FDM dalamAM, walaupun FDM juga bisa
diterapkan dalammodulasi yang lain.
DalamFDM, bandwidthyang tersedia dibagi menjadi beberapa slot frekuensi,
dan setiap sinyal informasi menangani slot-slot yang berbeda. Masing-masing kanal bisa
dipisahkan pada penerimadengan menggunakan filter. Prinsip dari FDM dijelaskan pada
gambar 2.7.
Tiga buah sinyal F1(ω), F2(ω) dan F3(ω)masing-masing memodulasi 3 buah
frekuensi sub-carrier ωc1, ωc2dan ωc3. Dalam contoh ini modulasi yang dilakukan
TeknikSistemKomunikasi  1
adalah AM. Sinyal termodulasi AM tersebutkemudian dijumlahkan untuk memperoleh
sinyal termultipleks (sinyal gabungan) F(ω).Spektrum dari sinyal gabungan ini
diperlihatkan pada gambar 2.8. Tampak bahwa masing-masing sinyal input bisa
diidentifikasikan denganjelas dalamdomain frekuensi. Jarak antar frekuensi sub-carrier
harus lebih besar dari dua kali frekuensi maksimum sinyal pemodulasi untuk mencegah
terjadinya overlap antar spektrumsinyal gabungan. Sinyal termultipleksbisa langsung
ditransmisikan atau digunakan untuk memodulasi suatu carrierlain dengan frekuensi ωc
F2(ω)
ωm
-ωm
ωm  -ωm
F3(ω)
ωm  -ωm
F1(ω)
ωc3
X
X
ωc2
+
φAM 2 (ω)
+
F (ω)
Carrier
modulator
∑
ωc1
X
φAM 1 (ω)
+
ωc φAM 3 (ω)
Gambar2.7 Multiplexing3sinyal dalam satu carrier
F (ω)
2ωm
ωc3
2ωm
ωc1 ωc2
2ωm
0
ω
Frekuensi subcarrier harus
ditangani dengan hati-hati untuk
mencegah terjadinyaoverlap
antar sinyal.
Gambar2.8 Spektrum sinyal gabungan
Gambar2.9 Proses demultipleksing
F2(ω)
ωm
-ωm
F1(ω)
ωm  -ωm
F3(ω)
ωm  -ωm
X
X
ωc2
X
ωc1
LPF
BPF
(ωc1)
LPF
BPF
(ωc2)
BPF
(ωc3)
LPF
ωc3
Carrier
demodulator
TeknikSistemKomunikasi  1
Perolehan kembali sinyal informasikan ditunjukkan pada gambar 2.9. Langkah
pertama adalah mendemodulasi sinyal dari frekuensi carrier  ωcuntuk memperoleh
sinyal termultipleks  F(ω).BPF menyaring sinyal F(ω) untuk memperoleh sinyal
termodulasi AM : φAM1 (ω), φAM2 (ω)dan φAM3 (ω). Sinyal informasi diperoleh kembali
dengan mendemodulasi masing-masing sinyal AMtersebut.
2.4 Penerima superheterodyne
Setiap stasiun pemancarAM mentransmisikan sinyal DSB-LC dengan frekuensi
carrieryang berbeda dengan frekuensi stasiun lain. Frekuensi carrieruntuk sinyal AM
mempunyai spasi 10 KHz mulai dari 540 KHz s/d 1600 KHz. Bandwidthtransmisi
dibatasi sebesar 10 KHz. Penerimamemilih salah satu frekuensi yang diinginkan,
kemudian mendemodulasikannya dengan detektor selubung atau dengan metode
demodulasi lain.
Penerimayang umum digunakan adalah penerima  superheterodyne. Dalam
penerimaini, penguatan dilakukan pada pita frekuensi sempit yang tetap. Heterodyne
berarti pergeseran frekuensi. Sinyal termodulasi AM yang diterimaditranslasikan
(digeser) ke suatu frekuensi baru yang disebut dengan Intermediate Frekuensi (IF).
Frekuensi ini adalah tetap, tidak tergantung dari sinyal yang diterima. Sinyal dikuatkan
pada IF sebelumdidemodulasi. Jika frekuensi intermediateini lebih rendah dari sinyal
RF yang diterima, tapi lebih tinggi daripada frekuensi akhir pada output, maka penerima
seperti ini disebut penerima superheterodyne. Frekuensi intermediateuntuk penerima
superheterodynesiaran AM (broadcast) umumnya 455 KHz.
