e2002(unit 7)

UNIT 7

PEMODULATAN AMPLITUD E2002/7/

Objektif Am Mengetahui dan memahami prinsip dan proses pemodulatan amplitud serta penyahmodulatan amplitud.

Objektif Khusus

Pada akhir unit ini, anda sepatutnya akan dapat :

Menakrifkan proses pemodulatan dan penyahmodulatan amplitud.

Menerangkan proses pemodulatan dan penyahmodulatan dengan bantuan gambarajah blok.

Menerangkan tujuan proses pemodulatan dan penyahmodulatan.

Menyenaraikan ciri – ciri utama pemodulatan amplitud. Menyatakan ungkapan matematik pemodulatan

amplitud. Melakarkan bentuk gelombang termodulat amplitud. Melakarkan spektrum frekuensi gelombang termodulat

amplitud. Mengira indeks pemodulatan, kuasa dan kecekapan

pemancaran. Menerangkan kaedah penyahmodulatan amplitud

menggunakan litar pengesan diod. Menerangkan tujuan proses pemodulatan dan

penyahmodulatan.

1


7.0 PENGENALAN

Bagi memahami konsep pemodulatan dan penyahmodulatan cuba anda fahamkan keadaan yang berlaku dengan merujuk jadual dibawah.

Jadual 7.1 : Proses berlakunya pemodulatan dan penyahmodulatanPROSES PEMODULATAN

Anda Maklumat yang hendak dihantar1. Hendak menuju ke suatu

destinasi yang jauh1. Hendak dihantar pada jarak yang jauh.

2. Perlu kepada penggunaan kenderaan seperti bas dan sebagainya. Maka bas bertindak sebagai ‘pembawa’anda.

2. Perlu kepada gelombang pembawa untuk membawanya, kerana maklumat asal tidak dapat dihantar pada jarak yang jauh. Gelombang pembawa bertindak sebagai ‘pembawa’ maklumat. Proses menggabungkan isyarat maklumat dan pembawa dikenali sebagai proses ‘pemodulatan.

PROSES PENYAHMODULATAN1. Tiba ke destinasi, anda

sebagai maklumat akan akan meninggalkan bas tadi, bermakna anda sudah tidak memerlukannya lagi.

1. Tiba pada bahagian penerima, hanya maklumat asal sahaja akan diambil, dan gelombang pembawa sudah tidak diperlukan, dan ia akan dibumikan.

2

PRINSIP PEMODULATAN

Pemodulatan dan penyahmodulatan tu apa ye???


7.1 PRINSIP PEMODULATAN

7.1.1 Definisi Pemodulatan

Merupakan satu proses memindahkan satu jalur spektra maklumat yang berfrekuensi rendah kepada satu jalur spektra yang berfrekuensi tinggi. Ianya amat diperlukan untuk tujuan penghantaran isyarat maklumat.

3

Ratusan Khz300 Hz 4 Khz

Jalur spektra maklumat

Rajah 7.1. Spektrum Frekuensi Maklumat sebelum dan selepas dimodulatkan

Sebelum proses pemodulatan

Selepas proses pemodulatan

Bagaimana proses pemodulatan dilakukan ye? Ahh…dah dapat caranya!

Pemodulatan dilakukan dengan menindih isyarat maklumat ke atas isyarat pembawa di bahagian pemancaran. Ia merupakan proses untuk menukarkan maklumat asal iaitu isyarat audio yang berfrekuensi rendah (AF) kepada isyarat radio berfrekuensi tinggi (RF) untuk penghantaran jarak jauh secara terus. Ia mengubah parameter gelombang elektromagnetik (e.m ) asas iaitu gelombang pembawa (amplitud, frekuensi dan fasa)

Manakala komponen – komponen yang diperlukan semasa proses pemodulatan ialah :-

Isyarat maklumat (fm) – juga dikenali sebagai intelligence signal, isyarat pemodulatan, isyarat audio atau baseband signal

