Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi 2016 Fix Bangetlah

EDISI 2016 BAHASA INDONESIA

MODUL PRAKTIKUM

TEKNIK TELEKOMUNIKASI ENEE 600026 untuk Program Sarjana Reguler dan Paralel

LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus UI Depok, Jawa Barat 16424 Telepon : (021) 7270077, 7270078 ext. 131

MODUL PRAKTIKUM

TEKNIK TELEKOMUNIKASI (ENEE 600026) Untuk Program Sarjana Reguler dan Paralel

Dipublikasikan oleh Laboratorium Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2016 Penanggung Jawab : Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. Kepala Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI

Penyusun

: Adhitya Satria Pratama, S.T., M.T. Aisyah, S.T. Ina Gustiana, S.T. Budiman Budhiardianto, S.T. Sayid Hasan, S.T. Rifqi Ramadhan Ubay Muhammad Noor Angga Hilman Hizrian Muhammad Erfinza Muhammad Haekal Rian Gilang Prabowo Irfan Kurniawan Fariz Azhar Abdillah Mursid Abidiarso Yonathan Raka Pradana

Hanya untuk kalangan internal Universitas Indonesia. Dilarang mereproduksi atau menggandakan sebagian atau seluruh bagian tanpa i zin.

1

MODUL PRAKTIKUM

TEKNIK TELEKOMUNIKASI (ENEE 600026) Untuk Program Sarjana Reguler dan Paralel

Dipublikasikan oleh Laboratorium Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2016 Penanggung Jawab : Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. Kepala Laboratorium Telekomunikasi DTE FTUI

Penyusun

: Adhitya Satria Pratama, S.T., M.T. Aisyah, S.T. Ina Gustiana, S.T. Budiman Budhiardianto, S.T. Sayid Hasan, S.T. Rifqi Ramadhan Ubay Muhammad Noor Angga Hilman Hizrian Muhammad Erfinza Muhammad Haekal Rian Gilang Prabowo Irfan Kurniawan Fariz Azhar Abdillah Mursid Abidiarso Yonathan Raka Pradana

Hanya untuk kalangan internal Universitas Indonesia. Dilarang mereproduksi atau menggandakan sebagian atau seluruh bagian tanpa i zin.

1

PETUNJUK KESELAMATAN

SETIAP PENGOPERASIAN PERALATAN PRAKTIKUM WAJIB DIDAMPINGI ASISTEN LABORATORIUM. BACALAH BAIK-BAIK PETUNJUK KESELAMATAN UMUM INI DAN PETUNJUK KESELAMATAN KESELAMATAN PADA SETIAP MODUL SERTA BERDOA SEBELUM MELAKUKAN PRAKTIKUM. Praktikan wajib membaca buku panduan praktikum dan memperhatikan petunjuk keamanan pada setiap modul sebelum melakukan praktikum.Kerusakan peralatan akibat kecerobohan praktikan harus dipertanggungjawabkan.

Harap menyimpan telepon selular atau perangkat elektronik komunikasi lainnya agar dapat fokus berpraktikum. Dilarang bermain telepon selular atau perangkat elektronik komunikasi lainnya selama praktikum.

Selalu berhati-hati pada saat menggunakan perangkat listrik. Matikan peralatan terlebih dahulu sebelum mencabut kabel atau mengubah konfigurasi peralatan praktikum. Hati-hati bahaya listrik statis.

Dilarang makan dan minum selama mengoperasikan peralatan praktikum.

Praktikan wajib mengenakan sepatu yang memadai (menutupi kaki) agar terhindar dari bahaya tersengat listrik dan tertimpa benda-benda dalam praktikum. Praktikan yang tidak bersepatu dilarang mengikuti praktikum, kecuali sakit yang tidak memungkinkan mengenakan sepatu dan atas izin asisten.

JIka terjadi kebakaran, tabung pemadam api terletak di sebelah kiri pintu masuk. Jika terjadi hal-hal yang tidak diharapkan, lakukan prosedur darurat dengan tenang.

Beberapa peralatan praktikum menggunakan frekuensi radio yang tinggi. Hindari kontak radiasi dengan tubuh langsung. Dilarang mengintip waveguide pada praktikum. Selalu berhati-hati dalam percobaan.

Dilarang merokok di setiap tempat pada lingkungan Departemen Teknik Elektro.

Dlarang bercanda dan berkelahi di Laboratorium Telekomunikasi selama kegiatan berlangsung. Perhatikan langkah dan gerak ketika sedang bergerak agar tidak menyenggol peralatan.

ASISTEN LABORATORIUM BERHAK MENEGUR ATAU MENINDAK PRAKTIKAN YANG DIANGGAP MEMBAHAYAKAN ATAU MELAKUKAN HALHAL YANG TIDAK SEPATUTNYA SELAMA PRAKTIKUM.

Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

2

KATA PENGANTAR

Modul praktikum ini telah banyak disesuaikan dari tahun ke tahun untuk memenuhi kebutuhan mahasiswa, khususnya dalam mempelajari tentang Teknik Telekomunikasi di Departemen Teknik Elektro FTUI ini. Maksud dari penyusunan modul ini adalah untuk menyediakan mahasiswa suatu modul manual yang user-friendly untuk membantu mahasiswa memahami aspek praktis dari Teknik Telekomunikasi dengan melakukan kegiatan percobaan di laboratorium. Setiap modul praktikum berisi petunjuk manual yang lengkap tentang prinsip dan teknis kegiatan praktikum di laboratorium. Pada modul ini, terdapat sepuluh modul yang akan dilakukan percobaan pada praktikum Teknik Telekomunikasi untuk Mahasiswa S1 Reguler dan Paralel Tahun Ajaran 2015/2016. Setiap modul terdiri dari tujuan, teori dasar, peralatan yang digunakan, dan langkah-langkah percobaan yang diharapkan dapat memenuhi kebutuhan mahasiswa dalam memahami praktikum ini. Saya mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam penyusunan modul praktikum ini. Saya dan segenap tim asisten juga menerima kritik dan saran untuk perbaikan modul praktikum ini menuju arah yang lebih baik ke depannya. Saya berharap agar mahasiswa dapat menggunakan modul praktikum ini dengan sebaik-baiknya dan dapat membantu mahasiswa dalam memahami lebih jauh tentang Teknik Telekomunikasi.

Depok, 11 Februari 2016 Kepala Laboratorium Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro FTUI

Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. NIP. 19740719 199802 2 001


3

PERATURAN PRAKTIKUM 1. Praktikan wajib mengikuti seluruh rangkaian Praktikum Teknik Telekomunikasi yang terdiri atas 10 (sepuluh) Modul Praktikum. 2. Praktikan wajib membaca Petunjuk Keselamatan Umum dan Petunjuk Keselamatan pada setiap modul praktikum untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan. 3. Selama rangkaian kegiatan praktikum (termasuk saat Tes Pendahuluan), setiap praktikan

wajib berpakaian sopan, memakai baju berkerah dan sepatu. Apabila praktikan tidak berpakaian sesuai peraturan, maka tidak boleh mengikuti rangkaian kegiatan praktikum tersebut. 4. Praktikan wajib melakukan persiapan materi praktikum, melalui modul praktikum, materimateri kuliah, serta sumber lain yang berhubungan. 5. Praktikan harus membawa kartu praktikum dan Tugas pendahuluan dan dikumpulkan kepada asisten ketika akan praktikum dimulai. 6. Praktikan yang lupa membawa kartu praktikum akan kena pengurangan nilai praktikum pada modul tersebut sebesar 5 poin. 7. Setiap praktikan wajib mengikuti Tes Pendahuluan. Apabila praktikan tidak mengikuti

Tes Pendahuluan tanpa alasan yang jelas, praktikan bersangkutan diharuskan mengikuti Tes Remedial dan jika tidak mengikuti tes remedial lagi maka akan diberikan nilai 0. 8. Apabila Tes Pendahuluan dari anggota kelompok tidak mencapai 55 pada modul tersebut, kelompok yang bersangkutan diharuskan mengikuti Tes Remedial. Nilai akhir Tes

Pendahuluan diambil dari nilai rata-rata Tes Pendahuluan dan Tes Remedial. 9. Apabila salah seorang praktikan dalam kelompok tidak lulus Tes Remedial, maka kelompok tersebut dan pasangan kelompoknya tetap dapat mengikuti praktikum pada modul tersebut. 10. Alasan yang dapat diterima adalah sakit (disertakan Surat Keterangan Dokter/Rumah Sakit), musibah mendadak, dan force major (banjir, kebakaran, dan lainnya).

11. Setiap praktikan wajib mengerjakan dan mengumpulkan Tugas Pendahuluan sebelum mengikuti praktikum. 12. Setiap praktikan wajib mengisi daftar kehadiran Tes Pendahuluan, Praktikum, dan Pengumpulan Tugas Tambahan (optional).


4

13. Toleransi keterlambatan untuk setiap Modul Praktikum adalah 15 menit. Jika lewat waktu yang telah ditentukan tanpa memberikan alasan yang jelas, maka praktikan masih dapat mengikuti praktikum pada modul tersebut tetapi tidak memperoleh nilai borang. 14. Praktikan diizinkan bertukar jadwal dengan praktikan kelompok lain pada modul yang sama (dengan syarat kedua kelompok tersebut telah lulus Tes Pendahuluan), dengan pemberitahuan paling lambat sebelum H-1 ke koordinator praktikum. 15. Apabila praktikan tidak mengikuti praktikum, maka nilai praktikum modul tersebut adalah nol.

16. Nilai praktikum ditentukan oleh tingkah laku dan keaktifan praktikan selama mengikuti praktikum, termasuk saat tes lisan sebelum praktikum dimulai. Tingkah laku yang

dilarang adalah segala bentuk tindakan yang dapat mengganggu jalannya praktikum dan ketertiban lab seperti bercanda, mengganggu kelompok lain, kerapihan alat setelah praktikum, dan main gadget. 17. Tugas Tambahan dikerjakan di kertas bebas dan dikumpulkan paling lambat pukul 23.59 keesokan harinya dan diunggah melalui scele. 18. Seluruh perizinan dan pengaduan terkait teknis pelaksanaan modul praktikum harap disampaikan ke Koordinator Praktikum Ubay Muhammad Noor (087877300496). 19. Pengaduan terkait pelaksanaan praktikum secara umum dapat disampaikan ke Bu Yuli (081210339810)

Mengetahui, Kepala Laboratorium Telekomunikasi

Koordinator Praktikum

Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. NIP. 19740719 199802 2 001

Ubay Muhammad Noor NPM 1206260854


5

ASISTEN LABORATORIUM PRAKTIKUM TEKNIK TELEKOMUNIKASI SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2015/2016

RIFQI RAMADHAN Teknik Elektro 2012 Koordinator Asisten [email protected]

 087781870722

UBAY MUHAMMAD NOOR Teknik Elektro 2012 Koordinator Praktikum Kelas Reguler dan Paralel [email protected]

 087877300496

ANGGA HILMAN HIZRIAN Teknik Elektro 2012 Koordinator Praktikum Kelas Khusus Internasional [email protected]

 087877926630

MUHAMMAD ERFINZA Teknik Elektro 2012 Asisten Laboratorium

MUHAMMAD HAEKAL Teknik Elektro 2012 Asisten Laboratorium

[email protected]


 083898345760

 081316106027

FARIZ AZHAR ABDILLAH Teknik Elektro 2013 Asisten Laboratorium

RIAN GILANG PRABOWO Teknik Elektro 2013 Asisten Laboratorium



 085692612648

 087808052796

MURSID ABIDIARSO Teknik Elektro 2013 Asisten Laboratorium  mursid.abidiarso

@gmail.com

 085717018241

IRFAN KURNIAWAN Teknik Elektro 2013 Asisten Laboratorium [email protected]

 085695133317

YONATHAN RAKA PRADANA Teknik Elektro 2013 Asisten Laboratorium [email protected]

 081329078777


6

DAFTAR ISI PETUNJUK KESELAMATAN .............................................................................................. 2 KATA PENGANTAR ............................................................................................................ 3 PERATURAN PRAKTIKUM ................................................................................................. 4 ASISTEN LABORATORIUM ................................................................................................ 6 PENGANTAR TEKNIK TELEKOMUNIKASI ...................................................................... 10 Tujuan ............................................................................................................................................... 10 Era Klasik : Jaringan Telekomunikasi Berkabel ................................................................................. 10 Era Baru : Jaringan Telekomunikasi Nirkabel .................................................................................... 12 Ledakan Teknologi : Komunikasi Selular ........................................................................................... 13 Kebutuhan Baru : Komunikasi Multimedia Pita Lebar ...................................................................... 18

SALURAN TRANSMISI ...................................................................................................... 21 Tujuan ............................................................................................................................................... 21 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 21 Dasar Saluran Transmisi ................................................................................................................ 21 Parameter Dasar Saluran Transmisi .............................................................................................. 23 Saluran Transmisi yang Diterminasi .............................................................................................. 24 Diagram Smith ............................................................................................................................... 28 Peralatan........................................................................................................................................... 28 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 32 Pengukuran VSWR ........................................................................................................................ 32 Pengukuran Impedansi Beban Ternormalisasi.............................................................................. 33

MODULASI AMPLITUDO ................................................................................................... 34 Tujuan ............................................................................................................................................... 34 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 34 Pengantar Teknik Modulasi .......................................................................................................... 34 Proses Modulasi Amplitudo .......................................................................................................... 35 Balanced Modulator ..................................................................................................................... 41 Proses Demodulasi AM ................................................................................................................. 44 Peralatan........................................................................................................................................... 45 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 45 Prosedur Umum ............................................................................................................................ 45 Percobaan AM DSB-FC .................................................................................................................. 46 Percobaan AM DSB-SC .................................................................................................................. 46

MODULASI FREKUENSI ................................................................................................... 47 Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

7

Tujuan ............................................................................................................................................... 47 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 47 Pendahuluan ................................................................................................................................. 47 Proses Modulasi FM ...................................................................................................................... 48 Proses Demodulasi FM (Pengayaan) ............................................................................................. 52 Peralatan........................................................................................................................................... 54 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 54

SISTEM TELEPONI ............................................................................................................ 56 Tujuan ............................................................................................................................................... 56 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 56 Pendahuluan ................................................................................................................................. 56 Telepon Persinyalan Putar ............................................................................................................ 57 Telepon Touch Tone Dialling / Dual Tone Multi Frequency (DTMF) ............................................. 59 Rangkaian Hibrid 2-Kawat-4-Kawat .............................................................................................. 60 Alur Sambungan Telepon .............................................................................................................. 61 Peralatan........................................................................................................................................... 63 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 63 Prosedur Umum Percobaan .......................................................................................................... 63 Percobaan Sistem Teleponi........................................................................................................... 64

DAN TIME DIVISION MUL TIPLEXING ............................. 65 PULSE CODE MODULATION Tujuan ............................................................................................................................................... 65 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 65 Pengubahan Sinyal Analog Menjadi Sinyal Digital ........................................................................ 65 Teknik Jalur Jamak ........................................................................................................................ 67 Peralatan........................................................................................................................................... 69 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 70 Pencuplikan................................................................................................................................... 70 Kuantisasi ...................................................................................................................................... 70 Derau Kuantisasi ........................................................................................................................... 70 Teknik Jalur Jamak Berdasarkan Waktu (TDM)............................................................................. 71

MODULASI DIGITAL .......................................................................................................... 72 Tujuan ............................................................................................................................................... 72 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 72 Pendahuluan Komunikasi Digital .................................................................................................. 72 Sistem Transmisi Bandpass ........................................................................................................... 74 Peralatan........................................................................................................................................... 77 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 77


8

Prosedur Umum Percobaan .......................................................................................................... 77 Digital Line Coding ........................................................................................................... 80

Tujuan ............................................................................................................................................... 80 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 80 Gambaran Umum Transmisi Baseband ........................................................................................ 80 Line Coding .................................................................................................................................... 80 Tipe-tipe Line Coding .................................................................................................................... 81 Line Decoding ................................................................................................................................ 82 Peralatan........................................................................................................................................... 83 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 83 Line Coding NRZ-L, NRZ-M, NRZ-S, BIO-M .................................................................................... 83 Encoding dan Decoding AMI ......................................................................................................... 84

FILTER FINITE IMPUL SE RESPONSE .............................................................................. 85 Tujuan ............................................................................................................................................... 85 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 85 Filter Digital ................................................................................................................................... 85 Tahapan Perancangan Filter ......................................................................................................... 87 Spesifikasi Filter............................................................................................................................. 87 Filter FIR dengan DSK TMS320C6713............................................................................................ 89 Komponen DSK TMS320C6713 ..................................................................................................... 91 Peralatan........................................................................................................................................... 92 Prosedur Percobaan .......................................................................................................................... 93 Targeting Simulink ke DSK TMS320C6713 .................................................................................... 93

Perancangan Filter ........................................................................................................................ 94

PARAMETER ANTENA DAN SIMULASI JALUR KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK RADIO MOBILE ............................................... 97 Tujuan ............................................................................................................................................... 97 Dasar Teori ........................................................................................................................................ 97 Parameter Antena ......................................................................................................................... 97 Simulasi Jalur Komunikasi Nirkabel Menggunakan Perangkat Lunak Radio Mobile .................. 102 Peralatan......................................................................................................................................... 103 Prosedur Percobaan ........................................................................................................................ 103 Pengukuran Parameter Antena .................................................................................................. 104 Sistem Radio Titik Ke Titik ........................................................................................................... 104 Pengulang (Repeater) pada Sistem Radio Titik ke Titik .............................................................. 105

Referensi

.................................................................................................................... 106


9

1 PENGANTAR TEKNIK TELEKOMUNIKASI

Tujuan Dengan mempelajari modul Pendahuluan ini, diharapkan Saudara mampu mengenal secara umum tentang Teknik Telekomunikasi. Topik yang akan diperkenalkan adalah tentang Perkembangan Teknologi Telekomunikasi Seluler dan aplikasinya di kehidupan sehari-hari.

Era Klasik : Jaringan Telekomunikasi Berkabel Saat ini kita melihat bagaimana perkembangan pesat telepon selular yang menjadi salah satu gadget yang paling popular di dunia. Diperkirakan pada tahun 2008, terdapat 1,4 milyar unit televisi di dunia dan jumlah telepon selular telah mencapai tiga kali lipatnya. Institute of Engineering and Technology memperkirakan pada akhir tahun 2012 terdapat lebih banyak jumlah telepon selular dibandingkan populasi manusia di bumi ini. Telekomunikasi artinya adalah komunikasi jarak jauh dengan menggunakan suatu media tertentu. Komunikasi dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu : 1. Komunikasi Satu Arah (simplex ). Contohnya : pager , televisi, radio. 2. Komunikasi Dua Arah (duplex ). Contohnya : telepon 3. Komunikasi Semi Dua Arah (Half Duplex ). Contohnya : handy talkie Telekomunikasi sendiri mulai berkembang sejak Alexander Graham Bell menemukan telepon. Telekomunikasi akhirnya terus berkembang sampai memasuki era telekomunikasi seluler. Teleponi seluler atau teknologi telekomunikasi seluler memungkinkan terjadinya komunikasi tanpa kabel untuk menerima atau membuat panggilan telepon. Telekomunikasi seluler menganggap setiap daerah geografis terdiri atas sel-sel kecil yang dapat saling terhubung. Setiap selnya diselubungi oleh transmitter radio lokal dan receiver yang cukup kuat untuk berhubungan dengan cellular phone itu sendiri, dalam hal ini dengan menggunakan


10

mobile terminal . Kumpulan dari sel-sel tersebut membentuk radio access network dan frekuensi radio digunakan untuk transmisi panggilan dan data yang digunakan di antara sel sel tersebut. Suara dan data yang ditukarkan ditransmisikan melalui jaringan mobile yang terdiri dari radio access network dan core network dari operator selular. Sistem teleponi mulai berkembang pada tahun 1838 ketika Samuel Morse menemukan sistem persinyalan titik dan garis untuk alfabet sehingga pesan-pesan yang kompleks dapat dikirimkan dan diterima dengan lebih mudah. Baru enam tahun kemudian, sistem tersebut didukung oleh Kongres Amerika Serikat hingga terpasang sistem jalur telegraf pertama di dunia dengan kabel tembaga antara Washington dan Baltimore sejauh sekitar 40 mil. Pada titik tersebut, kabel tembaga mulai menghubungkan berbagai kota besar di Amerika Serikat yang dibangun dan dioperasikan oleh Western Union, yang mana masih aktif hingga saat ini sebagai agen transfer uang antarnegara. Sistem kabel tembaga tersebut juga dikembangkan di Eropa dan dimulailah era pertukaran informasi melalui sistem kabel tembaga.

