Teknik Transmisi Dalam Telepon

Teknik Transmisi Dalam Telepon

Analogi telekomunikasi

Penyampaian informasi dalam telekomunikasi dapat dianalogikan dengan penyampaian/perpindahan barang dari satu tempat ke tempat yang lain. Barang yang dikirim diberikan kepada perusahaan jasa transportasi, oleh perusahaan jasa transportasi barang tersebut dikodekan dan dipaketkan. Ukuran dan bentuk objek atau yang disebut juga voice bandwidth (VBW).

• Jika informasi yang dikirim tidak sesuai atau kurang efisien maka dilakukan perubahan bentuk/pemotongan dengan seizin/ persetujuan pemilik barang. Jika pemilik barang menginginkan tidak adanya pemotongan, maka semuanya akan dikirim apa adanya dengan satu container khusus yang disewa sendirian. Ini disebut sewa borongan (leased channel). Penyewa dapat menentukan berapa besar kapasitas yang disewanya sesuai dengan ketersediaan dananya.
• Perusahaan transportasi tersebut tidak hanya menerima satu pesanan saja, tetapi banyak. Sebab itu, barang-barang tersebut dikelompokkan menurut tujuan dan jenis barangnya. Sesudah itu, di-packing kembali dalam group. Proses ini disebut dengan multiplexing.
• Packing yang siap di kirim, dimuat kedalam alat transportasi, dapat berbentuk truk, pesawat terbang atau kapal laut. Proses ini disamakan dengan modulasi.
• Proses pengiriman dapat melalui jalur darat, laut maupun udara dan disamakan dengan media pengiriman. 
• Sesampainya di tujuan, barang yang ada dalam packing kemudian dibongkar menjadi kemasan asalnya dan disamakan dengan proses demodulasi.
• Setelah dibongkar, barang yang sesuai dengan kemasan pertama dapat dilihat kode barang yang tertera pada kemasan dan disamakan dengan proses demultiplexing.
• Berdasarkan informasi yang ada pada kode barang, barang dikirim ke tujuannya dan disamakan dengan proses penyambungan ke pelanggan.
• Setelah barang sampai ke tujuan, ongkos dibayarkan oleh pengirim atau penerima dan disamakan dengan proses billing.

Semua proses diatas dilakukan oleh perusahaan jasa pengiriman barang yang juga mempunyai jaringan (network) dibanyak tempat, baik itu cabangnya atau cabang perusahaan lain yang saling bekerjasama. Ada juga perusahaan yang mengkhususkan diri pada proses packing dan depacking, atau khusus proses pemuatan kedalam kendaraan, penyediaan media transportasi dan lain-lain. Dalam proses pengiriman, sering terjadi gangguan yang disebabkan oleh sistem pengiriman dan cara packing yang kurang baik.

Proses transmisi atau pengiriman harus melewati tahap perubahan bentuk informasi, multiplexing, transmisi lewat media (penyesuaian dengan media kirim) serta proses depacking.

Voice bandwidth (proses pembatasan)

Suara yang dihasilkan manusia tidak sama frekuensinya walaupun nada yang diucapkan sama. Jika seseorang mengucapkan kata A pada frekuensi 440Hz, maka frekuensi yang dikeluarkan bukan hanya 440Hz saja tetapi juga 880, 1320 dan 1760 Hz yang merupakan frekuensi harmonis dan frekuensi nada penyelaras lainnya. Tekanan suara ditentukan oleh amplitudo nada dasar yang berkisar antara 10-500Hz untuk pria dan 200-1000Hz untuk wanita, sedangkan frekuensi harmoniknya bergerak sampai 10 KHz. Alat music mempunyai pita frekuensi yang lebih lebar dari suara dan harmoniknya bisa mencapai lebih dari 15KHz. Total daya yang dikeluarkan oleh manusia berkisar 10-20μw yang sebagian terdistribusi pada frekuensi 500-1000Hz.

Peralatan musik dapat mengeluarkan daya yang lebih besar, tergantung dari jenisnya. Kepekaan telinga manusia tidak sama untuk semua frekuensi yang diterima. Umumnya telinga kurang peka terhadap bunyi yang terlalu tinggi atau terlalu rendah frekuensinya. Telinga manusia paling peka pada frekuensi 300-1500Hz dan puncak kepekaanya pada frekuensi 800-1000Hz, dengan kata lain, pada kepekaan rendah, suara yang masuk diredam dan pada kepekaan tinggi, suara yang masuk tidak diredam. Suara baritone walaupun dikeluarkan dengan suara yang keras akan terdengar lemah, sedangkan suara dengan oktav tinggi atau pada frekuensi 800-2000KHz akan terdengar jelas walaupun diucapkan dengan lirih. Untuk nada tinggi, manusia harus mengeluarkan tenaga yang besar agar terdengar dengan baik.

Kesepakatan internasional untuk komunikasi telepon dibatasi pada frekuensi 300-3400Hz saja, sehingga suara manusia pada telepon mengalami perubahan. Bila berbicara dengan nada normal, tenaga yang ditangkap hanya 95% dan akan berkurang bila nadanya rendah atau tinggi.