Isyarat pembawa (fp) - juga dikenali sebagai carrier frequency


7.1.2 Keperluan atau tujuan proses pemodulatan

a. Memudahkan pemancaran , kerana saiz antena dapat dikurangkan. Ini adalah kerana frekuensi yang rendah boleh dipindahkan atau dianjak kepada frekuensi yang lebih tinggi seterusnya mengurangkan saiz antena. Contohnya jalur frekuensi penyiaran FM (88 -108MHz) panjang antena ialah 1m. Anda boleh membuat pengiraan, bagi mendapatkan saiz antena, sekiranya suatu maklumat itu tidak dimodulatkan, andaikan frekuensi maklumat ialah 500 Hz, dan dengan menggunakan persamaan v = f, dapatkan nilai , daripada nilai ini, anda perlu bahagikan dengan 4, kerana secara teorinya saiz antena yang berkesan untuk penerimaan isyarat ialah, /4.

b. Mengurangkan hingar dan gangguan Dengan menggunakan lebar jalur (bidang ruang yang besar). Contoh PCM (isyarat berterusan ditukar dalam bentuk denyut). (Isyarat maklumat yang dipancarkan secara terus akan menghasilkan gangguan secara tiba-tiba kerana hasilpaduan gelombang-gelombang radio mempunyai julat frekuensi yang hampir sama oleh itu perlu menggunakan bidang ruang yang besar).

4

Kenapa pula ia diperlukan ??? Ini kena buat ulangkaji lebih ni

Wow! Besarnya antena tu, rumahpun boleh tumbang ni !


c. Membolehkan pembahagian frekuensiDimana pengguna boleh memilih stesen yang dikehendaki sebab setiap stesen mempunyai lebar jalur yang tersendiri.

d. Membolehkan perlaksanaan teknik pemultipleksanIaitu ia membenarkansatu atau eberapa isyarat dipancarkan secara serentak dalam satu saluran pada lebar jalur yang berlainan. Jenis – jenis pemultipleksan ialah pemultipleksan pembahagian frekuensi (FDM), pemultipleksan pembahagian masa (TDM).

7.1.3 Proses Penyahmodulatan

Merupakan proses mendapatkan semula maklumat asal daripada isyarat termodulat, dengan menggunakan rangkaian penapis yang sesuai. Proses ini berlaku pada bahagian penerima.

5

Cuba anda imbas kembali fenomena antara anda , bas, isyarat maklumat dan gelombang pembawa tadi… Apabila sampai ke destinasi bas sudah tidak diperlukan, lagi oleh anda bukan??, begitu juga dengan isyarat maklumat, gelombang pembawa sudah tidak diperlukan lagi apabila maklumatsudah sampai ke penerima, maka ia boleh dibuang!!


CONTOH 7.1

Berikan definisi proses pemodulatan dan nyahmodulatan

Penyelesaian

Pemodulatan merupakan satu proses menganjakkan jalur spectrum maklumat yang berfrekuensi rendah kepada spectrum frekuensi yang tinggi, melalui proses ini ciri-ciri ampilitiud, frekuensi dan fasa pembawa akan diubah, manakala nyahmodulatan merupakan satu proses untuk mendapatkan semula isyarat maklumat daripada isyarat termodulat.

CONTOH 7.2

Nyatakan dua komponen utama yang diperlukan dalam proses pemodulatan.

Penyelesaian

Dua komponen utama dalam proses pemodulatan ialah :-i. Isyarat maklumatii. ii. Isyarat Pembawa

6

Anda rasa sudah faham?, cuba pula selesaikan aktiviti di sebelah bagi menguji sejauh mana kefahaman anda!!!


1. Berikan takrif bagi pemodulatan

2. Nyatakan tiga sebab mengapa pemodulatan penting dilakukan untuk membuat perhubungan jarak jauh.

3. Nyatakan yang dimaksudkan dengan pemodulatan amplitud

4. Berikan LIMA faktor yang menyebabkan proses pemodulatan digunakan dalam sistem perhubungan.

7

AKTIVITI 7A

Dapat selesaikan semuanya?, cuba semak jawapan anda pada maklumbalas di sebelah, sekiranya ada masalah berbincanglah dengan rakan ataupun pensyarah anda!!

MAKLUMBALAS 7A


Jawapan 1

Merupakan satu proses memindahkan satu jalur spektra maklumat yang berfrekuensi rendah kepada satu jalur spektra yang berfrekuensi tinggi.Ianya amat diperlukan untuk tujuan penghantaran isyarat maklumat..

