pt2123 04 penguat frekuensi tinggi
Post on 10-Feb-2018
232 Views
Preview:
TRANSCRIPT
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 1/56
Modul 4
PPTT 21212323
Elektronika KomunikasiElektronika Komunikasi
PENGUAT FREKUENSI TINGGIdengan parameter S
Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi
-
Bandung – 2007
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 2/56
Agenda:
o e pengua
Definisi parameter s dan konversi dari parameter y, z, h keparameter s
Definisi faktor-faktor penguatan
Kemantapan penguat RF
Perancangan Penguat dengan Gain Maksimum
Perancangan Penguat dengan Operating Power Gain Ditentukan
Perancangan Penguat dengan VSWR Ditentukan
Perancangan Penguat dengan Noise Figure Ditentukan
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 2
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 3/56
MODEL SISTEM
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 3
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 4/56
Penguat frekuensi tinggi SATU TAHAP dapat dimodelkan sebagai berikut :
Tampak bahwa sistem dapat dipandang sebagai hubungan kaskade
dari kutub-4, sehingga pada umumnya metoda analisis yang dapat
digunakan untuk mempelajari perilaku suatu penguat adalah dengan
menggunakan parameter satu kutub empat.
Parameter Kutub 4 :
1. Parameter Z, Y, H, ABCD(frekuensi rendah)
2. Parameter S (frekuensi rendah
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 4
sampa ngg
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 5/56
Parameter Z ⎥
⎤
⎢
⎡
⎥
⎤
⎢
⎡=⎥
⎤
⎢
⎡ 112111 i
.
ZZ
V
Parameter Y ⎥
⎤
⎢
⎡
⎥
⎤
⎢
⎡=⎥
⎤
⎢
⎡ 112111 V
.
YY
i
⎤⎡⎤⎡=⎤⎡ 112111 hhV i ⎤⎡⎤⎡
=⎤⎡ 21 VBAV
222212
⎦⎣⎦⎣⎦⎣222212 Vhh
i
⎦⎣⎦⎣⎦⎣21
i-
.
DCiParameter-parameter tersebut diatas mudah diukur pada frekuensi
rendah karena en ukurann a membutuhkan BEBAN HUBUNG
SINGKAT dan/atau BEBAN TERBUKA, yang mudah diperoleh pada
frekuensi RENDAH.
Y(admitansi) atau ABCD sangat sulit (tidak mungkin) DIUKUR,
karena :
. menyebabkan komponen aktif yang digunakan tidak stabil
(OSILASI)
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 5
TERBUKA/TERTUTUP dengan range bidang frekuensi yang lebar
(wilayah operasi frekuensi yang lebar)
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 6/56
Maka digunakan Parameter S (Scattering
Parameter):
Gambar ai dan bi
Vi+ -
Signal flow graph
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 6
a angge om angZoi
== pantulgelombangZoi
i ==
Dimana: i = 1(port 1) atau 2 (port 2)
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 7/56
112111⎥⎦
⎢⎣
⎥⎦
⎢⎣
=⎥⎦
⎢⎣ 222212 a
.SS
b
a
b1
1
i11 SS=
== → koefisien refleksi masukan dengan keluaran
K-4 ditutup beban sesuai (match)
b2
f 21 SS == → koefisien transmisi maju dengan keluaran
0a2 = -
b2== → koefisien refleksi keluaran dengan masukan a 0a
21
o22
= K-4 ditutup beban sesuai
b1 → koefisien transmisi balik den an masukan
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 7
a
0a
2
1
r 12
=K-4 ditutup beban sesuai
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 8/56
Hubungan parameter s dan parameter y
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 8
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 9/56
Hubungan parameter s dan parameter z
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 9
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 10/56
Hubungan parameter s dan parameter h
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 10
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 11/56
Denormalisasi parameter h, y dan z
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 11
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 12/56
APROXIMATE CONVERSION FORMULAS
arameter h brid dari Common base/collector ke common emitor
Common Common base Common
hie hicibh
-
fb+
ibobhh −re rc
–
rb
fbh+1
fbh−
e
c fbh+1
obh
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 12
oe oc fb
h+1
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 13/56
FAKTOR PENGUATAN PENGUAT RF
1. Transducer Power Gain (GT)
bebankediberikanyangDaya
P G LT
== AVS
2. Operating Power Gain (GP)
bebankediberikanyangDayaP G
LP ==
r transistokediberikanyangDayaP IN
3. Available Power Gain (GA)
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 13
sinyalsumber padatersediayangDayaP G
AVS
A ==
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 14/56
L22
121
2L221212
2121111 S-1.S =.b.S+.S= b
.S.S baa
aa ΓΓ⎫+=
1
L22.
