20080818104518-alat ukur dan teknik pengukuran 3-3

7/31/2019 20080818104518-Alat Ukur Dan Teknik Pengukuran 3-3

1/266


2/266

Sri Waluyanti, dkk.

ALAT UKUR DAN

TEKNIK

PENGUKURANJILID 3

SMK

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan

Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional


3/266

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang

ALAT UKUR DANTEKNIKPENGUKURANJILID 3Untuk SMK

Penulis : Sri WaluyantiDjoko SantosoSlamet

Umi Rochayati

Perancang Kulit : TIM

Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm

Diterbitkan oleh

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional

Tahun 2008

WAL WALUYANTI, Sri

a Alat Ukur dan Teknik Pengukuran Jilid 3 untuk SMK olehSri Waluyanti, Djoko Santoso, Slamet, Umi Rochayati ---- Jakarta :Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat

Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah,Departemen Pendidikan Nasional, 2008.

vii, 263 hlm

Daftar Pustaka : Lampiran. AGlosarium : Lampiran. DISBN : 978-602-8320 -1 1-5ISBN : 978-602-8320 -1 4-6

Diterbitkan Ulang Oleh :

http://bukubse.belajaronlinegratis.com

http://belajaronlinegratis.com


4/266

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan

karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan SekolahMenengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasardan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakankegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatanpembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.

Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan StandarNasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telahdinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses

pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadaseluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luasoleh para pendidik dan peserta didik SMK.

Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),

digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Denganditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagimasyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruhIndonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untukmengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepadapara peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat

memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku inimasih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritiksangat kami harapkan.

Jakarta, 17 Agustus 2008Direktur Pembinaan SMK


5/266

KATA PENGANTAR PENULIS

Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur kahadlirat Allah s.w.t.atas segala rahmat dan kuruniaNya hingga penyusunan buku kejuruanSMK Alat Ukur dan Teknik Pengukuran ini dapat terselesaikan.

Buku ini disusun dari tingkat pemahaman dasar besaran listrik,jenis-jenis alat ukur sederhana hingga aplikasi lanjut yang merupakangabungan antar disiplin ilmu. Untuk alat ukur yang wajib dan banyakdigunakan oleh orang yang berkecimpung maupun yang mempunyaiketertarikan bidang elektronika di bahas secara detail, dari pengertian, carakerja alat, langkah keamanan penggunaan, cara menggunakan, perawatandan perbaikan sederhana. Sedangkan untuk aplikasi lanjut pembahasandititik beratkan bagaimana memaknai hasil pengukuran. Penyusunan initerselesaikan tidak lepas dari dukungan beberapa pihak, dalamkesempatan ini tak lupa kami sampaikan rasa terimakasih kami kepada :

1. Direktur Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Ditjen ManajemenPendidikan Dasar dan Menengah Deparmeten Pendidikan Nasionalyang telah memberi kepercayaan pada kami

2. Kesubdit Pembelajaran Direktorat Pembinaan SMK beserta staff yangtelah banyak memberikan bimbingan, pengarahan dan dukunganhingga terselesaikannya penulisan buku.

3. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta beserta staffyang telah membantu kelancaran administrasi

4. Ketua Jurusan beserta staff Pendidikan Teknik Elektronika FT-UNY

atas fasilitas dan dukungannya hingga terselesaikannya tugas ini.5. Teman-teman sesama penulis buku kejuruan SMK di lingkungan FT-UNY atas kerjasama, motivasi, pengertian dan dukungan kelancaranpelaksanaan.

6. Para teknisi dan staff pengajaran yang memberi kelonggaranpenggunaan laboratorium dan kelancaran informasi.

7. Dan orang yang selalu ada di hati dan di samping penulis dengansegala pengertian, dukungan semangat dan motivasi hinggaterselesaikannya penyusunan buku ini.

Tak ada yang sempurna kecuali Dia yang memiliki segala puji. Oleh karenaitu masukan dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan penulisanini, atas saran dan masukannya diucapkan banyak terimakasih.

Tim penyusun,


6/266

v

DAFTAR ISI

Halaman

KATA SAMBUTAN iiiKATA PENGANTAR ivDAFTAR ISI v

1. PENDAHULUAN 11.1. Parameter Alat Ukur 11.2. Kesalahan Ukur 61.3. Klasifikasi Kelas Meter 91.4. Kalibrasi 10

1.5. Macam-macam Alat Ukur Penunjuk Listrik 121.6. Peraga Hasil Pengukuran 282. MULTIMETER2.1. Multimeter Dasar 432.2. Voltmeter 572.3. Ohmmeter 652.4. Multimeter Elektronik Analog 692.5. Multimeter Elektronik Digital 1113. LCR METER3.1. Prinsip Dasar Pengukuran Komponen LCR 1293.2. LCR meter model 740 1433.3. Pembacaan Nilai Pengukuran 1483.4. Pengukuran Resistansi DC Dengan Sumber Luar 1593.5. Pengukuran resistansi DC 1614. PENGUKURAN DAYA4.1. Pengukuran Daya Rangkaian DC 1634.2. Pengukuran Daya Rangkaian AC 1654.3. Wattmeter 1674.4. Error Wattmeter 1834.5. Watt Jam meter 1864.6. Meter Solid States 1904.7. Wattmeter AMR 1904.8. Kasus Implementasi Lapangan 191

4.9. Faktor Daya 1944.10. Metode Menentukan Urutan Fasa 2035. PENGUJI TAHANAN ISOLASI DAN KUAT MEDAN5.1. Pengujian Tahanan Isolasi 2155.2. Tahanan Pentanahan (Earth Ground Resistance) 2215.3. Pengukuran Medan 2406. PEMBANGKIT SINYAL6.1. Fungsi Generator 2536.2. Pembangkit Frekuensi Radio 2646.3. Pembangkit Pulsa 2896.4. Sweep Marker Generator 289


7/266

vi

7. Osiloskop7.1. Pengantar 2957.2. Operasi Dasar CRO 3037.3. Jenis-Jenis Osiloskop 3097.4. Osiloskop Digital 3217.5. Spesifikasi Osiloskop 326

7.6. Pengukuran Dengan Osikoskop 3197.7.1. MSO Sumbu XYZ Aplikasi Pada Pengujian Otomotif 339

7.7.2. Mixed Signal Oscilloscope 3317.7.3. Osiloskop Digital Pospor (Digital Phospor Osciloscope /

DPO)331

7.7.4. Arsitektur Pemrosesan Paralel 3327.7.5. Mudah Penggunaan 3357.7.6. Probe 3367.8. Pengoperasian Osiloskop 346

8. FREKUENSI METER8.1. Frekuensi Meter Analog . 353

8.2. Frekuensi Meter Digital 3578.3. Metode Pengukuran 3638.4. Kesalahan pengukuran 3749. PENGANALISA SPEKTRUM9.1. Pengantar dan Sejarah Perkembangan Spektrum Analiser 3799.2. Jenis-jenis Penganalisa Spektrum 3829.3. Dasar Analisa Spektrum Waktu Riil 3909.4. Aplikasi Dalam Penggunaan 42410. PEMBANGKIT POLA10.1. Latar Belakang Sejarah 44110.2. Sinyal Pengetesan 442

10.3. Pola Standar 44510.4. Pola Pengetesan Batang Untuk Pengecekan Lapisan 45210.5. Pengembangan Pola 46110.6. Pembangkit Pola 46310.7. Spesifikasi 46910.8. Aplikasi 46911.MESIN TESTER11.1. Pengantar 47911.2. Elektronik Pengetesan Fungsi Otomotif Menggunakan 490

Sistem Komponen11.3. Aplikasi 49711.3. Rupa rupa Penguji Mesin 51511.4. Penganalisa Gas 51612. SISTEM POSISI GLOBAL (GPS)12.1. Pengantar Teknologi GPS 53112.2. Cara Bekerja GPS 54112.3. Differential GPS (DGPS) 55212.4. Petunjuk Pengoperasian GPS Maestro 4050 55513. PERALATAN ELEKTRONIKA KEDOKTERAN13.1.1 MRI (Magnetic Resonance Imaging) 56713.1.2. Mesin MRI 57713.1.3. MRI Masa depan 58113.2.1. Pengertian CT SCAN 58213.2.2. Mesin Sinar X 586


8/266

vii

13.2.3. Ide Dasar Computerized Axial Tomography (CAT) 58813.2.4. Prosedur Scanning 58913.3.1. Diagnosis Medis Penggambaran Sonography 59513.3.2. Aplikasi Diagnostik 597

13.3.3. Metoda Sonography 60213.3.4. Perbedaan Jenis Ultrasonik 60713.3.5. Prosedur Pengujian Dengan Ultrasonik 60913.4. Penggambaran Kedokteran Nuklir 61013.4.1. Prosedur Pengujian 61213.4.2. Prosedur Pelaksanaan 61413.4.3. Resiko 62213.4.4. Keterbatas Tomograpi Emisi Positron 62213.4.5. Teknik Cardiosvascular Imaging 62313.4.6. Scanning Tulang 623

LAMPIRANA. DAFTAR PUSTAKAD. GLOSARIUM


9/266

379

9.1. Pengantar Dan Sejarah Perkembangan Spektrum AnaliserPenganalisa spektrum merupakanalat ukur ranah frekuensi yangdidalamnya terdiri perpaduanantara CRO dan pembangkit

frekuensi. Bila mengukur lebarband penguat dengan CROmembutuhkan variasi frekuensimasukan maka dengan spektrumanaliser hal itu tidak lagidiperlukan. Variasi frekuensipengamatan diperoleh denganmenetapkan cakupan frekuensisapuan yang diinginkan.

Adapun sejarah ditemukan hingga

perkembangan spektrum analiserdiuraikan di bawah ini. Sejaktahun 1860, yaitu pada saatJames Clerk Maxwell secaramatematis telah mampumemprediksi keberadaangelombang elektromagnetik yangmampu mengangkut energimelalui ruang kosong. Pada tahun1885 Heinrich Hertz ahli fisika

mendemonstrasikan gelombangradio, kemudian diikuti NikolaTesla, Guglielmo Marconi danpioneer yang lain menemukan

cara memanipulasi gelombang,sehingga ini memungkinkan untukkomunikasi jarak jauh.

Di pergantian abad, radio telahmenjadi aplikasi praktis sinyal RFpertama. Tiga dekade berikutnyabeberapa proyek penelitianmeluncurkan metodamemancarkan dan menerima

sinyal untuk mendeteksi danmenempatkan obyek pada jarak

jauh. Pada masa Perang Dunia II,radio pendeteksian danpenaksiran ( juga dikenal sebagaiRADAR) telah menjadi aplikasilain sinyal RF. Perkembanganaplikasi sinyal RF dalam aplikasisektor militer dan komunikasi,teknologi inovasi sinyal RF

BAB 9 PENGANALISA SPEKTRUM

Tujuan :Setelah membaca paparanpenganalisa spektrum inidiharapkan pembaca mampu :1. Menjelaskan sejarah

perkembangan penganalisaspektrum

2. Menjalaskan prinsip kerjapengnalisa spektrum wakturiil.

3. Memahami pengoperasian

penganalisa spektrum wakturiil.

Pokok Bahasan :Dalam pembahasan ini terbagi tigakelompok pembahasan :1. Perkembangan Penganalisa

Spektrum dari jenis SpektrumAnalyzer , Vector SpektrumAnalyzer dan Real-TimeSpektrum Analyzer.

2. Bagian bagian dan fungsikerja sistem penganalisaspektrum waktu rill.

3. Pengukuran penganalisaspektrum waktu rill untukpengukuran ranah frekuensi,waktu dan modulasi.


10/266

380

berkembang dengan pesatsepanjang sisa abad 20 dandilanjutkan sampai sekarang.Untuk menahan interferensi,

menghindari pendeteksian, danmeningkatkan kapasitas sistemRADAR modern dan jaringankomunikasi komersial telahmenjadi sangat kompeks, padaumumnya keduanyamenggunakan kombinasi canggihdari teknik RF seperti penggunaansinyal burst, frekuensi hopping,code division multiple access dan

modulasi adaptip. Jenisperancangan peralatan RF dankeberhasilan keterpaduannyadalam sistem kerja secara ekstrimmerupakan pengembangan tugasyang rumit.

