BAB II SISTEM MODULASI PADA SISTEM CATV 2.1 Sistem Distribusi Televisi Kabel Sistem distribusi televisi kabel telah dibangun untuk melayani suatu komunitas yang sebagian besar tidak dapat menerima program over the air karena gangguan secara geografi. Berlangganan pada sistem ini umumnya membayar biaya bulanan untuk pelayanannya. Gambar 2.1 berikut menunjukkan sistem distribusi televisi kabel. Gambar 2.1 Sistem Distribusi Televisi Kabel Sistem distribusi televisi kabel terdiri dari: 1. Headend Headend adalah sumber dari semua sinyal yang akan didistribusi melalui sistem seperti titik pengumpulan dari semua sumber sinyal. Headend membentuk semua sinyal datang menjadi daerah frekuensi yang cocok untuk
distribusi dan penerima. Headend ini terdiri dari receiver satelite, modulator, combiner dan amplifier. 2. Trunk Line Pemancaran dari headend adalah jalur utama yang membawa sinyal CATV utama untuk didistribusi. 3. Cable Termination Pada ujung kabel harus seimbang dengan impedansi kabel atau sinyal pantulan yang akan menyebabkan gangguan. Kabel koaksial 75 ohm digunakan untuk distribusi sinyal. Redaman dari kabel adalah hambatan kawat tembaga dan frekuensi bergantung redaman disebabkan radiasi dan kapasitansi dielektik. 4. Trunk Amplifires Amplifier sepanjang jalur utama menjaga daya sinyal dengan distorsi rendah, noise rendah dan penguatan yang sesuai. Distorsi disebabkan oleh amplifier akan meningkat oleh amplifier berikutnya. 2.2 Sinyal Pemancar Televisi Sinyal pemancar televisi, apakah itu NTSC, PAL atau SECAM, adalah sinyal paling kompleks yang digunakan dalam komunikasi komersial terdiri modulasi amplitudo, frekuensi, fase dan pulsa dipasang menjadi saluran 7 atau 8 MHz dengan proses transmisi sideband tunggal yang disebut vestigial sideband. Gambar 2.2 menunjukkan tampilan domain frekuensi saluran televisi tunggal. Sumbu horizontal adalah skala amplitudo sinyal. Sinyal pembawa berisi sebagian besar daya yang ditransmisikan termasuk informasi suara dan informasi warna yang dimodulasi ke atasnya.
Sidebands yang dihasilkan akan simetris terhadap pembawa kecuali di sisi frekuensi yang lebih rendah di sebelah kiri pembawa, sidebands melampaui 0,75 MHz diredam sebelum transmisi. Ini adalah teknik sideband vestigial digunakan untuk menghemat spektrum frekuensi. Televisi penerima menggunakan sideband atas penuh dan ditambahkan sideband lebih rendah untuk merekonstruksi gambar televisi. Burst warna 4.43MHz di atas frekuensi sinyal pembawa. Sinyal ini mengandung warna gambar atau sinyal kroma. Setiap pulsa sinkronisasi horizontal memiliki burst 4.43MHz untuk mengatur warna televisi penerima pada setiap garis horizontal. Pembawa suara ditempatkan 5.5 MHz diatas frekuensi sinyal pembawa. Ini adalah sinyal FM dengan bandwidth 100 khz.[1] Gambar 2.2 Sinyal Pemancar Televisi Sistem pemancar yang tersedia saat ini diberbagai negara ada tiga jenis yaitu sistem Phases Alternating Line, sistem National Television System
Commitee dan sistem SECAM. National Television System Commitee digunakan di Amerika Serikat, sistem Phases Alternating Line di gunakan di Inggris, sistem SECAM digunakan di Perancis. Sementara itu, Indonesia sendiri menggunakan sistem Phases Alternating Line. Hal yang membedakan sistem tersebut adalah format gambar, jarak frekuensi pembawa dan pembawa suara. Untuk membedakan antara Phases Alternating Line dengan standar televisi National Television System Commitee adalah dari penggunaan baris di layar televisi. Untuk Phases Alternating Line memiliki 625 line per 50 Hz, karena frekuensi pembangkit listrik di negara-negara Eropa yang digunakan adalah 50Hz, sedangkan National Television System Commitee adalah standar televisi yang dipakai di Amerika yaitu menggunakan 525 line per 60Hz, karena frekuensi pembangkit listrik yang dipakai di Amerika adalah 60Hz. Dari segi kecepatan frame per detik, Phases Alternating Line menggunakan kecepatan 30 fps, sedangkan untuk National Television System Commitee menggunakan kecepatan 25 fps. Indonesia menggunakan pembangkit listrik yang sama dengan Eropa sehingga dalam perkembangannya televisi yang digunakan mengikuti standar Eropa yaitu Phases Alternating Line. Dari segi kecepatan frame Phases Alternating Line lebih unggul dibandingkan dengan sistem National Television System Commitee. Dari segi bandwidth terlihat bahwa Phases Alternating Line lebih lebar dari standar National Television System Commitee, hal inilah yang membedakan antara Phases Alternating Line dengan National Television System Commitee. Selanjutnya modulasi kroma Phases Alternating Line dan National Television System Commitee memiliki kesamaan yaitu menggunakan modulasi amplitudo,