L21.12
1112L121111
2L22
L
2221212 .
S-1
.SS +.S=.b.S+.S= b
.b
.S.S b aaa
aa
aaΓ
ΓΓ→
⎪
⎬
Γ=→=
+=
Γ
L22.
..
11IN
1
IN2
S-1S b
a Γ+=Γ→=Γ
2
OUT
a 0E
s ==Γ ES = 0 → a1 = ΓS.b1
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 14
b1 = S11.ΓS.b1 + S12.a2 →S11
212
1
.S-1
. b
Γ
=
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 15/56
b2 = S21.ΓS.b1 + S22.a2 = 2222
S11
S21.12aa .S
.S-1
.SS +
Γ
Γ
S2112
22
2
OUT
-
..SS S
b
Γ+==Γ
2 2 2 2
.s =
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 15
IN 1 - 1 1 . - IN
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 16/56
RANGKAIAN MASUKAN :
V1 = ES + I1.ZS
-Bila :
O
11
Z a =
O
11
Z
V b =
OSS
ZE b =
OS Z-Z=
OS ZZ +OS
ZZ+
bs.s. bs
.b b 1IN1
1SS1aaa ΓΓ+=
→⎬⎫Γ+=
-1
.INS
1IN1 aΓΓ
=
2INS
2
IN2
S2
1IN
.-1
-1
. bP ΓΓ
Γ=
Daya yang tersedia pada sumber sinyal (P AVS) = Daya masukan transistor (PIN), bila
ΓIN = ΓS*, sehingga :2
1
22
--2
S
S2
IN
SIN
AVS
1 P *P
Γ−=Γ=Γ= 2
INS
AVSIN
.-1.PP ΓΓ=22
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 16
atau PIN = PAVS . MS dimana:
2
INS
INS
S
.-1
-.- M
ΓΓ
=
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 17/56
RANGKAIN KELUARAN :
VL = ETH – IL . ZOUT +
Bila :O
L2
Z
-V b = O
2
Za =
OTH ZE OOUT Z-Z
OOUT
TH
ZZ +=
OOUT
OUT
ZZ +b2 = bTH + ΓOUT.ΓL.b2 dimana ΓL . b2 = a2 →
TH
2
b b =
LOUT .-Daya yang diberikan ke BEBAN :
)-(1. b - b P2
L2
221
22
21
22
21L a Γ== 2
2
L2
TH21L
-1 . bP
Γ
= LOUT−
Daya tersedia dari Kutub-4:
= = * 2
2
TH21
LAVN
b P
*P ===
,OUT
−2
OUT
2
L -1.-1 ΓΓ=
atau PL = P AVN . ML dimana
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 17
2
LOUT .-1 .
ΓΓ2
LOUT
OUTL
L
.-1
-1.-1 M
ΓΓ
ΓΓ=
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 18/56
OPERATING POWER GAIN (GP)
-22
1
)-(1.a.
P G 2
IN
2
121
2
IN
L
P
Γ==
2
L22
121
2
r .S-1
. b = →
2
L22
L2
212
IN
P
.S1
-
S -1 G Γ−Γ=
.MG
P
P .G
P
P .
