SINYAL ANALOG DAN DIGITAL

Sinyal Analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombang. Dua parameter / karakteristik utama yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitudo dan frekuensi. Isyarat analog umumnya dikatankan dengan gelombang sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog.

Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah sinyal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1.  Data atau Informasi pada sinyal digital direpresentasikan dalam bilangan biner yaitu bilangan 0 dan 1. Bilangan tersebut dapat diwakili oleh tegangan listrik dengan level tegangan yang berbeda. Secara umum bilangan 0 diwakili oleh level tegangan rendah (Low) dan bilangan 1 diwakili oleh level tegangan tinggi (High).

Keperluan akan modulasi mula-mula timbul pada transmisi sinyal radio dari sinyal-sinyal frekuensi rendah atau sinyal frekuensi audio. Untuk radiasi yang efisien dimensi antenna harus sama dengan orde dari panjang gelombang dari sinyal yang sedang dipancarkan. Kebanyakan sinyal-sinyal frekuensi rendah mempunyai orde frekuensi 1 KHz dan karena gelombang-gelombang elektromagnetisnya bergerak dalam ruang angkasa dengan kecepatan cahaya maka panjang gelombangnya akan sama dengan :

Gambar dibawah ini memperlihatkan perubahan-perubahan terhadap waktu dari sinyal pembawa yang dimodulasi untuk satu siklus. Dengan memisalkan bahwa baik sinyal pembawa maupun sinyal modulasi adalah berbentuk sinusoidal.

Puncak-puncak dari siklus pembawa dapat dihubungkan sehingga membentuk sebuah gelombang selubung yang diberikan oleh :

e_env = Ec_maks + e_m

dimana e_env adalah nilai sesaat dari bentuk gelombang selubung sehingga akan menghasilkan tegangan sinyal yang termodulasi, yaitu :

e = ( Ec_maks + Em_maks sin ωmt) sin ωct

   = Ec_maks sin ωct + ½ m. Ec_maks sin (ωct + ωmt) T + ½ m

   = Ec (ωc + ωm)t

Dimana : m = indeks modulasi

m =

dengan nilai m yang mungkin adalah : bentuk gelombang tegangan keluaran yang dimodulasi untuk berbagai nilai dan indeks modulasi m : (a) untuk m = 0,5 ( dimodulasi kurang); (b) untuk m = 0 (dimodulasi penuh); (c) untuk m>0 (dimodulasi lebih).

Gambar diatas memperlihatkan 3 macam nilai m yang berbeda, akan terlihat bahwa untuk m yang lebih besar dari 1, puncak-puncak dalam (inward) dari selubung akan terpotong yaitu pada saat sinyal pembawa hilang karena rangkaian modulator mengalami cut-off. Keadaaan ini harus dicegah karena akan mengalami cacat pada sinyal modulasi. Cacat ini akan mengakibatkan suatu interferensi yang dikenal sebagai percikan jalur sisi (side band platter).

Persen modulasi diperoleh dengan membagi selisih dan jumlah amplitudo maks-min dikalikan 100%.

Persen Modulasi =

Pengertian modulasi ialah suatu proses ‘menumpangkan’ sinyal informasi kedalam frekuensi carrier (gelombang pembawa). Proses ini terjadi di bagian kirim pada sistem komunikasi radio. Sedangkan demodulasi adalah proses ‘mengambil kembali’ sinyal informasi yang dibawa oleh frekuensi carrier yang diterima.

Teknik modulasi dapat dilakukan dengan cara mengubah-ubah karakteristik dari sinyal pembawa (carrier) sesuai dengan sinyal informasi yang dimodulasikan.

Karakteristik dari gelombang pembawa yang berubah pada saat terjadi modulasi yaitu :

1.         Amplitudo

2.         Frekuensi

3.         Fasa

Peralatan/ perangkat yang berfungsi melakukan proses modulasi dinamakan modulator. Dan sebaliknya yang melakukan demodulasi dikenal dengan demodulator.

Jenis-jenis Modulasi :

Dilihat dari sinyal yang dimodulasikan, ada dua jenis modulasi yaitu : Modulasi Analog dan Modulasi Digital.

Modulasi analog dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu modulasi analog dengan carrier berbentuk sinus dan carrier berbentuk pulsa.

Yang termasuk dalam modulasi analog dengan carrier berbentuk sinus pulsa adalah :

·       Amplitudo modulasi (AM)

·       Modulasi frekuensi (FM)

·       Modulasi Phase (PM)

 

Sedangkan modulasi analog dengan gelombang pembawa berbentuk pulsa adalah :

·       Modulasi Amplitudo Pulsa (PAM)

·       Modulasi lebar Pulsa (PWM)

·       Modulasi Posisi Pulsa (PPM)

 

Modulasi digital terdiri dari :

·       Amplitude Shift Keying (ASK)

·       Frequecy Shift Keying (FSK)

·       Phase Shift Keying (PSK)

·       Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

 

1.     Modulasi Amplitudo

Modulasi amplitudo yaitu suatu proses modulasi yang dilakukan dengan cara mengubah-ubah amplitudo dari gelombang pembawa sesuai dengan sinyal informasi. 

·       Spektrum dan lebar sinyal AM

Secara matematis sinyal informasi dan pembawa dapat dinyatakan sebagai berikut:

Sinyal Informasi  : Ei Cos ω_t t     ωt = 2Π ti

Sinyal Pembawa  : Ec Cos ω_c t   ωc = 2Π tc

·       Distorsi Selubung (Envelope Distortion)

Distorsi (kecacatan) ini terjadi apabila indeks modulasi ma > 100% sehingga terjadi over modulation. Oleh karena itu pada modulasi AM indeks modulasi maksimum yang di perbolehkan adalah 100%.