Jawapan 2

i. Memudahkan proses pemancaran isyarat, kerana saiz antena dapat dikurangkan.ii. Membolehkan proses multiplex dilaksanakan, kerana proses pembahagian frekuensi

dapat dilakukan.iii. Mengurangkan hingar dan gangguan.

Jawapan 3

Seperti jawapan 1

Jawapan 4

Rujuk pada bahagian tujuan/keperluan proses pemodulatan

8


7.2 TAKRIFAN

7.2.1 Pemodulatan Amplitud (AM)

Proses mengubah amplitud isyarat pembawa mengikut nilai ketika amplitud isyarat maklumat. Ini bermakna amplitud pembawa berkadar terus dengan amplitud isyarat maklumat. Frekuensi dan fasa pembawa tidak berubah sebelum dan juga selepas proses pemodulatan.

7.2.2 Penyahmodulatan Amplitud

Merupakan proses untuk mendapatkan kembali gelombang maklumat yang dipancarkan. Kebanyakkan sistem DSB menggunakan pengesan diod, pengesan transistor, frekuensi radio tertala (TRF) & pengesan superheterodin.

9

PEMODULATAN AMPLITUD

(AM)

Dah faham maksud AM, sekarang mari kita lihat bagaimana proses untuk mendapatkan Gelombang AM tersebut………….


7.2.3 Proses Pemodulatan Amplitud

10

Ciri-ciri:-Fekuensi tinggi-Amplitud tetap

Ciri-ciri:-Ampitiud pembawa berubah mengikut maklumat.

frekuensi ,fasa tetap.3 fekuensi terhasil iaitu fekuensi pembawa (fp), fekuensi sisi atas (fp+fm), fekuensi. Sis bawah (fp-fm)

ISYARAT MAKLUMAT

GELOMBANG TERMODULAT

Ciri-ciri:-Fekuensi rendah-Amplitud berubah-ubah

ISYARAT PEMBAWA

PEMODULATAMPLITUD

RAJAH 7.2 : RAJAH BLOK PROSES PEMODULATAN AMPLITUD


7.3 BENTUK GELOMBANG ISYARAT TERMODULAT AMPLITUD

Rajah dibawah adalah contoh rupa bentuk isyarat maklumat, isyarat pembawa dan isyarat termodulat amplitud

Konsep Asas :

Didalam AM amplitud isyarat pembawa akan berubah mengikut amplitud isyarat maklumat, ini bermakna apabila amplitud maklumat berada pada aras yang maksima, maka, amplitud pembawa juga adalah maksima, dan begitulah sebaliknya, fenomena ini dapat dirujuk pada rajah 7.3 di atas.

11

Isyarat pembawa Ungkapan : p = Vp sin p t = Vp sin 2fp t

Isyarat maklumat Ungkapan : m = Vm sin m t = Vm sin 2fm tt

t

t

Vm

Isyarat termodulat AM

Vp

Vp

Vp+Vm

-Vp -Vm

Vm maksima

Vp maksima

RAJAH 7.3 : BENTUK GELOMBANG ISYARAT AM


1. Dengan menggunakan isyarat-isyarat di bawah, lakarkan gelombang yeng terhasil dari pemodulatan Amplitud .

2. Bezakan diantara gelombang pembawa dan pemodulatan.

3. Nyatakan tiga frekuensi yang terhasil selepas proses pemodulatan AM

4. Berpandukan rajah lakarkan bagaimana proses penjanaan pemodulatan amplitud dilakukan.

12

AKTIVITI 7B


1. Rujuk 7.3.1

2. Rujuk rajah blok proses pemodulatan (ciri-ciri gelombang pembawa dan

AM)

3. Frekuensi pembawa,(fp) , frekuensi sisi atas (fp+fm), frekuensi sisi bawah (fp-fm).

4. Rujuk rajah 7.3.1

13

MAKLUMBALAS 7B


7.4 UNGKAPAN MATEMATIK PEMODULATAN AMPLITUD (AM)Katakan gelombang pembawa berbentuk sinus diberi sebagai Vp dan gelombang

isyarat maklumat sebagai Vp

p = Vp sin p t -------------- 1di mana;vp = voltan pembawa ketika

Vp = nilai voltan puncak gelombang pembawa i.e amplitud fp = p / 2 = frekuensi pembawa

dan

m = Vm sin m t ------------ 2

vm = voltan maklumat ketikaVm = nilai puncak voltan gelombang maklumatfm = m / 2 = frekuensi maklumat

Dari dua persamaan di atas dan dengan menggunakan huraian matematik, maka persamaan untuk gelombang termodulat amplitud (AM) boleh diungkapkan seperti di bawah.

