keren

Teknik Telekomunikasi PNJ

KB 2

Satuan dalam system telekomunikasi

Knowledge is the foundation of civi l isation

PENDAHULUAN

Desibel (Lambang Internasional = dB) adalah satuan untuk mengukur intensitas suara. Satu desibel ekivalen dengan sepersepuluh Bel. Huruf "B" pada dB ditulis dengan huruf besar karena merupakan bagian dari nama penemunya, yaitu Bell.Decibels (dB) digunakan secra khusus untuk mengukur dan mneghitung nilai dari analisis noise, sistem audio, perhitungan gain sistem mikrowave, analisis link-budget sistem satelite, gain daya antena, perhitungan link-budget dan pengukuran sistem komunikasi lainnya. Satuan dB digunakan dalam menentukan level sinyal input dan output yang dibutuhkan untuk berbagai sistem komunikasi. Saat menggunakan pengukurana dB, level referensi dispesifikasikan atau digunakan untuk aplikasi tertentu. Contohnya pada sistem broadcast konsol audio mempunyai level input 0dBm yang dispesifikasikan untuk kebutuhan level audio input dan output dengan modulasi 100% dan beban terteminasi 600Ω.

TUJUAN

Mahasiswa mampu menjelaskan satuan dasar yang digunakan pada sistem telekomunikasi

Satuan daya dBm dan dBw Losses, attenuasi dan gain dB dBi Penjumlahan dan pengurangan dBm atau dBW dengan dB Satuan dBuV Penjumlahan dua input daya Aplikasi didalam jaringan komunikasi

BAHAN BACAAN

Tomasi Wayne; Electronic Communication System; Prentice hall, 2001, 4th

Sistem Telekomunikasi Sri Danaryani

http://id.wikipedia.org/wiki/Alexander_Graham_Bell

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bel&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Suara


Miller M. Garry; Beasley S. Jeffrey; Modern Electronic Communication; Prentice Hall;2002, 7th

1. Decibel (dB)

Decibel (dB) adalah satuan logaritmis yang mengindikasikan perbandingan dari besaran phisik (biasanya daya atau kerapatan/intensitas) relatif terhadap level referensi yang tertentu. Perbandingan dalam decibel merupakan 10x logaritma basis 10 dari perbandingan dua besaran daya. Decibel banyak digunakan dalam pengukuran dalam bidang sain dan teknik rekayasa. Dalam elektronik decibel digunakan juga untuk menyatakan gain dari amplifier/penguat, attenuasi dari sinyal dan perbandingan Signal terhadap Noise. Decibel mempunyai kemampuan untuk menyatakan bentuk perkalian atau perbandingan dalam bentuk penjumlahan atau pengurangan (persamaan 2.1).

2.1

2. dBW dan dBm

Ketika pengukuran didasarkan pada daya atau intensitas daya yang dibandingkan dengan daya sebesar 1Watt , rasio diekpresikan dalam dBW dengan persamaan menjadi seperti persamaan 2.2.

2.2

Jika daya pengukuran 1 watt maka hasilnya

Jika daya pengukuran 1 watt ingin dinyatakan dalam dBm (persamaan 2.3)

2.3

Sehingga dapat disimpulkan

2.4

Dengan persamaan tersebut dapat dihitung dengan mudah konversi dari dBW ke dBm, misalkan 10 Watt = 104 mWatt.

10 Watt = 10 log 10 watt = 10 dBW10 Watt = 104 mwatt = 10 log 104 mwatt = 40 dBm 10 Watt = 10 dBW = 40 dBm

Sebelumnya 1 Watt = 0 dBW = 30 dBm

Dapat disimpulkan



Konversi dari dBW ke dBm adalah dBm = xdBW + 30 Konversi balik dari dBm ke dBW adalah dBW= x dBm - 30

Untuk mengembalikan dari bentuk dBm ke satuan mWatt adalah gunakan persamaan 2.5

2.5

Contoh 10 dBm = invlog(10/10)= invlog1 = 10 mWatt30 dBm = 10 log (30/10) =invlog 3 = 1000mWatt