MIXER
RF
Amplifier
Local
Oscillator
IF
Amplifier
Demodulator
Audio
Amplifier  X
volume
Pemilih
saluran
Bt
< BRF< 2f IF
speaker
Gambar2.10 Penerima Superheterodyne
TeknikSistemKomunikasi  1
Pemilihan frekuensi carrieryang diinginkan dilakukan dengan menala RF
amplifier. Pergeseran frekuensi menuju frekuensi intermediatedilakukan dengan
mencampur sinyal RF yang datang dengan suatu frekuensi yang dibangkitkan oleh local
oscillatordengan perbedaan frekuensi sebesar frekuensi intermediate(455KHz).
Sinyal yang diterimakini berada pada frekuensi intermediate dimana proses-proses
penguatan, filteringdan demodulasi lebih mudah dilakukan.
Range penalaan (tuning) RF adalah 540 KHz s/d 1600 KHz. Ada dua pilihan
dalampenalaan local oscilator (LO)
•  Local oscillator ditala antara 995 s/d 2055 KHzjika fLO= fc+ fIF
•  Local oscillator ditalaantara 85 s/d 1145 jika fLO= fc– fIF
Range penalaan untuk yang pertama adalahsekitar 2 : 1 sedangkan untuk yang
kedua adalah sekitar 13 : 1, yang berarti lebih sulit untuk diimplementasikan. Karena itu
fLO= fc+ fIFlebih sering dipergunakan sebagai frekuensi local oscillator.
Bandwidthtransmisi  Btpada sistemAM adalahdua kali frekuensi sinyal
pemodulasi ; Bt= 2 fm. Bandwidthdari RF amplifier(BRF) harus samadengan bandwidth
transmisi Bt. Jika BRFjauh lebih besar dari Bt, sinyal dari dua stasiun pemancarbisa
masuk ke penguat IF, yang akan menghasilkan interferensi.
Misalkan ada dua sinyal RF pada frekuensi fc= fLO– fIFdan fc’ = fLO+ fIF. Sinyal yang
ingin diterimaberada pada frekuensi fc dan local oscillator harus ditala pada frekuensi fLO.
Ketika sinyal RF yang datang bercampur dengan sinyal local oscillator, sinyal fc’ juga
akan diterima, yang disebut dengan frekuensi bayangan (image).
Sebagai contoh, ingin diterimasiaran AMpada frekuensi 600 KHz. Ini berarti
lokal osilator harus di-setpada frekuensi 600 KHz + 455 KHz = 1055 KHz. Tapi, jika
ada stasiun pemancar lain bekerja pada frekuensi 1510 KHz, maka frekuensi tersebut
akan jatuh juga pada frekuensi IF karena 1510 – 1055 = 455 KHz sehingga terjadi
interferensi.
TeknikSistemKomunikasi  1
Contoh soal 2.2
Suatu penerimaradar bekerja pada frekuensi 2,8 GHz dengan menggunakan prinsip
superheterodyne dengan frekuensi osilator lokal 2,86 GHz. Penerimalain (radar
kedua) bekerja pada frekuensi bayangan radar pertama, dan terjadi interferensi.
(a) Berapa frekuensi intermediate (IF) penerimaradar pertama ?
(b) Berapa frekuensi carrier penerimakedua ?
(c) Jika anda hendak mendisain penerimaradar, berapa frekuensi intermediate
minimumyang anda gunakan untuk mencegah masalah frekuensi bayangan
dalamsistem radar dengan pita frekuensi 2,80 – 3,00 GHz ?
Jawab :
(a)  fIF= fLO– fc= 2,86 GHz – 2,80 GHz = 60 MHZ.
(b)  fbayangan= fc+2fIF = 2,80 GHz + 0,12 GHz = 2,92 GHz
(c)  2fIF
> fmaks– fmin= 3,00 GHz – 2,80 GHz = 200 MHz.
fIF
> 100 MHz
Perhatikan bahwa jika fIF= 110 MHz maka fLO= 2,80 + 0,11 = 2,91 GHz. Tidak
ada frekuensi lain diantara 2,8 GHz – 3,0 GHz yang bisa jatuh di frekuensi
intermediate.
2.5. Single SideBand (SSB)
Sistemkomunikasi didisain untuk menghasilkan transmisi informasi dengan
bandwidth dan daya pancar minimal. SistemAM boros dalampenggunaan daya dan
bandwidth, dengan keuntungan kemudahan dalampenerimaan. DSB-SC menggunakan
daya yang lebih sedikit, tapi bandwidth yang dipergunakan samadengan dalamAM.
