pesawat penerima

PESAWAT PENERIMA

7.1. PENGANTAR

Pesawat penerima radio melakukan fungsi-fungsi yang berikut ini. Mereka

memisahkan sebuah sinyal radio yang dikehendaki dari semua sinyal radio yang

mungkin diterima oleh antena, dan menolak semua sinyal lain tersebut. Sinyal yang

dipisahkan tersebut kemudian diperkuatnya sampai ke suatu tingkat yang dapat

digunakan. Akhirnya, sinyal suara dipisahkannya dari pembawa (carrier) radio, dan

diteruskannya ke pemakai.

Bab ini akan mempelajari prinsip-prinsip kerja dari beberapa pesawat

penerima radio yang umum dipakai, sebagian besar pembahasan didasarkan pada

diagram-diagram blok, sedangkan untuk rangkaian terperinci dari masing-masing

blok, pembawa dipersilahkan melihat kembali bab-bab yang terdahulu.

7.2. PENERIMA SUPERHETERODYNE

Penerima-penerima model lama yang dipakai untuk penerimaan sinyal yang

dimodulasi-amplitudo atau sinyal-sinyal telegraf dengan pembawa yang terputus-

putus (interupted carrier telegraph signals) menggunakan prinsip frekuensi radio

yang ditala atau tuned radio frequency (disingkat TRF). Ini hanya berupa sebuah

rantai penguat-penguat, yang masing-masing ditala pada frekuensi yang sama dan

diikuti oleh sebuah rangkaian detektor. Penerima semacam ini mempunyai

selektivitas sinyal keterbatasan yang buruk, terutama bila diharuskan untuk menala

pada cakupan-cakupan frekuensi yang lebar, karena Q dari rangkaian-rangkaian tala

berubah-ubah dengan frekuensi.

Penerima superheterodyne dikembangkan untuk memperbaiki selektivitas

saluran berbatasan (adjacent channel selectivity) ini dengan menempatkan bagian

terbesar dari selektivitas frekuensi pada tingkat-tingkat frekuensi-antara

(intermediate frequency = IF) setelah konversi yang pertama. Adalah jauh lebih

mudah untuk mendapatkan selektivitas ini pada IF, karena rangkaian-rangkaian

PESAWAT PENERIMA | JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL 2013

1

tinggal tetap ditala pada IF, dan tidak berubah-ubah meskipun dipilih stasiun yang

berbeda. Prinsip superheterodyne adalah sedemikian bahwa jika dua buah sinyal

sinusoida dengan frekuensi yang berbeda dicampur, sehingga keduanya saling

mengalikan (multiply) atau saling menambah (add) dan kemudian diteruskan lewat

sebuah rangkaian dengan fungsi transfer tidak-linear, maka sinyal keluaran akan

mengandung komponen-komponen sinyal pada frekuensi-frekuensi yang merupakan

jumlah, selisih, dan masing-masing dari kedua frekuensi asal tersebut. Juga akan

terdapat campuran-campuran harmonis dari sinyal-sinyal ini, tetapi jika kedua

frekuensi dasar dipilih dengan hati-hati, ini tidak akan saling mengganggu

(interfere).


2

Gambar 7.1. (a) Rangkaian penerima superhiterodyne, (b) Spektra sinyal dalam

sinyal superheterodyne

Prinsip inilah yang menjadi dasar dari modulasi amplitudo dan semua proses

konversi frekuensi seperti misalnya, multipleks frekuensi dari saluran-saluran


3

telepon. Penerima siaran duperheterodyne adalah penerapan yang orisinil dari pinsip

ini, dan masih merupakan salah satu yang terbesar. Istilah “superheterodyne” adalah

singkatan dari “supersonic heterodyne”, yang dapat diartikan sebagai pembangkitan

frekuensi-frekuensi campuran (beat frewuencies) di atas batas pendengaran.