modulasi gambarnya sama antara Phases Alternating Line dengan National Television System Commitee yaitu modulasi negatif. Kesamaan modulasi video yang digunakan oleh Phases Alternating Line dan National Television System Commitee yaitu modulasi negatif. Modulasi negatif adalah modulasi yang dihasilkan dengan polaritas negative. Polaritas negatif terbentuk dari taraf terang atau yang disebut puncak putih dalam sinyal video yang menghasilkan sinyal gambar amplitudo modulasi paling rendah. Keuntungannya menggunakan modulasi negatif yaitu derau yang dihasilkan oleh pembawa RF akan memperbesar taraf hitam dan putih pada amplitudo gambar, sehingga mempengaruhi daya pancar televisi. Disamping itu keuntungan menggunakan modulasi negatif yaitu dapat menggunakan daya rendah untuk mentransmisikan televisi Phases Alternating Line maupun National Television System Commitee. Untuk SECAM biasanya menggunakan alokasi bandwidth 8 MHz, sedangkan untuk Phases Alternating Line menggunakan 7 MHz. dari segi modulasi kroma PAL menggunakan modulasi amplitudo sedangkan SECAM menggunakan modulasi frekuensi. Dilihat dari modulasi gambar Phases Alternating Line menggunakan modulasi negatif, sedangkan SECAM menggunakan modulasi positif. 2.2.1 Sistem Pemancar PAL (Phases Alternating Line) Sistem baku televisi Phases Alternating Line hampir sama dengan sistem National Television System Commitee perbedaannya terletak pada metoda pembuatan sinyal sub pembawa warnanya. Gambar 2.3 menunjukkan proses
membuat sinyal televisi komposit yang menggunakan bakuan Phases Alternating Line. Sinyal sistem pemancar Phases Alternating Line terdiri dari sinyal luminan dan dua sinyal perbedaan warna. Dalam sistem baku PAL, sinyal perbedaan warna masing-masing disebut sinyal U dan V. Lebar bidang frekuensi dari masing-masing sinyal tersebut adalah 1,3 MHz. Pada sinyal perbedaan warna digunakan gelombang sub pembawa yang berada pada bidang frekuensi sinyal luminan dan metoda modulasi yang digunakan adalah modulasi pembawa supres. Dengan sistem modulasi tersebut kedua sinyal perbedaan warna dapat disiarkan tanpa mengganggu satu sama lain. Dalam sistem Phases Alternating Line ada tiga macam sub pembawa warna dengan frekuensi 4,43 MHz dan mempunyai fasa 0, 180 dan 90. Untuk dapat mendistribusi dua macam sinyal perbedaan warna, maka diperlukan dua sub pembawa yang berbeda fasanya dimasukkan ke dalam modulator seimbang sehingga termodulasi seimbang oleh kedua sinyal perbedaan warna tersebut, dan kemudian menyatukannya dengan sinyal luminan sebagai sinyal sub pembawa warna.[1] Gambar 2.3 Sinyal Televisi Berwarna Komposit
Walaupun lebar bidang sinyal sub pembawa warna sempit, bila disatukan dengan sinyal luminan maka sinyal sub pembawa warna tersebut dapat menimbulkan gangguan pada gambar. Untuk menghindari gangguan tersebut lebih baik digunakan frekuensi sub pembawa warna yang setinggi mungkin dibanding dengan frekuensi pembawa video. Pada bakuan Phases Alternating Line dipergunakan karakteristik distribusi frekuensi energi siyal luminan yang terbagi sekitar harmonis-harmonis frekuensi. Energi sinyal sub pembawa warna dimasukkan pada sela-sela antara frekuensi harmonis tersebut. Pada Gambar 2.3 menampilkan sinyal televisi berwarna komposit yang terdiri dari sinyal luminan, sinyal sub pembawa warna, burs warna dan sinyal sinkronisasi. Pada gambar tersebut komponen kroma didistribusi dengan sinyal sub pembawa warna 4,43 MHz. Gambar 2.4 menunjukkan komponen respon frekuensi di dalam tiap kanal pada sistim baku PAL. Bandwidth total adalah 7 MHz. Frekuensi gelombang pembawa gambar adalah 1,25 MHz lebih tinggi dari batas terendah frekuensi kanal itu, sedangkan frekuensi gelombang pembawa suara adalah 5,5 MHz lebih tinggi dari pembawa gambar. Karakteristik respon frekuensi Karakteristik respon sinyal pembawa warna Frekuensi ganbar -1,25-0,75 fo 1 2 3 4 5 5,5 MHZ 4,3 MHz fa frekuensi Pemabawa gambar Sub pembawa suara Krominan Gambar 2.4 Sistem Pemancar PAL