Gambar 1.1. Kabel Trans Atlantik yang dioperasikan oleh Great Eastern.

Pada tahun 1851, kabel tembaga bawah laut mulai beroperasi antara Perancis dan Inggris kemudian menyusul kabel bawah laut Trans Atlantik pada tahun 1858. Tingkat kompleksitas kabel bawah laut yang cukup t inggi membuat proyek kerja sama Eropa-Amerika Serikat ini menjadi salah satu proyek keteknikan utama pada masanya. Diperlukan lima kali percobaan sampai kabel bawah laut yang kompak diselesaikan. Sayangnya, kabel ini digunakan oleh para insinyur dengan sangat antusias yang mengirimkan tegangan yang terlalu tinggi melalui kabel ini hingga terjadi kegagalan sistem hanya tiga minggu setelah dioperasikan. Pada tahun 1865, pembangunan kabel bawah laut Trans Atlantik yang kedua Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

11

dimulai sejauh 1200 mil, namun tetap mengalami kegagalan. Proyek ketiga pun dimulai pada 1886 oleh Brunel’s Great Eastern sejauh 1686 mil laut antara Irlandia dan Newfoundland dan berlangsung tanpa hambatan yang berarti. Setelah itu, Great Eastern mulai mengelola jaringan ini dan membaginya menjadi dua hingga terdapat dua kabel Trans Atlantik yang beroperasi. Perkembangan besar selanjutnya adalah pada tahun 1876, Alexander Graham Bell melakukan percobaan dengan suatu diafragma yang menggetarkan sebuah jarum pada air untuk memvariasikan arus pada rangkaian, yang dikenal sebagai transmitter cair. Dengan divais ini, percakapan suara melalui kabel tembaga terjadi pertama di dunia walaupun hanya antar dua ruangan yang berdekatan dengan alat bernama telepon. Bell kemudian memperbaiki penemuannya tersebut selama lima bulan dan akhirnya dapat menghantarkan percakapan suara sejauh lima mil. Western Union kemudian mengembangkan sistem telegrafi Morse mereka melalui jaringan telepon ini.

Era Baru : Jaringan Telekomunikasi Nirkabel Pada tahun 1880, Bell juga membuat komunikasi nirkabel pertama dengan menggunakan divais fotofon. Fotofon menggunakan pancaran cahaya untuk menghantarkan sinyal suara antara dua gedung yang berjarak 215 meter. Penggunaan atmosfer sebagai media propagasi gelombang yang belum banyak dikembangkan saat itu menyebabkan teknologi komunikasi nirkabel saat itu tidak berkembang hingga dikembangkan teknologi kabel serat optik pada tahun 1920an oleh militer Amerika Serikat. Teori tentang laser pun baru dikembangkan oleh Einstein pada tahun 1917 dan membutuhkan waktu yang cukup lama hingga model laser yang beroperasi dengan baik diproduksi.

Gambar 1.2. Mikrofon Pertama


12

Pasca Perang Dunia Kedua, telepon nirkabel mulai dikembangkan oleh AT&T, Amerika Serikat. Pada awalnya, telepon selular mirip seperti walkie talkie dimana komunikasi hanya terjadi satu arah bergantian (simpleks). Penggunanya pun harus mencari frekuensi yang tersedia antara 35 MHz – 150 MHz untuk mengadakan suatu percakapan telepon. Untuk memungkinkan percakapan telepon, pengguna telepon selular tersebut harus membawa baterai yang sangat besar hingga berbobot 35 kg. Di Inggris pada tahun 1912, General Post Office merupakan perusahaan pertama yang membangun dan mengoperasikan infrastruktur telegrafi dan teleponi untuk panggilan komersial menggunakan kabel tembaga. Pada tahun 1981, General Post Office dipecah menjadi dua, yaitu Post Office dan British Telecom. British Telecom merupakan perusahaan induk Cellnet yang memberikannya akses masuk menuju pasar telepon selular yang sangat menguntungkan. Cellnet sendiri kemudian berubah menjadi O2.

Gambar 1.3. Kabel Serat Optik

Pada tahun 1970, kabel serat optik ditemukan oleh Corning Glass Works dan telah terbukti dapat menghantarkan sinyal dengan kecepatan 45 Mbps dengan menggunakan penguat sinyal setiap 10 km. Pada tahun 1981, kabel serat optik single-mode ditemukan dan memberikan terobosan baru dalam transmisi sinyal kabel serat optik. Pada tahun 1987, generasi kedua kabel serat optik beroperasi pada kecepatan 1,5 Gbps dengan penguat pada setiap 50 km. Pada tahun 1988, kabel serat optik Trans Atlantik pun dikembangkan. Teknologi generasi ketiga kabel serat optik mampu beroperasi pada kecepatan sekitar 2,5 Gbps dengan penguat pada setiap 100 km.

Ledakan Teknologi : Komunikasi Selular Telepon genggam pertama kali diluncurkan pada tahun 1985 di Inggris oleh Vodaphone dan Cellnet, yang kemudian kedua perusahaan bergabung menjadi O2. Namun demikian, telepon genggam ini sangat tidak praktis karena berbobot 20 kg dengan sistem Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

13

baterai yang sangat besar. Pada masa itu, kita bisa melihat para pengusaha menjinjing dua tas sekaligus, yaitu tas berkas dan perlengkapan telepon. Pada tahun 1992, teknologi generasi keempat kabel serat optik dikembangkan dengan prinsip Wavelength Division Multiplexing yang membuatnya mampu menggandakan kecepatannya dua kali setiap enam bulan hingga pada tahun 2006 telah mencapai kecepatan 14 Tbps dengan penguat setiap 160 km. Teknologi kabel serat optik ini yang membuat kita dapat menikmati TV kabel dan layanan pita lebar ( broadband ) ke berbagai wilayah. Namun demikian, biaya untuk menggelar teknologi pita lebar berbasis kabel serat optik sangat besar dan resikonya pun tinggi. Hal ini menyebabkan kebutuhan akan komunikasi nirkabel pita lebar sangat tinggi hingga kini.

Gambar 1.4. Perkembangan Teleponi Selular Bergerak ( Mobile Cellular Phone)

Pada uraian sebelumnya, kita telah membahas tentang kelahiran dan proses perkembangan secara singkat komunikasi dengan jaringan kabel sejak penemuan kode Morse pada tahun 1800an hingga pengembangan sistem komunikasi serat optik yang dimulai pada akhir abad ke-20. Ketika kabel serat optik mampu menghantarkan percakapan dengan jumlah sangat besar secara simultan, kita juga perlu melihat langkah-langkah pertama komunikasi personal secara nirkabel yang kemudian akan menjadi ledakan teknologi yang sangat pesat hingga kini. Pada prinsipnya, terdapat perbedaan yang sangat penting antara sistem komunikasi selular generasi pertama dengan perkembangan berikutnya. Pada generasi pertama (1G), komunikasi nirkabel masih menggunakan sistem analog. Suara dikirimkan secara langsung sebagaimana diucapkan oleh manusia. Perkembangan 2G dan generasi berikutnya, jaringan


14

bertransformasi menjadi sistem digital, dimana suara dicuplik dan dipecah-pecah menjadi data sebelum ditransmisikan. Sisi pengirim kemudian akan menyusun ulang paket-paket data tersebut menjadi suara utuh yang dapat kita dengar. Era ini merupakan awal dari komunikasi digital yang berkembang sangat pesat ini. Generasi pertama sistem telekomunikasi nirkabel diluncurkan di Jepang pada tahun 1979 oleh NTT dan mampu mencakup 20 juta penduduk Tokyo dengan 23 Base Transmission Station (BTS) dan akhirnya pada tahun 1984 telah mampu mencakup seluruh pelosok negeri Jepang. Jaringan 1G dimulai di Eropa oleh Nordic Mobile Telephone dan pada tahun 1981 telah mencakup wilayan Swedia, Finlandia, dan Denmark. Pada tahun 1983, Motorola memulai pengembangan jaringan selular di Amerika dan pada 1 Januari 1985, Vodaphone memulai era telepon selular di Inggris.

Gambar 1.5. Telepon Selular yang Dikembangkan oleh Motorola

Generasi awal 1G berkembang pada tahun 80-an dan masih menggunakan sistem analog. Sistem analognya menggunakan FDMA (Frequency Division Multiple Access), yang mana memungkinkan membagikan alokasi penggunaan frekuensi pada masing masing pelanggan di sel tersebut. Teknologi yang digunakan pada sistem analog ini biasa dikenal dengan AMPS ( Advance Mobile Phone Service) yang dioperasikan pada band 800 MHz. Kekurangan dari generasi 1G adalah ukurannya yang terlalu besar untuk dipegang, performa baterai yang kurang baik, kapasitas trafik yang kecil, dan suara tidak jernih. Pada saat itu handphone yang digunakan masih berukuran cukup besar dan beterainya relatif boros.


15

Generasi kedua dari telekomunikasi mobile ini adalah saat memasuki era digital dimana Eropa mulai menemukan GSM ( Global System for Mobile Communication ) dan US mulai mengembangkan CDMAone (Code Division Multiple Access). GSM adalah sistem TDMA (Time Divison Multiple Access) dengan menggunakan carrier band sebesar 200 KHz. Dengan GSM, frekuensi radio yang digunakan untuk carrier bands dapat digunakan kembali selama transmitter radio dengan frekuensi yang sama tidak berada dalam sel yang berdekatan. Sedangkan CDMAone menggunakan teknologi yang berbeda yaitu spread spectrum, dimana spektrum radio dibagi menjadi beberapa pembawa yang lebar pitanya mencapai 1.23MHz. Dalam CDMA, user menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu yang bersamaan sehingga lebih efisien. Teknologi GSM saat ini adalah yang paling banyak digunakan di dunia karena memiliki kemampuan roaming yang sangat luas. Keunggulan CDMA dibandingkan dengan GSM adalah suaranya lebih jernih, kapasitas lebih besar, dan kemampuan akses data yang lebih tinggi. Jaringan 2G ini memulai layanan SMS pada tahun 1993 dan dikembangkan menjadi sistem prabayar mulai akhir tahun 1990an. Nordic Mobile Telepone mulai memperkenalkan sistem pembayaran melalui telepon selular dengan sistem parkir kendaraan dan mesin penjual otomatis Coca-Cola sehingga teknologi ini menjanjikan metode pembayaran yang baru pada tahun 1998. Sistem komersial pertama yang bekerja seperti kartu kredit ini mulai tahun 1999 di Filipina oleh dua operator, yaitu Globe dan Smart. Layanan iklan pada telepon selular pertama kali muncul di Finlandia pada tahun 2000 yang memungkinkan pengguna telepon selular menerima kabar terbaru dari suatu merek yang ingin diikutinya. Layanan ini juga membuka peluang penjualan ringtone untuk konsumen individual. Ringtone ini pun berkembang dari monoponik hingga menjadi poliponik. Ringtone poliponik kemudian mulai tergeser dengan teknologi MP3 yang berkembang kemudian. Pada tahun 1999, NTT DoCoMo Jepang menghadirkan layanan internet mobile pertama di dunia, namun kecepatan layanan ini masih terbatas k arena faktor keterbatasan teknologi 2G. Karena sangat kecilnya kemampuan akses data GSM yang hanya mencapai 9,6 Kbps, mulai berkembang GPRS (General Packet Data Radio Services). Kemudian diperkenalkanlah teknologi Wireless Application Protocol (WAP), namun hasilnya tidak begitu memuaskan. Sampai akhirnya GPRS dikembangkan sampai mampu mengakses data dengan kecepatan sampai 115 Kbps dan throughput hanya 20-30 Kbps. GPRS juga memungkinkan akses internet dimana saja dan real time. GPRS kurang diminati karena harganya yang cukup mahal saat itu. Teknologi yang berkembang lagi adalah EDGE ( Enhanced Data for Global Evolusion) Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

16

yang hanya sempat diimplementasikan sebentar, kecepatannya mencapai 3-4 kali dari kecepatan GPRS. Perkembangan layanan 3G, dimulai oleh NTT DoCoMo pada awal tahun 2001 dan jaringan 3G komersial pertama diluncurkan pada Oktober 2001 dengan teknologi WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Pada tahun 2002, jaringan 3G diluncurkan di Korea Selatan dan di Amerika Serikat yang bernama Monet. Keduanya menggunakan standar CDMA/EV-DO yang merupakan Betamax dari 3G dan Monet pun telah kolaps. Jaringan kedua dengan standar WCDMA diluncurkan oleh Vodaphone KK (saat ini dikenal sebagai Softbank) di Jepang. Pada waktu yang sama di Eropa dikembangkan pula oleh Three/Grup Hutchison di Italia dan Inggris. Generasi ketiga ini merupakan kelanjutan dari GSM, GPRS, EDGE, dan CDMA pada generasi sebelum-sebelumnya. Teknologi lanjutan ini disebut dengan Un iversal Mobile Telecommunication Service (UMTS). Tujuannya adalah memberikan kecepatan akses data yang lebih tinggi mencapai 385 kbps pada frekuensi 5 KHz. Teknik modulasi yang dipilih UMTS adalah Wide-CDMA. Pada WCDMA digunakan frekuensi radio sebesar 5 MHz pada band 1900 Mhz. HSDPA (High Speed Packet Downlink Access) merupakan kelanjutan dari UMTS dimana menggunakan frekuensi radio sebesar 5 MHz dengan mencapai kecepatan 2 Mbps. Untuk mengaplikasikan UMTS dibutuhkan biaya yang lebih besar karena perlu membayar lisensi ke pemerintah dan vendor 3G, penambahan base station, dan biaya capex (capital expenditure) dan opex (operational expenditure) lainnya. Penerapan 3G ini antara lain untuk video call , live streaming , dan layanan multimedia pita lebar lainnya. Pada tahun 2003, 4 layanan 3G diluncurkan kembali di Eropa, dua di antaranya menggunakan teknologi WCDMA dan dua lainnya menggunakan CDMA/EV-DO. WCDMA lebih banyak berkembang dibandingkan CDMA/EV-DO karena hampir dua pertiga pasar telekomunikasi selular mengadopsi teknologi ini dan telah menjadi standar teknologi industri untuk layanan 3G. Penemuan teknologi HSDPA ( High Speed Downlink Packet Access) memungkinkan layanan internet mobile yang lebih cepat dengan kecepatan 1,8 Mbps hingga 14,4 Mbps. Layanan HSDPA ini kemudian terus berkembang hingga telah menjadi gaya hidup tersendiri bagi sebagian orang. Kemudian generasi ketiga ini diperkaya lagi dengan keluarnya generasi 3.5G. Kecepatannya mencapai 3,6 Mbps sehingga dapat melayani komunikasi multimedia lebih cepat, seperti akses internet dan video sharing .


17

Kebutuhan Baru : Komunikasi Multimedia Pita Lebar Layanan internet pita lebar dimulai dengan penggunaan dongles atau yang kita kenal sebagai modem sehingga kita dapat menikmati layanan internet berkecepatan tinggi pada laptop yang fleksibel. Kemudian perkembangan teknologi membuat telepon selular mampu menjalankan fungsi sebagai “kantor” dengan layanan surat elektronik dan organizer. Saat ini, layanan aliran video waktu nyata pun dapat kita nikmati dalam genggaman tangan dengan mudah. Bahkan , percakapan video pun sempat berkembang walaupun perkembangannya kurang diterima dengan baik. Pada masa ini lah, kita akhirnya mengenal telepon selular sebagai smartphone, telepon pintar.

Gambar 1.6. Telepon Pintar

Saat ini kita mulai beranjak menuju layanan 4G di dekade kedua milenium ini. Standar 4G memiliki kecepatan data yang sangat tinggi hingga 100 Mbps pada kondisi mobilitas tinggi (di dalam mobil atau kereta api) dan hingga 1 Gbps pada kondisi mobilitas rendah (misalnya lingkungan

pedestrian

atau

pengguna

stasioner).

Teknologi

kecepatan

tinggi

ini

menggunakan prinsip OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) dengan berbagai algoritma pengkodean hingga kecepatan tinggi pun tercapai. Beberapa keunggulan pada teknologi 4G selain kecepatan tinggi antara lain adalah struktur arsitektur yang flat untuk semua teknologi dan tingkat latensi yang rendah. Teknologi 4G yang dikenal pertama adalah WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access) pada tahun 2006 yang menawarkan layanan berkecepatan hingga 128 Mbps pada aliran unduh dan 56 Mbps pada aliran unggah. WiMAX perlahan ditinggalkan


18

karena ketidakefisienannya serta kurang mendukung layanan dengan mobilitas tinggi. LTE kemudian hadir pada tahun 2009 yang menawarkan layanan berkecepatan hingga 100 Mbps pada aliran unduh dan 50 Mbps pada aliran unggah. Dikenal pula teknologi HSPA+ ( High Speed Packet Access) yang beroperasi pada kecepatan hingga 84 Mbps pada aliran unduh dan 22 Mbps pada aliran unggah. Perkembangan LTE pun semakin ditunjang dengan berkembangnya sistem antena MIMO (multi input multi output ) dan smart antenna yang dapat meningkatkan performa layanan berkecepatan tinggi. Di Amerika Serikat, AT&T, Verizon, dan Sprint telah memulai jaringan berbasis LTE dan beroperasi secara optimal pada tahun 2013. Kemudian terdapat Rencana Lightsquared yang akan menggunakan satelit untuk menjangkau 92% populasi Amerika Serikat dengan layanan LTE pada tahun 2015, walaupun dengan teknologi ini kecepatan akan menjadi konsiderasi tersendiri. Di Indonesia, layanan 4G komersial dimulai pada tahun 2010 oleh PT. FirstMedia, Tbk dengan merek dagang Sitra. Sitra W iMAX menyediakan layanan pita lebar kecepatan tinggi nirkabel pertama di Indonesia di daerah-daerah padat seperti Jabodetabek, Sumatera Utara, dan Aceh. Sitra sendiri merupakan pemegang izin BWA termahal di wilayah Jabodetabek. Namun seiring perkembangan teknologi, WiMAX mulai ditinggalkan karena biayanya yang besar dan kendala teknologi lainnya hingga digantikan oleh LTE. Telkomsel kemudian menjadi operator pertama yang mengadakan percobaan jaringan 4G LTE pada konferensi APEC di Bali pada Oktober 2013. Jaringan ini dioperasikan pada frekuensi 1800 MHz dengan lebar pita sekitar 5 MHz. Di akhir tahun 2013, PT. Internux kemudian meluncurkan layanan 4G LTE komersial pertama sejak 14 November 2013 pada cakupan wilayah Jabodetabek. Potensi pasar yang diharapkan dapat mencapai 30 juta orang. Teknologi 4G LTE yang digunakan menggunakan prinsip TDD-LTE (Time Division Duplex -LTE) pada frekuensi 2300 MHz. Perkembangan 4G di Indonesia saat itu masih terkesan jalan di tempat saja. Persoa lan utama yang mengganjal adalah masalah regulasi dari pemerintah yang tidak juga kunjung selesai. Selain itu penempatan frekuensi yang sesuai untuk layanan 4G pada saat itu masih belum jelas. Pada pita frekuensi di atas 1800 MHz masih perlu dilakukan pengaturan ulang frekuensi atau frequency refarming , sedangkan pada pita frekuensi 700 MHz masih terkendala sistem televisi analog yang belum berpindah ke televisi digital.


19

Pada akhir tahun 2015 merupakan momentum besar bagi dunia pertelekomunikasian di Indonesia dimana beberapa operator seluler sudah berhasil menghadirkan layanan 4G di seluruh Indonesia seperti Telkomsel, XL, I ndosat Ooredoo, dan Hutchison 3 Indonesia yang sedang mengomersialisasikan layanan 4G secara bertahap di sejumlah kota. Sebelumnya sejumlah operator seluler telah melalui rangkaian penataan frekuensi ( frequency refarming ,) di 1.800 MHz selama beberapa bulan terakhir. Pemerintah pun mengapresiasi kerja sama operator seluler yang melakukan refarming (Telkomsel, Indosat Ooredoo, XL, dan Tri) demi menggelar layanan 4G secara nasional.