Penerima superheterodyne dasar dilukiskan dalam Gambar 7.1. Tingkat

pertama adalah sebuah penguat RF ditala, yang kegunaan utamanya adalah untuk

memperbaiki perbandingan S/N (lihat Bagian 4.9.1). Tingkat ini juga memberikan

sedikit perbaikan dalam selektivitas RF dan penurunan pancaran kembali dari

osilator (oscillator re radiation). Tetapi, pada penerima-penerima yang murah

tingkat ini biasanya ditiadakan. Keluaran dari RF talah diumpankan ke masukan

sinyal dari sebuah rangkaian osilator penyampur dimana terjadi pembangkitan

frekuensi-frekuensi campuran (heterodyning). Rangkaian osilator biasanya ditala

dengan penalaan kapasitansi, dan ketiga kapasitor tala (tuning capacitor) disatukan

(ganged) secara mekanis pada sebuah sumbu dan tombol pengaturan bersama.

Osilator dan penyampur dapat merupakan rangkaian-rangkaian terpisah, atau dapat

juga dikombinasikan seperti dalam rangkaian penyampur autodyne.

Keluaran penyampur (frekuensi selisih untuk konversi ke bawah dalam

penerima) diumpankan ke dua buah penguat tala IF, yang ditala tetap dan

mempunyai cukup selektivitas untuk menolak sinyal-sinyal dari saluran yang

berbatasan. Keluaran dari penguat IF dimasukkan ke detektor, dimana sinyal audio

dihasilkan kembali, atau didemodulasi (demodulated). Detektor juga menyediakan

sinyal-sinyak untuk pengaturan perolehan otomatis (automatic gain control = AGC)

dalam penerima-penerima AM, atau pengaturan frekuensi otomatis (automatic

frequency control = AFC) dalam penerima-penerima FM. Sinyal AGC dikenakan

pada satu atau beberapa dari penguat IF dan RF, sedangkan sinyal AFC digunakan

untuk membetulkan frekuensi osilator lokal. Keluaran audio diteruskan melalui

sebuah pengatur volume ke penguat audio, yang biasanya terdiri dari satu penguat

tegangan tingkat rendah yang diikuti oleh sebuah penguat daya, dan akhirnya

dihubungkan ke sebuah pengeras suara.


4

7.3. PILIHAN FREKUENSI ANTARA DAN FREKUENSI OSILATOR

Frekuensi antara (intermediate frequency = IF) pada umumnya dipilih lebih

rendah daripada frekuensi sinyal terendah yang akan diubah, meskipun dalam

beberapa hal khusus suatu konversi ke atas boleh juga digunakan. Frekuensi yang

sebenarnya terpili adalah suatu kompromi. Makin rendah IF yang dipilih, makin

mudah pula untuk mendapatkan selektivitas yang diperlukan untuk menolak sinyal-

sinyal dari saluran yang berbatasan. Tetapi penolakan sinyal-sinyal bayangan (image

signals) akan membaik dengan menaikkan frekuensi (lihat Bagian 7.4). Jika IF

terlalu tinggi, dan jatuh ke dalam cakupan frekuensi sinyal, mungkin terjadi

pengumpanan langsung, yaitu sinyal langsung masuk ke bagian IF.

Pilihan cakupan frekuensi osilator terutama ditentukan oleh cakupan penalaan

kapasitor tala, yang dinyatakan sebagai suatu perbandingan, yaitu :

(7.1)

Frekuensi osilator f0 dapat dibuat lebih kecil atau lebih besar daripada frekuensi

sinyal fg. Jika dibuat lebih kecil, maka

IF = fs – f0 (7.2a)

Jika dibuat lebih besar, maka

IF = f0 – fs (7.2b)

Jika frekuensi osilator dibuat lebih rendah daripada frekuensi sinyal, cakupan

talaan osilator akan lebih besar daripada jika frekuensi osilator dipilih lebih tinggi.

