PRINSIP PERHUBUNGANBab II Pemodulatan Amplitud22.0 Pemodulatan Amplitud (AM)Objektif : Untuk mempelajari beberapa teknik pemodulatan dan nyahmodulatan AM. Untuk mempelajari bagaimana untuk menjana dan mengesan isyarat AM.Teknik pemodulatan AM yang akan dipelajari : Pemodulatan Dua Jalur Sisi Pembawa Penuh (DSBFC) Pemodulatan Dua Jalur Sisi Pembawa Tertindas (DSB-SC) Pemodulatan Jalur Sisi Tunggal (SSB) Pemodulatan Jalur Sisi Vestigal (VSB)Pemodulatan Amplitud32.1 Pengenalan Jalur Asas: merupakan julat frekuensi isyarat yang ingin dipancarkan. Sebagai contoh: Audio (0-3.5kHz), Video (0-4.3MHz). Perhubungan Jalur Asas Pemancaran tanpa menganjakkan frekuensi Penghantaran menggunakan kabel terpiuh, kabel sepaksi, dan kabel fiber optik. Isyarat mempunyai tenaga yang tinggi pada frekuensi rendah. Perhubungan ini tidak sesuai digunakan untuk perhubungan radio/gelombang mikro dan juga sattelite. Perhubungan Pembawa Menggunakan teknik pemodulatan untuk menganjakkan frekuensi. Mengubah ciri-ciri isyarat pembawa (amplitud, frekuensi dan fasa) mengikut amplitud isyarat memodulat. Perhubungan ini amat sesuai untuk perhubungan radio/gelombang mikro dan juga sattelite.Pemodulatan Amplitud42.2 Pemodulatan Dua Jalur Sisi (DSB-FC) Pemodulatan amplitud (AM) merupakan proses pemodulatan yang paling asas dalam sistem perhubungan. Selalunya nilai frekuensi isyarat pembawa, fcjauh lebih tinggi daripada nilai frekuensi isyarat memodulat, fm. Pemodulat digunakan untuk menjanakan isyarat AM, amDSB-FC(t).Ia ditunjukkan di dalam gambarajah blok berikut:Pemodulatan AmplitudPemodulat DSB-FC( ) ( ) t kos t m t kos A t amc c c FC DSBe e ) ( ) ( + =m(t)c(t)5 Untuk memudahkan penganalisaan, kita akan menggunakan persamaan berikut bagi mewakili m(t) dan c(t). Jadi persamaan amDSBFCyang dipeolehi adalah: Indeks pemodulatan Maka persamaan amDSBFCboleh dipermudahkan menjadi: Rumus trigonometri makacmAAm =( ) | | ( ) t kos t mkos A t amc m c FC DSBe e + =1 ) (( ) ( ) B A kos B A kos B kos A kos + + =2121) ( ) (( ) ( ) ( )( ) ( ) | | ( ) | | t kosmAt kosmAt kos At kos t kos mA t kos A t amm ccm ccc cm c c c c FC DSBe e e e ee e e+ + + =+ =2 2) (( ) t kos A t cc ce =) (( ) t kos A t mm me =) (( ) | | ( ) t kos t kos A A t amc m m c FC DSBe e + =) (6 Spektrum frekuensi isyarat amDSB-FCPemodulatan Amplitud( ) ( ) | | ( ) | | t kosmAt kosmAt kos A t amm ccm ccc c FC DSBe e e e e + + + =2 2) (Isyarat Pembawa Isyarat Jalur Sisi) (V Amplitud) (1 rads ecem ce e +m ce e 0cA2cmA2cmAme2 2m cA mA=mADi manaJalur Sisi BawahLSBJalur Sisi AtasUSBJalur PembawaJalur Memodulat7Pemodulatan AmplitudDomain MasaAmplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VMasa, t(s)Domain Frekuensim ce e +m ce e ceAmplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)mece8 Diketahui bahawa indeks pemodulatan adalahdi mana nilainya adalah di antara 0 dan 1 Berikut ditujukkan kesan daripada nilai indeks pemodulatan yang berbeza.( ) 1 0 s s mPemodulatan AmplitudcmAAm =) ( , 1c mA A m = =) ( , 1c mA A m < >9 Apabila pemodulatan terlebih (over-modulation) berlaku ia menyebabkan isyarat pembawa berubah fasa.Pemodulatan AmplitudFasa berubah102.2.2 Indeks Pemodulatan, mPemodulatan Amplitudmin maxmin maxmin maxmin max + ++ ++=+=V VV VV VV Vmp p p pp p p pV VV Vm +=min maxmin maxDi mana m cA A V + =+maxm cA A V =+min( ) ( )( ) ( )cmm c m cm c m cAAA A A AA A A Am= + + +=ataudanMakamAmAmAmA( ) | | t mkos A Sampulm ce + =+1( ) | | t mkos A Sampulm ce + =1max+VminVmin+VmaxVcA +cA 112.2.3 Kuasa amDSB-FC Dalam proses pemodulatan isyarat telah ditukarkan kepada isyarat elektrik, sama ada arus ataupun voltan. Jadi kita boleh boleh mewakilkan persamaan setiap komponen isyaratamDSB-FCseperti berikut:Pemodulatan Amplitud) (V Amplitud) (1 rads ecem ce e +m ce e 0cA2cmA2cmA2 2m cA mA=Di mana( ) ( ) | | ( ) | | t kosmAt kosmAt kos A t amm ccm ccc c FC DSBe e e e e + + + =2 2) (Isyarat Pembawa Isyarat LSB Isyarat USBcVLSBVUSBV12Pemodulatan AmplitudRA mRA mRARmARmARARVRVRVP P P Pc c cc c cUSB LSB cUSB LSB c Trms rms rms8 8 22 2 2 2 22 2 2 2 22 2 22 2 2+ + =|.|

