XII. TEKNIK TRANSMISI Teknik transmisi adalah suatu cara yg digunakan untuk menyalurkan suatu besaran listrik dari suatu tempat ke tempat lain. Dalam Teknik Tenaga : Yg disalurkan adalah daya, sehingga transmisi disini lebih berorientasi kepada minimalisasi loss / kehilangan, yang mana lebih mengutamakan efisiensi pengirimannya. Dalam Teknik Komunikasi : Yg disalurkan adalah informasi, sehingga lebih berorientasi pd tingkat pemahaman, sehingga mengutamakan bentuk sinyalnya.
XII.1. SIFAT SALURAN TRANSMISI Sifat-sifat transmisi dari suatu saluran / media, baik fisis / non fisis dapat diketahui melalui percobaan sebagai berikut : 1
2
GEN
BEBAN 1'
CRO1
2'
CRO2
Gambar XII-1: Percobaan untuk mengetahui sifat sifat transmisi saluran Pada ujung awal suatu saluran transmisi (1-1’) dipasang sumber / generator sedangkan pada ujung akhirnya (2-2’) diberi beban. Bila sinyal pada masing-masing kedua ujung awal dan akhir saluran tersebut dilihat/dibandingkan melalui suatu CRO, maka ternyata terdpt perbedaan bentuk sinyal pada (1-1’) dan (2-2’), diakibatkan oleh sifat / karakteristik saluran transmisi berikut : 1. Redaman / attenuation 2. Waktu tunda / delay time 3. Cacad / distortion 4. Gangguan / disturbance
XII.1.1. Redaman / Attenuation Gambar dibawah ini memperlihatkan bahwa sinyal output CRO-1 punya bentuk yang sama dengan sinyal output CRO-2, hanya pada CRO-2 terlihat bahwa sinyal punya amplituda yang relatif lebih kecil dibandingkan pada CRO-1. Hal ini disebabkan sifat transmisi saluran yang disebut redaman / attenuation Volt 2 0
-2 Volt 1 0 1
Gambar XII-2: Sinyal yang mengalami redaman
XII.1.2. Waktu tunda / Delay time Volt 2 0
-2 Volt 1
to
0 1
Gambar XII-3 : Sinyal yang mengalami waktu tunda
Dari gambar diatas terlihat nahwa bentuk sinyal output CRO-1 sama dengan bentuk sinyal output CRO-2, tetapi pada CRO-2 terlihat baru muncul setelah selang waktu to detik setelah pemunculan sinyal di CRO-1. Hal ini disebabkan sifat saluran transmisi yang disebut delay time / waktu tunda, yaitu waktu yang dibutuhkan oleh sinyal dalam rambatannya pada suatu media / saluran transmisi. Delay time timbul karena terbatasnya kecepatan rambatan dari sinyal.
XII.1.3. Cacad / Distortion Terlihat bahwa sinyal output CRO-1 punya bentuk yang sedikit berbeda dengan sinyal output CRO-2. Hal ini disebabkan oleh sifat transmisi saluran yang disebut cacad / distortion. Volt 2 0
-2 Volt 2 0
2
Gambar XII-4 : Sinyal yang mengalami cacad / distortion
XIII.1.4. Gangguan / Disturbance Volt 2 0 -2 Volt 2 0 2
Volt
Gambar XII-5: Sinyal yang mengalami gangguan Bentuk sinyal output CRO-1 sama dengan bentuk sinyal output CRO-2. Hanya pada CRO-2 sinyal tersebut disertai dengan ripple, yang merupakan sinyal gangguan yang masuk dan menyertai informasi disaat rambatannya sepanjang saluran transmisi. Ripple ini akan tetap muncul pada output CRO-2, walau sinyal input dihilangkan dengan jalan memutus hubungan sumber / generator ke saluran transmisi. Analisa selanjutnya membahas sifat / karakteristik transmisi berikut : 1. Redaman / attenuation, yg berkaitan dgn penguatan dan level. 2. Waktu tunda 3. Cacad / distortion, berdasarkan jenisnya dibedakan atas : cacad redaman, cacad fasa dan cacad non linier 4. Gangguan / disturbance yakni gangguan dari dalam dan gangguan dari luar.
