Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi 2016 Fix Bangetlah

M O D U L P R A K T I K U M

TEKNIK TELEKOMUNIKASI

E N E E 6 0 0 0 2 6

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

EDISI 2016 BAHASA INDONESIA

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 izin.

Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi 2

PETUNJUK KESELAMATAN

SETIAP PENGOPERASIAN PERALATAN PRAKTIKUM WAJIB DIDAMPINGI ASISTEN LABORATORIUM. BACALAH BAIK-BAIK PETUNJUK KESELAMATAN UMUM INI DAN PETUNJUK 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 HAL-

HAL YANG TIDAK SEPATUTNYA SELAMA PRAKTIKUM.


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


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, materi-

materi 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).


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

Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc.

NIP. 19740719 199802 2 001

Koordinator Praktikum

Ubay Muhammad Noor

NPM 1206260854


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

[email protected]

083898345760

MUHAMMAD HAEKAL

Teknik Elektro 2012


[email protected]

081316106027

FARIZ AZHAR ABDILLAH

Teknik Elektro 2013


[email protected]

085692612648

RIAN GILANG PRABOWO

Teknik Elektro 2013


[email protected]

087808052796

MURSID ABIDIARSO

Teknik Elektro 2013


mursid.abidiarso @gmail.com

085717018241

IRFAN KURNIAWAN

Teknik Elektro 2013


[email protected]

085695133317

YONATHAN RAKA PRADANA

Teknik Elektro 2013


[email protected]

081329078777


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 Umum ............................................................................................................................ 45

Percobaan AM DSB-FC .................................................................................................................. 46

Percobaan AM DSB-SC .................................................................................................................. 46

MODULASI FREKUENSI ................................................................................................... 47


Tujuan ............................................................................................................................................... 47

Dasar Teori ........................................................................................................................................ 47

Pendahuluan ................................................................................................................................. 47

Proses Modulasi FM ...................................................................................................................... 48

Proses Demodulasi FM (Pengayaan) ............................................................................................. 52

Peralatan ........................................................................................................................................... 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 Umum Percobaan .......................................................................................................... 63

Percobaan Sistem Teleponi ........................................................................................................... 64

PULSE CODE MODULATION DAN TIME DIVISION MULTIPLEXING ............................. 65

Tujuan ............................................................................................................................................... 65

Dasar Teori ........................................................................................................................................ 65

Pengubahan Sinyal Analog Menjadi Sinyal Digital ........................................................................ 65

Teknik Jalur Jamak ........................................................................................................................ 67

Peralatan ........................................................................................................................................... 69


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 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


Line Coding NRZ-L, NRZ-M, NRZ-S, BIO-M .................................................................................... 83

Encoding dan Decoding AMI ......................................................................................................... 84

FILTER FINITE IMPULSE 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


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


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

1 PENGANTAR TEKNIK

TELEKOMUNIKASI


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 tinggi 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


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


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


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


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.


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 karena 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)


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 Universal 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.


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


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 WiMAX 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. Persoalan

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.


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, Indosat 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---

21

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

2 SALURAN TRANSMISI


banyak digunakan pada tingkat papan sirkuit. Pada Gambar 2.1, saluran mikrostrip terdiri dari

tembaga yang melapisi substrat alumina (Al2O3).

Twin Lead

Coaxial

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 Δz 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

Fundamentals of Electromagnetics With Engineering Applications by Stuart M. Wentworth

Copyright © 2005 by John Wiley & Sons. All rights reserved.

Transmission line examples along with schematic cross sections. A quarter is

shown for scale. Fundamentals of Electromagnetics With Engineering Applications by Stuart M. Wentworth



shown for scale.




shown for scale.




shown for scale.


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:

abG d

ln

2'

(2.1)

abC

ln

2'

(2.2)

abL ln2

'

(2.3)

c

f

baR

11

2

1'

(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 :


1. Konstanta propagasi, yang menggambarkan karakteristik propagasi gelombang pada

saluran transmisi tersebut.

j

CjGLjR

'''' (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.

CjG

LjRZ

'

''0

(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.