\|+|.|

\|+|.|

\|=+ + =+ + =RAPcc22=42cUSB LSBP mP P = =Di manaMaka24 422 2cc cUSB LSB SBP mP m P mP P P=+ =+ =||.|

\|+ =+ =+ =21222mPP mPP P PcccSB c TdanOleh yang demikian hubungan di antara jumlah kuasa, PTyang dipancarkan berbanding dengan kuasa isyarat pembawa, Pcditunjukkan seperti berikut:13Pemodulatan Amplitudc TP P23=||.|

\|+ =212mP Pc TJika indeks pemodulatan, m adalah 1.Maka Oleh yang demikian, boleh disimpulkan bahawa jumlah kuasa yang dipancarkan oleh pemancar kebanyakkan adalah kuasa isyarat pembawa iaitu lebih kurang 66.67% daripada keseluruhan isyarat amDSB-FC. Manakala isyarat yang mengandungi maklumat iaitu isyarat LSB dan USB hanya memancarkan 33.33% sahaja daripada jumlah keseluruhan isyaratamDSBFC.Kecekapan, bagi isyarat amDSB-FCadalah% 100 =TSPPqDi mana PSadalah jumlah kuasa jalur isyarat yang mengandungi maklumat iaitu PSB.142.3 Pemodulatan Dua Jalur Sisi Pembawa Tertindas (DSB-SC) Pada proses pemodulatan amDSB-FCdidapati pembaziran kuasa telah berlaku. Ini kerana kuasa isyarat pembawa melebihi dari kuasa isyarat maklumat. Maka teknik pemodulatan DSBSC dapat mengatasi pembaziran tersebut.Pemodulatan AmplitudPemodulat DSB-SC( ) t kos t m t amc SC DSBe ) ( ) ( =m(t)c(t)15 Sekali lagi bagi memudahkan kita untuk menganilsa persamaan sinus m(t) digunakan. Jadi persamaan AMDSB-SCyang diperolehi adalah: Dengan menggunakan rumus trigonometri makaPemodulatan Amplitud( ) ( ) B A kos B A kos B kos A kos + + =2121) ( ) (( ) ( )( ) | | ( ) | | t kosAt kosAt kos t kos A t amm cmm cmm c m SC DSBe e e ee e+ + ==2 2) (( ) t kos A t mm me =) (( ) ( ) t kos t kos A t amc m m SC DSBe e =) (162.3.1 Isyarat amDSB-SCPemodulatan Amplitud( ) | | ( ) | | t kosAt kosAt amm cmm cmSC DSBe e e e + + =2 2) (17Pemodulatan AmplitudDomain MasaAmplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VMasa, t(s)Domain Frekuensim ce e m ce e +ceAmplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)mece18 Spektrum frekuensi isyarat amDSB-SCPemodulatan Amplitud) (V Amplitud) (1 rads ecem ce e +m ce e 02mA2mAme2mAJalur Sisi BawahLSBJalur Sisi AtasUSBJalur Memodulat( ) | | ( ) | | t kosAt kosAt amm cmm cmSC DSBe e e e + + =2 2) (Isyarat Jalur Sisi192.3.1.1 Kuasa amDSB-SC Jadi kita boleh boleh mewakilkan persamaan setiap komponen isyarat amDSB-SCseperti berikut:Pemodulatan Amplitud) (V Amplitud) (1 rads ecem ce e +m ce e 02mA2mA( ) | | ( ) | | t kosAt kosAt amm cmm cmSC DSBe e e e + + =2 2) (Isyarat LSB Isyarat USBLSBVUSBV20Pemodulatan AmplitudRARARARARARVRVP P Pmm mm mUSB LSBUSB LSB Trms rms48 82 2 2 222 22 22 2=+ =|.|

