Bab Ia

Transmisi Suara Parameter yang digunakan adalah: • Bandwidth • Attenuation & Distorsi • Phase Distorsi • Noise dan Signal-to-noise Ratio • Level

Bandwidth Definisi: Bandwidth adalah range antara frekuensi terendah dan frekuensi tertinggi Contoh: dimana: f1: frekuensi terendah f1

f2

f

F2: frekuensi tertinggi

BW = f2 – f1

Bandwidth Standard bandwidth untuk kanal suara • CCITT. Rec.G132 dan G 151 300 – 3400 Hz • North Amerika (Ref 16. p.32) 200 – 3200 Hz

Level Umum: • Sebuah parameter sistem yang sangat penting • Satuan Power Level: dBm, dBW atau power unit yang lain • Salah satu perkecualian adalah video menggunakan tegangan (dBmV) • Level sinyal rendah akan merugikan customer • Menaikkan level: Amplifier

Noise Menurut kategorinya noise dibagi menjadi: • Thermal Noise • Intermodulation Noise • Crostalk • Impulse Noise

Thermal Noise Definisi: Noise yang terjadi akibat pergerakan acak dari suatu perubahan partikel (biasanya elektron) dalam suatu media tertentu Notasi: Pn Satuan: dBW

Thermal Noise Secara matematis Pn dapat dituliskan seperti berikut: Pn = kT dimana:

k: konstanta Boltzman = 1,3803.10-23 Joule/K T: Temperatur (K)

Pada kondisi thermal room, T=17C = 17+273 = 290K maka: Pn = 4,00.10-21Watt/Hz = -204 dBW/Hz = -204 + 30 = -174 dBm/Hz

Thermal Noise Untuk sistem yang mempunyai Bandwidth terbatas maka: Pn = k T B (Watt) = 10logk + 10logT + 10logB = -228,6 dBW + 10logT + 10logB Dalam kondisi thermal room

= -228,6 dBW + 10log290 + NFdB + 10logBHz = -204 dBW + NFdB + 10logBHz

Thermal Noise Contoh: 2. Sebuah penerima mempunyai temperatur noise efektif 100K dan bandwidth 10MHz, dapatkan level thermal noise yang diterima pada output Jawab: Pn = -228,6 dBW + 10log1.102 + 10log1.107 = -228,6 + 20 + 70 = -138,6 dBW

Thermal Noise Contoh: 2. Sebuah penerima mempunyai noise figure 4 dB yang dioperasikan pada kondisi thermal room dengan bandwidth sistem 20 MHz, berapa thermal threshold pada penerima. Jawab Pn = -204 dBW + 4 dB + 10log20.106 = -204 dBW + 4 dB + 73 dB = -127 dBW

Intermodulation Noise Definisi: Noise yang disebabkan oleh akibat adanya Intermodulasi (2 frekuensi atau lebih mixing). Contoh: jika frekuensi F1 dan frekuensi F2 bercampur, maka akan terjadi beberapa bentuk harmonisa yaitu: Harmonisa orde kedua: 2F1 ; 2F2 ; F1 ± F2 • •

Harmonisa orde ketiga: 2F1 ± F2 ; 2F2 ± F1

•

Harmonisa orde empat: 2F1 ± 2F2 ; 3F1 ± F2

Signal-To-Noise Ratio (SNR) • • •

Signal-to-noise ratio adalah merupakan perbandingan antara daya sinyal dan daya noise Parameter unjuk kerja dari sistem komunikasi analog Semakin besar nilai SNR, maka semakin bagus performansi sistem analog tersebut.

