## DEMODULASI DELTA

## DEMODULASI DELTA

## Budihardja Murtianta
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – UKSW Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711 Email: budihardja@yahoo.com

## INTISARI
Demodulasi  Delta        merupakan    salah    satu    dari    beberapa    macam demodulasi  digital yang merupakan suatu teknik konversi sinyal digital to analog . Demodulasi Delta dapat memproses sinyal suara yang dikirim secara  digital  menjadi  sinyal  suara  kembali  dengan    mengekstrak kembali  sinyal  digital  menjadi  sinyal  analog  serta  menekan  noise seminimal  mungkin  untuk  mendapatkan  kembali  sinyal  suara. Demodulasi  Delta  merupakan  proses  kebalikan  dari  Modulasi  Delta, dimana dalam proses Demodulasi Delta ini sinyal informasi didapatkan kembali dari isyarat  termodulasi dengan memisahkan sinyal pemodulasi dari  sinyal  pembawa  termodulasi  dan  meniadakan  sinyal  pembawa. Rangkaian  Demodulasi  Delta  terdiri  dari  beberapa  bagian  untai  yaitu: Penerima  FM,  Demodulator  FSK  dan  Demodulator  Delta  yang  terdiri dari  Integrator  dan  Detektor  Selubung.  Pada  penelitian  ini  akan ditunjukkan  proses  sinyal  termodulasi  yang  diterima  dan  diproses Demodulator Delta hingga menjadi sinyal informasi.
Kata kunci : Demodulasi Delta, integrator , detektor selubung .

## 1. PENDAHULUAN
Demodulasi  Delta  merupakan  proses  kebalikan  dari  Modulasi  Delta,  dimana dalam  proses  Demodulasi  Delta  ini  sinyal  pemodulasi  didapatkan  kembali  dari  sinyal pembawa  termodulasi.  Informasi  yang  dikirim  diproses  oleh  Modulator  Delta  sebagai sinyal pemodulasi  yang selanjutnya ditumpangkan sinyal  pembawa  pada   pengirim atau
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 10 No. 2 Oktober 2011 Hal 83 – 98
pemancar untuk dipancarkan.  Isyarat  pada  Modulator  Delta yang akan diproses kembali menjadi isyarat informasi ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Isyarat Sampling Terkuantisasi Vi(t) dan Isyarat Masukan Vin(t).
Pada  penerima  atau  demodulator,  informasi  diperoleh  kembali  dengan memisahkan  sinyal  pemodulasi  dari  pembawa  termodulasi  dan  meniadakan  pembawa. Isyarat  digital  hasil  Modulasi  Delta  akan  diterima  oleh  penerima  FM  kemudian keluarannya  berupa  perubahan  frekuensi  dimasukkan  ke  Demodulator  FSK  agar diperoleh isyarat digital berupa data high dan low . Isyarat digital tersebut diumpankan ke Demodulator Delta dengan tujuan  untuk  memperoleh  kembali  isyarat informasi yang berupa besaran  analog.  Gambar 2  berikut adalah  untai  dasar Demodulator Delta:
Gambar 2. Demodulator Delta.
Pada  perancangan    ini  digunakan  untai  integrator  diskret  dimana  integrator  diskret  ini berupa tegangan succesive isyarat cuplik  terkuantisasi,  isyarat  ini  mengandung  isyarat informasi    pada    setiap peak -nya.  Untuk    itu    isyarat    sampling    terkuantisasi    ini dihubungkan  ke  detektor selubung dengan nilai R dan C yang dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

