Konsep Dasar Sistem Telkomunikasi Analog Dan Digital

KONSEP DASAR SISTEM TELEKOMUNIKASI

ANALOG DAN DIGITAL

KOMPETENSI DASAR

Mahasiswa dapat memahami konsep dasar sistem komunikasi analog dan sistem komunikasi digital, memahami blok diagram kedua sistem serta mengerti fungsi setiap blok pada blok diagram sistem komunikasi analog dan sistem komunikasi digital.

INDIKATOR

Mahasiswa memahami konsep arus, tegangan, dan frekuensi
Mahasiswa memahami fungsi blok diagram sistem komunikasi analog
Mahasiswa memahami fungsi blok diagram sistem komunikasi digital
Mahasiswa memahami jenis-jenis komunikasi
Mahasiswa memahami sifat-sifat propagasi gelombang radio
Mahasiswa memahami permasalahan telekomunikasi secara umum

PENDAHULUAN

Bab ini menyajikan materi konsep dasar sistem komunikasi, baik analog maupun digital, penyajian dimulai dengan menghadirkan pemahaman tentang konsep tegangan / arus dengan parameter frekuensinya ditinjau pada kawasan waktu dan kawasan frekuensi. Untuk memudahkan pemahaman pemaparan diberikan dalam bentuk blok diagram secara utuh dari sisi pengirim sampai ke sisi penerima, juga membahas tentang fungsi setiap bloknya. Pada bab ini disisipkan pula karakteristik dari media udara sebagai penghubung antara pemancar dan penerima.

Diharapkan dengan mempelajari sub bahasan bab ini mahasiswa dapat lebih memahami parameter tegangan dan frekuensi serta menambahi wawasan baru tentang kawasan frekuensi, selain kawasan waktu yang selama ini masuk dalam pola pikirnya. Dengan adanya bab 1 ini mahasiswa dapat menggambarkan sketsa sinyal ditinjau dari kawasan waktu dan ditinjau dari kawasan frekuensi. Kawasan frekuensi sangat berguna dalam memahami dasar sistem komunikasi analog pada bab 2, lebih lanjut dapat memahami fungsi pemfilteran sinyal analog. Pemfilteran tidak dibahas secara mendalam pada bab ini, tetapi hanya secara ringkas fungsinya adalah seperti jendela. Pemandangan yang luas di luar gedung hanya akan terlihat sebagian bila kita berada dibelakang jendela, dan pembahasan yang lebih rinci ada pada mata kuliah Pemrograman Sinyal Digital.

Sistem telekomunikasi pada prinsipnya terbagi menjadi dua kelompok, sistem analog dan sistem digital. Pada sistem analog baik masukan, proses maupun keluaran berupa sinyal analog, sedangkan pada sistem digital masukan yang berupa sinyal analog diubah menjadi sinyal digital atau sinyal biner (ditandai dengan sinyal beramplitudo +A dan –A) kemudian keluarannya diubah lagi menjadi sinyal analog sesuai dengan bentuk sinyal masukannya.

A. Kawasan Waktu Dan Kawasan Frekuensi

Pada dasarnya sinyal secara umum merupakan kuantitas fisik yang berubah terhadap waktu dan membawa informasi. Dengan demikian suatu sinyal dapat dinyatakan dalam bentuk audio, visual, atau paparan lainnya yang mengandung arti. Dalam bidang elektro biasanya informasi diubah ke dalam gelombang listrik atau gelombang elektromagnetik. Gelombang listrik ditandai dengan besaran arus atau besaran tegangan, sedangkan gelombang elektromagnetik ditandai oleh besaran medan magnet dan medan listrik.

Dua parameter yang menyertai gelombang listrik atau gelombang elektromagnetik adalah besaran magnitudo dan besaran frekuensinya. Untuk sinyal yang berbentuk sinusoidal tunggal dan murni, besaran magnitudo terhadap perubahan waktu maupun besaran frekuensinya dapat dengan mudah diketahui dari bentuk sinyalnya, namun apabila komponen sinyal pembentuknya bukan sinyal sinusoidal tunggal maka frekuensi yang menyertainya tidak akan bisa langsung terlihat dari bentuk sinyal pada kawasan waktu. Dalam kondisi komponen sinyal pembentuknya tidak tunggal, akan mudah menganalisanya bila diubah ke dalam kawasan frekuensi.

1. Kawasan Waktu

Dalam kawasan waktu, suatu gelombang listrik yang merupakan representasi dari kwantitas fisik tertentu digambarkan oleh perubahan besaran amplitudo terhadap perubahan waktu. Dalam koordinat kartesian, sumbu absis menyatakan posisi perubahan waktu relatif terhadap referensi waktu awal nol dengan satuan detik, sedangkan sumbu ordinat menyatakan perubahan magnitudo sinyal dari waktu ke waktu.