XII.2. REDAMAN / ATTENUATION Redaman adalah salah satu sifat transmisi saluran yg menyebabkan menurunnya amplituda sinyal/informasi yg merambat melalui media tsb. Penurunan ini sebanding dengan panjang saluran / jarak tempuh dari sinyal. Sal. transmisi P2 V2
P1 V1 R1
GEN
BEBAN
R2
P loss
CRO1
CRO2
Gambar XII-6: Redaman saluran yang menyebabkan penurunan daya Sesuai dengan hukum kekekalan tenaga maka P1 = P2 + Ploss Loss/kehilangan ini tdk dpt dihindari, shg dalam bidang telekomunikasi yg diusahakan adalah meminimalkan pengaruhnya terhadap informasi. Ukuran dari loss ini dinyatakan dengan redaman a, yang didefinisikan sebagai berikut: Sistem Eropa : a = 1/2 Ln (P1/P2) Neper ……... (1) Sistem Amerika : a = log (P1/P2) Bel = 10 log (P1/P2) dBel a = 10 Log (P1/P2) dB
.…..…
Dimana 1 Neper = 8,686 dB 1 dB = 0,115 Neper B
A Zo(A)
Zi(B)
C Zo(B)
Zi(C)
Gambar XII-7: Matching antara potongan saluran
(2)
Dalam teknik telekomunikasi senantiasa diusahakan agar antar tahapan sistem terjadi kondisi yang match, artinya impendansi antar tahapan adalah sama. Matching pada B terjadi bila ZT (B) = Zb (B) Krn : P= V2/R, maka P1 = (V1)2 / R1 (3) …………… 2 P2 = (V2) / R2 …..…… (4) Untuk mencapai kondisi match maka : R1 = R2, sehingga a = ½ Ln [{(V1)2 / R1)} / {(V2)2 / R2] a = ½ Ln {(V1)2 / (V2)2 } = ½ Ln (V1 / V2)2 a = Ln (V1 / V2) Neper ……………..….. (5) a = 20 Log (V1 / V2) dB ………………… (6) Contoh : Pada ujung awal suatu saluran transmisi dikirimkan sinyal dgn teg= 150 Volt dan setelah sampai di ujung akhir saluran tegangan yang terukur hanyalah 30 Volt. Tentukan besar redaman dari saluran transmisi tersebut ? Jawab Dik. : V1 = 150 Volt V2 = 30 Volt Dit. : a ? Peny : a = 20 Log (V1 / V2) dB = 20 Log (150 / 30) dB = 20 Log 5 = 20 x 0.6990 = 13,98 dB Redaman saluran sebanding dengan panjang saluran/jarak tempuhnya, sehingga pada komunikasi telepon dibutuhkan suatu batasan redaman bagi jaringan telepon, agar sinyal telepon yang sampai di tujuan masih dengan kefahaman yang memenuhi syarat. 1. A
LE
0,30N
0,45N 0,15N
TE
TE
1,30N 0,10N
LE
0,45N
0,30N 0,10N
B
0,15N
Gambar XII-8: Persyaratan Redaman Jaringan telepon berdasarkan Rekomendasi CCITT A, B : pelanggan LE : Local Exchange TE : Trunk Exchange
XII.3
PENGUATAN
Redaman saluran pada transmisi jarak jauh akan semakin besar, sehingga untuk memungkinkan transmisi tetep berlangsung dengan baik perlu adanya tambahan amplifier / penguat. Dengan adanya penguat, maka redaman yang timbul akan dikompensasi oleh penguatan. Pa P1
P2
V1
V2
R1
R2
Gambar. Simbol dari suatu penguatan Pada penguat P2 > P1, disebabkan adanya tambahan daya sebesar Pa oleh penguat tersebut, dimana : P1, V1, R1 adalah besaran-besaran pada input penguat P2, V2, R2 adalah besaran-besaran pada output penguat Ukuran dari tambahan besaran output ini dinyatakan dengan faktor penguatan (k) yang didefinisikan sebagai berikut : Sistem EROPA : Sistem AMERIKA :
k = ½ Ln (P2 /P1) Neper k = 10 Log (P2 /P1) dB
Hubungan anntara redaman (a) dan penguatan (k) dapat diturunkan sebagai berikut : k = 10 Log (P2 /P1) dB = = - 10 Log (P1/P2) dB k = - a
10 Log (P1/P2)-1 dB
CONTOH : Bila suatu saluran transmisi terdiri atas 4 potong saluran, dimana masing-masing potongan punya redaman yang dikompensasi oleh penguatan seperti terlihat pada tabel dibawah ini :
Potongan Saluran AB BC CD DE A
Redaman a (dB)
Penguatan k (dB)
15 10 3 2
10 5 16 24
C
B
600 volt a1 k1
a2 k2
E
D
a3 k3
a4 k4
100 watt
Gambar. Konfigurasi potongan saluran transmisi AE Tentukanlah: a. Apakah secara total saluran transmisi tersebut mengalami redaman / penguatan. b. Daya yang terkirim dari ujung awal saluran c. Tegangan pada titik C. JAWAB : a. Redaman AE : a (AE) = 30 db Penguatan AE : k (AE) = 55 dB Secara keseluruhan berarti saluran AE mempunyai penguatan sebesar 25 dB. b.