Pada saat yang sama , teknologiseluler dan jaringan data tanpakabel menambah luasnya

keberhasilan yang dikarenakanbiaya dasar komponen RF sangatmenurun. Ini telah memungkinkanmempabrikasi diluar penggunaanmiliter dan komunikasi secarasederhana ke dalam komuditasproduk piranti RF. Pemancar RFtelah menjadi sangat dikenal dapatditemukan hampir disemua tempattak terkecuali konsumenelektronika di rumah, perangkatmedis di rumah sakit, sistempengendali industri di pabrik danbahkan pada alat pelacak yangditanam dibawah kulit ternak,binatang kesayangan dan orang.

Ketika sinyal RF sudah banyakdiaplikasikan dalam dunia modern,maka juga banyak permasalahan.Diantaranya interferensi antar

piranti yang membangkitkanfrekuensi. Produk demikian sepertitelpon mobil yang bekerja denganijin, spektrum harus dirancang

agar dalam mentransmisikanenergy RF dalam kanal frekuensitertentu. Hal ini penting terutamauntuk menghadapi alat kompleksmulti standar, piranti yang disaklarantara model dan transmisiberbeda dan dipertahankanberhubungan serempak denganunsur jaringan yang berbeda.Piranti lebih sederhana yang

bekerja pada frekuensi bebasharus juga dirancang untukberfungsi dengan tepat dihadapkan syarat bertentangandan aturan pemerintah yangsering menetapkan bahwa alathanya diijinkan untukmemancarkan pada tingkat dayarendah.

Dalam rangka mengatasitantangan pengembangan,sekarang ini penting para insinyurdan ilmuwan mampu mendeteksikarakteristik sinyal RF yangberubah sepanjang waktu denganteliti, sesuatu yang tidak denganmudah dikerjakan denganperalatan pengukuran tradisional.Untuk penyelesaian masalah initelah dibuat instrumenpenganalisa spektrum waktu riil(Real Time Spektrum Analyzer/RTSA), suatu instrumen yangdapat dipicu pada sinyal RF,tanpa ikatan pengambilan dalammemori, menganalisis dalamranah frekuensi, waktu danmodulasi. Dalam topik ini akandiuraikan bagaimana RTSAbekerja dan memberikan


11/266

381

pengetahuan dasar daribagaimana ini dapat digunakanuntuk menyelesaikan banyakmasalah pengukuran terutama

berkaitan dengan pengambilandan penganalisaan sinyal RFmodern.

9.1.1. Tantangan Pengukuran Sinyal RF ModernPengkarakterisasi perilaku sinyalRF sekarang ini memberitantangan piranti yang diperlukanuntuk mengetahui bagaimanaparameter yang dimiliki frekuensi,amplitudo dan modulasi dalamwaktu pendek dan lama. Dalamkasus ini penggunaan perangkat

tradisional seperti penganalisaspektrum tersapu (swept spektrumanalyzers/SA) dan penganalisa

vector sinyal (vector signalanalyzers /VSA) mungkinmenyediakan snapshot dari sinyalranah frekuensi dan modulasi,namun seringkali informasi tidakcukup untuk mengurai dinamikasinyal RF yang dihasilkan piranti.RTSA ditambah dimensi rumit lain

untuk mengukur semua yangberkaitan dengan waktu.

Gambar 9-1: Langkah sapuan penganalisa spektrum pada serangkaianunsur frekuensi seringkali terjadi kesalahan transiendiluar arus sapuan jalur yang digaris kuning.

9.1.2. Pertimbangkan tugas pengukuran pada umumnya meliputi

Transien dan pengambilan

dinamiika sinyal dan analisis Karakterisasi penyelesaian

waktu PLL, hanyutanfrekuensi, permasalahandalam mikrofon

Pendeteksian gangguaninterferensi, analisa noise

Penangkapan spektrumfrekuensi dan sinyal loncatanfrekuensi

Pemantauan pemakaian

spektrum, mendeteksitransmisi penjahat

Pengujian pemenuhan,diagnosa EMI.

Analisa modulasi analog dandigital

Karakterisasi skema modulasivariasi waktu


12/266

382

Pelacakan kerusakan komplekperalatan nirkabel standarmenggunakan ranah korelasi

Melakukan diagnosa kualitas

modulasiSetiap pengukuran yang berkaitandengan sinyal RF yang berubahsepanjang waktu, sering tidakdapat diprediksi. Secara efektifkarakterisasi sinyal ini, insinyur

membutuhkan alat yang dapatmemicu pada pengetahuan ataukejadian yang tidak dapatdiprediksi, menangkap sinyal

secara bebas dan menyimpannyadalam memori dan menganalisaparameter perilaku frekuensi,amplitudo dan modulasi dari waktuke waktu.

9.2. Jenis-jenis Penganalisa Speltrum9.2.1. Penganalisa Spektrum tersapu

Analisa Ranah Frekuensi

TradisionalPengaturan sapuan, penganalisaspektrum superheterodinmerupakan arsitektur tradisionalyang pertama kali memungkinkanseorang insinyur membuatpengukuran ranah frekuensibeberapa dekade yang lalu.

Aslinya dibangun dengankomponen analog murni, sapuan

SA telah dikaitkan denganaplikasi layanan. Generasi SAsapuan meliputi unsur-unsurdigital seperti ADCS, DSPS, danmikro prosesor. Sapuan SAsebanding pengukuran frekuensidengan pengubah sinyal turundari sapuan melalui filterbandwidth resolusi bandpass(RBW). Filter RBW diikuti dengan

detektor yang menghitungamplitudo setiap titik frekuensidalam cakupan yang dipilih.Sementara metoda ini dapatmemberikan cakupan dinamistinggi, kelemahannya yaitu hanyadapat menghitung data amplitudountuk satu frekuensi pada satu

waktu. Penyapuan penganalisis

melebihi cakupan frekuensi yangdiambil pada saat kasus kedua.Pendekatan ini didasarkan padaasumsi bahwa penganalisa dapatmelengkapi beberapa sapuantanpa perubahan yang signifikandari sinyal yang sedang diukur.

Akibatnya, relatip stabil tidakmembutuhkan perubahan sinyalyang diukur.

Jika terdapat perubahan sinyalyang sangat cepat, secara statistikini memungkinkan perubahanakan lepas dari pengamatan.Sebagaimana ditunjukkan dalamgambar 9-1. sapuan dilihat padaunsur frekuensi Fa sementaraspektrum sesaat terjadi pada Fb(diagram di sebelah kiri). Dengan

waktu sapuan mencapai unsur Fb,peristiwa telah lenyap dan tidakdapat dideteksi ( diagram bagiankanan). SA tidak memberikan caramemicu pada sinyal transien,maupun dapat menyimpanrekaman keseluruhan perilakusinyal, dari waktu ke waktu.


13/266

383

Gambar 9-2: Arsitektur tipikal penganalisa spektrum sapuan

Gambar 9-2 melukiskan arsitekturSA modern tersapu. Melengkapiresolusi luas bidang analog yangluas ( RBW) menyaring sinyaldengan teknik digital untukmenggantikan saringan yang lebih

sempit. Penyaringan,pencampuran, dan penguatanterutama pada ADC merupakanpemroses analog untuk cakupanlebar band BW1, BW2, BW3. Bilapemfilteran lebih sempit dari BW3diperlukan, diaplikasikan denganpemroses sinyal digital (DPS)dalam langkah-langkah pengubahanalog ke digital.

Pekerjaan ADC dan DPS agaklebih menuntut, non linieritas dantantangan noise dalam area ADCmeskipun beberapa jeniskesalahan yang dapat terjadi

murni dibatasi penganalisaspektrum analog.

9.2.2. Penganalisa VektorSinyal Dengan AnalisisModulasi Digital

Analisa spektrum tersaputradisional memungkinkanpengukuran skalar yang dapatmemberikan informasi hanyaberkaitan besaran dari sinyalmasukan. Penganalisaan sinyalyang membawa modulasi digitalmemerlukan pengukuran vektoryang dapat memberikan keduainformasi besaran dan pasa.Penganalisa vektor sinyalmerupakan alat khusus yangdirancang untuk analisa modulasidigital. Sebuah blok diagramsederhana VSA ditunjukkan dalamgambar 9-3.


14/266

384

Gambar 9-3 Blok diagram VSA sederhana

VSA dioptimalkan untukpengukuran modulasi. Sepertipenganalisa spektrum waktu riilyang diuraikan dalam bagianberikut, suatu VSA mendigitkansemua energi dalam passbandinstrumen, dalam rangkamenyadap besar dan informasipasa yang diperlukan untukmengukur modulasi digital.Bagaimanapun, kebanyakan (tidaksemua) VSA dirancang untukpengambilan snapshots dari sinyalmasukan pada titik sembarangwaktu, yang membuatnya sulitatau tidak mungkin menyimpandalam rekaman panjang dariakuisisi berturut-turut untukmengumpulkan sejarahpembentukan sinyal dari waktu kewaktu. Sebagaimana sapuan SA,kemampuan picuan padaumumnya dibatasi untuk tingkatpicuan dan picuan dari luar.

Dalam VSA, pendigitan ADC lebarband sinyal IF dan konversi turun,

pemfilteran dan deteksi dibentuksecara numerik. Transformasi dariranah waktu ke ranah frekuensidikerjakan dengan menggunakanalgoritma FFT. Cakupan linieritasdan dinamika dari ADCmerupakan performansi kritis dariinstrumen. Sama pentingnya, dayapemrosesan DSP harus cukupuntuk mempercepat pengukuran.Mengukur parameter modulasiVSA yang demikian sepertibesaran kesalahan vektor danmemberikan peraga lain sepertidiagram pemetaan. SuatuSTANDALONE VSA seringdigunakan untuk melengkapikemampuan sapuan SA.Beberapa imstrumen modernmemiliki arsitektur yang dapatmembentuk kemampuan sapuanSA dan fungsi VSA, menyediakanranah yang tidak adahubungannya modulasi danfrekuensi dalam satu kotak.


15/266

385

Penganalisa Spektrum Waktu RiilPenganalisa spektrum waktu riildirancang untuk memenuhitantangan pengukuran yang

berkaitan dengan transien dandinamis sinyal RF sebagaimanatelah diuraikan di atas. Konsepdari dari penganalisa spektrumwaktu riil adalah kemampuanmemicu pada sinyal RF,

pengambilan ke dalam memoridan menganalisaya dalam multi

ranah. Ini memungkinkan untukdapat mendeteksi dan menandaiperubahan sinyal RF dari waktu kewaktu secara terandalkan.

Gambar 9-4: Arsitektur tipikal penganalisa spektrum waktu rill

Gambar 9-4 diatas menunjukanblok diagram sederhana dariarsitektur RTSA. Pada bagianujung masukan RF dapat diaturpada cakupan frekuensiinstrumen, dan menurunkan

frekuensi sinyal masukan untukditetapkan pada frekeunsimenengah yang berkaian denganlebar band maksimum waktu riilRTSA. Sinyal disaring, didigitkandengan rangkaian ADC dandilewatkan ke DSP yangmenangani picuan instrumen,memori, dan analisa fungsi.Sementara unsur dari blok

diagram dan proses akuisisiserupa dengan arsitektur VSA,pengambilan dan analisa multiranah dikorelasikan denganwaktu. Sebagai tambahan,peningkatan teknologi ADC

memungkinkan konversi dengancakupan dinamis sinyal tinggi dannoise rendah, memungkinkanRTSA sama atau melebihiperformansi dasar RF darikebanyakan penganalisaspektrum tersapu.

Karena pengukuran memutarkurang atau sepadan dengan


16/266

386

lebar bidang waktu riil, arsitekturRTSA memberikan kemampuanuntuk pengambilan sinyalmasukan dengan tanpa celah

waktu melalui pendigitan sinyal RFdan menyimpan sampel dalamwaktu yang berdekatan ke dalam

memori. Ini memberikan beberapakeuntungan melebihi prosesakuisisi dari penganalisa spektrumtersapu, yang dibangun pada

gambar ranah frekuensi,penyapuan frekuensi dilakukansecara berturut-turut.