Jika juga dipilih suatu nilai IF yang tinggi, cakupan talaan kapasitor osilator akan

jadi berlebihan. Masalah ini tidak begitu kritis apda frekuensi-frekuensi sinyal yang

lebih tinggi, tetapi adalah cukup serius untuk jalur MF (medium frequency =

frekuensi menengah), seperti dilukiskan dalam contoh berikut ini.


5

Contoh 7.1 Hitunglah cakupan talaan yang perlu untuk kapasitor dalam sebuah

penerima superheterodyne MF yang bekerja pada cakupan sinyal-

sinyal dari 500 kHz hingga 1600 kHz, dan menggunakan IF sebesar

465 kHz, jika osilatornya adalah :

(a) Lebih tinggi daripada sinyal frekuensi

(b) Lebih rendah daripada sinyal frekuensi

Penyelesaian Cakupan frekuensi dari frekuensi sinyal adalah 500 sampai 1600

kkHz, yang memberikan perbandingan frekuensi sebesar

Karena kapasitansi yang perlu untuk menala rangkaian berubah sesuai

dengan kebalikan dari frekuensi, perbandingan kapasitansi diperlukan

menjadi

(a) Untuk f0 > fg, cakupan f6 adalah

465 + (500 sampai 1600) = 965 sampai 2065( kHz

Ini memberikan perbandingan frekuensi untuk osilator menjadi

dan perbandingan kapasitansi untuk kapasitor osilator adalah

(b) Untuk f0 < fg, dari persamaan (7.2a), cakupan f0 adalah

-465 + (500 sampai 1600) = 35 sampai 1135 kHz

Perbandingan-perbandingan yang bersesuaian adalah

dan (tidak praktis!)


6

Cakupan osilator atas harus digunakan. Kombinasi IF dan frekuensi-

frekuensi osilator ini adalah khas untuk hampir semua penerima siaran

AM untuk jalur MF yang dimaksudkan untuk pasaran domestik.

7.4. PENOLAKAN BAYANGAN

Rangkaian penyampur superheterodyne menghasilkan komponen-komponen

sinyal pada frekuensi IF yang adalah selisih antara osilator dan frekuensi sinyal.

Persamaan (7.2) menunjukkan bahwa sinyal dapat berada di atas atau di bawah

frekuensi osilator dan masih menghasilkan suatu sinyal IF. Jika ujung depat (tingkat

RF) penerima tidak mempunyai talaan yang sangat selektif, yang memang akan

demikian halnya jika hanya digunakan sebuah rangkaian tala tunggal, bila ditala pada

suatu frekuensi sinyal f0 – IF, tingkat RF juga akan memberikan respon pada sinya f0

+ IF. Sinyal yang lain ini disebutkan sebagai frekuensi bayangan fi yang diberikan

oleh :

fi = fs 2IF (7.3)

dimana tanda plus digunakan bila fo > fs dan tanda minus bila f0 < fs. frekuensi

bayangan hanya dapat ditolak oleh selektivitas rangkaian-rangkaian tala yang

ditempatkan di depan penyampur. Jika frekuensi bayangan sudah terlanjur diubah

menjadi IF, frekuensi tersebut tidak mungkin dipisahkan lagi dari sinyal yang

dikehendaki.

Ujung depan sebuah penerima adalah satu atau beberapa rangkaian resonansi

yang ditala, yang berfungsi sebagai filter. Sebuah rangkaian semacam ini dilukiskan

dalam Gambar 7.2 (a), dimana suatu rangkaian tala paralel didorong oleh sebuah

sumber arus konstan Is (sebuah penguat) dan menghasilkan tegangan keluaran V0.

