Makalah Frequency Shift Keying (FSK)
Filed Under :
Rabu, 10 Desember 2014
MAKALAH
“Frequency Shift Keying”
oleh
Abdillah Irsyad El Nur NIM 111910201088
Abdillah Irsyad El Nur NIM 111910201088
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JEMBER
2014
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Modulasi adalah proses perubahan (varying)
suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu
informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekeunsi
rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang
sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal
yaitu: amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat
dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk
membentuk sinyal yang termodulasi.
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi
disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi
awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan
yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
Informasi yang dikirim bisa berupa data analog
maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu modulasi analog dan
modulasi digital.
Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk
gelombang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik
gelombangnya. Sinyal analog bekerja dengan mentransmisikan suara dan gambar
dalam bentuk gelombang kontinu (continous varying). Dua parameter/karakteristik
terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitude dan frekuensi.
Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang sinus, mengingat gelombang
sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan
bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpaduan
sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal analog, maka jangkauan transmisi
data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise.
Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang
dapat mengubah signal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan
biner), sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, proses informasinya pun
mudah, cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai
jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal
dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasadisebut
dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat
berupa nol (0) atau satu.
Modulasi digital merupakan proses penumpangan
sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital
sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang
pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki
ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated
carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing,
sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap
tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat
digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang
radio). Pada dasarnya dikenal 3 prinsip atau sistem modulasi digital yaitu:
ASK, FSK, dan PSK.
1.2
Rumusan Masalah
Dalam makalah ini yang akan dibahas adalah mengenai
salah satu dari modulasi digital yaitu Frekuensi Shift Keying meyangkut pengertian
modulasi Frekuensi Shift Keying proses modulasinya dan pengaplikasian pada
modulasi ini.
1.3
Tujuan
Tujuan dalam pembuatan makalah ini adalah untuk
mengetahui serta memahami tentang modulasi digital yaitu Frekuensi Shift Keying
berikut pengaplikasiannya.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Modulasi dan Demodulasi
Modulasi adalah suatu proses dimana parameter
dari suatu gelombang divariasikan secara proposional terhadap gelombang lain.
Parameter yang diubah tergantung pada besarnya modulasi yang diberikan. Proses
modulasi membutuhkan dua buah sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi
dan sinyal pembawa (carrier) dimana sinyal informasi tersebut ditumpangkan oleh
sinyal carrier.
Maka secara garis besar dapat diasumsikan bahwa
modulasi merupakan suatu proses dimana gelombang sinyal termodulasi
ditransmisikan dari transmitter ke receiver. Pada sisi receiversinyal modulasi
yang diterima dikonversikan kembali kebentuk asalnya, proses ini disebut dengan
demodulasi. Rangkaian yang digunakan untuk proses modulasi disebut dengan
modulator, sedangkan rangkaian yang digunakan untuk proses demodulasi disebut
demodulator.
Modulasi terbagi menjadi dua bagian yaitu
modulasi sinyal analog dan modulasi sinyal digital.
2.2 Modulasi
Analog
Modulasi analog
adalah proses pengiriman sinyal data yang masih berupa sinyal analog atau
berbentuk sinusoidal. Adapun yang termasuk kedalam modulasi analog adalah
sebagai berikut:
1.
Amplitude Modulation (AM)
Amplitude
Modulation (AM) adalah modulasi yang paling sederhana. Gelombang pembawa (carrier
wave) diubah amplitudonya sesuai dengan signal informasi yang akan dikirimkan.
Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa pergeseran
frekuensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan
ditransmisikan.
2.
Frequency Modulation (FM)
Frequency
Modulation (FM) adalah nilai frekuensi dari gelombang pembawa (carrier wave)
diubah-ubah menurut besarnya amplitudo dari sinyal informasi. Karena noise pada
umumnya terjadi dalam bentuk perubahan amplitudo, FM lebih tahan terhadap noise
dibandingkan dengan AM.
3.
Phase Modulation (PM)
Phase Modulation (PM) adalah proses modulasi
yang mengubah fasa sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal
pemodulasinya. Sehingga dalam modulasi PM amplitudo dan frekuensi yang dimiliki
sinyal pembawa tetap, tetapi fasa sinyal pembawa berubah sesuai dengan
informasi.
Adapun bentuk dari sinyal modulasi analog adalah sebagai berikut :
Gambar 2.1
Bentuk sinyal modulasi analog.