9.2.2.1. Kunci Konsep Analisa Spektrum Waktu RiilSampel, bingkai dan blokPengukuran dibentuk oleh RTSAdiimplementasikan denganmenggunakan teknik pemrosesan

sinyal digital (DSP). Untukmengetahui bagaimana suatusinyal RF dapat dianalisa dalamranah waktu, dan modulasi,terutama ini diperlukan untukmenguji bagaimana instrumenmemperoleh dan menyimpansinyal. Setelah sinyal didigitkan

dengan ADC, sinyal ditampilkandalam data ranah waktu, darisemua frekuensi dan parameter

modulasi dapat dihitung denganmenggunakan DSP. Tiga istilahsampel, bingkai dan blok diuraikanhirarki data disimpan bila RTSAmengambil sinyal denganmenggunakan akuisis waktu riil.Gambar 5 menunjukkan susunansampel, bingkai dan blok.

Gambar 9-5: Sampel, bingkai dan blok hirarki memori dari RSA

Tingkat terendah dari hirarki dataadalah sampel ang menampilkantitik data ranah waktu diskrit.Kontruksi familiar dari aplikasi laindari pengambilan sampel demikiaseperti waktu riil osiloskop dan PCyang didasarkan pengubah digital.Kecepatan pengambilan sampelefektif menentukan waktu interval

antara pengaturan sampeltergantung pada cakupan yangdipilih. Dalam RSA, setiap sampeldisimpan dalam memori sebagaipasangan I dan Q yang berisiinformasi besaran dan phasa.

Langkah berikutnya adalahbingkai. Satu bingkai terdiri dari


17/266

387

sejumlah bilangan tentang contohberdekatan dan satuan kecepatantransformasi Fourier (Fast FourierTransform /FFT) dapat

diaplikasikan untuk mengubahranah data ke dalam ranahfrekuensi. Dalam proses ini setiapbingkai menghasikan satu ranahspektrum frekuensiLevel tertinggi dalam hirarkiakuisisi adalah blok, yang dibuatdari banyak pengaturan bingkaiyang diambil dalam satu waktu.Panjang blok (juga direferensikan

sebagai panjang akuisisi)merupakan jumlah total waktuyang ditampilkan oleh satu akuisis

berkelanjutan. Dalam blok sinyalinput ditampilkan dengan tanpacelah waktu.

Dalam mode pengukuran waktu riildari RSA, setiap blok secara tanpaketerikatan diperoleh dandisimpan dalam memori.Kemudian diproses denganmenggunakan teknik DSP untukmenganalisa perilaku frekuensi,waktu dan modulasi sinyal. Dalammode standar SA, RTSA dapatmenandingi sapuan SA dengan

pijakan RF awal dan akhirfrekuensi yang melampaui lebarband maksimum waktu riil.

Waktu

Gambar 9-6 Penganalisa spektrum waktu riil blok akuisisi dan pemrosesan

Gambar 9-6 menunjukkan mode

akuisisi, yang memungkinkanpengambilan waktu riil tanpaikatan. Setiap akuisisi merupakantanpa ikatan waktu untuk semuabingkai dalam blok, meskipuntidak ada diantara blok. Setelahpemorsesan sinyal dari satuakuisisi blok lengkap, akuisisi akandimulai blok berikutnya dimulai.Sebagai contoh satu sinyal diambil

dalam waktu rill mode SA dapat

dianalisis mode demodulasi danmode waktu.

Jumlah bingkai yang diperolehdalam blok dapat ditentukandengan membagi panjang akuisisidengan panjang bingkai. Panjangakuisisi dimasukkan oleh pengunadibulatkan sehingga suatu blokberisi jumlah bilangan bulat dari

Bingkai

1024

titik

Bingkai

1024

titik

Bingkai

1024

titik

Bingkai

1024

titik

Bingkai

1024 titik

Bingkai

1024

titik

Bingkai

1024

titik

Bingkai

1024

titik

Blok 1

Pemroses

Blok 1

Pemroses

Blok 1

Akuisisi

Blok 2

Akuisisi

Blok 3

Akuisisi


18/266

388

bingkai. Cakupan panjang akuisisimaksimum sekarang tergantungpada kedua hal luas pengukuranyang dipilih dan kedalaman

memori instrumen.

9.2.2.2. Pemicuan Waktu RiilPemanfaatan pemicuan telah lamahilang dalam perumusanperangkat analisa spektrum.RTSA yang pertama kalimenawarkan penganalisaspektrum frekuensi ranah wakturiil yang menggunakan picu dan

mode picu intuitif lain dalampenambahan tingkat IF sederhanadan picu luar. Terdapat banyakalasan bahwa arsitekur sapuan

tradisional tidak baik untukditempatkan pada pemicuan wakturiil, secara signifikan kebanyakansapuan dalam picu SA digunakan

untuk memulai penyapuan. PadaRTSA picu digunakan sebagai titikacuan pada saat akuisisi sinyal. Inimemungkinkan beberapapemakaian pengembangan,seperti kemampuan menyimpankedua informasi sebelum dansesudah pemicuan. Kemampuanlain RTSA secara signifikanmerupakan picu frekuensi topeng

waktu riil, yang memungkinkanpenggunan untuk memicu suatuakusisi didasarkan pada kejadiantertentu dalam ranah frekuensi.

Gambar 9-7: Penggunaan topeng frekuensi pada pemicuan ranah frekuensiwaktu riil

Sebagaimana diilustrasikan padagambar 9-7 sebuah topeng

digambarkan untuk menegaskanpengaturan kondisi dalam lebarband penganalisa waktu riil akanmembangkitkan picu. Frekuensitopeng picu fleksibel merupakanpiranti kuat untuk secaraterandalkan mendeteksi danmenganalisa dinamis sinal RF. Inidapat juga digunakan untukmembuat pengukuran yang tidak

mungkin dengan penganalisaspektrum tradisional, seperti

pengambilan kejadian transienpada tingkat rendah yang terjadidalam keberadaan sinyal RF yanglebih kuat (ditunjukkan gambar 9-8) dan mendeteksi sinyal yangsebentar-bentar ada padafrekuensi tertentu dalam spektrumfrekuensi yang kacau (ditunjukkangambar 9-9).


19/266

389

Gambar 9-8: Topeng frekuensi pada level burst rendah

9.2.2.3. Pengambilan dan Spektogram tak terikatPada suatu kondisi picu waktu riiltelah dipertegas dan merupakaninstrumen yang dipersenjataiuntuk emulai suatu akuisisi, RTSAsecara berkelanjutan mengujisinyal masukan untuk dilihat padapemicuan kejadian tertentu.

Sementara menunggu kejadian initerjadi, sinyal secara konstandidigitkan dan data ranah waktudiedarkan melalui yang masukpertama kali, pengambilandisangga dikeluarkan pertama kaliyang pengosongan data terlamasebagai data baru kemudiandikumpulkan. Ini memungkinkanpenganalisa untuk menyimpan

data sebelum pemicuan dansesudah pemicuan ke dalammemori bila mendeteksi adanyapicu. Sebagaimana telahdijelaskan sebelumnya, proses inimemungkinkan akuisisi yang takterikat dari blok tertentu, yangmana sinyal ditampilkan dengansampel ranah waktu yangberdekatan. Suatu data yang telah

disimpan dalam memori,disediakan untuk diproses dandianalisa mengunakan peragayang berbeda sebagai dayaterhadap frekuensi, spektogramdan pemandangan multi ranah.Sampel data tetap disediakan

dalam masukan acak memorisampai penulisan selesai dengandidapat akuisisi berikutnya dan ini

juga dapat disimpan ke dalamperangkat keras penyimpanRTSA.

Spektogram merupakanpengukuran penting yangmemberikan suatu peraga intuitif

dari bagaimana perilakuperubahan frekuensi danamplitudo dari waktu ke waktu.Sumbu horizontal menampilkancakupan yang sama dari frekuensiyang ditunjukkan penganalisaspektrum tradisional pada peragadaya terhadap frekuensi. Dalamspektogram sumbu vertikalmenampikan waktu dan amplitudo

Gambar 9-9: Penggunaan topengfrekuensi untuk memicu sinyal berada

pada sinyal besar sinyal tertentu dalamlingkungan spektrum kacau


20/266

390

ditampilkan dengan warna irisan.Setiap irisan dari spektogramberkaitan dengan spektrumfrekuensi tunggal dihitung dari

satu bingkai data ranah waktu.Gambar 10 menunjukkan ilustrasikonseptual dari spektogramdinamis sinyal.

Gambar 9-10: Peraga Spektogram Gambar 9-11: Pandangan waktu dikorelasikan,peraga daya terhadap frekuensi (kiri) danspektogram (kanan)

9.3.Dasar Analisa Spektrum Waktu RiilPenembakan pemeragaan layarpendek daya terhadap frekuensiditunjukkan pada gambar 9-11 danperaga spektogram untuk sinyal

diilustrasikan dalam gambar 9-10.Pada spektogram, bingkai tertuaditunjukkan di puncak dari peragdan bingkai yang sekarangditunjukkan pada bagian dasardari peraga. Pengukuran inimenunjukkan sinyal RF yangperubahan frekuensi dari waktu kewaktu, dan juga mengungkapkantransien sinyal pada tingkat

rendah yang muncul dan hilangdidekat akhir waktu dari blok.Karena data disimpan dalammemori, dapat digunakan penanda

untuk melihat kembali melaluispektogram. Dalam gambar 9-11sebuah penanda telahditempatkan pada kejadiantransien pada peragaspektogram, yang menyebabkanspektrum berkaitan titik tertentudalam waktu yang ditunjukkandalam peraga daya terhadapfrekuensi.

9.3.1. Analisa Multi Ranah Korelasi WaktuSuatu sinyal yang telah diperolehdan disimpan dalam memori, inidapat dianalisa denganmenggunakan variasi yang luasdari waktu yang dikorelasikandapat disediakan pemandangandalam RTSA, sebagaimanadiilustrasikan dalam gambar 9-12.

Ini terutama bermanfaat untukpiranti pencarian kerusakan danaplikasi karakterisasi. Semuapengukuran didasarkan padapengaturan dasar yang sama dariranah waktu sampel data yangmenggaris bawahi dua kuntunganarsitektural signifikan : (1) analisa


21/266

391

sinyal menyeluruh dalamfrekwensi, waktu, dan ranahmodulasi yang didasarkan padaakuisisi tunggal. (2) Ranah

korelasi untuk memahami

bagaimana kejadian tertentudalam frekuensi, waktu danmodulasi berhubunganberdasarkan acuan waktu yang

sama.

Gambar 9-12: Ilustrasi dari beberapa waktu dikorelasikan disediakan untukpengukuran pada RTSA

Dalam mode analisa spektrumwaku riil, RTSA memberikan duawaktu yang dikorelasikanpemandangan peraga daripengambilan sinyal, dayaterhadap frekuensi dan peragaspektogram. Dua pemandangan

dapat dilihat pada gambar 9-11.

Dalam mode pengukuran wktu riillain untuk analisa ranah waktu danranah modulasi, RTSAmenunjukkan berbagai pandangandari pengabilan sinyalsebagaimana diilustrasikan dalamgambar 9-13 dan 9-14. Jendelaatas kiri dinamakan overview dan

ini dapat memperagakan salahsatu daya terhadap frekuensi atauspektogram. Penunjukkanoverview menunjukkan semua daridata yang telah diperoleh dalamblok, dan ini memberikan layanansebagai indek untuk jendela

analisa yang lain.

Jendela di atas kanan dinamakansbview, dan menunjukkan samadaya terhadap frekuensi yangdapat disediakan dalam modepenganalisa spektrum waktu riil.Seperti peraga gambar 9-11,spektrum ini satu bingkai dari datadan ini mungkin untuk


22/266

392

menggulung melalui masukanperekam waktu untuk melihatspektrum pada beberapa titikwaktu. Ini dikerjakan dengan

pengaturan offset spektrum, yangditemukan dalam menu RTSA.Juga perlu dicatat bahwa terdapatwarna ungu dalam jendelaoverview yang menunjukkan posisiwaktu yang berkaitan pada peraga

ranah frekuensi dalam jendelaungu.

Jendela dalam dasar setengah

dari layar (digambarkan hijau)dinamakan analisis jendela, ataumainview dan menghasilkanperaga dari waktu yang dipilih ataupengukuran analisis modulasi.