Gambar 1.7. Skenario Layanan 5G

Dewasa ini pula mulai dikembangkan layanan 5G yang jauh lebih canggih. Berbeda dengan layanan 2G hingga 4G, 5G merupakan teknologi radio akses tunggal yang akan menggantikan makrosel. Layanan 5G merupakan kombinasi antara teknologi akses yang terlisensi dan tidak berlisensi ataupun optimasi akses radio. 5G menjanjikan layanan berkecepatan

tinggi

dengan

latensi

hingga

nol.

Teknologi

ini

didukung

dengan

berkembangnya teknologi antena MIMO dan penggunakan gelombang milimeter untuk aplikasi komunikasi. Ditulis berdasarkan beberapa sumber. Adhitya Satria Pratama, S.T., M.T.

---o0o---


20

2 SALURAN TRANSMISI

Tujuan Dalam praktikum pengukuran Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) dari komponen waveguide dilakukan menggunakan waveguide slotted-line dan probe detector . Voltage Standing Wave Ratio, atau biasa disingkat VSWR, adalah salah satu parameter dasar yang digunakan dalam menentukan kinerja komponen. Dalam hal ini VSWR akan mengukur tingkat ketidakcocokan komponen impedansi input dengan saluran feeder pada waveguide. Konsep impedansi di waveguide dan penggunaan Smith Chart dalam perhitungan impedansi dan kondisi matching juga akan ditunjukkan. Pengukuran impedansi dari komponen waveguide dilakukan dan hasilnya digunakan untuk menentukan posisi probe kapasitif agar hasilnya matching. Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Memahami konsep Voltage Standing Wave Ratio pada saluran transmisi; 2. Memahami konsep impedansi dan admitansi pada saluran transmisi; 3. Memahami penggunaan Smith Chart pada penentuan nilai impedansi dan admitansi pada saluran transmisi.

Dasar Teori Dasar Saluran Transmisi Tiga jenis saluran transmisi dual-conductor yang jamak ditemui adalah twin lead , coaxial , dan mikrostrip seperti terlihat pada Gambar 2.1. Saluran transmisi twin lead cukup familiar digunakan untuk menghubungkan antena aerial dengan televisi, sedangkan coaxial biasanya digunakan untuk menghubungkan peralatan-peralatan dengan frekuensi tinggi. Pada saluran coaxial , kabel terdiri dari tiga lapisan, yaitu bagian konduktor terdalam dengan jejari a, lapisan dielektrik berjejari b, dan lapisan konduktor pada bagian terluarnya. Mikrostrip

21

banyak digunakan pada tingkat papan sirkuit. Pada Gambar 2.1, saluran mikrostrip terdiri dari tembaga yang melapisi substrat alumina (Al 2O3).

Coaxial

Twin Lead

Mikrostrip

Gambar 2.1. Tiga Jenis Saluran Transmisi

Ketiga saluran transmisi tersebut dapat dimodelkan sebagai suatu konfigurasi dua kutub sederhana. Pada Gambar 2.2, terlihat parameter saluran transmisi yang terdistribusi secara seri, yaitu R’ (resistansi per meter) dan L’ (induktansi per meter) serta secara paralel, yaitu G’ (konduktansi per meter) dan C’ (kapasitansi per meter). Tanda apostrof menunjukkan nilai terdistribusi terhadap satuan panjang (meter). Parameter terdistribusi ini semakin berlipat ganda terhadap panjang segmen diferensial Δ z dalam meter dan menghasilkan nilai elemen “murni” R , L, G, dan C .

Gambar 2.2. Parameter Terdistribusi pada Saluran Transmisi dengan Panjang Segmen Diferensial Tertentu. (a) Saluran Transmisi, (b) Pemodelan Saluran Transmisi Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

22

Ketika suatu sinyal merambat sepanjang suatu konduktor, maka secara alamiah akan muncul resistansi. Resistansi ini terhubung secara seri dan nilainya sangat kecil untuk konduktor yang sangat baik. Namun demikian, nilai resistansi ini tetap ada dan patut diperhitungkan. Selain itu berdasarkan teori hukum Ampere dan Biot-Savart, terdapat induktansi seri sepanjang saluran transmisi. Kedua kabel pada pemodelan dua kutub saluran transmisi pada Gambar 2.2.a, terpisahkan oleh material dielektrik (misalnya udara) yang bertindak sebagai insulator ideal. Dielektrik yang sebenarnya sesungguhnya mengkonduksikan sejumlah kecil arus shunt . Parameter yang digunakan untuk mengidentifikasi sejumlah kecil arus shunt ini adalah konduktansi (kebalikan dari resistansi). Saudara dapat membedakan antara konduktansi ini muncul akibat sifat dielektrik dan tidak ada hubungannya dengan resistansi seri pada saluran transmisi. Kemudian pada dua konduktor, terdapat kapasitansi shunt di antara keduanya. Untuk geometri dan komposisi material tertentu, parameter terdistribusi pada saluran transmisi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

G'  C '  L'  R' 

2 d lnb a 

(2.1)

2 lnb a 

(2.2)



2

lnb a 

1  1 1   f     2  a b   c

(2.3)

(2.4)

Parameter Dasar Saluran Transmisi Pada Gambar 2.2.b diperhitungkan tegangan dan arus sesaat pada setiap ujung segmen. Perhatikan bahwa v (z , t ) menunjukkan tegangan sebagai fungsi waktu t dan jarak z . Notasi Δz menunjukkan perbedaan jarak antara titik awal dan titik akhir. Demikian pula pada arus. Persamaan Telegrafis merupakan persamaan dasar pada saluran transmisi yang memperhitungkan arus dan tegangan sesaat pada segmen saluran transmisi sehingga saluran transmisi dapat dilihat sebagai model dua kutub. Persamaan ini menggambarkan karakteristik dasar pada saluran transmisi, yaitu :


23

1. Konstanta propagasi, yang menggambarkan karakteristik propagasi gelombang pada saluran transmisi tersebut.  

R' j L'G' j C '

   j 

(2.5)

dimana α adalah komponen riel, yaitu konstanta atenuasi dan β adalah komponen imajiner, yaitu konstanta fasa. 2. Impedansi karakteristik, yaitu perbandingan antara amplitudo gelombang tegangan yang merambat pada arah positif terhadap amplitudo gelombang arus yang merambat pada arah positif. Z 0 

R' j L' G' j C

(2.6)

3. Impedansi karakteristik pada saluran tanpa rugi (lossless line). Suatu saluran dapat diasumsikan sebagai saluran tanpa rugi jika nilai R’ jauh lebih kecil daripada ωL' dan G’ jauh lebih kecil daripada ωC' sehingga nilai R’ = G’ = 0.

Z 0 

L' C '

(2.7)

Saluran Transmisi yang Diterminasi

Gambar 2.3. Saluran Transmisi yang Diterminasi oleh Sebuah Beban. Arah Positif Menunjukkan Arah Menuju Sisi Beban. Arah Negatif Menunjukkan Arah yang Berlawanan

Beberapa fenomena menarik muncul ketika suatu saluran transmisi diterminasi dengan suatu beban yang diletakkan pada z = 0. Impedansi beban adalah perbandingan antara tegangan terhadap arus pada sisi beban. Hubungan impedansi dan tegangan pada saluran transmisi adalah :

Z L  Z 0










V 0  V 0 V 0  V 0

(2.8)

24

dimana Z 0 adalah impedansi karakteristik dari saluran transmisi. Persamaan 2.8 dapat disusun ulang menjadi :



V 0 

Z L  Z 0 Z L  Z 0

V 0



(2.9)

dan dari persamaan 2.9. terlihat bahwa jika nilai impedansi beban Z L sama dengan impedansi karakteristik saluran Z 0, maka tidak ada gelombang yang dipantulkan kembali ke sisi sumber. Kondisi demikian ini disebut sebagai keadaan bersesuaian ( matching ). Pada kasus dimana impedansi beban tidak sama dengan impedansi saluran atau tidak sesuai (mismatched ), terdapat gelombang yang memantul balik ke arah sumber dan ini dianggap merugikan. Tingkat ketidaksesuaian impedansi terhadap saluran dinyatakan dalam parameter koefisien pantul (refflection coefficient ) pada sisi beban, yaitu :

L 

V 0 V 0

 



Z L  Z 0 Z L  Z 0

(2.10)

Pada beban terhubung singkat ( Z L = 0), beban bersesuaian (Z L = Z 0), dan beban hubung terbuka (Z L = ∞) nilai koefisien pantul masing-masing adalah –1, 0, dan +1. Gelombang pantul akan bersuperposisi dengan gelombang datang dan membentuk suatu pola saling menguatkan pada suatu titik dan saling melemahkan pada titik lainnya di saluran transmisi. Superposisi gelombang ini membentuk gelombang berdiri ( standing wave), dimana perbandingan antara nilai amplitudo maksimum superposisi gelombang terhadap amplitudo minimum superposisi gelombang dinyatakan dalam parameter VSWR ( Voltage Standing Wave Ratio).

VSWR 

1  L 1  L

(2.11)

yang memiliki rentang 1 sampai tak hingga. Pada setiap titik sepanjang saluran transmisi, Saudara dapat mengetahui perbandingan tegangan total terhadap arus total, yang dikenal sebagai impedansi input.

Z in  Z 0


Z L  Z 0 tanh  l  Z 0  Z L tanh  l 

(2.12)

25

Pada kasus saluran tanpa rugi, impedansi input dapat dihitung sebagai :

Z in  Z 0

Z L  jZ 0 tan   l  Z 0  jZ L tan   l 

(2.13)

Gambar 2.4. Impedansi Input Saluran Transmisi

Terdapat dua cara pada penentuan nilai VSWR, yaitu:

. .

.

1. Metode Langsung Metode langsung dilakukan dengan mengukur nilai arus di sepanjang saluran transmisi. Hasil pengukuran tersebut akan didapatkan nilai arus pada setiap titik di saluran transmisi. Grafik VSWR didapatkan dengan memplot setiap nilai arus pada setiap titik di saluran transmisi. 2. Metode Tidak Langsung (Double minimum method ) Metode tidak langsung digunakan untuk memperbaiki metoda langsung jika nilai VSWR > 10. Detector mendeteksi sinyal minimum. Kemudian detector digerakkan pada dua tempat dimana sinyal memiliki ampitudo dua kali amplitudo sinyal minimum. Jarak kedua tempat tersebut, d , dapat digunakan untuk menentukan VSWR dengan :

VSWR 

E max E min


 1

1 sin  d /  g  2

(2.14)

26

Gambar 2.5. Metode Tidak Langsung

Pada percobaan ini, Saudara akan melakukan pengukuran VSWR dengan teknik slotted coaxial air line, seperti terlihat pada Gambar 2.6. Suatu probe dapat digeser-geser sepanjang saluran untuk mengukur ampltudo medan listrik yang terjadi. Pada pengukuran VSWR yang menggunakan slotted line detector , terdapat karakteristik hukum kuadrat yang dimiliki detector :

i  ke 2 imax imin



2 ke max 2 ke min

VSWR 

(2.15)

 VSWR 2

(2.16)

imax imin

(2.17)

dengan i adalah arus keluaran DC, k adalah konstanta, dan e adalah tegangan.

Gambar 2.6. Teknik Slotted Coaxial Air Line

Besar medan elektrik sepanjang pandu gelombang ( waveguide) dapat dideteksi menggunakan slotted-line. Medan listrik ditangkap oleh detektor dioda pada probe. Dengan menggeser-geser probe sepanjang saluran, nilai medan listrik tercuplik. Kedalaman probe pada saluran slotted-line perlu diperhatikan, karena semakin dalam probe dimasukkan maka nilai keluaran yang dihasilkan akan semakin besar. Kedalaman yang baik adalah tidak terlalu


27

dalam ataupun tidak terlalu dangkal, karena jika terlalu dalam maka akan menimbulkan perturbasi (gangguan) yang mengkopling medan dalam saluran sehingga nilainya akan semakin membesar dan tidak akurat. Pada detektor juga diberikan tahanan stub yang digunakan untuk meminimalisasi efek pembebanan (kapasitansi dan resistansi shunt ) pada saluran transmisi.

Diagram Smith Diagram Smith adalah diagram yang biasa digunakan untuk memahami karakteristik saluran transmisi dan elemen rangkaian microwave. Diagram ini terdiri dari bilangan real dan imajiner, dimana komponen riel ditunjukkan oleh bentuk lingkaran penuh, sedangkan komponen imajiner ditunjukkan oleh bentuk lengkung. Beberapa karakteristik saluran transmisi yang dapat dihitung dengan Diagram Smith antara lain adalah VSWR, impedansi beban, admitansi beban, dan koefisien refleksi. Berdasarkan Diagram Smith dapat diketahui kondisi saluran transmisi apakah matching atau tidak.

Peralatan Praktikum modul ini menggunakan peralatan Microwave Trainer (MWT530) yang diproduksi Feedback Instruments Ltd. Peralatan yang digunakan terdapat pada Tabel 2.1 berikut ini. Tabel 2.1. Peralatan yang Digunakan pada Modul Saluran Transmisi

No

Nama Alat

Jumlah

1.

Microwave Trainer Board

1

2.

Variabel Attenuator

1

3.

X-band CW Gunn Oscilator Source

1

4.

Slotted line

1

5.

Probe diode detector

1

6.

Terminal hubung singkat

1

7.

Terminal resistif

1

8.

Waveguide Antena horn

1

9.

H-plane tee

1


28

1. Microwave Trainer Board

Gambar 2.7. Microwave Trainer Board

2. Variabel Attenuator Digunakan untuk mengatur tingkat atenuasi dan mengatur transmisi daya di waveguide. Atenuasi pengaturan tertinggi adalah 0 o atau sekitar 36 dB; terendah di 90ᵒ atau kurang dari 1 dB.

Gambar 2.8. Variabel Attenuator

3. X-Band CW Gun Oscilator Source Frekuensi: (fixed ) 10.687 Ghz. Daya output: 10 mW typical; 5 mW minimum.

Gambar 2.9. X-Band CW Gun Oscilator Source

4. Slotted Line Waveguide slotted line; untuk sampling pola medan listrik di waveguide; digunakan dengan probe detector untuk mengukur panjang gelombang, VSWR dan impedansi.


29

Gambar 2.10. Slotted Line

5. Probe Diode Detector Probe detector mempunyai dioda detektor yang dipasang di bagian koaksial dengan konduktor dalam bertindak sebagai probe, yang dihubungkan dengan slotted line dan directional coupler untuk mendeteksi sinyal microwave. Dioda detektor sendiri digunakan untuk memperbaiki sinyal microwave untuk deteksinya; pada tingkat daya rendah keluaran detektor diode saat ini berbanding lurus dengan kekuatan microwave yang terdeteksi.

Gambar 2.11. Probe Diode Detector

6. Short Circuit Plate Plat logam yang digunakan untuk bagian short-circuit waveguide; digunakan dalam pengukuran impedansi untuk menentukan referensi, juga digunakan untuk mengukur panjang gelombang.

Gambar 2.12. Short Circuit Plate


30

7. Resistive Termination Adalah bagian waveguide yang mengandung bahan lancip untuk menyerap sinyal microwave; idealnya harus menyerap sinyal masuk seluruhnya tanpa pemantulan, hal itu kemudian bertindak sebagai beban matching .

Gambar 2.13. Resistive Termination

8. Waveguide Horn Antenna Merupakan antena penting microwave yang banyak digunakan sebagai pakan untuk microwave reflektor parabola di radio, satelit, dan sistem radar, dan juga sebagai antena dalam dirinya sendiri.

Gambar 2.14. Waveguide Horn Antenna

9. E-Plane Tee Bertindak sebagai pembagi daya pada bidang yang berisi peristiwa E (medan listrik).

Gambar 2.15. E-Plane Tee


31

Prosedur Percobaan PERHATIAN!!! Dilarang melihat/mengintip saluran transmisi dan antena horn yang digunakan pada saat percobaan ketika generator X-band dalam keadaan menyala! Hal ini dapat menyebabkan iritasi pada mata, bahkan kebutaan. Selalu perhatikan instruksi asisten dan berhati-hati dalam percobaan, mengingat percobaan ini menggunakan frekuensi yang cukup tinggi!

Pengukuran VSWR Pengukuran VSWR pada praktikum ini menggunakan metode langsung. Berikut ini adalah prosedur percobaan pengukuran VSWR. 1.

Susun peralatan seperti Gambar 2.16. Set tombol pada posisi "internal keying ";

2.

Atur sensitivitas pada posisi tengah. Atur sumber redaman pada posisi 20°;

3.

Bila detektor digerakkan sepanjang saluran maka penunjukkan ampere meter akan berubah-ubah. Atur sensitivitas dan bila perlu atur attenuator untuk mendapatkan pembacaan yang mendekati skala maksimum;

4.

Secara hati-hati gerakkan probe detector untuk mendapatkan pembacaan arus minimum yang pertama. Catat sebagai i min1 dan posisinya sebagai x 1;

5.

Secara hati-hati gerakkan probe detector untuk mendapatkan pembacaan arus maksimum yang pertama. Catat sebagai i max2 dan posisinya sebagai x 2. Catat juga arus minimun selanjutnya (i min3) dan posisinya sebagai x 3 ;

6.

Gunakan prosedur yang sama untuk beban yang lain.

Resistive termination

Gambar 2.16. Rangkaian Percobaan Pengukuran VSWR


32

Pengukuran Impedansi Beban Ternormalisasi Berikut ini adalah cara menentukan impedansi beban dengan menggunakan Diagram Smith : 1.

Tentukan besarnya VSWR dengan metode langsung;

2.

Gambar lingkaran VSWR tersebut pada Smith Chart ;

3.

Titik Q dimana r = 1/VSWR merepresentasikan impedansi masukan beban pada medan listrik minimum;

4.

Hitung panjang gelombang waveguide (g) dengan rumus :

 g  2 x3SC  x1SC  5.

(2.18)

Jarak beban terhadap sumber ditentukan dengan :

d  x 1  x 1SC  x 3  x 3SC

(2.19)

6. Dengan menggunakan Smith chart , temukan nilai impedansi beban ternormalisasi yang letaknya sebesar



 g

toward the load

---o0o---


33

3 MODULASI AMPLITUDO

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Memahami jenis dan proses modulasi analog AM 2. Memahami proses demodulasi sinyal AM

Dasar Teori Pengantar Teknik Modulasi Modulasi adalah proses modifikasi sinyal pembawa terhadap sinyal informasi sedemikian sehingga sinyal informasi dapat ditransmisikan dengan baik. Secara umum, modulasi melibatkan proses modifikasi sinyal pembawa yang memiliki frekuensi yang lebih tinggi (bandpass signal ) terhadap perubahan-perubahan karakteristik sinyal pesan dari sumber informasi (baseband signal ), Sinyal pembawa disebut sebagai sinyal termodulasi (modulated signal ), sedangkan sinyal pesan disebut sebagai sinyal pemodulasi ( modulating signal ). Demodulasi merupakan proses kebalikan dari modulasi, yaitu proses ekstraksi sinyal informasi baseband dari sinyal pembawa sedemikian sehingga informasi dapat diterima, diproses, dan diinterpretasikan pada sisi penerima (disebut juga sebagai sink ).

