modul i sa_mod analog

Pengukuran Daya dan Bandwidth dengan Spektrum Analizer

MODUL I

PENGUKURAN PENGUKURAN DAYA DAN BANDWITH PADA KOMUNIKASI

ANALOG DENGAN SPECTRUM ANALYZER

A. SPECTRUM ANALYZER

Spectrum analyzer adalah alat yang digunakan untuk menguji atau mengukur

komposisi spectral dari sebuah gelombang elektrik pada domain frekuensi. Pengukuran pada

domain frekuensi akan menunjukkan besarnya energi yang dibutuhkan pada range frekuensi

tertentu. Spectrum analyzer menampilkan suatu spektrum dari frekuensi yang telah

ditentukan serta parameter-parameter dari spektrum seperti daya, bandwith, dan lain-lain.

Beberapa fungsi dasar yang penting pada spectrum analyzer dapat dijelaskan sebagai berikut:

Frequency and level setting

Menampilkan frekuensi, level amplitude, dan span yang diinginkan

Marker/peak search

Mengontrol posisi dan fungsi marker serta mengindikasikan nilai daya pada suatu

puncak gelombang tertentu

Resolution Bandwith

Resolution bandwith menunjukkan bandwith IF filter pada spectrum analyzer. RBW

menggambarkan perbedaan terkecil dari dua buah sinyal yang saling berdekatan.

Sensitivitas spectrum analyzer ditentukan secara langsung oleh resolution bandwith. Jika

pengukuran dilakukan pada range yang lebar, RBW dapat diatur pada nilai 3 KHz. Jika

pengukuran dilakukan pada band yang sempit (contoh:filter), maka RBW dapat diatur

pada nilai berkisar 10 Hz – 300 Hz.

Gambar 1.1. Spektrum Analizer dan Tampilan layar

Laboratorium Sistem Komunikasi ITTelkom Bandung


Video Bandwith

Video bandwith mengontrol low pass filter yang terletak setelah IF detector. Video

bandwith akan mengurangi magnitude dari noise. Hal ini sangat penting untuk

mendeteksi sinyal yang berada dekat dengan noise floor. Untuk meningkatkan efek filter,

VBW diatur 1/10 lebih kecil dibandingkan dengan RBW. Ketika VBW diset Auto,

VBW akan berubah sesuai RBW. Nilai VBW yang kecil akan memerlukan sweep time

yang lama.

Gambar 1.2. Tampilan layar Spektrum Analizer VBW berbeda

Sensitivity

Sensitivitas menunjukkan level sinyal terkecil yang dapat dideteksi oleh spectrum

analyzer. Untuk memperoleh sensitivitas yang baik, maka :

- RBW diatur sekecil mungkin

- Redaman RF input yang kecil

- Video filtering yang cukup (VBW < 0.01 RBW)

Input Power range

Merupakan range daya input yang dihubungkan pada konektor spectrum analyzer. Pada

umumnya, power range berkisar antara -100 dBm hingga +10 dBm. Jika melewati batas

terendah, spectrum analyzer kemungkinan tidak dapat mengidetifikasi sinyal dari

background noise. Dan apabila melewati batas tertinggi, input mixer pada SA

kemungkinan bekerja pada daerah saturasi, sehingga pembacaan nilai pengukuran tidak

merepresentasikan nilai level daya yang sebenarnya. Penggunaan external attenuator

akan sangat penting apabila pengukuran dilakukan diluar batas yang telah ditentukan.

Harmonics/Intermodulation

Frekuensi harmonisasi menunjukkan tingkat akurasi dari spectrum analyzer. Normalnya,

frekuensi harmonisasi bernilai 30 dB dibawah sinyal yang diinginkan.



Gambar 1.3. Tampilan Harmonics/Intermodulation pada Spektrum Analizer

Dynamic Range

Secara umum, dynamic range merupakan kemampuan analyzer untuk mengukur sinyal

harmonic dan interaksinya terhadap dua atau lebih sinyal. Contohnya, dalam pengukuran

sinyal harmonisasi orde ke-tiga sebagai produk intermodulasi.