Atau boleh diringkaskan menjadi :

Atau :

Dimana : m = Vm/Vp, maka Vm = mVp

14

Vam = Vp sin p t + m Vp / 2 cos (p - m ) t - m Vp / 2 cos (p + m)t

V am = (Vp + Vm sin mt) sin pt

V am = (Vp + mVp sin mt) sin pt

V am = (Vp + mVp sin mt) sin pt


Di mana :

Vp = Voltan puncak gelombang pembawa

m = indeks pemodulatan

p = 2 fp

m = 2 fm

7.5 SPEKTRUM FREKUENSI AMMenggambarkan komponen-komponen frekuensi yang terkandung dalam isyarat termodulat AMGelombang termodulat AM berbentuk sinus, mempunyai komponen-komponen pada tiga frekuensi yang berbeza iaitu :-

frekuensi pembawa asal, fp

frekuensi sisi bawah, fp - fm

frekuensi sisi atas, fp + fm

nilai amplitud maksimum = ( Vp + Vm ) i.e sin wm t = +1

nilai amplitud minimum = ( Vp - Vm ) i.e sin wm t = - 1

15

BW

Vp

mVp/2

mVp/2

RAJAH 7.4 : SPEKTRUM FREKUENSI AM

V am = Vp (1 + m sin mt) sin pt


fp - fm fp fp + fm

Lebar jalur (BW) yang diperlukan oleh AM ialah:

B = fekuensi. maksima. - fekuensi. minima.

= ( fp + fm ) - ( fp - fm )

= 2 fm

Ungkapan gelombang pemodulatan menunjukkan tiga komponen yang berlainan frekuensi iaitu :-

fp

fp + fm fp - fm

7.6 INDEKS PEMODULATAN, KUASA DAN KECEKAPAN PEMANCARAN

7.6.1 INDEKS PEMODULATAN ( m )

Iaitu menunjukkan sejauh mana amplitud gelombang pembawa berubah setelah dimodulatkan oleh gelombang maklumat.

Ditakrifkan sebagai;

m = amplitud maksima. - amplitud minima. amplitud maksima. + amplitud minima.

16

Dapat ditunjukkan dalam bentuk spektrum amplitud


= ( Vp + Vm ) - ( Vp - Vm )

( Vp + Vm ) + ( Vp - Vm )

= 2 Vm / 2 Vp

m = Vm / Vp

17

Vm

Vp

Vm + Vp

Vmaksima

Vm

Vminima

RAJAH 7.5 : GELOMBANG TERMODULAT AM


Atau daripada gambarajah gelombang pemodulatan amplitud, peratus pemodulatan ( % m ).

Berdasarkan rajah 7.6 di atas untuk medapatkan nilai peratus pemodulatan adalah seperti pengiraan dibawah.

% m = 2 ( A + B ) - 2 ( A - B ) x 100% 2 ( A + B ) + 2 ( A - B ) = 2 B x 100% 2 A = B x 100% A

Nilai maksimum bagi m ialah 1. Jika m > 1, sampul pemodulatan bukan lagi berbentuk sinus. Bentukgelombang terdiri daripada banyak komponen-komponen yang tidak diperlukan.

18

t

A

B

2(A-B)

2 (A+B)

Amplitud (V)

RAJAH 7. 6: GELOMBANG TERMODULAT AM

m < 1, Vp > Vm m = 1, Vp = Vm m > 1, Vp < Vm

RAJAH 7.7 : GELOMBANG AM KETIKA m < 1, m = 1, m>1


7.6.2 PENGGUNAAN OSILOSKOP DALAM PENGUKURAN m.

Terdapat dua teknik untuk menentukan peratus pemodulatan bagi gelombang pemodulatan amplitud:- Memasukkan gelombang termodulat ke input x atau input y dan

penentuan dibuat di paparan OSK seperti rajah di bawah. Menyambungkan gelombang termodulat ke input y dan isyarat

maklumat ke input x. Dalam kaedah ini tapak masa dalaman mesti disuispadamkan. Paparan memberikan bentukgelombang bentuk trapezoid seperti rajah di bawah.