\|+|.|

\|=+ =+ =Didapati bahawa kuasa yang dipancarkan hanyalah jumlah kuasa jalur sisi. Dengan ini pembaziran yang berlaku dalam pemodulatan amDSB-FCdapat dikurangkan. Jika dianggapkan bahawa nilai rintangan, R adalah 1 ohm. Maka 42mTAP =SB TP P =Oleh yang demikian kecekapannya, adalah 100%212.3.2 Pemodulatan Satu Jalur Sisi (SSB) Kita telah mempelajari sebelum ini mengenai kedua-dua isyarat amDSBFCdan amDSBSC. Di mana ia memerlukan lebar jalur penghantaran sebanyak dua kali lebar jalur isyarat memodulat, m(t). Oleh kerana kedua-dua teknik pemodulatan tersebut memancarkan dua jalur sisi iaitu, LSB dan USB yang mengandungi isyarat maklumat yang sama. Pembaziran tenaga yang dipancarkan masih berlaku. Maka, satu lagi teknik pemodulatan akan dipelajari yang dipanggil sebagai amSSB . Di mana teknik ini hanya akan memancarkan hanya satu sahaja isyarat jalur sisi, sama ada LSB ataupun USB.Pemodulatan AmplitudPemodulat SSB( ) ( ) t t m t kos t m t amc h c SSBe e sin ) (21) (21) ( = m(t)c(t)22 Sekali lagi bagi memudahkan kita untuk menganilsa persamaan sinus m(t) digunakan. Manakala Jadi persamaan amSSByang dipeolehi adalah: Rumus trigonometri( ) t kos A t mm me =) (Pemodulatan Amplitud( ) ( ) ( ) ( )( ) | | ( ) | |( ) | | ( ) | |)`+ + + = =t kosAt kosAt kosAt kosAt tAt kos t kosAt amm cmm cmm cmm cmc mmc mmSSBe e e ee e e ee e e e4 44 4sin sin2 2) (( ) ( ) ( ) ( ) t tAt kos t kosAt amc mmc mmSSBe e e e sin sin2 2) ( =( ) t A t kos A t mm m m m hete sin2) ( =|.|

