LAPORAN LAB TEKNIK PENGUKURAN FREKUENSI TINGGI

Percobaan No. 1

Pengukuran Karakteristik Directional Coupler

Oleh :

Kelompok I/Kelas 3B

1. Mia Fitriani Suryadi/121331049

2. Abdul Wahid/131331033

3. Agy Rachman Dhisyawal/131331034

4. Ahmad Samginanjar/131331035

Tanggal Percobaan : 06/10/2015

PRODI TELEKOMUNIKASI – TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

OKTOBER 2015

1. Percobaan No. : 1

2. Judul : Pengukuran Karakteristik Directional Coupler

3. Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah :

- Memahami konsep dasar pengukuran skalar impedansi.

- Memahami teknik pengukuran dasar skalar impedansi.

- Mengukur karakteristik komponen Directional Coupler seperti Insertion Loss,

Coupling Factor dan Directivity.

- Mengukur dan menghitung parameter – parameter seperti tegangan pantul,

tegangan datang, koefisien pantul, return loss dan VSWR.

4. Teori Pendahuluan

Directional coupler adalah sebuah komponen yang digunakan untuk mengukur

pantulan, dan mempunyai kemampuan untuk mengarahkan sinyal. Directional

coupler sering digunakan untuk pengukuran pada frekuensi radio. Tetapi, bisa

juga digunakan untuk pengukuran pada frekuensi-frekuensi rendah. Pada

praktikum kali ini directional coupler yang digunakan adalah directional coupler 4

kutub.

Gambar 4.1 Simbol Directional Coupler 4 kutub

Sinyal dari sumber, masuk ke port 1 lalu diteruskan ke port 2. Apabila di port 2

tidak terjadi apa-apa, maka sinyal akan di couple oleh port 4. Bila terjadi akibat

port 2 di short circuit atau di open circuit atau miss-match impedance maka akan

ada sinyal yang dipantulkan, sinyal tersebut akan di couple oleh port 3.

Karakeristik yang dimiliki sebuah Directional Coupler adalah harga Coupling

dan Directivity. Coupling adalah harga yang menentukan seberapa besar daya yang

di couple oleh Directional Coupler dalam satuan dB. Directivity adalah bagaimana

coupler dapat mengarahkan gelombang datang dan gelombang reflection. Coupler

yang memiliki directivity yang besar menunjukkan coupler bekerja dengan baik.

Pengukuran directivity dilakukan ketika memberikan terminasi sebesar 50 Ω

(keadaan matching impedance).

Parameter – parameter dari sebuah directional coupler, diantaranya :

1. Coupling Factor

Faktor kopling merupakan parameter utama dari sebuah directional coupler.

Faktor coupling dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :

2. Insertion Loss

Kehilangan sisipan (insertion loss) dalam bidang telekomunikasi terutama

yang berkaitan dengan gelombang radio adalah hilangnya daya atau kekuatan

isyarat/sinyal semasa cahaya merambat sepanjang saluran transmisi atau kabel

dan biasanya dinyatakan dalam dB. Kehilangan sisipan dapat juga dinyatakan

sebagai perbandingan daya masukan/yang dikirim PT, terhadap daya

keluaran/yang diterima PR. Insertion Loss dapat diperoleh dengan rumus sebagai

berikut:

3. Directivity

Adalah kemampuan coupler membedakan mana gelombang datang dan mana

gelombang pantul. Semakin besar directivity semakin bagus, karena

memperkecil mis-match impedance. Directivity dapat diperoleh dengan rumus

sebagai berikut:

ρ = VrefVinc

Coupling Factor (dB) = 20 logVs

Vinc

Insertion Loss (dB) = 20 logVin

Vout

Directivity = - 20 log |ρ|

5. Setup Pengukuran

- Setup Pengukuran Insertion Loss

Gambar 5.1 Setup pengukuran insertion loss

- Setup Pengukuran Coupling Factor

Gambar 5.2 Setup pengukuran coupling factor terhadap Vincident

Gambar 5.3 Setup pengukuran coupling factor terhadap Vreflection

- Setup Pengukuran Directivity

Gambar 5.4 Setup pengukuran Directivity (Vinc sudah diketahui)

6. Diagram Pengukuran

Gambar 6.1 Topologi Pengukuran Karakteristik Directional Coupler

7. Alat/Bahan yang diperlukan

1. HP 8620C SWEEP OSCILLATOR (0.01 −¿ 2.4GHz)

2. HP 86222A RF PLUG-IN (0.01 −¿ 2.4GHz)

3. LM3010 MULTIFUNCTION COUNTER , B INPUT, with CAUTION is

100MHz-1GHz and 3V MAX (50Ω)