Gambar 9-13: Pandangan multi ranah menunjukkandaya terhadap waktu, daya terhadap frekuensidan demodulasi FM

Contoh analisis modulasi frekuensiditunjukkan pada gambar 9-13 dangambar 9-14 menunjukkan contohanalisis transien daya terhadapwaktu. Seperti jendela subview

jendela analisa hijau dapatdiposisikan dimana saja dalampenunjukkan rekaman waktu

dalam jendela overview, yangmempunyai hubungan palanghijau untuk menunjukkanposisinya. Lebar jendela analisadapat ditetapkan diatur padapanjang kurang dari atau ebihbesar dari satu bingkai. Analisamulti ranah korelasi waktumenghasilkan fleksibiltas luarbiasa untuk memperbesar dan

secara menyeluruh karakterisasibagian-bagian berbeda dari suatusinyal RF yang diperoleh denganmenggunakan variasi lebar dariperangkat analisa.

9.3.2. Prinsip Kerja SpektrumAnalisa Waktu Riil

Analisa spektrum waktu riilmodern dapat diperoleh sebuahpassband atau luas dimana sajadalam cakupan frekuensi masukandari penganalisa. Jikakemampuan pengubah RFmenurun diikuti akan oleh bagianband lebar frekuensi menengah(IF). Pada pendigitan ADC sinyalRF dan sistem penyelesaian

Gambar 9-14: Pandangan multi

ranah menunjukkan spektogram

daya terhadap frekuensi, daya

terhadap waktu


23/266

393

berupa langkah-langkah lanjutsecara digital. Implementasialgoritma FFT transformasi dariranah waktu ke diubah ke ranah

frekuensi dimana analisamenghasilkan peraga sepertispektogram, codogram. Beberapakunci karakteristik pembedamerupakan keberhasilan arsitekturwaktu riil.

Sebuah sistem ADC mampumendigitkan masukan lebar bandwaktu riil dengan ketetapan cukup

untuk mendukung pengukuranyang diinginkan. Integritas sistemanalisa sinyal yang diperolehberbagai pandangan analisa darisinyal pengujian, semua berkaitandengan waktu. Pengambilanmemori dan daya DSP cukupmemungkinkan akuisisi waktu riilsecara terus menerus melampauiperioda waktu pengukuran yang

dikehendaki. Daya DSPmemungkinkan pemicuan wakturiil dalam ranah frekuensi.Pada bagian ini berisi beberapadiagram arsitektur dari akuisisiutama dan analisa blok daripenganalisa spektrum waktu riil(RSA). Beberapa ancillaryberfungsi (pemicuan terkait blokminor, pengendali peraga dan

keyboard) telah dihilangkan untukmemperjelas pembahasan.

9.3.3. Penganalisa Spektrum

Waktu RiilRSA menggunakan kombinasisinyal analog dan digital dalampemrosesan perubahan sinyal RFterkalibrasi, pengukuran multiranah dikaikan waktu. Bagian iniberhadapan dengan yang bagiandigital dari aliran pemrosesansinyal RSA. Gambar 9-15mengilustrasikan blok pemrosesan

sinyal digital mayor yangdigunakan dalam RSA. Sinyalanalog IF berupa filter bandpassdan pendigitan. Sebuah konversidigit turun dan penghilang prosespengubah sampel A/D ke dalamaliran sephasa (I) dan sinyalbaseband quadrature (Q). Blokpemicuan mendeteksi kondisisinyal untuk mengendalikan

akuisisi dan pewaktuan. Sinyalbaseband I dan Q sebaik informasipicu digunakan dengan basebandsistem DSP untuk membentukanalisa spektrum atas pertolonganFFT, analisis modulasi,pengukuran daya, pengukuranpewaktuan sebaik analisisstatistik.


24/266

394

Gambar 9-15 : Blok diagram pemrosesan sinyal digital pada penganalisaspektrum waktu riil

Pengubah Digit IFPada umumnya rangkaianpengubah digit mempunyai bandterpusat disekitar frekuensimenengah (IF). Band atau luasanfrekuensi ini frekuensi terlebaryang dapat dibentuk dari analisawaktu riil. Pengubahan digit padafrekuensi tingi lebih baik dari padaDC atau baseband yangmempunyai beberapa pemrosessinyal keuntungannya antara lain

capaian semu, penolakan DC,

cakupan dinamis. Namun dapatdiperoleh perhitungan berlebihanuntuk menyaring dan mengamati

jika diproses secara langsung.RSA menerapkan pengubahdigital turun (DDC), gambar 9-16dan suatu decimator untukmengkonversi suatu pendigitan IFke dalam sinyal baseband I dan Qpada kecepatan sampel yangefektif sehingga cukup tinggi untuk

luas yang dipilih.

AD

Pemicuan

Penganalisa

Standar

Interface

Penggun

a dan

Peraga

Fe BW/2BW/2

Fe

DSP

Kalibrasi

Penyaring

Pengujian

bit

FFT

Demodu

lasi

Statistik

Pengukur

an Daya

DOC

X

90

X

Desimator


25/266

395

Gambar 9-16: Diagram pengubah digital turun

9.3.3.1. Pengubah Digital TurunPengubah digital sinyal IFdengankecepatan sampel FS.Pengubah digit IF kemudiandikirim ke DDC. Osilator numerisdalam DDC membangkitkangelombang sinus dan cosinespada frekuensi pusat dari band

yang menarik. Sinus dan cosinesnumeris ini dikalkan dengan

pengubah digit IF, membangkitkanaliran sampel I dan Q yang berisisemua inforasi yang ada dalam IFasli. Aliran I dan Q kemudiandilewatkan melalui filter frekuensirendah dengan lebar band yangdapat divariasi. Frekuensi cut-off

rendah divariasi sesuai denganluasan yang dipilih.

9.3.3.2. Sinyal Bandpass I dan QProses pengambilan bandfrekuensi dan pengubahannya kebaseband menggunakan konversiturun ditunjukkan gambar 9-17.Sinyal IF asli diisi dalam ruangantara tiga membelah dua dari

pencuplikan frekuensi danpencuplikan frekuensi.Pencuplikan menghasilkangambar dari sinyal ini antara noldan frekuensi pencuplikan.Sinyal kemudian dikalikan dengansinus koheren dan sinyal cosines

pada senter dari passband yangdipilih, membangkitkan sinyalbaseband I dan Q. Sinyalbaseband merupakan harga riildan simetris dengan aslinya.Informasi yang sama diisi

frekuensi positip dan negatip .Semua modulasi diisi bandpassasli juga diisi dua sinyal. Frekuensipencuplikan minimum diperlukanuntuk setiap setengah dari aslinya.Ini memungkinkan untuk membagidengan dua.

AD

Fe

DOC

X

90

X

Desimator

Osilator

numerik

Desimate

Desimate

Cos

Sinus

Fc

LPF Lebar

band

Q

Data

basebandBw/ Fe Bw/

IF didigitisasi

IF Analog

Koniversi turun digital /

Desimator


26/266

396

Gambar 9-17: Informasi passband dipertahankan dalam Idan Q terjadi padasetengah kecepatan sampel

9.3.3.3. PenghapusanTeorema niquist menyatakanbahwa sinyal bandpassmembutuhkan sampel hana pada

kecepatan setengah sampai duakali frekuensi tertinggi dari yangdiamati. Waktu dan frekuensimerupakan jumlah timbal balik.Pengamatan frekuensi rendahdiperlukan untuk mengamatirekaman waktu panjang.Penghapusan digunakan untukkeeimbangan luas, pemrosesanwaktu, rekaman panjang dan

penggunaan memori. RSAsebagai contoh menggunakankecepatan pencuplikan 51,2 MS/spada pengubah A/D untukmendigitkan lebar band 15 MHz.Rekaman I dan Q yangmenghasilkan setelah DDC,memfilter dan menghapus untukluasan 15 MHz pada kecepatan

pencuplikan efektif setengah asli,yaitu 25,6 MS/s. Jumlah total darisampel yang tidak berubah,

ditinggalkan dengan dua satuansampel, masing-masingmempunyai kecepatan efektif25,6MS/s mengganti pengaturantunggal51.2 MS/S. Penghapusan lebih

jauh membuat span lebih sempit,menghasilkan waktu rekamanlebih lama untuk sejumlah sampelekuivalen. Kelemahan kecepatan

efektif pencuplikan lebih rendahadalah mengurangi waktu resolusi.Keuntungan dari kecepatan efektifpencuplikan lebih rendah adalahkecepatan komputasi lebih sedikit,penggunaan memori untukrekaman waktu berkurangsebagaimana ditunjukkan dalamtabel 9-1.


27/266

397

Tabel 9-1 Span dipilih, dihapus dan kecepatan sampel efektif(Tektronix RSA3300A Series and WCA200A Series)

9.3.4. Pengaruh Ranah Frekuensid dan Waktu Terhadap KecepatanPencuplikan

Penggunaan penghapusanmengurangi kecepatan efektifpencuplikan mempunyai beberapakonsekuensi untuk parameterpenting pengukuran ranah waktu

dan frekuensi. Contohmembandingkan span lebar dansempit ditunjukkan dalam gambar9-18 dan 9-19.

Peraga pengambilan band lebarsuatu span frekwensi yang lebardengan resoluasi ranah frekuensi

relative rendah. Dibandingkanterhadap pengabilan lebar bandyang lebih sempit, kecepatan

Gambar 9-18 Contoh lebar band

pengambilan lebar

Gambar 9-19 Contoh lebar bandpengambilan sempit

15MHz

Span lebar

z

Span


28/266

398

sampel lebih tinggi dan lebar bandresolusi lebih lebar. Dalam ranahwaktu, panjang bingkai lebihpendek dan resoluasi waktu leih

halus. Panjang rekaman samadalam istilah jumlah sampel yangdisimpan, namun sebagian dariwaktu ditampilkan oleh sampelyang lebih pendek. Gambar 9-18.mengilustrasikan lebarpengambilan lebar band dan table2-2 memberikan contoh dunia riil.Dalam hal kontras., pengambilansempit lebar band diperagakan

sebagai span kecil dari frekuensidengan resoluasi ranah frekuensilebih tinggi. Dibandingkan dengan

pengambilan lebar lebar band ,kecepatan sampel lebih rendah,sementara resolusi lebar bandlebih sempit. Dalam ranah waktu,

panjang bingkai lebih panjang,resolusi waktu lebih kasar dandapat disediakan liputan panjangrekaman waktunya bertambah.Gambar 9-19. mengilustrasikanpengambilan sempit lebar banddan table 2-2 memberikan duniariil. Skala dari jumlah sedemikianseperti resolusi frekuensi terdapatbeberapa tingkatan besaran yang

berbeda dari pengambilan bandlebar.

Tabel 9-2: Perbandingan pengaruh perubahan pengaturan span pada ranahfrekuensi dan waktu ( RSA3300A Series and WCA200A Series)

9.3.5. Pemicuan Waktu RiilPenganalisa spektrum waktu riilmenambah kuat spektrum ranahwaktu dan analisis modulasi.Pemicuan kritis untukpengambilan informasi ranahwaktu. RSA menawarkan fungsipemicuan unik, memberikan daya

dan picu topeng frekuensi sebaikpicu ekstenal pada umumnya dandidasarkan pada tingkatan picu.Pada umumnya sistem picudigunakan dalam osiloskopkebanyakan. Dalam osiloskopanalog tradisional, sinyal yang


29/266

399

diamati diumpankan ke salah satumasukan sementara picudiumpankan pada yang lain. Picumenyebabkan dimulaianya sapuan

horizontal sementara amplitudodari sinyal ditunjukkan sebagaipenganti vertikal yang dilapiskan

pada gratikul yang telahdikalibrasi. Bentuk palingsederhana, picu analogmemungkinkan terjadi setelah picu

untuk diamati, seperti ditunjukkanpada gambar 9-20.

