PENGOLAHAN SINYAL

1.               Defenisi sinyal

Sinyal adalah besaran yang berubah dalam waktu dan atau dalam ruang, dan membawa suatu informasi.

Berbagai contoh sinyal dalam kehidupan sehari-hari : arus atau tegangan dalam rangkaian elektrik, suara, suhu.

Representasi sinyal berdasarkan dimensinya dibagi menjadi

-         Dimensi-1 (contoh : sinyal audio),

-         Dimensi-2 (contoh : citra),

-         Dimensi-3 (contoh : video). 

Suatu sinyal mempunyai beberapa informasi yang dapat diamati, misalnya :

- Amplitudo, frekuensi, perbedaan fase, dan gangguan akbiat noise , untuk dapat mengamati informasi tersebut, dapat digunakan secara langsung peralatan ukur elektronik seperti osciloskop, spektrum analyser.  

Pengolahan sinyal

adalah suatu operasi matematik yang dilakukan terhadap suatu sinyal sehingga diperoleh informasi yang berguna. Dalam hal ini terjadi suatu transformasi.

Pengolahan sinyal analog

Pengolahan sinyal analog memamfaatkan komponen-komponen analog, misalnya dioda, transistor, op-amp dan lainnya.

Pengolahan sinyal secara digital

Pengolahan sinyal secara digital menggunakan komponen- komponen digital, register, counter, dekoder, mikrokontroler, dan lainya. 

Sistem didefinisikan sebagai pemroses sinyal. Sistem biasanya dilukiskan sebagai sebuah kotak yang memiliki dua panah merepresentasikan sinyal.

Panah masuk adalah sinyal masukan yang akan diproses, sedangkan panah keluar merepresentasikan sinyal hasil pemrosesan. 

Elemen-Elemen Dasar Sistem DSP (Pengolahan Sinyal Digital)  

Gambar 1. Pemrosesan Sinyal Analog

Gambar 2 Pemrosesan Sinyal Digital

Gambar 2 Pemrosesan sinyal digital dapat dilakukan terhadap sinyal Analog  maupun Sinyal Digital. Blok ADC mengubah sinyal analog menjadi digital  sedangkan blok DAC mengubah sinyal digital menjadi sinyal Analog.     

Keuntungan Pemrosesan sinyal secara digital:

-         Untuk menyimpan hasil pengolahan, sinyal digital lebih mudah dibandingkan sinyal analog.

-         Untuk media penyimpan digital dapat digunakan elemen memori: flash memory,  CD/DVD, hard disk.

-         Untuk menyimpan sinyal analog dapat digunakan pita tape magnetik.

-         Sinyal digital kebal terhadap noise, karena bekerja pada level tegangan logika “1” dan “0”

-         Lebih kebal terhadap perubahan temperatur.

-          Lebih mudah memprosesnya, secara teori tidak ada batasannya, tergantung dari kreativitas dan inovasi perancang.

Kelemahan sinyal digital:

-         Dapat Terjadi kehilangan informasi akibat pembulatan saat kuantisasi dan filtering saat pembalikan kembali ke sinyal analog.

-         Diperlukan waktu proses yang lebih lama dibandingkan sinyal analog, perlu waktu sampling dan rekonstruksi ulang. 

2. Klasifikasi Sinyal 

1. Sinyal waktu kontinyu dan sinyal waktu diskrit

Sinyal waktu kontinyu yaitu sinyal yang terdefinisi untuk setiap nilai pada sumbu waktu t, dimana t adalah bilangan riil.

Sinyal waktu diskrit adalah sinyal yang terdefinisi hanya pada nilai waktu diskrit n, dimana n adalah bilangan bulat.  

Gambar 3 Sinyal Kontinyu Vs Sinyal Diskrit

2. Sinyal analog dan sinyal digital

Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombang.

Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1.  

Gambar 4 Sinyal Analog Vs Sinyal Digital

3. Sinyal riil dan sinyal kompleks

-  Sinyal riil merupakan sinyal yang bersifat riil untuk semua

          variabel.

-         Sinyal kompleks merupakan sinyal yang mempunyai nilai yang kompleks, ada faktor nilai imajiner.   

Sinyal Riil :                                                        Sinyal Komplek :

    X_R (n) = 2ⁿ Cost wn                 x(n) = 2ⁿ e^jwn

4.Sinyal deterministik dan sinyal random

Sinyal deterministik

 adalah sinyal yang keseluruhan nilainya dapat ditentukan dengan suatu persamaan matematis, contohnya sinyal sinus.

Sinyal random

mempunyai nilai random atau tidak diketahui dengan pasti untuk waktu yang diberikan, contohnya noise tegangan pada penguat. 

Sinyal Deterministik VS Sinyal Random

5. Sinyal ganjil dan sinyal genap

Sinyal x(t) atau sinyal x(n) dikatakan sebagai sinyal genap jika :  

                   x(-t) = x(t)

                   x(-n) = x(n)

Sinyal x(t) atau sinyal x(n) dikatakan sebagai sinyal ganjil jika :   

                   x(-t) = x(t)

                   x(-n) = x(n)

Sinyal Kontinu Genap dan Sinyal Diskrit Genap

             

Sinyal Kontinu Ganjil dan Sinyal Diskrit Ganjil

6. Sinyal periodik dan sinyal non-periodik

Sinyal periodik yaitu sinyal yang mengalami pengulangan bentuk yang sama pada selang waktu tertentu. Secara matematis, sinyal waktu kontinyu dinyatakan periodik jika dan hanya jika : 

                   x(t+kT) = x(t)              untuk  = -¥< t <¥

dimana :

k adalah bilangan bulat

T adalah perioda sinyal. 

Sinyal waktu diskrit dinyatakan periodik jika dan hanya jika : 

                   X(n+kN) = x(n)           untuk  = -¥< n <¥

dimana  :

k adalah bilangan bulat.

N adalah perioda sinyal.

Sinyal Periodik

Sinyal Non-Periodik

3.   Konsep Frekuensi

Semua sinyal  dalam pengolahan sinyal dapat didekati dengan model dasar sinyal sinus.  

Suatu sinyal sinusoidal analog/kontinu dapat dinyatakan dengan persamaan matematik: 

                   X(t) =A sin(Ωt + q)  atau

                   X(t) =A sin(2pf + q) 

          Dimana :

Ω = frekwensi angular radian/detik

F = siklus/deti atau Hz.

Bentuk sinyalnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

x(t) = 5 sin (4pt)

x(t) = 5 sin (2p2t)

Dari sinyal diatas dapat diperoleh :

Frekwensi (F) = 2 Hz

Frekwensi angular (Ω) = 2p f = 4p rad/sec.

Amplitudo = 5