Modulation of AM Signals in Communication Systems, Schemes and Mind Maps of Communication

Download Modulation of AM Signals in Communication Systems and more Schemes and Mind Maps Communication in PDF only on Docsity!

PETUNJUK PRAKTIKUM

PRAKTIKUM

SISTEM

KOMUNIKASI

EL

Laboratorium Sistem

Kendali dan Komputer

Sekolah Teknik Elektro dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

MODUL PRAKTIKUM

SISTEM KOMUNIKASI

LABORATORIUM SISTEM KENDALI DAN KOMPUTER

SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

SEMESTER II TAHUN 2023-

Tugas Pendahuluan Modul 1

1. Apa itu NI ELVIS? Jelaskan fungsionalitasnya!
2. Apa fungsi dari multimeter digital (DMM), catu daya ( power supply ), osiloskop, dan generator sinyal ( function generator ) di NI ELVIS?
3. Berikan penjelasan tentang AM dan DSBSC!

Modul 1

Percobaan 1 – Pengenalan Alat Pengukuran NI ELVIS

Diskusi awal

Multimeter digital dan osiloskop adalah dua alat pengukuran yang paling umum digunakan dalam industri elektronika. Hampir seluruh pengukuran yang diperlukan untuk pengujian dan/atau perbaikan sistem elektronik dapat dilakukan hanya menggunakan dua alat ini.

Di saat yang sama, hanya ada sedikit laboratorium elektronika dan workshop yang tidak memiliki catu daya DC dan generator sinyal. Selain untuk membangkitkan tegangan uji DC, catu daya DC bisa digunakan untuk memberikan daya ke peralatan yang akan diuji. Generator sinyal digunakan untuk memberikan berbagai jenis sinyal uji AC.

Yang terpenting, NI ELVIS memiliki keempat alat uji tersebut dalam satu unit. Namun, alih-alih memiliki bacaan atau tampilan digitalnya sendiri, NI ELVIS mengirimkan informasinya ke sebuah alat akuisisi data, seperti NI USB-6251 yang akan mengkonversi informasinya ke dalam bentuk digital (jika belum) dan mengirimkan data tersebut melalui USB ke komputer untuk ditampilkan ke layar. Di komputer itu, peralatan NI ELVIS disebut dengan “instrumen virtual”. Hal ini bukan berarti simulasi perangkat lunak. Multimeter digital dan osiloskopnya adalah alat ukur nyata. Hal yang sama juga berlaku, yakni catu daya DC dan generator sinyal akan memunculkan tegangan nyata. Percobaan yang dilakukan di panduan ini akan memanfaatkan keempat alat NI ELVIS dan yang lainnya sehingga menjadi penting untuk anda memahami cara pengoperasiannya.

Percobaan yang Dilakukan

Percobaan ini mengenalkan anda dengan multimeter digital NI ELVIS, catu daya DC keluaran variabel (terdapat dua alat), osiloskop, dan generator sinyal. Penting untung diingat bahwa penggunaan osiloskop cukup sulit apabila belum terbiasa. Oleh karena itu, di percobaan ini akan diberikan prosedur untuk menyiapkan osiloskop untuk menampilkan sinyal 2kHz 4Vp-p dengan stabil setiap saat.

Peralatan

• Komputer yang sudah terpasang perangkat lunak yang mendukung
• NI ELVIS ditambah dengan kabel penyambungnya
• Unit NI Data Acquisition seperti USB-6251 (atau sebuah osiloskop dua kanal 20MHz)
• Modul eksperimental tambahan Emona DATEx
• Dua kabel penghubung BNC ke kabel banana 2mm
• Beberapa macam kabel penghubung banana ke banana

Digital Multimeter NI ELVIS (DMM) dapat mengukur beberapa besaran listrik berikut: Tegangan DC & AC, arus DC & AC, resistansi, kapasitansi, dan induktansi. Alat ini juga dilengkapi dengan penguji dioda dan kontinuitas. Opsi-opsi ini dapat dipilih dengan menggunakan kontrol Functions di virtual instrument -nya. Memindahkan penunjuk kursor ke opsi-opsi ini akan menunjukkan mode pengukuran apa yang akan digunakan.

11. Cobalah bereksperimen dengan kontrol Functions-nya dengan mengeklik setiap tombol sambil melihat nilai bacaan DMM.

Catatan 1: Perhatikan bahwa terdapat animasi untuk setiap tombol pada virtual instruments. Setiap kali anda mengeklik setiap tombol, tampilannya akan berubah seolah-olah seperti ditekan masuk (saat aktivasi) dan keluar (saat dinonaktifkan) secara nyata.