Gambar 9-20 Pemicuan waktu rill

9.3.5.1.Sistem Picu dengan Akuisis DigitalKemampuan untuk menampilkandan memproses sinyal secaradigital, digabungkan dengankapasitas memori yang besar,sehingga memungkinkanmenangkap peristiwa yang terjadisebelum picu, dengan kualitasbaik seperti sesudahnya. Sistemakuisisi data dari jenis yang

digunakan dalam RSAmenggunakan pengubah analogke digital (ADC) untuk mengisikedalaman memori selama sinyalsampel diterima. Secara konsep

sampel baru secara terus menerusdiumpankan ke memori sementarasampel paling lama diturunkan.Contoh ditunjukkan pada gambar9-21 suatu memori yang diaturuntuk menyimpan N sampel.Pada saat kedatangan picuakuisisi dihentikan, isi memoridibekukan. Penambahan suatu

variabel menunda dalam alursinyal picu memungkinkanperistiwa yang terjadi sebelumpicu sebaik yang datang setelahpicu.

Sinyal picu

Sinyal input


30/266

400

Gambar 9-21: Pemicuan sistem akuisisi digital

Dengan mempertimbangkankasus yang tidak ada penundaan.Picu menyebabkan terjadinyapembekuan memori segera

setelah sampel bersamaandengan picu disimpan. Memorikemudian berisi sampel padawaktu picu seperti halnya sampelN yang terjadi sebelum picu.Hanya kejadian sebelum picudisimpan. Denganmempertimbangkan kasus di atasyang mana penundaan diatursecara pasti sesuai dengan

setelah picu. Hanya kejadiansetelah picu disimpan.

Kedua kejadian sebelum dansesudah picu dapat diambil jika

penundaa diatur untuk memecahpanjang memori. Jika penundaandiatur setengah dari kedalamanmemori, setengah sampel

disimpan mendahului picu dansetengah sampel disimpanmengikuti picu. Konsep ini serupauntuk menunda picu digynakandalam mode span nol dari suatusapuan SA konvensional. RSAdapat mengambil rekaman yanglebih panjang , bagaimanapunsinyal data ini sesudah itu dapatdianalisa ranah frekwensi, waktu

dan modulasi. Piranti ini sangatkuat untuk aplikasi sepertipemantauan sinyal dan pirantipencarian gangguan ataukerusakan.


31/266

401

9.3.5.2. Mode Picu dan CorakMode fre-run diperoleh sampeldari sinyal IF yang diterima tanpapertimbangan kondisi picu.

Spektrum modulasi ataupengukuran lain diperagakansebagaimana adanya diperolehdan diproses. Mode dipicumemerlukan sumber picusebagaimana halnya pengaturanvariasi parameter yangmenegaskan kondisi untukpemicuan sebagaimana perilakuinstrumen dalam merespon picu.

Pemilihan picu tungal atau terusmenerus menetukan apakahakuisisi diulangi setiap saat terjadipemicuan atau dilakukan hanya

sekali setiap saat pengukuran.Posisi picu dapat diatur dari 0sampai 100%, memilih sebagian

dari blok akuisisi sebelum picu.Pemilihan 10% pengambilan datasebelum picu 1/10 dari blok yangdipilih dan data sesudah picu 9/10.Kemiringan memungkinkanpemilihan dari ujung kenaikan,ujung penurunan ataukombinasinya untuk pemicuan.Naik atau turun memungkinkanpengambilan sinyal burts lengkap.

Turun dan naik memungkinkanpengambilan celah, dalam caralain sinyal yang berlanjut

.

9.3.5.3. Sumber-sumber Picu RSARSA memberikan beberapametoda picu internal daneksternal. Tabel 9-2 merupakanrangkuman variasi sumber-sumberpicu waktu riil, pengaturannya danresolusi waktu yang dikaitkandengan yang lain. Picu eksternalmemungkinkan sebuah sinyal TTLeksternal untuk mengendalikanakuisisi. Ini pada umumnyamengendalikan sinyal sepertimengkomando pensaklaranfrekuensi dari sistem yang diuji.Sinyal eksternal ini memberikomando akuisisi dari suatukejadian dalam sistem yang diuji.Picu internal tergantung pada

karakteristik sinyal yang sedangdiuji. RSA mempunyaikemampuan memicu pada tingkatsinyal yang didigitkan, pada dayasinya setelah penyaringan danpenghapusan atau kejadian darispectral komponen tertentudengan menngunakan topengfrekuensi picu. Setiap sumber picudan mode menawarkankeuntungan spesifik dalam kaitanselektivitas frekuensi, cakupanresolusi waktu dan dinamis.Fungsi unsur yang mendukungpengembangan ini ditunjukkanpada gambar 9-22.


32/266

402

Gambar 9-22: Proses pemicuan penganalisa spektrum waktu riil

.Tingkat pemicuan sebandingdengan sinyal yang didigitkanpada keluaran dari ADC denganmengatur pemilih pemakaian.Lebar band penuh dari digit sinyalyang digunakan, ketikapengamatan span sempit yangdikehendaki lebih lanjutpenyaringan dan penghapusan.

Tingkat pemicuan menggunakandigitisasi kecepatan penuh dandapat mendeteksi kejadiansesingkat satu sampel padakecepatan pengambilan sampelpenuh. Resolusi waktu dari analisaaliran turun, bagaimanapundibayasi pada kecepatan efektifpengamblan sampel. Level picudiatur sebagai persentase dari

level klip ADC, yaitu nilai binermaksimum (semua dalam ondsilogika 1). Ini erupakan kuantisasilinier yang tidak dibingungkandengan peraga logaritmis, yangdiekspresikan dalam dB.Daya pemicuan dihitung darisinyal setelah penyaringan danpenghapuan sinyal. Daya setiap

pasangan disaring dari sampel I/Q(I2/Q2) dibandingkan denganpengaturan daya yang dipilihpemakai. Pengaturan dalam dBrelatip terhadap skala penuh(dBfs) sebagaimana ditunjukkanpada layar logaritmis. Pengaturandari tempat 0dBfs level picu padapuncak gratikul dan akanmembangkitkan sinyal picu bila

ADC

Power

I2 = Q2

Frekuensi

mask /

Trigger,

timing dan

kontrol

Trigger

Memo

level

Power

Mask


33/266

403

daya total diisi dalam span yangmelebihi level picu. Pengaturan -10dBfs akan memicu bila dayatotal dalam span mencapai level

10dB di bawah puncak gratikul.Perlu dicatat bahwa daya totaldalam span membangkitkansebuah sinyal picu. Dua sinyal CWmasing-masing pada level -3dBmmissal mempunyai kumpuln daya0dBm.

Pemicuan topeng frekuensisebanding dengan bentuk

spektrum untuk menegaskantopeng pengguna. Teknik inisangat kuat memungkinkanperubahan bentuk spektrum untukpicu dan akuisisi. Picu topengfrekuensi dapat diandalkan untukmendeteksi sinyal dibawah skalapenuh pada saat ada sinyal lain

pada level yang lebih tinggi.Kemampuan ini untuk memicupada sinyal lemah dihadapansinyal kuat adalah kritis untuk

mendeteksi sinyal sesaat.,menghasilkan inter modulasi,spektrum transient dan masihbanyak lagi. FFT penuh diperlukanuntuk membandingkan sinyalterhadap topeng, pemenuhankelengkapan bingkai. Resolusiwaktu untuk picu topeng frekuensisecara kasar satu bingkai FFT,atau 1024 sampel pada kecepatan

efektif pengambilan sampel. Picuperistiwa ditentukan penggunaanranah frekuensi yangdidedikasikan perangkat kerasprosesor FFT sebagaimanaditunjukkan dalam blok diagramgambar 9-22.

9.3.5.4. Membangun Topeng Frekuensi

Seperti bentuk lain dari pengujiantopeng, picu topeng frekuensi(juga dikenal sebagai picu ranahfrekuensi) dimulai dengan definisidari topeng pada layar. Definisi inidilakukan dengan mengatur titikfrekuensi dan amplitudonya.Topeng dapat digambarkan titikper titik atau penggambaransecara grafik dengan mouse ataupiranti penunjuk lain. Picu dapatdiatur untuk terjadi bila sinyalberada di luar topeng menerobosbatas atau bila sinyal terjadi tiba-tiba di dalam topeng. Gambar 9-23

menunjukkan topeng frekuensiyang memungkinkan lintasanspektrum normal dari sinyal tapibukan penyimpangan sesaat.Gambar 9-24 menunjukkanperaga spektogram untuk akuisisiyang telah dipicu pada saat sinyalsesaat melebihi topeng. Gambar2-11 . menunjukkan spektrumuntuk bingkai pertama dimanatopeng telah melebihi. Perludicatat bahwa sebelum picu dansetelah picu data dikumpulkan dankeduanya ditunjukkan dalamspektogram.


34/266

404

9.3.5.5. Pewaktuan dan PicuPewaktuan pengendali, biladigunakan bersama dengan picumenawarkan suatu kombinasikuat untuk menganalisa transienatau pewaktuan lain yangberkaitandengan parameter. Panjang

akuisisi menentukan panjangwaktu untuk menyimpan sampelke dalam memori berkaitandengan adanya sinyal picu.Histori akuisisi menentukanseberapa banyak akuisisisebelumnya akan dipertahankansetelah masig-masing picu baru.RSA menunjukkan panjangakuisisi dalam jendela overview

ranah waktu. Panjang spektrummenentukan panjang waktu untukperagakan spektrum yangdihitung. Offset spektrummenentukan penundaan ataumembantu saat terjadi picusampai bingkai FFT mulaidiperagakan. Kedua panjangspektrum dan offset spektrummemiliki resolusi waktu dari satu

bingkai FFT (1024 sampel padakecepatan pengambilan sampelefektif). RSA menunjukkan offsetspektrum dan panjang spektrummenggunakan palang berwarnapada bagian dasar dari jendela

overview ranah waktu. Palangwarna dikunci pada peragabersangkutan.

Panjang analisis menentukanpanjang waktu untuk analisamodulasi dan pengukuran lainyang dibuat didasarkan waktu.

Analisa offset menentukanpenundaan atau picu sesaat

sampai analisa dimulai. RSAmenunjukkan analisa offset danpanjang pemakaian berupa palangwarna pada bagian dasar dari

jendela overview ranah waktu.Palang warna dikunci pada peragayang bersangutan.

Indikator picu keluaranmemungkinkan pemakai untuk

Gambar 9-23: Definisi topeng frekuensi

Gambar 9-24: Spectrogram menunjukkan sinyaltransien diatur pada pembawa. Kursor diatur pada titikpicu sehingga data sebelum picu ditampilkan, diatasgaris kursor dan data setelah picu diperagakan

dibawah garis kursor. Garis sempit putih pada sisi kiridaerah biru dinotasikan data setelah picu.


35/266

405

memilih keluaran TTL yang beradadipanel depan digunakan untukpicu sesaat. Ini dapat digunakanuntuk menyerempakkan

pengukuran RSA denganinstrumen lain seperti osiloskopatau penganalisa logika.

9.3.6.7. Baseband DSPHampir semua pengukuranpenganalisa spektrum waktu riildilakukan melalui pemroses sinyaldigital (DSP) dari aliran data I danQ yang dibangkitkan oleh blok

DDC dan disimpan ke dalammemori akuisisi. Berikut inimerupakan diskripsi dari beberapafungsi utama blok yangdiimplementasikan dengan DSP.

9.3.6.8. Kalibrasi / NormalisasiKalibrasi dan normalisasi

mengganti untuk penguatan danrespon frekuensi dari rangkaiananalog yang mendahuluipengubah analog ke digital (A/D).Kalibrasi dilakukan di pabrik dandisimpan dalam memori berupatable-tabel kalibrasi. Koreksi daritable-tabel yang disimpandiaplikasikan untuk mengukursebagai besaran yang

diperhitungkan. Kalibrasidiberikan ecara teliti dapat dilacakpada lembaga yang

bertanggungjawab pada

standarisasi pengukuran.Normalisasi pengukuran yangdilakukan secara internal untukmengkoreksi variasi yangdisebabkan oleh perubahantemperature, umur dan satuan kesatuan lain yang berbeda. Sepertihalnya kalibrasi, konstantanormalisasi disimpan dalammemori dan diaplikasikan sebagai

koreksi pada perhitunganpengukuran.

9.3.6.8. PenyaringanBanyak proses pengukuran dankalibrasi membutuhkanpenyaringan dalam penambahanpenyaringan dalam IF dan DDC /penghapus. Penyaringandikerjakan secara numeric padasampel I dan Q yang disimpandalam memori.