Gambar 3.1. Ilustrasi Proses Modulasi dan Demodulasi Sinyal Informasi

34

Modulasi merupakan proses yang sangat penting pada suatu sistem komunikasi, khususnya komunikasi nirkabel. Modulasi memegang kunci penting di antaranya karena : 1. Modulasi memungkinkan ukuran antena menjadi lebih kecil, karena frekuensi sinyal menjadi lebih tinggi. Untuk radiasi yang efisien, ukuran antena sebaiknya berukuran λ/10 atau lebih (idealnya λ/4), dimana λ adalah panjang gelombang dari sinyal yang akan diradiasikan. 2. Modulasi memungkinkan adanya teknik jalur jamak atau multipleks sehingga dapat menghemat sumber daya frekuensi yang ada. 3. Modulasi memungkinkan adanya channel assignment , misalnya pada radio FM yang memisahkan kanal-kanal siaran radio berdasarkan frekuensi sinyal pembawa. Sebagai contoh untuk RTC UI pada 107,9 MHz, Prambors pada 102,2 MHz, Elshinta 90,0 MHz, dan lainnya. Suatu sinyal pembawa (carrier ) secara umum dapat dinyatakan sebagai :

c(t )  Ac cos   Ac cos2 f c t   

(3.1)

dimana c (t ) adalah fungsi sesaat dari gelombang ( instantaneous value), AC adalah nilai amplitudo maksimum [Volt], dan cos θ adalah sudut yang terbagi menjadi komponen frekuensi, yaitu f c [Hertz] dan komponen fasa, yaitu φ [derajat]. Berdasarkan jenis sinyal informasinya, modulasi dibagi menjadi modulasi analog dimana sinyal informasi berupa sinyal analog dan modulasi digital dimana sinyal informasi berupa bit-bit digital. Sinyal carrier selalu bersifat analog, karena secara alamiah sinyal yang dapat ditransmisikan di udara adalah sinyal analog. Berdasarkan komponen persamaannya, modulasi dibagi menjadi modulasi amplitudo ( Amplitude Modulation, AM) dan modulasi sudut ( Angle Modulation). Modulasi sudut itu sendiri dibagi lagi berdasarkan komponenkomponennya, yaitu modulasi frekuensi ( Frequency Modulation, FM) dan modulasi fasa ( phase modulation, PM). Modulasi AM kemudian dikembangkan lagi menjadi AM double side band full carrier (DSB-FC), double side band suppressed carrier (DSB-SC), single side band (SSB), dan vestigial side band (VSB). Modulasi FM dan PM dibagi berdasarkan lebar spektrum frekuensi yang dimiliki menjadi narrowband (NB) dan wideband (WB).

Proses Modulasi Amplitudo Pada modulasi AM DSB-FC, sinyal pembawa adalah :

vc(t )  V c cos 2 f ct


(3.2)

35

Sedangkan sinyal informasinya adalah :

vm(t )  V m cos 2 f mt

(3.3)

Sinyal termodulasi AM dibangkitkan oleh persamaan :

V am(t )  V c  V m cos 2 f mt  cos 2 f ct

(3.4)

dimana V c  V m cos 2 f mt  merupakan persamaan fungsi envelope dan cos 2 f ct  adalah persamaan gelombang sinusoidal. Jika nilai V C dikeluarkan, maka Persamaan 3.4 dapat dituliskan ulang menjadi : v V am(t )  V c1  m AM cos 2 f mt  cos 2 f ct

(3.5)

dimana m AM disebut sebagai indeks modulasi atau m AM = V m/V C. Indeks modulasi akan menentukan kualitas dari sinyal termodulasi AM. Dengan menggunakan identitas trigonometri :

v (cos X )(cosY ) 

1 1 cos( X  Y )  cos( X  Y ) 2 2

(3.6)

maka sinyal termodulasi AM dapat dituliskan sebagai : v V am(t )  V c cos 2 f ct  V cm AM cos 2 f ct cos 2 f mt

(3.7)

atau jika menggunakan indeks modulasi :

v V am(t )  V c cos 2 f ct 

V cm AM 2

cos 2 ( f c  f m)t  cos 2 ( f c  f m)t 

(3.8)

Diagram blok alur proses pembangkitan sinyal termodulasi AM terlihat pada Gambar 3.2.


36

Gambar 3.2. Diagram Blok Proses Modulasi AM

Gambar 3.3. Proses Modulasi AM dalam Domain Waktu secara Proporsional dan Jelas

Gambar 3.4. Bentuk Gelombang Sinyal Termodulasi AM secara Proporsional dan Jelas

Kualitas dari sinyal hasil modulasi AM dapat dilihat dari indikator indeks modulasi. Nilai indeks modulasi m AM berkisar antara 0 – 1 atau 0% - 100 %, yaitu : 1. m AM < 1 yang disebut kondisi under-modulated . 2. m AM = 1 yang disebut kondisi fully-modulated . 3. m AM > 1 yang disebut kondisi over-modulated . Pada kondisi over-modulated , terjadi tumpang tindih fasa pada envelope sehingga penerima tidak dapat mengekstraksi sinyal informasi dari sinyal pembawa akibat distorsi


37

sinyal. Bentuk gelombang sinyal termodulasi AM untuk nilai indeks modulasi yang berbeda terlihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Bentuk Gelombang Sinyal Termodulasi AM dengan Nilai Indeks Modulasi yang Berbeda-beda

Kualitas dari sinyal termodulasi AM juga dapat dilihat dari sisi daya yang mana harus dilihat dari domain frekuensi. Untuk mengubah sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi, seperti telah Saudara ketahui pada perkuliahan sebelumnya, digunakan metode Transformasi Fourier. Transformasi Fourier digunakan karena sinyal termodulasi AM dianggap sebagai sinyal yang kontinu dan memiliki periode tertentu. Persamaan gelombang pada Persamaan 3.5. dapat dinyatakan dalam ekspresi bilangan kompleks (eksponensial) menjadi : v v AM (t )  Re g (t )e

 j 2 f ct 

  Re g (t ) exp j2 f t  c

(3.9)

dimana g (t ) adalah persamaan fungsi envelope kompleks, yaitu : v g (t )  V c1  m AM cos 2 f mt 

(3.10)

Kemudian dengan transformasi Fourier, spektrum frekuensi sinyal AM adalah :

v S AM ( f ) 

1 Ac   f  f c   M  f  f c     f  f c   M  f  f c  2

(3.11)

dimana δ (f + f c) adalah fungsi unit impuls dan M (f ) adalah spektrum sinyal pesan. Gambar 3.6. menunjukkan spektrum sinyal termodulasi AM dimana magnitudo spektrum merupakan fungsi segitiga. Seperti yang terlihat, spektrum sinyal AM terdiri dari sebuah impuls pada frekuensi sinyal carrier dengan dua sideband yang menggandakan spektrum sinyal pesan. Sideband pada frekuensi yang lebih rendah disebut sebagai lower sideband (LSB) dan pada


38

frekuensi yang lebih tinggi disebut upper sideband (USB). Panjang pita bandwidth (BW) dari sinyal AM adalah : v B AM  2 f m

(3.12)

Gambar 3.6. Bentuk Spektrum Sinyal Termodulasi AM. (a) Spektrum Sinyal Pesan, (b) Spektrum Ainyal AM

Total daya pada sinyal AM dapat dihitung dengan menggunakan prinsip penjumlahan rata-rata kuadrat dan berdasarkan Teorema Parseval. Total daya pada sinyal AM adalah :

v P AM 



1 2 Ac 1  2 m(t )  m2 (t ) 2



(3.13)

dimana notasi  menunjukkan nilai rata-rata. Jika sinyal pemodulasi m (t ) = k cos (2πf mt ), maka persamaan 3.13. dapat ditulis ulang menjadi :

v P AM

dimana P c 

 k2   Ac 1  P m   P c 1   2 2   1

2

(3.14)

1 2 Ac adalah daya sinyal carrier , P m adalah daya sinyal pemodulasi m (t ), dan 2

k adalah indeks modulasi. Total daya pada sinyal AM dapat dihitung pula dengan pendekatan daya yang terdisipasi pada tahanan beban R . Daya yang terdisipasi pada sinyal pembawa adalah :


39

v P c 

V cRMS

2

2V c



R

2

R



V c

2

(3.15)

2R

Daya pada masing-masing sideband dengan amplitudo maksimum V LSB  V USB 

m AM V c 2

:

2

v P LSB  P USB

 m AM V c    2 2 m AM V c 2 m AM 2 V       P c 2R

2R

8R

(3.16)

4

Daya keseluruhan pada sinyal AM DSB-FC adalah 2

v P Total  P c  P LSB  P USB  P c 

m AM 4

2

P c 

m AM 4

2

P c  P c 

m AM 2

P c

 m AM 2   P Total  P c 1   2  

(3.17)

(3.18)

Pada persamaan 3.8, terlihat ada 3 komponen frekuensi yang berbeda, yaitu : 1. V c cos 2 f ct sebagai carrier yang tidak membawa sinyal informasi apapun. 2. 3.

V cm AM 2 V cm AM 2

cos 2 ( f c  f m)t sebagai lower sideband yang membawa sinyal informasi. cos 2 ( f c  f m)t sebagai upper sideband yang tidak membawa sinyal

informasi. Adanya tiga komponen frekuensi tersebut memotivasi adanya evolusi pada teknik modulasi AM. Sinyal carrier yang tidak membawa sinyal informasi apapun memiliki daya yang paling besar berdasarkan persamaan 3.14. dan 3.18 sehingga keberadaannya dapat ditekan. Hal ini memunculkan adanya teknik DSB Suppressed Carrier (DSB-SC) untuk mengurangi daya yang terbuang percuma. Kedua komponen sideband membawa sinyal informasi yang sama, namun keduanya menempati bandwidth yang lebar. Hal ini memotivasi munculnya teknik SSB, dimana hanya salah satu sideband yang mentransmisikan informasi sehingga dapat mengurangi daya yang terbuang percuma dan juga mengurangi penggunaan bandwidhth yang terlalu lebar. SSB memunculkan masalah baru tatkala sideband yang tunggal tersebut diserang noise atau distorsi sepanjang perjalanan transmisinya. Tidak ada back-up atas informasi yang ditransmisikan oleh SSB sehingga munculah teknik VSB, dimana salah satu singleband memiliki daya penuh dan yang lainnya memiliki daya yang lebih rendah sebagai back-up informasi.


40

Gambar 3.7. Pembangkitan Sinyal AM SSB Menggunakan (a) Filter SSB dan (b) Modulator Terseimbangkan ( Balanced Modulator ) yang Merupakan Rangkaian Center-Tapped Transformers .

Balanced Modulator Sebuah modulator terseimbangkan digunakan untuk menghasilkan sinyal DSBSC dengan menekan carrier dan hanya menyisakan upper dan lower sidebands yang merupakan penjumlahan dan pengurangan dari sinyal modulasi dan sinyal termodulasi. Bentuk paling sederhana dari modulator terseimbangkan adalah diode ring atau lattice modulator seperti yang ditunjukkan gambar dibawah. Perlu diperhatikan bahwa gambar 3.8 kedua koneksi (a) dan (b) adalah identik.

Gambar 3.8 Sebuah Balanced Modulator - diode ring or lattice modulator

Pengoperasian modulator cincin cukup sederhana. Modulating signal diterapkan pada transformator input, T1, sedangkan pembawa gelombang sinus diterapkan pada cemter taps pada input dan output trafo. Pembawa berfungsi sebagai sumber forward bias dan reverse bias untuk dioda yang berfungsi seperti switch untuk menghubungkan modulating signal untuk


41

output transformator, T2. Hasilnya adalah bahwa sinyal DSBSC akan dihasilkan pada transformator output. Untuk memudahkan dalam pemahaman, mari kita urutkan operasinya melalu sebuah siklus dari gelombang pembawa sinus. Ketika polaritas pembawa seperti pada gambar 3.10 (a) dioda D1 dan D2 akan forward bias, sedangkan dioda D3 dan D4 reverse bias. Dioda forward bias mengalirkan arus sedangkan dioda reverse bias bertindak seperti sirkuit terbuka. Rangkaian dapat divisualisasikan sebagai yang pada gambar 3.10 (b). Dengan mengabaikan modulating signal untuk saat ini dan jika posisi center tap dari osilator pembawanya tepat, maka arus yang mengalir di bagian atas lilitan primer transformator di T2 dan arus yang mengalir di bagian bawah trafo adalah

sama besar namun arah medan magnet yang

berlawanan akan membatalkan satu sama lain dan oleh karena itu tidak ada arus yang diinduksi dalam lilitan sekunder di T2, sehingga ada outputnya adalah 0. Ini adalah bagaimana sinyal pembawa ditekan dalam balanced modulator . Sekarang dengan mempertimbangkan kehadiran sinyal modulasi. Modulating signal akan muncul di lilitan sekunder dari transformator T1 dan dikonduksikan oleh dioda D1 dan D2 ke lilitan primer dari transformator T2 yang pada gilirannya menginduksi output di T2.

Gambar 3.9 Rangkaian Ekuivalen saat first half cycle dari carrier sine wave

Ketika polaritas pembawa berubah seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.10(a), dioda D3 dan D4 akan forward bias sedangkan dioda D1 dan D2 reverse bias. Rangkaian ekuivalen ditunjukkan pada gambar 3.10(b). Demikian pula, modulating signal dikonduksikan ke lilitan primer transformator T2, tapi kali ini dalam arah sebaliknya sesuai koneksi dioda D3 dan D4. Oleh karena itu output yang diinduksi di T2 terbalik. Sinyal pembawa tetap ditekan pada output.


42

Gambar 3.10 Rangkaian Ekuivalen saat second half cycle dari carrier sine wave

Proses yang dijelaskan di atas terjadi berulang kali melalu berbagai osilasi sinyal carrier. Hasilnya adalah sinyal DSBSC seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11, Dapat diamati bahwa sinyal DSBSC • Berosilasi pada frekuensi carrier • Envelopenya bukan merupakan bentuk dari modulating signal • Pembalikan fasa terjadi pada saat di mana modulating signal melintasi garis nol

Gambar 3.11 DSBSC waveform yang dihasilkan ring modulator


43

Proses Demodulasi AM Proses demodulasi AM dapat dibagi menjadi : 1. Demodulasi Envelope atau Non-Koheren Pada demodulasi non-koheren, digunakan detektor selubung ( envelope). Detektor selubung terdiri dari transformator step-up untuk menaikkan level tegangan, dioda untuk menyearahkan sinyal, dan filter RC .

Gambar 3.12. Detektor Selubung

Sinyal yang akan didemodulasikan harus sinyal dengan nilai indeks modulasi m < 1. Berikut ini adalah proses demodulasinya.

Gambar 3.13. Proses Demodulasi Non-Koheren dengan m < 1.

Jika m > 1, maka akan terjadi pertukaran fasa pada selubung dan menyebabkan sinyal terdistorsi dan tidak bisa diinterpretasikan pada sisi penerima.

Gambar 3.14. Proses Demodulasi Non-Koheren dengan m > 1.

2. Demodulasi Sinkron atau Koheren Pada demodulasi sinkron, digunakan rangkaian phase-locked loop (PLL) sebagai local oscillator (LO). Sinyal termodulasi AM masuk ke rangkaian demodulator, kemudian dibangkitkan sinyal dari LO yang sesuai dengan frekuensi Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

44

carrier yang diinginkan. Jika frekuensi carrier tersebut sesuai dengan frekuensi LO, maka sinyal akan keluar dan difilter kemudian diinterpretasikan sebagai sinyal informasi. Prinsip ini digunakan pada radio konvensional, dimana Saudara perlu melakukan tuning atau mencari frekuensi carrier yang sesuai dengan memutarmutar knob LO pada radio.

Gambar 3.15. Proses Demodulasi Koheren dengan PLL

Peralatan Pada praktikum modul ini digunakan perangkat keras dan perangkat lunak produksi Feedback Teknikit . Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 2.1 berikut ini. Tabel 2.1. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi dan Demodulasi AM.

No

Nama Alat

Jumlah

1.

53-100 RAT Measuring system

1

2.

Amplitude Modulation Workboard 5 3-130

1

3.

Perangkat komputer

1

Prosedur Percobaan PERHATIAN!!! Ikuti petunjuk asisten dalam setiap percobaan. Matikan RAT Measurement System jika ingin mengganti board . Gambarlah terlebih dahulu seluruh bentuk gelombang atau spektrum sinyal dan berikan tanda-tanda seperlunya. Pengisian borang akan diberikan waktu tersendiri. Lakukan seluruh prosedur percobaan dengan waktu yang se-efisien mungkin.

Prosedur Umum Prosedur kerja umum dilakukan pada saat mulai menggunakan Feedback Software.


45

1. Dari menu utama untuk mengetahui tugas yang akan dilakukan, klik icon perangkat lunak pada desktop; 2. Pilih System; 3. Pilih Index ; 4. Klik assignment sesuai dengan praktikum Saudara; 5. Klik toolbar Practical sesuai dengan practical yang sedang Saudara lakukan. Jika akan melanjutkan ke Practical selanjutnya : 1. Klik toolbar System, lalu klik End practical ; 2. Kemudian memulai kembali dengan mengklik toolbar Practical selanjutnya; 3. Untuk berhenti, klik toolbar System, lalu klik Quit .

Percobaan AM DSB-FC 1. Set carrier level maksimum, dan Modulation level minimum; 2. Amati sinyal di setiap titik menggunakan oscilloscope dan spectrum analyzer dan catat hasil pengamatan; 3. Perbesar Modulation level sedikit demi sedikit hingga amplitudo carrier mendekati nol; 4. Amati sinyal di setiap titik menggunakan oscilloscope dan spectrum analyzer dan catat.

Percobaan AM DSB-SC 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical , lalu klik Amplitude Modulation with No Carrier ; 2. Amati sinyal di setiap titik dengan menggunakan oscilloscope dan spectrum analyzer dan catat hasil pengamatan; 3. Set Carrier balance ke skala posisi tengah; 4. Amati sinyal di titik 6 dan catat hasil pengamatan; 5. Tingkatkan level Carrier Balance; 6. Tingkatkan level Modulation Level dan Carrier Level ; 7. Amati sinyal dan tingkatkan level IIFO frequency, sehingga BFO berada pada fasa yang sama (in phase) dengan carrier . Perhatikan bahwa hasil dari detector output adalah sama dengan modulating signal. ---o0o--Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

46

4 MODULASI FREKUENSI

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Memahami jenis dan proses modulasi analog FM 2. Membedakan antara modulasi analog secara AM dan FM

Dasar Teori Pendahuluan Modulasi FM adalah teknik modulasi analog yang paling populer dibandingkan AM, khususnya pada aplikasi sistem radio. Pada modulasi FM, amplitudo sinyal carrier dibuat konstan, sedangkan frekuensi sinyal carrier divariasikan terhadap perubahan amplitudo sinyal informasi. Dengan demikian, informasi pada modulasi FM dikandung pada komponen sudut sinyal. Hal ini menyebabkan FM memiliki banyak keuntungan dibandingan AM, di antaranya adalah : 1. Imunitas terhadap noise pada modulasi FM lebih baik daripada AM. Hal ini disebabkan oleh sinyal informasi pada modulasi AM terdapat pada amplitudo dan kualitas sinyal sangat dipengaruhi oleh level amplitudo. Amplitudo seperti diketahui sangat rentan terhadap noise, sehingga sinyal kita terserang noise dan amplitudo mengalami

penurunan,

maka

bukan

tidak

mungkin

sinyal

informasi

yang

ditransmisikan menjadi terdistorsi ataupun hilang sama sekali. Sinyal FM yang tidak terpengaruh oleh variasi amplitudo hanya menggunakan threshold sebagai petunjuk amplitudo sehingga FM lebih tahan terhadap noise atmosferik ataupun impuls yang dapat menyebabkan fluktuasi yang besar pada amplitudo sinyal. Threshold sinyal FM juga menyebabkan FM lebih tahan terhadap burst noise.


47

2. FM memungkinkan nilai kualitas sinyal yang diukur sebagai signal-to-noise ratio (SNR) menjadi lebih baik, walaupun FM menempati bandwidth yang lebih lebar daripada AM. 3. Sinyal FM memiliki envelope yang konstan sehingga daya yang ditransmisikan lebih efisien. 4. FM memiliki sifat capture effect , dimana jika ada dua atau lebih sinyal dengan frekuensi yang sama masuk ke dalam receiver FM, maka hanya sinyal yang paling kuat yang akan diterima dan sinyal lainnya akan ditolak. Hal ini menyebabkan FM lebih tahan terhadap co-channel interference dibandingkan AM yang akan selalu menerima semua sinyal termasuk sinyal interferensi yang lemah. Dibandingkan dengan AM, sinyal FM juga memiliki kelemahan di antaranya : 1. Modulasi FM membutuhkan bandwidth yang lebih besar daripada AM untuk menghasilkan capture effect dan mengurangi noise. 2. Peralatan pengirim dan penerima FM jauh lebih kompleks daripada AM. 3. Jangkauan sinyal FM lebih dekat daripada AM, karena frekuensi yang digunakan oleh FM lebih tinggi sehingga panjang gelombangnya lebih pendek daripada sinyal AM yang lebih panjang sehingga bisa dipantulkan melalui ionosfer ke tempat yang lebih jauh.

