Latihan Soal Dan Pembahasan AM DAN FM

Latihan Soal dan Pembahasan SOAL A 1. Jelaskan jenis-jenis modulasi digital? 2. Apa keuntungan modulasi FM jika dibandingkan dengan modulasi AM? 3. Sebutkan interface mux SDH dan dapan menampung sinyal PDH pada orde berapa saja? 4. Sinyal Audio yang mempuyai frekuensi maksimum 4KHz digunakan untuk memodulasi FM suatu sinyal pembawa sebesar 15Mhz. jika sinyal pembawa mempunyai amplitude maksimum sebesar 10 volt dan indeks modulasi yang digunakan adalah sebesar 4, maka tentukan: a)

Besarnya amplitude komponen pembawa dan komponen bidang sisi sinyal termodulasi FM yang terbentuk..

b)

Gambarkan spectrum frekuensi sinyal termodulasi FM yang terbentuk.

c)

Besarnya lebar bidang yang dibutuhkan untuk mentransmisi sinyal FM tersebut. 5. Gambarkan diagram sisir dari mux PDH yang menghubungkan kota A,B dan C. Jika sistim muk pada kota A M12 pada sistim ke 13 orde rendah tributri 3 dan 4. Dan kota C sistim M12 sistim ke 10 tributary 1 dan 2.

JAWABAN Soal 1 a)

Amplitudo Shift Keying(ASK) ASK adalah suatu modulasi dimana amplitude sinyal carrier akan berubah sesuai dengan logika bit-bit sinyal input. Ada dua macam ASK jika dibandingkan berasarkan amplitude sinyal output Pada logika bit rendah.

~ Pertama, jika ada amplitude sinyal output ASK pada logika bit rendah. Maka, pada kedua logka bit (0 dan 1) terdapat amplitudo sinyal output. ~ Kedua, jika tidak ada amplitudo sinyal output ASK pada logika bit rendah, maka, amplitude sinyal output hanya ada jka logika bit sinyal input adalah logika bit tinggi. Jenis ASK yang kedua ini disebut juga On-Off Keying(OOK) b)

Frequncy Shift Keying(FSK) Pengiriman sinyal melalui penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Dalam proses ini gelombang pembawa digeser ke atas dan ke bawah untuk memperoleh bit 1 dan bit 0. Kondisi ini masing-masing disebut space dan mark.

c)

Phase Shift Keying Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal melalui pergeseran fase. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilai-nilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai denganperubahan status sinyal informasi digital. Terdapat beberapa Tingkat PSK yang ditentukan berdasarkan jumlah fasanya. 1). Binary Phase Shift Keying (BPSK) sesuai namanya terdiri dua fasa. Setiap fasa akan mempresentasikan suatu bit dari sinyal input(1bit/Hz). Kedua fasa terpisah sejauh 1800. 2). Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) sesuai dengan namanya terdiri dari empat fasa. Setiap fasa akan mempresentasikan dua bit dari sinyal input (2 bit/Hz). Setiap fasa terpisah sejauh 900 satu sama lain. 3). BPSK dan QPSK menjadi dasar dalam menghitung jumlah simbol (representasi bit) dalam 1 Hz dan sudut interval antar fasa. Modulasi M-PSK dapat merepresentasikan m bit/Hz dengan sudut interval fasa sebesar θ. modulasi

M

m

θ

BPSK (2-PSK) QPSK (4-PSK) 8-PSK M-PSK

2 4 8 M

1 2 3 2 log M

180° 90° 45° 360°/M

4). Other Digital Modulation Semakin banyak jumlah fasanya, maka perbedaan sudut fasa di antara logikalogika yang bersebelahan akan semakin kecil. Perbedaan sudut yang kecil menuntut linearitas yang tinggi. Sehingga, dikembangkanlah metode modulasi fasa sekaligus amplitudo yang dikenal dengan nama Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Teknologi QAM terus berkembang mulai 16-QAM, 32QAM, 64-QAM, 128-QAM, hingga yang terakhir 256-QAM. Modulasi MQAM inilah yang digunakan pada layanan-layanan telekomunikasi terkini seperti WiMAX dan LTE (hingga 64-QAM). Soal 2 Keuntungan modulasi FM disbanding AM adalah: a)

Lebih tahan noise. Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 – 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik

atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan. b) Bandwith yang Lebih Lebar. Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan panjang medium (MW) pada band siar AM. c) Fidelitas Tinggi .

Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. d) Transmisi Stereo. Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo yang praktis. e) Hak komunikasi Tambahan. Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA), bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio yang berguna untuk khalayak. Soal 3 Interface mux SDH: 1.

Perangkat Terminal Multiplexer (TM)

2.

Perangkat Add/Drop Multiplexer (ADM)

3.

Perangkat Digital Cross Connect (DXC) Soal 4 Dari soal diketahui fm = 4 kHz ; fc = 15 MHz ; Vc = 10 Volt dan mf = 4.

a)

Amplitudo komponen pembawa = Vc . J0 (mf) = 10 x (– 0,4 ) = – 4 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 1 = Vc . J1 (mf) = 10 x (–0,07) = – 0,7 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 2 = Vc . J2 (mf) = 10 x 0,36 = 3,6 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 3 = Vc . J3 (mf) = 10 x 0,43 = 4,3 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 4 = Vc . J4 (mf) = 10 x 0,28 = 2,8 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 5 = Vc . J5 (mf) = 10 x 0,13 = 1,3 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 6 = Vc . J6 (mf) = 10 x 0,05 = 0,5 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 7 = Vc . J7 (mf) = 10 x 0,02 = 0,2 Volt

b)

.Untuk menggambarkan spektrum frekuensi sinyal termodulasi FM, perlu diketahui besarnya frekuensi masing-masing komponen bidang sisi.

Frekuensi komponen pembawa = 15 MHz Frekuensi komponen bid-sisi 1 = 15 Mhz ± 4 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 2 = 15 Mhz ± 8 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 3 = 15 Mhz ± 12 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 4 = 15 Mhz ± 16 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 5 = 15 Mhz ± 20 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 6 = 15 Mhz ± 24 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 7 = 15 Mhz ± 28 kHz

c)

Lebar bidang yang dibutuhkan = 2nfm = 2 x 7 x 4 = 56 kHz

Soal 5 Gambar diagram sisir.

SOAL B

1. Sebutkan dan jelaskan prinsip modulasi pulsa? 2. Apa keuntungan modulasi FM jika dibandingkan dengan modulasi AM? 3. Gambarkan diagram sisir dari mux PDH yang menghubungkan kota A,B dan C. Jika sistim muk pada kota A M12 pada sistim ke 7 tributri 1 dan 2. Dan kota C sistim M12 sistim ke 11 tributary 3 dan 4. 4. Sebutkan standar bitrate CEPT dan SONET (USA)? 5. Sinyal Audio yang mempuyai frekuensi maksimum 4KHz digunakan untuk memodulasi FM suatu sinyal pembawa sebesar 10Mhz. jika sinyal pembawa mempunyai amplitude maksimum sebesar 10 volt dan indeks modulasi yang digunakan adalah sebesar 4, maka tentukan: a)

Besarnya amplitude komponen pembawa dan komponen bidang sisi sinyal termodulasi FM yang terbentuk..

b)

Gambarkan spectrum frekuensi sinyal termodulasi FM yang terbentuk.

c)

Besarnya lebar bidang yang dibutuhkan untuk mentransmisi sinyal FM tersebut.