Peralihan dari 2 kawat ke 4  kawat

Pembicaraan telepon merupakan komunikasi full duplex yang jika saluran transmisinya berupa dua buah kawat, maka disebut saluran transmisi 2 kawat 2 wire operation karena melewati kanal transmisi elektrik yang sama. Pada komunikasi radio, pembicaraan dua arah memerlukan kanal transmisi yang terpisah atau menggunakan pembagian waktu yang sesuai, sehingga dapat dikatakan, komunikasi radio mempunyai 2 kawat untuk saluran pengiriman dan 2 kawat untuk saluran penerima, dengan total 4 kawat saluran. Hampir semua sistem telepon, terminal akhirnya (pesawat telepon pelanggan) disambungkan ke jaringan dengan 2 kawat, dilain pihak hampir semua sambungan telepon jarak jauh menggunakan saluran 4 kawat untuk hubungan antar sentral. Setelah mendekati pelanggan, akan berubah menjadi sambungan 2 kawat.

Antara sentral telepon lokal dan pesawat pelanggan digunakan sepasang kabel untuk arah bolak balik (hubungan 2 kawat). Untuk hubungan pada junction (saluraan penghubung). Pada trunk, hubungan full duplex menggunakan saluran yang berbeda pada arah kirim dan terima (hubungan 4 kawat). Dengan demikian harus ada translasi dari hubungan 2 kawat menjadi 4 kawat pada peralihan sentral ke saluran penghubung atau trunk. Peralatan untuk translasi disebut hybrid seperti pada gambar.

Gambar. Peralihan 2-4 kawat

Kualitas penerimaan (S/N)

Pada proses transmisi ada 4 parameter yang perlu diperhatikan sepanjang saluran yaitu :

• Distorsi redaman, yang terjadi pada saluran karena redaman pada tiap frekuensi yang berbeda-beda.
• Distorsi phasa, yang terjadi akibat perubahan phasa sinyal sepanjang saluran sehingga menyebabkan kualitas penerimaan menurun karena adanya redaman perubahan phasa.
• Level, yaitu kepekaan penerimaan yang dipengaruhi oleh level signal yang datang.
• Kualitas sinyal (SNR). Kualitas sinyal yang diterima tidak terlepas dari noise (derau) yaitu sinyal yang tidak diinginkan. Contohnya, pada pada radio FM yang sedang tidak terisi oleh siaran, akan terdenga suara mendesis yang dapat mengganggu kualitas penerimaan. Itulah sebabnya kualitas penerimaan sinyal dinyatakan dengan notasi S/N (signal to noise ratio). Semakin besar S/N, semakin baik kualitas penerimaannya. Dalam praktek, yang terukur dipenerima adalah S+N/N.

Ada 4 parameter penting yang berpengaruh pada kanal suara yaitu Signal Power Level, Attenuation Distortion, Delay Distortion serta Noise dan SNR. Pada sistem transmisi pada hubungan telekomunikasi terdapat batas yang sangat lebar dari power level. Oleh karena itu dipakai suatu satuan logaritmis untuk pengukuran power level. Ini yang disebut dengan decibel (dB) yang adalah perbandingan power input P1 dan power output P2.

               

Gambar. Perbandingan power input dan power output

Jika nilai P2 > P1 = Gain

Atau G = 10log(P1/P2)dB .....................................................................  (1)

Jika nilai P1 < P2 = Loss (attenuation)

Atau L = 10log₁₀(P1/P2)dB ...................................................................  (2)

* Attenuation distorsion

Jika suatu sinyal dikirimkan dari satu terminal ke terminal lainnya, maka sinyal itu akan mengalami redaman sesuai dengan energy losses selama perjalanan dalam media transmisi, dengan nilai redaman yang sama untuk seluruh lebar frekuensi tersebut.

Contoh, suatu sinyal dengan bandwidth 300-3400 Hz dengan power level -10 dBm, disalurkan melalui media transmisi yang mempunyai redaman 13 dB, maka power level  sinyal adalah sebesar -23 dBm pada seluruh bandwidth frekuensi tersebut. Ini adalah kondisi ideal yang pada prakteknya tidak demikian, karena apapun medi transmisi yang dipakai, pasti ada frekuensi yang diredam lebih banyak dari frekuensi lainnya, sehingga redaman yang dialami tidak merata pada seluruh bandwidth.

Dengan demikian sinyal yang diterima tidak hanya diredam tetapi akan mengalami cacat redaman (attenuation distortion) yang berdampak pada grafik amplitudo frekuensi.

* Noise

Noise atau derau adalah parameter penting dalam teknik transmisi yang membatasi penampilan suatu sistem telekomunikasi. Derau dapat dibagi  menjadi 4 bagian yaitu : thermal noise, intermodulation noise, crosstalk, impulse noise.

(S/N) dB = level sinyal (dBm) – level noise (dBm) ..............................  (3)

Contoh, sinyal dengan frekuensi 1000 Hz, mempunyai power level 15 dBm dan mengalami noise dengan power level  5 dBm, akan mempunyai SNR sebesar 10 dB. Jelaslah bahwa semakin besar nilai S/N, makin baik mutu komunikasinya. Untuk itu dibuat spesifikasi minimum S/N dalam hubungan telekomunikasi untuk kepuasan pemakai jasa telekomunikasi. Misalnya untuk sinyal suara 30dB, video 45db, data 15dB.