Pewaktuan, Sinkronisasi danPensampelan kembaliPewaktuan berkaitan dengansebagian besar sinyal kritis pada

kebanyakan sistem RF modern.RSA memberikan analisa yangberkaitan dengan waktu darispektrum, modulasi dan dayasehingga memungkinkan waktuberhubungan antara variasikarakteristik RF untuk diukur danditeliti. Clock sinkronisasi dansinyal pensampelan kembalidibutuhkan untuk demodulasi danpemrosean pulsa.


36/266

406

9.3.6.9. Analisa Transformasi FastFourierFast Fourier Transform (FFT)merupakan jantung daripenganalisa spektrum waktu riil.

Dalam RSA algoritama FFT padaumumnya menerapkantransformasi sinyal ranah waktu kedalam spektrum ranah frekuensi.Secara konsep, pemrosesan FFTdapat dipandang sebagaimelewatkan sinyal melaluisekumpulan penyaring paralleldengan frekuensi resolusi danlebar band sama. Keluaran FFT

pada umumnya harga kompleks.Untuk analisa spektrum, amplitudodari hasil kompleks biasanyasangat menarik. Proses FFTdimulai dengan penghapusan dankomponen base band I dan Qdisaring dengan baik, yang manaditampilkan dalam bentuk sinyalkompleks dengan I sebagaibagian riil dan Q sebagai bagian

imaginer. Dalam pemrosesan FFT,sampel diatur dari sinyal kompleksI dan Q diperoses pada saat yangsama. Pengaturan sampeldinamakan bingkai FFT. FFTberfungsi pada sampel sinyalwaktu dan menghasilkan sampelfungsi frekuensi dengan panjangyang sama. Jumlah sampel dalamFFT, pada umumnya berupa dayadari 2, juga dinamakan ukuranFFT. Misal 1024 titik FFT dapatditransformasi 1024 I dan 1024 Qke dalam sample 1024 titik ranahfrekuensi kompleks dalam diskusisebelumnya penyaring-penyaringinidihubungkan secara parallel.Dua garis spektrum lebih dekat

dibanding lebar bin tidak bisadipecahkan. Resolusi frekuensiFFT merupakan lebar masing-

masing frekuensi bin, samadengan frekuesni sampel dibagidengan ukuran FFT.

Memberikan frekuensi sampelsama, ukuran FFT lebih besarresolusi frekuensi lebih halus.Untuk RSA dengan kecepatanpengambilan sampel 25,6 MHzdan ukuran FFT 1024, resolusi

frekuensi adalah 25 kHz. Resolusifrekuensi dapat ditingkatkandengan menambah ukuran FFTatau dengan mengurangi frekuensisampel. RSA, sebagaimana telahdisebutkan di atas menggunakanDigital Down Converter danpenghapusan untuk mengurangikecepatan pengambilan sampelefektf sebagai span frekuensi

yang sempit, secara efektifmenawarkan resolusi waktu untukresolusi frekuensi. Sementaraukuran FFT dipertahankan danpenghitungan kompleksitas ketingkat yang dapat dikendalikan.Pendekatan ini memungkinkanresolusi halus pada span sempittanpa waktu perhitunganberlebihan. Pada span lebardimana resolusi frekuensi cukuplebih kasar.

Batas praktis pada ukuran FFTadalah seringnya peragaanresolusi. Karena suatu FFTresolusi lebih besar dari pada

jumlah titik yang diperagakan.


37/266

407

Gambar 9-25: Satu bingkai spektogram yang menunjukkan kejadian

picu dimana sinyal transien terjadi disekitar topeng frekuensi

Gambar 9-26: Tiga bingkai sampel sinyal ranah waktu

9.3.6.9.1. JendelaAda suatu asumsi yang tidak bisadipisahkan dalam matematikadari Discrete Fourier Transformdan analisa FFT yang mana data

diproses berupa perioda tunggaldari pengulangan sinyal. Gambar9-26 melukiskan serangkaiansampel ranah waktu. Pada saatmemproses FFT diaplikasikanpada bingka 2, misal perluasansinyal periodik. Discontinuitasantar bingkai berurutan padaumumnya terjadi sepertiditunjukkan pada gambar 9-27Tiruan diskontinuitas menimbulkan

respon palsu tidak ada dalamsinyal aslinya, yang dapatmembuat tidak mungkin untukmendeteksi sinyal kecil yang

berada didekat yang besar. Iniberpengaruh dinamakankebocoran spektrum.

RSA menerapkan teknik jendelapada bingkai FFT sebelumpemrosesan FFT dibentuk untukmengurangi pengaruh kebocoranspektrum. Fungsi jendela padaumumnya mempunyai bentuk bel.Terdapat sejumlah fungsi

Gambar 9-27: Diskontinuitas yang disebabkan olehekstensi periodic dari sampel dan bingkai tunggal


38/266

408

jendelam yang popular Blackman-Haris profil 4B(BH4B) ditunjukkan

dalam gambar 9-28.

Gambar 9-28: Profil jendelaBlackman-Harris 4B (BH4B)

Fungsi jendela Blackman-Haris 4Bditunjukkan dalam gambar 9-25.memiliki harga nol untuk sampelpertama dan terakhir dan kurvakontinyu diantaranya. Perkalianbingkai FFT dengan fungsi jendelamengurangi diskontinuitas padaakhir bingkai. Dalam kasus ini

jendela Blackman-Haris, dapatmengurangi diskontinuitasbersama.

9.3.6.9.2. Efek jendela adalahuntuk menempatkanbeban lebih besarpada sampel

di pusat jendela dibandingmen]jauh dari pusat, membawaharga nol pada akhir. Ini dapatdipirkan secara efektif mengurangiwaktu yang dihitung oleh FFT.Waktu dan frekuensi adalah

jumlah timbale balik. Semakinkecil waktu sampel resolusifrekuensi semakin lemah (lebar).Untuk jendela Blackman-Haris 4B,resolusi frekuensi efektifmendekati dua kalli sebaik nilai

yang dapat dicapai tanpa jendela..Implikasi lain dari jendela adalahdata ranah waktu dimodifikasidengan menghasilkan jendelasuatu keluaran spektrum FFTyang sangat sensitive terhadapperilaku pusat bingkai, dan tidak

dapat merasakan perilaku dipermulaan dan akhir bingkai.Sinyal transien muncul dekat salahsatu ujung dari bingkai FFT yangdilonggarkan dan dapat luputsemuanya sama sekali. Masalahini dapa diselesaikan denganmenggunakan bingkai tumpangtindih, teknik kompleks meliputitrade-off antara penghitunganwaktu dan kerataan ranah waktuuntuk mencapai performansi yangdiinginkan. Secara singkatdiuraikan di bawah ini.

9.3.6.9.3. Pemrosesan PaskaFFT

Karena fungsi jendelamelemahkan sinyal pada keduaujung dari bingkai, ini mengurangidaya sinyal keseluruhan,


39/266

409

amplitudo spektrum diukur dariFFT dengan jendela harus diskalauntuk memberikan pembacaanamplitudo dengan benar. Untuk

sinal gelombang sinus murni factorskala merupakan penguatan DCdari fungsi jendela. Setelahpemrosesan juga digunakan untukmenghitung amplitudo spektrumdengan menjumlahkan bagian riilyang dikotak dan bagian kotakimaginer pada setiap bin FFT.Spektrum amplitudo padaumumnya diperagakan dalam

skala logaritmis sehingga berbedadengan frekuensi cakupanampitudo lebar dan diperagakansecara serempak pada layar yangsama.

9.3.6.9.4. Bingkai Overlap

Beberapa penganalisa spektrumwaktu riil dapat dioperasikandalam mode waktu riil denganbingkai tumpang tindih. Pada saat

ini terjadi, bingkai sebelumnyadiproses pada saat sama denganbingkai baru diperoleh. Gambar 2-29. menunjukan bagaimanabingkai diperoleh dan diproses.Satu keuntungan dari bingkaitumpang tindih kecepatanpenyegaran peraga ditingkatkan,efek yang paling nyata dalammembatasi span yang diperoleh

sempit waktu akuisisi panjang.Tanpa bingkai overlap, layarperaga tidak dapat diperbaharuisampai diperoleh bingkai barumasuk. Dengan bingkai overlap,bingkai baru diperagakan sebelumbingkai sebelumnya diselesaikan.

Waktu

Gambar 9-29: Sinyal akuisisi, pemrosesan dan peraga menggunakan bingkaioverlap

Keuntungan lain peraga ranahfrekuensi dalam peraga

spektogram. Karena jendelamenyaring mengurangi konstribusidari sampel pada setiap akhirbingkai ke nol, spektrum terjadipada sambungan antara duabingkai, diatur dapat hilang jikabingkai tidak overlap.Bagaimanapun, mempunyaibingkai yang overlap memastikanbahwa semua spektrum akan

dapat dilihat pada peragaspektrogram dengan mengabaikan

efek jendela.

9.3.6.9.5. Analisa ModulasiModulasi merupakan alat yangmelewatkan sinyal RF sebagaipembawa informasi. Analisismodulasi menggunakan RSA tidakhanya mentransmisikan isi datanamun juga mengukur secaraakurat dengan sinyal yang

Bin kai 1 Bingkai 1

Bingkai 2

Bingkai 3Bingkai 3

Bingkai 2

Bingkai 4 Bingkai 3


40/266

410

dimodulasikan. Lebih dari itu,mengukur banyaknya kesalahandan pelemahan yangmenurunkan tingkat kualitas

modulasi.Sistem komunikasimodern telah secara ddrastisditingkatkan jumlah formatmodulasi yang digunakan.Kemampuan menganalisa RSApada banyak format dan memilikiarsitektur yang memungkinkanuntuk menganalisa format baru.

9.3.6.10. Modulasi Amplitudo,

Frekuensi dan PasaPembawa RF dapatmengantarkan informasi dalambanyak cara didasarkan padavariasi amplitudo, pasa daripembawa. Frekuensi merupakanwaktu yang diturunkan dari phasa.Frekuensi modulasi (FM)meskipun waktu diturunkan daripasa modulasi (PM). Pengunci

pergeseran pasa quadrature(QPSK) merupakan formatmodulasi digital yang symbol

berbagai titik keputusan terjadipada 90 dari pasa. Quadratute

Amplitudo Modulation (AM)merupakan format modulasi

tingkat tinggi yang keduaamplitudo dan pasa divariasisecara serempak untukmemberikan berbagai keadaan.Bahkan format modulasi sangatkompleks seperti OrthoganalFrequency Division Multiplexing(OFDM) dapat menjadidekomposisi kedalam besarandan komponen pasa. Besaran dan

pasa dapat dipandang sebagaipanjang dan sudut vector dalamsistem coordinator polar. Pada itikyang sama dapat diekspresikandalam koordinatcartesian ataukoordinat segi empat. Format I/Qdari sampel waktu disimpan dalammemori oleh RSA secaramatematis ekuivalen koordinatCartesian, I dengan

mempresentasikan I horizontalatau komponen X dan Q vertikalsebagai komponen Y.

Gambar 9-30. mengilustrasikanbesaran dan pasa dari vectorsepanjang komponen I dan Q.Demodulasi Am terdiri daripenghitungan besaran sesaat

untuk setiap sampel I/Q disimpandalam memoro danmenggambarkan hasil dari waktuke waktu. Modulasi PM terdiri daripenghitungan sudut pasa dari

Gambar 9-30 Vektor besaran dan pasa

Besar =

Fasa = tan-1 (Q/I)

I2 + Q2

I

Q


41/266

411

sampel I dan Q dalam memori dan menggambarkannya dari waktu kewaktu setelah penghitungan untuk discontinuitas dari fungsi arctangent

pada /2. Suatu kali pasa PM dihitung untuk direkamwaktunya, FM dapat dihitung dengan mengambil waktu penurunan.

