PENGANTAR ELEKTRONIKA KOMUNIKASI

MATERI KULIAH DASAR TEKNIK TELEKOMUNIKASI
OLEH : ZAINUDIN BONOK,ST.MT
PENGANTAR DASAR TEKNIK
TELEKOMUNIKASI
1
1.1. SISTEM KOMUNIKASI SECARA UMUM
• Sistem komunikasi :
proses pertukaran
informasi antara dua atau lebih titik
(points).
• Terdiri atas pengirim, medium propagasi,
dan penerima.
• Informasi yang ditransfer dapat berupa
sinyal analog (seperti voice atau video)
atau sinyal digital (seperti data komputer)
2
• Pengirim berupa sinyal masukan akan
dimodulasi sebelum dikirim melalui medium
propagasi
• Medium propagasi berupa ruang bebas (free
space), line transmisi RF, atau kabel fiber optik
• Penerima akan mengalami proses kebalikan
dari sisi pengirim (demodulasi)
Medium propagasi
Transmitter
Frequency
generation
circuit
Modulator
Sinyal
Informasi
Amplifier
Receiver
Amplifier and
frequency convertion
circuit
Demodulator
Sinyal
Informasi
Gambar 1.1 Sistem Komunikasi Secara Umum
3
• konsep dasar pada komunikasi adalah hubungan antara
sinyal yang dinyatakan secara matematik pada kawasan
waktu dan karakteristiknya pada kawasan frekuensi.
contoh, sinyal gelombang sinus pada analisis rangkaian AC.
Sinyal tersebut secara matematis dapat dinyatakan
sebagai :
V (t) = Em sin (2 jt + ) = Em sin (t + )
v (t)
Em
F