Catatan 2: Saat mengeklik tombolnya, coba dengarkan suara “clicks” yang berasal dari dalam NI ELVIS. Ini adalah suara relay yang dinyalamatikan sesuai dengan aksi pencetan tombol virtual yang dilakukan.

NI ELVIS DMM memungkinkan anda untuk memilih rentang pengukuran yang akan digunakan secara manual saat melakukan pengukuran. Alternatifnya, rentang ini dapat diubah menjadi otomatis sehingga rentang pengukurannya akan berubah menyesuaikan. Mengubah-ubah pengaturan ini untuk sekarang tidak akan memberikan efek signifikan sehingga akan dicoba nanti. Momen persis sampling dilakukan itu diindikasikan dengan kilatan lampu biru di pojok kanan bawah di bacaan virtual instrument -nya.

12. Cobalah untuk mengubah-ubah sampling DMM dengan menekan tombol Run dan Single di virtual instrument dan amati efeknya di pembacaan.

Selain dapat mengambil pengukuran terhadap nilai nol (seperti multimeter lainnya), NI ELVIS DMM juga dapat mengambil pengukuran terhadap pengukuran sebelumnya. Kontrol Null di virtual instrument digunakan untuk melakukan tujuan ini, tetapi fungsi ini tidak akan digunakan untuk percobaan saat ini sehingga tidak akan dicoba.

13. Gunakan virtual instrument untuk mengatur DMM dengan pengaturan berikut Function : DC Voltage Range : Auto Sampling : Run Null : Deactivated Catatan: Ini adalah setelan yang harus anda gunakan untuk mengukur tegangan DC di setiap percobaan di panduan ini.
14. Temukan NI ELVIS Variable Power Supplies di panel depan unitnya dan atur kedua saklar Control Mode ke posisi Manual seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2 di bawah.
15. Atur kontrol tegangan Variable Power Supplies ke posisi tengah.
16. Hubungkan rangkaian sesuai dengan Gambar 3 di bawah.

Catatan: Saat melakukannya, anda akan melihat beberapa aktivitas di DMM virtual instrument dan pengukuran yang terbaca akan berubah menjadi sekitar 6V.

Gambar 2

Gambar 3

17. Tentukan nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran positif Variable Power Supplies. Catat hasilnya di Tabel 1 di bawah ini.
18. Hubungkan DMM ke keluaran negatif Variable Power Supplies dan ulangi langkah sebelumnya.

Gambar 5

Catatan: Perhatikan bahwa koneksi dengan output Master Signals 2kHz SINE harus dihubungkan dengan plug banana berwarna merah. Plug banana hitam harus dihubungkan ke soket ground (GND) di modul DATEx.

24. Cobalah untuk mengoperasikan osiloskopnya dengan mengatur beberapa kontrol di virtual instrument.

Catatan 1: Seperti pada NI ELVIS DMM, tombol yang ada di virtual instrument ini juga disertai dengan animasi.

Catatan 2: Beberapa tombol yang ada tidak selalu tampak ditekan ketika melepas tombol mouse. Ini adalah kontrol sementara seperti tombol untuk memanggil lift yang tidak perlu ditekan lama.

Catatan 3: Kontrol putar atau kenob dapat diputar dengan menggerakan penunjuk mouse ke kontorlnya, kemudian menekan dan menahan tombol kiri mouse, lalu menggerakan mouse.

Prosedur untuk menyiapkan NI ELVIS Oscilloscope

25. Ikuti prosedur di bawah. Mintalah bantuan ke asisten apabila tidak dapat menemukan pengaturan yang dibutuhkan.

Catatan: Beberapa pengaturan yang tertera di bawah ini adalah setelan bawaan. Akan tetapi, periksalah tetap periksa pengaturan tersebut untuk memastikan sudah sama.

Umum

• Atur kontrol Sampling ke Run.
• Atur kontrol Marker ke posisi Off.

Vertikal

• Tetap nyalakan Kanal A, tetapi matikan Kanal B (untuk sekarang) dengan menekan tombol ON/OFF Display.
• Atur kontrol Source Kanal A ke posisi BNC/Board CH A dan atur kontrol Source Kanal B ke posisi BNC/Board CH B.
• Atur kontrol Position untuk kedua kanal ke posisi tengah dengan menekan tombol Zero.
• Atur kontrol Scale untuk kedua ke posisi 1V/div.
• Atur kontrol Coupling untuk kedua kanal ke posisi AC.

Horizontal

• Atur kontrol Timebase ke posisi 500μs/div.