JAWAB Soal 1 Modulasi pulsa adalah sistem modulasi yang sinyal pembwanya berupa sinyal persegi dan infromasinya berupa sinyal analog. Sinyal pembawa dan informasi ini kemudian di modulasi. Ada beberapa Jenis modulasi Pulsa yaitu : a. PAM (Pulse Amplitude Modulation) PAM adalah modulasi dimana amplitudo pulsa sinyal pembawa akan berubah-ubah sesuai dengan perubahan amplitude sinyal informasi b. PCM (Pulse Code Modulation) PCM merupakan metode umum untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital Dalam sistem digital, sinyal analog yang dikirimkan cukup dengan sampelsampelnya saja Sinyal suara atau gambar yang masih berupa sinyal listrik analog diubah menjadi sinyal listrik digital melalui 4 tahap utama, yaitu : 1. Sampling adalah : proses pengambilan sample atau contoh besaran sinyal analog pada titik tertentu secara teratur dan berurutan Frekuensi sampling harus lebih besar dari 2 x frekuensi yang disampling (sekurang-kurangnya memperoleh puncak dan lembah) [teorema Nyqust] Hasil penyamplingan berupa PAM (Pulse Amplitude Modulation 2. Quantisasi : Proses menentukan segmen-segmen dari amplitudo sampling dalam level-level kuantisasi Amplitudo dari masing-masing sample dinyatakan dengan harga integer dari level kuantisasi yang terdekat 3. Pengkodean : proses mengubah (mengkodekan) besaran amplitudo sampling ke bentuk kode digital biner

4. Multiplexing : dari banyak input menjadi satu output fungsi : Untuk penghematan transmisi Menjadi dasar penyambungan digital c. PWM (Pulse Width Modulation) PWM adalah modulasi yang lebar pulsanya berubah ubah sesuai perubahan amplitudo informasi (gelombang persegi dirobah menjadi gigi gergaji). Kegunaan: -Mengatur microkontroler -mengatur kecepatan motor -mengontrol lampu seperti lampumobil rating d. PPM (Pulse Position Modulation) PPM adalah bentuk modulasi pulsa mengubah ubah posisi pulsa sesuai dengan pemodulasi (amplitudo sinyal informasi) Kegunaan: -mentransmisikan sinyal analog Keuntungan: -Menungkinkan kita melakukan TDM

Soal 2 Keuntungan modulasi FM disbanding AM adalah: a)

Lebih tahan noise. Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 – 108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik

atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan. b) Bandwith yang Lebih Lebar.

Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi) sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM. Band siar FM terletak pada bagian VHF (Very High Frequency) dari spektrum frekuensi di mana tersedia bandwidth yang lebih lebar daripada gelombang dengan panjang medium (MW) pada band siar AM. c) Fidelitas Tinggi . Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada interval 50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan intermodulasi) dengan amplitudo sangat rendah, tingkat noise yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. d) Transmisi Stereo. Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk menyatukan dengan harmonis beberapa saluran audio pada satu gelombang pembawa, memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo yang praktis. e) Hak komunikasi Tambahan. Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering disebut Subsidiary Communication Authorization (SCA), bersama dengan transmisi stereo. Saluran SCA menyediakan sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakan stasiun radio dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audio yang berguna untuk khalayak.

Soal 3 Gambar

Soal 4 Standar bitrate pada CEPT pada umumnya yang digunakan adalah 64 bit Standar bitrate pada SONET juga 64bit sama seperti CEPT ini terjadi di level 0 Soal 5

Dari soal diketahui fm = 4 kHz ; fc = 10 MHz ; Vc = 10 Volt dan mf = 4. a)

Amplitudo komponen pembawa = Vc . J0 (mf) = 10 . – 0,4 = – 4 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 1 = Vc . J1 (mf) = 10 . – 0,07 = – 0,7 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 2 = Vc . J2 (mf) = 10 . 0,36

= 3,6 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 3 = Vc . J3 (mf) = 10 . 0,43 = 4,3 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 4 = Vc . J4 (mf) = 10 . 0,28 = 2,8 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 5 = Vc . J5 (mf) = 10. 0,13 = 1,3 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 6 = Vc . J6 (mf) = 10 . 0,05 = 0,5 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 7 = Vc . J7 (mf) = 10 . 0,02 = 0,2 Volt

b)