ω
(1.1)
: tegangan sebagai fungsi waktu
: tegangan puncak
: frekuensi sinyal gel. Sinus dalam Hertz
: sudut fasa.
:kecepatan sudut dalam radian
4
• Jika f di set sama dengan 1000 KHz dan Em di set pada
level tertentu, maka sinyal tersebut dapat dikirimkan
melalui terminal antena penerima AM dan akan diterima
jika penerimanya di-tuned pada 1000 KHz.
• Spektrum analyzer : Alat untuk menampilkan sinyal pada
kawasan frekuensi.
• Metode Fourier : metode yang digunakan untuk
mengkonversi dari kawasan waktu ke kawasan
frekuensi dan sebaliknya.
• Deret Fourier digunakan untuk menyatakan fungsi
kawasan waktu periodik pada kawasan frekuensi, dan
transformasi Fourier digunakan untuk menyatakan fungsi
kawasan waktu non-periodik pada kawasan frekuensi.
5
1.2. KONSEP DASAR KOMUNIKASI
Derau
• Derau : gangguan listrik luar yang mengganggu
•
penerimaan normal sinyal yang dipancarkan
sehingga mempengaruhi unjuk-kerja dari sistem
komunikasi .
Derau berasal dari buatan manusia dan faktor
alam. Contoh derau buatan manusia adalah
radiasi energi elektromagnetik yang dihasilkan
oleh motor elektrik sedangkan derau akibat
faktor alam adalah petir.
6
• Salah
•
•
•
satu sumber derau pada sistem
komunikasi adalah derau termal akibat
pergerakan elektron pada peralatan elektronik
dan timbul jika peralatan dioperasikan di bawah
o
o
temperatur nol absolut (0 K atau - 273 C).
Perbandingan antara daya sinyal dan daya
derau
pada sistem komunikasi digital
dinyatakan dengan Bit Error Rate (BER).
Terdiri dari sinyal deterministik dari sumber lain
yang tidak dikehendaki ditambah fluktuasi acak
dari tegangan dan arus.
Derau acak berasal dari derau termal, derau
letup (shot), derau Jhonson dan derau kerlipan
(flicker)
7
• Salah satu tujuan dari rancangan sistem
komunikasi adalah menjaga perbandingan daya
sinyal puncak rata-rata ke daya rata-rata,
sehingga derau tidak mengganggu unjuk-kerja
sistem.
Teknik untuk melaksanakan maksud tersebut :
(1) penggunaan pemancar berdaya kuat dan
antena berperolehan tinggi untuk mendapatkan
sinyal yang kuat pada penerima,
(2) merencanakan penguat dan pencampur yang
rangkaiannya menghasilkan derau tambahan
sedikit mungkin pada waktu memproses sinyal,
(3) menggunakan
skema
modulasi
dan
pengkodean
yang memungkinkan pemisahan
sinyal dari derau.
8
• Karakteristik
•
•
•
umum derau yakni bentuk
gelombang yang pasti dari derau tidak dapat
diramalkan.
Ukuran jumlah derau listrik dapat diperoleh
dengan menghubungkan AVO meter ke sumber
untuk mengukur tegangan (atau arus) rata-rata,
puncak, rata-rata tersearahkan atau rms.
Hubungan antara besaran-besaran ini berbeda
untuk jenis derau yang berlainan, yakni harga
rata-rata mungkin nol, sedang lainnya tidak
sama dengan nol.
Tegangan (atau arus) rms dapat digunakan
untuk menghitung daya derau rata-rata yang
diberikan ke beban tahanan.
9
• Tahanan logam dianggap sebagai sumber derau termal,
digambarkan dalam salah satu rangkaian ganti derau
(Gbr 1.2)
Vn2 = 4kTRB (1.2)
In2 = 4kTGB (1.3)
Vn2: Tegangan kuadrat rata-rata ;ln2 :arus derau kuadrat
rata-rata; R: resistansi, G = 1/R konduktansi ;
О
T : temperatur tahanan ( K) ; Bn bandwidth (hertz) ;
k : konstanta Boltzman(1,38 x 10-23 J/K)
R
In = (4kTGB)1/2
G = 1/R
Vn = (4kTRB) 1/2
(a)
(b)
Gbr 1.2 Rangkaian ganti untuk melukiskan derau termal dalam tahanan
10
Signal to Noise Ratio (SNR)
• Dalam suatu mata rantai komunikasi, yang lebih
•
penting adalah perbandingan sinyal dengan
derau.
SNR didefinisikan sebagai perbandingan daya,
dan karena pada suatu titik dalam rangkaian
daya akan berbanding dengan kuadrat
2
tegangan, maka
S
V
 Ps  s
2
P Pn
Vn
Dinyatakan dalam decibel,
Ps
SNR (dB) = 10log10
Pn
11
• SNR >>, sinyal << yang
•
•
dipengaruhi oleh
derau.
Harga SNR terendah yang diperkenankan
tergantung pada penggunaannya. Harga-harga
pendekatan minimum : 10 dB pada masukan
detektor dari suatu penerima AM, 12 dB pada
masukan detektor dari suatu penerima FM, dan
40 dB pada masukan detektor penerima televisi.
Pada saat sinyal melewati kaskade tingkattingkat penguat, maka SNR berangsur-angsur
turun, karena tiap tingkat menambah derau
tambahan.
12
• Dalam kebanyakan sistem, derau keluaran yang
diperkuat terutama disebabkan oleh :
(1) derau yang menyertai sinyal masuk,
(2) derau yang diberikan oleh dua tingkat
pertama (seperti tingkat penguat RF dan tingkat
pencampur dalam penerima).
13
Teorema Sampling
 Sinyal analog dikonversi ke dalam format digital
menggunakan alat yang disebut Analog
Digital Converter (ADC).
to
 Sinyal digital yang tiba di penerima akan
dikonversi balik menjadi sinyal analog dengan
menggunakan Digital to Analog
Converter
(DAC).
V(t)
VS(t)
(a)
t
(b)
t
Gambar 1.4 (a) Sinyal analog dan (b) Sinyal setelah di sampling
14
 Sinyal analog yang dikonversi ke dalam format




•
•
digital akan mengalami proses sampling (Gbr
1.4).
Sinyal yang disampel terdiri atas level-level
tegangan pada interval waktu tertentu.
sampel : tegangan diskrit
frekuensi sampling fs :Jumlah sampel per
satuan waktu
Periode sampling dinyatakan dengan Ts = 1/fs
Teorema sampling menyatakan bahwa frekuensi
sampling minimun, fs, haruslah dua kali dari
lebar bidang informasi  BW1 = fmax - fmin
sehingga dapat diperoleh representasi akurat
Laju sampling minimum : laju Nyquist.
Teorema sampling dapat dituliskan sebagai :
fs  2 BW1
15
Filtering
• Filtering merupakan proses pemilihan sebagian
komponen sinyal pada daerah tertentu dalam
kawasan frekuensi yang merupakan konsep
dasar komunikasi. Jenis filter yang sering
digunakan adalah low-pass, high-pass, bandpass, dan band-stop.
16