k 25 2,5 100 / P1 P1
= = = = =
10 Log (P2/P1) dB 10 Log ( 100 / P1) Log (100 / P1) 316,228 316 mwatt
c. Redaman AC = 25 dB Penguatan AC = 15 dB Sehingga potongan saluran CE mengalami redaman sebesar 5 dB, sehingga : a = 20 Log { V(A) / V(C) } 10 = 20 Log { 600 / V© } 0,5 = Log { 600 / V© } 600 / V© = 3,16 V© = 189 volt
XII.4
LEVEL
Level pada suatu tempat menunjukkan keadaan listrik di tempat tsb. Keadaan listrik disini dimaksudkan sebagai keadaan dari besaranbesaran listrik yang mungkin terukur seperti daya P(Watt), tegangan V(Volt), kuat medan E(Volt/m), arus I(Ampere) ataupun tahanan R(). Pengukuran tidak lain dari membandingkan sesuatu yang hendak diukur dengan suatu besaran referensi yang telah disepakati. Pada pengukuran level ketentuan ini juga berlaku, dimana besaran listrik yang hendak diukur dibandingkan dengan besaran referensi, tetapi sedikit perbedaan, karena yang diambil adalah logaritma dari hasil perbandingan. PA =10W
a
B
a=10 k=20
A b
D
C a=15 k=4
B
a=6 k=8
E a=8 k=20
C
F
a=15 k=5
D
F
VA =40Volt k=20dB
a=15dB
k=12dB
k=13dB
E k=20dB
a=17dB
Gbr.XII-10: Titik-titik pengukuran level sistem telekomunikasi pada: a. Saluran transmisi telekomunikasi b. Blok diagram sistem telekomunikasi Mengingat kemungkinan pilihan referensi serta macam dari besaran listrik yg akan diukur maka level listrik dapat dibedakan sebagai berikut: 1. LEVEL RELATIF: sebagai referensi adalah besaran yang terukur pada awal saluran/sistem, pada Gbr XII-10 adalah besaran di titik A . a. Level daya relatif b. Level tegangan relatif c. Level kuat medan relatif d. Level arus relatif e. Level tahanan relatif
2. LEVEL ABSOLUT: sebagai referensi adalah besaran yang nilainya telah ditetapkan a. Level daya absolut referensi 1Watt / 1mWatt b. Level tegangan absolut referensi 0,775 Volt c. Level kuat medan absolut d. Level arus absolut e. Level tahanan absolut
XII.4.1 DEFINISI LEVEL RELATIF Mengacu kepada Gbr.XII-10 maka berikut ini didefinisikan / dijelaskan pengertian level relatif , yakni : 1. LEVEL DAYA RELATIF: Level daya relatif pada titik C adalah : Level Prel(C) = ½ ln { P(C) / P(A) } Neper = 10 log { P(C) / P(A) } dB …………………….. (XII-7) 2. LEVEL TEGANGAN RELATIF Level tegangan relatif pada titik D adalah : Level Vrel(D) = ln { V(D) / V(A) } Neper = 20 log { V(D) / V(A) } dB …………….……….. (XII-8) 3. LEVEL KUAT MEDAN RELATIF Level kuat medan relatif pada titik B adalah : Level Erel(B) = ln { E(B) / E(A) } Neper = 20 log { E(B) / E(A) } dB …………………….. (XII-10) 4. LEVEL ARUS RELATIF Level arus relatif pada titik F adalah : Level I rel(F) = ln { I(F) / I(A) } Neper = 20 log { I(F) / I(A) } dB
…………………….. (XII-11)
5. LEVEL TAHANAN RELATIF Level tahanan relatif pada titik C adalah : Level Rrel(C) = ln { R(C) / R(A) } Neper = 20 log { R(C) / R(A) } dB …………..……….. (XII-12)
XII.4.2 DEFINISI LEVEL ABSOLUT Mengacu kepada Gbr.XII-10, maka berikut ini didefinisikan / dijelaskan pengertian level absolut , yakni : 1. LEVEL DAYA ABSOLUT Sebagai referensi ditetapkan nilai daya 1 Watt atau 1 mWatt sebagai acuan, sehingga dengan demikian : Level daya absolut pada titik C adalah : Level Pabs(C) = ½ ln { P(C) / 1 } NeperW = 10 log { P(C) / 1 } dBW atau: Level Pabs(C) = ½ ln { P(C) / 1 } Neperm = 10 log { P(C) / 1 } dBm …………………….. (XII-13) 2. LEVEL TEGANGAN ABSOLUT Karena terdapat hubungan bahwa P = V2/R dan sesuai dengan : Ketetapan bahwa referensi daya = 1 mWatt Jika impedansi / tahanan pada terminalnya = 600 , maka: Tegangan V = ( P R ) 1/2 = ( 10 -3 600 ) ½ Volt = 0,775 Volt Sehingga : Level tegangan absolut pada titik D adalah : Level Vabs (D) = ln { V(D) / 0,775 } Neper = 20 { log V(D) / 0,775 } dB ….…………….. (XII-14) 3. LEVEL ARUS ABSOLUT Karena terdapat hubungan bahwa P = I 2 R dan sesuai dengan : Ketetapan bahwa referensi daya = 1 mWatt Jika impedansi / tahanan pada terminalnya = 600 , maka : Arus I = ( P / R ) ½ = (10 -3 / 600 ) ½ = 1,29 mA sehingga : Level arus absolut pada titik F adalah : Level I abs (F) = ln { I(F) / 1,29 } Neper = 20 log { I(F) / 1,29 } dB ….……………….. (XII-15) 4. LEVEL TAHANAN ABSOLUT Jika referensi tahanan sistem/saluran yang ditetapkan adalah 600 , maka level tahanan absolut pada titik C adalah : Level Rabs (C) = ln { R(C) / 600 } Neper = 20 log { R(C) / 600 } dB ….……………….. (XII-16)