Signal-To-Noise Ratio (SNR) untuk : • Voice: 30 dB • Video: 45 dB Berdasarkan kepuasan pelanggan

•

Data: 15 dB

Berdasarkan spesifikasi error rate dan tipe Modulasinya

(S/N)dB = Levelsignal(dBm) – Levelnoise(dBm)

E b / N0 Dalam sistem komunikasi digital nilai Eb/N0 merupakan parameter penting untuk menentukan unjuk kerja sistem. Eb/N0 = C/kT (bit rate) dimana: C: Level sinyal terima (RSL) Eb/N0 = CdBW – 10log(bitrate) – (-228,6dBW) – 10logTe dimana:Te: Temperatur noise efektif pada penerima

E b / N0 Contoh: Jika level sinyal terima pada penerima adalah -151 dBW dan temperatur noise efektif pada sistem adalah 1500K, dapatkan Eb/N0 untuk sebuah link transmisi 2400 bps. Jawab: Eb/N0 = -151dBW – 10log2400 + 228,6 – 10log1500 = 12 dB

Noise Figure Noise figure adalah suatu nilai perbandingan antara (S/N)I dan nilai (S/N)out Untuk sistem linier maka noise figure (NF) dituliskan dalam bentuk matematis seperti berikut: NF = (S/N)in / (S/N)out Untuk sistem yang terhubung secara cascade maka:

N a0 F= g a kT0 B N

Noise Figure • •

pada umumnya nilai NF ≥ 1, dan seandainya F=1 itu dinamakan noiseless two-port jika sumber noise input ada pada thermal room, maka:

1S S   =    N 0 F  N i

Noise Figure besarnya noise yang terjadi seperti yang tertulis pada persamaan di atas maka:

N a 0 = g a kBN ( Ti + Te ) Untuk Ti = T0, maka:

N a 0 = kBN ( T0 + Te ) / L Sehingga ga = 1/L

F2 − 1 Dalam bentuk cascade maka: F = F1 + g1

Noise Figure Contoh: ga1=20dB F1=6dB

Preamp

Foverall

F2=3dB

Lossy Cable

Ga3=60dB F3=16dB

Receiver

F2 − 1 F3 − 1 = F1 + + g1 g1 g 2 2 − 1 40 − 1 =4+ + = 4,79 = 6,8dB 1 100 (100) 2

Noise Figure Contoh: Sama dengan contoh di atas, jika gambar di atas tanpa menggunakan preamplifier, maka dapatkan NF dari keseluruhan sistem

Foverall

F3 − 1 = F2 + (1 / L2 ) = 2 + (40 − 1)2 = 80 = 19dB

Hubungan antara NF dan Noise Temperatur Dituliskan dalam bentuk:

Te F = 1+ → Te = T0 ( NF − 1) T0 Jika T0 = suhu ruangan = 290 K, maka

NFdB

Te = 10 log10 (1 + ) 290

Hubungan antara NF dan Noise Temperatur Hubungan NF dan Noise Temperatur NFdB

T (K)

NFdB

T(K)

15

8950

6

865

14

7000

5

627

13

5500

4

439

12

4300

3

289

11

3350

2,5

226

10

2610

2

170

9

2015

1,5

120

8

1540

1,0

75

7

1165

0,5

35,4

Hubungan antara NF dan Noise Temperatur Contoh: 2. Sebuah penerima mempunyai noise temperature 290K, dapatkan nilai dari NF Jawab:

Te NFdB = 10 log10 (1 + ) 290  290  = 10 log10 1 +  = 10 log10 2 = 3dB  290 

Hubungan antara NF dan Noise Temperatur Contoh: 2. Sebuah penerima mempunyai NF 10dB, tentukan noise temperatur equivalent dalam K Jawab:

Te NFdB = 10 log10 (1 + ) 290 Te   10 dB = 10 log1 +   290  Te = 2900 − 290 = 2610K

Contoh soal Pengembangan 1.

Tsystem in

G1 Te1 Tout 1

G2 Te2

G3 Te3 Tout 2

Tout3 =Tsystem

System

Ts

Tunjukkan bahwa:

Tsyst in

Tout 3 Te 2 Te 3 = = Ts + Te1 + + G1G 2 G3 G1 G1G2

Contoh soal 2. Sebuah penerima superheterodyne yang terdiri dari Low Noise Amplifier (LNA), mixer dan dua buah IF amplifier, jika source temperatur pada penerima 100 K seperti gambar di bawah ini: RF LNA

Mixer

IF Amp 1

IF Amp 2 Nout

Ts=100K

G1=12dB Te1=50K0 F1=0,7dB

G2=-6dB F2=6dB

G3=20dB Te3=1000K0 F3=6,5dB

G4=30dB Te4=1000K0 F4=6,5dB