'

'0

C

LZ (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 :

00

000

VV

VVZZL

(2.8)


dimana Z0 adalah impedansi karakteristik dari saluran transmisi. Persamaan 2.8 dapat

disusun ulang menjadi :

0

0

0

0 VZZ

ZZV

L

L

(2.9)

dan dari persamaan 2.9. terlihat bahwa jika nilai impedansi beban ZL sama dengan impedansi

karakteristik saluran Z0, 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 :

0

0

0

0

ZZ

ZZ

V

V

L

LL

(2.10)

Pada beban terhubung singkat (ZL = 0), beban bersesuaian (ZL = Z0), dan beban hubung

terbuka (ZL = ∞) 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).

L

LVSWR

1

1

(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.

lZZ

lZZZZ

L

Lin

tanh

tanh

0

00

(2.12)


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

ljZZ

ljZZZZ

L

Lin

tan

tan

0

00

(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 :

gdE

EVSWR

/sin

11

2min

max (2.14)



The terminated T-line can be replaced by an equivalent lumped-element input

impedance.


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 :

2kei (2.15)

2

2min

2max

min

max VSWRke

ke

i

i

(2.16)

min

max

i

iVSWR

(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


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


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 0o 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.


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


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


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 imin1 dan posisinya sebagai x1;

5. Secara hati-hati gerakkan probe detector untuk mendapatkan pembacaan arus

maksimum yang pertama. Catat sebagai imax2 dan posisinya sebagai x2. Catat juga arus

minimun selanjutnya (imin3) dan posisinya sebagai x3 ;

6. Gunakan prosedur yang sama untuk beban yang lain.

Gambar 2.16. Rangkaian Percobaan Pengukuran VSWR

Resistive termination


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 :

SCSCg xx 132 (2.18)

5. Jarak beban terhadap sumber ditentukan dengan :

SCSC xxxxd 3311 (2.19)

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

yang letaknya sebesar 𝑑

g toward the load

---o0o---

34

Tujuan


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

3 MODULASI AMPLITUDO


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 :

tfAAtc ccc 2coscos)( (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 fc [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 komponen-

komponennya, 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 :

tfVtv ccc 2cos)( (3.2)


Sedangkan sinyal informasinya adalah :

tfVtv mmm 2cos)( (3.3)

Sinyal termodulasi AM dibangkitkan oleh persamaan :

tftfVVtV cmmcam 2cos2cos)( (3.4)

dimana tfVV mmc 2cos merupakan persamaan fungsi envelope dan tfc2cos adalah

persamaan gelombang sinusoidal. Jika nilai VC dikeluarkan, maka Persamaan 3.4 dapat

dituliskan ulang menjadi :

v tftfmVtV cmAMcam 2cos2cos1)( (3.5)

dimana mAM disebut sebagai indeks modulasi atau mAM = Vm/VC. Indeks modulasi akan

menentukan kualitas dari sinyal termodulasi AM. Dengan menggunakan identitas

trigonometri :

v )cos(2

1)cos(

2

1))(cos(cos YXYXYX (3.6)

maka sinyal termodulasi AM dapat dituliskan sebagai :

v tftfmVtfVtV mcAMcccam 2cos2cos2cos)( (3.7)

atau jika menggunakan indeks modulasi :

v tfftffmV

tfVtV mcmcAMc

ccam )(2cos)(2cos2

2cos)( (3.8)

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


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 mAM berkisar antara 0 – 1 atau 0% - 100 %, yaitu :

1. mAM < 1 yang disebut kondisi under-modulated.

2. mAM = 1 yang disebut kondisi fully-modulated.

3. mAM > 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


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 tfjtgetgtv c

tfjAM

c 2exp)(Re)(Re)(

2 (3.9)

dimana g (t) adalah persamaan fungsi envelope kompleks, yaitu :

v tfmVtg mAMc 2cos1)( (3.10)

Kemudian dengan transformasi Fourier, spektrum frekuensi sinyal AM adalah :

v cccccAM ffMffffMffAfS 2

1)( (3.11)

dimana δ (f + fc) 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


frekuensi yang lebih tinggi disebut upper sideband (USB). Panjang pita bandwidth (BW) dari

sinyal AM adalah :

v mAM fB 2 (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 )()(212

1 22tmtmAP cAM (3.13)

dimana notasi menunjukkan nilai rata-rata. Jika sinyal pemodulasi m (t) = k cos (2πfmt),

maka persamaan 3.13. dapat ditulis ulang menjadi :

v

211

2

1 22 k

PPAP cmcAM (3.14)

dimana 2

2

1cc AP adalah daya sinyal carrier, Pm adalah daya sinyal pemodulasi m (t), dan

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 :


v

R

V

R

V

R

VP cccRMS

c2

2222

(3.15)