40Watt
a
2,58 Amp A
2,0Watt A b
B
15,5 Volt C
120Volt B
45Watt D
C
12,9 mA E
300 D
200Volt F
80Watt F
24Volt 400Watt E
Gbr.XII-11: Besaran listrik dititik-titik pengukuran tertentu untuk menghitung level listrik pada sistem telekomunikasi pada: a. Saluran transmisi telekomunikasi b. Blok diagram sistem telekomunikasi Contoh perhitungan : a. Tentukan level tegangan absolut pada titik C bila V(C) = 15,5 Volt b. Tentukan level tahanan absolut pada titik D bila R(D) = 300 c. Tentukan level arus absolut pada titik E bila I(E) = 12,9 Amp d. Tentukan level daya relatif pada titik F bila P(F) = 80 Watt e. Tentukan level daya absolut pada titik F bila P(F) = 80 Watt Penyelesaian: a. Level tegangan absolut pada titik C : Vabs (C) = ln { V(C) / 0,775 } = ln { 15,5 / 0,775 } =…….….……Neper = 20 log { V(C) / 0,775 } = 20 log { 15,5 / 0,775 } =………dB b. Level tahanan absolut pada titik D : Vabs (D) = ln { R(D) / 600 } = ln { 300 / 600 } = …………………Neper = 20 log { R(D) / 600 } = 20 log { 300 / 600 } = …..……… dB c. Level arus relatif pada titik E : Iabs (E) = ln { I(E) / I(A) } = ln { 12,9 / 1,29 } = ……….…..…… Neper = 20 log { I(E) / I(A) } = 20 log { 12,9 / 1,29 } = …..…..…. dB d. Level daya relatif pada titik F : Pabs (F) = ln { P(F) / P(A) } = ln { 80 / 2 } = …………………..…Neper = 20 log { P(F) / P(A) } = 20 log { 80 / 2 } = ……...……... dB e. Level daya absolut pada titik D : Pabs (F) = ln { P(F) / 1 } = ln { 80 / 1 } = ……………..…..…… NeperW = 20 log { P(F) / 1 } = 20 log { 80 / 1 } = ……...…....…. dBW Pabs (F) = ln { P(F) / 10 -3 } = ln { 80 / 10 -3 } = …..…….…… Neperm
= 20 log { P(F) / 10 -3 } = 20 log { 80 / 10 -3 } = .…....…. dBm XII.5
WAKTU TUNDA / DELAY TIME
Waktu tunda / delay time adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu sinyal untuk merambat dari tempat asalnya ke tujuannya. Untuk jarak dekat waktu tunda ini tidaklah terlalu terasa, akan tetapi dalam jarak jauh waktu tunda ini cukup besar sehingga memungkinkan gangguan terhadap kelancaran komunikasi / pembicaraan. Hal ini disebabkan sinyal yg berupa gelombang elektromaknit tersebut merambat dengan kecepatan tertentu, tergantung kepada karakteristik / konstanta media rambatnya seperti terlihat pd tabel XII-2. Secara matematis kecepatan sinyal tersebut dinyatakan sebagai berikut: v = ( 1 / LC ) ½ dimana : v = kecepatan sinyal / gelombang elektromaknit L = induktansi dari media rambat C = Kapasitansi dari media rambat Tabel XII-2: Kecepatan sinyal / gelombang elektromaknit pada berbagai media No Jenis media Kecepatan Waktu tunda t0 utk setiap ( km/det) jarak 1000 km ( det ) 1. Udara 300.000 3,30 2. Kabel Cu utk 1 KHz 290.000 3,50 3. Kabel Fe utk 1 KHz 140.000 7,10
Gbr XII-12 memperlihatkan waktu yg berlangsung dalam pembicaraan jarak jauh antara A dan B, yakni berupa satu pertanyaan A yg ditimpali oleh satu jawaban B. Pertanyaan yang dikemukakan A merambat melalui media transmisi dlm waktu t0 detik utk sampai/diterima B, akan tetapi sebelum memberikan jawaban, B butuh waktu t1 detik untuk berpikir, dan setelah itu barulah B mengemukakan jawabannya. Karena jawaban B juga membutuhkan waktu selama t0 detik untuk bisa sampai/diterima oleh A, maka dengan demikian si A barulah menerima jawaban, (2t0+t1)detik setelah pertanyaan dikemukakannya.