% m = B - A x 100

B + A B A

Contoh-contoh corak paparan trapezoid dan sinus yang dihasilkan oleh OSK.

TRAPEZIUM SINUS

pemodulatan 50 %

19

RAJAH 7.8 : BENTUK TRAPEZIUM GELOMBANG AMpemodulatan > 100 %

pemodulatan 100 %


7.6.3 KOMPONEN KUASA DALAM GELOMBANG PEMODULATAN AMPLITUD (AM)

Vm

m Vp / 2 m Vp / 2

fm fp - fm fp fp + fm

20

RAJAH 7.9 : SPEKTRUM KUASA ISYARAT AM

R

Vm

R

Vm

R

VK ppp

J 882

22222


Kuasa yang terbina oleh gelombang termodulat amplitud Kj merupakan

keseluruhan kuasa pembawa Kp, kuasa jalur sisi atas, Kusb dan kuasa jalur

sisi bawah,

Kj = Kp2 + KLSB + KUSB

= Vp2 + VLSB

2 + VUSB

2

2R R R

tetapi,

Ganti dan dalam ,

=

=

=

maka ,

21

KJ =

2

1

3

4

2 3 1


CONTOH 7.3

Satu gelombang pemodulatan amplitud boleh diwakilkan dengan persamaan :-

V = 20 ( 1 + 0.8 sin 10 000 t ) sin 150 000 t

Kirakan :-

i. Amplitud pembawa ii. Frekuensi pembawaiii. Frekuensi pemodulataniv. Peratus pemodulatanv. Jika kuasa pembawa 3 kw, berapakah jumlah kuasa pemodulatan dan kuasa dalam

tiap-tiap jalur sisi.

Penyelesaian :-

22


i. Amplitud pembawa, Vp = 20 V.

ii.frekuensi pembawa, fp = wp / 2

= 150 x 103 / 2

= 23873.24 Hz.

iii. frekuensi pemodulatan, fm = w m / 2

= 10 x 103 / 2

= 1591.55 Hz.

iv. peratus m = 0.8 x 100

= 80 %.

v. Jumlah kuasa, KJ = Kp ( 1 + m2 / 2 )

= 3000 ( 1 + 0.82 / 2 )

= 3960 W.

Kuasa pada tiap – tiap jalur sisi

KJ = Kp + KUSB + KJSB ; [ KUSB = KJSB ]

= Kp + 2 KUSB

3960 = 3000 + 2 KUSB

2 KUSB = 960

KUSB = KJSB = 960 / 2

= 480 W.

= kuasa dalam tiap-tiap jalur sisi.

23


CONTOH 7.4

Di dalam satu ujikaji yang dijalalankan, didapati satu pembawa berfrekuensi 465 kHz mempunyai amplitud 0.5 V dipermodulatkan oleh satu isyarat audio berfrekuensi 300 Hz yang amplitudnya 0.2 V.

i. Dapatkan peratus pemodulatanii. Frekuensi-frekuensi yang terkandung di dalam gelombang yang telah

dimodulatkan.iii. Lakarkan spektra frekuensi berkenaan serta kirakan bidangruang yang telah

dihasilkan.iv. Lakarkan gelombang termodulat amplitud.

Penyelesaian :

i. % m = Vm / Vp

= 0.2 / 0.5 x 100

=40 %.

ii. fp = 465 kHz

fUSB = 465 kHz + 300 Hz

= 465.3 kHz.

fLSB = 465 x 103 - 300 Hz

= 464.7 kHz.

iii. Bidangruang, B = 2 fm

= 2 x 300

= 600 Hz.

24

0.5

0.7

0.7

0.5

1.4V

0.6Vt

V


iii.

464.7kHz 465 kHz 465.3 kHz

iv.