* Thermal noise

Thermal noise terdapat disemua media transmisi dan semua peralatan komunikasi yang diakibatkan oleh pergeseran electron bebas berkarakteristik distribusi energi merata pada spectrum frekuensi dengan suatu distribusi Gaussian sehungga disebut white noise. Semua peralatan dan media transmisi mempunyai andil dalam timbulnya Thermal noise jika temperaturnyadiatas 0^oK. R.M.S noise voltage (V_n) dapat dinyatakan dengan persamaan :

V_n = 4kTWR volts² ...............................................................................  (4)

Dimana W = banwidth

               T = temperature absolute dalam ^oK

               k = konstanta Boltcmann’saluran (1,37 x 10^-23)

                     joule per  K

              R = tahanan dalam sumber tegangan

* Intermodulation noise

Derau antarmodulasi terjadi karena adanya intermodulasi antara sinyal satu dengan sinyal lainnya. Misalkan ada sinyal dengan frekuensi F1 dan F2 merambat melalui suatu peralatan atau media yang bersifat nonlinier, maka akan timbul modulasi antara kedua sinyal tersebut. Intermodulasi ini dapat terbentuk dari harmonica suatu sinyal. Untuk contoh diatas, intermodulasi yang terjadi akan mempunyai frekuensi-frekuensi sebagai berikut :

Harmonic yang pertama : F1 ± F2

Harmonic yang  kedua   : 2F1 ± FR ; F1 ± 2F2 ; dan seterusnya 

Harmonic yang ketiga    : 2F1 ± 2F2 ; 3F1 ± F2 ; dan seterusnya 

Hal-hal yang menyebabkan terjadinya Intermodulation noise  adalah :

> Level setting yang tidak baik. Jika level dari input dari suatu peralatan terlalu tinggi, maka peralatan akan bekerja pada suatu daerah kerja yang nonlinier dan disebut sebagai over drive.

> Penempatan komponen yang kurang benar yang menyebabkan peralatan bekerja pada daerah yang nonlinier.

> Non linier envelope delay

Meskipun penyebab Intermodulation noise  berbeda dengan thermal noise , tapi dampak serta bentuknya sama.

* Crosstalk

Crosstalk  atau pembicaraan silang adalah sambungan (coupling) yang tak diinginkan yang terjadi pada saluran pembicaraan. Ada 3 hal penting yang menyebabkan crosstalk yaitu :

> electrical coupling diantara pair cable pada media transmisi kabel

> pengendalian yang kurang baik dari frekuensi respon, misalnya desain filter yang kurang baik

> Ketidaklinieran pada analog multiplex system (FDM)

Pada dasarnya ada 2 macam crosstalk yaitu crosstalk yang terdengar tapi tidak jelas serta crosstalk yang terdengar jelas yang mengganggu sambungan pembicaraan. Dilihat dari istilahnya, crosstalk secara umum adalah suatu ketidak seimbangan yang menyebabkan suatu sinyal dari saluran yang satu ikut masuk pada saluran yang lain sehingga sinyal dalam saluran yang dimasuki menjadi cacat. Jika crosstalk terjadi pada suatu hubungan komunikasi suara, pembicaraan akan berkurang kualitasnya. Jika crosstalk terjadi pada suatu hubungan komunikasi lain diluar suara, maka informasi/data yang sampai ketujuan mengalami perubahan.

* Impulse noise

Impulse noise adalah suatu derau sesaat berbentuk pulsa-pulsa sempit yang walaupun hanya sesaat tetapi mempunyai amplitudo yang cukup besar. Derau ini tidak terlalu berpengaruh pada komunikasi suara, tetapi sangat berpengaruh pada komunikasi data, Impulse noise dapat merubah informasi awal yang dikirim.

Multiplexing

Pada hubungan 4 kawat, tidak efisien jika satu saluran hanya dipakai menyalurkan satu paket informasi saja. Idealnya beberapa peket yang setujuan digabungkan menjadi satu paket besar dan dikirim bersamaan. Proses penggabungan ini disebut multiplexing dan penggabungnya disebut multiplexer. Pada sisi penerima, terjadi proses demultiplexing. Melalui proses ini, efisiensi perangkat dan saluran dapat terjadi.

Sistem modulasi

Sistem modulasi adalah peristiwa penumpangan sinyal informasi kedalam gelombang pembawa (carrier). Modulasi diperlukan untuk mempermudah radiasi sinyal, proses pengiriman akan bekerja dengan baik serta mengurangi noise dan interfensi. Gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan dengan :

X_c(t) =A_(t) cos (ω_c t + θ_(t)

Y = A sin (ωt + ψ)     à ω = 2 π f _t  ..................................................... (5)

Dimana : A_(t) = Amplitudo sesaat

                  θ_(t)  = Sudut phase

Sesudah penggabungan, maka sinyal hasil penggabungan dimuat kedalam carrier yang berbentuk sinusioda. Proses ini disebut modulasi. Setiap sinusioda mempunyai 3 parameter yang berubah yaitu :

Ø  amplitudo,  disebut Amplitudo Modulation dimana amplitudo berubah sesuai sinyal pengubah. Sinyal yang akan dibawa adalah :

Ø   

s = S sin ω_(s) t   ,   c = C sin ω_(c) t    ,  ω₍₎  = 2 π f _s

getaran pembawa yang berubah amplitudonya :

c_(m) = C(1+ks) sin ω_(c) t   dimana k = index modulasi.