Daya pada masing-masing sideband dengan amplitudo maksimum2

cAMUSBLSB

VmVV :

v

cAMcAM

cAM

USBLSB Pm

R

Vm

R

Vm

R

VPP

482

2

2

22

2

2

(3.16)

Daya keseluruhan pada sinyal AM DSB-FC adalah

v cAM

ccAM

cAM

cUSBLSBcTotal Pm

PPm

Pm

PPPPP244

222

(3.17)

21

2

AMcTotal

mPP (3.18)

Pada persamaan 3.8, terlihat ada 3 komponen frekuensi yang berbeda, yaitu :

1. tfV cc 2cos sebagai carrier yang tidak membawa sinyal informasi apapun.

2. tffmV

mcAMc

)(2cos2

sebagai lower sideband yang membawa sinyal informasi.

3. tffmV

mcAMc

)(2cos2

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.


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


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.


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


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


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 memutar-

mutar 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 53-130 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.


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---


Tujuan


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.

4 MODULASI FREKUENSI


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 :

tωV=tv ccc cos (4.1)

Persamaan sinyal FM dasar adalah :

t+fπV=tv ccs frekuensideviasi 2cos (4.2)

dimana deviasi frekuensi bergantung pada m (t). Frekuensi sinyal carrier akan berubah-ubah,

sehingga persamaan sinyal carrier sesaat dapat dituliskan sebagai :

=tvs icicic φV=tπfV=tωV cos2coscos (4.3)

dimana φi adalah sudut sesaat tπf=tω ii 2 dan fi adalah frekuensi sesaat.

Karena tπf=φ ii 2 , maka :


dt

dφ

π=fπf=

dt

dφ iii

i

2

1 atau 2 (4.4)

Berdasarkan Persamaan 4.4 tersebut dapat dilihat bahwa frekuensi sebanding dengan laju

perubahan sudut. Jika fc adalah frekuensi sinyal carrier dan fm adalah frekuensi sinyal pesan,

maka dapat diambil :

dt

dφ

π=tωΔf+f=f i

mcci2

1cos (4.5)

dimana cΔf adalah deviasi puncak frekuensi carrier, yaitu mfc VkΔf dengan kf adalah

konstanta sensitivitas deviasi frekuensi (Hz/volt) dan Vm adalah amplitudo maksimum sinyal

pesan. Oleh karena itu, diperoleh :

tωΔf+f=dt

dφ

πmcc

i cos2

1 (4.6)

sehingga

tωπΔf+πf=dt

dφmcc

i cos22 (4.7)

Untuk memperoleh nilai sudut, maka dilakukan integrasi :

dttωπΔf+ω mcc cos2 (4.8)

Diperoleh :

m

mcci

ω

tωπΔf+tω=φ

sin2 (4.9)

tωf

Δf+tω=φ m

m

cci sin

(4.10)

Dengan mensubstitusikan Persamaan 4.9 ke Persamaan 4.3, diperoleh persamaan

sinyal termodulasi FM :

tω

f

Δf+tωV=tv m

m

cccs sincos

(4.11)

Perbandingan m

c

f

Δf disebut sebagai indeks modulasi FM, yaitu :


m

c

f

Δf=β

pesansinyal frekuensi

pembawasinyal frekuensi puncakDeviasi (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 :

n=

mcncs tnω+ωβJV=tv cos

(4.13)

Gambar 4.2. Fungsi Bessel untuk Orde Tertentu terhadap Nilai .

dimana Jn () adalah fungsi Bessel jenis pertama. Dengan melakukan ekspansi, diperoleh :


tJVtJV

tJVtJVtJVtv

mcmc

mcmcc

ff

mcc

ff

mcc

ff

mcc

ff

mcc

f

ccs

2Amp

2

2Amp

2

Amp

1

Amp

1

Amp

0

)2(cos)()2(cos)(

)(cos)()(cos)()(cos)()(

(4.14)

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 cukup lebar dibandingkan dengan sinyal AM.

