Cara membangkitkan Single Side Band

[thpurwanto]

Setelah Kang Paimo nggak nulis-nulis tentang SSB, saya coba menulis cara membangkitkan sinyal SSB. Yang ini saya hanya tulis teorinya saja. Sebelum berlanjut ke SSB ada baiknya dibahas sistem modulasi amplotudo atau AM terlebih dahulu.
Modulasi (menurut saya) adalah salah satu cara mempengaruhi salah satu besaran besaran suatu sinyal. Jaman saya masih mau menuju tua dulu, dikenal ada yang namanya modulasi frekuensi, modulasi fasa dan modulasi amplitudo. Sesuai dengan namanya modulasi frekuensi merupakan upaya mempengaruhi besaran frekuensi suatu sinyal oleh sinyal yang lain. Hasilnya frekuensi sinyal yang dimodulasi berubah (naik-turun) sesuai dengan sinyal yang memodulasi. Yang ini banyak dilakukan pada frekuensi VHF keatas baik untuk komunikasi maupun hiburan.
Yang kedua adalah modulasi fasa. Modulasi fasa yang dipengaruhi adalah fasa sinyalnya. Sistem ini mirip dengan modulasi frekuensi.
Yang ketiga adalah modulasi amplitudo. Sesuai namanya, sinyal yang dimodulasi dipengaruhi amplitudonya oleh sinyal lain. Kita bahas lebih dalah jenis modulasi ini karena sangat erat kaitannya dengan SSB.

tunggu,masih berlanjut

[thpurwanto]

Modulasi amplitudo (AM=Amplitudo Modulation) secara teknis sering disebut dengan Double Side Band Full Carrier (DSBFC). Ini karena dilihat dari spektrum frekuensinya sinyal AM terdiri dari tiga komponen yaitu sinyal pembawa (carrier), lower side band (LSB) dan upper side band (USB). Bentuk gelombang dan spektrum AM digambarkan seperti gambar2 berikut:
Spektrum AM:


Sinyal AM:


Gambar sinyal AM saya ambil dari http://wisnurat.wordpress.com/2007/12/21/modulasi-am/.

[thpurwanto]

Gambar spektrum AM dijelaskan sebagai berikut:
Suatu sinyal yang berisi informasi dengan range frekuensi sampai dengan fi (digambarkan sebagai segitiga-sebelah kiri) dimodulasikan kedalam sinyal pembawa dengan frekuensi fc maka akan menghasilkan spektrum seperti gambar sebelah kanan. Dari gambar sebelah kanan terlihat bahwa sinyal AM terdiri dari 3 komponen yaitu fc-fi yang lebih dikenal sebagai lower side band (LSB), fc+fi atau upper side band (USB) dan fc (carrier) itu sendiri. Persamaan matematis sinyal AM menunjukkan hal itu, yaitu:

Vam =Vc.Sin(Wfc) + (m.Vc/2).Cos(Wc – Wi) – (m.Vc/2).Cos(Wc + Wi)

dimana:
Vam : Tegangan (sinyal) AM
Wc : 2.Pi.fc (frekuensi carrier dalam radian)
Wi : 2.Pi.fi (frekuensi sinyal pemodulasi, dalam radian)
Vc : amplitudo sinyal carrier
m : index modulasi (0 s/d 1)

Dari persamaan diatas terlihat bahwa sinyal yang mengandung informasi (modulasi) yaitu LSB dan USB besarnya masing2 setengah dari besar sinyal carrier nya sendiri.

[thpurwanto]

Itu artinya sinyal yang mengandung informasi yaitu LSB dan USB besarnya masing-masing setengah dari sinyal pembawanya sendiri yang tidak memiliki informasi. Hal ini berarti sinyal AM sangat boros dalam hal penggunaan dayanya. Disamping itu ada rentang frekuensi mulai dari fc-fi sampai dengan fc+fi atau sebesar dua kali frekuensi pemodulasinya (fekuensi informasinya). Ini juga boros dalam hal penggunaan spektrum frekuensi.
Upaya yang dilakukan untuk itu adalah menekan atau membuang sinyal carriernya. Ini dikenal dengan Double Side Band Suppressed Carrier (DSBFC). Hasilnya berupa LSB dan USB yang dipancarkan bersama-sama.
Untuk membangkitkan DSBSC cukup sederhana yaitu cukup dengan menggunakan balance modulator.