9.3.6.10.1.Modulasi DigitalPemrosesan sinyal dalam sistemkomunikasi digital pada umumnyaditunjukkan pada gambar 9-31.Proses memancarkan dimulaidengan mengirim data dan clock.Data dan clock dilewatkan melaluisebuah encoder yang menyusundata kembali, dan menambahkan

bit sinkronisasi sertamengembalikan jika terjadikesalahan dalam membuat sandi

dan perebutan (scrambling). Datakemudian dipisah ke dalam alur Idan Q dan disaring, perubahanbentuk gelombang dari bit keanalog yang kemudian dikonversike atas ke dalam kanal yang tepatdan dipancarkan ke udara. Padasaat dipancarkan sinyal

mengalami penurunan karenapengaruh lingkungan yang tidakbisa diacuhkan.

Gambar 9-31 : Tipikal sistem telekomunikasi digital

Filter

Sinyal

Pemancar

Penerima

Enkode

Data

Cloc

I

Q

IQ

Osilato

r

konver

si IQ

Osilato

r lokal

Perbaik

an

frekuens

i clock,

data

Demodulasi

Dekoder

Data

Cloc


42/266

412

Proses penerimaan kebalikandengan proses transmisi denganbeberapa langkah tambahan.

Sinyal RF dikonversi turun kesinyal baseband I dan Q yangdilewatkan melalui penyarinng Rxseringkali dirancang untukmemindahkan interferensi inter-simbol. Kemudian sinyalditeruskan melalui algoritmadikembalikan pada frekuensi, pasadan data dengan tepat. Inidiperlukan untuk mengkoreksi

penundaan multi alur danpergeseran Doppler dalam alurdan kenyataan bahwa osilator Rxdan Tx tidak selalu disinkronkan.Frekuensi, pasa dan clockdibetulkan, sinyal didemodulasidan didekode kesalahan dikoreksidan bit dibetulkan.

Banyak variasi modulasi digitalmeliputi FSK yang umum dikenal,BPSK, QPSK, GMSK, QAM,

OFDM dan yang lain. Modulasidigital seringkali dikombinasidengan penyaring, pengendalidaya, koreksi kesalahan danprotocol komunikasi meliputistandard komunikasi digitaltertentu yang tujuannya adalahuntuk mentransmisikan bit bebaskesalahan dari informasi antarradio ujung berlawanan dari

sebuah hubungan. Sebagianbesar kompleksitas terjadi dalamformat komunikasi digitaldiperlukan untuk menggantikesalahan dan pelemahan yangmasuk sistem sebagai sinyal yangberjalan melalui udara.

Gambar 9-32: Blok diagram analisa modulasi RSA

KonversiI Q

Osilatorlokal

Perbaikandata, cloc k

dan

Rekonstruks

Com

p

Comparator

Filter Rx

I

Q

Analisis modulasi

RSTA

sebenarny

idea

I QQ

I

Mode

operasi

RSTA


43/266

413

Tahapan pemrosesan sinyaldiperlukan untuk analisis modulasidigital diilustrasikan dalam gambar

9-32. Dasar pemrosesan samaseperti penerima kecuali bahwapembetulan symbol digunakanuntuk mengkonstruksi secaramatematis sinyal I dan Q ideal.Sinyal ideal ini dibandingkandengan yang sebenarnya atauditurunkan sinyal I dan Q untukmenghasilkan analisis pengukuranmodulasi yang diperlukan.

9.3.6.10.1. Pengukuran Daya danStatistik

RSA dapat melaksanakanpengukuran daya pada kduaranah frekuensi dan ranah waktu.Pengukuran ranah waktu dibuatdengan memadukan daya dalambaseband I dan Q, sinyal disimpandalam memori sampai interval

waktu tertentu. Pengukuran ranahfrekuensi dibuat dengan

memadukan daya dalam spektrumsampai interval frekuensi tertentu.Penyaring kanal diperlukan untuk

banyak pengukuran yang standar,kemungkinan diaplikasikan padakanal daya. Parameter kalibrasidan normalisasi juga diaplikasikanuntuk mempertahankan katelitianpada semua kondisi yangdispesifikasikan.

Komunikasi standar seringkalimenspesifikasi pengukuran

statistik untuk komponen danpiranti akhir pemakai. RSAmemiliki pengukuran rutinmenghitung statistik yangdemikian seperti ComplementaryCumulative Distribution Function(CCDF) dari sinyal yang seringkalidigunakan untukmengkarakterisasi perilaku dayapuncak ke rerata dari sinyal yang

dimodulasi kompleks.

9.3.6.10.2. Pengukuran Dengan Real-Time SpektrumBeberapa hal detail yangbersangkutan kecepatanpengambialn sampel dan jumlahtitik FFT merupakan produkmandiri. Sebagaimana pengukuan

yang lain dalam pembahasan iniberisi informasi aplikasi khususRSA dan WCA seri penganalisaspektrum waktu riil.

9.3.6.11. Pengukuran Ranah Frekuensi9.3.6.11.1. SA waktu RiilMode ini memberikanpengambilan tak terikat dalamwaktu riil, pemicuan waktu riil dankemampuan menganalisapengambilan data ranah waktudiperagakan menggunakan daya

terhadap frekeunsi danspektogram. Mode ini jugamemberikan beberapapengukuran otomatis sepertipengukuran frekuensi pembawaditunjukkan pada gambar 9-33.


44/266

414

Gambar 9-33:Spektogram frekuensi sinyal hopping mode SA waktu riil

Spektogram mempunyai tiga sumbu :

Bila dikombinasikan dengankemampuan pemicuan waktu riil,ditunjukkan dalam gambar 9-34.spektogram menjadi alatpengukuran yang lebih berganaguna untuk sinyal RF dinamis. Adabeberapa hal yang harus diingatpada saat menggunakan peragaspektogram :

Bingkai waktu span-mandiri

(span lebar = waktu singkat) Satu langkah vertikal melalui

spektogram sama dengan satuframe waktu riil

Satu bingkai waktu riil samadengan 1024 sampel ranahwaktu

Bingkai terlama berada padapuncak layar, bingkai terbaruada pada dasar layar

Data dalam blok secara takterikat diambil dan dalamwaktu yangbersangkutan

Garis hitam horizontal padapenampilan spektogrammenunjukkan batas antar blok.Terdapat tiga celah dalam

waktu yang terjadi antarakuisisi.

Garis putih pada sisi kiri dariperaga spektogrammenandakan data setelahdipicu

Gambar 9-34: Beberapa blok yang diperolehdengan menggunakan picu topeng frekuensiuntuk mengukur pengulangan frekuensitransien pensaklaran

1. Sumbu horizontal menampilkanfrekuensi

2. Sumbu vertikal menampilkan waktu3. Warna menunjukkan besarnya

amplitudo


45/266

415

9.3.11.2. Standar SAMode standar SA ditunjukkandalam gambar 9-35, memberikanpengukuran ranah frekuensi yang

menandingi SA sapuantradisional. Span frekuensi yangmelebihi lebar band waktu riil dariinstrumen, ini dicapai denganmengatur span RSA seperti padapenganalisa spektrum tradisional

kebanyakan. Mode ini jugamemberikan RBW yang dapatdiatur, fungsi rerata dan

kemampuan mengatur FFT danpengaturan jendela. Picu waktu riildan pengambilan tak terikat wakturiil tidak dapat disediakan dalammode SA standar.

Gambar 9-35: Mode SA standar menunjukkan pengukuran frekuensi diatas1GHZ menggunakan span maxhold

9.3.6.11.3. SA Dengan SpektrogramMode SA dengan spektogrammemberikan fungsi sama sepertimode SA standar dengantambahan peraga spektogram.Mode ini memungkinkan pemakaimemilih span yang lebih besar daripada lebar band maksimumakuisisi waktu riil dari RSA. Tidaksebagaimana dalam mode SA

waktu riil, meskipun SA denganmode spektogram tidak memilikipicu waktu riil, tidak adapengembailan tanpa ikatan datatidak disimpan dalam memoriinstrumen. Ini membuatnya tidakmungkin untuk memutar balikmembaca waktu melalui data yangdiperagakan pada spektogram.

9.3.6.11.4. Pengukuran Ranah WaktuPengukuran frekuensi terhadapwaktu memperagakanfrekuensipada sumbu vertikal danwaktu pada sumbuhorisontal. Inimemberikan hasil serupa denganapa yang ditunjukan pada peragaspektogram, dengan dua hal

penting yangberbeda. Pertamapandangan frekeunsi terhadapwaktu mempunyai resolusi ranahwaktu yang lebih baik dari padaspektogram. Kedua pengukuranini menghitung nilai reratafrekuensi tunggal untuk setiap titik

Gambar 9-36 Perbandingan spektogram

frekuensi terhadap waktu


46/266

416

waktu, alat ini tidak dapatmemperagakan berbagai sinyalRF seperti yang dapat dilakukanspektogram.

Spektogram merupakan kom[ilasidari bingkai dan memiliki garisdemi garis resolusi waktu yangsama dengan panjang satubingkai dan pandangan frekuensiterhadap waktu memiliki resolusiwaktu satu interval sampel.Dengan asumsi 1024 sampeldalam satu bingkai, resolusi dalam

mode ini adalah 1024 kali lebihhalus dari pada spektogram. Inimembuat mudah untuk melihatpergeseran frekuensi yang kecildalam detil besar. Fungsi hampirmenyerupai counter yang sangatcepat. Setiap 1024 titik sampelmenunjukkan harga frekuensi,apakah span beberapa ratus hertzatau megahertz. Frekuensi sinyal

konstan sebagaimana CW danAM menghasilkan suatu tingkatperaga datar.

Pandangan frekuensi terhadapwaktu memberikan hasil terbaikbila terdapat sinyal yang relatipkuat pada frekuensi yang unik.Gambar 3-4 merupakan ilustrasiperbandingan yang sederhanafrekuensi terhadap waktu

diperagakan dengan spektogram.Peraga frekuensi terhadap waktumerupakan suatu cara melihatyang diperbesar memperbesar

sebagian dari spektrogram. Inisangat bermanfaat untuk mengujikejadian transien seperti frekuensiovershoot dan ringing. Bilaterdapat berbagai sinyal dalamlingkungan yang diukur, atausinyal dengan tingkat noise atauada sebentar, spektogram tetapmenunjukkan yang dikehendaki.Ini memberikan visualisasi dari

semua frekuensi dan aktivitasamplitudo pada span yang telahdipilih. Gambar 9-37, 9-38, and 9-39 menunjukkan tiga pandangananalisa yang berbeda dari akuisisiyang sama. Sebagaimanaditunjukkan dalam gambar 9-37.picu topeng frekuensi digunakanuntuk mengambil sinyal transienyang berasal dari pemancar

mempunyai permasalahan denganstabilitas frekwensi selamabekerja. Karena osilator tidakdiatur pada frekeunsi senter layar,sinyal RF pecahkan topengfrekuensi ditunjukkan pada sisi kirikarena picu. Gambar spektogrampada sisi kanan menunjukkanperilaku frekuensi dari alat yangdiamati.


47/266

417

Gambar 9-37: Spektogram pengesetan frekuensidi atas 5 MHz of dan waktu 35 ms

Pada dua gambar peragabeikutnya menunjukkan frekuensiterhadap waktu dari sinyal yangsama, gambar 9-38. menunjukkanperilaku frekuensi yang sama

seperti spektogram yangmenggunakan panjang analisa 25ms. Gambar 9-39 menunjukkan

kemampuan untuk memperbesarsuatu analisa panjang 1ms,menunjukkan perubahan frekuensidari waktu ke waktu denganresolusi ranah waktu yang lebih

halus. Ini mengungkapkan sisaosilasi pada sinyal yang terjadisetelah frekuensi mantap benar.

9.3.6.11.5. Daya Terhadap WaktuPeraga daya terhadap waktu(gambar 9-40.) menunjukkanbagaimana daya dari perubahansinyal pada sampel dengan basissampel. Amplitudo sinyal

digambarkan dalam skalalogaritmis dBm. Peraga ini serupadengan osiloskop pandanganranah waktu sumbu horizontalmemperlihatkan waktu. Sumbu

Gambar 9-38: Frekuensi terhadap waktupengesetan di atas 5 MHz dan waktu 25

ms

Gambar 9-39: Pengesetanfrekuensi diatas 50Hz darifrekuensi dan waktu 1msyang diperbesar


48/266

418

vertikal menunjukan daya padaskala log, skala linier tegangandiganti dan diperlihatkan daya totalyang dideteksi dalam span yang

dipilih. Daya sinyal konstan akan

diperagakan jejak rata karenatidak ada perubahan rerata dayaper siklus. Setiap titik sampelwaktu, daya dihitung sebagai

berikut :

Gambar 9-40. Peraga daya terhadap waktuGambar 9-41. Pengukuran CCDF

Peraga daya terhadap waktu dapat disediakan dalam jendela overview untuksemua pengukuran waktu riil. Ini dapat juga ditunjukkan jendela analisamenggunakan mode daya terhadap waktu.

