PEMROSESAN SINYAL

1.      Pengertian Sinyal

Sinyal adalah suatu gejala fisika dimana satu atau lebih dari karakteristiknya melambangkan informasi. Secara matematis, sinyal adalah memiliki nilai real atau nilai skalar yang merupakan fungsi dari variabel waktu t. Sinyal merupakan sebuah fungsi yang berisi informasi mengenai keadaan tingkah laku dari sebuah sistem secara fisik. Sinyal  berisi informasi mengenai keadaan tingkah laku dari sebuah sistem secara fisik. Meskipun sinyal dapat diwujudkan dalam beberapa cara, dalam berbagai kasus, informasi terdiri dari sebuah pola dari beberapa bentuk yang bervariasi. Sebagai contoh sinyal mungkin berbentuk sebuah pola dari banyak variasi waktu atau sebagian saja. Secara matematis, sinyal merupakan fungsi dari satu atau lebih variable yang berdiri sendiri (independent variable). Sebagai contoh, sinyal audio akan dinyatakan secara matematis oleh tekanan akustik sebagai fungsi waktu dan sebuah gambar dinyatakan sebagai fungsi ke-terang-an (brightness) dari dua variable ruang (spatial).

Secara umum, variable yang berdiri sendiri (independent) secara matematis diwujudkan dalam fungsi waktu, meskipun sebenarnya tidak menunjukkan waktu. Terdapat 2 tipe dasar sinyal, yaitu:

1. Sinyal waktu kontinyu / sinyal analog (continous-time signal)

2. Sinyal waktu diskrit (discrete-time signal)

2.      Sinyal Analog (Sinyal Waktu Kontinyu)

Sinyal analog disebut juga sinyal waktu kontinyu. Sinyal analog adalah suatu sinyal dimana salah satu besaran karakteristiknya mengikuti secara kontinyu perubahan dari besaran fisik lainnya yang melambangkan informasi, secara fisik sinyal analog berarti selalu mempunyai nilai di sepanjang waktu. Karakteristik yang dimiliki oleh sinyal analog antara lain : Amplitudo, frekuensi dan fasenya. Secara matematis, sinyal waktu kontinyu dapat ditulis seperti berikut.

f (t)∈(− ∞,∞)

3.      Sinyal Diskrit

Pada kasus sinyal diskrit x[t], t disebut sebagai variabel waktu diskrit (discrete time variable) jika t hanya menempati nilai-nilai diskrit t = tn untuk beberapa rentang nilai integer pada n. Sebagai contoh t dapat menempati suatu nilai integer 0,1,2,3,…; dalam hal ini t = tn= n untuk suatu nilai n = 0,1,2,3,…

Pada kasus sinyal digital, sinyal diskrit hasil proses sampling diolah lebih lanjut. Sinyal hasil sampling dibandingkan dengan beberapa nilai threshold tertentu sesuai dengan level-level digital yang dikehendaki. Apabila suatu nilai sampel yang didapatkan memiliki nilai lebih tinggi dari sebuah threshold maka nilai digitalnya ditetapkan mengikuti nilai integer diatasnya, tetapi apabila nilainya lebih rendah dari threshold ditetapkan nilainya pengikuti nilai integer dibawahnya. Proses ini dalam analog-to-digital conversion (ADC) juga dikenal sebagai kuantisasi.

4.      Sampling

Sampling adalah proses pengambilan sampel dari suatu sinyal waktu kontinyu. Sampling dilakukan secara periodik setaip T. T disini adalah periode dari sampling. Proses pengambilan sampling dapat dilakukan dalam waktu ts (time sampling) yang jauh lebih kecil dari T. 

Output dari sampling ini adalah untuk mendapatkan sinyal waktu diskrit yang mampu mewakili sifat sinyal aslinya, proses sampling harus memenuhi syarat Nyquist, yaitu frekuensi sampel setidaknya harus dua kali lebih besar dari frekuensi sinyal inputnya (fs > 2 fi). Berikut adalah proses sampling yang dilakukan menggunakan bantuan matlab.

n=0:15;

y=5*sin(pi*1*n/7.5);

subplot(2,1,1);

stem(n,y);

subplot(2,1,2);

plot(n,y);

  

 Pada contoh diatas, input yang digunakan adalah sinyal sinusoida dengan amplitudo 5V, frekuensi 1Hz, dengan pengambilan sampel sebanyak 16.

5.      Operasi Dasar Sinyal

Operasi dasar sinyal adalah penerapan operasi-operasi dasar matematika untuk memproses satu sinyal atau lebih. Umumnya, operasi-operasi ini dilakukan menggunakan alat-alat tambahan seperti mixer, modulator dan sebagainya, sehingga memungkinkan munculnya error seperti noise dan distorsi. Operasi dasar sinyal terdiri dari atenuasi, amplifikasi, penambahan, perkalian, dan pergeseran (delay).

a.      Atenuasi

Apabila sebuah sinyal dilewatkan suatu medium seringkali mengalami berbagai perlakuan dari medium (kanal) yang dilaluinya. Ada satu mekanisme dimana sinyal yang melewati suatu medium mengalami pelemahan energi yang selanjutnya dikenal sebagai atenuasi (pelemahan atau redaman) sinyal.

Suatu sinyal x(t), akan dilemahkan menjadi y(t). Maka sinyal x(t) akan dikalikan dengan att. Disini att bernilai kurang dari 1 (att<1), sehingga nilai magnitudnya akan mengecil. 

b.      Amplifikasi

Peristiwa penguatan sinyal seringkali kita jumpai pada perangkat audio seperti radio, tape, dsb. Fenomena ini dapat juga direpresentasikan secara sederhana sebagai sebuah operasi matematika sebagai berikut:

y(t) = amp x(t)

Kebalikan dari atenuasi, amp bernilai lebih dari 1 (amp>1), sehingga magnitud y(t) akan lebih besar x(t). 

c.       Penambahan

Proses penjumlahan sinyal seringkali terjadi pada peristiwa transmisi sinyal melalui suatu medium. Sinyal yang dikirimkan oleh pemancar setelah melewati medium tertentu misalnya udara akan mendapat pengaruh kanal, dapat menaikkan level tegangan atau menurunkan level tegangannya tergantung komponen yang dijumlahkan.

Sehingga pada bagian penerima akan mendapatkan sinyal sebagai hasil jumlahan sinyal asli dari pemancar dengan sinyal yang terdapat pada kanal tersebut. 

d.      Perkalian

Perkalian merupakan bentuk operasi yang sering dijumpai dalam kondisi real. Pada rangkaian mixer, rangkaian product modulator dan frequency multiplier, operasi perkalian merupakan bentuk standar yang seringkali dijumpai. 

e.       Delay

Disebut juga pergeseran sinyal. Operasi delay membuat suatu sinyal yang dibangkitkan tertunda waktu mulainya. Delay tidak menyebabkan perubahan frekuensi ataupun magnitud, karena hanya menggeser sinyalnya.