B. STANDARD OPERATION PROCEDURE SETTING SPECTRUM ANALYZER:

1. Menentukan frekuensi tengah

Pengukuran pada frekuensi tertentu, membutuhkan pengaturan frekuensi tengah pada

SPECTRUM ANALYZER agar pembacaan alat ukur menjadi mudah. Langkah-

langkah penentuan frekuensi tengah:

a. Tekan tombol FREQUENCY, kemudian masukkan parameter frekuensi yang

diinginkan, atau

b. Pada menu FREQUENCY, tekan “2” (START), masukkan frekuensi awal yang

diinginkan

c. Lalu tekan “3” (STOP), masukkan frekuensi akhir yang diinginkan.



2. Mengatur Span

Pengaturan SPAN penting dilakukan ketika kita ingin membatasi pembacaan pada

monitor SPECTRUM ANALYZER. Pembatasan ini berguna untuk mendapatkan

gambaran spectrum frekuensi yang detil pada range frekuensi yang sempit. Besarnya

nilai SPAN menandakan besarnya spectrum frekuensi dari layar paling kiri ke layar

paling kanan. Langkah-langkah pengaturan SPAN:

a. Tekan SPAN, kemudian masukkan parameter yang diinginkan.

b. Untuk full span (sesuai dengan spesifikasi alat ukur 9kHz – 3 GHz), tekan “2”

(Full Span)

c. Untuk Zero Span, tekan “3” (Zero Span)

3. Mengatur RBW

Resolution bandwith menunjukkan bandwith IF filter pada spectrum analyzer. RBW

menggambarkan perbedaan terkecil dari dua buah sinyal yang saling berdekatan.

Sensitivitas spectrum analyzer ditentukan secara langsung oleh resolution bandwith.

Langkah-langkah pengaturan RBW :

a. Tekan CPL, kemudian tekan “1” (RBW).

b. Untuk mengatur RBW secara manual, tekan “1” satu kali lagi.

c. Kemudian masukkan parameter yang diinginkan.

4. Mengatur VBW

Video bandwith mengontrol low pass filter yang terletak setelah IF detector. Video

bandwith akan mengurangi magnitude dari noise. Hal ini sangat penting untuk

mendeteksi sinyal yang berada dekat dengan noise floor.

Langkah-langkah pengaturan VBW :

a. Tekan CPL, kemudian tekan “2” (VBW).

b. Untuk mengatur VBW secara manual, tekan “2” satu kali lagi.


5. Mengatur Sweep Time

Sweep Time mengatur lamanya waktu yang dibutuhkan SPECTRUM ANALYZER

untuk melakukan sapuan (menampilkan hasil pengukuran) pada layar. Sebagai

contoh, Sweep time 100ms berarti SPECTRUM ANALYZER membutuhkan waktu

0,1 detik untuk melakukan sapuan layar dari satu ujung ke ujung yang lain.



Langkah-langkah pengaturan Sweep Time:

a. Tekan CPL, kemudian tekan “3” (Sweep Time)

b. Untuk mengatur Sweep Time secara manual, tekan “3” satu kali lagi.


6. Mengatur Attenuator

Untuk menghindari pengukuran daya yang besar, Spectrum memiliki system

pengamanan dengan menyediakan Attenuator yang dapat diatur oleh user. Besarnya

bervariasi sesuai dengan spesifikasi Spectrum.

Langkah-langkah pengaturan Attenuator:

a. Tekan AMPLITUDE, kemudian pilih “2” (ATT)

b. Untuk mengatur ATT secara manual, tekan “1” (untuk mengubah status AUTO

menjadi MNL)


C. KALIBRASI

Kalibrasi dilakukan untuk menghindari kesalahan pengukuran. Kesalahan pengukuran

oleh SPECTRUM ANALYZER sangat mungkin terjadi. Hal ini dikarenakan oleh

penggunaan SPECTRUM ANALYZER secara terus-menerus sehingga setting SPECTRUM

ANALYZER menjadi berubah. Oleh karena itu, sangat disarankan untuk selalu melakukan

kalibrasi sebelum menggunakan SPECTRUM ANALYZER.

Prosedur kalibrasi SPECTRUM ANALYZER :

a. Hubungkan input SPECTRUM ANALYZER dengan port output kalibrasi

Gambar 1.4. Skema Hubungan Kalibrasi



b. Tekan SYSTEM

c. Lalu pilih “6” (Calibration)

d. Tekan “1” untuk mengkalibrasi seluruh item, atau tekan “2” untuk mengkalibrasi

sesuai item yang di kehendaki.

e. Tunggu sampai kalibrasi selesai dilakukan.