\| = ( ) ( ) B A kos B A kos B kos A kos + + =2121) ( ) ( ( ) ( ) B A kos B A kos B A + =2121) sin( ) sin( ;maka23 Kita boleh memilih sama ada ingin menghantar isyarat jalur sisi bawah (LSB) ataupun jalur sisi atas (USB). Tolak menghasilkan amSSB-LSBdan Campur menghasilkan amSSB-USBPemodulatan Amplitud( ) ( ) ( ) ( )( ) | | ( ) | |( ) | | ( ) | |( ) | | t kosAt kosAt kosAt kosAt kosAt tAt kos t kosAt amm cmm cmm cmm cmm cmc mmc mmUSB SSBe ee e e ee e e ee e e e+ =)`+ + + = =24 44 4sin sin2 2) (( ) ( ) ( ) ( )( ) | | ( ) | |( ) | | ( ) | |( ) | | t kosAt kosAt kosAt kosAt kosAt tAt kos t kosAt amm cmm cmm cmm cmm cmc mmc mmLSB SSBe ee e e ee e e ee e e e =)`+ ++ + =+ =24 44 4sin sin2 2) (24Pemodulatan Amplitud( ) | | t kos A t amm c m SSBe e = ) (Isyarat amSSB-LSB( ) | | t kos A t amm c m SSBe e + = ) (Isyarat amSSB-USB25 Spektrum frekuensi isyarat amSSBPemodulatan Amplitud( ) | |( ) | |+=t kosAt kosAt amm cmm cmSSBe ee e22) (Isyarat amSSB-LSBIsyarat amSSB-USB) (V Amplitud) (1 rads ecem ce e +m ce e 02mA2mAmemAJalur Sisi BawahLSBJalur Sisi AtasUSBJalur Memodulat26Pemodulatan AmplitudAmplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)Domain MasaAmplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VMasa, t(s)Domain Frekuensim ce e m ce e +cemeceAmplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VMasa, t(s)Amplitud, VFrekuensi, w(rad/s)m ce e m ce e +ce272.3.2.1 Kuasa amSSB Jadi kita boleh boleh mewakilkan persamaan setiap komponen isyarat amSSBseperti berikut:Pemodulatan Amplitud) (V Amplitud) (1 rads ecem ce e +m ce e 02mA2mAIsyarat LSBIsyarat USBLSBVUSBV( ) | |( ) | |+=t kosAt kosAt amm cmm cmSSBe ee e22) (28Pemodulatan AmplitudRARARARARARARVRVP P Pm mm mm mUSB LSBUSB LSB Trms rms4 48 82 2 2 22 22 22 22 2= == =|.|

\|=|.|

\|== == = Didapati bahawa kuasa yang dipancarkan dapat dikurangkan sebanyak 50% lagi iaitu berbanding dengan kuasa isyarat amDSB-SC . Jika dianggapkan bahawa nilai rintangan, R adalah1 ohm. Maka 42mTAP =USB LSB TP P P = =Oleh yang demikian kecekapannya, adalah 100%29 Spektrum frekuensi isyarat amSSBPemodulatan Amplitud( ) | |( ) | |+=t kosAt kosAt amm cmm cmSSBe ee e22) (Isyarat amSSB-LSBIsyarat amSSB-USB( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )+ + + + + + =m cmm cmm cmm cmSSBf f fAf f fAf f fAf f fAf AMo oo o2 22 2) (Spektrum amSSB-LSBSpektrum amSSB-USB) (Hz f) (V Amplitudcfm cf f +m cf f 0mf2mAJalur Sisi BawahLSBJalur Sisi AtasUSBJalur MemodulatmAmA30 VSB signal spectrum( ) ( ) cos(2 ) '( ) sin(2 )c c c cst A mt f t A mt f t t t = Pemodulatan Jalur Vestigal (VSB)Vestigial sideband (VSB) transmission : Modified AM transmission in which one sideband, the carrier, and only a portion of the other sideband are transmittedPemodulatan AmplitudVSB Signal, Spectrum VSB signal waveform( ) ( ) cos(2 ) '( ) sin(2 )c c c cst A m t f t A mt f t t t = where: '( ) :the output of ( )passing a filter ( ) :full upper sideband, with a partial lower sideband. ( ) :full lower sideband, with a partial upper sideband.mt m t+313233343536373839402.4 Penjananaan AM Penuh (DSB)Dua kaedah - kaedah terus dan kaedah tidak terus.(i) Kaedah terus+Eccosectvs(t)cosectvAM(t)Pemodulat terimbangIsyarat asalvs(t)mixer( ) ( )( ) ( ) t t v Et t v t E t vc s cc s c c AMee ecoscos cos+ =+ =41(ii) Kaedah tidak terusvs(t)vc(t)vivkvoperanti tidak linarPenapis Lulus Jalur(LPF)( )( ) t E t vt E t vc c cs s seecoscos==( ) ( ) ( ) t v t v t vc s i+ =Isyarat masukant E t E vc c s s ie e cos cos + =.........3322 1 0+ + + + =i i i kv m v m v m E vKeluaran peranti tak linar42( ) ( )( ) ( ) { } .... cos coscos cos cos cos.... cos cos 2cos cos cos cos.... cos cos cos cos2222222 1 1 02222222 1 1 022 1 0+ + + ++ + + + =+ ++ + + + =+ + + + + =t t E E mt E m t E m t E m t E m Et t E E mt E m t E m t E m t E m Et E t E m t E t E m E vs c s c c sc c s s c c s sc s c sc c s s c c s sc c s s c c s s ke e e ee e e ee ee e e ee e e eMakaIsyarat vk(t) kemudiannya ditapis dengan menggunakan penapis lulus jalur yang ditala pada frekuensi salun fo= fc. ( ) ( ) { }t t EmmE mt t E E m t E m vc s s cs c s c c s c c oe ee e e e ecos cos 2 1 cos cos cos1212 1||.|