[thpurwanto]

Membangkitkan DSBSC seperti dijelaskan sebelumnya cukup menggunakan balance modulator atau ring modulator. Proses didalam balance modulator adalah mengalikan dua buah sinyal yaitu sinyal carrier dan sinyal informasi (pemodulasi). Secara matematis akan menghasilkan Vc.Cos(Wc – Wi) dan Vc.Cos(Wc + Wi). Dari persamaan ini terlihat bahwa hasilnya berupa dua buah frekuensi yaitu fc-fi atau LSB dan fc+fi atau USB.
Bentuk gelombang sinyal DSBFC seperti gambar berikut:

Bandingkan dengan bentuk gelombang AM.

[thpurwanto]

Spektrum DSB-SC seperti gambar berikut.



Mirip AM cuma tanpa carrier.

[thpurwanto]

Pada spektrum DSB-SC terlihat adanya LSB dan USB. Kedua side band ini memiliki informasi yang sama yaitu fi. Hal ini tentu memboroskan bandwidth disamping daya. Karena kedua informasinya sama antara LSB dan USB maka timbul upaya salah satunya saja yang digunakan, LSB atau USB. Sinyal yang hanya terdiri dari LSB atau USB ini disebut dengan single side band (SSB).

Membangkitkan sinyal SSB terdapat 3 cara:

• Metoda Filter
• Metoda geser fasa (phase shift methode) atau dikenal metoda Hartley
• Metoda ketiga (third methode) atau metoda Weaver

[thpurwanto]

METODE FILTER
Metode ini paling sederhana dan paling mudah. Karena kesederhanaan dan kemudahannya maka metode ini paling banyak digunakan.
Metode ini menggunakan band pass filter dengan frekuensi centernya sebesar fc + 1650 kHz atau fc - 1650 kHz dan bandwidth (BW) 3300 kHz.
Filter yang digunakan dari jenis filter kristal. Untuk mendapatkan kecuraman filter yang tajam maka beberapa filter diseri. Selain filter kristal dapat juga menggunakan filter keramik. Yang umum digunakan adalah filter keramik 455 kHz yang biasanya digunakan sebagai filter IF.
Blok diagram metode filter sebagai berikut:

[thpurwanto]

Dari diagram metode filter terlihat bahwa untuk menghasilkan LSB atau USB maka dibutuhkan dua buah filter dengan frekuensi center nya pada fc - 1650 kHz untuk USB dan fc + 1650 kHz untuk LSB. Dalam prakteknya cukup digunakan satu buah filter saja untuk membangkitkan LSB atau USB. Untuk menghasilkan LSB atau USB yang diatur adalah frekuensi fc.
Pesawat CB menggunakan filter SSB (filter kristal) dengan frekuensi 10,695 MHz. Untuk mode LSB maka frekuensi fc sebesar 10.696,65 kHz dan untuk USB sebesar 10.693,35 kHz.

[thpurwanto]

METODE GESER FASA (PHASE SHIFT)
Metode ini merupakan implementasi dari rumus-rumus trigonometri. Bagaimana suatu sinyal modulasi kemudian dimodulasikan kedalam sinyal yang lain bisa menghasilkan frekuensi lain yang merupakan penjumlahan atau pengurangan kedua frekuensi.