Trigger

• Atur kontrol Source ke posisi CH A.
• Atur kontrol Level ke posisi tengah.
• Atur kontrol Slope ke posisi.

26. Gambarkan bentuk sinyal yang muncul di BCL.
27. Jika belum diaktifkan, nyalakan fitur pengukuran osiloskopnya dengan menekan tombol Meas Kanal A.

Catatan: Saat sudah menekan tombolnya, hasil pengukuran tegangan RMS, frekuensi, dan tegangan peak-to-peak sinyal akan ditampilkan dengan warna yang sama dengan warna sinyalnya.

28. Catat hasil pengukuran tegangan dan frekuensi sinyal di Tabel 2.
29. Gunakan nilai frekuensi sinyal itu untuk menghitung periodenya.

Tabel 2

Bagian D – Generator sinyal NI ELVIS

30. Temukan posisi NI ELVIS Function Generator di panel depan unitnya dan ubah saklar Control Mode ke posisi Manual seperti yang ditunjukkan Gambar 6 di bawah.

Tabel 3

38. Atur Function Generator untuk mendapatkan tegangan keluaran peak-to-peak maksimum dan ulangi Langkah 36.
39. Gambarkan bentuk sinyal untuk keluaran peak-to-peak maksimum ini di BCL.

Percobaan 2 – Pengenalan Kontrol soft front-panel

Prosedur Percobaan

Bagian A – Soft control NI ELVIS Variable Power Supplies dan Function Generator

1. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 8 di bawah.

Gambar 8

2. Jalankan NI ELVIS DMM virtual instrument (VI).
3. Jalankan NI ELVIS Variable Power Supplies VI.
4. Geser saklar keluaran positif Variable Power Supplies Control Mode Manual ke posisi OFF.

Gambar 9

5. Variasikan keluaran positif Variable DC menggunakan mouse untuk mengatur kontrol tegangan Variable Power Supplies VI’s.
6. Hubungkan DMM ke keluaran negatif Variable DC.
7. Ulangi Langkah 4 dan 5 untuk mengubah keluaran negatif Variable DC.
8. Tutup jendela Variable Power Supplies dan DMM VI.
9. Jalankan NI ELVIS Function Generator VI.
10. Geser saklar Control Mode Manual Function Generator ke posisi OFF.
11. Tekan kontrol ON/OFF Function Generator VI untuk menyalakannya.
12. Atur Function Generator menggunakan VI (atau kontrol “soft”) untuk spesifikasi sinyal output seperti berikut:
    • Waveshape : Triangular
    • Frequency : 2.5kHz
    • Amplitude : 4Vp-p (which is 2Vp on the VI)
    • DC Offset : 0V
13. Hubungkan rangkaian seperti Gambar 10 di bawah.

Gambar 10

14. Jalankan NI ELVIS Oscilloscope VI.
15. Atur osiloskopnya dengan pengaturan yang sama seperti pada Percobaan 1 dengan memastikan bahwa kontrol Trigger Source-nya diubah ke CH A.
16. Gunakan fitur pengukuran osiloskop untuk memeriksa apakah keluaran generator sinyal sudah sesuai dengan spesifikasi.
17. Gambarkan bentuk sinyal yang tampak pada tampilan osiloskop di BCL.

Gambar 12

Gambar 13

Percobaan 3 – AM dan DSBSC

Diskusi Awal

Gambar 14 di bawah ini menunjukkan sinyal AM dan DSBSC yang akan dihasilkan dengan input yang sama (misalnya, sinyal sinusoidal 1 kHz untuk sinyal pesan dan sinyal sinusoidal 100 kHz untuk sinyal pembawanya).

Gambar 14

Kedua sinyal ini tampak berbeda karena masing-masing memuat dua sinyal sinusoidal yang berbeda. Maksudnya adalah, keduanya memiliki komposisi spektrum yang berbeda. Alasannya bisa dijelaskan

dengan melihat model matematika untuk AM dan DSBSC. Jika dibandingkan secara berdampingan, persamaan untuk AM dan DSBSC sedikit berbeda.

AM = (DC + pesan) x pembawa DSBSC = pesan x pembawa

Dan juga, ketika persamaan di atas diselesaikan untuk input di atas, kita dapatkan bahwa sinyal AM dan DSBSC terdiri dari:

AM DSBSC Deskripsi 100kHz - Sinyal sinusoidal pada frekuensi sinyal pembawa 101kHz 101kHz Sinyal sinusoidal dengan frekuensi yang sama dengan penjumlahan frekuensi sinyal pesan dan pembawa ( upper sideband atau USB) 99kHz 99kHz Sinyal sinusoidal dengan frekuensi yang sama dengan selsisih frekuensi sinyal pesan dan pembawa ( lower sideband atau LSB)

Seperti yang anda lihat, sinyal AM mengandung sinyal pembawa sementara sinyal DSBSC tidak. Bila kita perhatikan lagi, tampilan osiloskop sebenarnya adalah grafik waktu (di sumbu-X) terhadap tegangan (di sumbu-Y). Grafik yang diplot dengan cara ini dikatakan sebagai grafik domain waktu.