3. Loss, Gain dan Attenuasi

Perhatikan gambar 2.1. Jika ingin dibandingkan besaran keluaran/ output terhadap besaran masukan/ input, dimana output>input, maka sistem dikatakan mengalami penguatan/gain. Tetapi jika output < input, sistem dikatakan mengalami attenuasi. Attenuasi pada kabel atau pada jaringan dikatakan juga sebagai losses. Besaran keluaran maupun besaran berupa besaran arus atau tegangan.

input Output

Gamber 2.1. Input dan output Sistem Misalkan besaran masukan dan keluaran berupa tegangan. Dari rumus dasar bahwa P=V2/R, dengan menggunakan penurunan persamaan 2.1 maka didapatkan gain seperti persamaan 2.6

2.6

Dengan menganggap R resistansi atau impedansi input sama dengan impedansi output, maka Gain dalam dB (persamaan 2.7)

2.7

Bila besaran masukan dan besaran keluaran sistem berupa arus, dengan merujuk pada persamaan umum P= I2R, besar penguatan arus dari sistem akan menjadi (persamaan 2.8)


Sistem


2.8

Contoh

1. Misalkan tegangan input 2 Volt dan tegangan output 4Volt, besar penguatan/gain adalah 20log(4/2) = 20log2 = 6 dB

2. Misalkan tegangan input 9 Volt dan tegangan output 4.5 Volt, besar attenuasi adalah 20log(4.5/9) = 20log(1/2) = -6 dB

3. Misalkan besar arus input dari sistem 4 mA dan besar arus output 8mA, maka gain dari sistem adalah 20 log(8/4)= 20 log2 = 6 dB

4. Misalkan besar arus input 18 mA dan besar arus output 9mA. Maka besar attenuasi dari sistem adalah 20 log (9/18) = 20 log(1/2) = -6 dB

Dari contoh yang diberikan terlihat bahwa gain sifatnya positif dan attenuasi sifatnya negatif. Artinya didalam sistem gain akan memperkuat sinyal sedang attenuasi akan memperlemah sinyal.

4. Penjumlahan dan Pengurangan dalam dB

Perhatikan gambar 2.2. berikut ini. Vin dikuatkan oleh penguat 1 dan penguat 2.

Vin Vout1 Vout2

Gambar 2.1. Penguatan dari 2 penguat

Besar penguatan dari Penguat 1 adalah =Vout1/VinBesar penguatan dari Penguat 2 adalah = Vout2/Vout1Besar penguatan total dari sistem tersebut adalah (persamaan 2.9)

2.9

Dalam bentuk dB (persamaan 2.10)

2.10

Contoh :


Penguat 1 Penguat 2


1. Misalkan Vin 1 V, Vout1 =2 V, dan besar Vout2 = 4 Volt, maka besar penguatan total A = 20 log(4/2) +20 log(2/1) = 6dB + 6 dB = 12 dB.

2. Misalkan besar Vin = 20 Volt, Vout1 =5 Volt, dan besar Vout2 = 2.5V, besar attenuasi yang terjadi A= 20 log (2.5/5) +20log(5/20) = 20log(1/2) +20log (1/4) = -6 dB-12 dB = -18 dB

3. Misalkan besar Vin = 5 Volt dan besar Vout1 = 20 Volt, Vout2 =10 Volt, maka besar penguatan total A =20log(10/20) +20log(20/5) = 20log(1/2)+20log(4)= -6dB+12dB = 6 dB.

4. Penjumlah dua sumber daya

Misalkan pada combiner dimasukan dua sumber daya masing-masing 10 dBm seperti terlihat pada gambar 2.3. ingin diketahui berapa besar daya keluarannya.

P1 10 dBm Pout = ? dBm

P2 10 dBm

Gambar 2.3. Dua input combiner

Untuk menyelesaikannya, Misalkan dengan menjumlah langsung 10 +10 =20 dBm, lalu dikonversi balik

kedalam bentuk mwatt, maka hasilnya adalah 100 mwatt. Keluaran sebesar 100 mwatt seakan merupakan perkalian antara 10 dengan 10, berarti rangkaiannya berupa multiple.

Tetapi bila kita ubah terlebih dahulu 10 dBm kedalam bentuk mwatt hasilnya adalah 10 mwatt [log-1(10/10)]. Dengan adanya dua sumber daya maka dua daya dijumlahkan akan menjadi 10 mwatt +10 mwatt = 20 mwatt. Dikonversi kembali kedalam dBm = 10log (20mw/1mw)= 13 dBm. Dengan keluaran sebesar ini maka fungsi dari blok diagram adalah sebagai combiner.