2.2.2 Sistem Pemancar NTSC (National Television System Commitee) Sistem baku televisi National Television System Commitee hampir sama dengan sistem PAL perbedaannya terletak pada metoda pembuatan sinyal sub pembawa warnanya. Gambar 2.5 menunjukkan proses membuat sinyal televisi komposit yang menggunakan bakuan National Television System Commitee. Sinyal sistem broadcast National Television System Commitee terdiri dari sinyal luminan dan dua sinyal perbedaan warna. Lebar bidang sinyal perbedaan warna ditentukan pada 500 KHz agar memberikan warna-warna yang relatif daerah luas. Kedua sinyal perbedaan warna dan memodulasi sub pembawa warna 3.58 MHz. Sinyal U dan sinyal V, agar dapat ditransmisi dua sinyal perbedaan warna yang menggunakan modulasi amplituda maka diperlukan dua gelombang sub pembawa 3,58 khz dengan perbedaan fasa 90. Gambar 2.5 Sistem Pemancar NTSC Pencampuran sinyal sub pembawa warna dengan sinyal luminan menggunakan metode penyisipan frekuensi. Energi sinyal sub pembawa warna disisipkan diantaranya dengan menggunakan teknik penyisipan frekuensi dengan jarak 3,58 MHz dari frekuensi pembawa gambar.
2.2.3 Sistem Pemancar SECAM (Sequensial Couleur a Memorie) Phases Alternating Line L untuk informasi suaranya menggunakan modulasi frekuensi dan untuk modulasi videonya ditransmisikan menggunakan modulasi positif AM. Penggunaan Phases Alternating Line L sama halnya dengan menggunakan standar televisi Sequensial Couleur a Memorie yaitu menggunakan 625 garis/50hertz dan menggunakan 15.625 khz kecepatan garisnya. Penggunaan televisi Phases Alternating Line L ini tidak untuk televisi nasional tetapi digunakan untuk televisi jaringan dihotel-hotel. Perbedaan yang terlihat jelas antara Sequensial Couleur a Memorie dengan Phases Alternating Line yaitu di bandwidth, untuk SECAM biasanya menggunakan alokasi bandwidth 8 MHz, sedangkan untuk Phases Alternating Line menggunakan 7 MHz. Dari segi modulasi kroma Phases Alternating Line menggunakan modulasi amplitudo sedangkan Sequensial Couleur a Memorie menggunakan modulasi frekuensi. Gambar 2.6 menunjukkan pola sistem pemancar Sequensial Couleur a Memorie. Gambar 2.6 Sistem Pemancar SECAM Dilihat dari modulasi gambar Phases Alternating Line menggunakan modulasi negatif, sedangkan Sequensial Couleur a Memorie menggunakan modulasi positif
2.3 Sistem Modulasi Dalam proses modulasi baseband sinyal suara, gambar berubah dalam bentuk lain. Sinyal frekuensi lebih tinggi disebut carrier, biasanya gelombang sinus. Gelombang pembawa ini mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dibanding frekuensi pemodulasi dan dapat diubah oleh sinyal pemodulasi melalui modulasi amplitudo, modulasi frekuensi atau modulasi phasa. Fokus dalam tugas akhir ini adalah modulasi amplitudo [2]. 2.3.1 Amplitudo Modulation Dalam modulasi amplitudo, sinyal informasi mengubah amplitudo gelombang pembawa. Level amplitudo gelombang pembawa berubah sesuai variasi amplitudo dan frekuensi sinyal pemodulasi. Frekuensi pembawa tetap konstan selama proses modulasi, tetapi amplitudonya berubah sesuai dengan sinyal pemodulasi. Suatu peningkatan amplitudo sinyal pemodulasi menyebabkan amplitudo sinyal pembawa meningkat. Puncak positif dan negatif gelombang pembawa berubah sesuai sinyal pemodulasi. Dengan menggunakan fungsi trigonometri, dapat ditampilkan gelombang pembawa dengan bentuk sederhana menggunakan Persamaan 2.1. vv cc = VV cc sin 2 ππff cc tt (2.1) Dimana : vv cc VV cc ff cc tt = Nilai tegangan gelombang pembawa (Volt) = Nilai puncak gelombang carrier tidak termodulasi (Volt) = Frekuensi gelombang pembawa (Hz) = Waktu