Gambar 4.3. Ilustrasi Spektrum Sinyal FM

Nilai magnitudo setiap sideband 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 FM dapat dihitung dengan pendekatan Aturan Carson, yaitu :

mc ffBW 2 (4.15)


Dimana pendekatan ini dilakukan karena panjang bandwidth dari sinyal FM adalah tak

hingga. Pada FM lebih dikenal istilah pasangan sideband daripada LSB dan USB dan

bandwidth tidak dihitung dari LSB hingga ke USB.

Sinyal FM dengan nilai indeks modulasi yang cukup kecil (β < 0,3) disebut sebagai

narrowband FM yang hanya memiliki 2 significant sideband pairs. Sementara itu sinyal FM

dengan β > 0,3 akan memiliki lebih dari 2 significant sideband pairs dan disebut sebagai

wideband 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 dengan frekuensi yang digunakan adalah

frekuensi maksimum dari sinyal pesan.

Berdasarkan persamaan 4.13., dapat dilihat bahwa nilai maksimum dari seluruh

komponen adalah VcJn() untuk sejumlah n komponen. Perhatikan bahwa untuk sinyal

periodik sinusoidal, nilai daya rata-rata ternormalisasi atau RMS adalah 2

2

max )(2

RMSVV

,

sehingga daya untuk sejumlah n komponen adalah :

2

)(

2

)(22

ncnc JVJV

(4.16)

Dengan demikian, total daya pada spektrum sinyal FM adalah :

n

ncT

JVP

2

))(( 2

(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.


Gambar 4.5. Rangkaian Tertala

Gambar 4.6. Rangkaian Foster-Seeley Discriminator

Gambar 4.7. Rangkaian PLL (Phase-Locked Loop)

Gambar 4.8. Modulator FM Armstrong


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.


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---

56

Tujuan


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

5 SISTEM TELEPONI


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,


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.


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 pulse dialling, 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 Tone Dialling / Dual Tone Multi Frequency (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.


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 kotak-

kotak. 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


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

1. Off-hook

Perangkat telepon pada pengguna A memberikan informasi kepada

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.

3. Ringback tone

Central office memberitahu pengguna bahwa telepon yang dituju

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.

5. Busy tone

Central office akan memberitahukan kepada pengguna lain yang

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.

6. On-hook

Salah satu pengguna A atau B menyudahi percakapan dan perangkat

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.


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


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


Tabel 5.2. Peralatan yang digunakan pada Modul Sistem Teleponi

No Nama Alat Jumlah

1. Telephone & Interface Workboard 58-110 1



Prosedur Percobaan





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.


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---

65

Tujuan


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 jamak 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), dan interferensi.

Dampak penurunan kualitas sinyal dapat dikurangi dengan merubah sinyal analog ke bentuk

digital karena lebih tahan terhadap noise dan redaman. Pengubahan bentuk sinyal analog

menjadi digital dilakukan melalui tiga tahapan proses yaitu pencuplikan (sampling), kuantisasi,

dan pengkodean (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 dianalogikan sebagai

suatu hasil perkalian sinyal yang dicuplik dengan sinyal yang mencuplik. Pulse Amplitude

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).

6 PULSE CODE MODULATION DAN

TIME DIVISION MULTIPLEXING


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, 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


Teknik Jalur Jamak

Gambar 6.4. Contoh Aplikasi Jalur Jamak Menggunakan Serat Optik

Teknik jalur jamak atau multiplexing adalah metode penggunaan suatu resource

komunikasi secara bersama. Multiplexing bertujuan untuk 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 yaitu sekumpulan timeslot

yang biasanya berjumlah 32 timeslot untuk sistem E-1.

Gambar 6.5. Konsep Dasar Teknik Jalur Jamak

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


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


3. Code Division Multiplexing (CDM). Teknik ini membagi timeslot berdasarkan kode-

kode 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 berbeda-

beda.

Gambar 6.10. Teknik WDM

Peralatan


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




Prosedur Percobaan





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;


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---

72

Tujuan


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;

7 MODULASI DIGITAL


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.

Analog-to-

Digital

Converter

Source

Encoder

Encryption

and

Scrambling

Channel

Encoder

Line

Coder

Digital

Modulation

DemodulatorChannel

Decoder

Baseband

Processing

Source

Decoder

Digital-to-

Analog

Converter

Line

Decoder

Signal

Regeneration

CH

AN

NE

L

SUMBER

SINYAL INFORMASI

(ANALOG)

PENERIMA

SINYAL INFORMASI

(ANALOG)

Baseband Transmission

Carrier TransmissionW

ireless

Wireline

Wire

less

Wireline

Analog

Waveform

Analog

Waveform

Digital Data

Digital Data

PENGIRIM

PENERIMA

Antena

Transmitter (Tx)

Antena

Receiver (Rx)

Gambar 7.1. Blok Diagram Komunikasi Digital.

1. Information Source

Sumber informasi dapat berbentuk diskrit atau kontinu. Informasi 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.


3. Line Coding dan Decoding

Line coding digunakan untuk pemformatan data digital tanpa adanya modulasi.

Informasi dalam sistem transmisi berupa sekuensial data digital (‘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 di-

source 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 Bandpass

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


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 biner ‘0’, sedangkan biner ‘1’

diwakili oleh adanya sinyal pembawa dengan amplitudo yang konstan.

1Biner ;

0Biner ;

0

2cos)(

ftA

ts

(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 :


1Biner ;

0Biner ;

2cos

2cos)(

2

1

tfA

tfAts

(7.2)

dengan f1 dan f2 diperoleh dari pengurangan dan/atau penjumlahan frekuensi carrier, fc,

dengan suatu selisih frekuensi tertentu. Pada proses ini frekuensi gelombang carrier berubah-

ubah 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


Peralatan


Tabel 7.1. Peralatan yang digunakan pada Modul Modulasi Digital

No Komponen Jumlah

1. DCS-B VLSI Based Digital Communication Training System 1

2. Oscilloscope 1

3. Passive Probe Detector 1

Prosedur Percobaan





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.


Frequency Shift Keying (FSK)





3. Hubungkan pos SIN1 ke pos IN3, dan pos SIN2 ke IN2 pada bagian “Carrier

Modulation”.


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”.


IN28 pada bagian “FSK Demodulator”.

9. Perhatikan data demodulasi FSK pada pos OUT24 di bagian “Carrier FSK

Demodulator”.



Phase Shift Keying (PSK)





3. Hubungkan pos SIN2 ke pos IN2, dan pos SIN3 ke IN3 pada bagian “Carrier

Modulation”.


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”.


IN30 pada bagian “PSK Demodulator”.

9. Perhatikan data demodulasi PSK pada pos OUT27 di bagian “Carrier PSK

Demodulator”.


---o0o---


Tujuan


1. Mengerti mengenai Transmisi Baseband

2. Mengerti mengenai Encoding dan Decoding NRZ dan AMI

Dasar Teori

Gambaran Umum Transmisi Baseband

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

8 DIGITAL LINE CODING


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.


c. Biphase Level Coding (Biphase-L) 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.

d. Alternate Mark Inversion (AMI)

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


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

awal.

Gambar 8.4. Line Decoding

Peralatan

No Komponen Jumlah

1. DCS-B VLSI Based Digital Communication Training System 1

2. Oscilloscope 1

3. Passive Probe Detector 1

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.

Line Coding NRZ-L, NRZ-M, NRZ-S, BIO-M






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”.


Encoding dan Decoding AMI






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”.


---o0o---

Tujuan


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.

9 FILTER FINITE IMPULSE

RESPONSE


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 :

)()()(1

0

knxkhnyN

k

(9.1)

Karena h [n] adalah koefisien filter, yaitu :

qbbbnh ,, 10 (9.2)

maka persamaan 9.1. dapat dituliskan ulang menjadi :

q

m

m mnxbny0

(9.3)


Gambar 9.1. Diagram Blok Filter

2. Infinite Impulse Response (IIR)

Formula IIR dapat dilihat sebagai berikut :

0

)()()(k

knxkhny (9.4)

Tahapan Perancangan Filter

Tahapan perancangan filter dapat dilihat pada diagram alir berikut.