P
P
P
P G SP
AVS
INP
AVS
IN
IN
L
AVS
LT ===== 2
L22
2
L2
212
INS
2
S
.S1
-1 S
1
-1
.- Γ−
ΓΓ
ΓΓ
atau2
LOUT
2
L2
212
S11
2
S
T
.1
-1 S
.S1
-1G
- ΓΓ−
Γ
Γ
Γ=
AVAILABLE POWER GAIN
2
2
S 1-1 Γ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 18
MP
.P
P
GLLAVSAVS
A === 2
OUT
212
S11
A
1.S1
- Γ−Γ=
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 19/56
Contoh soal:
Transistor microwave mempunyai parameter “S” pada 10GHz, dengan impedansi referensi (ZO) 50 Ω sbb.:
S =0 45 <1500
S12
=0,01 <-100
S21=2,05 <100
S22=0,40 <-1500
Jika digunakan hambatan sumber ZS=20 Ω dan Hambatan
beban sebesar ZL=30Ω
, hitunglah Operating power Gain, Available,
Solusi: ΓS=-0.429, ΓL=-0.250
151408.0dan150455.0 00 −∠=Γ∠=Γ⇒
85.5
94.5
=⇒
=⇒
A
P
G
G
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 19
49.5=⇒ T G
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 20/56
VSWR MASUKAN
a1
a1 VSWR IN
Γ−Γ+=
O
O
ZZa
-a
a +=Γ-
2
=)a-(1M
.MPP
S
SAVSIN
Γ=⎭=
22
*-
-1
-.- - 1a
-
)-(1.)-(1 M
M-1a
SIN
2
INS
INS
2
2
IN
2
S
S
S
ΓΓ
ΓΓ=Γ
⎪
⎪⎬ΓΓ
=
=Γ
-1
SINΓΓ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 20
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 21/56
Contoh soal:
IN IN AVS IN
ΓIN = 0,4 <-145°
i=
a
S
S
ΓS = 0,614 <160°
Hitunglah : a. |Γa| (0.326)
b. VSWRIN (1.985)
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 21
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 22/56
VSWR KELUARAN
AVN .
b1 Γ+OZ-Zb
b1
Γ−OZZb
+
=
22
*-
-1
-.- - 1
)-(1.)-(1 M
M-1
LOUT
2
LOUT
OUTL
2
2
OUT
2
L
L
L b b
ΓΓ
ΓΓ=Γ⎪⎬ΓΓ
=
=Γ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 22
-1
-LOUT
LOUT b
ΓΓ=
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 23/56
KEMANTAPAN PENGUAT RF
.Suatu penguat dinyatakan MANTAP TANPA SYARAT, bila terpenuhi │ΓIN│< 1
dan │ΓOUT│< 1; untuk SEMUA harga impedansi sumber dan beban PASIF
(│ΓS│< 1 dan │ΓL│< 1)
2. Mantap bersyarat (Conditionally Stable, Potentially Unstable)
Suatu penguat dinyatakan MANTAP BERSYARAT, bila terpenuhi │ΓIN│< 1
dan │ΓOUT│< 1; untuk SEJUMLAH harga impedansi sumber dan beban PASIF
OSILASI terjadi pada penguat, jika pada terminal masukan atau keluarannya, terdapat
RESISTANSI NEGATIF, yaitu bila │ΓIN│> 1 atau │ΓOUT│> 1.
Sebagai contoh, jika impedansi masukan : ZIN = - RIN + jXIN (-RIN = resistansi negatif)
1 XR -Z
X)Z(R
ZXR -
Z- jXR -
21
2
IN
2
INO
2IN
2OIN
OININ
OININ
IN >+
++=
++
+=Γ
E I
S
=ZS
ZoutZin
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 23
)X(X)R -(R SININS ++
LOUTINS
EsL
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 24/56
Pada satu frekuensi tertentu bisa terjadi : ∞=⎭⎬⎫
=+
= I
0XX
0R -R
SIN
INS
Berdasarkan kepada koefisien refleksi, penguat yang MANTAP TANPA SYARAT
akan terpenuhi bila :
1. ΓS < 1 1..SS
SS2112
22OUT <Γ
+=Γ3. .
2. │ΓL│< 1 1-
..SS SL2112
11IN <Γ+=Γ
.- S11
4. .
.
Pada penguat MANTAP BERSYARAT, harga│ΓS│dan│ΓL│yang memberikan kemantapan
dapat ditentukan dengan menggunakan PROSEDUR GRAFIS pada SMITH CHART.
Tempat kedudukan S dan L yang menghasilkan │ OUT│=1 dan │ IN│=1 ditentukan dulu :
..SS L2112
=Γ
=.S-1
L22
Γ21121122 .SS**).S-(S Δ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 24
2112221122
22
22
22
L .-. -S-S
-ΔΔ
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 25/56
Persamaan diatas merupakan persamaan lingkaran beban
⎧.SS
2112
(tempat kedudukan ΓL untuk│ΓIN│=1):
⎪
⎪⎨
→Δ
=
Δ=
lingkaran pusattitik -
**).S-(S C
ar -ar -S
22
1122
L
22
22
L
Lingkaran Kemantapan
Beban
CL LR Bagaimana menentukan daerah ΓL yang
1IN =Γ
CLMANTAP ?
