Dasar-Dasar Teknik Modulasi

"Konversi digital ke analog adalah proses mengubah salah satu karakteristik dari sinyal analog berdasarkan informasi dalam data digital. Gelombang sinus didefinisikan oleh tiga karakteristik: amplitudo, frekuensi, dan fase. Saat kami mengubah siapa pun dari karakteristik ini, kami membuat versi berbeda dari wave itu. Jadi, dengan mengubah satu karakteristik sinyal listrik sederhana, kita dapat menggunakannya untuk merepresentasikan data digital. ----- FMUSER"


Ada tiga mekanisme untuk memodulasi data digital menjadi sinyal analog: penguncian amplitudo pergeseran (ASK), pengalihan frekuensi (FSK), dan pengalihan fase (PSK). Selain itu, ada mekanisme keempat (dan lebih baik) yang menggabungkan perubahan baik amplitudo dan fase, yang disebut modulasi amplitudo quadrature (QAM).

Bandwidth
Bandwidth yang diperlukan untuk transmisi analog data digital sebanding dengan laju sinyal kecuali untuk FSK, di mana perbedaan antara sinyal pembawa perlu ditambahkan.

Lihat Juga: >> Perbandingan 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

Sinyal Pembawa
Dalam transmisi analog, perangkat pengirim menghasilkan sinyal frekuensi tinggi yang bertindak sebagai basis untuk sinyal informasi. Sinyal dasar ini disebut sinyal pembawa atau frekuensi pembawa. Perangkat penerima disesuaikan dengan frekuensi sinyal pembawa yang diharapkannya dari pengirim. Informasi digital kemudian mengubah sinyal pembawa dengan memodifikasi satu atau lebih karakteristiknya (amplitudo, frekuensi, atau fase). Modifikasi semacam ini disebut modulasi (menggeser kunci).

1. Penguncian Amplitude Shift:
Dalam penguncian shift amplitudo, amplitudo sinyal pembawa bervariasi untuk membuat elemen sinyal. Baik frekuensi dan fase tetap konstan saat amplitudo berubah.

Biner ASK (BASK)
ASK biasanya diimplementasikan hanya dengan dua level. Ini disebut sebagai penguncian shift amplitudo biner atau on-off keying (OOK). Amplitudo puncak dari satu level sinyal adalah 0; yang lainnya sama dengan amplitudo frekuensi pembawa. Gambar berikut ini memberikan pandangan konseptual binary ASKS.

 

Lihat Juga: >> Apa Perbedaan antara AM dan FM? 

Implementasi:
Jika data digital disajikan sebagai sinyal digital NRZ unipolar dengan tegangan tinggi 1V dan tegangan rendah 0V, implementasi dapat dicapai dengan mengalikan sinyal digital NRZ dengan sinyal pembawa yang berasal dari osilator yang direpresentasikan dalam gambar berikut. Ketika amplitudo sinyal NRZ adalah 1, amplitudo frekuensi pembawa dipegang; ketika amplitudo sinyal NRZ adalah 0, amplitudo frekuensi pembawa adalah nol.




Bandwidth untuk ASK:
Sinyal pembawa hanya satu gelombang sinus sederhana, tetapi proses modulasi menghasilkan sinyal komposit non-periodik. Sinyal ini memiliki frekuensi yang terus menerus. Seperti yang kami harapkan, bandwidth sebanding dengan laju sinyal (baud rate).

Namun, biasanya ada faktor lain yang terlibat, disebut d, yang tergantung pada proses modulasi dan penyaringan. Nilai d adalah antara 0 dan 

●Ini berarti bahwa bandwidth dapat dinyatakan seperti yang ditunjukkan, di mana S adalah laju sinyal dan B adalah bandwidth.

Rumus menunjukkan bahwa bandwidth yang diperlukan memiliki nilai minimum S dan nilai maksimum 2S. Poin terpenting di sini adalah lokasi bandwidth. Bagian tengah bandwidth adalah tempat fc frekuensi pembawa, berada. Ini berarti jika kita memiliki saluran bandpass yang tersedia, kita dapat memilih fc kita sehingga sinyal termodulasi menempati bandwidth itu. Ini sebenarnya keuntungan paling penting dari konversi digital ke analog.

Lihat Juga: >>Apa itu QAM: modulasi amplitudo quadrature 

2. Penguncian Pergeseran Frekuensi

Dalam penguncian frekuensi, frekuensi sinyal pembawa bervariasi untuk merepresentasikan data. Frekuensi sinyal termodulasi adalah konstan untuk durasi satu elemen sinyal, tetapi perubahan untuk elemen sinyal berikutnya jika elemen data berubah. Amplitudo puncak dan fase tetap konstan untuk semua elemen sinyal.

FSK Biner (BFSK)
Salah satu cara untuk berpikir tentang FSK biner (atau BFSK) adalah dengan mempertimbangkan dua frekuensi operator. Pada Gambar berikut, kami telah memilih dua frekuensi pembawa f1 dan f2. Kami menggunakan operator pertama jika elemen data adalah 0; kami menggunakan yang kedua jika elemen data adalah 1.




Gambar di atas menunjukkan, bagian tengah dari satu bandwidth adalah f1 dan yang lainnya adalah f2. Baik f1 dan f2 terpisah dari titik tengah antara kedua band. Perbedaan antara dua frekuensi adalah 2∆f.