Untuk sinyal periodik, misalnya sinusoidal, perubahan besaran amplitudonya selalu berulang pada periode tertentu yang disebut dengan waktu periode, dengan simbol T. Apabila sinyalnya sinusoidal tunggal, maka dalam satu detik ada pengulangan bentuk sebanyak f kali yang biasanya disebut dengan frekuensi sinyal. Hubungan antara frekuensi f dan periode T tersebut dapat dinyatakan dengan :

Sinyal yang bukan sinus murni selalu dapat diurai dengan jumlahan dari beberapa sinyal sinusoidal dengan frekuensi yang berbeda-beda. Berikut ini diperlihatkan beberapa bentuk sinyal sederhana dalam kawasan waktu :

Gambar 1.1. Gelombang sinusoidal dengan frekuensi 0, 1, dan 2 Hz

Pada gambar 1.1. tersebut, bagian atas merupakan sinyal DC yang tidak laian adalah sinyal cosinus dengan frekuensi 0 Hz dan amplitudonya 10 volt dan -10 volt, yang membentuk sinyal kotak dengan periode 2 detik atau frekuensinya 0,5 Hz. Gambar yang ditengah merupakan sinyal sinus tunggal dengan periode 1 detik atau frekuensi 1 Hz, sedangkan gambar yang dibawah merupakan sinyal sinus tunggal dengan periode 0,5 detik atau frekuensi 2 Hz.

Gambar 1.2. Gelombang sinusoidal dengan frekuensi 3 Hz dan 4 Hz

Pada gambar 1.2. tersebut, gambar bagian atas merupakan sinyal sinus tunggal dengan periode 0,33 detik atau frekuensi 3 Hz, sedangkan gambar yang dibawah merupakan sinyal sinus tunggal dengan periode 0,25 detik atau frekuensi 4 Hz. Pada gambar 1.1 dan gambar 1.2 tersebut amplitudo puncak dari sinyal sinus tunggal adalah tetap 1 volt, tetapi frekuensinya bervariasi. Tampak pada grafik bahwa semakin besar frekuensinya, maka osilasinya semakin rapat.

Sinyal sinus tunggal dapat diilustrasikan dengan lingkaran putar, dengan proyeksinya merupakan sudut fase (perbedaan fase terhadap titik awal) seperti pada gambar 1.8. dan secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

(1.2)

dengan : y (t) = amplitudo sinyal pada titik yang ditinjau

A = amplitudo maksimum dari sinyal

f = frekuensi sinyal, Hz

t = waktu tinjau, detik

f = sudut fase, rad

2. Kawasan Frekuensi

Kadang-kadang lebih bermanfaat apabila sinyalnya bukan sinus tunggal dengan menyatakan perubahan frekuensi pada sumbu horizontal dan perubahan amplitudo pada sumbu vertical. Pada koordinat semacam ini variable frekuensi dipandang sebagai variabel bebas, sehingga sering disebut dengan kawasan frekuensi. Dalam bidang elektro, penggambaran grafik amplitudo terhadap frekuensi sering disebut dengan spektrum frekuensi, dimana variabel amplitudonya diambil harga absolutnya. Untuk memudahkan pemahaman disini diberikan beberapa ilustrasi grafik.

Gambar 1.9. adalah ilustrasi sinyal pada kawasan waktu, dimana selubungnya mempunyai componen frekuensi 1 Hz dan 2 Hz, sedangkan sinyal yang di dalam mempunyai componen frekuensi 13, 14, 15, 16, 17 Hz. Dalam grafik tersebut kita sulit menentukan componen frekuensinya, untuk itu akan lebih bermakna bila digambarkan dalam kawasan frekuensi.

Gambar 1.10. adalah ilustrasi sinyal pada kawasan frekuensi, dimana bentuk matematisnya adalah sbb :

Gambar 1.9. Ilustrasi sinyal termodulasi amplitude kawasan waktu

Gambar 1.10. Ilustrasi sinyal termodulasi amplitude kawasan frekuensi

Contoh 1.1.

Gelombang sinusoidal mempunyai amplitudo maksimum 5 volt dan kecepatan sudut 27 rad / detik. Sinyal tersebut mendahului titik referensi dengan 30⁰ . Tuliskan persamaan tegangan sesaat, dan berapakah frekuensinya ?

Jawab

Kita samakan dulu satuan dari kecepatan sudut dan sudut fasenya, dengan mengkonversi sudut fase ke dalam satuan radian :

diperoleh :