\|+ = + + + =Maka keluaranpenapis ,vo(t) ;43Bandingkan dengan persamaan asas yang telah dipelajari sebelum ini ;( ) ( ) t t m E t vc s c AMcos cos 1+ =t t EmmE m t vc s s c oe e cos cos 2 1 ) (121||.|

\|+ =Didapati isyarat terhasil adalah sama kerana komponen frekuensi yang terhasil adalah sama walaupun berlainan amplitud.Spektrum frekuensi sebelum penapis Spektrum frekuensi selepas penapisvk0sambutan frekuensipenapispembawafs(fc-fs) fcf2fs2fc(fc+fs)vofLSB USBpembawa0 (fc+fs) (fc-fs) fc442.5 Penjananaan DSBSCSecara Terus menggunakan pemodulat terimbang/balanced modulator.Fungsinya seperti pendarab/multiplier menghasilkan isyarat LSB dan USB sahaja.Isyarat asalvs(t)cosectvs(t)cosectPendarabvv(a) Isyarat maklumattt(b) Isyarat pembawavDSBSCt(c) Isyarat termodulat DSBSC45Isyarat pembawa, vcdiberi oleh siri Fourier sebagai ;Analisa Matematikvc(t)= { sin ect +sin 3ect + }Jika vs(t)= Escos estdan k ialah faktor sensitiviti pemodulatMaka keluaran pemodulat diberi oleh persamaan ;( ) ( )( ) ( ) { }( ) ( ) { }( ) ( ))`|.|