Pertanyaan A
2 t 0 + t1
Jawaban B t(det)
t(det) t0
Pertanyaan A
t1
Jawaban B
t0
Gbr.XII-12: Waktu tunda dalam suatu selang pembicaraan
Apabila pembicaraan tersebut berlangsung dalam jarak jauh, maka waktu yang dibutuhkan oleh informasi untuk merambat (t0 detik) akan sedemikian rupa, dimana A tidak sabar sehingga mengulangi kembali pertanyaannya. Kecenderungan A mengulangi pertanyaannya adalah berdasar pemikiran bahwa B tidak memahami pertanyaannya atau kurang jelas menerima penyampaiannya. Keadaan ini akan mengganggu kelancaran pembicaraan. 1. Berdasar 100 eksperimen yang dilakukan , maka : Akan terjadi 5 pengulangan bila t0 = 250 mdetik Akan terjadi 10 pengulangan bila t0 = 300 mdetik Akan terjadi 55 pengulangan bila t0 = 400 mdetik Akan terjadi 85 pengulangan bila t0 = 500 mdetik Akan terjadi 92 pengulangan bila t0 = 600 mdetik Akan terjadi 100 pengulangan bila t0 = 1000 mdetik Kecenderungan hubungan antara jumlah pengulangan dengan lama t0 dpt dilihat pada Tabel XII-3 maupun dlm bentuk kurva pada Gbr.XII-3. 2. Untuk manusia normal , nilai t1 = 2 detik Tabel XII-3: Kecenderungan jumlah pengulangan n thd waktu tunda t0 t0 (mdetik) n (jumlah ulangan)
250 5
300 10
400 55
500 85
600 92
1000 100
n 100 75 50 25 0
0
200
400
600
800
1000
t0 (mdet)
Gbr XII-13: Kurva yang menunjukkan hubungan t0 dengan n : n = jumlah pengulangan yang terjadi t0 = waktu tunda (mdet) Kesimpulan : 1. Waktu tunda t0 dari transmisi harus mendapat perhatian, terutama pada hubungan jarak jauh dgn transmisi pembicaraan menggunakan satu / lebih satelit sebagai stasiun antara. 2. Untuk menghindari gangguan karena kecenderungan pengulangan, maka dari analisis terhadap eksperimen yang dilakukan, oleh CCITT ditetapkan nilai maksimum waktu tunda t0 = 250 mdet = 0,25 det. XII.6
GESERAN FASA 1
SUMBER SINYAL
2 V1(t1)
BEBAN
V2 (t2)
1’
2’ Oscilloscope 1
Oscilloscope 2
t t t
Gbr XII.14 Geseran fasa menyebabkan sinyal diujung awal dan ujung akhir saluran mempunyai fasa yang berbeda.
Bila terminal 1-1’ diberi sinyal, mk sinyal ini akan merambat sepanjang saluran transmisi menuju terminal 2-2’, dengan bantuan Oscilloscope 1 dan Oscilloscope 2 dapat diketahui bentuk sinyal pada terminal 1-1’ dan terminal 2-2’. Bila sinyal terminal 1-1’ adalah sinus yang merambat tanpa mengalami cacad, maka sesampai diterminal 2-2’ bentuknya akan tetap sinus sebagai berikut : v1 (t1) = V1 sin ( t1 + 1 ) v2 (t2) = V2 sin ( t2 + 2 ) dimana v1 (t1) , v2 (t2) = amplituda sesaat sinyal, v1 (t1) v2 (t2) 1 , 2 = fasa sinyal , 1 2 maka : 1 - 2 0 geseran fas sinyal Besar dari geseran fasa tergantung kepada : 1. Jarak hubungan/panjang saluran transmisi antara Penerima 2. Kecepatan rambatan gelombang dalam media transmisi 3. Frekuensi kerja dari gelombang.