4. OSCILLOSCOPE GOS-622G 20MHz

5. TERMINASI 50Ω

6. DIRECTIONAL COUPLER 4 PORT

7. RF DETECTOR HUBBER+SUHNER AG (50 Ω), 0.1-2000MHz, CAUTION

is MAX INPUT 3V(22dBm)

8. BNC MALE TO BNC FEMALE CONNECTOR

9. BNC TO N FEMALE CONNECTOR

8. Langkah Percobaan

PERHATIAN :

Hal yang perlu diperhatikan bila ingin menggunakan RF OUT ialah harus selalu

menterminasi RF OUT baik menggunakan beban atau cable koaksial ketika ingin

meng-ON kannya. Jangan biarkan, meng-ON kan device RF ketika RF OUT

open/short circuit karena akan terjadi refleksi sempurna yang menyebabkan

kerusakan pada device RF.

Berikut ini merupakan langkah-langkah pengukuran :

1. Pengaturan SWEEP GENERATOR :

Pertama-tama tentukanlah terlebih dahulu range frequency yang akan disweep.

Pada percobaan kali ini ditentukan range frekuensi sebagai berikut :

- Start Frequency = 50 MHz

- Stop Frequency = 500 MHz

2. Pengaturan Frequency Counter :

- Frequency yang di sweep range (50-500)MHz, maka gunakan port INPUT

B di Frequency Counter yang dapat mengukur range frequency dari (50-

500)MHz.

- ON-kan saklar START FREQUENCY dan atur di frekuensi 50MHz dan

ON-kan CW MARKER (untuk menandai).

- ON-kan saklar STOP FREQUENCY dan atur frekuensi di 500MHz.

- Setelah selesai, hubungkan sweep generator dengan osiloskop pada

channel 1. Tampilkan bentuk gelombang gigi gergaji pada osiloskop.

3. Pengaturan RF PLUG-In:

- Pengaturan level daya di 10dB.

- MODE INT (dimana device RF akan mengatur pemberian level dayanya

secara automatic).

4. Mengubah fungsi Osiloskop menjadi Frequency Domain :

- Jangan lupa perhatikan arah panah pada RF detector (arah RF dan arah

DC).

- Hubungkan sweep generator dengan osiloskop pada channel 1.

- Hubungkan RF detector ke RF output dan osiloskop pada channel 2.

- Pada channel 2 tekan mode X-Y, akan terlihat garis basement yaitu garis

yang menentukan range frekuensi yang disweep. Sehingga, atur variable

pada osiloskop sampai garis basement memenuhi kotak display osiloskop.

Kini dapat diartikan bahwa setiap kotak pada osiloskop merupakan

representasi nilai dari frekuensi yang disweep, untuk satu kotak nilainya

sekarang berharga 50MHz.

5. Pemberian level daya :

- Tekan mode GND sehingga mendapatkan level referensi yaitu 0 dB.

- ON-kan saklar RF dimana LED RF-nya akan mati (ini menandakan RF

bekerja dengan baik).

- Kembalikan mode GND ke semula, sehingga akan didapatkan nilai dari Vs

(tegangan sumber).

6. Menghitung Coupling :

- Coupling = - 20 log Vs

Vinc

7. Mengukur Insertion Loss :

- Hubungkan RF OUT dengan input coupler, dan RF detector ke output

coupler dan CPL terminasi 50 Ω.

8. Menghitung Koefisien Refleksi :

- ρ = VrefVinc

9. Menghitung Directivity :

- Directivity = - 20 log |ρ|

9. Hasil dan Analisa

9.1 Data Hasil Pengukuran

Vs = 800 mV

Tabel 1. Hubungan Vinc terhadap frekuensi

Frekuensi(MHz)

Vinc(mV)

50 46100 46150 46200 46250 46300 46350 46400 46450 46500 46

50 100 150 200 250 300 350 400 450 50005

101520253035404550

Vinc vs Frekuensi

Frekuensi (MHz)

Vinc

(mV)

Gambar 9.1 Kurva Vinc terhadap Frekuensi

Tabel 2. Hubungan Vout terhadap frekuensi

Frekuensi (MHz)

Vout(mV)

50 740100 740150 740200 740250 740300 740

350 740400 740450 740500 740

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

100200300400500600700800

Vout vs Frekuensi

Frekuensi (MHz)