Dari penjelasan diatas, dapat dibuat kesimpulan bahwaPenjumlahan dua sumber daya input yang sama besar bila dijumlahkan menghasilkan keluaran sebesar satu sumber daya (dBm atau dBw) ditambah dengan 3 dB. X dBm + X dBm = (X+3)dBm

X dBW +X dBW = (X+3) dBWContoh

13 dBm + 13 dBm = 16 dBm 17 dBW + 17 dBW = 20 dBW

5. Gabungan dB dengan dBm atau dBW.

Perhatikan blok diagram pada gambar 2.4


Combiner


Gambar 2.4. Gabungan dB dan dBm

Besar keluaran dari blok diagram secara umum dituliskan seperti pada persamaan 2.11

2.11

Misalkan daya input sebesar 20 mwatt (13 dBm), gain 10 dB dan losses 6 dB, maka daya keluaran dapat dihitung dengan mengkonversi terlebih dahulu daya input kedalam dBm.

Pin 12 mwatt = 10 log 20 = 13 dBm. Pout = Pin +G-L = 13 dBm + 10 dB – 6 dB =17 dBm

Andaikan Pin diubah menjadi 0,1 mwatt, atau = -10 dBm. Maka daya keluaran menjadiPout= -10 dBm+ 10 dB – 6 dB = -4dBm.

Losses dari suatu sistem.

Losses sifatnya sama seperti attenuasi yaitu akan mengurangi kuat sinyal. Banyak faktor yang memperngaruhi losses dari suatu sistem. Bila yang dibicarakan losses pada kabel, maka faktor yang mempengaruhi adalah panjang kabel, impedansi dan frekuensi kerja yang digunakan. Besar loss pada kabel biasanya diberikan dari spesifikasi pabrik dalam satuan dB/m atau dB/km. Sedang loss pada lintasan propagasi faktor yang mempengaruhi adalah frekuensi dan jarak lintasan.

Misalkan kabel fiber optik tipe SMF 28e buatan Corning dengan diameter 8.2μm. Attenuasi atau loss yang dihasilkan 0.33~ 0.35 dB/km pada panjang gelombang 1310 nm, attenuasi menjadi 0.19~0.20 dB/km pada panjang gelombang 1550 nm dan 0.2~0,23 dB/km pada panjang gelombang 1625 nm. Jika kita pilih fiber dengan panjang gelombang 1550 nm dan panjang kabel yang digunakan 20 km, maka losses yang dihasilkan dari fiber tersebut akan menjadi 0,2dB/km x 20 km = 4 dB, sinyal yang dilewatkan pada fiber pada bagian output akan berkurang levelnya sebesar 4 dB. Losses bisa juga terjadi akan penyambungan kabel dengan kabel atau kabel dengan konektor.

Besar Losses pada lintasan propagasi gelombang dihitung sebagai Free Space Loss FSL dengan rumus diperlihatkan pada persamaan 2.12

2.12

Dimaa f : frekuensi pancar [MHz] D : jarak antara Tx dan Rx [km]

Gain antena dBi



Gain dari antena selalu dihitung dengan referensi pada antena isoptropis. Antena isotropis adalah antena yang memancarkan daya kesegala arah (omnidirectional) dengan besar penguatannya adalah 1 atau 0 dB.

6. Latihan

1. Jika impedansi input dari amplifier match dengan impedansi output, gain amplifier yang dihasilkan dari perbandingan (Pout/Pin) =15, hitung gain tersebut dalam dB dan gain dari perbandingan tegangan dalam dB.

2. Keluaran microphone dengan impedansi 600 Ohm adalah sebesar -70 dBm. Hitung tegangan yang ekivalen dengan level daya -70 dBm.

3. Konversi daya berikut dalam dBm

a) P = 1 W

b) P = 0.001 W

c) P = 0.0001 W

d) P = 25 µW

4. Daya keluaran audio amplifier sebesar 38 dBm, konversi besar keluaran tersebut dalam satuan (a) Watt dan (b) dBW


keren

Documents