=
Smith ChartJika
11IN
OL
LOL S0Z-Z
ZZ =Γ⇒==Γ=
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 25
OL
ZZ
+
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 26/56
¾Jadi bila│S11│< 1, maka│ΓIN│< 1, untuk ΓL = 0 (ZL=ZO)
→ aera yang mengan ung t t pusat m t art a a a aera mantap
CL LR 1S 11 <
IN =
CL
∞1IN >Γ
1IN
<Γ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 26
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 27/56
¾Jadi jika│S11│> 1, maka│ΓIN│> 1 untuk ΓL = 0 (ZL=ZO)
1S11 >
1IN =Γ CL
L
LC
1IN <Γ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 27
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 28/56
Figure 11-5 (p. 544)Microwave Engineering, 3rd Edition, by David M Pozar
oa u pu s a y c rc es or a con ona y s a e ev ce.(a) |S11| < 1. (b) |S11| > 1.
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 28
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 29/56
1.S-1
..SS S
S11
S2112
22OUT =Γ
Γ+=Γ 2112221122
11
2112
22
11
2211
S .SS-.SS:dimana -S
.SS
-S
**).S-(S - =Δ
Δ=
Δ
ΔΓ
Persamaan diatas merupakan persamaan
lingkaran sumber (tempat kedudukan ΓS
=
⎪⎪
⎨
⎧→
Δ=
**
jari- jari -S
.SS R 22
11
2112
S
⎪⎩
→
Δ
= lingkaran pusattitik
-S
.- C 22
11
2211
S
1OUT =Γ1S 22 <
CS
SC
S
1OUT >Γ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 29
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 30/56
1OUT =Γ1S 22 >CS
SC
S
R
OUT
>
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 30
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 31/56
Kondisi mantap ”TANPA SYARAT” untuk semua sumber atau beban
dapat ditulis dengan :
1Suntuk 1-C 11LL <> R
1S 11<
CL
LCLR
LL C R>
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 31
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 32/56
-
1S 22 < SR
SCS
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 32
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 33/56
FAKTOR KEMANTAPAN K
21122211
2112
2222
211
.SS-.SS dimana 1 .SS2
S-S-1 K =Δ>
Δ+=
2112211 .SS S-1 > 21122
22 .SS S-1 >on s cu up an per u un u mempero e :
1 K > 21122
11 .SS S-1 >1S11 <
1S22 < 211222 .SS S-1 >
atau cukup dengan : dan
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 33
>
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 34/56
→1. dengan pembebanan resistif
2. dengan umpan balik
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 34
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 35/56
Latihan soal:
1. Suatu transistor jenis GaAs MESFET dengan parameter s, diukur pada Vds =5 V dan Ids = 40 mA, f = 9 GHz, referensi 50 ohm:
11= , <-
S12=0,02 <400
S21=2,04 <1850
S22=0,55 <-300
Γs = 0,38 <250
1. factor Delta ∆ (0,332 < 1710)
2. Faktor stabilitas K (4,72)
3. Koefisien refleksi keluaran out (0,56 < -40,7 )4. GA (Available Power Gain) (6,94dB)
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 35
Ref: Microwave Circuit Analysis & Amplifier Design, by Samuel Y.Liao, Exp. 3-4-2.
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 36/56
Latihan soal: (lanjutan)
2. Parameter S untuk HP HFET-102 GaAs FET pada frekuensi 2 GHz, dicatu
dengan tegangan biasing Vgs = 0 dengan Z0=50 Ω sebagai berikut:
S11=0.894 <-60.60
S12=0,020 <62.40
S21=3.122 <123.60
S22=0,781 <-27.60
Tentukan kestabilan transistor tersebut dengan menghitung K dan Δ, kemudian plot-kan daerah kestabilannya !