Modulasi dikatakan 100%  jika k=1

c_(m) = C + CS sin ω_(c) t sin ω_(s) t

       = C sin ω_(c) t + ½ CS (sin (ω_(c)+ ω_(s))t + sin (ω_(c)+ ω_(s))t ….. (6)

  

Gambar. AM

Gambar dibawah akan merinci jenis-jenis AM :

Gambar. AMDSB

Jika yang diteruskan :

a. fc-fs, fc, fc+fs disebut AMDSB (Amplitudo Modulation Double Side Band)

b. fc-fs, fc atau  fc, fc+fs disebut AMSSB (Amplitudo Modulation Single Side Band)

c. Jika amplitudo fc ditekan, disebut suppress carrier

d. Jika yang dikirim adalah DSB denga mengurangi satu side band , disebut ISB

Ø  frekuensi, disebut Frequency Modulation dimana frekuensi berubah sesuai sinyal pengubah. Persamaan frekuensi yang termodulasi :

C_fm = C sin ω_(c) (1+ ks) t

       = C sin ω_(c) (1+ ks sin ω_(s))t) t

       = C sin ( ω_(c) + ks ω_(c) sin ω_(s))t .......................................................  (7)

Gambar. Sampling modulation

Dari persamaan diatas, terlihat bahwa frekuensi carrier akan bertambah atau berkurang dengan perubahan maksimumnya adalah ∆f = ks ω_(c) dan pita frekuensi yang keluar adalah ω_(c) - ∆f sampai ω_(c) + ∆f dan BW = 2∆f. BW FM optimal dapat ditulis dengan persamaan :

BW = 2∆f + fm) ....................................................................................  (8)

Dimana fm = frekuensi sinyal tertinggi.

Semakin besaar harga kabel maka ∆f semakin besar dan BW yang dibutuhkan akan semakin banyak. Berikut adalah gambar pemodulasian FM

Gambar. FM

Ø  phasa, disebut Phase Modulation , dimana phasa berubah sesuai sinyal pengubah. Jika frekuensi pembawa ditulis denga persamaan :

c = C sin (ω_c t + ψ )   à ω = 2 π f t ...................................................... (9)

dan sinyal saluran = Saluran sin ω_s t , maka phasa frekuensi modulasi dapat ditulis,

C_PM = C sin (ω_c t – ks ∫ sin  ω_c t  dt)

        = C sin (ω_c t – ks /  ω_s  cos  ω_s t)   .................................................  (10)

Alat yang melakukan pengubahan pada AM, FM dan PM disebut modulator. Pada sisi penerima, terjadi proses demodulation oleh demodulator.

Frequency Division Multiplex (FDM)

Sistem gelombang pembawa telepon terdiri dari peralatan terminal yang terdiri dari peralatan terminal yang terletak pada sentral dan repeater. Dalam sistem gelombang pembawa telepon, bagian dari tiap saluran pembicaraan disebut kanal. Carrier telepon yang digunakan dewasa ini diklasifikasikan menjadi FDM (Frequency Division Multiplex) dan TDM (Time Division Multiplex). Dalam FDM , bidang frekuensi saluran dibagi menjadi bidang-bidang frekuensi yang sempit, dimana masing-masing menghasilkan satu kanal. Repeater dalam sistem ini terdiri dari amplifier dan equalizer. Dalam sistem TDM, penggunaan waktu dari saluran dibagi-bagi menjadi bagian yang sempit, dimana tiap-tiap group dipisah oleh interval waktu tertentu yang menhasilkan satu kanal. Arus saluran dalam sistem ini merupakan deretan pulsa yang bentuknya harus dibentuk kembali (regeneratively repeated) oleh regenerative repeater sebab  deretan pulsa biasanya mengalami cacat dan redaman sewaktu transmisi sehingga harus dibentuk ulang dan dikuatkan kembali pada jarak tertentu oleh repeater.

FDM yang telah dikembangkan mencapai 10000 kanal pada sistem supermultiplex dengan cara mengatur mengatur saluran transmisi dari saluran openwire dan kabel yang tidak ada muatannya menjadi kabel koaksial. Sistem TDM telah dikembangkan untuk sistem short-haul dengan menggunakan kabel simetris dan sistem jarak jauh dengan menggunakan kabel koaksial.

Sistem transmisi FDM

Sistem transmisi FDM adalah suatu sistem dimana sepasang penghantar mentransmisikan sejumlah arus pembicaraan yang dimultiplex dengan membagi bidang frekuensi transmisi menjadi bagian yang sama kecilnya untuk masing-masing kanal. Sistem ini terdiri dari 2 peralatan terminal dan repeater seperti pada gambar dibawah.

Gambar. Sistem carrier telepon

Peralatan terminal (terminal equipment)

Peralatan terminal terdiri dari bagian kirim yang mengirimkan frekuensi pembicaraan majemuk ke penguat ulang transmisi saluran dan bagian penerima yang menerima arus tersebut dan mengubah kembali menjadi arus pembicaraan seperti semula. Peralatan terminal terdiri dari : modulator, demodulator, filter frekuensi , peralatan pencatu arus carrier dan peralatan ujung (terminating equipment).

Modulator dan demodulator

1. Component of a modulated waves (komponen dari gelombang yang dimodulasi). Dalam sistem FDM , modulasi dan demodulasi sangat penting. Modulasi adalah prroses pada frekuensi tinggi dimana frekuensi tinggi itu diubah-ubah sesuai dengan arus pembicaraan atau sinyal yang diinputkan, sedangkan demodulasi adalah proses pengubahan pada frekuensi tadi untuk mendapatkan arus pembicaran semula. Frekuensi tinggi pemabwa disebut carrier. Sekarang notasikan amplitudo, sudut frekuensi dan sudut fasa masing-masing A,C dan  φ maka arus pembawa dapat dinyatakan sebagai :  i_c = cos (t + φ). Bila A,C dan  φ diubah sesuai dengan arus pembicaraan , proses tersebut masing-masing dinamakan : AM, FM dan PM. Yang paling banyak digunakan dalam sistem FDM adalah AM sehingga dalam modul ini hanya akan dibahas mengenai AM.