Baik AM maupun DSB-SC mempertahankan upper sideband dan lower sideband
walaupun masing-masing sideband (USB atau LSB) mempunyai kandungan informasi
yang lengkap. Akibatnya bandwidth transmisi menjadi dua kali bandwidth sinyal
informasi.
Dalammodulasi SSB, hanya satudari keduasideband yang dipancarkan.Dilihat
dari penggunaan bandwidth, modulasi ini lebih efisien karena mempunyai bandwidth
transmisi setengah dari AM maupun DSB-SC. Pembangkitan sinyal SSB dilakukan
dengan membangkitkan sinyal DSB terlebihdahulu, kemudian menekan salah satu
sideband dengan filter seperti ditunjukkan gambar 2.11. JikaUSB yang ditekan, maka
akan menghasilkan sinyal SSB-LSB. Sebaliknya menghasilkan SSB-USB.
TeknikSistemKomunikasi  1
F(ω)
-ωm  0  ωm X
φ DSB(t)
Sideband
Filter
f (t)  φ SSB(t)
-ωc ωc
cos ωc
t
SSB-USB
ωc
-ωc
SSB-LSB
ωc
-ωc
rekonstruksi
-ωm  0  ωm
(a)
X
Low Pass
Filter
f
x(t)  φSSB (t)
cos ωc
t
(b)
(c)
Gambar 2.11 Modulasi SSB
(a) Pembangkitan ; (b) penerimaan (c) Spektra
DalamPraktek, operasi tidak semudah yang terlihat. Kesulitan utama terletak
pada persyaratan yang diberikan oleh filter. Filter sidebandmemerlukan karakteristik
cut-off yang sangat tajampada frekuensi ωcuntuk membuang semua komponen
frekuensi pada satu sisi dan melewatkan komponen pada sisi lain. Karena filter ideal
seperti itu tidak bisa direalisasikan, maka beberapa kompromi harus diterima.
Pertama, jika sinyal pemodulasi f(t)tidak mempunyai komponen frekuensi
rendah yang penting (seperti suara : mempunyai “lubang” di frekuensi nol), maka tidak
ada komponen frekuensi di sekitar frekuensi ωcsetelah modulasi. Karena itu,
penggunaanfilter dengan slope yang kurang tajammasih bisa dipergunakan. Kedua,
adalah lebih mudah mendisainfilter pada frekuensi yang ditentukan oleh komponen
filter, bukanoleh frekuensinya. Heterodyning bisadigunakanuntuk menggeser spektrum
menuju frekuensi yang diinginkan. Walaupun dengan kemudahan tersebut, disain dari
filter sideband tidaklah mudah.
TeknikSistemKomunikasi  1
Teknik lain yang bisa digunakan adalah dengan metode pergeseran phase, yang
tidak memerlukan filter sideband. Untuk memberi ilustrasi bagaimana metode ini
bekerja, asumsikan bahwa sinyal pesan mempunyai bentuk :
f(t) = cos ( 2πfmt)   (2.33)
yang digunakan untuk memodulasi carrier cos (2πfct). Upper sideband dan Lower
sideband dari sinyal adalah
φSSB(t) = ½ cos [2π ( fc ± fm ) t ]  (2.34)
Dengan cos(a + b ) = cos a cos b - sin a sin b, maka persamaan untuk sinyal SSB-USB
bisa ditulis :
φSSB-USB(t) = φSSB+(t) = ½ [ cos 2πfmtcos 2πfct- sin 2πfmtsin 2πfct] (2.35)
φSSB-USB(t) = ½ [ cos ωmtcos ωct- sin ωmtsin ωct]  (2.36)
dengan cara serupa diperoleh sinyalSSB-LSB mempunyai persamaan :
φSSB-LSB(t) = φSSB-(t) = ½ [ cos ωmtcos ωct+ sin ωmtsin ωct ]  (2.37)
Persamaan-persamaan di atas menunjukkan bahwa sinyal SSB bisa dibentuk dari
dua sinyal DSB yang mempunyai carrier quadrature ½ cos 2ωc tdan ½ sin 2ωc t. Sinyal
quadrature bisa diperoleh dengan menggeser phase sinyal sebesar 90
o
. Modulator SSB
pergeseran phase terdiri dari dua modulator DSB dan rangkaian penggeser phase seperti
ditunjukkan gambar 2.12.
Kesulitan lain yang timbul adalah perlunya sinkronisasi seperti pada teknik DSB. Untuk
itu, komponen carrier bisa ditambahkan padasinyal SSb dan demodulasi bisa dilakukan
dengan menggunakan envelope detector. Tapi metode ini borosdaya pancar dan bisa
menghasilkan distorsi pada sinyal.