Gelombang sinus pemodulasi dapat diekspresikan dalam bentuk Persamaan 2.2. vv mm = VV mm sin 2 ππff mm tt (2.2) Dimana : vv mm VV mm ff mm tt = Nilai tegangan gelombang pemodulasi (Volt) = Nilai puncak gelombang pemodulasi (Volt) = Frekuensi gelombang pemodulasi (Hz) = Waktu Envelope sinyal modulasi berubah diatas dan dibawah puncak amplitudo pembawa. Secara umum, amplitudo sinyal pemodulasi harus kurang dari amplitudo pembawa. Ketika amplitudo sinyal pemodulasi lebih besar daripada amplitudo pembawa, distorsi akan terjadi, menyebabkan informasi tidak benar dikirim. Dalam modulasi amplitudo, penting sekali nilai puncak dari sinyal pemodulasi lebih kecil daripada nilai puncak pembawa. Secara matematika, dapat ditunjukkan pada Persamaan 2.3. vv mm < vv cc (2.3) Nilai untuk sinyal pembawa dan sinyal pemodulasi dapat digunakan dalam rumus untuk menampilkan gelombang modulasi lengkap. Nilai tegangan envelope vv 1 dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.4 dan Persamaan 2.5. vv 1 = VV cc + vv mm = VV cc + VV mm sin 2 ππff mm tt (2.4) vv 2 = vv 1 sin 2 ππff cc tt (2.5) Dimana : vv 1 vv 2 = Tegangan Envelope = Tegangan Gelombang Pembawa Termodulasi
Rangkaian yang digunakan untuk menghasilkan gelombang amplitudo modulasi disebut modulator. Terdiri dari dua masukan, sinyal pembawa dan sinyal pemodulasi. Suatu rangkaian yang mengubah daerah frekuensi rendah menjadi sinyal frekuensi tinggi biasanya disebut modulator. Suatu rangkaian yang digunakan untuk mengembalikan sinyal asli dari gelombang amplitudo modulasi disebut demodulator. Ketika sinyal pembawa termodulasi oleh sinyal informasi, sinyal baru pada frekuensi berbeda muncul sebagai bagian dari proses. Frekuensi baru ini disebut sidebands frekuensi, terjadi dalam spektrum frekuensi diatas dan dibawah frekuensi pembawa. Ketika hanya ada frekuensi tunggal sinyal modulasi gelombang sinus digunakan, proses modulasi menghasilkan dua sidebands. Jika sinyal modulasi adalah gelombang kompleks, misalnya suara atau video, maka semua rentang sidebands dihasilkan. Sideband tinggi dan sideband rendah dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6. ff UUUUUU = ff cc + ff mm (2.6) ff LLLLLL = ff cc ff mm (2.7) Sinyal terdiri dari beberapa komponen gelombang sinus berbeda frekuensi. Total bandwidth dari sinyal amplitudo modulasi dihitung dengan menjumlahkan frekuensi minimum dan maksimum sideband. Gambar 2.7 menunjukkan sideband atas dan sideband bawah sinyal amplitudo modulasi. Misalkan sinyal informasi maksimum sebesar 3 KHz, maka bandwidth yang dipakai sebesar 6 KHz. Bandwidth sinyal amplitudo modulasi dua kali frekuensi tertinggi sinyal pemodulasi. Dimana ff mm adalah frekuensi pemodulasi maksimum. Sementara informasi yang ada di sidebands bawah sama dengan informasi sideband atas.
Gambar 2.7 Upper and Lower Sideband 2.3.2 Single Sideband Modulation (SSB) Dalam modulasi amplitudo, informasi yang nyata ada diantara sidebands. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi amplitudo modulasi adalah menekan pembawa dan menghilangkan satu sideband. Hasilnya adalah sinyal single sideband, SSB adalah bentuk modulasi amplitudo yang menawarkan mamfaat unik dalam beberapa tipe komunikasi elektronik. Dalam transmisi double-sideband, informasi ada dalam kedua sideband. Salah satu sideband dapat ditekan, sisa sideband disebut single-sideband. Tampilan domain sinyal single-sideband seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Sinyal single-sideband memberi beberapa keuntungan utama dari sinyal SSB adalah bahwa spectrum space menempati hanya setengah sinyal AM dan DSB. Transmitter SSB dapat dibuat lebih kecil. Sinyal SSB menempati bandwidth lebih rendah, jumlah noise dalam sinyal berkurang. Kedua teknik modulasi Dual Side Band dan Single Side Band secara luas digunakan dalam komunikasi. Sinyal Single Side Band masih digunakan dalam beberapa komunikasi radio dua arah. Komunikasi dua arah Single Side Band digunakan dalam aplikasi marinir, militer. Karena bandwidth SSB hanya menempati setengah dari bandwidth DSB, maka sistem SSB lebih efisien dan menghasilkan noise yang lebih rendah.