Arti fisik dari AM adalah superposisi perubahan dari arus pembicaraan terhadap amplitudo arus pembawa seperti pada gambar 28.c. arus yang diperoleh demikian dinamakan arus yang bermodulasi.

Gambar. Komponen AM

Jika diumpankan arus carrier i_c dan arus pembicaraan i_p yang dinyatakan dalam :

 i_c = A cos (Ct + φphi) ............................................................... (13)

               i_p = a cos (Pt + θteta).................................................................. (14)

dimana : a,P dan θ, masing-masing adalah amplitudo, sudut frekuensi dan sudut fasa dari arus pembicaraan. Maka arus pembawa termodulasi akan diperlihatkan dengan persamaan berikut :

i_m = ( A+a cos(Pt + θ)) cos (Ct + φ)

    = A cos (Ct + φ) + (KA/2) cos ((C+P)t + (φ+θ))

       + (KA/2) cos ((C-P)t + (φ - θ)) .......................................................  (15)

dimana : K = (a/A)   ;  (0<K<=1) menyatakan kedalaman modulasi atau derajat modulasi. Pembawa termodulasi ini terdiri dari 3 komponen frekuensi seperti terlihat pada persamaan (15). Suku pertama menyatakan arus pembawa yang diberikan dalam persamaan (13), suku kedua dan ketiga adalah komponen-komponen dengan sudut frekuensi yang merupakan jumlah dan selisih sudut frekuensi arus pembawa dan arus pembicaraan. Kedua komponen diatas dinamakan Upper Side Band (USB) dan Lowerr Side Band (LSB) seperti pada gambar Komponen sudut frekuensi dari gelombang pembawa termodulasi.

2. Carrier Suppressed SSB ( penekanan pembawa SSB). Gelombang termodulasi terdiri dari 3 komponen : gelombang pembawa dan DSB. Dalam siaran radio (radio broadcast), pada sisi TX, ketiga komponen diradiasikan bersama-sama dan pada sisi RX dideteksi dengan rangkaian penyearah sederhana untuk memperoleh siaran.

Gambar. Komponen sudut frekuensi dari gelombang pembawa termodulasi

Gambar. Spektrum sudut frekuensi gelombang pembawa yang termodulasi arus pembicaraan

   

Gambar. Gambaran lain arus pembicaraan dan gelombang pembawa termodulasi

Dalam sistem FDM biasanya yang ditransmisikan hanya satu bidang sisi SSB dari ketiga komponen diatas. Sistem ini dinamakan “sistem transmisi satu bidang sisi dengan penekanan carrier” atau lebih sederhananya SSB dan mempunyai keuntungan sebagai berikut :

• Arus saluran tidak mengandung komponen pembawa dengan amplitudo besar, yang dapat memberikan beban lebih pada repeater.
• Bidang frekuensi yang diperlukan dapat menghemat penguat ulang transmisi, sebab hanya satu bidang sisi yang ditransmisikan.

Prinsip dari SSB diperlihatkan dalam gambar 32 dimana arus pembicaraan P memodulasi arus carrier C,  yang menghasilkan USB dan LSB C±P. Kedua bidang sisi disaring dan yang dikirim dari terminal TX ke penguat ulang saluran hanya USB C+P. Pada sisi RX, USB yang diterima memodulasi arus pembawa yang lain yang mempunyai sudut frekuensi C yang sama dengan arus carrier yang ada pada terminal TX, dan akhirnya LSB Pada dari hasil modulasi ini disaring. Jadi pengiriman SSB memungkinkan untuk menghasilkan kembali arus pembicaraan pada terminal RX. Hal ini dikenal dengan istilah demodulation.

Gambar. Prinsip transmisi SSB

Dalam transmisi SSB, perlu memilih satu sisi USB atau LSB sehingga dipasang filter frekuensi yang berfungsi menghilangkan frekuensi yang tidak diinginkan. Filter dibagi menjadi empat jenis yaitu LPF, HPF, BPF dan BEF (Band Pass Filter). Untuk gelombang pembawa telepon di sisi terminal, diperlukan filter yang banyak dan mahal.

3. Ring modulator. Pada mulanya elemen-elemen modulator umumnya terbuat dari bahan germanium, sekarang sudah digantikan dengan transistor dan IC. Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai prinsip modulator dalam hal ring modulator dengan elemen germanium.

Impedansi germanium mendekati nol bila dicatu maju dan mendekati tak terhingga jika diberi bias mundur. Rangkaian dasar dari ring modulator seperti gambar 33. Sekarang perhatikan bentuk gelombang arus yang keluar dari rangkaian ekivalen ring modulator pada gambar 34.a dan 34.b, setiap setengahputaran positif atau negatif dari pergantian catuan yang diberikan oleh arus carrier, karena arus frekuensi pembawa >> arus pembicaraan, maka gelombang arus carrier mmendekati bentuk gelombang persegi bipolar. Gambar 34.a dan b dapat diganti dengan rangkaian switch (pemindah) seperti gambar 35.

