Bentuk sinyal analog yang paling sederhana dapat digambarkan sebagai gelombang sinus. Namun dalam keadaan nyata suatu sinyal analog merupakan gabungan dari beberapa gelombang sinus yang disebut dengan sinyal komposit. Dengan teknik yang ditemukan oleh seorang ilmuwan Perancis bernama Jean-Babtiste Fourier sinyal komposit dapat didekomposisi ke dalam beberapa gelombang sinus untuk kepentingan analisis. Teknik ini disebut dengan analisis Fourier. Sekarang mari kita perhatikan properti dari sebuah gelombang sinus seperti terlihat dalam Gambar 1 . Gelombang sinus memiliki beberapa properti penting yang akan
segera kita bahas, yaitu amplitudo, frekuensi, periode, fasa, dan panjang gelombang.
Gambar 1 Sinyal dalam bentuk gelombang sinus
Amplitudo adalah suatu nilai yang merujuk pada ketinggian intensitas sinyal pada setiap waktu. Intensitas sinyal yang tertinggi disebut dengan amplitudo puncak. Intensitas sinyal ini berkaitan dengan jumlah energi yang dibawa oleh gelombang tersebut. Sebagai contoh pada sinyal listrik, amplitudo diukur dengan satuan volt. Frekuensi dinyatakan sebagai jumlah periode yang dilalui oleh satu gelombang dalam waktu 1 detik. Dalam Gambar 2.3 terlihat bahwa dalam 1 detik gelombang melalui 2 siklus, karena itu gelombang dalam gambar 2.3 memiliki frekuensi = 2 siklus/detik (atau 2 Hertz). Frekuensi juga dapat dinyatakan sebagai jumlah perubahan per satuan waktu. Apabila suatu sinyal memiliki jumlah perubahan banyak sekali maka kita katakan sinyal tersebut memiliki frekuensi tinggi, sebaliknya apabila suatu sinyal memiliki jumlah perubahan sedikit sekali maka kita katakan sinyal tersebut memiliki frekuensi rendah. Apabila suatu sinyal berubah secara instan (tiba-tiba berubah) maka sinyal tersebut memiliki frekuensi tak terhingga. Apabila suatu sinyal tidak berubah sama sekali maka sinyal tersebut memiliki frekuensi nol. Misalnya, sinyal direct current (DC) yang dikeluarkan oleh sebuah baterai akan menghasilkan sinyal sebesar 1.5 volt terus menerus, karena itu frekuensi dari sinyal DC adalah nol. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh 1 siklus gelombang. Dalam Gambar 2.3, satu siklus gelombang ditempuh dalam waktu 0,5 detik. Karena itu periode dari gelombang adalah 0,5 detik. Yang mana f adalah frekuensi dalam satuan Hertz atau siklus/detik dan T adalah periode dalam satuan detik. Panjang gelombang adalah jarak yang dilalui untuk menempuh satu siklus gelombang dalam satuan meter. Properti terakhir yang akan kita bahas adalah fasa. Fasa yang diukur dalam satuan derajat atau radian merupakan jarak pergeseran sinyal relatif terhadap titik 0. Apabila fasa bernilai positif, maka sinyal bergeser ke kiri relatif terhadap titik 0. Sebaliknya apabila fasa bernilai negatif, maka sinyal bergeser ke kanan relatif terhadap titik 0. Relasi antara satuan ukur derajad dan radian ditunjukkan dalam persamaan berikut radian 1800
Maka berdasarkan persamaan 3.4, 3600 sama dengan 2 radian, 900 sama dengan ½ radian dan 300 sama dengan 1/6 radian. Sekarang kita akan melihat bagaimana fasa menggeser gelombang sinus. Perhatikan ilustrasi dalam Gambar 2. Seperti terlihat dalam Gambar 2.4, tiga buah gelombang cosinus masing-masing memiliki T = 0.5 detik. Gelombang cosinus paling atas tidak mengalami pergeseran fasa karena titik awal gelombang terletak pada t = 0. Gelombang cosinus kedua mengalami pergeseran fasa sebesar ¼ T. Berdasarkan penjelasan sebelumnya kita tahu bahwa satu siklus gelombang cosinus akan menempuh 2radian = T. Maka ¼ T = ½ radian. Hal berarti bahwa gelombang cosinus kedua bergeser dengan fasa ½ radian. Sekarang tentukan pergeseran fasa pada gelombang cosinus yang terbawah dalam Gambar 2.