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

Menentukan Spesifikasi

Filter

Menghitung Koefisien

Filter

Realisasi Filter

Analisis Wordlength

Implementasi Program ke Perangkat


ripple dengan δp deviasi ripple pada passband dan δs 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 :


genapN ;

ganjilN ;

22

2

1

2

12

cos46,054,0

Nn

N

Nn

N

N

nnw

(9.5)

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

12

8

M

. Tingkat side lobe relatifnya adalah sekitar 40-42 dB. Perlu diperhatikan, bahwa

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 dalam

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


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.


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 (Complex Programmable 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 Memory

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.


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 (Joint Test Action Group)

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, sistem 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


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


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


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 (fs) = 16000 Hz

3. Cut off Frequency (fc) = 3000 Hz

4. Transition Width = 1000 Hz

Pada perancangan ini digunakan metode Hamming :

0625,016000

1000

cuplikan frekuensi

Hz

Hzwidth transitionf (8.4)

Banyaknya koefisien (N) dengan menggunakan metode Hamming :

538,5210

1

0625,0

3,3inormalisas

3,3

fN (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;


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


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---

97

Tujuan


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, ZL, sama dengan nilai impedansi karakteristik saluran, Z0, maka seluruh

energi yang berasal dari sumber akan diserap beban. Dengan kata lain, jika saluran transmisi

dengan panjang terbatas diterminasi dengan beban yang bernilai ZL = 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.

10 PARAMETER ANTENA DAN SIMULASI

JALUR KOMUNIKASI NIRKABEL

MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK

RADIO MOBILE


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 (V0

-). Perbandingan antara tegangan yang direfleksikan

dengan tegangan yang dikirimkan disebut dengan koefisien refleksi (Г), yaitu:

0

0

0

0

ZZ

ZZ

V

V

L

LL

Rumus untuk mencari VSWR adalah:

L

LVSWR

1

1

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

Gambar 10.2. Contoh Pola Gelombang Berdiri


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.


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 10log 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.


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


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 sederhana 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 MHzkmdB FDFSPL log20log2045,32 (10.1)

Jika rugi saluran transmisi, LT dan LR, pada Gambar 10.6 diabaikkan, maka daya yang

diterima receiver adalah :


vL

G

rGPP R

TTR

2

4

(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. Nama Alat Jumlah

1 Network Analyzer 1

2 Mechanical Calibration Kit 1

3 Antena 2

4 Perangkat Komputer 1

5 Software Radiomobile 1

Prosedur Percobaan

PERHATIAN!!! Selalu ikuti petunjuk asisten dalam melakukan praktikum!!

Jangan menyimpan set-up yang Saudara lakukan karena akan menghapus data

default!!!


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!


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---


REFERENSI

Akademika Digital Communication Training System Experiment and Service Manual

Balanis, Constantine A. 1982. Antena Theory: Analysis and Design, 2nd Edition.

John Wiley and Sons, Inc

Christopher Haslett, Essentials of radio wave propagation, Cambridge University

Press, 2008 052187565X pages 119-120

Demetrius T Paris and F. Kenneth Hurd, Basic Electromagnetic Theory, McGraw Hill,

New York 1969 ISBN -0 048470-8, Chapter 8

George W. Hutchson, John K.H. Leong, Lim Choon Kwee, Nah Cherng Kai.

“Communication Principles and Systems”. School pof Engineering, Temasek

Polytechnic, Singapore.

H. P. Westman et al., (ed), Reference Data for Radio Engineers, Fifth Edition, 1968,

Howard W. Sams and Co., no ISBN, Library of Congress Card No. 43-14665 page

26-1

Manual Feedback Microwave Trainer MWT530

Shanmugam, Sam. “Digital Analog Communication Systems”. John Wiley & Sons,

Inc. Canada. 1979.

Stuart M. Wentworth. Fundamentals of Electromagnetics with Engineering

Aplications.Wiley.2005

TEKNIKIT Telephony Training System Student’s Workbook 58-001WB

William H.Hyat and John A.Buck. Elektromagnetika, 7th ed. Erlangga. 2006

Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi 2016 Fix Bangetlah

Documents

Transcript of Modul Praktikum Teknik Telekomunikasi 2016 Fix Bangetlah