Responsnya pada suatu frekuensi yang dekat dengan tetapi tidak pada resonansi

dapat diperoleh sebagai berikut. Besarnya administrasi paralel dari rangkaian

resonansi diberikan oleh


7

(7.82)

dimana

(7.65)

dan dimana adalah kurang dari satu dekade di atas atau di bawah 0. Tegangan

keluaran dalam cakupan frekuensi ini diberikan oleh

(7.4)

yang pada resonansi ( = 0) dapat diringkat menjadi V0 (res) = Is/yo. Respons relatif

pada suatu frekuensi di luar resonansi diberikan oleh

(7.5)

untuk rangkaian tala tunggal. Jika beberapa rangkaian tala dimasukkan dan

diisolasikan dengan penguat-penguat, maka respons keseluruhan diberikan oleh

hasil-kali

(7.6)

Perbandingan-perbandingan Ar biasanya dinyatakan dalam decibel (dB) dengan

menggunakan Persamaan (A4)


8

Gambar 7.2. (a) Rangkaian tala paralel, (b) Penolakan frekuensi bayangan

Gambar 7.2 (b) menunjukkan respons sebuah rangkaian tala tunggal yang

dibuat grafiknya terhadap frekuensi. Respons puncak terjadi pada sinyal fs, dengan

hanya sedikit sekali penurunan respons pada batas-batas dari bandpass IF, yang juga

diperlihatkan. Frekuensi f0 ditunjukkan pada fs + IF dan bayangan pada fs + 2 IF.

Kemampuan penolakan bayangan ialah besarnya penurunan respons dalam decibel

terhadap respons pada frekuensi resonansi dan dapat dihitung dengan mudah untuk

kasus rangkaian tunggal. Contoh berikut ini akan melukiskan masalahnya.

Contoh 7.2 Sebuah penerima siaran AM mempunyai IF = 465 kHz dan ditala pada

500 kHz dengan suatu Q sebesar 50 pada frekuensi tersebut.

Hitunglah penolakan bayangan dalam dB.

Penyelesaian Dari Persamaan (7.5), respons relatif adalah


9

Dari Persamaan (7.3)

Fi = fs + 2IF = 500 + (2 x 465) = 1430 kHz

Dari Persamaan (7.65)

Jadi, jika sebuah pemancar dengan kuat sinyal yang sama dengan

sinyal yang dikendaki diterima pada bayangan, yaitu 1430 kHz,

sinyal tersebut akan timbul pada keluaran diperlemah (attenuated)

dengan 42 dB. Seandainya ditambahkan sebuat penguat tala RF,

maka selektivitas akan menjadi lipat dua, dan penolakan bayangan

akan menjadi 84 dB jadi lebih dari cukup.

Suatu fenomena yang mirip dengan penolakan bayangan dan terjadi pada

frekuensi-frekuensi tinggi adalah apa yang dinamakan penerimaan ganda (double

spotting). Hal ini terjadi karena alasan yang persis sama seperti dalam respons

bayangan, dan kejadiannya adalah sebagai berikut. Sementara osilator lokal ditala

menurun pada spektrumnya, sebuah sinya fs diterima, yaitu pada frekuensi f0-IF.

Sementara frekuensi osilator lokal terus diturunkan, sinyal yang sama diterima lagi,

kali ini dengan osilator lokal ditala di bawah frekuensi sinyal, sehingga fs (sekarang

frekuensi bayangan) sekarang adalah fo + IF. Amplitudonya akan berkurang,

tergantung pada besarnya penolakan bayangan dari penguat RF. Jadi pengaruh

penerimaan ganda ialah bahwa pemancar yang sama kelihatannya diterima pada dua

posisi setelah yang berbeda pada penunjuk gelombang.


10

Satu penyelesaian untuk masalah-masalah respons bayangan dan penerimaan

ganda ini ialah dengan mempertajam selektivitas dari penguat RF, atau dengan

menaikkan IF sehingga bayangannya terletak di luar respons dari penguat, atau suatu

kombinasi dari kedua cara tersebut.