Oleh karena itu, arus pembicaraan P, arus carrier C dan arus carrier yang termodulasi S dapat digambarkan seperti gambar 36, dimana komponen-komponen utama dari gelombang pembawa yang termodulasi adalah C±P.

Gambar. Rangkaian dasar ring modulator

Gambar 34. Rangkaian ekivalen ring modulator

Gambar. Rangkaian ekivalen ring modulator dalam bentuk switch

Gambar. Gelombang pembawa dimodulasi oleh arus pembicaraan dalam ring modulator

4. Multistage modulation. Dalam multiplexing arus pembicaraan dengan frekuensi 0,3 - 3,4 KHz, untuk menyusun secara sistematis SSB dari gelombang pembawa termodulasi , sehingga bidang-bidang sisi tersebut tidak terletak pada daerah frekuensi yang sama dengan cara frekuensi pembawa diberi jarak antara yang cukup dari 4 KHz. Secara teknis arus pembicaraan yang banyak sukar untuk dimultiplex dalam satu tingkat modulasi, sehingga diperlukan modulasi tingkat tinggi dengan cara modulasi secara bertingkat (multistage).

Gambar 37 memperlihatkan susunan dari peralatan kirim dan pengelompokan alokasi frekuensi dalam hal pengubah kanal (channel translator) untuk 12 arus pembiaraan. Pertama, tiga arus pembicaraan memodulir frekuensi –frekuensi pembawa kanal (channel carrier frequencies) masing-masing dari 12,16, dan 20 KHz, dan USB dari tiap-tiap gelombang carrier  termodulasi diambil untuk melewati masing-masing BPF. Ketiga USB ini digabungkan membentuk satu pre-group yang secara virtual berisi 12 arus pembicaraan.

Gambar. Susunan peralatan pengubah kanal dan alokasi frekuensi

Proses untuk membentuk 1 pre-group yang terdiri dari 3 arus pembicaraan, dinamakan translasi kanal, dan untuk membentuk 1 basic group yang terdiri dari 4 pre-group dinamakan translasi pre-group. Sistem modulasi bertingkat tersebut dinamakan modulasi bertingkat 3 x 4 dan diakui internasional sebagai salah satu standar sistem modulasi . Bagian kirim dari peralatan terminal, mengirimkan sekelompok dari sejumlah arus pembicaraan yang telah ditranslasi ke penguat ulang saluran (repeater line) atau group yang dibentuk melalui tingkat-tingkat modulasi yang dibutuhkan oleh sistem transmisi yang bersangkutan dari unsur-unsur arus pembicaraan :

3 x 4 x 5 =                                         Basic Supergroup

3 x 4 x 5 x 5 = 300                            Basic Mastergroup

3 x 4 x 5 x 5 x 5 x 3 = 900                Basic Supermastergroup

3 x 4 x 5 x 5 x 5 x 3 x 4 = 3600        Basic Jumbogroup

Bagian penerima mendemodulasi arus saluran sampai menghasilkan kembali unsur-unsur arus pembicaraan semula.

5. Peranan dari arus sinyaling dan frekuensinya. Pembahasan diatas diberikan hanya pada arus pembiaraan, tidak termasuk arus sinyaling yang membawa bermacam-macam informasi untuk melayani pengendalian dari penyambungan sistem sentral (exchange switch) yang akan memberikan sambungan pembicaraan. Dalam mendisain satelit transmisi , biasanya diusahakan sedemikiaan rupa sehingga dapat mengirimkan arus sinyaling maupun arus pembicaraan yang telah dimultiplex. Dalam sistem FDM pada kebanyakan negara, arus sinyaling ditempatkan diluar daerah arus frekuensi pembicaraan (outband signalling current system) dan dikirim kesaluran yang tidak dipakai oleh arus pembicaraan (in the absence of speech current). Arus frekuensi sinyaling dalam suatu periode pre-group dialokasikan seperti terlihat dalam gambar.

Gambar. Alokasi frekuensi untuk masing-masing arus sinyaling

Carrier current common supply equipment

Dalam sistem FDM diperlukan bermacam-macam arus pembawa untuk : modulator, demodulator, arus supervisi repeater. Peralatan pembawa mencatu arus arus pembawa pada bagian yang memerlukan arus pembawa. Peralatannya seperti pada gambar 39 adalah osilator utama penghasil harmonisa, pembagi frekuensi (frequency demultiplier), BPF, penguat pembagi (distributing amplifier) panel pembagi. Osilator utama menghasilkan frekuensi dasar yang stabil untuk semua frekuensi pembawa. Osilator yang dipakai adalah osilator kristal yang menghasilkan frekuensi dengan kestabilan tinggi dan ditempatkan dalam thermostat. Frequency divider  adalah pengubah frekuensi yang menghasilkan 1 : n, dimana n adalah bilangan bulat dari input frequency . Pembagi frekuensi umpan balik yang menggunakan ring modulator, banyak dipakai untuk memenuhi kestabilan yang diperlukan. Gambar 39 adalah skema dasar dari pembagi frekuensi  umpan balik dengan faktor pembagi 1 : n.

Gambar. Prinsip pembagi frekuensi feedback

Bila pembagi frekuensi diberi catu, akan keluar sedikit noise pada outputnya. Semua noise kemudian dikembalikan senilai n-1 kali frekuensinya dan komponen-komponen perkalian frekuensinya disaring untuk memperoleh frekuensi dari (n-1)f_o, dimana f_o adalah 1/n dari frekuensi input. Output BPF kemudian dimasukkan ke modulator setelah dikuatkan oleh penguat 2.