XII.7
Pengirim-
CACAD REDAMAN
XII.7.1 DEFINISI CACAD REDAMAN 1
2
SUMBER SINYAL
BEBAN 1’
frekuensi : f1, f2, f3, f4 , f5 amplituda : v1,v2,v3,v4,v5 ’
2’
frekuensi : f1, f2, f3, f4 , f5 amplituda : v1’, v2’, v3’,v4’,v5
Gbr.XII-15: Cacad redaman pada suatu saluran transmisi dimana : v1 v1’ , v2 v2’, v3 v3’ , v4 v4’ dan v5 v5’.
Definisi : Suatu media transmisi dikatakan mengandung cacad redaman bila redaman berbagai frekuensi tidak sama besarnya. Dengan demikian cacad redaman terjadi bila pada ujung awal saluran terkirim sinyal sinus frekuensi ( f1, f2, f3, f4 , f5 ) dan amplituda ( v1,v2,v3,v4,v5 ) tetapi pada ujung akhir saluran ternyata amplitudanya ( v1’, v2’, v3’,v4’,v5 ’) dimana : v1 / v1’ v2 / v2’ v3 / v3’ v4 / v4’ v5 / v5’ 20 log (v1/v1’) 20 log (v2/v2’) 20 log (v3/v3’)… 20 log (v5 /v5’) a f1 a f2 a f3 a f4 a f5
60
50 35 30 20 10
15
f0 f1 f2 f3 f4 f5
15 15
8 12 16 18 0 4 I I I I I I I I I I I
0 20 40 60 80 100 I I I I I I I I I I I
XII.7.2 PENGARUH CACAD REDAMAN TERHADAP KEFAHAMAN INFORMASI
f6 f7 f8 f (Hz)
vokal o
14
10 7 6 4
6 3
2
f0 f1 f2 f3 f4 f5
4
f6 f7 f8 f(Hz)
vokal a
Gbr.XII-16: Spektrum vokal o(f0=190Hz) dan vokal a(f0=200Hz). 1.
Setiap vokal/konsonan mempunyai spektrum frekuensi yang terbentuk oleh frekuensi dasar f0 bersama harmonisanya f1,f2,f3,f4,f5………..dst. Harmonisa ini adalah kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar dgn perbandingan amplituda tertentu. Pada Gbr.XII.16 diberikan contoh spektrum vokal o dan vokal a yang masing-masing punya frekuensi dasar f0(o)=200Hz dan f0(a)=190Hz.
2.
Misal vokal o terkirim melalui saluran transmisi yg mengandung cacad redaman, dimana masing-masing frekuensi punya redaman berbeda sebagaimana ketentuan dibawah ini, sehingga amplituda diujung akhir saluran adalah sebagai berikut : Frekuensi : f0 f1 f2 f3 f4 f 5 f6 f7 f8 f (Hz) Redaman : 1/10 1/20 7/60 1/5 1/10 1/10 1/5 2/15 1/10 Awal sal. : 20 60 30 35 15 50 15 15 10 Volt Akhir sal. : 2,0 3,0 3,5 7’0 1,5 5,0 3,0 2,0 1,0 Volt
saluran transmisi dgn cacad redaman
Volt
7,0 5,0 3,0 3,5 2,0 1,0
3,0 1,5
f0 f1 f2 f3 f4 f5
2,0
f6 f7 f8 f(Hz)
a. Spektrum pada ujung akhir saluran
8 12 16 18 0 4 I I I I I I I I I I I
8 12 16 18 0 4 I I I I I I I I I I I
Vokal o
?
Volt 14,0
10,0 7,0 6,0 4,0 4,0
6,0 3,0
f0 f1 f2 2,0
f3 f4 f5
f6 f7 f8 f(Hz)
b. Spektrum vokal a
Gbr.XII-17 Transmisi vokal a melalui saluran dgn cacad redaman. a. Spektrum frekuensi yang diperoleh diujung akhir saluran b. Spektrum vokal a sebagai pembanding.
3.