[thpurwanto]

Block diagram metode geser fasa sebagai berikut:

Metode ini menggunakan dua buah balance modulator. Dua buah penggeser fasa 90⁰ masing-masing menggeser sinyal pembawa (Wc) dan sinyal pemodulasi (Wi). Jika masing-masing sinyal pembawa dan pemodulasi (audio) mempunyai fungsi Sin (W_c.t) dan Sin (W_i.t), maka keluaran dari masing-masing penggeser 90⁰ adalah Cos (W_c.t) dan Cos (W_i.t).

[thpurwanto]

Proses yang terjadi pada balance modulator 1 (BM1) sebagai berikut:
Sinyal pemodulasi (audio) Sin W_it dikalikan dengan sinyal pembawa Sin W_ct:

Sin (W_it) . Sin (W_ct) = 1/2 Cos (W_c - W_i)t - 1/2 Cos (W_c + W_i)t

Pada BM2 :

Cos(W_it) . Cos (W_ct) = 1/2 Cos (W_c - W_i)t + 1/2 Cos (W_c + W_i)t


Keluaran kedua balance modulator (BM1 dan BM2) dijumlahkan oleh sumer:

1/2 Cos (W_c - W_i)t - 1/2 Cos (W_c + W_i)t + 1/2 Cos (W_c - W_i)t + 1/2 Cos (W_c + W_i)t


Hasilnya : 1/2 Cos (W_c - W_i)t + 1/2 Cos (W_c - W_i)t

atau sama dengan :

Cos (W_c - W_i)t

Persamaan ini adalah persamaan untuk Single Side Band modus Lower Side Band (W_c - W_i).
Untuk mendapatkan modus Upper Side Band (USB) maka sinyal pembawa (W_c) yang menuju BM1 digeser fasanya 180^o atau dibalik fasanya. Cara yang paling mudah adalah dengan membalik masukan dari sinyal pembawa yang menuju BM1 dan BM2. Dengan cara penjabaran yang sama dengandiatas maka pada keluaran SUMER didapatkan USB denghan persamaan:

Cos (W_c + W_i)t

....masih berlanjut....

[thpurwanto]

Membangkitkan SSB dengan cara geser fasa ini kelihatannya sangat mudah tetapi dalam prakteknya terjadi masalah dengan penggeser fasa 90^o untuk sinyal audio. Sulit sekali membuat penggeser fasa 90^o untuk range frekuensi yang lebar seperti frekuensi audio (vokal) yang berkisar antara 300 - 3000 Hz (atau lebih). Untuk itu cara seperti ini jarang digunakan.
Pernah majalah Elektron (saya lupa nomornya) memuat artikel disain dan konstruksi yaitu membuat alat anti feedback microphone yaitu dengan menggeser frekuensi audio sebesar 5 Hz. Dilihat dari caranya alat itu merupakan implementasi SSB metoda geser fasa dimana frekuensi pembawanya sebesar 5 Hz.

[thpurwanto]

METODE WEAVER (METODA KETIGA-THIRD METHOD)
Metode ini merupakan pengembangan dari metode geser fasa atau metode Hartley. Kesulitan pada metode geser fasa adalah pada penggeser fasa 90^o sinyal audio. Tidak mudah menggeser fasa tetap 90^o untuk semua frekuensi. Menggunakan rangkaian RC hanya berlaku untuk frekuensi yang tetap atau satu frekuensi.
Pada metode Weaver sinyal audio tidak digeser. Sebagai gantinya ada sinyal lain yaitu subcarrier yang frekuensinya tetap digeser 90^o. Blok diagram metode ini sebagai berikut:



Pada metode ini terdapat 4 balance modulator, dua buah generator atau oscilator, satu frekuensi carrier dan satu lagi frekuensi sub carrier yang masing-masing digeser fasanya sebesar 90^o. Adanya dua buah LPF digunakan untur memfilter USB keluaran BM1a dan BM1b. Jadi yang tertinggal adalah LSB dengan fc nya sebesar frekuensi subcarrrier.

[ug]

Mantap neh Pak, coba klo dr dulu KHE ini ada ga bakalan deh matakuliah Isiarat & System dpt nilai C... konek1