Gambar 2.8 Spektrum Frekuensi SSB 2.3.3 Double Sideband Modulation (DSB) Tahap pertama dalam membangun sinyal single sideband adalah menekan pembawa. Jenis sinyal ini adalah double-sideband. Mamfaatnya adalah daya tidak terbuang pada pembawa. Modulasi double-sideband adalah bentuk sederhana modulasi amplitudo. Double-sideband tidak begitu luas digunakan sebab sinyalnya sulit untuk didemodulasi pada receiver. Hal yang penting aplikasi double-sideband adalah digunakan dalam pemancar televisi untuk transmisi dua saluran sinyal stereo dan untuk transmisi informasi warna pada gambar televisi. Spektrum frekuensi sinyal double-sideband ditunjukkan pada Gambar 2.9. Gambar 2.9 Spektrum Frekuensi DSB
Domain frekuensi jalur samping atas dan frekuensi jalur samping bawah. Domain frekuensi pembawa ditekan, sehingga yang dipancarkan hanya jalur samping atas dan jalur samping bawah. 2.3.4 Vestigial Sideband Modulation (VSB) Bentuk yang tidak biasa dari modulasi amplitudo adalah digunakan dalam televisi pemancar. Sinyal televisi terdiri dari sinyal gambar, sinyal warna dan sinyal suara, yang mempunyai frekuensi pembawa yang berbeda. Pembawa suara adalah modulasi frekuensi, tetapi pembawa informasi gambar adalah modulasi amplitudo. Untuk pembawa warna adalah modulasi dual side band. Gambar 2.10 menunjukkan transmisi vestigial sideband sinyal gambar televisi. Gambar 2.10 Spektrum Frekuensi VSB Informasi gambar berisi frekuensi sebesar 4,2 MHz. Sebuah modulasi amplitudo sinyal televisi akan menempati 8,4 MHz. Hal ini adalah suatu jumlah yang terlalu besar dari bandwidth yang terbuang dari spectrum space, sebab tidak semuanya diperlukan untuk transmisi sinyal televisi. Untuk mengurangi bandwidth maksimum 6 MHz, bagian sideband terendah dari sinyal televisi ditekan, hanya tinggal bagian kecil dari sideband terendah. Kelemahan sistem
singleside band terletak pada kompleksitas perangkat dan respon buruk pada frekuensi rendah. Perbaikan terhadap kendala tersebut bisa diatasi jika hanya sebagian dari sideband yang ditekan, bukan keseluruhannya. Skema modulasi dimana satu sideband dan sebagian dari sideband yang lain dilewatkan disebut dengan modulasi vestigial sideband. Modulasi vestigial sideband digunakan untuk mentransmisikan sinyal pesan dengan bandwidth sangat lebar dan mempunyai kandungan informasi pada frekuensi rendah. Penekanan sebagian dari satu sideband mengurangi bandwidth yang diperlukan dibandingkan dengan modulasi dual side band tapi tidak sama dengan efisiensi spektrum pada Single Sideband. Jika pembawa yang besar juga dikirim, sinyal pesan bisa didemodulasi dengan detector envelope. Jika tidak ada pembawa yang dikirim, maka penerimaan memerlukan detector synchronous. Pada modulasi amplitudo jalur samping ganda, yaitu jalur samping atas dan jalur samping bawah, tiap jalur samping mempunyai lebar bidang yang sama dengan frekuensi pemodulasinya. Jalur samping ini timbul mengapit frekuensi pembawa gambar. Dalam sistem televisi berwarna perlu dipancarkan lebar bidang frekuensi yang luas yaitu dari 0Hz 5MHz atau lebih tinggi. Maka perlu dipergunakan lebar bidang frekuensi yang lebih luas lagi yaitu lebih dari 10 MHz bila sinyal gambar dimodulasi amplituda yang berarti banyak gelombang radio yang dipakainya sehingga boros. Pada sistim televisi berwarna jalur frekuensi yang berguna dapat dihemat yaitu dengan membuang sebagian dari jalur samping bawah. Alasannya adalah karena imformasi yang terkandung dalam sideband rendah dan sideband tinggi sama. Metoda ini disebut sistim transmisi jalur samping vestigial.