Cara penyelesaian lain untuk masalah respons bayangan ialah dengan memilih

suatu frekuensi IF pertama yang terletak di atas frekuensi maksimum yang akan

ditala, dengan osilator lokal menala cakupan di atas frekuensi itu. Frekuensi-

frekuensi bayangan untuk sistem semacam ini terletak bahkan lebih tinggi lagi, yaitu

di atas frekuensi-frekuensi osilator dan dapat dengan mudah dihilangkan pada tingkat

RF dengan sebuah filter lo-pass yang cutoff-nya terletak di bawah IF pertama.

Sampai belum lama berselang sistem ini agak kurang praktis, karena filter-filter IF

dengan bandpass yang cukup sempit untuk frekuensi-frekuensi tinggi tidak dapat

diperoleh. Tetapi perkembangan-perkembangan terakhir dalam filter-filter kristal dan

keramik telah menyediakan bermacam-macam filter IF dengan jalur sempit untuk

frekuensi-frekuensi dalam daerah VHF, dan sistem ini sekarang adalah cukup

praktis.

7.5. SELEKTIVITAS SALURAN YANG BERBATASAN

Selektivitas tingkat-tingkat RF sebuah penerima adalah fungsi dari frekuensi,

yaitu terbaik pada frekuensi-frekuensi rendah menjadi makin buruk dengan

meningkatnya frekuensi. Selain itu, adalah juga sulit untuk menyelaraskan (track)

beberapa rangkaian tala dengan Q tinggi bila mereka itu beresonansi. Karena alasan

ini, selektivitas tingkat-tingkat RF pada kebanyakan penerima biasanya sengaja

dibiarkan lebih lebar daripada yang perlu untuk operasi saluran tunggal, dan

selektivitas akhir diperoleh pada penguat IF.

Penentuan saluran dalam suatu spektrum yang semakin padat mengharuskan

bahwa saluran-saluran ditempatkan sedekat mungkin satu dari yang lain; jarak 10

kHz adalah khas untuk stasiun-stasiun AM dalam jalur-jalur MF dan HF (High


11

Frequency). Untuk stasiun-stasiun FM digunakan jarak yang lebih lebar, dan bahkan

lebih lebar lagi untuk sistem-sistem televisi dan gelombang mikro. Haruslah

mungkin bagi dua stasiun untuk menempati saluran-saluran yang berbatasan

(adjacent) dengan jarak yang minimum di antaranya, dengan penerima harus mampu

memisahkannya. Karakteristik bandpass saluran IF yang ideal dilukiskan dalam

Gambar 7.3 (a). Karakteristik itu mempunyai respons dengan puncak rata di dalam

jalurnya, berpusat pada frekuensi saluran f1, mempunyai tepi-tepi yang lurus dan

tegak dan mempunyai penolakan yang merata dan idealnya tak terhingga di luar jalur

tersebut.

Pada keadaan-keadaan yang ideal ini, tidak ada sinyal dari jalur di sekitar

frekuensi saluran yang berbatasan f2 yang akan mengganggu sinyal f1. Tetapi, filter-

filter dalam praktek adalah jauh dari ideal, dan sedikit banyak ada juga sinyal dari

saluran berbatasan yang akan dibiarkan masuk. Sebuah penerima yang baik

seharusnya memberikan penolakan saluran-saluran berbatasan antara 60 sampai 80

dB dan mungkin lebih besar lagi untuk siaran kualitan tinggi. Pada masa yang lalu

selektivitas IF secara khas telah diperoleh dengan menggunakan beberapa rangkaian-