2.3 Modulasi
Digital
Modulasi digital
adalah teknik pengkodean
sinyal dari sinyal
analog ke dalam sinyal digital
(bit-bit pengkodean). Pada teknik ini, sinyal informasi digital yang akan
dikirimkan dipakai untuk
mengubah frekuensi dari
sinyal pembawa. Dalam komunikasi
digital, sinyal informasi
dinyatakan dalam bentuk
digital berupa biner ”1” dan ”0”, sedangkan gelombang pembawa berbentuk
sinusoidal yang termodulasi disebut juga modulasi digital. Adapun yang termasuk kedalam modulasi digital
adalah sebagai berikut:
1.
Amplitude Shift Keying (ASK)
Modulasi
digital Amplitude Shift Keying (ASK) adalah pengiriman sinyal digital
berdasarkan pergeseran amplitudo. Sistem modulasi ini merupakan sistem modulasi
yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan dan sinyal digital 0
sebagai suatu nilai
tegangan yang bernilai
0 volt. Sehingga
dapat diketahui bahwa didalam
sistem modulasi ASK,
kemunculan frekuensi gelombang pembawa
tergantung pada ada
tidaknya sinyal informasi
digital. Adapun bentuk dari sinyal
modulasi digital Amplitude Shift Keying (ASK) adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2
Sinyal modulasi digital Amplitude Shift Keying (ASK).
2.
Frequency Shift Keying (FSK)
Modulasi
digital Frequency Shift
Keying (FSK) merupakan
sejenis Frequency Modulation (FM),
dimana sinyal pemodulasinya
(sinyal digital) menggeser outputnya
antara dua frekuensi
yang telah ditentukan
sebelumnya, yang biasa diistilahkan frekuensi mark
dan space. Modulasi digital dengan FSK
juga
menggeser frekuensi carrier
menjadi beberapa frekuensi
yang berbeda didalam band-nya sesuai
dengan keadaan digit
yang dilewatkannya. Jenis modulasi ini
tidak mengubah amplitudo
dari signal carrier
yang berubah hanya frekuensi.
Teknik FSK banyak digunakan untuk informasi
pengiriman jarak jauh atau
teletype.
Standar FSK untuk teletype sudah dikembangkan selama bertahun-tahun, yaitu untuk
frekuensi 1270 Hz
merepresentasikan mark atau
1, dan 1070
Hz merepresentasikan space atau
0. Adapun bentuk
dari sinyal modulasi
digital Frequency Shift Keying (FSK) adalah sebagai berikut:
Gambar 2.3
Sinyal modulasi digital Frequency Shift Keying (FSK).
3.
Phase Shift Keying (PSK)
Modulasi digital
Phase Shift Keying
(PSK) merupakan modulasi
yang menyatakan pengiriman sinyal
digital berdasarkan pergeseran
fasa. Biner 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal
dengan fasa yang sama terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan biner 1
diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan
fasa berlawanan dengan
sinyal dengan sinyal
yang dikirim sebelumnya. Dalam proses
modulasi ini, fasa
dari frekuensi gelombang
pembawa berubahubah sesuai dengan
perubahan status sinyal informasi digital.
Adapun bentuk dari sinyal modulasi digital Phase Shift Keying (PSK)
adalah sebagai berikut:
Gambar 2.4 Sinyal
modulasi digital Phase Shift Keying (PSK).
Namun untuk cara kerja sistem dari perancangan alat lebih dititik beratkan pada modulasi digital
Frequency Shift Keying (FSK).
BAB III
PEMBAHASAN
Frequency shift keying (FSK) merupakan sistem
modulasi digital yang relatif sederhana, dengan kinerja yang kurang begitu
bagus dibandingkan sistem PSK atau QAM. FSK biner adalah sebuah bentuk modulasi
sudut dengan envelope konstan yang mirip dengan FM konvensional, kecuali bahwa
dalam modulasi FSK, sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner yang bervariasi
diantara dua level tegangan diskrit sehingga berbeda dengan bentuk perubahan
yang kontinyu pada gelombang analog. Ekpresi yang umum untuk sebuah sinyal FSK
biner adalah:
Dari persamaan
diatas dapat dilihat
bahwa dengan FSK
biner amplitudo carrier
Vc tetap konstandengan adanya
modulasi. Bilamana, output
frekuensi carrier (wc)
akan berges er dengan suatu nilaisebanding + Dw/2 radian. Pergeseran frekuensi (Dw/2) adalah sebanding dengan amplitudo
dan polaritas pada
sinyal input biner.