2.4 Diagram Blok Modulator Konstruksi dasar dari suatu modulator RF, bukan sesuatu yang sangat rumit untuk mengerti. Sinyal yang perlu diatur diambil sebagai masukan. Langkah pertama melewati sebuah komparator dan kemudian melalui penguat suara rendah (LNA). Ampliefier dengan noise yang rendah menguatkan amplitude dari sinyal masukan. Hal ini dilakukan karena berkurangnya daya sinyal selama proses transmisi dan langkah ini diambil sebagai tindakan pencegahan. Output dari ampliefier dengan noise rendah dan gelombang frekuensi radio dicampur dalam mixer, untuk menghasilkan sinyal termodulasi. Gelombang radio yang dihasilkan oleh osilator, yang mengubah arus searah menjadi frekuensi tinggi berosilasi saat ini. Sinyal audio yang dihasilkan oleh input audio lainnya, diperkuat oleh penguat audio, dan kemudian dicampur dengan gelombang frekuensi radio oleh modulator.[3] Gambar 2.11 Diagram Blok Modulator
2.5 Parameter Pengukuran Pelayanan dan perbaikan peralatan yang rusak merupakan salah satu aspek penting dari tanggung jawab operator sistem distribusi. Analisis sinyal mengukur amplitudo dan frekuensi. Mengukur frekuensi yang dikonversi saluran UHF pada headend dan sistem level noise adalah contoh dari analisis sinyal. Pengukuran analisis jaringan menawarkan informasi lebih lanjut tentang jaringan atau sistem, tapi teknik dan peralatan lebih rumit daripada analisis sinyal. Group delay adalah contoh dari analisis pengukuran jaringan [1]. 2.5.1 Frekuensi Sinyal Ketidakakuratan frekuensi pembawa atau jarak sinyal dapat menyebabkan distorsi dan gangguan serius pada sidebands inti yang diserap oleh filter bandpass pasif atau menyinggung saluran yang berdekatan. Stabilitas frekuensi tergantung pada kecenderungan sumber sinyal terpengaruh karena pengaruh suhu, gangguan listrik dan getaran mekanik. Untuk pengukuran frekuensi yang akurasi dan stabilitas adalah menduga, instrument pengukuran harus memiliki setidaknya tiga faktor akurasi frekuensi yang lebih baik dan stabilitas. Dalam sistem cable antenna television instrument tersebut dapat menentukan pembawa, menjamin saluran yang tepat dan jarak sideband, dan mengidentifikasi sinyal tidak diinginkan yang dapat mengganggu sistem. 2.5.2 Level Sinyal Sepanjang sistem cable antenna television, daya didistribusi dalam bentuk pembawa televisi, pilot tones, test signals, power supply dan noise. Level tertentu harus dipertahankan pada setiap titik dalam sistem untuk menjamin kinerja yang
baik. Impedansi karakteristik kabel distribusi adalah 75 ohm. Impedansi ini adalah jumlah resistensi sinyal kabel dari pusat konduktor terhadap pelindung luar kabel pada frekuensi transmisi. Semua sinyal tegangan dan arus melalui kabel diatur oleh impedansi ini dengan hukum Ohm. Tegangan rms pada kabel berkaitan dengan daya yang ditransmisikan. pp = VV 2 RR (2.8) Dimana: P = Daya sinyal (watt) V = Tegangan sinyal (volt rms) R = Impedansi kabel (ohm) Gambar 2.12 menunjukkan spektrum Community antenna television yang disederhanakan. Secara nominal, level sinyal mutlak adalah 0 dbmv. Namun, titik akhir saluran 2 dan saluran 6 adalah terpisah 6 db. Televisi penerima menampilkan sinyal lemah, dengan salju dan kualitas warna yang rendah, sedangkan saluran 2 lebih kuat akan sedikit kurang noise dan kualitas warna lebih tinggi. Level daya dibandingkan dengan frekuensi disebut flatness. Sistem kerataan ini adalah sesuatu yang mereproduksi dengan sempurna tingkat daya versus frekuensi dari sinyal swept yang masuk di headend. Flatness harus ditentukan bersama dengan level sinyal mutlak untuk mencegah variasi yang luas dalam kualitas gambar, terlalu kecil sinyal menyebabkan gambar terputus, atau terlalu kuat sinyal menyebabkan saluran berdekatan dan masalah radiasi.