Bila spektrum yang sampai diujung saluran tsb digambar kembali berdasar amplituda masing-masing frekuensinya, akan diperoleh spektrum frekuensi sebagaimana Gbr.XII-17a, yg ternyata spektrum frekuensi tersebut adalah sama dengan spektrum vokal a.
Kesimpulan: Cacad redaman dpt mengakibatkan berubahnya informasi, sehingga dengan demikian cacad redaman ini harus dibatasi besarnya.
XII.7.3 PERANGKAT EQUALIZER:
a(Sal+Eql) = 45 aEql
aSal t
f1 f2 f3 f4 f5
I
1. Saluran 2. Equalizer 3. Amplifier
f6 (Hz)
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 dB I I I I I I I I I I I I I I I I I I
0 10 20 30 40 50 dB I I I I I I I I I I I
Equalizer berfungsi melakukan kompensasi/mengurangi cacad redaman dgn prinsip kerja sebagai berikut :
1
2 a
a(Sal+Eql) = 45
a(Sal+Eql) + k = 10
f1 f2 f3 f4 f5
f6 (Hz)
k = -a = -35
1
2
3
b
Gbr.XII-18: Analisis redaman dalam penggunaan Equalizer a. Saluran dan Equalizer ( redaman total = 45 dB ) b. Saluran, Equalizer dan Amplifier ( redaman total = 10 dB )
1. Kurva redaman Equalizer dirancang sedemikian rupa agar bersifat dualitas terhadap kurva saluran yang akan dikompensasinya, sehingga redaman a(Sal+Equalizer)=konstan=45dB pada frekuensi f1,f2,f3,f4,f5 dan f6 sebagaimana terlihat pada Gbr.XII-18a. 2. Karena redaman a(Sal+Equalizer) konstan, maka cacad redaman sudah tidak ada, namun akibatnya redaman menjadi membesar dalam contoh adalah 45 dB. Untuk menguranginya ditambahkan suatu amplifier yang misalnya punya penguatan k= 35 dB. 3. Redaman total a(Total) = a (Sistem+Equalizer) + k = (45 – 35) = 10 dB.
XII.8 CACAD FASA
XII.8.1
DEFINISI CACAD FASA 1
2
SUMBER SINYAL
BEBAN 1’
frekuensi : f1, f2, f3, f4 , f5 kecepatan : 1, 2, 3, 4, 5 1 2 3 4 5
2’
frekuensi : f1, f2, f3, f4 , f5 saat terima : t1, t2, t3, t4, t5
Gbr.XII-19: Cacad fasa pada suatu saluran transmisi dimana : kecepatan 1 2 3 4 5. Definisi: Suatu sinyal dikatakan mengalami cacad fasa apabila kecepatan rambat berbagai frekuensi frekuensi tidak sama besarnya. Pada Gbr.XII-19 terlihat bahwa sinyal dengan frekuensi f1, f2, f3, f4 , f5 dan kecepatan 1, 2, 3, 4, 5 setelah merambat pada saluran transmisi akan sampai di ujung akhir saluran pada waktu t1, t2, t3, t4, t5 , maka dikatakan: 1. Cacad fasa tidak ada apabila : Kecepatan : 1 = 2 = 3 = 4 = 5 = Waktu tunda : t1= t2 = t3= t4 = t5 = t Akan tetapi karena informasi telepon terdiri dari vokal/konsonan, maka yang lebih berperanan adalah : Kecepatan grup gr = ( d / d ) Waktu grup = tgr = db / d Dimana: = kecepatan sudut ( rad/det ) b = beda fasa / satu satuan panjang (rad/km ) = beda fasa antara sinyal kirim dan sinyal terima Dengan demikian dapat dikatakan bahwa cacad fasa tidak terjadi bila Kecepatan grup gr = ( d / d ) =konstan
Waktu grup = tgr = db / d = konstan 2. Cacad fasa apabila : Kecepatan : 1 2 3 4 5 Waktu tunda : t1 t2 t3 t4 t5 Karena waktu tunda masing-masing frekuensi beda, selain saat sampai diujung akhir saluran juga beda, juga akan mengakibatkan perbedaan / geseran fasa dari sinyal-sinyal tsb. Perbandingan secara grafis dari sinyal diawal dan sinyal diakhir saluran diakibatkan cacad fasa ini dapat dilihat pada Gbr.XII-20 0
-
0
/2
/4
2
2
3
2
2
3
a. Sinyal awal dgn fasa 0 b. Sinyal akhir dgn fasa -
t
4
3
t
t
t
c. Sinyal akhir dgn fasa /2
d. Sinyal akhir dgn fasa /4
Gbr.XII-20 : Beberapa contoh perobahan fasa akibat cacad fasa
XII.8.2 PENGARUH CACAD FASA THD TRANSMISI SINYAL AUDIO Cacad fasa yang kecil punya pengaruh yang juga kecil, akan tetapi cacad fasa yg relatif besar dapat merobah warna bunyi, sehingga memungkinkan turunnya tingkat kefahaman informasi. Sebagai contoh terjadi pada vokal (dlm bhs Jerman ) û yang terbentuk dari vokal u dan i yg diucapkan secara bersamaan, sehingga spektrum frekuensinya juga merupakan penjumlahan dari kedua spektrum u dan I, sebagaimana terlihat pada Gbr.XII-21. Bila dimisalkan pada suatu saluran transmisi yang mengandung cacad fasa (frekuensi rendah lebih cepat dr frekuensi tinggi) dikirimkan vokal û, maka yang lebih dahulu sampai diujung akhir saluran adalah vokal u baru kemudian disusul oleh vokal I, sehingga yang diterima ditujuan adalah ui.