Vout

(mV)

Gambar 9.2 Kurva Vout terhadap Frekuensi

Tabel 3. Hubungan Vref terhadap frekuensi

Frekuensi (MHz)

Vref(mV)

50 48100 48150 48200 48250 48300 48350 48400 48450 48500 48

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

10

20

30

40

50

60

Vref vs Frekuensi

Frekuensi (MHz)

Vref

(mV)

Gambar 9.3 Kurva Vref terhadap Frekuensi

Tabel 4. Insertion Loss

Frekuensi (MHz)

Vs(mV)

Vout(mV)

Insertion Loss (dB)

50 800 740 0.67100 800 740 0.67150 800 740 0.67200 800 740 0.67250 800 740 0.67300 800 740 0.67350 800 740 0.67400 800 740 0.67450 800 740 0.67500 800 740 0.67

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Insertion Loss vs Frekuensi

Frekuensi (MHz)

Inse

rtion

Loss

(dB)

Gambar 9.4 Kurva Insertion Loss terhadap Frekuensi

Tabel 5. Tabel Coupling Factor

Frekuensi (MHz)

Vs(mV)

Vinc(mV)

Coupling Factor (dB)

50 800 48 24.43100 800 48 24.43150 800 48 24.43200 800 48 24.43250 800 48 24.43300 800 48 24.43350 800 48 24.43400 800 48 24.43450 800 48 24.43500 800 48 24.43

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

5

10

15

20

25

30

Coupling Factor vs Frekuensi

Frekuensi (MHz)

Coup

ling

Fact

or (d

B)

Gambar 9.5 Kurva Coupling Factor terhadap Frekuensi

Tabel 6. Directivity

Frekuensi (MHz)

ρ Directivity(dB)

50 0.8 35.91 100 0.8 35.91150 0.8 35.91200 0.8 35.91250 0.8 35.91300 0.8 35.91350 0.8 35.91400 0.8 35.91450 0.8 35.91500 0.8 35.91

50 100 150 200 250 300 350 400 450 50005

10152025303540

Directivity vs Frekuensi

frekuensi (MHz)

Dire

ctivi

ty (d

B)

Gambar 9.6 Kurva Directivity terhadap frekuensi

9.2 Analisa Data Hasil Pengukuran

- Berdasarkan kurva yang diperoleh dari hasil pengukuran dan perhitungan,

dapat dilihat bahwa besarnya nilai tegangan datang (Vinc), tegangan

pantul (Vref), dan parameter dari directional coupler seperti insertion loss,

coupling factor dan directivity konstan di setiap frekuensi.

- Nilai coupling factor yang diperoleh konstan di setiap frekuensi yaitu

sebesar 24.43 dB karena nilai Vinc yang diperoleh pada frekuensi 50 – 500

MHz konstan yaitu sebesar 46 mV.

- Pada pengukuran directivity, diperoleh nilai directivity sebesar 35.91 dB.

Hal ini menunjukkan coupler masih bekerja dengan baik, karena semakin

besar nilai directivity menunjukkan kehandalan kinerja sebuah coupler.

- Menurut data sheet, nilai insertion loss yang baik adalah ± 0,85 dB. Pada

praktiku yang kami lakukan diperoleh nilai insertion loss sebesar 0.67 dB,

hasil yang diperoleh sedikit berbeda yang kemungkinan disebabkan oleh

alat lab yang kurang presisi dan kurangnya ketelitian dari praktikan.

10. Kesimpulan

- Nilai coupling menunjukkan berapa besar tegangan yang akan di-couple oleh

Directional Coupler.

- Nilai directivity menunjukkan bagus atau tidaknya coupler dapat bekerja.

Semakin besar harga Directivity maka semakin baik/bagus Coupler bekerja.

- Untuk mengetahui karakteristik insertion loss dapat dilakukan denagn

menterminasi bagian coupler (CPL) dengan beban 50Ω agar semua sinyal

dari sumber diserap. Jika dalam percobaan tidak dipasangkan terminasi

sebesar 50Ω, maka akan terjadi pantulan sempurna, yaitu sinyal akan

dipantulkan kembali ke sumber. Nilai insertion loss yang baik adalah sebesar

± 0,85 dB.

- Dilihat dari kurva yang diperoleh dari hasil pengukuran dan perhitungan

yang konstan, dapat disimpulkan bahwa directional coupler yang digunakan

pada praktikum masih bekerja dengan baik.