## DEMODULASI DELTA
Budihardja Murtianta
(1)
Dimana :
Vi(t) = isyarat sampling terkuantisasi (V)
Sc     = kemiringan isyarat sampling terkuantisasi (V/s) Si(t) = kemiringan isyarat masukan (V/s)
Selama  periode  pengosongan  kapasitor  (C),   tegangan keluaran  (Vo)  dari  detektor selubung    yang    tersusun    atas    R1    terhubung    paralel  dengan  C1    dapat  ditentukan dengan persamaan :
Dimana Vi(t) merupakan fungsi t 0 :                                                                                 (2)
Laju    kemiringan    (S RC )    dari    pengosongan    kapasitor    dapat    ditentukan    nilainya terhadap t 0 maka :
(3)
Dari  persamaan  diatas  dapat  dianalogikan  V  sebagai  isyarat  sampling terkuantisasi Vi(t)  dan  laju  kemiringan  pengosongan  kapasitor  (S RC )  dianalogikan  dengan  laju kemiringan  isyarat  sampling  terkuantisasi  (Sc),  maka  persamaan  akan  menjadi  sebagai berikut :
(4)
Untuk periode pensakelaran dengan  nilai  maksimum persamaan menjadi :
(5)
Pada    saat   periode   pensakelaran    maksimum    maka ∆ Verror    =    q.    Sedangkan    laju kemiringan    dari    isyarat    sampling    terkuantisasi    mempunyai    persamaan    sebagai berikut :
(6)
Sehingga  untuk  mendapatkan  nilai  R1    dan  C1    dapat  ditentukan  dengan  persamaan sebagai berikut  :
(7)

## 2. FM DEMODULATOR
Setelah  dipancarkan  melalui  udara,  isyarat  hasil  modulasi  FM  akan  diubah kembali  menjadi  isyarat  termodulasi  FSK dan hal itu dilakukan oleh penerima  FM  / demodulator  FM dengan proses yang disebut demodulasi FM.  Untai  demodulator  FM ini  berfungsi  untuk mengubah isyarat hasil modulasi FM yang berupa gelombang Radio Frequency (RF) menjadi  isyarat  termodulasi FSK  yang merupakan  isyarat  informasi dari  pemancar FM.  Untai demodulator FM   ini   terdiri dari 3 bagian  yaitu tunner FM, detektor  frekuensi  dan penguat. Tunner FM  berfungsi untuk  menangkap gelombang  RF yang  dipancarkan  oleh  pemancar  FM  pada  frekuensi  pembawa.  Kemudian  gelombang RF  yang  ditangkap  oleh tunner FM  dicampurkan  oleh isyarat  yang  dihasilkan  oleh Osilator  Lokal   untuk    kemudian    diubah  frekuensinya    pada Intermediate    Frequency

## DEMODULASI DELTA
Budihardja Murtianta
yang    besarnya   10,7MHz.    Isyarat  tersebut   akan  diubah  menjadi  isyarat   termodulasi FSK    kembali    oleh    detektor    frekuensi  menggunakan    IC  LA1260  untuk  kemudian dihubungkan  ke  penguat  untuk  menguatkan  isyarat  hasil  deteksi.  Gambar  3  berikut adalah untai dari demodulator FM :
Gambar 3. Untai Demodulator FM.

## 3. UNTAI DEMODULATOR FSK
Untai FSK Demodulator (Gambar 4.) berfungsi untuk mendapatkan kembali pulsa hasil Modulasi  Delta  setelah  pada  untai  FSK  Modulator  direpresentasikan  menjadi isyarat    sinus    dengan    frekuensi    f1    untuk high dan    f2    untuk low .    Untuk merealisasikannyadigunakan IC Demodulator FSK / Tone Decode r XR2211. Untuk  untai perancangaannya    berdasarkan datasheet ada    beberapa    nilai  yang  harus  didapatkan dengan perhitungan sebagai berikut  :
1. Frekuensi tengah  (f o ) :

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 10 No. 2 Oktober 2011 Hal 83 – 98
2. Resistor pewaktu  Ro  terhubung  pada  pin  12.  Nilai  Ro  harus  berkisar antara 10kOhm  dan  20kOhm.  Berdasarkan    datasheet    nilai  Ro    disarankan    sebesar 10kOhm    dipasang  seri    dengan    potensiometer    sebesar    5kOhm    untuk penyetelan    VCO.  Sehingga  nilai  Rt  =  Ro  +  Rpot  =  10kOhm  +  5kOhm  = 15kOhm.
3. Kapasitor Co ( terhubung pada pin 14 dan 13 )
4. Hambatan R1 ( terhubung pada pin 11 dan 12 ).
5. Kapasitor C1  (  terhubung pada pin 11 dan ground  ). Faktor dumping dengan nilai    = 5 , 0 .
6. Rf ( terhubung pada pin 11 dan 8 )