= - 0 =. ,
CL = 1.363<470 R L = 0.50
CS = 1.132<680 R S = 0.199
Ref: Microwave Engineering, 2nd Edition, by David M Pozar, Exp 11.2
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 36
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 37/56
Plot lingkarankestabilan sumber
dan beban
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 37
PER N NG N N G N ( N G E H NG)
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 38/56
PERANCANGAN UNTUK GAIN MAKSIMUM (CONJUGATE MATCHING)
→ mantap tanpa syarat
Jika dipilih : maksimum)(Gr transducedaya penguatandiperoleh*
*T
LOUT
SIN
⎭⎬⎫
Γ=Γ
Γ=Γ
L22
L211211S
.S-1
..SS S*
Γ
Γ+=Γ
S11
S2112 22L
.S-1
..SS S *
Γ
Γ+=Γ
22
1
111
SM
C2
C4-BB
±=Γ⇒
2
222
LM
C2
- =Γ⇒
222 22222111 --+=
*S. - SC 22111 Δ=
11222 --+=
*S. -SC 11222 Δ=
2
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 38
atau2
LM22
LM221
2
SM
MAXT,
.S1
- S
-1
1G
Γ−Γ= )1-K -(K
S G 2
12
21
MAXT, =
L tih l
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 39/56
Latihan soal:
Rancanglah suatu penguat dengan gain maximum pada frekuensi 4GHz menggunakan single-stub matching! Transistor GaAs FET
= 0
S11=0.72 <-1160
S12=0,03 <570
21= .
S22=0,73 <-540
Ref: Microwave Engineering, 2nd Edition, by David M Pozar, Exp 11.3
Solusi: Δ = 0.488 < -1620 K = 1,195 ⇒ unconditionally stable
ΓSM = 0.872 < 1230 ΓLM = 0.876 < 610
GT,max = 16.7 dB
Perhatikan rangkaian penyesuai impedansi sbb:
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 39
Circuit design and frequency response for the transistor amplifier
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 40/56
Circuit design and frequency response for the transistor amplifier
of Example 11.3. (a) Smith chart for the design of the input
matching network.
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 40
(b) RF i it ( ) F
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 41/56
(b) RF circuit. (c) Frequency response.
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 41
PERANCANGAN PENGUAT DENGAN GP DITENTUKAN:
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 42/56
PERANCANGAN PENGUAT DENGAN GP DITENTUKAN:
Lingkaran Gp (Operating Power Gain) Konstan
a. KASUS KEMANTAPAN TANPA SYARAT
P.2
212
L22
2L2
212
IN
P gS.S1
-1 S
-1
1G =
Γ−
Γ
Γ=
dimana: [ ] .CRe2-)-S.(S-1
-1
g 2L22
222
L2
11
2L
PΓΔΓ+
Γ
= 21122211
11222
.SS-.SS
.S-SC *
=Δ
Δ=
[ ] 211P2LP
2222P
2L S-1g-1.C.Re2.g--S.g1- =ΓΔ+Γ
2
→
)-S(g1
--
)-S(g1
.. -
)-S(g1
.. -
2222P
P
2222P
P
2222P
P2L
Δ+=
Δ+Δ+Γ
*.C2
titik pusat lingkaran : )-S(g1 2222PP
Δ+=
12
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 42
jari-jari lingkaran :
)-S.(g1
g...g..- R
2222
P
P2112P2112
P
Δ+
+=
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 43/56
GP maksimum terjadi pada RP = 0; artinya :
gP,MAX . |S12.S21|² – 2K.|S12.S21|.gP,MAX + 1 = 0
( )2
21
MAXP,2
2112 S
G 1-K -K
.SS
1 g
MAXP,==
sehingga ( )1-K -K SS G 2
12
21MAXP, =
Prosedur menggunakan lingkaran GP konstan :
1) Untuk GP yang ditentukan, hitung titik pusat dan jari-jari lingkaran GP konstanL yang ng n an ng aran erse u
3) Dengan ΓL tersebut, daya keluaran maksimum diperoleh dengan
melakukan conjugate match pada masukan, yaitu ΓS = ΓIN*
o22
o12
o21
o11
95,7-0,572S 16,30,057S Hz)6(f
28,52,058S171,3-0,641S Transistor :Contoh
∠=∠==
∠=∠=
G
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 43
Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GP = 9 d BRef: Gonzalez,Gonzalez, GuillermoGuillermo;; MicrowavesMicrowaves Transistor Transistor Amplifier Amplifier:: Analysis Analysis && DesignDesign;; PrenticePrentice Hall,Hall, 19841984
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 44/56
Solusi
= K = 1 504 → manta tan a s arat,
1,8754,235
7,94
S
G g 4,235(2,058)S
221
P
P22
21 ===⇒==
o2 103 9-0 3911C ∠=
R P
= 0,431
→ gambar tempat kedudukan ΓL yang memberikan GP = 9 dB
oP 103,90,508C ∠=
o
o9,103
A)(titik
,,
L22
L211211INS
*
S-1
..SS S* ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
Γ
Γ+=Γ=Γ
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 44
oS 175,510,629∠=Γ
b KASUS MANTAP BERSYARAT
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 45/56
b. KASUS MANTAP BERSYARAT
Dengan transistor mantap bersyarat, prosedur perancangan untuk GP
er en u a a a se aga er u :1) Untuk GP yang diinginkan, gambar lingkaran GP konstan dan lingkaran
kemantapan beban. Pilih ΓL yang berada pada daerah mantap dan tidak
terlalu dekat den an lin karan kemanta an beban.