Gambar 2.12 Penampilan Spektrum Pembawa Gambar Dalam Gambar 2.13 kanal 2 dan 3 ditarik bersama audio sidebands dengan modulasi off. Level sinyal berdekatan harus dalam ± 3 db dan pembawa audio harus lebih rendah 13 sampai 17 db. Hal Ini akan memastikan bahwa video saluran 3 setidaknya 10 db di atas audio saluran 2, mencegah terjadi modulasi audio pada gambar saluran 3. Gambar 2.13 Pembawa Berdekatan dengan Sidebands Pengendalian flatness sistem community antenna television dengan kontrol gain otomatis dan kontrol kemiringan otomatis melalui penggunaan pilot tones disisipkan di dua atau lebih frekuensi strategis. Kerugian kabel yang lebih tinggi pada frekuensi yang lebih tinggi sehingga flatness atau respon frekuensi kabel
terlihat seperti ilustrasi pada Gambar 2.13. Sebagai contoh, pada frekuensi 300 MHz panjang kabel 1500 kaki bisa kehilangan sebanyak 18 db lebih dari transmisi pada 54 MHz. Produsen kabel dapat menyediakan standar frekuensi tertentu pada produknya. Untuk kompensasi, amplifier sepanjang jalur membentuk keuntungan respon untuk meningkatkan sinyal frekuensi tinggi. Gambar 2.14 Respon Frekuensi Kabel 2.6 Gangguan Pada Sistem Transmisi CATV Gangguan pada sistem CATV dapat berupa: 1. Noise 2. Interferensi 3. Gangguan Ingress dan Co Channel 4. Frekuensi Low dan Coherent Distarbances 2.6.1 Noise Kelancaran Aliran elektron yang teratur dari sinyal RF dapat terganggu oleh energi electron dengan aliran acak. Keacakan ini, disebabkan oleh aksi panas pada elemen resistif noise. Noise memiliki semua parameter sinyal, memiliki level dan respon frekuensi dan dapat diperkuat, ditransmisikan dan diukur. Noise merugikan sistem community antenna television karena mendistorsi atau
melenyapkan sinyal diinginkan. Ketika diperkuat, noise meningkat sebanding dengan gain penguat. Penambahan noise berasal dari penguat itu sendiri. Dalam sistem desain, noise figure adalah parameter mahal untuk diminimalkan. Alternatifnya, memaksimalkan level daya sinyal, bahkan bisa lebih mahal. Keacakan noise memberikan spektrum frekuensi teoritis tak terbatas. Gambar 2.15 menunjukkan sinyal RF tertanam dalam noise pada domain waktu dan frekuensi. Pada satu titik dalam waktu atau frekuensi domain, noise muncul sebagai daerah amplitudo daripada satu nilai. Daya sinyal noise dapat diukur jika amplitudo adalah rata-rata rentang frekuensi tertentu. Parameter ini disebut noise power density. Gambar 2.15 Peningkatan Noise Karena saluran televisi memiliki informasi gambar antara 4 atau 5 MHz, sistem noise cable antenna television diukur berdasarkan bandwidth 4,75 MHz. Karena bandwidth ini biasanya jauh kurang dari 4,75 MHz, koreksi harus dilakukan untuk pembacaan. Daya noise (dalam dbm atau dbmv), mengubah ratio bandwidth. NNNN = 10 llllll 10 BBBB 1 BBBB 2 (2.9)
Dimana NNNN = perubahan daya noise dalam db BBBB 1 = bandwidth referenci dalam Hz BBBB 2 = data test pengukuran bandwidth dalam Hz Noise adalah penyebab yang dapat mengaburkan atau mendistorsi sinyal. Gambar 2.15 menggambarkan peningkatan noise dalam waktu dan frekuensi domain. noise meningkat hingga informasi AM adalah benar-benar tertutup oleh noise. Sebuah sinyal harus cukup jauh dari noise untuk mencegah suara dari masking modulasi. Hal ini mengarah ke parameter lain sistem cable antenna television penting adalah rasio signal-to-noise nya. Dalam cable antenna television, ini disebut carrier-to-noise ratio karena rasio tingkat pembawa video ke tingkat sistem noise. Thermal noise adalah tegangan resistansi yang befluktuasi karena gerak acak muatan bebas disebabkan agitasi thermal. Daya dikirim oleh sumber thermal kedalam impedansi beban seimbang adalah ktb watts, Persamaan 2.10 menampilkan daya noise dalam satuan watts. ee nn = kkkkkk (2.10) Dimana : kk = KKKKKKKKKKKKKKKKKK BBBBBBBBBBBBBBBBBB 1,38 xx 10 23 T = TTTTTTTTTTTTTTtttttt dddddddddd kkkkkkkkkkkk (KK) BB = BBBBBBBBBBBBBBBBh jjjjjjjjjj kkkkkkkkkkkk Pada referensi sumber temperatur 290 K, daya thermal noise pada bandwidth 1 Hz dikirim impedansi beban dari impedansi sumber adalah 203,98 dbw. Hal ini menunjukkan bahwa daya thermal noise yang tersedia pada beban seimbang adalah berbanding lurus dengan bandwidth. Sebagai contoh, jika