2.6 Vestigial Sideband
Kelemahan sistemSSB terletakpada kompleksitas perangkat dan respon buruk
pada frekuensi rendah. Perbaikan terhadap kendala tersebut bisa diatasi jika hanya
sebagian dari sideband yang ditekan, bukan keseluruhannya. Skema modulasi dimana
satu sideband dan sebagian dari sideband yang lain dilewatkan disebut dengan modulasi
vestigial sideband (VSB). Modulasi VSB digunakan untuk mentransmisikan sinyal pesan
dengan bandwidth sangat lebar dan mempunyai kandungan informasipada frekuensi
TeknikSistemKomunikasi  1
rendah (seperti transmisi datakecepatan tinggi dan televisi). Penekanan sebagian dari
satu sideband mengurangi bandwidth yang diperlukan dibandingkan dengan modulasi
DSB tapi tidak samadengan efisiensi spektrumpada SSB. Jika carrier yang besar juga
dikirim,sinyal pesan bisa didemodulasi dengan envelope detector. Jika tidak ada carrier
yang dikirim, maka penerimaan memerlukan synchronous detector.
Modulasi VSB diperoleh dengan melewatkan satu sideband dari sinyal DSB atau
AM, dan melewatkan sebagian dari sideband lainnya. Dalam sistemtelevisi dengan
bandwidth 4MHz, sistemDSB akan memerlukan bandwidth sebesar 8 MHz. Dengan
modulasi VSB bandwidth bisa dikurangi menjadi sekitar 5 MHz.
frekuensi
carrier  video
Audio(FM)
Colour
burst
Sisa lower
sideband
4,5 MHz
1,25MHz
3,58MHz
Gambar 2.12.VSB dalam spektrum televisibroadcast
2.7 Soal-soal
1.  Suatu pemancar AM menghasilkan daya carrier sebesar 400 W dengan beban resistif
50 Ohm.Carrier dimodulasi gelombang sinus dengan frekuensi 5 KHz, indeks
modulasi 0,8. Frekuensi carrier 1 MHz. Tulisbentuk persamaan sinyal AM tersebut.
2.  Suatu sinyal pemodulasi f(t) = 2 cos 1000πt+ cos 4000 πtdijadikan input pada
suatu modulator DSB-SCyang beoperasi pada frekuensi 10 KHz. Sket kerapatan
spektral f(t) dan sinyal DSB-SC yang terbentuk. Identifikasi bagian upper sideband
dan lower sideband.
3.  Suatu sinyal termodulasi amplitudo :
t t t t
AM π π π 000 . 20 cos ) 4000 cos 5 , 0 2000 cos 5 , 0 1 ( 10 ) ( + + = Φ V
a.  Sket spektrum sinyal AM tersebut
b.  Berapa indeks modulasi ?
c.  Tentukan sinyal USB dan LSB
d.  Hitung daya total, daya sideband dan daya carrier pada beban 1 Ohm
TeknikSistemKomunikasi  1
4.  Suatu gelombang termodulasi AM :
t
10V
-6V
6V
-10 V
a.  Hitung indeks modulasi
b.  Sket spektrum sinyal
c.  Hitung daya carrier dan daya sideband ( asumsi R = 1 Ohm)
d.  Hitung tambahan carrier yang diperlukan supaya indeks modulasi menjadi
setengah dari semula
5.  Sistempada gambar di bawah ini digunakan untuk mengirim dua pesan dengan satu
carrier :
X
LPF
ω=ω
X
HPF
ω=ω
Σ
+
+
φ(t)
cos ωc
t
f1(t)
f2(t)
a.  Jika f1(t) = cos ω1t dan f2(t) = cos ω2t, turunkan persamaan untuk φ(t).
b.  Gambarkan blok diagram yang sesuai untuk mendemodulasi φ(t).
6.  Sinyal pemodulasi di bawah ini digunakan untuk memodulasi DSB_SC suatu
carrier 10 KHz.
a.  Sket spektrum sinyal termodulasi
b.  Jika modulasi yang digunakan adalah AM, sket spektrumsinyal AM.
c.  Bisakah level DC pada input dibedakan dari carrier dalamsinyal termodulasi
AM ?
1mdetik
3
-1
t
7.  Tinjau dua buah sinyal termodulasi amplitudo (ωm<< ωc) sbb :
φ1(t) = ( 2 + E1cos ωmt) cos ωct
φ2(t) = E2cos ωmtcos ωct
a.  Sket spektrum masing-masing sinyal
TeknikSistemKomunikasi  1
b.  Tentukan nilai E1dan E2untuk menghasilkan indeks modulasi 100 % pada
sinyal DSB-LC dengan daya rata-rata yang samapada kedua sinyal.