## DEMODULASI DELTA
7. Rb ( terhubung pada pin 7 dan 8 )
8. Rsum
9. Kapasitor    Cf    (    terhubung    pada    pin    8    dan    ground    ).    Kapasitor    ini menentukan baudrate dari isyarat masukan modulasi FSK.
Gambar 4. Untai Demodulator FSK.
Pada  komunikasi    nirkabel    ini    isyarat    informasi    dari    untai    pemancar    FM  berupa isyarat analog yaitu  isyarat sinus dari hasil modulasi FSK,  isyarat sinus ini mempunyai frekuensi  pada bandwidth suara  manusia  yaitu  antara    frekuensi    20Hz-20kHz.  Pada komunikasi  modulator    dan    demodulator    secara    nirkabel    data    yang    dikirimkan
hanyalah    isyarat    hasil    modulasi    delta.  Untai  Demodulator  Delta  terdiri  dari  untai integrator dan tapis lolos bawah.

## 4. UNTAI INTEGRATOR
Untai    integrator    ini  menggunakan    komponen    pasif    R    dan    C,    sedangkan komponen   pasifnya   adalah   Op-Amp   LM324.  Untai   integrator   ini   berfungsi untuk mengubah    isyarat    digital    hasil    modulasi    Delta    menjadi    isyarat    yang  terintegrasi. Untuk  menghitung  nilai  R  dan  C  maka  digunakan  persamaan sebagai berikut :
(8)
Dari  persamaan  tersebut  dapat  dilihat  bahwa  tegangan  keluaran  (Vout)  dari  untai    ini sebanding  dengan  integral waktu  selama T dm dari  tegangan  inputnya  (Vin).  Dengan nilai  periode  pensakelaran  minimum  dapat  dihitung menggunakan persamaan:
(9)
Untuk f clock sebesar 4kHz maka T clock = 1 / 4000Hz. Dengan merubah nilai f clock maka nilai    amplitudo    dari    isyarat    informasi    juga    harus    diubah.    Besar  perubahan    nilai amplitudo  isyarat  informasi  dapat  dihitung  menggunakan persamaan:

## DEMODULASI DELTA
(10)
Nilai Sc dapat dihitung menggunakan persamaan (6):
Maka T dm_min :
Jika  persamaan  diatas  maka  pada  pembilang  akan  dihasilkan  nilai  negatif,  hal    itu dikarenakan    kemiringan    isyarat    informasi    terlalu    besar    daripada  kemiringan  dari isyarat  sampling    terkuantisasi.  Untuk  menghindari  hal    tersebut  maka    amplitudo   dari isyarat  informasi  diperkecil  misalnya  menjadi  1,5Vpp. Sehingga akan dihasilkan nilai T dm_min sebagai berikut :
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 10 No. 2 Oktober 2011 Hal 83 – 98
Dengan    memasukkan   nilai    T dm_min dan    tegangan    input    (Vin)    sebesar  1,5Vpp    ke persamaan    (8)    maka    akan    didapatkan    nilai   C    dengan    nilai    R= 10kOhm  sebagai berikut :
Nilai  C  hasil  perhitungan  tersebut  adalah  nilai  minimum.  Pada  untai digunakan nilai C sebesar 10nF ( Gambar 5 ).

## 5. UNTAI TAPIS LOLOS RENDAH
Untai    tapis    lolos    rendah    ini    berfungsi    untuk  menapis    frekuensi    tinggi  yang masih  terkandung   pada   isyarat    keluaran    dari    untai    integrator    sehingga  diharapkan didapatkan  kembali  isyarat  informasi  berupa  isyarat  sinus  yang merupakan frekuensi tunggal.  Untai  tapis  lolos  rendah  ini  terdiri dari komponen pasif R dan C. Untai tapis lolos    rendah    ini    mempunyai    frekuensi    penggal    (fp)    yang    memenuhi  persamaan sebagai berikut :
Cp Rp fp . 2 1 π = (11)
Dimana : fp = frekuensi penggal dari tapis (Hz) Rp = hambatan (Ohm)

## DEMODULASI DELTA
Cp = kapasitor(F)
Untuk  mendapatkan  isyarat  informasi   sebesar  76Hz  maka   frekuensi penggal  juga bernilai 76Hz. Dengan nilai R = 1MOhm maka  akan didapatkan nilai kapasitor  C = 2,09 nF.
Berikut  gambar  untai  Delta  Demodulator
C
Gambar 5. Untai Demodulator Delta.