\| +|.|

\|+ = + + = + =+ + =|.|

\|+ + = =t tkEt tkEt tkEt t kEt t t kEt v t kv vs c s css c s csc s c ssc s sc c s sc s oe ete ette e e ete e e etetee ete2cos2cos2sin sin2sin sin21 4..... sin4cos3 sin31sin4cosUSBLSB46Penjananaan DSBSC secara tidak terusvs(t))cosect(Isyarat DSBSC)Eccosectvs(t)-vs(t)(Ec+vs(t))cosect(Ec-vs(t))cosect++-Pemodulat AM penuhPemodulat AM penuh Menggunakan dua pemodulat AM penuh Masukan isyarat maklumat dengan polariti berbeza tetapiisyarat pembawa yang sama(Ec+ vs(t))cosect - (Ec- vs(t))cosect =vs(t))cosect472.6 Penjananaan SSBSC48vDSBSCvSSBSCPemodulat terimbangvs(t)cosectBPFBPF merupakan satu litar tertala (tuned circuit) yang sangat selective yang akan memilih samada LSB atau USB melepasinya.Tidak penting jalursisi mana yang dipilih kerana kedua-duanya mengandungi maklumat yang sama.4950Satu lagi kaedah - menggunakan dua pemodulat terimbang yang menghasilkan dua isyarat DSBSC dengan bezafasa 180o.Litar dikenali sebagai litar anjakan fasa (phase shifting).Penjananaan SSBSCPemodulat terimbang 1Anjakan fasa 900+vSSBSCPemodulat terimbang 2Anjakan fasa 900t t mE vc s csin sin2 =t t mE vc s ccos cos1 =t E t vs s scos ) ( =t Es ssint ccost csin51Keluaran pemodulat terimbang 1 :Analisa Matematikt t mE t vc s ce e cos cos ) (1=t t mE t vc s ce e sin sin ) (2=Keluaran pemodulat terimbang 2 :Keluaran adalah:vSSBSC= v1(t) + v2(t)( ) ( )( ) ( ) } cos {cos2} cos {cos2sin sin cos cost tmEt tmEt t mE t t mEs c s ccs c s ccc s c c s ce e e ee e e ee e e e+ ++ + =+ =t mE vs c c SSBSC) cos( e e =LSB yang dihantarcancelled52 VSB signal spectrum( ) ( ) cos(2 ) '( ) sin(2 )c c c cst A mt f t A mt f t t t = 2.7 Penjananaan VSBvVSB Penapis VSBvs(t)vDSBSC2cosectf (Hz)vVSBLSB USBpembawaBahagian ditapis keluar532.8 PenyahmodulatanPemodulatan AmplitudIsyarat maklumatIsyarat maklumatpenerimapemancarIsyarat termodulat (AM/FM)Proses mendapatkan semula isyarat memodulat atau maklumat asal. Ia dilakukan di bahagian penerima (Receiver). Penyahmodulatan dilakukan oleh litar penyahmodulat juga dipanggil litar pengesan (detector).Pengesan paling mudah dan ekonomik untuk gelombang AM adalah pengesan sampul (envelope detector).Sebabnya sistem AM penuh adalah lebih popular dibandingkan dengan sistem DSBSC dan SSBSC.542.8.1 Penyahmodulatan AMDSB-FC(i) Litar Pengesan Sampul nama lain litar Pengesan Penerus (rectifier detector) atau Pengesan Diod (diode detector) Kos yang murah Mudah Tidak memerlukan penjana pembawa tempatan (local carrier) Isyarat asal terdapat pada sampul isyarat termodulatPemodulatan Amplitud[Ec+ vs(t)] cos ect+CRRa b c dCLPFLitar Pengesan Sampul55Pemodulatan Amplitud(i) Pengesan SampulSekiranya RC terlalu besar, kadar kejatuhan voltan adalah lambatmenyebabkan berlakunya perepangan pepenjuru (diagonal clipping) dimana sebahagian puncak isyarat masukan tidak dapat di kesan padakeluaran. (Rujuk Rajah 2.18(a)) .Jika CR terlalu kecil, isyarat keluaran dari pemuat akan mengandungi riak (ripple) yang banyak dan wujud herotan pada isyarat maklumat yang dikehendaki (Rujuk Rajah 2.18(b)) .tRajah 2.18(a)tRajah 2.18(b)Kadar nyahcas atau kejatuhan voltan pada pemuat bergantung kepadaangkatap masa RC.RC terlalu besarRC terlalu kecil56Pemodulatan AmplitudLPFDiodPembuang Komponen DCR2R1C1C2Rs(i) Pengesan Sampul( )m mmRC2 / 121s Untuk atasi masalah tersebut pastikan:m - indek modulatan dan em - frekuensi sudut isyarat maklumat57Pemodulatan Amplitud1 1C Rs= tApabila s(t) > vo(t)Diod, D dalam keadaan pincang hadapanKapasitor, C1akan mengecas sehinggadi manaApabila s(t) < vo(t)Diod, D dalam keadaan pincang balikan Kapasitor, C1akan menyahcas sehinggadi mana1 1 2C R = tcf11