25


1. Satu gelombang pemodulatan amplitud diwakili oleh persamaan ;

VAM (t) = [ 20 + 10 sin ( 2 5000)t ] sin 2 105 t

Dapatkan :

a. Amplitud pembawa

b. Frekuensi pembawa

c. Frekuensi maklumat

d. Indeks pemodulatan

e. Peratus pemodulatan

f. Komponen – komponen jalur sisi atas & jalur sisi bawah

26

AKTIVITI 7C


1. a. Amplitud pembawa, Vp = 20 Vpuncak

b. Frekuensi pembawa, fp = 0.6 MHz

c. Frekuensi maklumat, fm = 5 kHz

d. Indeks pemodulatan, m = 0.5

e. Peratus pemodulatan, %m = 50 %

f. Jalur sisi atas, fUSB = 605 kHz

Jalur sisi bawah, fLSB = 595 kHz

27

MAKLUMBALAS AKTIVITI 7C


1. Berikan takrif proses pemodulatan amplitud dan nyatakan tiga sebab mengapa ia diperlukan.

2. Suatu pemancar gelombang pemodulatan amplitud (AM) mempunyai rintangan antena bernilai 50 . Frekuensi gelombang pembawa dan gelombang maksima ialah masing – masing 1 MHz dan 1 kHz. Puncak – puncak RF bagi gelombang termodulat Am ini naik kenilai maksima 15 V dan turun ke nilai minimaima 5V. Dengan menganggap pemodulatan sinusoidal, dapatkan :-a. Amplitud gelombang maksima , gelombang pembawa tak termodulat dan

indeks pemodulatannya.b. Persamaan matematik gelombang pemodulatan amplitud yang dihasilkan.c. Jumlah kuasa pancaran dan kuasa setiap jalur sisi.d. Peratus kecekapan pemancar gelombang pemodulatan amplitud ini.

3. Nyatakan fungsi pemodulat dan penyahmodulat dalam sistem pemodulat amplitud.

4. Satu gelombang pemodualatan amplitud boleh diwakilkan dengan persamaan :-VAM = 20 ( 1 + 0.8 sin 1000 t ) sin 150000tKirakan ;a. Amplitud pembawab. Frekuensi pembawac. Frekuensi pemodulatand. Peratus pemodulatane. Jika kuasa pembawa 3 kW berapakan jumlah kuasa dalam tiap – tiap jalur sisi.

28

PENILAIAN KENDIRI


1. Takrif pemodulatan amplitud – Proses mengubah amplitud isyarat pembawa mengikut nilai ketika amplitud isyarat maklumat. Frekuensi pembawa tidak berubah sebelum dan juga selepas proses pemodulatan.

Tiga sebab pemodulatan diperlukan

i. Memudahkan pemancaran dimana saiz antena dapat dikurangkan

ii. Mengurangkan hingar dan gangguan

iii. Membolehkan pembahagian frekuensi

iv. Membolehkan teknik pemultipleksan dilakukan.

2. a. Amplitud maksima, Vm = 5 V

Amplitud pembawa, Vp = 10 V

Indeks pemodulatan, m = 0.5

b. Vam = 10 sin 2 1x 106 t + 2.5 cos 2 999 x 103t - 2.5 cos 2 1001 x 103t

c. Jumlah kuasa pancaran = 1.125 W

d. Kuasa pada setiap jalur sisi = 0.0625 W

Kecekapan pemancaran , % = 11.11 %

3. Pemodulat - berfungsi untuk melakukan proses pemodulatan amplitud terhadap

gelombang pembawa.

Penyahmodulat - Melaksanakan proses untuk mendapatkan kembali gelombang

maklumat yang dipancarkan.

29

Tahniah!!, anda sudah berjaya, jika masih lagi ada sebarang kekeliruan sila rujuk pensyarah anda…

MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI


4. a. Vp = 20 V

b. fp = 28.87 kHz

c. fm = 159 Hz

d. KJ = 3960 Watt

e. 80 %

30

Tahniah !! Anda telah tamat unit Pemodulatan Amplitud. Diharap anda telah memahaminya. Jika terdapat sebarang masalah sila rujuk dengan pensyarah anda….

e2002(unit 7)

Documents