bandwidth 2 Hz, daya thermal noise yang tersedia meningkat 3.01 db dari - 200,97 dbw. Untuk mendapatkan daya thermal noise dalam dbmv, dapat diperoleh rumus berikut dengan menghitung tegangan noise pada jaringan terbuka dari suatu resistansi atau impedansi pada Persamaan 2.11 berikut : ee nn = 4kkkkkkkk (2.11) Dimana : RR = RRRRRRRRRRRRRRRRRRRR aaaaaaaa iiiiiiiiiiiiiiiiii dddddddddd oohmmmm Untuk mengubah dbw menjadi dbm dalam sistem 75 ohm, ditambah 30 terhadap nilai dbw. Untuk mengubah dbw menjadi dbmv dalam sistem 75 ohm, ditambah nilai 78,75 pada nilai dbw. CNR adalah perbandingan antara amplitudo sinyal radio frequence dan amplitudo noise yang muncul dalam transmisi sinyal radio frequence. Sinyal radio frequence bisa unmodulated atau modulated. Noise ini terdiri dari satu atau gabungan dari beberapa tipe. Dalam sistem kabel membawa suatu campuran dari kanal televisi analog dan pembawa termodulasi digital thermal noise, intermodulation noise. Thermal noise dihasilkan oleh komponen pasif atau aktif yang melalui sinyal RF. Amplitudo thermal noise juga disebut additive white gaussian noise (AWGN), biasanya khusus diatas sejumlah bandwidth, disebut noise power bandwidth. Gambar 3.6 adalah contoh dari tampilan spectrum analyzer ketika pengukuran CNR. Amplitudo pembawa gambar kanal televisi analog umumnya diukur menggunakan decibel millivolt (dbmv). Persamaan 2.12 menunjukkan level tegangan dalam decibel.
dddddddd = 20 log(ssssssssssss aaaaaaaaaaaaaaaaaa iiii mmmmmmmmmmmmmmmmmmmm pppppp 1 mmmmmmmmmmmmmmmmmm) (2.12) 2.6.2 Interferensi Setiap sinyal yang muncul dalam passband dari saluran televisi yang menyebabkan penurunan kualitas penerima disebut sinyal interferensi. Sumber sinyal gangguan ini berasal dari luar sistem (co-channel dan ingress) atau dihasilkan dalam sistem (gangguan koheren seperti inter-mod, hum dan modulasi silang). Sistem dapat menyebabkan gangguan luar (radiasi). Gambar 2.16 menampilkan contoh interfrensi. Gambar 2.16 Interferensi pada Gambar dan Suara Saluran Tunggal 2.6.3 Gangguan Ingress dan Co Channel Ada sejumlah sinyal tidak diinginkan masuk dalam sistem CATV. Sinyal ini dapat masuk melalui antena di headend atau dibawa oleh medan RF bocor dari peralatan distribusi. Sinyal gangguan yang umum datang dari radiasi kuat station lokal ke dalam sistem CATV. Jika station terbawa pada sistem daerah kanal yang sama, maka TV penerima akan menunjukkan gambar berbayang. Antena CATV membawa co-channel ini bersama dengan sinyal yang diinginkan. Jika tingkat
gangguan co-channel cukup tinggi, TV penerima akan menampilkan dua saluran dalam satu kanal. Gambar 2.15 adalah ilustrasi tampilan gangguan co-channel dalam domain frekuensi. 2.6.4 Frekuensi Low dan Coherent Distarbances Lebih serius secara alami sinyal gangguan yang masuk dalam bandwidth spektral televisi, muncul dalam sistem CATV. Hum adalah suatu modulasi amplitudo dari pembawa oleh suatu sinyal yang mempunyai frekuensi biasanya harmonisa dari daya jalur frekuensi. Gangguan ini muncul dari sejumlah perangkat aktive dan conektor pasif sepanjang jalur distribusi. Hum hasil dari amplitudo pembangkit power supplay yang buruk, memodulasi sinyal RF. Dalam domain frekuensi sidebands hum tampil sebagai dua sinyal simetrik ditempatkan pada sisi lain dari pembawa. Disturbances adalah produk distorsi hasil dari gabungan sinyal dalam sistem. Intermodulation dihasilkan oleh peralatan aktive dalam sistem operasi mode non linier. Distorsi dalam sistem CATV juga disebabkan crossmodulation. Suatu kanal yang diinginkan termodulasi oleh kanal lain, sehingga beberapa sidebands modulasi dalam kanal yang diinginkan termodulasi oleh kanal lain.