Gambar 2 Gelombang sinus dengan pergeseran fasa
Benfano Soewito
|
Penulis : Iwa Wibawa, S.Si PT Len Industri (Persero) Dipublikasikan : 1 Februari 2015 Radio adalah radiasi sinyal elektromagnetik yang merambat melalui atmosfer dan atau ruang hampa. Informasi yang akan dikirimkan melalui gelombang elektromagnetik ini dimodulasi komponen gelombangnya yaitu amplitude, frekuensi, fasa atau lebar pulsanya. Radiasi tersebut terbentuk ketika objek bermuatan listrik dari gelombang carrier dimodulasi dengan gelombang audio pada frekuensi gelombang radio pada suatu spektrum elektromagnetik. Adapun gelombang radio ini merambat pada frekuensi 100 KHz sampai dengan 100 GHz, sementara gelombang audio merambat pada frekuensi 20 Hz sampai 20 KHz. Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin berkembang, berbagai perubahan serta perkembangan metode yang memanfaatkan gelombang radio ini juga mengalami kemajuan, gelombang radio ini dimanfaatkan dalam berbagai cara yang memungkinkan komunikasi dapat dilakukan dalam berbagai situasi. Radio komunikasi diaplikasikan pada frekuensi HF, VHF dan UHF. Radio HF yang bekerja pada frekuensi 3 – 30 MHz, disebut juga dengan decameter band atau panjang gelombangnya berkisar antara 10-100 m. Angka ini didapat dari persamaan frekuensi dan panjang gelombang : f=c/λ Dimana f adalah frekuensi, c adalah kecepatan cahaya 3 x 108 m/s dan adalah panjang gelombang. Radio HF sangat popular di kalangan radio amatir. Berbagai keuntungan radio HF antara lain jarak komunikasi dapat mencapai ribuan kilometer, tergantung daya yang digunakan. Keuntungan ini dikarenakan karakteristik gelombang HF yang dapat memantul pada ionosfer bumi. Radio VHF bekerja pada frekuensi 30 MHz sampai dengan 300 MHz. Karakteristik dari radio VHF Ini cocok untuk komunikasi teresterial, dengan kisaran umumnya agak lebih jauh dari line-of-sight dari pemancar. Tidak seperti HF, ionosfer tidak selalu memantulkan gelombang radio VHF. Gelombang ini juga lebih tahan terhadap gangguan atmosfer dan interferensi peralatan listrik dibandingkan dengan fekuensi yang lebih rendah. Frekuensi VHF akan terblokir oleh bukit atau gunung, tetapi bangunan gedung tidak terlalu mempengaruhi komunikasi. Radio frekuensi VHF low band ini digunakan oleh militer, khususnya untuk pasukan yang berada di lapangan agar dapat berkomunikasi dalam radius sekitar 8 km area. Salah satu alasannya karena VHF dapat menggunakan antenna yang relatif tidak terlalu panjang sehingga cocok digunakan sebagai radio manpack. Dibandingkan dengan radio HF, radio VHF ini memiliki bandwidth yang lebih lebar serta jarak jangkau yang lebih pendek sehingga sangat ideal sebagai komunikasi antar pasukan. Radio militer dikembangkan sebagai perangkat komunikasi aplikasi taktis, oleh karena itu, pada umumnya perangkat taktis harus memiliki kemampuan dan syarat tertentu. Selain dari sisi kehandalannya yang harus dapat tetap berfungsi dalam berbagai kondisi, memenuhi standar militer, juga dari sisi pengamanan informasinya. Mengenai uji ketahanan yang memenuhi standar militer, saat ini mengacu pada standar MIL-STD 810g. Standar ini didokumentasikan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat yang mengatur tentang bagaimana sebuah perangkat yang seharusnya tahan terhadap berbagai kondisi yang mungkin terjadi di lapangan. Standar inilah yang kemudian menjadi acuan yang diakui secara internasional. Dokumen ini mencakup sejumlah tes yang harus dilalui oleh setiap perangkat militer, antara lain, High/Low temperature, Immersion, Vibration, Shock dan lain sebagainya. LenVDR10-Mp PT Len Industri sebagai salah satu perusahaan BUMN yang bergerak di lini bisnis pertahanan, tengah mengembangkan perangkat radio komunikasi untuk militer. Salah satunya produknya adalah LenVDR10-Mp. Radio ini bekerja pada band VHF 30 MHz – 88 MHz dengan modulasi FM. Radio ini didesain sebagai perangkat komunikasi taktis dengan standar militer, kedap air, vibrasi, tahan banting serta tahan terhadap suhu yang ekstrim. Berikut adalah spesifikasi teknis LenVDR10-Mp : Frekuensi : 30-88MHz Tuning Step : 25 kHz Stabilitas Frekuensi : 2ppm Kapasitas Kanal : 100 kanal Mode Modulasi : FM Modulasi Digital : BPSK Vocoder : CVSD FEC : Viterbi Enkripsi : AES 128 Keluaran RF : Maximum 10Watt Sensitifitas : -110 dBm untuk 10dB Sinad Koneksi RF : Whip 1.5m, whip 3m & BNC 50R Catu Daya : Baterai LiPo 11.1VDC-12.6VDC, 10AH Ketahanan baterai : lebih dari 14 jam dengan rasio Tx:Rx:Stand by 1:1:8 Temperatur : -10C-50C IP Rating : IP67 Immersion : Kedalaman 1 meterDimensi : 250mm(panjang) x 250mm(tinggi) x 90mm(lebar) |
LenVDR10-Mp ini dikembangkan dengan mengimplementasikan platform Software Defined Radio (SDR). SDR itu sendiri merupakan teknologi dimana software dijalankan pada platform hardware. Teknologi SDR ini yang memproses sinyal secara digital didalam sebuah chip DSP.
Berbicara lebih jauh mengenai LenVDR10-Mp ini, terdapat 2 mode komunikasi yaitu Analog (AFM) dan Digital (DFM). Pada mode AFM, komunikasi dilakukan secara plain tanpa pengamanan, sehingga radio ini dapat saling berkomunikasi dengan radio lainnya pada frekuensi yang sama. Sedangkan pada mode digital, komunikasi antar radio hanya dapat dilakukan jika radio yang berkomunikasi memiliki mode yang sama.
Berikut adalah grafik perbandingan kualitas penerimaan berbanding jarak.
Gambar : Perbandingan Kualitas vs Jarak
Dari grafik diatas, dapat diketahui bahwa pada mode Analog FM, kualitas penerimaan akan semakin menurun seiring dengan jarak yang semakin jauh, dalam hal penurunan kualitas, suara yang terdengar akan semakin rusak. Pada mode Digital FM, kualitas penerimaan akan tetap baik, sampai pada jarak tertentu akan langsung rusak sama sekali. Jauh dekatnya pancaran gelombang ditentukan oleh banyak faktor, antara lain power output, performa antenna serta medan lapangan. semakin besar power yang dipancarkan, semakin besar gain antennanya, semakin jauh pula jangkauan transmisinya. Demikian halnya pada sisi receiver, dimana sensitivitas receiver yang menentukan jarak jangkau komunikasi yang dapat ditempuh.
Proses pengolahan sinyal
Salah satu teknik algoritma voice coding yang digunakan untuk membangun komunikasi digital ini adalah Continuously variable slope Delta (CVSD). CVSD ini merupakan salah satu algoritma kompresi sample data yang mengkodekan 1 bit per sample, artinya, jika ada audio yang disampling 16 KHz, maka akan diubah menjadi 16 Kbit/s. angka ini merupakan kecepatan maksimal (datarate) yang dapat dicapai untuk transfer data. Gambar berikut adalah contoh sinyal audio yang diproses CVSD.