## 6 . PENGUKURAN DAN ANALISA
Pengukuran  yang dilakukan pada  rancangan ini  yaitu:
1. Isyarat sampling terkuantisasi pada demodulator
2. Isyarat keluaran hasil demodulasi (demodulasi delta , demodulasi FSK,demodulasi FM)

## 6.1 Demodulasi FM
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 10 No. 2 Oktober 2011 Hal 83 – 98
Isyarat informasi  berupa hasil  modulasi FSK yang telah dipancarkan melalui udara akan  diterima oleh  antena pada  penerima  FM.  Hasil  demodulasi  FM  dapat dilihat  pada Gambar 6. Dari gambar tersebut terlihat isyarat sinus yang terpotong pada bagian puncak dan  lembahnya,  hal  itu  dikarenakan  penguatan  pada  keluaran  IC  LAl26O  yang  terlalu besar  sehingga  melebihi  tegangan sumber  sebesar  12V.  Selain  itu  isyarat  yang diterima juga telah tercampur dengan noise yang mengakibatkan isyarat terlihat cacat.
Gambar 6. Isyarat hasil demodulasi FM.

## 6.2 Demodulasi FSK
Untuk  memperoleh   isyarat hasil modulasi  Delta  yang   telah direpresentasikan oleh Modulator  FSK  maka  diperlukan  demodulasi  FSK.  Hasil  demodulasi  FSK  ini  dapat dilihat pada Gambar 7. Pada gambar  tersebut diperlihatkan  isyarat digital hasil modulasi Delta      sebelum  dipancarkan  melalui  udara  dan    isyarat  digital  hasil  modulasi  Delta setelah  dipancarkan  melalui  udara.  Untuk    isyarat    digital    dengan    nilai ‘high’ mempunyai    tegangan    DC    sebesar  12V    sesuai    dengan    tegangan    pada    sumber, sedangkan    untuk    pulsa    dengan    nilai ‘low’ mempunyai  tegangan  DC  sebesar  0  V. Isyarat yang telah didemodulasi FSK terdistorsi dengan noise sehingga isyarat mengalami cacat, tetapi hasil ini sudah cukup baik.

## DEMODULASI DELTA
Gambar 7. Isyarat digital hasil modulasi Delta sebelum dipancarkan (atas) dan isyarat hasil demodulasi FSK setelah dipancarkan (bawah)

## 6.3 Demodulasi Delta
Demodulator Delta terdiri atas staircase generator dan detektor puncak (tapis  lolos rendah)   . Komponen dan penyusun  untai staircase generator sama persis dengan untai staircase generator pada sistem modulasi Delta . Dengan mengambil nilai puncak sesuai dengan  persamaan  2.  dari  isyarat  cuplik  terkuantisasi  maka  akan  didapatkan  isyarat informasi yaitu isyarat sinus yang mempunyai  frekuensi tunggal. Hasil demodulasi delta diperlihatkan  Gambar  8  dan  9.  Dari  hasil  percobaan  tersebut  terlihat  bahwa  keluaran integrator  belum  terbentuk  isyarat  sinus  yang    cukup    baik.  Untuk    itu    perlu dihubungkan    tapis    lolos    rendah    yang    akan  mendeteksi    puncak   dari    isyarat    hasil integrator  sehingga  dihasilkan  isyarat  sinus yang sama dengan isyarat informasi.
Gambar 8. Isyarat hasil demodulasi delta (atas) dan isyarat keluaran integrator.
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 10 No. 2 Oktober 2011 Hal 83 – 98
Gambar 9. Isyarat informasi (atas) dan isyarat hasil demodulasi delta (bawah).
Jika frekuensi pencuplik diubah menjadi 4 KHz akan terjadi slope overload yaitu keadaan dimana    isyarat    sampling    terkuantisasi    tidak    dapat  mengikuti    laju    dari    perubahan isyarat    sinus.  Pada  percobaan  saat  terjadi slope  overload ,  isyarat  keluaran  dari demodulasi  delta akan  terjadi distorsi sehingga  tidak  akan  didapatkan  isyarat  informasi secara sempurna, hal itu ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Perbandingan antara isyarat informasi (atas) dan isyarat hasil demodulasi (bawah)