Jika f adalah frekuensi input, maka output modulator menjadi f ± ((n – 1) / (n)) f, dan hanya frekuensi LSB f / n yang akan dikuatkan dan diinputkan ke modulator. Keberlanjutan dari pembagian frekuensi berlangsung jika gain dari modulator, amplifier 1, pembagi frekuensi dan amplifier 2 adalah > 1.Dari frekuensi dasar, banyak harmonis yang dihasilkan dalam penghasil harmonisa yang lebih tinggi (higher harmonic producer) yang prinsip kerjanya dilukiskan dalam gambar  40. Suatu lilitan magnetis yang dapat menyerap (saturable magnetic coil) digunakan untuk menghasilkan harmonisa-harmonisa yang lebih tinggi. Bila arus sinusiodal melewati coil diatas level tertentu maka = 1 (on). Terjadi saturasi pada inti coil sehingga sifat induktansi berkurang, 2. Pengisian dan pengosongan kondensator C2 terjadi bergantian, 3. Arus pulsa pengosongan yang hanya mengandung harmonisa ganjil melewati beban R2. Penyearah gelombang penuh dari gelombang arus pengosongan memungkinkan diperolehnya harmonisa genap. Arus pembawa dan arus supervisi didapat dari harmonisa yang lebih tinggi dengan mnggunakan BPF yang sesuai.

Arus-arus ini dikuatkan dengan penguat pengarah dan diteruskan ke beban masing-masing melalui pembagi.

Gambar. Prinsip harmonic producer

Peralatan pencatu arus pembawa sangat penting dalam sistem FDM karena arus pembawa dan arus supervisi akan terhenti jika pencatunya mengalami gangguan, sehingga sirkuit telepon juga mengalami gangguan. Untuk mencegah keberlangsungan catuan arus kepada pembawa, ditambahkan peralatan backup Peralatan pencatu arus juga dapat ditambahkan osilator untuk mencatu arus sinyaling. Dalam sistem multiplex, digunakan backup osilator kristal (quartz oscillator), tunning fork oscillator, atau tunning element oscillator.

Terminating equipment

Dalam multipllex transmission section, sirkuit telepon terdiri atas 4 kawat yang mempunyai arah transmisi 2 arah, E ke W dan W  ke E. Berlawanan dengan transmisi dalam multiplex, pada pihak pelanggan, saluran digunakan untuk bothway atau atas dasar 2 kawat. Terminating Equipment adalah peralatan yang mengubah sistem transmisi 2 kawat menjadi 4 kawat (4W) atau sebaliknya dan terdiri dari lilitan garpu (hybrid coil) yang terdiri dari 3 pasang coil dan 1 balancing network. Bila keadaan saluran memungkinkan, hybrid coil dapat diganti dengan hybrid resistance. Saluran transmisi 2W-4W-2W yang mengandung repeater line W-E dan E-W tidak mempunyai hybrid coil.

Arus pembicaraan 1 yang datang dari saluran 1 pada titik Pada bercabang menjadi i₁ dan i_2. Arus i₂ tidak dapat melalui amplifier A_2. Arus i₁ melewati A₂ untuk membuat loop tertutup. Setiap kali i₁ membuat 1 putaran, diperkuat dan menyebab suatu keadaan osilasi atau singing dimana saluran tidak dapat dipakai berkomunikasi. Oleh karena itu, dipasang hybrid coil pada P dan Q, dimana arus E –W dan W – E dipisahkan saat ditransmisikan. Coil  memberikan redaman transmisi yang agak berbeda sesuai dengan input to output directions  dan juga meredam transmisi dari bagian terminal 4W ke bagian kirim 4W dengan redaman tertentu.

Misalkan impedansi input dari saluran betul-betul imbang, maka arus pembicaraan dari HYB LINE terbagi ke HYB OUT dan HYB IN dan tidak ada arus yang masuk ke BN, arus pembicaraan dari HYB IN terbagi ke HYB LINE dan BN (Balancing Network), tidak ada yang ke HYB OUT. Prinsip kerja coil dapat diilustrasikan dalam gambar.

Gambar. Peristiwa pensinyalan

Gambar. Penyisipan hybrid coil

Gambar. Susunan hybrid coil

Gambar. Pembagian arus dalam hybrid coil

Pertama, bila i_c mengalir, seperti dalam (a) melalui coil 2-5, oleh karena gaya gerak listrik g.g.l E₁, g.g.l yang mempunyai amplitudo sama kemudian diinduksikan kedalam coil 3-3T dan 3T-4. Oleh karena itu, bila Z_A = Z_N maka didapatkan arus yang sama, i_a = i_n yang melalui Z_A dan Z_N , dan tidak ada arus yang melalui Z_B karena  i_a dan i_n saling berimbang. Tidak ada arus yang melalui Z_B berarti tidak ada arus pada HYB OUT.