Proses Modulasi FM Misalkan sinyal carrier :

vc t  = V c cosωct

(4.1)

Persamaan sinyal FM dasar adalah :

vs t  = V c cos2 π  f c + deviasi frekuensi t 

(4.2)

dimana deviasi frekuensi bergantung pada m (t ). Frekuensi sinyal carrier akan berubah-ubah, sehingga persamaan sinyal carrier sesaat dapat dituliskan sebagai :

vs t  = V c cosωi t  = V c cos2 πf i t = V c cosφi 

(4.3)

dimana φi adalah sudut sesaat ωit = 2 πf it dan f i adalah frekuensi sesaat. Karena φi = 2 πf it , maka :


48

dφi = 2 πf i dt

atau

f i =

1 dφi 2 π dt

(4.4)

Berdasarkan Persamaan 4.4 tersebut dapat dilihat bahwa frekuensi sebanding dengan laju perubahan sudut. Jika f c adalah frekuensi sinyal carrier dan f m adalah frekuensi sinyal pesan, maka dapat diambil :

f i = f c + Δf c cosωmt  =

1 dφi 2 π dt

(4.5)

dimana Δf c adalah deviasi puncak frekuensi carrier , yaitu Δf c  k f V m dengan k f adalah konstanta sensitivitas deviasi frekuensi (Hz/volt) dan V m adalah amplitudo maksimum sinyal pesan. Oleh karena itu, diperoleh :

1 dφi = f c + Δf c cosωmt  2 π dt

(4.6)

sehingga

dφi dt

= 2 πf c + 2 πΔf c cosωmt 

(4.7)

Untuk memperoleh nilai sudut, maka dilakukan integrasi :

 ω + 2 πΔf cosω t dt c

c

(4.8)

m

Diperoleh :

φi = ωct +

2 πΔf csin ωmt 

φi = ωct +

(4.9)

ωm Δf c f m

sin ωmt 

(4.10)

Dengan mensubstitusikan Persamaan 4.9 ke Persamaan 4.3, diperoleh persamaan sinyal termodulasi FM :



Δf c



f m

vs t  = V c cos ωct +

Perbandingan

Δf c f m



sin ωmt 



(4.11)

disebut sebagai indeks modulasi FM, yaitu :


49

β =

Deviasi puncak frekuensi sinyal pembawa Δf c  frekuensi sinyal pesan f m

(4.12)

Bentuk gelombang sinyal termodulasi FM dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Bentuk Gelombang Sinyal FM dalam Domain Waktu

Persamaan 4.11. dapat dinyatakan dalam deret fungsi Bessel : 

vs t  = V c

 J  β cosω n

c

+ nωm t

n= 

(4.13)

Gambar 4.2. Fungsi Bessel untuk Orde Tertentu terhadap Nilai  .

dimana J n (  ) adalah fungsi Bessel jenis pertama. Dengan melakukan ekspansi, diperoleh :


50

vs (t )  V c J 0 (  ) cos( c )t  V c J 1 (  ) cos( c   m )t  V c J 1 (  ) cos( c   m )t   

Amp



f c

  

Amp

  

f c  f m

  

  

Amp

f c  f m

 V c J 2 (  ) cos( c  2 m )t  V c J 2 (  ) cos( c  2 m )t     

Amp



f c  2 f m

  

Amp

(4.14)



f c 2 f m

Dengan menggunakan ekspansi fungsi Bessel, spektrum frekuensi dari sinyal FM dapat diperoleh. Pada Gambar 4.3 terlihat ilustrasi spektrum frekuensi sinyal FM dan terlihat bahwa sinyal FM menempati bandwidth yang bandwidth yang cukup lebar dibandingkan dengan sinyal AM.

Gambar 4.3. Ilustrasi Spektrum Sinyal FM

Nilai magnitudo setiap sideband dapat dapat dilihat pada tabel fungsi Bessel untuk tiap nilai indeks modulasi tertentu seperti pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Tabel Fungsi Bessel untuk Setiap Nilai Indeks Modulasi Tertentu

Lebar bandwidth sinyal bandwidth sinyal FM dapat dihitung dengan pendekatan Aturan Carson, yaitu :

BW  2 f c  f m 


(4.15)

51

Dimana pendekatan ini dilakukan karena panjang bandwidth dari bandwidth dari sinyal FM adalah tak hingga. Pada FM lebih dikenal istilah pasangan sideband daripada LSB dan USB dan bandwidth tidak bandwidth tidak dihitung dari LSB hingga ke USB. Sinyal FM dengan nilai indeks modulasi yang cukup kecil (( β β < 0,3) disebut sebagai narrowband FM yang hanya memiliki 2 significant sideband pairs. pairs . Sementara itu sinyal FM dengan β pairs dan disebut sebagai β > 0,3 akan memiliki lebih dari 2 significant sideband pairs wideband FM. FM. Proses-proses pada FM bersifat non linier sehingga prinsip superposisi tidak dapat digunakan. Ketika sinyal pesan merupakan sinyal dengan banyak frekuensi seperti suara manusia atau musik, analisanya menjadi sangat rumit. Dalam kalkulasi sinyal FM, selalu diasumsikan sinyal pesan merupakan single tone tone dengan frekuensi yang digunakan adalah frekuensi maksimum dari sinyal pesan. Berdasarkan persamaan 4.13., dapat dilihat bahwa nilai maksimum dari seluruh komponen adalah V c Jn (  ) untuk sejumlah n komponen. Perhatikan bahwa untuk sinyal c J 2

 V  periodik sinusoidal, nilai daya rata-rata ternormalisasi atau RMS adalah  max   (V RMS )2 ,  2  sehingga daya untuk sejumlah n komponen adalah : 2

2  V c J n (  )   V c J n (  )    2 2  

(4.16)

Dengan demikian, total daya pada spektrum sinyal FM adalah : 

(V c J n (  ))2 P T  2 n  



(4.17)

Proses Demodulasi FM (Pengayaan) Proses demodulasi FM pada prinsipnya sama dengan pada proses demodulasi AM. Beberapa metode demodulasi adalah rangkaian tertala ( tuned circuit ), ), Foster-Seeley Discriminator , dan PLL.


52

Gambar 4.5. Rangkaian Tertala

Gambar 4.6. Rangkaian Foster-Seeley Discriminator

Gambar 4.7. Rangkaian PLL (Phase-Locked ( Phase-Locked Loop) Loop )

Gambar 4.8. Modulator FM Armstrong Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

53

Peralatan Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 3.1 berikut ini. Tabel 3.1. Peralatan yang digunakan pada Modul Proses Modulasi FM. No

Nama Alat

Jumlah

1.

Arbitrary function generator AFG 3081

1

2.

Digital Storage Oscilloscope GDS-820C

1

3.

Spectrum Analyzer GSP827

1

Spectrum Analyzer adalah alat untuk meyelidiki distribusi energi sepanjang spektrum frekuensi dari suatu sinyal listrik yang diketahui. Dari penyelidikan ini, diperoleh informasi yang sangat berharga mengenai lebar bidang frekuensi ( bandwidth), rapat daya sinyal, efek berbagai jenis modulasi, pembangkitan sinyal interferensi dan begitu juga pada semua manfaatnya dalam perencanaan dan pengujian rangkaian RF dan pulsa. Alat yang ditampilkan dalam domain frekuensi ini biasa dipergunakan untuk analisis sinyal elektromagnetik pada rentang frekuensi tertentu apabila ada sumber gangguan pada perangkat nirkabel, seperti Wi-Fi dan wireless router .

Prosedur Percobaan PERHATIAN!!! Ikuti petunjuk asisten dalam setiap percobaan. Matikan peralatan jika ingin mengganti kabel. Jangan memaksakan kabel jika konektor tidak sesuai atau tidak mau masuk! Perhatikan instruksi dan label pada peralatan agar tidak terjadi bahaya tersengat listrik.

1. Buat sinyal carrier dengan cara : menekan tombol MOD, kemudian pilih FM. Tekan tombol waveform, dan pilih bentuk sinyal sinusoidal. 2. Tentukan besar frekuensi carrier dengan menekan tombol FREQ/Rate dan masukkan besar sinyal yang diinginkan. 3. Atur amplitudo sinyal dengan menekan AMPL. 4. Buat sinyal informasi dengan cara : menekan tombol MOD, kemudian pilih FM, dan pilih FM freq dan masukkan besar sinyal informasi yang diinginkan. Kemudian klik return. (Sinyal informasi besarnya 2 mHz – 20 kHz, default : 100 Hz) 5. Atur besarnya Deviasi dengan cara : Pilih Freq Dev dan masukkan besarnya sesuai yang diinginkan. (default : 100 Hz). Frekuensi deviasi adalah deviasi frekuensi puncak dari gelombang pembawa dan gelombang termodulasi.


54

6. Lihat tampilan sinyal informasi dan sinyal hasil modulasi pada osiloskop dengan menghubungkan terminal MOD dan MAIN ke osiloskop. 7. Lihat tampilan sinyal hasil modulasi pada spectrum analyzer dengan menghubungkan terminal MAIN ke spectrum analyzer . ---o0o---


55

5 SISTEM TELEPONI

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Memahami sistem kerja telepon analog 2. Memahami prinsip kerja transduser

Dasar Teori Pendahuluan Ilmu telekomunikasi selalu berusaha untuk menyediakan layanan komunikasi jarak jauh. Layanan ini dapat bersifat privat ataupun terbuka untuk akses publik. Layanan telekomunikasi modern yang paling tua dan sangat umum digunakan adalah layanan telepon. Layanan telepon dua kawat analog yang paling tua adalah public switched telephone network (PSTN) atau plain old telephone service (POTS). Sistem teleponi secara umum dibagi menjadi tiga elemen, yaitu telepon, handset dan saluran yang terhubung ke switching center . Pada Gambar 5.1 ditampilkan sistem teleponi secara umum.

Gambar 5.1. Diagram Blok Sistem Telepon Secara Umum

Untuk membangun sistem komunikasi yang berhasil, selain didukung topologi sentral dan saluran transmisi yang baik, juga harus terdapat prosedur untuk mengendalikan

56

panggilan yang disebut sebagai persinyalan. Pada telepon terdapat bagian yang mengatur fungsi persinyalan, yaitu switch hook , keypad dan allerter . Proses persinyalan pada switch hook dimulai saat pertama kali gagang telepon diangkat. Fungsi rangkaian switch hook , yaitu: 1. Melakukan pensinyalan antara sentral dengan pesawat telepon yang digunakan; 2. Memutuskan alerter dan menyambungkan ke rangkaian telepon lainnya.

Gambar 5.2. Rangkaian pada Sistem Telepon

Telepon Persinyalan Putar

Gambar 5.3. Rangkaian pada Sistem Telepon Rotary Dial

Hook switch berfungsi menyambung dan memutuskan telepon dari jaringan. Pada gagang telepon terdapat transduser audio, yaitu perangkat elektronik yang berfungsi untuk mengubah energi suara menjadi energi listrik atau sebaliknya. Perangkat transduser audio adalah mikrofon dan pelantang suara. Mikrofon berfungsi mengubah sinyal suara akustik menjadi sinyal listrik melalui diafragma yang terdapat padanya. Jenis mikrofon di antaranya adalah mikfofon dinamik,


57

electric condenser , ribbon, dan mikrofon kristal piezoelektrik. Berikut ini adalah konstruksi dari mikrofon dinamik.

Gambar 5.4. Konstruksi Mikrofon Dinamik

Koil yang bergerak pada mikrofon menggunakan prinsip induksi elektromagnet yang mengkonversikan gelombang suara menjadi sinyal elektrik. Ketika gelombang suara menabrak diafragma fleksibel, diafragma akan mundur ke belakang dan berespon sesuai dengan tekanan suara yang terjadi. Tekanan ini menyebabkan koil yang bergerak di dalam medan magnet dari magnet permanen. Pergerakan koil dalam medan magnet ini menyebabkan adanya induksi tegangan berdasarkan hukum Faraday. Nilai tegangan yang keluar dari koil sebanding dengan tekanan gelombang suara yang menekan diafragma. Pada prakteknya juga diletakkan amplifier untuk memperbesar level sinyal yang masuk sehingga lebih mudah diproses. Impedansi koil yang umum digunakan adalah sekitar 8 – 16 ohm.

Gambar 5.5. Konstruksi Pelantang Suara

Prinsip kerja pelantang suara berkebalikan dari prinsip kerja mikrofon. Pelantang suara digunakan untuk mengubah sinyal elektrik menjadi gelombang suara.


58

Pada telepon jenis persinyalan putar (rotary dial ) digunakan persinyalan dengan pulse dialling . Pada persinyalan pulse dialling , hook switch ditekan untuk men-dial nomor telepon yang dituju. Jika tombol 9 ditekan, maka hook switch akan membuka-tutup sebanyak 9 kali serta mengirimkan sinyal pulsa. Keuntungan dari persinyalan ini adalah sistemnya yang sederhana dan murah. Namun demikian, Saudara akan merasakan adanya sidetone (suara sendiri melalui speaker ketika berbicara) dan echo (jeda waktu antara sinyal suara yang dikirim dari mikrofon dengan suara pantulan yang masuk ke speaker , sehingga muncul seperti gaung).

Gambar 5.6. Grafik persinyalan pul se diallin g , dimana jumlah pulsa yang dikirimkan adalah seperti angka tombol yang ditekan. Pada setiap pergantian angka, disisipkan IDP ( Inter-Dial Pulse) untuk membatasi antar angka.

Telepon Touch Ton e Dialling / Dual Tone Multi Frequenc y (DTMF) Pada prinsipnya telepon jenis ini tidak terlalu berbeda pada rangkaian telepon rotary dial , dengan perbedaan hanya pada sistem persinyalan yang digunakan. Pada sistem telepon touch tone, digunakan persinyalan dengan dual tone multi-frequency (DTMF) dimana nomor telepon yang ditekan akan dikirimkan sebagai gabungan dua frekuensi yang berbeda.

(a)

(b)

Gambar 5.7. Sistem DTMF (a). Pengirim dan (b) Detektor DTMF pada penerima.


59

Sinyal-sinyal pertama diamplifikasi dan dipisahkan berdasarkan kelompok frekuensi tinggi dan rendah menggunakan filter lowpass (LP) dan filter highpass (HP). Pembatas (L) digunakan untuk mengkonversikan tone yang terpisahkan tersebut menjadi gelombang kotakkotak. Tone individual diidentifikasikan menggunakan 7 filter bandpass(BP), dimana setiap filter melewatkan satu tone dan menolak tone yang lain. Setiap filter diikuti dengan sebuah detektor yang akan bekerja ketika tegangan input telah mencapai level tertentu. Output detektor akan menghasilkan sinyal DC yang dibutuhkan oleh switching centre untuk menghubungkan Saudara dengan pihak yang ditelepon.

Rangkaian Hibrid 2-Kawat-4-Kawat Rangkaian hibrid telepon adalah komponen pada sisi pelanggan dari suatu sistem PSTN yang berfungsi untuk mengkonversi antara sistem dua kawat dengan sistem empat kawat sehingga membentuk jalur sinyal audio bidireksional. Pada hakikatnya, sifat alami dari saluran telepon adalah dua sinyal audio bergerak pada dua arah yang berlawanan, yaitu suara dari pengirim dan penerima yang bergerak secara bersama-sama. Dua sinyal yang bergerak ini kemudian diproses secara terpisah pada sistem switching dan transmisi telepon yang menggunakan sistem 4 kawat. Untuk mengubah sinyal telepon pada sistem dua kawat menjadi empat kawat digunakanlah rangkaian hibrid ini untuk mencegah bercampurnya dua sinyal suara yang berbeda. Saat ini, pada sistem telepon modern, digunakan line card untuk melakukan antarmuka antar saluran analog sehingga konversi berlangsung lebih efisien. Rangkaian hibrid ini juga berfungsi untuk mengamplifikasi sinyal dan sebagai echo cancelers.

Gambar 5.8. Rangkaian Hibrid pada Telepon


60

Alur Sambungan Telepon Pada sambungan telepon dikenal beberapa jenis sinyal yang dapat dilihat pada Tabel 5.1. berikut ini. Tabel 5.1. Jenis-jenis Sinyal pada Telepon No.

Nama Sinyal

Kegunaan Perangkat telepon pada pengguna A memberikan informasi kepada

1.

Off-hook

central office bahwa pengguna saat ini sedang stand by ingin melakukan panggilan.

2.

Dial tone

Central office memberikan informasi kepada pengguna A bahwa saluran telepon sudah siap melayani hubungan telepon. Central office memberitahu pengguna bahwa telepon yang dituju

3.

Ringback tone

sedang dihubungi dan saat ini sedang berdering menunggu diangkat oleh pengguna B.

4.

Ringing Voltage

Tegangan arus bolak balik yang dikirimkan oleh central office kepada pengguna B agar telepon berdering. Central office akan memberitahukan kepada pengguna lain yang

5.

Busy tone

menelepon ke salah satu pengguna A atau B ketika pengguna A dan B melakukan percakapan telepon bahwa pengguna A dan B sedang melakukan percakapan telepon dan saat ini tidak dapat dihubungi. Salah satu pengguna A atau B menyudahi percakapan dan perangkat

6.

On-hook

teleponnya memberitahukan kepada Central Office bahwa gagang telepon telah ditutup dan sambungan diputus. Central office akan memutus sambungan antara A dan B serta saluran terbebaskan.

7.

Flash

Kombinasi antara on-hook dan off-hook .

Langkah percakapan melalui telepon adalah : 1. Setiap pelanggan terhubung ke central office melalui sepasang kabel local loop, yang disebut tip (T) dan ring (R). Jika telepon sedang dalam keadaan on-hook , switch hook pada cradle dalam kondisi hubung terbuka sehingga tidak ada arus yang mengalir dari central office melalui T dan R ke perangkat telepon. Sebaliknya, ketika perangkat dalam keadaan off-hook , maka ada aliran arus DC dari central office ke pesawat pelanggan.


61

Gambar 5.9. Keadaan Telepon saat On-Hook dan Off-Hook

2. Setelah pemanggil mendapatkan loop arus dari CO, maka CO akan mengirimkan dial tone yang menyatakan bahwa CO telah siap menerima urutan nomor telepon. 3. Pelanggan akan mengirimkan nomor telepon yang dituju dengan memutar dial pada sistem telepon rotary dial atau menekan tombol pada sistem touch tone. Sinyal nomor telepon ini berupa sinyal AC. 4. CO akan merespon nomor telepon yang dikirimkan kemudian mengadakan jalur sambungan ke nomor yang dituju. Jika nomor yang dituju sedang off-hook , maka CO akan mengirimkan nada sibuk ke pemanggil. Jika nomor yang dipanggil sedang on-hook , CO akan mengirim ringtone ke pelanggan yang dipanggil dan mengirim ringback tone ke pemanggil. 5. Saat pelanggan yang dipanggil mengangkat gagang telepon, maka arus dari pemanggil akan langsung diarahkan ke pelanggan yang dipanggil. CO akan mematikan ringtone dan ringback tone. Pada saat ini saluran telepon antara pemanggil dan yang dipanggil dikatakan sedang “diduduki”, sehingga pelanggan lain yang berupaya menelepon keduanya akan menerima busy tone dari CO. Saluran ini akan terus diduduki dan dipertahankan sampai salah satu pelanggan


62

meletakkan gagang telepon. Sistem persinyalan ini disebut sebagai circuit switching , karena persinyalan diatur oleh rangkaian elektronik dan sifat circuit switching ini adalah dedicated , yang berarti saluran antara penelepon dan yang ditelepon hanya diperuntukkan untuk kedua belah pihak dan tidak ada pihak lain yang dapat menyerobot saluran ini. 6. Ketika salah satu pelanggan meletakkan gagang telepon, sinyal on-hook dikirimkan dari pelanggan ke CO. CO kemudian akan melepaskan saluran yang diduduki tersebut dan aliran arus antara pemanggil dan yang dipanggil akan terputus. Kedua belah pihak telah siap kembali menerima sambungan telepon.

Peralatan Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 5.2 berikut ini. Tabel 5.2. Peralatan yang digunakan pada Modul Sistem Teleponi

No

Nama Alat

Jumlah

1.