8.  Suatu pemancar AM menghasilkan output carrier tak termodulasi sebesar 100 W
pada beban 50 Ohm resistif. Jika suatu sinyal sinus dengan amplitudo puncak 5 V
digunakan untuk memodulasi sinyal, daya output rata-rata naik sebesar 50%.
Dalamkondisi ini tentukan:
a.  indeks modulasi
b.  daya rata-rata sidebands
c.  Amplitudo puncak sinyal termodulasi
d.  Amplitudo puncak sinyal USB
e.  Daya output total jika amplitudo puncak sinyal pemodulasi adalah 2 V.
9.  12 sinyal suara, masing-masing dengan bandwidth 3 KHz dimultipleksing dalam
frekuensi dengan guard band 1 KHz diletakkan diantara masing-masing kanal dan
antara carrier dengan kanal pertama. Modulasi pilot carrier adalah DSB-LC.
Hitung bandwidth sinyal termultipleksingjika modulasi subcarrier adalah a)
DSB-SC ; b) SSB-SC.
10. Sinyal f(t) = cos 2000πt digunakan untuk memodulasi carrier 5 KHz. Gambar
bentuk gelombang dan spektrumsinyal jika modulasi yang digunakan adalah : (a)
DSB-SC ; (b) DSB-LC ; (c) SSB-SC-; (d) SSB-SC+
11. Frekuensi televisi untuk kanal 6 menggunakan video carrier 83,25 MHz dan
carrier suara 87,75 MHz. Pesawat penerimaTV menggunakan prinsip
superheterodyne dengan frekuensi IFvideo 45,75 MHz dan IF suara 41,25 MHz.
Berapa frekuensi osilator lokal pesawat penerima TV untuk bisa menerimasiaran
TV kanal 6 ?
12. Tinjau suatu gelombang persegi di bawah ini :
Gambar bentuk gelombang termodulasi jika sinyal tersebutdigunakan untuk
memodulasi suatu carrier sinus denganmodulasi (a) DSB-LC dengan m = 0,5 ;
(b) DSB-SC.
t
1
-1
13.  Tinjau suatu pemancarradio AM  dengan rating daya selubung puncak
maksimum 4 kW. Jika sinyal pemodulasi adalah gelombang sinus dan daya rata-rata total 1 KW, tentukan nilai maksimum indeks modulasi m.
14.  Suatu pemancar AM menghasilkan dayaoutput tak termodulasi sebesar 100 W
pada beban 50 Ohm resistif. Ketika sinyal sinus dengan amplitudo maksimum5
Volt diinputkan pada modulator, dayaoutput meningkat sebesar 50%. Dalam
kondisi ini tentukan :
a.  daya rata-rata pada masing-masing sideband
b.  indeks modulasi
c.  amplitudo puncak sinyal termodulasi
d.  amplitudo puncak sinyal sideband
TeknikSistemKomunikasi  1
e.  daya total jika sinyal amplitudo pemodulasi dikurangi menjadi 3 Volt.
15. Sket spektrumtypikal dari sistem FDM dengan modulasi DSB-LC untuk sub-carrier dan main carrier. Apa keuntungan dan kerugian sistem tersebut ?
16. 12 sinyal suara, masing-masing 3 KHz di-multipleks dalamfrekuensi dengan
menambahkan 1 KHz guard band antar kanal dan antara main carrier dengan
kanal pertama. Modulasi main carrier adalah DSB-LC. Hitung bandwidth sinyal
gabungan jika modulasi sub-carrier adalah : (a) DSB-SC ; (b) SSB.
17. Sinyal f(t) = cos 4000πt digunakan untuk memodulasi carrier 10 KHz. Sket
bentuk gelombang dan spektrumfrekuensi jika modulasi yang digunakan adalah:
(a) DSB-SC ; (b) AM dengan m= 0,5 ; (c) SSB-SC+; (d) SSB-SC-18. Alokasi frekuensi siaran TV VHF untuk kanal 6 menggunakan carrier video 83,25
MHz dan carrier suara 87,75 MHz. PenerimaTV menggunakan prinsip
superheterodyne dengan carrier video IF pada 45,75 MHz dan suara pada 41,25
MHz.
a. Berapa frekuensi lokal osilator penerimaharus di-set untuk memperoleh siaran
TV kanal 6 ?
b. Kenapa ini satu-satunya pilihan ?