## 6.4 Pengukuran Bit Error Rate (BER)
BER  diukur  pada  isyarat  basil  modulasi  delta  seteah  dipancarkan  melalui  udara. Pada percobaan ini nilai BER didapatkan dari berapa banyak kesalahan bit yang diterima dari 10 bit yang dikirimkan.
BER =  jumlah kesalahan bit            x100%

## DEMODULASI DELTA
banyak bit yang dikirimkan
Gambar  11.  menunjukkan  perbamdingan  antara  isyarat  hasil  modulasi  delta  sebelum dipancarkan  melalui  udara  dan  isyarat  hasil  modulasi  delta  setelahdipancarkan  melalui udara,  dari  hasil  percobaan  tersebut  terdapat  kesalahan  pada  bit  ke-7  yang  seharusnya benilai ’0’ akan tetapi setelah dipancarkan melalui udara dan melalui proses demodulasi FM dan FSK data yang diterima berupa ’ 1’.
Sehingga nilai BER = 10%. Dari 10 kali percobaan diperoleh BER rata-rata sebesar 1%.
Gambar 11. Isyarat hasil modulasi delta (atas) dan isyarat hasil modulasi delta setelah dipancarkan melalui udara (bawah).

## 7. KESIMPULAN
- Pada  percobaan  melalui  udara    ini  data  yang  dikirimkan  hanya    isyarat  hasil modulasi  FSK  saja. Oleh karena   itu demodulator  hanya   terdiri dari   integrator dan    filter.  Hasil    demodulasi    demodulator    ini    adalah    isyarat    sinus    yang hampir    sama  dengan    isyarat    informasi.    Akan    tetapi    untuk    frekuensi    yang sangat    rendah  dihasilkan    isyarat  yang  cacat,  hal    itu  dikarenakan  waktu  yang dibutuhkan untuk mendeteksi peak hasil  dari  integrator  lebih  besar  dari time constant dari komponen filter yaitu R dan C.
- Untuk  frekuensi  sampling  lebih  kecil  dari  persyaratan  minimum  akan terjadi slope  overload yaitu  keadaan  dimana  isyarat  sampling  terkuantisasi  tidak  dapat mengikuti laju dari perubahan isyarat sinus.
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 10 No. 2 Oktober 2011 Hal 83 – 98
- Bit  Error  Rate yang  terjadi  pada  percobaan  secara nirkabel disebabkan  ralat komponen pada untai demodulator FSK.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Haykin,  Simon,  Digital  Communication ,  McGraw-Hill,  Series  in  Electrical Engeneering, 2002.
2. Herbert  L.  Krauss,  Charles  W.  Bostian,  Frederick  H.  Raab,  Teknik  Radio Benda Padat , Jakarta, Penerbit Universitas Indonesia, 1990.
3. Rappaport,  Theodore.  S,    Wireless  Communication  System  2nd  Edition,  Upper Saddle River, Prentice-Hall, 2002.
4. Tocci,  Ronald  J,    Digital  System,  Principle,  and  Application  ,  5th  Edition, Englewood Cliff, Prentice Hall, 1991.
5. Tomasi,  Wayne,  Advanced  Electronic  Communication  System ,  2nd Edition, Englewood Cliff, Prentice Hall International, 1992.
6. Young,  Paul  H,  Electronic  Communication  Technique ,  5th Edition,  New Jersey, Pearson Prentice Hall, 2004.