Telephone & Interface Workboard 58-110

1

2.


2

3.

Perangkat komputer

1


Prosedur Umum Percobaan Prosedur kerja umum dilakukan pada saat mulai menggunakan software Feedback. 1. Dari menu utama untuk mengetahui tugas yang akan dilakukan, klik icon perangkat lunak pada desktop; 2. Pilih System; 3. Pilih Index ; 4. Klik assignment sesuai dengan praktikum Saudara; 5. Klik toolbar Practical sesuai dengan practical yang sedang Saudara lakukan.


63

Jika akan melanjutkan ke Practical selanjutnya : 1. Klik toolbar System, lalu klik End practical ; 2. Kemudian memulai kembali dengan mengklik toolbar Practical selanjutnya; 3. Untuk berhenti, klik toolbar System, lalu klik Quit .

Percobaan Sistem Teleponi Switch Hook

1. Tekan tombol pada bagian handset 2. Lihat perubahan yang terjadi pada bagian switch dan baca nilai yang tertera pada ammeter . Operasi Papan Tombol 1. Set telepon pada posisi ‘TONE’ 2. Jaga posisi off hook pada telepon, pastikan posisi line current control berada pada tengah-tengah atau dalam posisi normal 3. Tekan tombol pada keypad . Perhatikan sinyal pada saluran yang tertera pada osiloskop. Pengkodean Papan Tombol 1. Tekan tombol keypad 2. Amati sinyal pada saluran 3. Amati frekuensi sinyal pada output masing-masing filter.

---o0o---


64

6 PULSE CODE PULSE CODE MODULATION MODULATION DAN TIME DIVISION TIME DIVISION MULTIPLEXING MULTIPLEXING

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Mengenal prinsip pengkodean digital dan transmisi pada sistem audio digital. 2. Mengenal prinsip-prinsip pengubahan sinyal analog menjadi digital dalam PCM. 3. Mengenal teknik jalur jalur jamak jamak berdasarkan berdasarkan waktu (TDM).

Dasar Teori Pengubahan Sinyal Analog Menjadi Sinyal Digital Sinyal yang ditransmisikan akan mengalami penurunan kualitas. Penurunan kualitas ini disebabkan oleh adanya hal-hal, antara lain redaman, derau ( noise), noise), dan interferensi. Dampak penurunan kualitas sinyal dapat dikurangi dengan merubah sinyal analog ke bentuk digital karena lebih tahan terhadap noise noise dan redaman. Pengubahan bentuk sinyal analog menjadi digital dilakukan melalui tiga tahapan proses yaitu pencuplikan (sampling ), kuantisasi, dan pengkodean (coding ( coding ). ). Sampling adalah metode untuk mencacah/mencuplik gelombang analog dengan menggunakan pulsa diskrit sebagai pencupliknya. Sampling merupakan metode yang digunakan dalam mentransmisi sinyal analog dalam bentuk sinyal digital. Frekuensi sampling yang biasanya digunakan pada proses digitalisasi sinyal suara adalah 8 KHz untuk teleponi digital. Secara matematis sampling dapat dapat dianalogikan sebagai suatu hasil perkalian sinyal yang dicuplik dengan sinyal yang mencuplik. Pulse Amplitude Modulation mengkonversi Modulation mengkonversi sinyal analog menjadi sekumpulan pulsa yang memiliki amplitudo yang berbeda. Pada sistem transmisi telepon modern, amplitudo pulsa tersebut dikonversi menjadi kode biner. Proses pengubahan tersebut dinamakan Pulse Code Modulation (PCM). Modulation (PCM).

65

Setelah dilakukan sampling , sinyal kemudian dilakukan kuantisasi dan coding . Kuantisasi adalah proses memetakan level amplitudo dari hasil sampling yang masih kontinu ke dalam level amplitudo yang diskrit. Setelah melalui proses kuantisasi, maka sinyal keluarannya merupakan sinyal yang memiliki waktu diskrit dan level amplitudo diskrit. Coding adalah proses pengubahan amplitudo sinyal diskrit hasil kuantisasi ke dalam bit -bit biner sehingga sinyal hasil PCM hanya diwakili oleh nilai 1 dan 0. Pada Gambar 6.1 sampai 6.3 di bawah ini masing-masing ditampilkan contoh proses pencuplikan sinyal analog, hasil pencuplikan sinyal analog, ukuran step quantization, quantization, dan hasil pengkodean.

(a)

(b)

Gambar 6.1. (a) Proses Pencuplikan Sinyal Analog, dan (b) Hasil Pencuplikan Sinyal Analog

Gambar 6.2. Ukuran Step Quantization

Gambar 6.3. Hasil Pengkodean PCM


66

Teknik Jalur Jamak

Gambar 6.4. Contoh Aplikasi Jalur Jamak Menggunakan Serat Optik

Teknik jalur jamak atau atau multiplexing adalah metode penggunaan suatu suatu resource komunikasi secara bersama. Multiplexing Multiplexing bertujuan untuk menghemat menghemat resource dari kanal komunikasi. Pada teknik jalur jamak dikenal terminologi timeslot , yaitu sekumpulan bit-bit (8 bit) yang ditransmisikan pada waktu yang bersamaan dan frame frame yaitu sekumpulan timeslot yang biasanya berjumlah 32 timeslot untuk untuk sistem E-1.

Gambar 6.5. Konsep Dasar Teknik Jalur Jamak

Gambar 6.6. Konsep tentang Frame dan Timeslot pada pada Sistem Komunikasi GSM-TDMA


67

Teknik jalur jamak dapat dikategorikan menjadi : 1. Frequency Division Multiplexing (FDM). Teknik ini merupakan teknik yang paling popular dan biasanya digunakan pada transmisi radio dan TV. Spektrum frekuensi dibagi menjadi beberapa kanal berdasarkan frekuensi-frekuensi yang dimilikinya.

Gambar 6.7. Teknik FDM, (a). Sinyal dengan Frekuensi yang Berbeda-beda, (b) Sinyal Ditumpangkan pada Sinyal Pembawa dengan Frekuensi yang Lebih Tinggi, dan (c) Sinyal H asil Multiplexing

2. Time Division Multiplexing (TDM). Pada teknik ini, sinyal ditransmisikan pada suatu medium yang sama dengan frekuensi yang sama, namun pewaktuannya yang berbeda-beda pada masing-masing timeslot .

Gambar 6.8. Teknik TDM


68

3. Code Division Multiplexing (CDM). Teknik ini membagi timeslot berdasarkan kodekode yang berbeda. Biasanya berupa kode Walsh.

Gambar 6.9. Teknik CDM

4. Wavelength Divison Multiplexing . Teknik ini digunakan pada komunikasi serat optik, dimana setiap slot pengguna dipisahkan oleh panjang gelombang yang berbedabeda.

Gambar 6.10. Teknik WDM

Peralatan Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 6.1 berikut ini. Tabel 6.1. Peralatan yang digunakan pada Modul Pengkodean Digital dan Teknik Jalur Jamak Berdasarkan Waktu

No

Nama Alat

Jumlah

1.

TDM & PCM Principle Board

1

2.


1

3.

Perangkat komputer

1


69


Pencuplikan 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar practical , klik basic sampling ; 2. Atur frekuensi osiloskop 1 menjadi sekitar 800 Hz dengan output VPP adalah 2 Volt. Ukuran tampilan dan osiloskop dapat diubah dengan menggunakan menu Option; 3. Amati bentuk gelombang pada osiloskop 1, clock , gelombang sampel, dan keluaran pada low pass filter ; 4. Ubah waktu sample dengan menggunakan menu option ke ¼. Amati bentuk gelombang yang terjadi; 5. Ulangi langkah 3 dengan mengubah waktu sample menjadi 1/8; 6. Ulangi langkah 1-3 untuk frekuensi 500 dan 2 kHz.

Kuantisasi 1. lkuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical , klik Quantization; 2. Atur tegangan sehingga menjadi 0 (nol) menggunakan pengendali DC Test Linear pada workboard dan kalibrasi kembali untuk mendapatkan hasil yang akurat; 3. Atur tegangan masukan menjadi 1 V, amati keluaran digitalnya; 4. Ulangi untuk nilai masukan sebesar 2 V dan tegangan maksimum hingga tampilan digital tidak berubah. Amati keluaran digitalnya; 5. Ulangi untuk – 1 V dan – 2 V dan untuk minimum. 6. Amati perubahan kode pada tegangan nol.

Derau Kuantisasi 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical , lalu klik Quantisation noise; 2. Set frekuensi pada 300 Hz dan amplitudo tegangan ( peak ) 0.2 Volt dengan menggunakan pengendali Fine control ; 3. Set resolusi pada 4 bit , lewat menu Option; 4. Amati keluaran digitalnya (tespoint 7) serta hasil filter keluarannya (testpoint 8); 5. Ulangi untuk resolusi bit-bit yang berbeda;


70

6. Gunakan spectrum analyzer untuk melihat output .

Teknik Jalur Jamak Berdasarkan Waktu (TDM) 1. Ikuti petunjuk umum. Setelah mengklik toolbar Practical , lalu klik Introduction to multiplexing ; 2. Amati keluaran pada osilator 4 yang merupakan bentuk hasil demultiplexing dan output filter; 3. Bandingkan bentuk gelombangnya dengan menggunakan tampilan yang besar; 4. Set Osilator 1 menjadi 0 (zero) dan variasikan amplitudo untuk menentukan slot waktu yang digunakan pada setiap sinyal; 5. Tingkatkan nilai output Osilator 1; 6. Bandingkan bentuk gelombang masukan untuk tiap osilator dengan gelombang keluarannya dengan menggunakan menu Option untuk memilih time slot . ---o0o---


71

7 MODULASI DIGITAL

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Mengetahui tipe dari teknik modulasi digital 2. Mengerti tentang demodulasi digital 3. Mengerti tentang modulasi ASK, FSK, dan PSK

Dasar Teori Pendahuluan Komunikasi Digital Modulasi adalah proses penumpangan informasi ke sinyal carrier yang mempunyai frekuensi lebih tinggi, sehingga menyebabkan perubahan karakteristik tertentu pada sinyal carrier. Pada umumnya, sinyal informasi berbentuk analog. Adapun pada modulasi digital, bentuk sinyal informasi adalah digital. Modulasi digital bisa diartikan dengan proses memvariasikan karakteristik sinyal carrier sesuai dengan karakteristik dari bit (0 atau 1) sinyal informasi yang dibawanya. Ada masalah yang dapat timbul pada transmisi informasi ketika pengirim (transmitter ) dan penerima (receiver ) dipisahkan oleh free space, yaitu sinyal dapat terganggu oleh distorsi dan noise sehingga sinyal informasi pada receiver menjadi error . Sistem komunikasi digital digunakan untuk meminimalisir efek error yang dapat terjadi pada kanal transmisi tersebut. Fungsi lain dari komunikasi digital adalah memaksimalkan laju transfer ( transfer rate) dan keakuratan sinyal informasi yang ditransmisikan. Keuntungan sistem komunikasi digital yaitu: 1. Terjadinya interferensi yang sangat kecil; 2. Tahan terhadap noise; 3. Dapat mengoreksi terjadinya error ; 4. Mudah untuk memanipulasi;

72

5. Mudah untuk diproses dan multipleksing. Sementara kerugian sistem komunikasi digital yaitu: 1. Membutuhkan permintaan sistem yang lebih tinggi; 2. Membutuhkan biaya tambahan untuk mengkonversi sistem analog ke digital. PENGIRIM Antena Transmitter (Tx) W i r e l e s s

Carrier Transmission Analog Waveform SUMBER SINYAL INFORMASI (ANALOG)

Analog-toDigital Converter

Source Encoder

Encryption and Scrambling

Channel Encoder

Line Coder

Digital Data

Digital Modulation

Baseband Transmission Wireline

Antena Receiver (Rx)

PENERIMA SINYAL INFORMASI (ANALOG)

Digital-to Analog Analog Waveform Converter

Source Decoder

Baseband Processing

Channel Decoder

Line Decoder

Digital Data

C H A N N E L

s l e s e r i W

Demodulator

Signal Regeneration

Wireline

PENERIMA

Gambar 7.1. Blok Diagram Komunikasi Digital.

1. Information Source Sumber informasi dapat berbentuk diskrit atau kontinu. I nformasi yang dihasilkannya juga dapat berupa analog ataupun digital. Pada sistem komunikasi digital, sinyal analog yang dihasilkan sumber yang kontinu harus diubah menjadi bentuk digital dengan menggunakan Analog to Digital Converter (ADC). 2. Source Encoder dan Decoder Source coding digunakan untuk mengkodekan sumber informasi menjadi bentuk yang lebih sesuai untuk transmisi. Dengan demikian, source encoder mencoba mengurangi jumlah bit yang dibutuhkan untuk mengirimkan informasi tertentu, sehingga bandwidth yang didapatkan lebih kecil. Sedangkan source decoder (receiver ) digunakan untuk memasukkan kembali konten informasi yang hilang melalui suatu proses filtering .


73

3. Line Coding dan Decoding Line coding digunakan untuk pemformatan data digital tanpa adanya modulasi. Informasi dalam sistem transmisi berupa sekuensial data dig ital (‘0’ atau ‘1’) yang panjang. Transmisi data digital (‘0’ atau ‘1’) yang panjang ini dapat menyebabkan hilangnya sinkronisasi pada sistem. Oleh karena itu, line coding dapat mencegah hilangnya sinkronisasi pada sistem. 4. Encryption dan Scrambling Pada sistem komunikasi digital informasi dapat dimanipulasi untuk tujuan security. Hal ini dapat dilakukan dengan encryption dan scrambling. Encryption berguna untuk confidentiality dan authentication yang mencegah orang yang tidak berhak mengambil atau memasukkan informasi dari/ke channel . Scrambling digunakan mengacak-acak informasi agar tidak dapat dimengerti oleh pihak lain. 5. Channel Coding dan Decoding Channel

coding berguna

untuk

memproses

aliran

data

untuk

menjamin

kompatibilitasnya dengan channel yang digunakan. Channel coding dapat mengontrol jumlah eror pada aliran data dengan menambah bit ekstra pada data yang sudah disource code secara sistematis 6. Digital Modulator dan Demodulator Modulasi digital adalah proses dimana simbol-simbol digital diubah menjadi gelombang yang kompatibel dengan karakteristik channel. 7. Communication Channel Channel merupakan jalur elektris antara sumber dan tujuan. Channel dapat berupa kawat, link radio, link telepon dan lain sebagainya. Tidak ada channel yang ideal. Semua channel mempunyai bandwidth yang terbatas dan sinyal informasi sering mengalami distorsi amplitudo dan fasa saat melewatinya. Selain itu terdapat distorsi, noise serta interferensi yang sulit dihindari sehingga menyebabkan error pada sinyal digital yang diterima.

Sistem Transmisi B a n d p a s s Sistem transmisi bandpass merupakan sistem transmisi yang sudah mengalami modulasi, yaitu sinyal informasi (diskrit) memodulasi sinyal pembawa (kontinu). Sebelum dimodulasi menggunakan teknik modulasi digital maka sinyal informasi harus berbentuk data Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

74

digital. Oleh karena itu, sinyal informasi yang masih berupa analog harus dikonversi dulu dengan menggunakan ADC ( Analog to Digital Converter ). Terdapat berbagai macam teknik modulasi digital diantaranya ASK ( Amplitude Shifted Keying ), FSK (Frequency Shifted Keying ) dan PSK (Phase Shifted Keying ). Dikenal juga teknik modulasi QAM ( Quadrature Amplitude Modulation) yang merupakan kombinasi antara ASK dan PSK. Amplitude Shift Keying (ASK) merupakan modulasi digital berdasarkan pergeseran amplitudo. Pada ASK, dua nilai biner diwakili oleh dua amplitudo sinyal pembawa, pada umumnya salah satu amplitudo adalah nol untuk mewakili bi ner ‘0’, sedangkan biner ‘1’ diwakili oleh adanya sinyal pembawa dengan amplitudo yang konstan.

 A cos2 ft  ; Biner 0 s(t )   0 ; Biner 1 

(7.1)

Pada Gambar 7.2 ditampilkan bentuk sinyal digital setelah melalui modulasi ASK.

Gambar 7.2. Bentuk Sinyal Digital setelah Melalui Modulasi ASK

Keuntungan metode ASK adalah bit rate yang dihasilkan lebih besar. Kekurangannya adalah untuk menentukan level acuan yang dimilikinya, setiap sinyal yang terdapat pada saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh noise dan distorsi lainnya. Oleh karena itu, metode ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk transmisi jarak dekat saja. Dalam hal ini faktor noise atau gangguan juga harus diperhitungkan dengan teliti. Frequency Shift Keying (FSK)

merupakan

modulasi

sinyal

digital

dengan

menggunakan penggeseran frekuensi sesuai dengan nilai sinyal digital. FSK mewakili dua nilai biner dengan dua buah frekuensi yang letaknya berdekatan dengan frekuensi tengah, seperti persamaan berikut :


75

 A cos2 f 1t  ; Biner 0 s(t )    A cos2 f 2t  ; Biner 1

(7.2)

dengan f 1 dan f 2 diperoleh dari pengurangan dan/atau penjumlahan frekuensi carrier , f c, dengan suatu selisih frekuensi tertentu. Pada proses ini frekuensi gelombang carrier berubahubah sesuai perubahan biner sinyal informasi digital. Pada Gambar 7.3 ditampilkan bentuk sinyal digital setelah melalui modulasi FSK.

Gambar 7.3. Bentuk Sinyal Digital setelah Melalui Modulasi FSK

Keuntungan modulasi FSK adalah hanya ada sedikit kesalahan pada saat transmisi karena informasinya terkandung pada frekuensi diskrit, serta sistem modulasi digital relatif sederhana. Karena tidak terpengaruh oleh besarnya amplitudo sinyal. Kekurangannya adalah modulasi FSK memiliki bandwith yang lebar. Modulasi FSK banyak diaplikasikan untuk frekuensi tinggi. Phase Shift Keying (PSK) merupakan teknik modulasi sinyal digital melalui pergeseran fasa. Pada PSK fasa gelombang carrier akan berubah sesuai dengan perubahan nilai biner sinyal informasi digital. Pada Gambar 7.4. ditampilkan bentuk sinyal digital setelah melalui modulasi FSK.

Gambar 7.4. Bentuk Sinyal Digital setelah Melalui Modulasi PSK


76

Peralatan Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 7.1 berikut ini. Tabel 7.1. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi Digital

No 1. 2. 3.

Komponen DCS-B VLSI Based Digital Communication Training System Oscilloscope Passive Probe Detector

Jumlah 1 1 1


Prosedur Umum Percobaan Amplitude Shift Keying (ASK) 1. Pilih clock group 4 (GP4) pada bagian “Clock Generation” dengan bantuan switch S1 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 2. Atur pola data S4 menggunakan switch sesuai dengan worksheet yang diberikan dan perhatikan pola data 8-bit pada bagian SDATA. 3. Hubungkan pos SIN3 ke pos IN2, dan pos IN3 ke Ground pada bagian “Carrier Modulation” . 4. Hubungkan SDATA ke pos IN16, dan TXCLK ke pos CLK2 pada bagian “Encoded Data” . 5. Pilih data NRZ-L dengan bantuan switch S3 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai pada bagian “Encoded Data” . 6. Hubungkan pos OUT10 pada bagian “Encoded Data” ke pos IN4 sebagai pengatur input pada bagian “Carrier Modulator” . 7. Perhatikan sinyal modulasi ASK pada pos OUT2 di bagian “Carrier Modulation” . 8. Untuk demodulasi, hubungkan pos OUT2 pada bagian “Carrier Modulator ” ke pos IN24 pada bagian “ ASK Demodulator ”. 9. Perhatikan data demodulasi ASK pada pos OUT20 di bagian “Carrier ASK Demodulator ”. 10. Periksa data hasil modulasi dengan data awal pada SDATA.