2) Hitung ΓIN dan tentukan apakah conjugate match pada masukan mungkin.
Untuk itu gambar lingkaran kemantapan sumber dan periksa apakah ΓS = ΓIN*
terletak pada daerah mantap.
3) Jika ΓS = ΓIN* tidak terletak pada daerah mantap atau terletak pada daerah
mantap namun terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan sumber, pilih ΓL yang
lain dan ulangi langkah 1) dan 2)Catt: nilai S dan L sebaiknya tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan,
karena ketidakmantapan (OSILASI) dapat terjadi oleh variasi nilai komponen yang
digunakan sehinggaΓL dan ΓS masuk ke daerah tidak mantap.
o22
o12
o21 o11
100-0,8S 300,08S GHz)6(f
702,5S180-0,5S Transistor :Contoh
∠=∠==
∠=∠=
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 45
Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GP = 10 dBRef: Gonzalez,Gonzalez, GuillermoGuillermo;; MicrowavesMicrowaves Transistor Transistor Amplifier Amplifier:: Analysis Analysis && DesignDesign;; PrenticePrentice Hall,Hall, 19841984
0
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 46/56
062,120,223∠=Δ K = 0,4 → transistor mantap bersyarat
o
⎧ ∠=⎩⎨
==
=97,21,18C
0,473R ,,
10dBGo
L
P
P
P
⎩ = 0,34R
L
Solusi :
o2,97
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 46
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 47/56
¾ Oleh karena S11 < 1, daerah MANTAP berada diluar lin karan
kemantapan BEBAN
¾ Pilih titk A→ oL 97,20,1∠=Γ → o
INS 179,320,52* ∠=Γ=Γ
¾ Lin karan kemanta an sumber :o
S 1711 67C ∠= R = 1 0
ΓS diatas harus diperiksa apakah berada di daerah MANTAP
¾ Daerah mantap berada di luar lingkaran kemantapan sumber → ΓS berada di
daerah mantap, maka S dapat digunakan
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 47
PERANCANGAN PENGUAT DENGAN GA DITENTUKAN:
Lingkaran Ga (Available Power Gain) Konstan
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 48/56
Lingkaran Ga (Available Power Gain) Konstan
A.2
212
S11
2S2
212
OUT
A gS.S1
-1 S
-1
1G =
Γ−
Γ
Γ=
2
[ ]
.CRe2-)-S.(S-1
-
S
g
1S
22
11
2
S
2
22
S
2
21
A
A
ΓΔΓ+
== *.S-SC 22111 Δ=
Dengan cara yang sama seperti lingkaran GP konstan, diperoleh :
Lingkaran G A konstan :
titik pusat lingkaran :
-S1
*.Cg C
2211
1AA
Δ+
=
jari-jari lingkaran :{ }
-
g..SSg.SS2K -1 R
22
21
2
A
2
2112A
2112
A
+=
A
Semua ΓS pada lingkaran, memberikan suatu G A yang diinginkan. Untuk G A tertentu,
daya keluaran maksimum diperoleh dengan ΓL = ΓOUT*
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 48
→ L ini memberikan GT = G A
b) KASUS MANTAP BERSYARAT
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 49/56
)
1. Untuk GA yang diinginkan, gambar lingkaran G A konstan dan
lingkaran kemantapan sumber. Pilih ΓS yang berada di daerah
sumber.
2. Hitung ΓOUT dan periksa apakah conjugate match mungkin, untuk itu
ambar lin karan kemanta an beban dan eriksa a akah Γ = Γ *
berada di daerah mantap.
3. Jika ΓL = ΓOUT* tidak berada pada daerah mantap atau terlalu dekat
dengan lingkaran kemantapan beban, pilih ΓS (atau GA) yang lain danulangi langkah 1) dan 2).