Cara lain untuk merepresentasikan sinyal seperti AM dan DSBSC adalah dengan menggambarkan seluruh sinyal sinusoidal yang terkandung di dalamnya dengan sumbu-X yang digunakan bukan untuk mewakili waktu, melainkan frekuensi. Dengan kata lain, grafik ini digambarkan dalam domain frekuensi. Ketika sinyal AM and DSBSC di Gambar 14 digambarkan dengan cara ini, kita akan mendapatkan grafik seperti pada Gambar 15 di bawah.

Di situasi yang melibatkan lebih dari satu sinyal sinusoidal, nilai bandwidth ini dapat dihitung dengan menggunakan frekuensi tertinggi pada sinyal pesannya.

Percobaan yang Dilakukan

Untuk percobaan ini, anda akan menggunakan Emona DATEx untuk membangkitkan sinyal AM dan DSBSC nyata untuk kemudian dianalisis komponen spektrum sinyalnya menggunakan NI ELVIS Dynamic Signal Analyzer.

Prosedur Percobaan

Bagian A – Membangkitkan sinyal AM dengan menggunakan sinyal pesan sederhana

1. Jalankan perangkat lunak NI ELVIS.
2. Jalankan DATEx soft front-panel (SFP).
3. Periksa apakah anda sudah dapat mengontrol modul DATEx dengan mengaktifkan kontrol PDM/TDM di modul PCM Encoder pada DATEx SFP.
4. Geser saklar Control Mode Manual di output negatif NI ELVIS Variable Power Supplies ke posisi OFF.
5. Jalankan Variable Power Supplies VI.
6. Putar kontrol soft Voltage output negatif Variable Power Supplies ke posisi tengah.
7. Anda tidak perlu mengatur lagi Variable Power Supplies VI sehingga cukup minimize jendelanya (jangan ditutup karena akan menghentikan kontrol VI ke alatnya).
8. Temukan modul Adder di DATEx SFP dan putar penuh kontrol soft G dan g berlawanan jarum jam.
9. Jalankan NI ELVIS DMM VI.
10. Setel DMM untuk mengukur tegangan DC.
11. Hubungkan rangkaian seperti pada Gambar 16 di bawah.

Gambar 16

12. Atur modul kontrol soft g di modul Adder untuk memperoleh tegangan DC 1 V di output Adder. Pastikan nilainya sudah sesuai dengan mengukur tegangan tersebut menggunakan DMM.
13. Tutup DMM VI – anda tidak perlu menggunakannya lagi (kecuali kontrol soft g -nya tidak sengaja terubah).
14. Jalankan Function Generator VI.
15. Atur generator sinyal dengan menggunakan soft controls sehingga dapat mengoutput sinyal dengan spesifikasi berikut:
    • Waveshape: Sine
    • Frequency: 10 kHz
    • Amplitude: 4Vpp
    • DC Offset: 0V
16. Jalankan NI ELVIS Oscilloscope VI dan setel osiloskopnya
    • Kontrol Coupling Kanal A ke posisi DC
    • Kontrol Scale Kanal A ke posisi 50mV/div
    • Kontrol Timebase ke posisi 50μs/div
17. Sambil memperhatikan output modul Adder di osiloskop, putar kontrol soft G -nya searah jarum jam untuk memperoleh sinyal sinusoidal 1Vp-p.
18. Atur kontrol Timebase untuk menampilkan kira-kira sebanyak dua periode sinyal pesannya.
19. Aktifkan input Kanal B osiloskop untuk menampilkan output modul Multiplier dan sinyal pesannya.
20. Gunakan kendali posisi Kanal A osiloskop untuk melapisi sinyal pesan dengan selubung atas dan bawah sinyal AM sehingga kedua sinyal bisa dibandingkan.

Pengesetan ini dapat direpresentasikan dengan diagram blok seperti pada Gambar 17 di bawah. Pengesetan ini mengimplementasikan persamaan AM = (1 VDC + 1 Vp-p 10 kHz sinusoidal) x 4Vp-p 100kHz sinusoidal.

Gambar 17