77

Frequency Shift Keying (FSK) 1. Pilih clock group 4 (GP4) pada bagian “Clock Generation” dengan bantuan switch S1 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 2. Atur pola data S4 menggunakan switch sesuai dengan worksheet yang diberikan dan perhatikan pola data 8-bit pada bagian SDATA. 3. Hubungkan pos SIN1 ke pos IN3, dan pos SIN2 ke IN2 pada bagian “Carrier Modulation” . 4. Hubungkan SDATA ke pos IN16, dan TXCLK ke pos CLK2 pada bagian “Encoded Data” . 5. Pilih data NRZ-L dengan bantuan switch S3 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai pada bagian “Encoded Data” . 6. Hubungkan pos OUT10

pada bagian “Encoded Data” ke pos IN4 sebagai

pengatur input pada bagian “Carrier Modulator” . 7. Perhatikan sinyal modulasi FSK pada pos OUT2 di bagian “Carrier Modulation” . 8. Untuk demodulasi, hubungkan pos OUT2 pada bagian “Carrier Modulator ” ke pos IN28 pada bagian “FSK Demodulator ”. 9. Perhatikan data demodulasi FSK pada pos OUT24 di bagian “Carrier FSK Demodulator ”. 10. Periksa data hasil modulasi dengan data awal pada SDATA.


78

Phase Shift Keying (PSK) 1. Pilih clock group 4 (GP4) pada bagian “Clock Generation” dengan bantuan switch S1 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 2. Atur pola data S4 menggunakan switch sesuai dengan worksheet yang diberikan dan perhatikan pola data 8-bit pada bagian SDATA. 3. Hubungkan pos SIN2 ke pos IN2, dan pos SIN3 ke IN3 pada bagian “Carrier Modulation” . 4. Hubungkan SDATA ke pos IN16, dan TXCLK ke pos CLK2 pada bagian “Encoded Data” . 5. Pilih data NRZ-L dengan bantuan switch S3 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai pada bagian “Encoded Data” . 6. Hubungkan pos OUT10

pada bagian “Encoded Data” ke pos IN4 sebagai

pengatur input pada bagian “Carrier Modulator” . 7. Perhatikan sinyal modulasi PSK pada pos OUT2 di bagian “Carrier Modulation” . 8. Untuk demodulasi, hubungkan pos OUT2 pada bagian “Carrier Modulator ” ke pos IN30 pada bagian “PSK Demodulator ”. 9. Perhatikan data demodulasi PSK pada pos OUT27 di bagian “Carrier PSK Demodulator ”. 10. Periksa data hasil modulasi dengan data awal pada SDATA.

---o0o---


79

8 D IGITAL L INE C ODING

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Mengerti mengenai Transmisi Baseband 2. Mengerti mengenai Encoding dan Decoding NRZ dan AMI

Dasar Teori Gambaran Umum Transmisi B a s e b a n d Baseband adalah sinyal yang ditransmisikan tanpa melalui proses modulasi, sehingga tidak ada pergeseran rentang frekuensi sinyal. Hampir semua sumber informasi menghasilkan sinyal baseband. Sinyal baseband mempunyai rentang frekuensi yang sempit.

Gambar 8.1. Sistem Transmisi Baseband

Line Coding Line code didefinisikan sebagai hubungan antara sinyal biner pada sumber dan urutan elemen simbol yang ditransmisikan pada kanal. Line code memberikan urutan simbol yang ditransmisikan sesuai dengan properti yang dibutuhkan sehingga melancarkan transmisi


80

baseband pada kanal dan sisi penerima ( receiver ) dapat mengoreksi error. Untuk mencapainya, beberapa karakteristik yang menjadi pertimbangan adalah: 

Spektrum pada frekuensi rendah



Bandwidth transimisi yang dibutuhkan



Kesesuaian timing



Pemantauan error



Efisiensi kode

Tipe-tipe Line Coding a.

Non-Return-to-Zero (NRZ)

NRZ merupakan format sinyal yang paling mudah dibuat. Nilai sinyal tidak kembali ke nilai 0 seiring dengan clock. Dengan NRZ, bit ‘1’ ditransimisikan sebagai nilai amplitudo tinggi sementara bit ‘0’ sebagai nilai amplitudo rendah. NRZ dapat dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu: 

Non-Return to zero – LEVEL (NRZ-L)



Non-Return to zero – MARK (NRZ-M)



Non-Return to zero – SPACE (NRZ-S)

Gambar 8.2. Non-Return to Zero (NRZ) b.

Return-to-Zero (RZ)

Dengan kode RZ, bit ‘1’ direpresentasikan oleh sinyal yang memiliki amplitudo pada setengah interval awal T, dan amplitudo sinyal kembali pada nilai referensi 0 saat setengah interval sisanya. Bit ‘0’ diindikasikan oleh amplitudo yang nilainya selalu pada titik referensi 0.


81

Biph ase Level Codin g (Biphase-L )

c.

Biasa dikenal dengan “Manchester Coding ”. Dengan Biphase-L, bit ‘1’ direpresentasikan dengan pulsa yang memiliki amplitudo positif pada setengah interval pertama, sementara bit ‘0’ direpresentasikan dengan amplitudo positif pada setengah interval terakhir.

Alternate Mark Inversion (AMI)

d.

Pada AMI, data biner dikodekan dengan tiga jenis level amplitudo, 0 dan ± A. Bit ‘0’ dikodekan oleh sinyal dengan amplitudo 0, sementara bit ‘1’ dikodekan oleh nilai amplitudo + A (positif) dan – A (negatif) secara bergantian.

Gambar 8.3. Berbagai Macam Skema Line Decoding

Line Decoding Skema dekoding dari line coding dapat dijelaskan sebagai berikut: 

Hasil line coding yang digambarkan oleh bentuk gelombang A seperti pada Gambar 8.4.



Setelah melewati kabel, bentuk asli gelombang A dilemahkan (atenuasi) dan bentuk gelombang menjadi kurang jelas seperti terlihat pada bentuk gelombang B di bawah.



Untuk mengatasi distorsi pada gelombang B, maka ditambahkan equalizer pada sistem yang ‘menajamkan’ bentuk sinyal seperti bentuk gelombang C di bawah.



Sinyal hasil ekualisasi diteruskan ke threshold detector (gelombang D) dan menghasilkan bentuk sinyal biner seperti sinyal awal.



Retiming dibutuhkkan untuk mencegah penyimpangan ( jitter ) pada gelombang D. Clock yang dihasilkan (gelombang E) diproses dengan output D pada rangkaian


82

retiming menghasilkan sinyal baru (gelombang E) yang sangat mirip seperti sinyal awal.

Gambar 8.4. Line Decoding

Peralatan No 1. 2. 3.

Komponen DCS-B VLSI Based Digital Communication Training System Oscilloscope Passive Probe Detector

Jumlah 1 1 1

Prosedur Percobaan Ikuti petunjuk asisten dalam setiap percobaan. Matikan peralatan jika ingin mengganti kabel. Jangan memaksakan kabel jika konektor tidak sesuai atau tidak mau masuk! Perhatikan instruksi dan label pada peralatan agar tidak terjadi bahaya tersengat listrik.

Line Coding NRZ-L, NRZ-M, NRZ-S, BIO-M 1. Pilih clock group 4 (GP4) pada bagian “Clock Generation” dengan bantuan switch S1 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 2. Atur pola data S4 menggunakan switch sesuai dengan worksheet yang diberikan dan perhatikan pola data 8-bit pada bagian SDATA. 3. Hubungkan SDATA ke pos IN16, dan TXCLK ke pos CLK2 pada bagian “Encoded Data” . 4. Pilih encoded data yang berbeda dengan bantuan switch S3 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 5. Hubungkan pos OUT10 pada bagian “Encoded Data” dengan pos IN27 pada bagian “Decoded Data”. Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

83

Encoding dan Decoding AMI 1. Pilih clock group 4 (GP4) pada bagian “Clock Generation” dengan bantuan switch S1 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 2. Atur pola data S4 menggunakan switch sesuai dengan worksheet yang diberikan dan perhatikan pola data 8-bit pada bagian SDATA. 3. Hubungkan SDATA ke pos IN7, dan TXCLK ke pos CLK2 pada bagian “Encoded Data”. 4. Perhatikan “AMI Encoded Data” pada pos OUT11 di bagian “Encoded Data”. 5. Hubungkan pos OUT11 pada bagian “Encoded Data” ke pos IN26 pada bagian “Decoded Data”, dan pos OUT10 pada bagian “Encoded Data” ke pos IN27 pada bagian “Decoded Data”. 6. Pilih data BIO-M menggunakan Switch S3 dan perhatikan indikasi LED yang sesuai. 7. Perhatikan data dekode AMI pada pos OUT22 di bagian “Decoded Data”.


84

9

---o0o---

FILTER FINITE IMPULSE RESPONSE

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Mengerti tentang pemrosesan sinyal digital dan aplikasinya 2. Mengerti konsep filter 3. Merancang filter FIR sederhana

Dasar Teori Filter Digital Salah satu proses penting dalam pengolahan sinyal adalah terkait dengan penyeleksian informasi melalui proses pemfilteran. Berdasarkan tipe sinyalnya, filter dibagi menjadi filter analog dan filter digital. Filter analog dibangun berdasarkan sifat-sifat listrik dari komponen-komponen elektronika, seperti tahanan, induktor, kapasitor, dan lainnya. Filter digital adalah suatu prosedur matematika atau algoritma yang mengolah sinyal masukan digital dan menghasilkan isyarat keluaran digital yang memiliki sifat tertentu sesuai dengan tujuan filter. Penggunaan filter ini banyak dan luas sekali. Sebagian besar aplikasi pemrosesan sinyal menggunakan filter. Beberapa keunggulan filter digital dibandingkan filter analog adalah : 1. Filter digital memiliki respon fasa yang linier. 2. Karena dibangun berdasarkan prosedur matematika menggunakan perangkat lunak, maka kinerja filter digital tidak mudah terpengaruh oleh kondisi lingkungan. 3. Respon filter digital mudah disesuaikan dengan kebutuhan dengan cara mengubah prosedur matematikanya saja.


85

4. Filter digital dapat memproses banyak sinyal yang berbeda dengan satu algoritma saja sehingga lebih efisien. 5. Filter digital dapat digunakan untuk frekuensi yang sangat rendah. Sementara kelemahan filter digital dibandingkan dengan filter analog adalah : 1. Kecepatan kinerja filter sangat bergantung pada sistem operasi dan prosesor yang digunakan serta tingkat kesulitan algoritma. 2. Dalam aplikasi pada sinyal analog, sebelum dimasukkan ke filter digital, sinyal informasi harus diubah terlebih dahulu menjadi sinyal digital yang menggunakan perangkat

tambahan

berupa

ADC

sehingga

akan

menambah

biaya

dan

mempengaruhi kinerja filter. 3. Perancangan filter digital membutuhkan kemampuan khusus dalam pemrograman dan lainnya. Pada pengolahan sinyal digital, filter yang didesain adalah filter digital. Filter digital dapat dibagi menjadi dua yaitu Filter Digital IIR ( infinite impulse response) dan FIR (finite impulse response). Pembagian ini berdasarkan pada tanggapan impuls filter tersebut. FIR memiliki tanggapan impuls yang panjangnya terbatas, sedangkan IIR tidak terbatas. FIR tidak memiliki pole, maka kestabilan dapat dijamin sedangkan IIR memiliki pole-pole sehingga lebih tidak stabil. Pada filter digital orde tinggi, kesalahan akibat pembulatan koefisien filter dapat mengakibatkan ketidakstabilan. Secara umum filter digital dibagi menjadi : 1. Finite Impulse Response (FIR) Formula FIR dapat dilihat sebagai berikut : y(n) 

N 1

 h(k)x (n  k) k 0

(9.1)

Karena h [n] adalah koefisien filter, yaitu : hn  b0 , b1 , bq

(9.2)

maka persamaan 9.1. dapat dituliskan ulang menjadi : yn  

q

b


  m

m x n

m 0

(9.3)

86

Gambar 9.1. Diagram Blok Filter

2. Infinite Impulse Response (IIR) Formula IIR dapat dilihat sebagai berikut : 

y(n) 

 h(k)x (n  k)

(9.4)

k 0

Tahapan Perancangan Filter Tahapan perancangan filter dapat dilihat pada diagram alir berikut.

Menentukan Spesifikasi Filter

Implementasi Program ke Perangkat

Realisasi Filter

Menghitung Koefisien Filter

Analisis Wordlength

Gambar 9. 2. Diagram Alir Perancangan Filter

Spesifikasi Filter

Gambar 9.3. Spesifikasi Filter

Passband adalah daerah dimana frekuensi yang diinginkan dilewatkan, sedangkan stopband adalah daerah dimana frekuensi yang tidak diinginkan diatenuasi (dilemahkan dayanya hingga hampir tidak ada magnitudonya). Pada kedua daerah ini biasanya terdapat


87

ripple dengan δ p deviasi ripple pada passband dan δ s deviasi ripple pada stopband . Transition region adalah daerah dimana terjadi pergantian dari rentang frekuensi yang ingin dilewatkan dan yang akan diatenuasi. Pada perancangan filter selalu digunakan normalisasi frekuensi, sehingga memudahkan dalam perancangan. Perhitungan koefisien filter dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode windowing , metode optimal, dan metode pencacahan frekuensi. Pada modul ini hanya dibahas metode windowing untuk menghitung koefisien filter. Pada prinsip metode windowing , dinyatakan bahwa jika suatu fungsi memiliki fungsi yang terbatas (non-periodik) dalam domain frekuensi, maka fungsi tersebut akan tidak terbatas (periodik) pada domain waktu dan demikian sebaliknya. Karena filter bersifat terbatas pada frekuensi tertentu saja, maka dalam domain waktu fungsi filter adalah tak terbatas. Hal ini tentunya bertentangan dengan keinginan kita untuk merancang filter dengan panjang h [n] yang terbatas. Untuk membatasi panjang filter dalam domain waktu dengan suatu batasan yang disebut window . Namun demikian, efeknya adalah dengan membatasi filter pada domain waktu, maka pada domain frekuensi panjang filter menjadi tak terbatas.

Gambar 9.4. Fungsi Window Hamming dan Transformasinya

Metode windowing yang terkenal adalah metode rektangular, Hanning, Hamming, Blackman, dan Kaiser. Pada modul ini hanya akan dibahas metode windowing dengan Hamming. Fungsi window Hamming adalah :


88



 2 n  wn  0,54  0,46 cos   N 



N  1  n  N  1 2





N 2

n

N

2

; N ganjil (9.5)

; N genap

2

Untuk melihat respon frekuensi perlu dilakukan discrete time fourier transform (DTFT) dan Gambar 9.4 menunjukkan fungsi window Hamming pada domain waktu dan transformasinya dengan DTFT pada domain frekuensi. Terlihat

window Hamming

menggunakan fungsi raised cosine. Pada teknik windowing Hamming, lebar transisi ternormalisasi adalah 3,3/ N dalam Hertz. Nilai atenuasi maksimum yang diperoleh adalah 53 dB. Dalam domain waktu, window ini terlihat turun dengan baik pada kedua sisinya dan mempunyai lebar main lobe sebesar

8 . Tingkat side lobe relatifnya adalah sekitar 40-42 dB. Perlu diperhatikan, bahwa 2 M  1 lebar transisi suatu filter dipengaruhi oleh lebar main lobe. Ripple pada passband dan stopband sebesar 0,0194 dB yang dipengaruhi oleh side lobe. Metode

windowing Hamming

ini

banyak

diaplikasikan

untuk

sistem

yang

membutuhkan akurasi misalnya sistem pemrosesan sinyal audio 8 bit karena side lobe nya sekitar 40-42 dB. Hal ini diperlukan karena side lobe-nya terletak jauh di bawah noise floor kuantisasi sinya. Window Hamming ini juga banyak digunakan pada pemrosesan sinyal dala m komunikasi telepon dimana CODEC 8 bit digunakan. Untuk kualitas audio yang lebih baik, dapat digunakan metode window lainnya khususnya teknik window yang juga bertindak sebagai filter low-pass.

Filter FIR dengan DSK TMS320C6713 Operasi dasar yang digunakan pada pemrosesan sinyal hanya berupa perkalian dan penjumlahan sederhana saja. Namun demikian, kedua operasi yang dilakukan ini sangat banyak jumlahnya, sehingga untuk menerapkannya dalam aplikasi diperlukan suatu prosesor yang sangat cepat dalam melakukan perhitungan matematis. Untuk itulah didesain suatu mikroprosesor yang bekerja khusus untuk memproses sinyal digital yang disebut Digital Signal Processor (DSP). FIR filter berfungsi untuk mengoperasikan real-time digital filter pada DSP. Dinamakan finite atau terbatas dikarenakan tidak ada feedback pada jenis filter ini. Tidak ada feedback dikarenakan nilai sampel suatu sinyal dibatasi sampai nilai N – 1 sehingga banyaknya sampel tergantung dari banyaknya nilai koefisien N . Pada DSK TMS320C6713, penggunaan FIR filter


89

meliputi penggunaan dari ADC dan DAC yang terintegrasi dengan DSP board . ADC berfungsi untuk menangkap dan merubah sinyal menjadi bentuk diskrit, sedangkan DAC berfungsi merubah kembali sinyal menjadi analog. Salah satu alat yang dapat mensimulasikan pemrosesan sinyal digital adalah menggunakan DSK TMS320C6713. DSK TMS320C6713 adalah salah satu tipe C6000 yang dapat bekerja pada fixed-point maupun floating-point . Akan tetapi, DSP ini masih berupa starter kit , yaitu suatu platform yang dapat mensimulasikan DSP C6713 yang sebenarnya. DSK tipe ini lebih ditujukan untuk keperluan edukasi, penelitian, serta evaluasi. Namun, hasil dari aplikasi yang kita buat di DSK tipe ini sangat mungkin untuk diterapkan pada DSP C6713 yang sebenarnya. Texas Instruments mengeluarkan beberapa seri DSP board untuk pengaplikasian procesor DSP dengan biaya yang murah, salah satunya adalah DSP board seri DSK TMS320C6713. Pada dasarnya board ini dikembangkan sebagai low-cost platform yang memiliki high performance, untuk lebih memudahkan pembelajaran pemrosesan sinyal digital bagi semua orang. Pada DSP board ini sudah diintegrasikan komponen-komponen yang berhubungan dengan pemrosesan sinyal dengan menggunakan DSP ( Digital Signal Processor ). Komponen yang ada dalam board sifatnya statis secara hardware, namun dapat diprogram dengan menggunakan software Code Composer Studio. Pada Gambar 8.5. dan Gambar 8.6. ditampilkan tampilan dan blok diagram DSK TMS320C6713.

Gambar 9.5. Tampilan DSK TMS320C6713.


90

Gambar 9.6. Blok Diagram DSK TMS320C6713

Komponen DSK TMS320C6713 Komponen utama serta pendukung dari DSK TMS320C6713 antara lain: 1. Prosesor TMS320C6713 Merupakan prosesor dengan kecepatan clock 225 Hz yang mendukung operasi fixed point dan floating-point . Kecepatan operasinya dapat mencapai 1350 juta operasi floating-point per detik (MFLOPS) dan 1800 juta instruksi per detik (MIPS). Selain itu, prosesor ini dapat melakukan 450 juta operasi multiply-accumulate per detik. 2. CPLD (Comp lex Programm able Logic Device ) CPLD berisi register-register yang berfungsi untuk mengatur fitur-fitur yang ada pada board . Pada DSK C6713, terdapat 4 jenis register CPLD, yaitu : a. USER_REG Register untuk mengatur switch dan LED sesuai yang diinginkan user . b. DC_REG Register untuk memonitor dan mengontrol daughter card . c. VERSION Register untuk indikasi yang berhubungan dengan versi board dan CPLD. d. MISC Register untuk mengatur fungsi lainnya pada board . 3. Flash Memo ry DSK menggunakan memori flash untuk booting . Pada flash berisi sebuah program kecil yang disebut POST (Power On Self Test ). Program ini berjalan saat DSK pertama kali dinyalakan. Program POST akan memeriksa fungsi-fungsi dasar board seperti koneksi USB, audio codec , LED, switches, dan sebagainya.