Gambar 1.4. Tampilan Layar setelah Kalibrasi Selesai

f. Setelah kalibrasi selesai, tekan CLEAR untuk keluar.


Titik Peak


D. PENGUKURAN DAYA DAN BANDWIDTH

1. Pengukuran Daya

a. Cek spesifikasi SPECTRUM ANALYZER (frekuensi minimum dan frekuensi

maksimum, daya input maksimum, volt DC maksimum).

b. Masukkan sinyal yang akan diukur ke port input SPECTRUM ANALYZER.

(untuk simulasi, sinyal masukan bisa didapat dari Function Generator atau

Microwave Synth Generator)

i. Setting Function Generator atau Microwave Synth Generator

1. Set frekuensi yang ingin disimulasikan

2. Set besarnya amplitude (Vp-p atau power output dBm)

c. Sinyal masukan harus sesuai dengan spesifikasi SPECTRUM ANALYZER.

i. Apabila frekuensi yang akan diukur berada diluar rentang SPECTRUM

ANALYZER, maka anda perlu mengganti SPECTRUM ANALYZER

yang digunakan.

ii. Apabila daya yang akan diukur melebihi batas pengukuran

SPECTRUM ANALYZER, maka anda perlu menambahkan

Attenuator.

iii. Apabila volt DC masukan tidak boleh melebihi 0 volt DC, maka perlu

di pasang DC Blok pada input SPECTRUM ANALYZER.

d. Set frekuensi pada SPECTRUM ANALYZER sesuai frekuensi yang akan di

ukur. (untuk simulasi, samakan frekuensi SPECTRUM ANALYZER dengan

Function Generator atau Microwave Synth Generator)

e. Ukur daya pada frekuensi yang telah di tentukan (dalam dBm).

i. Aktifkan marker (MKR),

lalu tuned ke frekuensi

yang diinginkan, atau

ii. Tekan PEAK (mencari

titik tertinggi secara

otomatis)

Gambar 1.5. Tampilan Pengukuran Daya pada Titik Peak

2. Pengukuran Spektrum Frekuensi






(untuk simulasi, gunakan Function Generator)

i. Setting Function Generator :

1. Set frekuensi yang ingin disimulasikan

2. Atur besarnya amplitude (sesuaikan dengan spesifikasi

SPECTRUM ANALYZER)

3. Atur bentuk sinyal ke “Sinusoidal”

c. Set frekuensi pada SPECTRUM ANALYZER sesuai frekuensi yang akan di

ukur. (samakan frekuensi SPECTRUM ANALYZER dengan frekuensi

Function Generator)

d. Atur SPAN, sehingga didapat spectrum yang jelas

e. Perhatikan spectrum frekuensi pada monitor.

f. Coba ubah bentuk sinyal, “Sinusoidal”, “Segitiga”, atau “Persegi”

Gambar 1.6. Setiap sinyal periodic, selalu merupakan penjumlahan/gabungan dari sinyal-

sinyal Sinusoidal.

3. Pengukuran bandwidth




(untuk simulasi, sinyal masukan bias didapat dari Function Generator atau

Microwave Synth Generator)



c. Sinyal masukan harus sesuai dengan spesifikasi SPECTRUM ANALYZER.

i. Apabila frekuensi yang akan diukur berada diluar rentang SPECTRUM

ANALYZER, maka anda perlu mengganti SPECTRUM ANALYZER

yang digunakan.

ii. Apabila daya yang akan diukur melebihi batas pengukuran

SPECTRUM ANALYZER, maka anda perlu menambahkan

Attenuator.

iii. Apabila volt DC masukan tidak boleh melebihi 0 volt DC, maka perlu

di pasang DC blok pada input SPECTRUM ANALYZER.

d. Set frekuensi pada SPECTRUM ANALYZER sesuai frekuensi yang akan di

ukur. (untuk simulasi, samakan frekuensi SPECTRUM ANALYZER dengan

Function Generator atau Microwave Synth Generator)

e. Ukur daya pada frekuensi yang telah di tentukan (dalam dBm).

i. Aktifkan marker (MKR), lalu tuned ke frekuensi yang diinginkan.

ii. Tekan PEAK (mencari titik tertinggi secara otomatis)

f. Menghitung bandwidth..