Kedua, bila  i_a mengalir, seperti dalam (b) melalui 3T-4 oleh karena gaya gerak listrik g.g.l E₂, g.g.l yang mempunyai amplitudo sama kemudian diinduksikan kedalam coil 2-5 dan 3-3T. Oleh karena itu, bila Z_B ditentukan harga yang sesuai (mungkin 1 / (4n²) dari  Z_C ) maka g.g.l dalam coil 3-3T akan = beda potensial yang ada pada  Z_B , dan g.g.l tersebut = yang ada dalam coil 3-3T karena flux magnetis yang melingkari kedua coil sama. Jika ada beda potensial pada 3-8, maka tidak ada arus mengalir melalui Z_N meskipun Z_N dihubungkan dengan 3-8.  Umumnya harga dari  2n² ditentukan = 1dan daya dari HYB LINE terbagi ke HYB OUT dan HYB IN dan tidak ada arus yang masuk ke BN . impedansi dari BN didesain sedapat mungkin mendekati / sama dengan impedansi input dari saluran 2W untuk mencegah terjadinya osilasi atau singing dalam sistem transmisi. BN yang bagus dibuat dari L,R dan C sehingga impedansinya dapat diatur denga merubah kombinasi ketiga komponen untuk mendapatkan impedansi yang diinginkan. BN yang sederhana terbuat dari R dan C.

Repeater equipment

Peralatan penguat ulang terdiri dari amplifier dan equalizer yang masing-masing berfungsi untuk mengkompensir redaman dan cacat dalam redaman (attenuation distortion) sewaktu transmisi melewati saluran antar penguat ulang.

Terminal repeater equipment

Terminal penguat ulang adalah bagian peralatan terminal dan terdiri dari penguat kirim, penguat penerima serta equalizer. Penguat kirim ditempatkan diantara modulator dan saluran transmisi . Amplifier kirim mengeraskan arus pembawa modulasi multiplex yang keluar dari modulator.

Penguat terima meratakan (equalizes) cacat redaman dari arus frekuensi saluran yang diterima kemudian dikuatkan dan diteruskan ke demodulator.

Intermediate repeater equipment

Peralatan penguat ulang antara dipasang pada interval tertentu dalam saluran, antara peralatan terminal kirim dan peralatan terminal terima. Repeater meratakan dan menguatkan arus saluran yang telah mengalami redaman dan cacat. Beberapa repeater antara diberi fungsi sebagai peengatur level otomatis (aoutomatic level regulation). Peralatan penguat antara ditempatkan dalam lubang bawah tanah atau dalam kotak repeater diatas tanah, dan dicatu dari suatu stasiun yang dijaga (attended station).

Equalization and automatic level regulation

Arus frekuensi saluran terdiri dari sejumlah frekuensi. Sewaktu ditransmisikan, frekuensi yang lebih tinggi mengalami redaman lebih besar, arus saluran yang diterima mungkin mempunyai karakteristik redaman frekuensi yang tidak sama, seperti terlihat pada gambar 45. Untuk itu setiap repeater dilengkapi dengan equalizer yang bersifat mengkompensasi kehilangan/rugi (loss-compensation character) pada inputnya atau dengan membuat karakteristik penguatan frekuensi yang miring. Proses ini dikenal dengan penyamarataan (equalization).

Gambar. Loss akibat saluran VS frekuensi

Selanjutnya, pengaruh kehilangan yang disebabkan oleh saluran, yang berubah ubah karena berubahnya temperatur, dihilangkan dengan pengaturan level otomatis yang keluar dari repeter, sesuai dengan level arus supervisi yang mendeteksi perubahan loss.

Feedback Amplifier

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, untuk mengkompensasi loss karena saluran, digunakan amplifier. Amplifier yang dipakai harus memenuhi syarat untuk penguatan sejumlah arus pembicaraan secara simultan, sehingga digunakan penguat umpan balik (feedback amplifier).

Penguat umpan balik adalah penguat yang sebaian outpunya dimasukkan kembali ke inputnya melalui rangkaian kopel. Dalam penguat umpan balik positif, penguatan >> penguatan tanpa umpan balik. Dalam penguatan umpan balik negatif, penguatan << penguat tanpa umpan balik.

Penguat umpan balik negatif mempunyai kelebihan, diantaranya :

• Dapat diperoleh penguatan karakteristik frekuensi
• Kecacatan non-linear dapat diperbaiki
• Internal noise dapat lebih baik
• Penguatan stabil, tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan catu, juga tidak mudah rusak
• Impedansi masuk/keluar dapat dipertukarkan
• Gambar  Prinsip feedback amplifier menunjukkan prinsip penguat umpan balik .

Gambar. Prinsip feedback amplifier

Tegangan keluar adalah jumlah dari tegangan keluar penguat tanpa umpan balik E₁ dan tegangan  keluar penguat umpan balik E₂ .

E   = E₁ + E₂

Dimana            E₁ = μe

                            E₂ = μβ E

Sehingga         E  = μe + μβ E

Atau                E  = μe / ( 1- μβ )

Misalkan semua nilai diatas dalam keadaan tetap.

Konstanta penguatan A diperoleh dengan membagi kedua ruas dengan e , sehingga diperoleh :

 Yang memberi keuntungan seperti diatas adalah tegangan keluaran yang dikembalikan cukup besar atau karena   μβ  >> 1, gain dari amplifier hanya ditentukan oleh β dan tidak dipengaruhi oleh μ. Susunan rangkaian β (feedback) direncanakan sedemikian rupa sehingga pada bermacam-macam karakteristik frekuensi, diperoleh konstanta penguatan A. Sifat dari umpan balik dipengaruhi oleh   1 – μβ   , atau kembali ke perbedaan dalam persamaan 16.