Lihat Juga: >> Modulator & Demodulator QAM  

Implementasi:
Ada dua implementasi BFSK: non-koheren dan koheren. Dalam BFSK non-koheren, mungkin ada diskontinuitas dalam fase ketika satu elemen sinyal berakhir dan berikutnya dimulai. Dalam BFSK yang koheren, fase berlanjut melalui batas dua elemen sinyal. BFSK non-koheren dapat diimplementasikan dengan memperlakukan BFSK sebagai dua modulasi ASK dan menggunakan dua frekuensi pembawa. BFSK yang koheren dapat diimplementasikan dengan menggunakan satu osilator yang dikendalikan tegangan (VCO) yang mengubah frekuensinya sesuai dengan tegangan input.

Gambar berikut menunjukkan ide yang disederhanakan di balik implementasi kedua. Input ke osilator adalah sinyal NRZ unipolar. Ketika amplitudo NRZ adalah nol, osilator menjaga frekuensi regulernya; ketika amplitudo positif, frekuensinya meningkat.

Bandwidth untuk BFSK:

Gambar di atas menunjukkan bandwidth FSK. Sekali lagi sinyal pembawa hanya gelombang sinus sederhana, tetapi modulasi menciptakan sinyal komposit non-periodik dengan frekuensi kontinu. Kita dapat menganggap FSK sebagai dua sinyal ASK, masing-masing dengan frekuensi pembawa sendiri f1 dan f2. Jika perbedaan antara dua frekuensi adalah 2∆f, maka bandwidth yang diperlukan adalah

3. Penguncian Fase Pergeseran:
Dalam penguncian fase pergeseran, fase pembawa bervariasi untuk mewakili dua atau lebih elemen sinyal yang berbeda. Amplitudo dan frekuensi puncak tetap konstan saat fase berubah.

PSK Biner (BPSK):
PSK yang paling sederhana adalah PSK biner, di mana kita hanya memiliki dua elemen sinyal, satu dengan fase 0 °, dan yang lainnya dengan fase 180 °. Gambar berikut ini memberikan pandangan konseptual tentang PSK. Binary PSK sesederhana biner ASK dengan satu keuntungan besar - ia kurang rentan terhadap noise. Dalam ASK, kriteria untuk deteksi bit adalah amplitudo sinyal. Tapi di PSK, itu adalah fase. Noise dapat mengubah amplitudo lebih mudah daripada mengubah fase. Dengan kata lain, PSK kurang rentan terhadap kebisingan daripada ASK. PSK lebih unggul dari FSK karena kita tidak membutuhkan dua sinyal pembawa.

Pitawidth:
Bandwidth sama dengan yang untuk ASK biner, tetapi kurang dari itu untuk BFSK. Tidak ada bandwidth yang terbuang untuk memisahkan dua sinyal pembawa.

Lihat Juga: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 jenis modulasi QAM

Implementasi:
Implementasi BPSK sesederhana itu untuk ASK. Alasannya adalah bahwa elemen sinyal dengan fase 180 ° dapat dilihat sebagai pelengkap elemen sinyal dengan fase 0 °. Ini memberi kita petunjuk tentang bagaimana menerapkan BPSK. Kami menggunakan sinyal NRZ kutub alih-alih sinyal NRZ unipolar, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Sinyal NRZ kutub dikalikan dengan frekuensi pembawa. 1 bit (tegangan positif) diwakili oleh fase mulai 0 ° bit 0 (tegangan negatif) diwakili oleh fase mulai 180 °.

 

4. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
PSK dibatasi oleh kemampuan peralatan untuk membedakan perbedaan kecil dalam fase. Faktor ini membatasi laju bit potensial. Sejauh ini, kita hanya mengubah satu dari tiga karakteristik gelombang sinus sekaligus; tetapi bagaimana jika kita mengubah dua? Mengapa tidak menggabungkan ASK dan PSK? Gagasan untuk menggunakan dua pembawa, satu dalam-fase dan yang lain quadrature, dengan tingkat amplitudo yang berbeda untuk setiap pembawa adalah konsep di balik modulasi amplitudo quadrature (QAM).

Kemungkinan variasi QAM sangat banyak. Gambar berikut menunjukkan beberapa skema ini. Pada gambar berikut, Bagian a menunjukkan skema 4-QAM paling sederhana (empat tipe elemen sinyal berbeda) menggunakan sinyal NRZ unipolar untuk memodulasi setiap pembawa. Ini adalah mekanisme yang sama yang kami gunakan untuk ASK (OOK). Bagian b menunjukkan 4-QAM menggunakan kutub NRZ, tapi ini persis sama dengan QPSK. Bagian c menunjukkan QAM-4 lain di mana kami menggunakan sinyal dengan dua level positif untuk memodulasi masing-masing dari dua pembawa. Akhirnya, Bagian - d menunjukkan konstelasi 16-QAM dari sinyal dengan delapan level, empat positif dan empat negatif.

Anda mungkin juga menyukai: >>Apa perbedaan antara "dB", "dBm", dan "dBi"? 
                                >>Cara Memuat / Menambahkan M3U / M3U8 Playlist IPTV Secara Manual Pada Perangkat yang Didukung
                                >>Apa itu VSWR: Rasio Gelombang Berdiri Tegangan

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan