Single Side Band (SSB)

A.   Pemancar SSB

1.    Pengertian
     Sistem pesawat radio jenis SSB adalah jenis komunikasi yang memakai frekuensi HF(3 – 30 Mhz) menggunakan pemodulasi AM dengan salah satu sisi band, baik itu sisi band atas USB (sper side band) atau sisi band bawah LSB (low side band). Biasanya untuk efesiensi daya yang dipancarkan, maka daya pembawa (carrier) ditekan, sehingga disebut SSB-supressed carrier (SSBSC).

Dalam kondisi tertentu pada satu frekuensi pembawa (freq. Carrier) dapat digunakan untuk  komunikasi dua chanel yaitu USB dan LSB.Karena sinyal informasi memodulasi carrier secara AM, maka pengaruh noise pada saluran (media udara) pada sinyal AM yang diterima akan sangat besar. Sehingga kualitas suaranya kurang baik. Hal ini dapat dikurangi dengan mengatur frekuensi secara lebih teliti yaitu dengan menggunakan fasilitas”clarifier” pada pesawat SSB.

Upaya lain adalah dengan mengatur jadwal komunikasi (time scedule) dimana dipilih saat-saat yang tepat untuk berkomunikasi sebab kondisi atmosfeer selalu berubah.

Untuk keperluan jangkauan komunikasi perlu diperhatikan faktor-faktor sebagai berikut :

a)  Frekuensi yang digunakan, karena tiap frekuensi berbeda jarak  jangkauannya.

b)  Bentuk antena disesuaikan dengan pola radiasi yang diiinginkan, apakah directional atau omni-directional.

Hal-hal yang perlu diingat bahwa ”komunikasi yang baik bukan berarti jangkauannya jauh, tetapi tepat sasaran”. Apalah artinya kalau pesawat dengan daya pancar besar, tetapi lawan bicara kita tidak dapat dihubungi, bahan mengaggu pihak lain karena tertutup oleh sinyal yang kita kirim.

2.  Prinsip – prinsip Pemancar SSB

     Pada Single Side Band, didalammnya terdapat modulasi amplitudo (AM). Pada saat modulasi terdapat pencampuran antara frekuensi radio dengan frekuensi audio. Setiap pencampuran dua frekuensi akan terjadi proses penjumlahan kedua frekuensi dan sekaligus terjadi proses pengurangan dari kedua frekuensi tersebut. Jadi setiap kali kita memodulir carrier, akan menghasilkan dua frekuensi sekaligus atau disebut Double Side Band (DSB). Namun agar tidak terjadi pemborosan dan tidak efisien dalam proses pemancaran sehingga cukup memancarkan salah satu side band saja. Mode semacam ini dikatakan mode SSB.

Penguatan untuk pemancar SSB dilakukan dengan penguat yang bekerja pada kelas A , AB, atau kelas B ( linier amplifier ), hal ini disebabkan karena sinyal SSB menghendaki linieritas pada bentuk envelopnya. Sedangkan penguat yang bekerja pada kelas C bukanlah suatu penguat linier, karena penguat klas C lebih bersifat sebagai penguat switching, oleh sebab itu penguat kelas C tidak cocok apabila digunakan sebagai penguat sinyal SSB, walaupun efesiensinya lebih tinggi dibandingkan dengan penguat lainya.

Sebenarnya penguat linier dapat diguankan untuk penguatan sinyal-sinyal FM, AM. Tetapi karena sinyal-sinyal tersebut tidak menghendaki linieritas envelopnya, disamping itu karena linier amplifier efesiensinya hanya rendah saja, maka linier amplifier tidak lazim digunakan untuk menguati sinyal-sinyal tersebut. Biasanya sinyal-sinyal tersebut diperkuat dengan menggunakan penguat kelas C yang jauh lebih tinggi efesiensinya.

Penggunaan pemancar SSB secara murni pada stasiun Broadcast  tidak pernah kita temui. Tetapi secara tidak langsung dapat kita temui pada pemancar dengan  mode FM Stereo . Pada pemancar FM Stereo dapat kita temui DSBSC ( Double Side Band-Suppressed Carrier), yaitu sejenis AM tetapi carriernya praktis menjadi nol. DSBSC pada pemancar FM-Stereo ini digunakan sebagai subchanel multiplexer dengan sub-carrier 38 Khz.

Dari semua contoh pemancar yang kita bicarakan , terlihat bahwa bagian terpenting dari sebuah pemancar adalah bagian Osilatornya. Oleh sebab itu masalah osilator ini harus benar-benar dipahami oleh setiap teknisi atau operator pemancar.

   Keuntungan pemancar SSB :

a)    Pemancar SSB dikatakan lebih efisien daripada AM (DSB), ini dapat diberikan gambaran sebagai berikut. Misalnya pemancar AM (DSB) dengan power 150 Watt (kedalaman modulasi 100%), maka power pada USB dan LSB masing­-masing 25 Watt dan carrier mempunyai power 100 Watt dan diketahui bahwa audio berada pada side band tersebut. Pada pancaran SSB, yang dipancarkan hanya salah satu side band ialah LSB atau USB yang powernya hanya 25 Watt.  Dengan pancaran SSB 25 Watt tersebut, audio sudah dapat sampai pada tujuan dengan kejelasan informasi yang sama dengan pancaran AM (DSB) 150 Watt tadi.

b)    Lebar band yang dapat lebih sempit. Untuk keperluan komunikasi, mode SSB hanya memerlukan kelebaran band sekitar 3 Kc sedangkan dengan mode DSB diperlukan sekitar 6 Kc, sehingga mode SSB memberikan penghematan penggunaan band.

B.   Cara Kerja Pemancar SSB

      Sebuah radio pemancar SSB yaitu input melalui mic / key morse yang berfungsi sebagai pengubah sinyal suara/ketukan menjadi sinyal listrik yang diperlukan oleh radio. Sinyal informasi yang sudah menjadi sinyal listrik pada frekuensi rendah (300 – 3400) Hz diteruskan ke modulator (balance modulator) diperkuat dahulu sinyalnya agar sesuai dengan level minimum yang diperlukan balance modulator. Di dalam modulator ini ada dua pertemuan sinyal (gelombang) yaitu gelombang informasi dan gelombang pembawa (RF / frekuensi carrier) yang nilainya jauh lebih tinggi dari frekuensi informasi. Frekuensi carrier ditimbulkan dari sebuah rangkaian osilator / cristal yang telah disiapkan yang disebut carrier osilator. Output dari modulator balance terdiri dari dua sinyal yaitu USB dan LSB dan dapat juga disebut double side band (DSB). Sinyal ini sudah dalam bentuk termodulasi.Kedua sinyal ini memiliki informasi yang sama, karena yang diinginkan adalah salah satu sinyal saja. Maka diperlukan filter SSB yang akan memfilter salah satu side. Apakah USB atau LSB guna meminimalkan energi yang diperlukan. Output dari filter SSB memiliki sinyal dengan frekuensi sama dengan frekuensi carrier. Untuk bekerja pada frekuensi yang dikehendaki kita menggunakan variable frequency ossilator guna mencampur frekuensi yang sudah termodulasi.

Output balance mixer siap untuk dikirimkan / dipancarkan melalui media transmisi. Karena output madi mixer balance memiliki level yang rendah, maka kita perlukan sebuah penguat yang disesuikan keperluan daerah cakupannya (jarak). Penguat ini biasanya disebut blok penguat RF, dimana didalamnya terdapat driver, filter dan penguat akhir sebelum dipancarkan melalui antena misalnya.

Balance Modulator

Balance modulator adalah perangkat yang perangkat yang dapat  mengubah sinyal, biasanya dalam bentuk amplitudo termodulasi (AM) sinyal radio. Dibutuhkan sinyal asli dan sinyal pembawa, dan kemudian memodulasi sehingga sinyal sideband datang melalui ouput dari modulator seimbang. Hal ini dapat membuat sinyal yang dihasilkan menjadi seimbang karena ada sedikit noise yang sinyal pembawanya (sinyal carrier) telah dihapus. Fungsi dari sebuah modulator digunakan untuk memodulasi sinyal chrominance ke subcarrier untuk menghasilkan sinyal doubleside band yang termodulasi.  Komponen video spliter diterapkan pada fase yang memproduksi dua sinyal anti phase video baseband, yang pada gilirannya diterapkan untuk modulator switch didorong anti phase di tingkat carrier untuk menghasilkan sinyal DSBSC diterminal keluaran umum.  Untuk mengurangi output pembawa residu yang dihasilkan dari ketidakseimbangan video selama tingkat hitam, sebuah sirkuit sampel-dan-terus digabungkan untuk masing-masing output dari splitter fase dan terjaga keamanannya selama tingkat hitam.Sebuah penguat diferensial membandingkan sinyal sampel dan mengurangi ketidakseimbangan dalam cara umpan balik untuk menghilangkan sisa subcarrier selama tingkat hitam.

    4) Local Osilator

Osilator yaitu suatu rangkaian elektronika yang dapat membangkitkan getaran listrik dengan frekuensi tertentu dan amplitudonya tetap. Dasar dari sebuah osilator yaitu sebuah rangkaian penguat dengan sistem feedback, yaitu sebagian sinyal keluaran yang dikembalikan lagi ke masukan dengan phase dan tegangan yang sama sehingga terjadi osilasi yang terus menerus.

Adapun beberapa bagian yang menjadi syarat untuk sebuah osilator supaya terjadi osilasi yaitu adanya rangkaian penguat, rangkaian feedback, dan rangkaian tank circuit.

 Rangkaian feedback yaitu suatu rangkaian umpan balik yang sebagian sinyal keluarannya dikembalikan lagi ke masukan, hal ini salah satu sistem supaya terjadinya tegangan dan phase yang sama antara input dan output, juga menjadi salah satu syarat penting terjadinya osilasi pada sebuah rangkaian osilator. Pada umumnya rangkaian feedback menggunakan komponen  pasif R dan C  ( Malvino, 1993).

Tank circuit yaitu rangkaian yang menentukan frekuensi kerja dari osilator frekuensi pembawa (carrier), yang digunakan pada aplikasi ini digunakan komponen L dan C karena  semakin tinggi  frekuensi yang digunakan maka makin kecil harga komponen yang digunakan lain halnya menggunakan R dan C karena frekuensi yang dihasilkan tidak akan bisa mencapai harga yang paling tinggi karena terbatasnya harga Resistor. Tinggi rendahnya frekuensi bisa ditentukan  pada komponen L dan C pada Tank Circuit 

5)    Balance Mixer

      RF mixer secara luas digunakan untuk frekuensi radio aplikasi RF. Mixer digunakan di arena ini kalikan dua sinyal memasuki sirkuit bersama-sama. (Catatan - mixer audio yang menambah sinyal bersama-sama). Multiplier jenis mixer yang digunakan dalam aplikasi frekuensi radio yang dibentuk dengan menggunakan perangkat non-linear. Akibatnya dua sinyal memasuki rangkaian dikalikan bersama-sama - output pada waktu tertentu adalah proporsional dengan produk dari tingkat dua sinyal masuk sirkuit pada saat itu. Hal ini menimbulkan sinyal pada frekuensi yang sama dengan jumlah dan perbedaan frekuensi dari dua sinyal memasuki sirkuit.

      Salah satu sirkuit sederhana mixer didasarkan sekitar dua dioda. Jenis dioda yang dikenal sebagai dioda seimbang rangkaian mixer tunggal menyediakan penolakan dari sinyal input pada output sebagai akibat dari fakta bahwa dua input yang seimbang.

      RF rangkaian mixer hanya tunggal seimbang dan sebagai hasilnya tidak memberikan isolasi antara dua port input. Ini berarti bahwa sinyal dari osilator lokal bisa bocor ke garis sinyal input dan ini dapat menimbulkan distorsi intermodulasi. Namun untuk banyak aplikasi sirkuit ini beroperasi cukup memuaskan. Dimana hal ini mungkin menjadi masalah kemudian mixer seimbang ganda harus digunakan.

      RF rangkaian mixer memiliki kerugian konversi yang khas, yaitu perbedaan antara sinyal input dan output dari sekitar 8dB, meskipun hal ini tergantung pada komponen yang digunakan dan konstruksi. Dioda harus sama hampir cocok mungkin, dan transformator harus seimbang erat untuk penolakan optimal dari sinyal input pada output.
    Dimana sinyal input secara luas spasi frekuensi, adalah mungkin untuk memanfaatkan variasi dari mixer dioda seimbang tunggal dasar untuk efek yang baik. Rangkaian yang ditunjukkan di bawah ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, misalnya di mana sinyal audio harus dimodulasi ke frekuensi radio, RF, operator. Dalam rangkaian dua sinyal digabungkan menggunakan C1 sebagai pass filter yang tinggi, dan kombinasi RFC dan C2 sebagai low pass filter. Dengan cara ini kebocoran antara dua port input diminimalkan. Sebuah perbaikan lebih lanjut adalah bahwa kontrol keseimbangan dimasukkan ke dalam rangkaian mixer seimbang. Ini digunakan untuk memastikan keseimbangan optimal. Misalnya saat digunakan untuk memodulasi pembawa RF, dapat digunakan untuk meminimalkan tingkat pembawa pada output, sehingga memastikan hanya dua sidebands diproduksi.

Rangkaian dioda mixer seimbang tunggal dengan kontrol keseimbangan.Meskipun bentuk yang seimbang dioda rangkaian mixer tunggal memang membutuhkan komponen yang lebih sedikit, kinerja ditingkatkan sebagai variabel resistor memungkinkan keseimbangan yang lebih baik yang akan dicapai, dan tambahan ada beberapa bentuk isolasi antara dua input.

I.              Filter Lolos Atas (High Pass Filter)

High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, atau frekuensi tang berada di atas frekuensi cut-off, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilai-nilai pengurangan untuk frekuensi berbeda-beda untuk tiap-tiap filter ini .Terkadang filter ini disebut low cut filter, bass cut filteratau rumble filter yang juga sering digunakan dalam aplikasi audio.High pass filter adalah lawan dari low pass filter, dan band pass filter adalah kombinasi dari high pass filter dan low pass filter. Filter ini sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi.

High pass filter yang paling simple terdiri dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant (τ).

Suatu filter lolos bawah orde satu dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan 20 dB/dekade atau 6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R1C1).

a.    Pasif Filter

Apabila filter yang digunakan adalah High pass filter, maka komponen yang digunakan adalah kapasitor yana diseikan dengan tegangan input, dan hembatan yang diparalelkan dengan tegangan input, kebalikan dari Low Pass Filter’

Gambar rangkaian dari High Pass Filter adalah :

Gambar diatas merupakan rangkaian dari high pass filter, dan tanggapannya.

Dengan memannfaatkan rangkaian pembagi tegangan, diperoleh tegangan outputnya adalah                             , dengan demikian, maka penguatannya adalah :

Untuk menghitung besarnya, dilakukan sebagai berikut :

Dengan : Y : komponen imajiner,

                X : Komponen Real.

Sehingga diperoleh :

Atau dalam satuan dB, G =                  

Dengan

Untuk HPF, berlaku :

·         Frekuensi tinggi (f>>) Gain = 1  G = 0

·         Frekuensi rendah (f<<) Gain = ωRC, atau G = -20 ωRC

·         Slopenya (untuk f <<) adalah -6dB/oktaf (-20 dB/decade).

b.    Active Filter

HPF aktif ternormalisasi:

            C_HPF = 1/R_LPF dan R_HPF = 1/C_LPF

Pada HPF aktif, resistor yang menyebabkan terjadinya penguatan, tidak perlu diganti dengan kapasitor.

7. Penguat Linear

Penguat linier pada umumnya dibutuhkan orang untuk memperkuat sinyal SSB atau DSB sebelum dipancarkan dengan power besar. Mengapa demikian ? Karena dalam sinyal yang dibangkitkan telah terkandung informasi berupa sinyal yang sinkron dengan modulasi audio sehingga informasi ini harus tetap utuh ketika dipancarkan, tidak berubah bentuknya sejak dibangkitkan pada exciter sampai dipancarkan melalui antenna. Jenis penguat yang tetap mempertahankan bentuk informasi mulai tahap awal sampai tahap akhir ini dinamakan penguat linier.