·       Kelebihan Modulasi Amplitudo

1.     Proses demodulasinya sederhana

2.     bandwidth yang digunakan relative sempit

 

·       Kelemahan Modulasi Amplitudo

1. Karena kandungan  informasi  sinyal  AM  berada  pada  amplitudo  

     carrier, maka sistem ini rawan terhadap noise.

2. Apabila ada noise pada amplitudonya, sulit untuk dihilangkan.

 

2.  Modulasi Frekuensi

Modulasi Frekuensi adalah teknik modulasi dengan cara proses mengubah-ubah frekuensi dari carrier sesuai dengan sinyal informasi. Karena sinyal informasi pada sinyal FM diwujudkan dengan pergeseran frekuensi carrier, maka sistem ini memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan AM. Hal ini dimungkinkan karena gangguan transmisi pada umumnya dominan pada komponen amplitudo, dapat dibatasi dengan limiter pemotongan amplitudo dengan limiter pada sistem sinyal FM, tidak mempengaruhi sinyal (kandungan) sinyal informasinya. Namun jika ditinjau dari sisi pemakaian bandwidth, maka FM lebih lebar dibandingkan sinyal AM.

Sistem komunikasi digital adalah suatu cara mengirimkan bentuk bilangan dari suatu tempat ke tempat lain untuk menyampaikan informasi. Informasi dapat berupa sekelompok digit (biasanya dalam bilangan binner). Kelompok ini disebut pesan digital. Adalah tepat untuk mengirimkan digit secara berseri (sambung menyambung secara atau satu persatu) dan menyatukannya kembali sebagai sebuah kata pada saat penerimaan akhir. Clock bit (bit dan pesan) sangat penting untuk mengontrol proses penyambungan dan penyambungan ulang, yang juga merupakan contoh proses yang. Informasi analog termasuk sinyal tegangan dari sebuah telepon, dapat diubah ke dalam bentuk digital, dikirimkan dari sebuah telepon, dapat diubah ke dalam bentuk digital, dikirimkan malalui saluran komunikasi digital dan diubah lagi bentuk analog pada alat penerima. Frekuensi tertinggi yang dapat dikirim tergantung dengan angka yang digunakan.

Pulse Code Modulation (PCM) adalah peralatan yang berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi sinyal digital pada bagian kirim dan dari digital ke analog pada bagian terima. Disamping fungsi tersebut PCM juga berfungsi sebagai multiplexing (Time Division Multiplexing).

Proses digitalisasi pada bagian kirim sistem PCM dilakukan melalui :

•    Sampling
•    Compressing
•    Quantizing
•    Coding

Sedangkan di bagian terima, konversi dari digital ke analog dilakukan dengan melalui :

•    Decoding
•    Expanding
•    Low Pass Filter

Sebelum dilakukan proses sampling dan proses lainnya untuk mengubah sinyal suara (Analog) menjadi sinyal digital (Binneri Digit) maka sinyal suara terlebih dahulu harus melewati alat yang disebut Band Pass Filter (BPF).

 

BAND PASS FILTER  ( BPF )

Fungsi Band Pass Filter  (BPF) :

1.       Menyaring sinyal voice yang diharapkan

2.       Menghilangkan / membatasi Noise

 

Proses digitalisasi pada bagian kirim sistem PCM:

SAMPLING

f = 1 / T atau T = 1 /  f  Maka T = 1/8000 = 125 uS

 

 

QUANTIZING

Proses pemberian harga berupa level tegangan terhadap setiap pulsa keluaran dari pulsa PAM.

CODING

Proses pengubah dari sinyal analog yang sudah dikuantisasi menjadi sinyal digital, dimana setiap pulsa PAM yang sudah dikuantisasi, dikodekan menjadi 8 Bit ( binary digit / Byte ) secara serial

Tabel 1. Harga Bit A, Bit B dan Bit C

Tabel 2. Harga Bit W, Bit X, Bit Y, dan Bit Z

Cara pengisian 8 Bit tiap tiap Time Slot, dari gambar sebelumnya terlihat bahwa :

1.        Polaritas positip, maka bit S adalah “1”

2.       Berada pada Segmen ke “0”, maka bit A = 0 , bit B =0 dan bit C = 0  (lihat tabel.1)

3.       Dan berada pada Interval ke “7”, maka bit W = 0, bit X = 1, bit Y = 1 dan bit Z = 1  (lihat tabel 2)

Sehingga code 8 bit dari pulsa tersebut adalah :         

Suatu sinyal digital binner akan terdiri dari serentetan bit-bit yang harus dipresentasikan oleh sebuah bentuk gelombang tegangan dan arus, yang merupakan pesan digital seperti urutan 01000111011, ditimbulkan dari sebuah mesin tulis tele yang mengimkan huruf G dalam kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange) yang kemudian ditunjukkan dalam bentuk gelombang yang dihasilkan untuk transmisi sinkron unipolar (Unipolar Synchronous Transmission) dimana bit-bit 1 dikirimkan sebagai pulsa-pulsa tegangan positif (+V) dan bit-bit 0 sebagai tegangan nol. Dalam ASCII, bit 0 yang pertama digunakan untuk permlaan sinkronisas, tujuh digit berikutnya mengandung huruf yang sedang dikirim, bit yang kedelapan untuk suatu bentuk deteksi kesalahan dan dua buah bit 1 yang terakhir untuk menghentikan sinkronisasi.