Sebagai contoh, sebuah
biner satu akan bernilai
+1 volt dan
sebuah biner nol
akan bernilai –1
volt yang menghasilkan pergeseran frekuensi
pada +Dw/2 dan
-Dw/2. Sebagai tambahan, laju
pada pergeseran frekuensi
adalah sebanding dengan setengah
laju perubahan sinyal
input biner fm(t) (yaitu bit rate
input). Sehingga deviasi (pergeseran) sinyal output carrier diantara wc + Dw/2 dan wc - Dw/2 pada laju
senilai fm.
3.1
Modulator FSK (
Pemancar Binary FSK)
Dengan FSK biner,pada frekuensi carrier
tergeser (terdeviasi) oleh input data biner.Sebagai konsekuensinya, output
pada suatu modulator
FSK biner adalah
suatu fungsi step
pada domainfrekuensi. Sesuai perubahan
sinyal input biner
dari suatu logic
0 ke logic
1, dan sebaliknya, output
FSKbergeser diantara dua frekuensi: suatu
„‟mark‟‟ frekuensi atau logic 1 dan
suatu “space” frekuensi atau logic
0.Dengan FSK biner, ada suatu perubahan frekuensi output setiap adanya
perubahan kondisi logic padasinyal input. Sebagai konsekuensinya, laju perubahan
output adalah sebanding dengan laju perubahan input.Dalam modulasi digital,
laju perubahan input pada modulator disebut bit rate dan memiliki satuan bit per second (bps). Laju perubahan pada
output modulator disebut baud atau baud
rate dan sebandingdengan keterkaitan waktu pada satu elemen sinyal output.
Esensinya, baud adalah kecepatan simbol perdetik. Dalam FSK
biner, laju input dan
laju output adalah sama; se hingga,
bit rate dan baud rate adalahsama. Suatu FSK biner secara sederhana
diberikan seperti Gambar (3.1).
Gambar 3.1
Pemancar FSK Biner
3.2
Pertimbangan
bandwidth pada FSK
Sebagaimana
system komunikasi slektronik
yang lain, bandwidth
merupakan hal penting dalammerancang sebuah
pemancar FSK. Sistem
ini memiliki kesamaan
dengan system modulasi FM
analog. Gambar (3.2) memberikan
ilustrasi sebuah diagram
blok pemancar FSK.
Gambar 3.2
Hubungan input dan output pada modulator FSK
Pada
Gambar (3.2) menunjukkan
sebuah modulator FSK
biner, yang mana
memiliki kemiripan dengan modulator
FM, dan ini
seringkali berupa VCO
(voltage controlled oscillator).
Input rate tercepat ada pada perubahan
anngka 1/0 secara beruntun, yang dalam hal ini
digambarkan sebagai bentuk
gelombang persegi. Sebagai konsekuensinuya, hanya frekuensi fundament al
yang dipakai sebagai
acuan.Saat ini terjadi
nilai frekuensi modulasi tertinggi sebanding dengan set engah
input rate.
Frekuensi
rest pada VCO
dipilih sedemikian hingga
ini j atuh
tepat ditengah diantara frekuensimark dan
space. Sebuah kondisi
logika 1 mengg eser
VCO dari kondisi
frekuensi rest menjadi frekuensi
mark,dan logika 0 menggeser frekuensi VCO dari rest menjadi space.
Sebagai konsekuensinyaperubahan keadaan input
1/0 secara berurutan menyebabkan deviasi frekuensi dari mark ke space.Dalam modulator
FSK biner, Df
merupakan puncak deviasi
frekuensi pada carrier
dan nilainya sebanding dengan
besarnya beda frekuensi
ant ara mark dan
rest . Nilai
ini sebanding dengan setengahbeda
antara mark dan
space. Puncak dari
deviasi frekuensi tergantung dari
amplitudo sinyal pemodulasi.
Dalam sinyal digital biner, semua logika 1
memiliki level tegangan yang sama, demikian pula halnya dengan
semua loghika 0.
Sebagai konsekuensinya pada
system FSK memiliki frekuensi deviasi yang konstan dan
selalu pada nilai maksimum.