Untuk menggambarkan spektrum frekuensi sinyal termodulasi FM, perlu diketahui besarnya frekuensi masing-masing komponen bidang sisi. Frekuensi komponen pembawa = 10 MHz Frekuensi komponen bid-sisi 1 = 10 Mhz ± 4 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 2 = 10 Mhz ± 8 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 3 = 10 Mhz ± 12 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 4 = 10 Mhz ± 16 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 5 = 10 Mhz ± 20 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 6 = 10 Mhz ± 24 kHz Frekuensi komponen bid-sisi 7 = 10 Mhz ± 28 kHz

c)

Lebar bidang yang dibutuhkan = 2.n.fm = 2. 7. 4 = 56 kHz

Contoh Soal dan Penyelesaian 1.

Stasiun siaran FM mengijinkan sinyal audio pemodulasi hingga 15 kHz dengan deviasi maksimum sebesar 75 kHz. Tentukan:

a.

Indeks modulasi FM

b.

Lebar bidang yang dibutuhkan untuk transmisi sinyal FM Penyelesaian:

a.

Indeks modulasi FM

b.

mf= δ = 75 khz = 5 f m 15 khz Lebar bidang untuk transmisi FM dapat ditentukan dengan: BW = 2 ( n . fm ) = 2 ( 8 . 15 ) = 240 kHz atau dengan aturan Carson sbb: BW = 2 ( δ + fm ) = 2 ( 75 + 15 ) = 180 kHz

2.

Sinyal audio yang mempunyai frekuensi maksimum 3,3 kHz digunakan untuk memodulasi FM suatu sinyal pembawa sebesar 10 MHz. Jika sinyal

pembawa mempunyai amplitudo maksimum sebesar 10 Volt dan indeks modulasi yang digunakan adalah sebesar 4, maka tentukanlah: a.

Besarnya amplitudo komponen pembawa dan komponen bidang sisi sinyal termodulasi FM yang terbentuk.

b. c.

Gambarkan spektrum frekuensi sinyal termodulasi FM yang terbentuk. Besarnya lebar bidang yang dibutuhkan untuk mentransmisikan sinyal FM tersebut. Penyelesaian: Dari soal diketahui fm = 3,3 kHz ; fc = 10 MHz ; Vc = 10 Volt dan mf = 4.

a.

b.

Amplitudo komponen pembawa = Vc . J0 (mf) = 10 . - 0,4 = - 4 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 1 = Vc . J1 (mf) = 10 . - 0,07 = - 0,7 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 2 = Vc . J2 (mf) = 10 . 0,36 = 3,6 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 3 = Vc . J3 (mf) = 10 . 0,43 = 4,3 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 4 = Vc . J4 (mf) = 10 . 0,28 = 2,8 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 5 = Vc . J5 (mf) = 10. 0,13 = 1,3 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 6 = Vc . J6 (mf) = 10 . 0,05 = 0,5 Volt Amplitudo komponen bidang sisi 7 = Vc . J7 (mf) = 10 . 0,02 = 0,2 Volt Untuk menggambarkan spektrum frekuensi sinyal termodulasi FM, perlu diketahui besarnya frekuensi masing-masing komponen bidang sisi. Frekuensi komponen pembawa = 10 MHz Frekuensi

komponen

bid-sisi

1

=

10

Mhz

±

3,3

kHz

Frekuensi

komponen

bid-sisi

2

=

10

Mhz

±

6,6

kHz

Frekuensi

komponen

bid-sisi

3

=

10

Mhz

±

9,9

kHz

Frekuensi

komponen

bid-sisi

4

=

10

Mhz

±

13,2

kHz

Frekuensi

komponen

bid-sisi

5

=

10

Mhz

±

16,5

kHz

Frekuensi

komponen

bid-sisi

6

=

10

Mhz

±

19,8

kHz

Frekuensi komponen bid-sisi 7 = 10 Mhz ± 23,1 kHz

c.

Lebar bidang yang dibutuhkan = 2.n.fm = 2. 7. 3,3 = 46,2 kHz