91

4. SDRAM Memori utama yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi maupun data. 5. AIC23 Codec Berfungsi sebagai ADC maupun DAC bagi sinyal yang masuk ke board . 6. Daughter card interface Konektor-konektor tambahan yang berguna untuk mengembangkan aplikasi-aplikasi pada board . Terdapat tiga konektor, yaitu memory expansion, peripheral expansion, dan Host Port Interface. 7. LED dan Switches LED dan switches ini merupakan fitur yang dapat membantu dalam membangun aplikasi karena dapat deprogram sesuai keinginan user . 8. JTAG (J o i n t T e s t A c t i o n G r o u p ) Merupakan konektor yang dapat melakukan transfer data dengan kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini akan berguna dalam aplikasi real-time. DSK dapat digunakan untuk banyak hal, mulai dari simulasi komunikasi, siste m kendali hingga pengolahan gambar dan suara. DSP umumnya digunakan pada aplikasi komunikasi (seluler). Embedded DSP dapat ditemukan pada cellular phones, fax/modems, disk drives, radio, printers, hearing aids (alat bantu pendengaran), MP3 player , high-definition television (HDTV), kamera digital, dan lain-lain. Penggunaan DSP pada alat-alat tersebut dapat menurunkan harga produksi, karena DSP dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan, memiliki softaware yang murah dan dukungan hardware yang cukup.

Peralatan Peralatan yang digunakan pada modul ini terdapat pada Tabel 7.1 berikut ini. Tabel 7.1. Peralatan yang Digunakan pada Modul Filter FIR

No

Nama Alat

Jumlah

1.

DSK TMS320C6713

1

2.

Perangkat lunak MATLAB

1

3.

Perangkat lunak Code Composer Studio

1

4.

Mikrofon

1

5.

Audio Speaker

1


92

Prosedur Percobaan PERHATIAN!!! Selalu ikuti petunjuk asisten dalam melakukan praktikum!! Jangan menyimpan set-up yang Saudara lakukan karena akan menghapus data default !!! Hati-hati dalam melakukan targetting karena jika mengalami kegagalan, akan merusak sistem keseluruhan. Kecilkan suara speaker karena frekuensi yang digunakan cukup bising. Hati-hati dalam mengoperasikan peralatan board dan tekanlah dengan halus tombol-tombol yang diminta. Kerusakan pada board akibat kesalahan praktikan harus dipertanggungjawabkan.

Secara umum percobaan ini menggunakan perangkat MATLAB Simulink dan CCS Studio yang diintegrasikan sehingga dapat diprogramkan pada DSK TMS320C6713. Proses tersebut dinamakan sebagai proses targeting . Untuk perancangan filter digital sendiri dilakukan pada Simulink dengan bantuan FDA Tool .

Targeting Simulink ke DSK TMS320C6713 Secara sederhana, pada proses targeting digunakan SIMULINK ® dan CCS. Untuk menghubungkan SIMULINK ® dengan DSK dibutuhkan Real Time Workshop, Embedded Target for TI C6000 DSP , dan Link for CCS. Ketiga hal tersebut dapat ditemukan di SIMULINK ® dan harus dilakukan pengaturan konfigurasi. Hubungan ketiga hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 9.7. di bawah ini.

Gambar 9.7. Diagram Alir Targetting ke C6000 DSP

Pada Gambar 9.7. di atas menunjukkan proses debugging dan verifikasi dilakukan oleh software CCS. Penggunaan CCS memungkinkan untuk menghasilkan code-code yang


93

akan digunakan dalam C6000 DSP sehingga tidak diperlukan lagi pembuatan program dengan manual karena sudah dilakukan oleh CCS.

Perancangan Filter Perancangan filter dilakukan dengan menggunakan bantuan Filter Design and Analysis (FDA) Tool yang terdapat pada software MATLAB. Hasil yang dari penggunaan tool ini akan didapatkan koefisien FIR filter dari spesifikasi yang diinginkan. Pada perancangan ini, digunakan Metode Hamming. Pada percobaan ini, Saudara diminta untuk mendesain sebuah filter dengan spesifikasi sebagai berikut : 1. Low Pass Filter 2. Sampling Frequency (f s) = 16000 Hz 3. Cut off Frequency (f c) = 3000 Hz 4. Transition Width = 1000 Hz Pada perancangan ini digunakan metode Hamming :

f 

transition width 1000Hz   0,0625 frekuensi cuplikan 16000 Hz

(8.4)

Banyaknya koefisien (N ) dengan menggunakan metode Hamming :

N 

3,3

f

 normalisas i 

3,3



1

0,0625 10

 52,8  53

(8.5)

Selanjutnya jumlah koefisien tersebut akan dimasukan ke dalam FDA tool . Dengan menggunakan spesifikasi filter seperti contoh di atas, maka langkah-langkah untuk membuat filter adalah sebagai berikut : 1. Buka file Simulink FIR.mdl. Selanjutnya hubungkan DSK dengan komputer, Lakukan diagnostik dan aktifkan program CCS studio apabila tidak ada alarm; 2. Selanjutnya buka blok FDA Tool pada FIR.mdl (tersedia 3 blok FDA Tool dimana setiap FDA tool akan dikendalikan oleh satu tombol pada DSK). Pada Gambar 9.8. di bawah ini ditampilkan tampilan simulasi FIR filter;


94

Gambar 9.8. Tampilan Simulasi Filter FIR

3. Isi spesifikasi filter yang diinginkan pada tampilan simulasi seperti terdapat pada Gambar 9.9. 4. Lakukan targetting dari Simulink ke DSK TMS320C6713 dengan menekan tombol incremental build seperti terdapat pada Gambar 9.9. di bawah ini. Ingat JANGAN DI !!! SAVE

Gambar 9.9. Tampilan Pengisian Parameter Simulasi

Gambar 9.10. Tampilan icon untuk melakukan targetting


95

5. Hubungkan Line in DSK dengan output pada komputer, dan Line Out DSK pada input microphone komputer. Hubungkan juga headphone pada DSK dengan Loudspeaker ; 6. Buka file 44100.wav yang akan berfungsi sebagai inputan sinyal audio. File ini merupakan sinyal yang dihasilkan pada frekuensi 100-7000 Hz; 7. Buka file spectrumliat.mdl dan jalankan.; 8. Tekan tombol DIP Switch pada DSK untuk melihat hasil filter; 9. Isi borang pengamatan dan lakukan langkah-langkah di atas untuk mendesain filter dengan spesifikasi yang diberikan oleh asisten kemudian.

---o0o---


96

10 PARAMETER ANTENA DAN SIMULASI JALUR KOMUNIKASI NIRKABEL MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK RADIO MOBILE

Tujuan Setelah mengikuti praktikum ini, Saudara diharapkan dapat : 1. Memahami parameter S11 antena 2. Memahami konsep komunikasi nirkabel. 3. Mempelajari membuat simulasi satu atau lebih jalur radio dengan parameter yang diubah-ubah dengan perangkat lunak Radio Mobile.

Dasar Teori Parameter Antena Antena didefinisikan oleh IEEE sebagai “a means for radiating or receiving radio waves”. Kinerja dan daya guna suatu antena dapat dilihat dari nilai parameter-parameter antena tersebut. Beberapa dari parameter tersebut saling berhubungan satu sama lain. Parameter-parameter antena yang biasanya digunakan untuk menganalisis suatu antena adalah return loss, Voltage Wave Standing Ratio (VSWR), Impedance bandwidth, keterarahan (directivity ), penguatan (gain), pola radiasi dan polarisasi. Energi berpindah di sepanjang saluran transmisi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang yang ditimbulkan oleh sumber sinyal dan mengalir pada saluran transmisi menuju suatu beban disebut sebagai gelombang datang ( incident wave). Jika nilai impedansi beban, Z L, sama dengan nilai impedansi karakteristik saluran, Z 0, maka seluruh energi yang berasal dari sumber akan diserap beban. Dengan kata lain, jika saluran transmisi dengan panjang terbatas diterminasi dengan beban yang bernilai Z L = Z0, maka bagi incident wave saluran akan tampak sebagai saluran dengan panjang tak hingga karena pada semua titik, termasuk pada terminal beban, perbandingan antara tegangan dan arus akan sama dengan Z0.

97

Jika impedansi beban tidak sama dengan impedansi karakterisitik saluran, maka akan terdapat energi yang dipantulkan kembali menuju sumber dalam bentuk gelombang pantul (reflected wave). Pada Gambar 10.1 ditunjukan gambar suatu saluran transmisi yang diterminasi oleh beban yang memiliki impedansi berbeda dengan impedansi saluran.

Gambar 10.1. Saluran Transmisi yang Diterminasi oleh Beban Gelombang pantul akan bersuperposisi dengan gelombang datang dan membentuk suatu pola saling menguatkan pada suatu titik dan saling melemahkan pada titik lainnya di saluran transmisi. Superposisi tersebut disebut gelombang berdiri ( standing wave). Pada saluran transmisi ada dua komponen gelombang tegangan, yaitu tegangan yang dikirimkan (V0+) dan tegangan yang direfleksikan (V 0-). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan dengan tegangan yang dikirimkan disebut dengan koefisien refleksi (Г), yaitu:

L 

V 0 V 0

 



Z L  Z 0 Z L  Z 0

Rumus untuk mencari VSWR adalah: VSWR 

1  L 1  L

Contoh pola gelombang berdiri pada saluran transmisi terdapat pada Gambar 10.2.

Gambar 10.2. Contoh Pola Gelombang Berdiri


98

Terjadinya gelombang pantul menunjukan bahwa impedansi beban tidak sesuai dengan impedansi saluran. Hal tersebut menyebabkan perhitungan besaran transmisi menjadi rumit. Untuk mempermudah perhitungan digunakan Diagram Smith ( Smith Chart ). Diagram Smith adalah diagram yang digunakan untuk memahami karakteristik saluran transmisi dan elemen rangkaian microwave. Diagram ini terdiri dari bilangan riel dan imajiner, dimana komponen riel ditunjukan oleh bentuk lingkaran penuh, sedangkan komponen imajiner ditunjukan oleh bentuk lengkung. Beberapa karakteristik saluran transmisi yang dapat dihitung dengan Diagram Smith antara lain VSWR, impedansi beban, admitansi beban, dan koefisien refleksi. Berdasarkan Diagram Smith dapat diketahui kondisi saluran transmisi apakah matching atau tidak. Gambar 10.3 memperlihatkan gambar Diagram Smith.

Gambar 10.3. Diagram Smith.


99

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan, atau dapat juga diartikan sebagai koefisien refleksi yang dinyatakan dalam bentuk logaritmik yang menunjukan adanya daya yang hilang akibat tidak matchingnya antena dengan saluran transmisi. Besarnya return loss dirumuskan dengan: Return Loss = -20

10

log ιГι

Bandwidth suatu antena didefinisikan sebagai rentang frekuesnsi di mana kinerja antena yang berhubungan dengan beberapa karakteristik (seperti impedansi masukan, polarisasi, beamwidth, polarisasi, gain, efisiensi, VSWR, return loss) memenuhi spesifikasi standar. Contoh mendapatkan bandwidth dari hasil pengukuran return loss (impedance bandwidth) dapat dilihat pada Gambar 10.4.

Gambar 10.4. Impedance Bandwidth Pola radiasi dapat didefinisikan sebagai fungsi matematis atau representasi grafis daripada sifat-sifat radiasi sebuah antena yang direprensetasikan dalam koordinat ruang. Sifat-sifat radiasi ini terdiri dari kerapatan fluks, intensitas radiasi, medan radiasi, directivity , dan polarisasi. Berdasarkan pola radiasinya, radiator pada antena dibedakan menjadi tiga, antara lain: Isotropic , Directional , dan Omnidirectional . Radiator Isotropic merupakan radiator pada antena yang secara hipotesis merupakan jenis antena yang efisiensinya seratus persen atau yang disebut dengan lossless. Pada kenyataannya, tidak ada antena yang benar-benar memiliki efisiensi sama dengan satu. Selain itu, karakteristik lain dari antena ini adalah memiliki pola radiasi dimana besar radiasinya sama besar pada ke semua arah. Radiator directional adalah jenis antena yang radiasinya pada satu arah tertentu lebih efisien dibanding dengan radiasinya di arah yang lain. Radiator Omnidirectional merupakan jenis spesifik daripada radiator directional dimana radiasinya pada segala arah.


100

Polarisasi antena pada suatu arah tertentu didefinisikan sebgai polarisasi gelombang yang ditransmisikan oleh antena. Polarisasi dari gelombang yang diradiasikan pada antena ini merupakan properti daripada gelombang elektromagnetik yang menggambarkan arah terhadap perubahan waktu dan nilai relatif daripada vektor medan listrik. Polarisasi pada antena dibedakan berdasarkan polarisasinya, antara lain: polarisasi linier, sirkular, dan elips. Polarisasi linier menggambarkan medan listrik sebagai fungsi waktu yang selalu diarahkan sepanjang garis (dua dimensi). Sementara itu polarisasi sirkular merupakan jenis polarisasi yang menggambarkan medan listrik sebagai fungsi waktu yang diarahkan secara melingkar. Ada yang unik daripada polarisasi linier dan sirkular ini, diamana keduanya merupakan bentuk daripada polarisasi elips. Pada kenyataannya, medan listrik yang terbentuk pada antena meninggalkan jejak elips ( elliptical polarized ). Ketika polarisasi elips ini menjadi sebuah garis lurus, maka yang terjadi adalah polarisasi linier, sementara ketika bentuk elips ini diarahkan secara melingkar, maka yang terjadi adalah polarisasi sirkular.Secara umum, karakteristik polarisasi antena dapat direpresentasikan dalam pola polarisasi yang didefinisikan sebagai distribusi spasial daripada polarisasi medan listrik yang diradiasikan oleh antena . Polarisasi dapat dibagi menjadi: 

Polarisasi Linier



Polarisasi Sirkular



Polarisasi Elips

Gambar 10.5 Polarisasi Linear, Circular dan Eliptical Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi

101

Simulasi Jalur Komunikasi Nirkabel Menggunakan Perangkat Lunak Radio Mobile Gelombang radio yang berpropagasi di udara akan mengalami beberapa fenomena fisik yang berbeda, misalnya refleksi, transmisi, difraksi, dan scattering . Lingkungan propagasi adalah lingkungan geografis di mana gelombang radio merambat dari transmitter ke receiver . Lingkungan propagasi sangat dipengaruhi oleh parameter-parameter fisik medium, seperti tekanan, temperatur, kelembapan, indeks refraksi, dan dari database area geografis tertentu seperti topografi, persebaran vegetasi, jalan, dan gedung. Propagasi gelombang radio dapat ditentukan dengan pemodelan berbagai mekanisme fisik yang berbeda, seperti redaman ruang hampa, redaman atmosfer, redaman akibat vegetasi, dan lain-lain. Mode propagasi gelombang radio yang paling sederhana adalah propagasi radio pada jalur line-of-sight karena sinyal gelombang mikro tidak dapat diblok oleh gedung atau lembah. Untuk melakukan transmisi harus dihindari adanya penghalang atau kemiringan bumi, sehingga jika posisi antar gedung terhalang, maka diperlukan menara untuk menempatkan antena lebih tinggi lagi, agar tetap dalam posisi “saling melihat” ( line of sight ). Secara umum, propagasi dikatakan line-of-sight jika tidak terdapat akibat-akibat difraksi gelombang, hal ini menunjukkan bahwa tidak terdapat obstacle daerah first Fresnel ellipsoid . Pada Gambar 10.6 di bawah ini ditunjukkan model sederhan a analisa jalur propagasi radio line-of-sight .

Gambar 10.6 Model jalur propagasi radio sederhana.

Pada Gambar 10.6, rugi daya propagasi ruang hampa ( free space loss) dapat dihitung dengan Persamaan 10.1 di bawah ini. v FSPL dB

 32,45  20 log Dkm  20 log F MHz

(10.1)

Jika rugi saluran transmisi, LT dan LR , pada Gambar 10.6 diabaikkan, maka daya yang diterima receiver adalah :


102

2

   G R v P R  P   T GT   L  4 r 

(10.2)

Langkah pertama untuk membuat sistem nirkabel adalah membuat rancangan dan simulasi kerja sistem. Salah satu alat untuk merancang dan menyimulasi sistem nirkabel adalah perangkat lunak Radio Mobile. Radio Mobile adalah sebuah perangkat lunak yang dikembangkan oleh Roger Coudè untuk para pelaku radio amatir. Radio Mobile menggunakan model digital daerah ketinggian untuk perhitungan cakupan dan kekuatan sinyal yang diterima di berbagai tempat di sepanjang jalur radio. Radio Mobile secara otomatis membangun profil antara dua titik di peta digital yang menunjukkan cakupan wilayah dan zona Fresnel pertama. Pada saat simulasi, perangkat lunak ini akan memeriksa line-of-sight dan menghitung path loss. Dengan menggunakan Radio Mobile, sangat mungkin untuk dibuat jaringan dari beberapa topologi yang berbeda, termasuk jaringan master /slave, point-to-point , dan point-to-multipoint . Perangkat lunak ini dapat digunakan untuk menghitung wilayah cakupan dari base stasion pada sebuah sistem point-to-multipoint , bekerja untuk sistem yang memiliki frekuensi dari 100 kHz sampai 200 GHz.

Peralatan Pengukuran ini menggunakan peralatan yang terdapat pada Tabel 10.1. Tabel 10.1. Peralatan yang Digunakan pada Praktikum Parameter Antena

No. 1 2 3 4 5

Nama Alat Network Analyzer Mechanical Calibration Kit Antena Perangkat Komputer Software Radiomobile

Jumlah 1 1 2 1 1

Prosedur Percobaan PERHATIAN!!! Selalu ikuti petunjuk asisten dalam melakukan praktikum!! Jangan menyimpan set-up yang Saudara lakukan karena akan menghapus data default !!!


103

Pengukuran Parameter Antena Kalibrasi Alat Sebelum melakukan pengukuran, kalibrasi alat harus dilakukan agar kondisi alat ukur kembali sesuai sehingga data pengukuran yang diambil lebih akurat. 1. Tekan CAL pada Network Analyzer 2. Pilih Full 1-Port 3. Pasang alat kalibarasi pada Port-1 sesuai dengan urutan yang tertera pada Network Analyzer, yaitu kondisi Open, Short , dan Load Pengukuran Parameter S11 1. Pilih MEAS 2. Pasang antena dipole pada Port-1 3. Pilih jenis parameter yang ingin diukur, yaitu VSWR, Return Loss , dan Koefisen Refleksi

Sistem Radio Titik Ke Titik 1. Buka perangkat lunak Radio Mobile (rmweng.exe); 2. Buka Map properties (F8), pilih nama kota dengan Select a city name atau masukkan posisi (lattitude dan longitude) kota tersebut dan pilih berapa ukuran pengambilan gambar (Size height ); 3. Buka Network properties (ctrl N), lalu buka System. Buat sistem yang diinginkan. Atur parameter-parameter dari sistem tersebut; 4. Buka Unit properties (ctrl U), tempatkan unit sesuai lokasi yang diinginkan; 5. Buka Network properties, lalu buka Membership, tentukan sistem yang digunakan untuk masing-masing unit; 6. Untuk menampilkan semua unit pada peta, klik View , lalu klik Show networks, lalu klik All ; 7. Hitung link budget untuk link tersebut dengan cara klik Tools, lalu klik Radio link (F2). Dapat juga menampilkan detail keluaran dari simulasi. ( Tools → Radio link → view → details); 8. Ubah parameter-parameternya, misal tinggi antena, unit yang menjadi TX/RX. Silakan Saudara analisa!


104

Pengulang (Repeater) pada Sistem Radio Titik ke Titik 1. Buka perangkat lunak Radio Mobile (rmweng.exe); 2. Buka Map properties (F8), pilih nama kota dengan Select a city name atau masukkan posisi (lattitude dan longitude) kota tersebut dan pilih berapa ukuran pengambilan gambar (Size height ); 3. Buka Network properties (ctrl N), lalu buka Parameters. Buat paramater yang diinginkan. Atur parameter-parameter dari parameter tersebut; 4. Pilih System. Buat dua sistem (repeater dan hand held ) yang diinginkan. Atur parameter-parameter dari parameter tersebut; 5. Pilih Membership. Untuk repeater : 

Pilih Command pada tabel Role of Repeater ;



Repeater pada System.

Untuk hand held : 

Pilih Subordinate pada tabel Role of Repeater ;



Hand held pada System.

6. Klik Tools, pilih Coverage, pilih Find best site; 7. Silakan Saudara analisis.

---o0o---


105

Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi 2016 Fix Bangetlah

Recommend Documents