Catt: nilai ΓS dan ΓL sebaiknya tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan,
karena ketidakmantapan (OSILASI) dapat terjadi oleh variasi nilai komponen yang
digunakan sehinggaΓL dan ΓS masuk ke daerah tidak mantap.
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 49
Latihan soal:
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 50/56
Latihan soal:
o22
o12
o
21
o
11
100-0,8S 300,08S GHz)6(f 702,5S180-0,5S Transistor :Contoh
∠=∠==∠=∠=
Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GA = 10 dB!
Rancang pula IMC-in dan IMC-out dengan menggunakan stub paralel-open circuit!
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 50
PERANCANGAN PENGUAT DENGAN VSWR DITENTUKAN:
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 51/56
VSWRIN konstan
.-1
*- a a-1a1 VSWR
SIN
SIN
INΓΓΓΓ=Γ→
ΓΓ+=
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 51
konstanVSWR lingkaranditurunkandapat IN→
Lingkaran VSWRIN konstan :
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 52/56
titik pusat lingkaran :
2-*
jari-jari lingkaran :
2
-2
INa.1
. Cvi
ΓΓ−
=2
INa.1
. Rvi
ΓΓ−=
Pada kasus mantap tanpa syarat dan beberapa kasus mantap bersyarat,
ΓS dapat dipilih =ΓIN* ; untuk memperoleh VSWRIN = 1.
= *Bila VSWRIN = 1 →
⎩⎨
==Γ
0Rvi 0a
Jadi ΓS = ΓIN* memberikan 0a =Γ → VSWRIN = 1
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 52
VSWRout konstan
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 53/56
out
DENGAN CARA YANG SAMA :
*-
.-1
-1VSWR
LOUTOUT
b b ΓΓ
=Γ→Γ
=
Lingkaran VSWROUT konstan :
titik usat lin karan : ari- ari lin karan :
2OUT
2OUT
.1
)-(1.* Cvo
b
b
ΓΓ−
ΓΓ= 2
OUT
2
OUT
.1
)-(1. Rvo
b
b
ΓΓ−
ΓΓ=
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 53
PERANCANGAN PENGUAT DENGAN NOISE FIGURE DITENTUKAN:
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 54/56
Lingkaran Noise figure/Faktor Derau Konstan:
2
S opt-n4 r ΓΓ( ) 22S
MIN
opt1.-1
Γ+Γ+=
dimana:FMIN
= faktor derau minimum komponen aktif
r n = equivalent normalized noise resistance (= RN/ZO)
Γ = koefisien refleksi sumber yang dapat menghasilkan faktor
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 54
derau minimum
2MIN
2S
t1F-Fiopt-
Γ+ΓΓ
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 55/56
Ambil satu harga F = Fi 2S
opt1.n4
-1 r
Γ+=Γ
=⇒=Γ+= Ni konstanopt1.n4
F-Fi Ni
2MIN
r
-1
opt-2
S
2S
Γ
ΓΓ
(ΓS - Γopt).(ΓS* - Γopt) = Ni – Ni |ΓS|²
|ΓS|².(1 + Ni) – 2Re[ΓS.Γopt*] + |Γopt|² = Ni2
Ni1 Ni1*opt.Re
Ni1 - SS
+=
++ΓΓ
+Γ
→ merupakan persamaan lingkaran di bidang ΓS dan dapat ditulis menjadi :
222
( )2S
Ni1
-
Ni1
op -
+=
+Γ
untuk Ni tertentu, diperoleh lingkaran faktor derau Fi konstan.
Lingkaran faktor derau:
titik pusat lingkaran :
o tΓ jari-jari lingkaran :
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 55
Ni1 Fi
+= opt-1 Ni Ni
1 NiR 2
Fi Γ++
=
Contoh Soal :
7/22/2019 PT2123 04 Penguat Frekuensi Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/pt2123-04-penguat-frekuensi-tinggi 56/56
Suatu transistor dengan parameter S sebagai berikut :
o
oo12
MINo
11
1660,475opt230,049S
2,5dBF 1690,552S
∠=Γ∠=
=∠=
o22 67-0,839S
. ,
∠=
Tentukan lingkaran faktor derau Fi = 2,8dB konstan
2MINopt1.
n4
F-Fi Ni
r Γ+=
0 073,5
Rn
nr === 50ZO
Fi = 2,8dB = 1,905
FMIN = 2,5 dB = 1,778o166
∞=Z0Z =,
oFi 1660,417
Ni1opt C ∠=+Γ=
=
PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 56
,
top related