Gambar 1.7. Ilustrasi Bandwidth Sinyal

Bandwidth didefinisikan pada rentang frekuensi antara f1 dan f2. Di mana daya

pada f1 dan f2 adalah

Pf 1=Pf 2

=(P f c−3)

Besarnya bandwidth adalah

BW=f 2−f 1



E. PENGUKURAN DAYA DAN BANDWITH PADA KOMUNIKASI ANALOG

1. AMPLITUDO MODULATION

Modulasi amplitude merupakan proses modulasi yang mengubah amplitude

sinyal pembawa sesuai dengan amplitude sinyal pemodulasinya dengan cara

menumpangkan sinyal info tersebut pada amplitude sinyal carriernya.

Gambar 1.8.Blok Diagram Modulator AM-DSB-SC dan Spektrum frekuensinya

Persamaan :V AM DSB SC=m ( t ) .Vc (t)

= V c V m

2¿ ]

Bandwidth :BW=frekUSB−frek LSB=( f c+ f m )−( f c−f m )=2 f m

Daya : PDSB SC=

( VcVm2

)2

2R+

(VcVm2

)2

2 R

Skema Pengukuran Daya dan Bandwidth pada AM Transmitter ACL-01



Gambar 1.9. Skema Pengukuran Daya dan Bandwidth pada AM Transmitter ACL-01

2. FREKUENSI MODULATION

Modulasi frekuensi adalah proses penumpangan sinyal informasi pada frekuensi

sinyal carrier, dimana kerapatan frekuensi sinyal carrier dipengaruhi oleh amplitude

sinyal informasi. Semakin besar amplitude sinyal informasi, maka kerapatanya semakin

besar dan begitupun sebaliknya. Keunggulan FM adalah ketahananya terhadap noise

dibandingkan dengan amplitude modulation (AM) sehingga dapat meningkatkan kualitas

dari suatu system komunikasi radio.

Dengan modulasi frekuensi, maka frekuensi sinyal carrier akan berubah-ubah

sebanding dengan perubahan sinyal informasi, maka sinyal modulasi FM adalah:

S(t) = Vc cos [2лfct + (β sin (2лfmt)) ]

Dimana :

β=kV m

2 πf m

=k f V m

f m

=Δf

f m

k f=k

2 π=

Δf

V mΔf=

f max−f min

2

Keterangan :

β = Indeks Modulasi FM, index modulasi merepresentasikan seberapa besar

perubahan sinyal carrier terhadap bandwidth sinyal info

kf = Sensitivitas modulasi (Hz/Volt), merupakan suatu nilai yang menunjukan

respon cepat atau lambatnya suatu sinyal termodulasi.

k = Sensitivitas modulasi (rad/Volt)

Δf = Deviasi Frekuensi sinyal FM, merupakan perubahan frekuensi sinyal carrier

yang terjadi akibat adanya sinyal pemodulasi, biasanya merupakan harga



puncak perubahan frekuensi dalam satuan Hz, dan besarnya sebanding dengan

besarnya amplitude sinyal pemodulasi (Vm).

Spektrum FM

Gambar 1.10. Spektrum frekuensi Sinyal FM untuk informasi single tone

Bandwidth sinyal FM adalah tak hingga, oleh karena itu carson membuat rumus

untuk menghitung BW sinyal FM yang disebut BW Carson. Dimana pada BW Carson

ni terkumpul besar daya sinyal FM minimal 98% dari daya total.

BW carson=2 (β+1 ) f m=2(△ f + f m)

Dengan menggunakan pendekatan fungsi Bessel, maka besar daya sinyal FM

yaitu :

PFM=

ΣVC2

2 RJ

r2=

VC2

2 R[ J

02+2( J

12+J

22+J

32+.. .) ]

dengan [ J

02+2 (J

12+J

22+J

32+. .. )]

≈ 1

maka : PFM=

ΣVC2

2 R

; dimana Vc = Amplitude carrier, R = Resistansi

Skema Pengukuran Daya dan Bandwidth pada FM Transmitter ACL-03

Gambar 1.11 Skema Pengukuran Daya dan Bandwidth pada AM Transmitter ACL-03


modul i sa_mod analog

Documents