9.3.6.11.6. Komulatif Komplementer9.3.6.11.6.1. Fungsi DistribusiPandangan peragaComplementary CumulativeDistribution Function (CCDF)kemungkinan daya puncak diatasrerata melampaui sinyal yangdiukur, amplitudo diperagakanpada sumbu horizontal.Kemungkinan diperagakansebagai persen dalam skalavertikal. Sumbu vertikal logaritmis.

Analisa DDF mengukur factorcrest variasi waktu, yang mana inipenting untuk sinyaldigitalkebanyakan, khususnyayang menggunakan CDMA atau

OFDM. Faktor crest merupakanperbandingan puncak tegangansinyal dibagi dengan reratategangan, hasil diekspresikandalam dB.

Faktor crest sinyal menentukanseberapa linier suatu pemancaratau penerima harus padatingkatan berapa sehingga mampu


49/266

419

mencegah distorsi sinyal padatingkat yang tidak dapat diterima.Kurva CCDF ditunjukkan dalamgambar 9-41. sinyal diukur dalam

warna kuning dan jejak acuanGaussian biru. CCDF dan factorcrest menarik khususnya paraperancang yang harusmenyeimbangkan konsumsi dayadan performansi distorsi dari suatupiranti seperti penguat.

9.3.6.11.6.2. I/Q TerhadapWaktu

Transien I/Q terhadap waktuditunjukkan pada gambar 9-42.merupakan pandangan lain ranahwaktu yang diperagakan amplitudo

I dan Q sebagai fungsi waktu.Pengukuran ini ditunjukkan sinalkeluaran I dan Q yang berasal daripengubah digital menurun .

Sebagai hasilnya, peraga ini tidakdisinkronkan dengan modulasiyang mungkin ada pada sinyalyang sedang dianalisa, tidaksebagaimana pada modepengukuran I/Q terhadap waktudalam demodulasi digital.Pengukuran ini dapatdimanfaatkan sebagai alat pencarigangguan untuk pemakai ahli,

khususnya berkaitan dengankesalahan ketidakstabilanfrekuensi dan pasa.

Gambar 9-45: Analisa

demodulasi PM pasa tak stabilmelebihi panjang burst.

Gambar 9-42.

Pengukuranpengaturan transien

I/Q terhadap waktu untuk data

Gambar 9-43.: Analisa demodulasiAM sinyal pulsadengan menggunakan penguncipergeseran amplitudo

Gambar 9-44.: Analisa demodulasiFM sinyal yang dimodulasidengan sinus


50/266

420

9.3.11.6.3.Pengukuran Ranah ModulasiAnalisis Modulasi AnalogPengukuran mode analogdemodulasi untuk mendemodulasidan menganalisa emplitudomodulasi (gambar 9-43), frekuensimodulasi (Gambar 9-44.) danmodulasi pasa (gambar 9-45.).Seperti pada pengukuran ranahwaktu , alat ini didasarkan padakonsep analisis berbagai ranah,spektrum dan analisis jendeladapat diposisikan dimana sajadalam blok yang ditunjukkandalam jendela overview.

9.3.6.11.7. Analisis ModulasiDigital

Mode demodulasi digital dapatmendemodulasikan danmenganalisa sinyal digitalkebanyakan didasarkan padapenguncian pergeseran pasa(PSK), penguncian pergeseranfrekuensi (FSK) dan modulasiamplitudo Quadrature (QAM).

RSA memebrikan cakupan lebardari pengukuran meliputikonstelasi, besar kesalahan vector(EVM), besar kesalahan,kesalahan pasa, demodulasi I/Oterhadap waktu, table symbol dandiagram mata. Untuk membuatpengukuran ini, diperlukanpengaturan variable yang tepatseperti jenis modulasi, kecepatansymbol, pengukuran jenniespenyaring, dan acuan jenispenyaring. RSA memberikansolusi yang kuat untukkarakterisasi dinamika sinyaldimodulasi denganmengkombinasikan pengukurandemodulasi digital dari VSAdengan pemicuan waktu riil dananalisa multi ranah yangdikorelasikan dengan waktu,seperti diilustrasikan pada gambar9-46, 9-47 dan 9-48.

Gambar 9-47 Peraga konstelasimenunjukkan pasa

Gambar 9-46: Analisa EVM dari waktuke waktu sinyal 16 QAMmengungkapkan distorsi amplitudo


51/266

421

9.3.6.11.8. Analisis Modulasi StandarRSA juga memberikan solusi untuk analisis modulasi dari beberapakomunikasi standar seperti W-CDMA, HSDPA, GSM/EDGE, CDMA2000, 1 X EV-DO. Gambar 3-49 dan 3-50 menunjukkan contoh analisismodulasi standar.

Gambar 9-50: Spektogram, konstelasi,EVM dan kesalahan pasa terhadapwaktu dari frekuensi hopping sinyal

Gambar 9-49: Analisa modulasi W-CDMA

handset dibuka loop penendali daya.Peragaan konstelasi (rendah kanan)menunjukkan kesalahan berkaitan denganglitch besaryang terjad selama leveltransisi yang dapat dilihat dalam hubungandaya terhadap waktu (atas kiri)

Gambar 9-48: Peraga diagram mata menunjukkan

kesalahan besaran rendah dalam sinyal PDC


52/266

422

.

9.3.6.11.9. Peraga KodogramPeraga codogram gambar 9-51dari penganalisa spektrum wakturiil ditambah sumbu waktu untukpengukuran daya ranah kodeuntuk komunikasi standardidasarkan CDMA. Sepertispektogram, kodogram secaraintuitif menunjukkan perubahandari waktu ke waktu. Gambar 9-52. merupakan peraga kodogramdari RSA. Kodogram ini khususmensimulasi W-CDMA

dimampatkan mode hand-offkecepatan data sementaraditambah untuk membuat ruangringkas. Terdapat celahsementara dalam transmisi, celahini mengijinkan penggunanaperalatan dual-mode W-CDMA/GSM untuk mengamatiketersediaan GSM di stasiunbasis, sementara tetapdihubungkan ke W-CDMA node B.

Macam-macam model Penganalisa Spektrum di PasaranPenganalisa spektrum gelombang mikro yang telahditingkatkan dengan cakupan frekuensi 9 kHz sampai 22GHz.

Penganalisa spektrum dengan cakupan 9 kHz sampai 30GHz . Mempunyai keunggulan performansi distorsirendah dan tingkat ketelitian frekuensi tinggi dan mudahdigunakan.

Keunggulan lebar band dari 2 kHz sampai 40 GHz.

Gambar 9-51: Ilustrasi peraga

codogram

Gambar 9-52: Pengukuran kodogramdari mode W-CDMA diringkaskesalahan pasa terhadap

waktu dari frekuensi hopping sinyal


53/266

423

Penganalisa spektrum protabel dengan leba band 9 kHzsampai 26,5 GHz. Penganalisa spektrummengkombinasi pasa noise, sensitivitas, lebar bandresolusi 1 Hz, cakupan penalaan sintesa dan dinamika

lebar.Penganalisa spektrum dengan cakupan frekuensi dari100 Hz sampai GHz. Penganalisa spektrum sapuantertala dengan analog ke digital untuk peragaan dananalisa data.

Penganalisa spektrum dengan lebar band 3 GHz. secaranormal digunakan dengan pembangkit sinyal noiserendah untuk memperbaiki sistem.

Penganalisa spektrum dengan keunggulan performansi

dan kemampuan menekan harga, Perancangan ahli danteknisi membutuhkan peningkatn sebelumnya berupaperalatan penganalisa spektrum yang ekonomis.

Penganalisa spektrum dirancang untuk mengantarkanketelitian analisis gelombang nirkable LAN dan sinyalseluler tinggi, meliputi sistem medis monitoring pasiennirkabel.

Penganalisa spektrum dirancang untuk mengantarkanketelitian analisis gelombang nirkable LAN dan sinyalseluler tinggi, meliputi sistem medis monitoring pasien

nirkabel, cakupan dinamis dari 101 dB merupakan yangterbaik dalam tingkatan ini.

Gambar 9-53. Mac am -mac am m ode l penganalisa spek trum di

pasaran

9.3.6.11.10. Data dan SpesifikasiBeberapa model penganalisa spektrum waktu riil disediakan denganspesisikasi di bawah ini.

Tabel 9- 3 Spesifikasi


54/266

424

Data Spesikasi

Tabel 9- 4 Data spesifikasi

9.4. Aplikasi Dalam Penggunaan9.4.1. Informasi KeselamatanBerikut ini simbol-simbolkeamanan yang digunakan padamanual ini. Familiarkan diri anda

dengan symbol-simbol besertamaknanya sebelummengoperasikan peralatan ini.

Tabel 9-5. Simbol-simbol keamanan

Peringatan Mengingatkan adanya resiko.

Perhatikan prosedur yang jika dilakukan secara tidak benar ataudiabaikan dapat mengakibatkan luka atau menewaskan. Janganberproses di luar peringatan sampai kondisi-kondisi yangditandai secara aman didapatkan dan dipahami.

Perhatian Perhatikan tanda resiko. Ini merupakan perhatian terhadapprosdur jika tidak dilakukan dengan benar atau diabaikan dapat

mengakibatkan kerusakan atau merusakan instrument. Janganberproses di luar tanda perhatiansampai kondisi yang ditandai secara aman ditemui dandipahami.

Catatan Catatan perlu informasi khusus untuk diperhatikan pemakai.Menyediakan informasi operasional atau instruksi tambahan dimana pemakai harus sadar.

Dokumentasi lambang instruksi. Produk ditandai denganlambang ini bila diperlukan pemakai untuk mengacu padainstruksi dokumentasi.


55/266

425

Lambang ini digunakan untuk menandai posisi saklar salurandaya.

Simbol ini digunakan untuk menandai posisi stanbby (siap pakai)

dari saklar daya.Simbol menunjukan bahwa daya masukan yang diperlukanadalah AC.

Kebutuhan a lat meliputi :

Tab el 9-6. Kebutuhan ala t pe lengkap

Test Equipment Spesifikasi Jumlah

Sumber sinyal

Sinyal Generator 0,25 MHz sampai 4 MhzExt RF input

2

Adapter 3

Type-N(m) ke BNC (f)

Terminasi 50 Type

N(m)

Kabel

BNC 122 cm 3

Jembatan penyearah 1

Filter Bandpass Cut off 200 Mhz bandwidth 10Mhz

2

Low pass filter Frekuensi cut off 300 MHz 2

Antena RF

9.4.2. Mengukur perbedaan antara dua sinyal pada layar

Dengan menggunakanpenganalisa, mudah untukmembandingkan perbedaanfrekuensi dan amplitudo sinyal,

yang demikian ini seperti spektrumsinyal radio atau televise.Penganalisa fungsi dapatmembandingkan dua sinyal padasaat keduanya pada saat yangsama muncul pada layar ataupada saat hanya satu muncul padalayar.

Melakukan preset denganmenekan tombol preset bilaada.

Menghubungkan RF output 10MHz dari panel belakang keINPUT pada panel depan.

Mengaur frekuensi pada 30MHz dengan menekanFrequency, pada frekuensisenter 30 MHz.

Mengatur span pada 50 MHzdengan menekan SPAN, span50 MHz.


56/266

426

Mengatur resolusi lebar bandke penghubung penganalisaspektrum dengan menekanBW/Avg, Res BW (SA).

Mengatur sumbu X pada dBmdengan menekan AMPLITUDO,

juga pada sumbu Y dalamsatuan dBm.

Mengatur tingkat acuan pada10dBm dengan menekan

AMPLITUDO, Ref Level 10

dBm. Sinyal

20080818104518-alat ukur dan teknik pengukuran 3-3

Documents