Gambar 3.3
Gambaran frekuensi pada FSK
Output pada modulator FSK dikaitkan dengan
input biner dapat ditunjukkan dengan Gambar (3.3). Disini logika 0 berkaitan
dengan frekuensi space (fs) , dan logika 1 berkaitan dengan frekuensi mark(fm).
Sedangkan frekuensi carrier
dinyatakan sebagai fs.
Frekuensi deviasi sinyatakan
dengan hubungan berikut ini:
Dimana tb merupakan waktu untuk satu bit dalam
satuan detik, sedangkan besarnya fm dan fs dinyatakan sebagai:
Dari Gambar tersebut dapat dilihat bahwa FSK
tersusun dari dua gelombang sinuso ida pada frekuensi fm dan fs. Gelombang
pulsa sinus memiliki spectrum frekuen si untuk sinyal FSK yang dapat
digambarkan sebagai fungsi
(sin x)/x. Sebagai
konsekuensinya, kita dapat mewakili spectrum output untuk sinyal FSK seperti ditunjukkan pada
Gambar (3.4) Bentuk bandwidth pada FSK dapat didekati sebagai:
3.3
Demodulator FSK
(receiver FSK )
Rangkaian
yang paling umum
digunakan untuk demodulasi
sinyal FSK biner
adalah phaselocked-loop
(PLL), yang ditunjukkan
dalam blok diagr am
pada Gambar 2.
Suatu demodulator FSK-PLL bekerja
sangat mirip dengan demodulator PLL-FM. Sesuai
input ke PLL bergeser diantara frekuensi markdan space, dc error voltage
pada output fase komparator mengikuti
pergeseran frekuensi. Karena
hanya ada dua
frekuensi input (mark
dan space), maka disini juga
hanya ada dua output error voltage.Satu mewakili suatu logic 1‟ dan lainnya mewakili suatu
logic 0‟. Sehingga,
frekuensi natural pada PLL
dibuatsama untuk frekuensi center pada mosulator FSK. Sebagai suatu hasil,
perubahan dalam dc error voltage mengikuti perubahan dalam input frekuensi
analog dan simetris disekitar 0 V dc.
Gambar 3.5
Demulator PLL-FSK
3.4
Kinerja Binary
FSK
Kita mulai dengan menganalisa kinerja pada
matched filter coherent yang dalam hal ini menggunakan correlation
detector. Kinerja system
correlation detector untuk
system komunikasi biner dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut:
Penurunan
ini didasari asumsi
(anggapan) bahwa keduia
sinyal memiliki priority probability yang sama.Untuk aplikasi
system FSK, dimana
sehingga E dan r diberikan sebagai
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari makalah ini didapat beberapa
kesimpulan yang diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Modulasi adalah suatu proses dimana parameter
dari suatu gelombang divariasikan secara proposional terhadap gelombang lain. Proses
modulasi membutuhkan dua buah sinyal pemodulasi yang berupa sinyal informasi
dan sinyal pembawa (carrier) dimana sinyal informasi tersebut ditumpangkan oleh
sinyal carrier.
2. Modulasi analog adalah proses pengiriman sinyal
data yang masih berupa sinyal analog atau berbentuk sinusoidal. Adapun yang
termasuk kedalam modulasi analog adalah Frequency Modulation (AM), Frequency
Modulation (FM) dan Phase Modulation (PM).
3. Modulasi
digital adalah teknik
pengkodean sinyal dari
sinyal analog ke dalam sinyal digital (bit-bit pengkodean).
Pada teknik ini, sinyal informasi digital yang
akan dikirimkan dipakai
untuk mengubah frekuensi
dari sinyal pembawa. Adapun yang termasuk kedalam modulasi
digital adalah Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), dan Phase
Shift Keying (PSK).
4.
FSK biner adalah sebuah bentuk modulasi sudut
dengan envelope konstan yang mirip dengan FM konvensional, kecuali bahwa dalam modulasi
FSK, sinyal pemodulasi berupa aliran pulsa biner yang bervariasi diantara dua
level tegangan diskrit sehingga berbeda dengan bentuk perubahan yang kontinyu
pada gelombang analog.
5.
DAFTAR PUSTAKA
http://muhamadadityaroyandi.blogspot.com/p/modulasi.html
http://www.scribd.com/doc/71015012/FSK
www.scribd.com/ddayyan/d/.../18-Frequency-Shift-Keying-FSK
en.wikipedia.org/wiki/Frequency-shift_keying
2 komentar:
thanks gan referensinya..
thanks
Posting Komentar