Gambar : Grafik encode CVSD
Contoh lain voice coding yang digunakan luas untuk radio komunikasi adalah Mixed-Excitation Linear Prediction (MELP). Algoritma ideal untuk digunakan pada komunikasi dengan bandwidth yang sempit, karena MELP memiliki datarate 1200/2400 bps.
Berikutnya, teknik yang dilakukan adalah memodulasi data. Teknik modulasi diantaranya ada Binary Phase Shift Keying (BPSK), yaitu teknik yang mengubah data digital menjadi 2 jenis. Setiap data merepresentasikan fasa dari suatu gelombang. Sejenis dengan BPSK, ada QPSK, yaitu mengubah data digital menjadi 4 data fasa. dan seterusnya. Berbeda dengan PSK, ada teknik yang dinamakan PAM atau Pulse Amplitude Modulation, yaitu mengubah data dimana setiap data tersebut merepresentasikan Amplitude dari suatu gelombang.
Selanjutnya, pada radio digital ditambahkan Forward Error Correction (FEC), yaitu algoritma yang memungkinkan untuk memperbaiki data rusak yang diterima pada penerima. Beberapa diantaranya ada Viterbi, Reed Solomon, dan lain sebagainya.
Secure Communication
salah satu fitur Radio LenVDR10-Mp ini adalah pengamanan komunikasi (comsec) serta pengamanan transmisi (transec). COMSEC diterapkan pada radio komunikasi agar tidak mudah disadap. Ada berbagai macam metode pengamanan ini, antara lain dengan menggunakan enkripsi dengan kunci. LenVDR10-Mp menggunakan algoritma AES128 untuk mengacak data maupun suara.
Advanced Encryption Standard (AES) merupakan standar enkripsi dengan kunci simetris. Standar ini terdiri atas 3 blok chipper, yaitu AES-128, AES-192 dan AES-256. Masing-masing chipper memiliki ukuran 128-bit dengan ukuran kunci masing-masing 128, 192 dan 256 bit.
TRANSEC adalah pengamanan pada sinyal transmisi. Metode yang digunakan untuk mengimplementasikan transec ini adalah frekuensi hopping dan spread spectrum. Frekuensi hopping adalah sebuah metode transmisi radio dengan mengubah-ubah frekuensi carrier yang digunakan secara cepat & acak. Frekuensi hopping menggunakan urutan psedo-random yang dikontrol oleh algoritma kriptografi dengan kunci. Mode Frequency Hopping dimaksudkan supaya komunikasi tidak dapat disadap ataupun diganggu (oleh jamming). Pada LenVDR10-MP, perubahan frekuensi carrier saat Hopping berubah dengan kecepatan pindah 100 hop/detik, dengan resolusi perpindahan frekuensi 25kHz dan rentang frekuensi sebesar 3400 kHz di sekitar frekuensi channel yang aktif. Gambar berikut adalah ilustrasi frekuensi hopping dilakukan.
Gambar : Komunikasi secara hopping dengan gangguan
Ilustrasi tersebut menggambarkan jika ada proses komunikasi antar radio, dimana pada frekuensi tertentu terdapat gangguan (jamming), maka dengan frekuensi hopping, informasi akan tetap dapat diterima meskipun ada penurunan kualitas sinyal.
Gambar : Komunikasi secara hopping dengan penyadapan
Ilustrasi tersebut memperlihatkan bahwa jika terjadi penyadapan informasi pada frekuensi tertentu, maka hanya sedikit informasi yang diterima oleh penyadap.
Sejatinya radio frekuensi (RF) adalah suatu sumber daya alam yang terbatas yang mempunyai nilai strategis. Oleh karena itu pemanfaatannya harus dilakukan secara tertib. Hal ini telah diatur dalam peraturan pemerintah yang mungkin setiap negara menerapkannya secara berbeda, tetapi pada intinya, spektrum radio frekuensi ini diatur agar tertib, efisien dan sesuai dengan peruntukannya sehingga tidak menimbulkan gangguan yang merugikan.