8 12 16 0 4 I I I I I I I I I
a. Vokal u
b. Vokal I
f6 f7 f8 f(Hz)
8 12 16 0 4 I I I I I I I I I
f0 f1 f2 f3 f4 f5
c. Vokal û
8 12 16 0 4 I I I I I I I I I
f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f(Hz)
f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f(Hz) d. Transmisi pada saluran yang mengandung cacad fasa Vokal û
Vokal ui
Gbr XII.21 Cacad fasa yang terjadi pada pembentukan vokal û a. Vokal u dengan mayoritas frekuensi rendah b. Vokal I dengan mayoritas frekuensi tinggi c. Vokal yg merupakan superposisi vokal u dan vokal i d. Transmisi pada saluran yg mengandung cacad fasa menyebabkan terjadinya perubahan informasi.
XII.8.3
PENGARUH CACAD FASA THD TRANSMISI SINYAL DATA
I(mAmp) T 40 5f0 3f0
a
0
/3
2/3
t
2 4/3
5/3 f0
- 40
I(mAmp)
T’
40 5f0 3f0
b
0
/3
2/3
t 4/3
5/3
2
f0 - 40
Gbr.XII-22: Pembentukan dan pengaruh transmisi pulsa : a. Pembentukan pulsa oleh harmonisa ganjil f0,3f0 ,5f0 b. Perubahan lebar pulsa akibat cacad fasa
Sinyal data terdiri dari deretan pulsa dengan lebar dan amplituda tertentu. Analisis Fourier menyatakan bahwa setiap pulsa merupakan superposisi / penjumlahan sinyal sinusoidal ( f0 ) dengan harmonisa bilangan ganjilnya yakni (3f0, 5f0, 7f0, 9f0, 11f0 ,..…. ) Secara teoritis jumlah harmonisanya adalah tak-hingga akan tetapi pada Gbr.XII-22a hanya dibatasi sampai dengan harmonisa kelima. Bila pulsa tsb ditransmisikan melalui saluran yang mengandung cacad fasa , maka sampai diujung akhir saluran fasa sinyal bisa berubah. Misalkan fasa sinyal 3f0 yg semula 0 o berubah menjadi 180o sebagaimana terlihat pada Gbr.XII-22b. Sebagai akibatnya lebar pulsa juga berubah, yang semula T menjadi T‘.
XII.9.
CACAD NONLINIER
Definisi: Suatu saluran transmisi dikatakan mengandung cacad nonlinier apabila frekuensi yang sampai diujung akhir saluran disertai dgn frekuensi ikutan dari sinyal yang dikirim. Cacad nonlinier ini haruslah dibatasi agar tidak mengurangi kefahaman informasi f1, f2, f3, f4, f5
f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7
Gbr.XII-23: Saluran transmisi yang mengalami cacad nonlinier
XII.10
GANGGUAN / DISTURBANCE
Definisi: Suatu saluran transmisi mengalami disturbance / gangguan bila sinyal yang diterima di ujung akhir saluran disertai dengan sinyal yang bersumber dari dalam/luar sistem. 1. Sumber gangguan/disturbance dalam suatu sistem adalah berbagai komponen aktif dlm kondisi panas seperti dioda, transistor, trafo. 2. Sumber gangguan/disturbance diluar sistem misalnya: Sesama saluran fisik lain yang berdekatan yang mengakibatkan crosstalk Sesama saluran non-fisik berdekatan yang dapat mengakibatkan interferensi/ induksi
Man made noise ( noise buatan manusia) seperti yang dihasilkan oleh motor/mesin industri Kilat yang masuk dalam saluran komunikasi Noise/derau yang berasal dari tata surya.