rangkaian tala dengan Q tinggi yang dihubungkan kaskada dalam bermacam-macam

kombinasi. Sistem yang paling sederhana cukup menggunakan sebuah penguat IF

yang terdiri dari dua penguat atau lebih dan beberapa transformator yang kurang

kuat-digandeng (undercoupled) yang semuanya ditala pada IF. Masing-masing

menyumbangkan sebuah lengkung resonansi tunggal, dan respons IF total hanyalah

merupakan perkalian dari semua lengkung-lengkung IF. Nilai-nilai Q dipilih

sedemikian sehingga respons keseluruhan mempunyai lebar jalur 3 dB yang sama

dengan bandpass yang diperlukan, dan tepi-tepi yang lebih curam diperoleh dengan

setiap penambahan rangkaian pada rantai tersebut. Meskipun selektivitas saluran

berbatasan yang cukup baik dapat diperoleh dengan lima rangkaian, sistem ini

mempunyai sedikit kekurangan yaitu dalam cacat amplitudo dan cacat fasa yang

ditimbulkannya pada seluruh lebar jalur. Respons sistem ini ditunjukkan dalam

Gambar 7.3 (b).


12

Karakteristik cacat dalam jalur (in band distortion) yang lebih baik diperoleh

dengan sistem tala tunggal tanpa terlalu mengorbankan selektivitas, yaitu dengan

penalaan bergantian (stangger tuning). Untuk ini diperlukan suatu jumlah rangkaian

tala yang ganjil, dan semuanya ini ditala sedemikian sehingga salah satu adalah pada

frekuensi tengah, dan setiap pasangan berikutnya ditala pada sepasang berikutnya

ditala pada sepasang frekuensi yang berjarak sama dan berturut-turut makin jauh dari

frekuensi tengah tersebut, seperti dilukiskan dalam Gambar 7.3 (c). respons

keseluruhan adalah juga hasil-hasil dari masing-masing respons, tetapi kali ini

terlihat adanya beberapa puncak, yang membentuk ombak kecil pada puncak band

pass. Ombak ini dapat “diratakan” dengan menambahkan lebih banyak rangkaian

tala, yang ditala lebih berdekatan satu dengan yang lain. Kecuraman dari tepi-tepi

respons juga tergantung pada banyaknya rangkaian tala yang digunakan.

Transformator tala ganda yang digandeng terlalu kuat (overcoupled)

memberikan suatu variasi yang unik pada masalah penalaan berganti. Bila dua buah

rangkaian ditala pada frekuensi yang sama dan kemudian digandengkan dengan kuat,

respons keseluruhan akan mempunyai puncak dua, seperti terlihat dalam Gambar

7.19. Penyimpanan frekuensi puncak tersebut dari tengah adalah tergantung pada

tingkat kuatnya gandengan, dan kecuraman tepi-tepi tergantung pada Q rangkaian.

Dua buah transformator semacam ini atau lebih dihubungkan kaskada untuk

membuat filter IF keseluruhannya. Keuntungan sistem ini bila dibandingkan dengan

sistem tala berganti ialah bahwa penguat-penguat pengisolasi (isolating amplifier)

hanya perlu ditempatkan diantara pasangan-pasangan rangkaian tala, dan bukannya

diantara masing-masing rangkaian, sehingga mengurangi jumlah banyaknya penguat

yang diperlukan. Sebuah penguat IF yang khas dengan transformator-transformator

yang digandeng terlalu kuat akan terdiri dari tiga buah transformator dan dua buah

penguat. Transformator pertama akan digandeng kuat, dan setiap transformator

lainnya ditala-ganda dan digandeng terlalu kuat, sehingga memberikan sebuah

bandpass dengan ombak yang berpuncak lima. Besarnya ombak ini dapat dengan

mudah dibuat kurang dari 1 dB, sedangkan cacat fasa tidak merupakan masalah yang

serius. Analisis penguat jenis ini telah disajikan dalam Bab 5.


13

GAMBAR 7.3. Selektivitas saluran berbatasan; (a) Karakteristik bandpass ideal

yang menunjukkan sebuah saluran yang berbatasan; (b) Respons dari rangkaian-

rangkaian tala-tunggal yang dihubungkan kaskada; (c) Respons dari rangkaian-

rangkaian tala-berganti; (d) Respons dari rangkaian-rangkaian tala-ganda yang

terlalu kuat digandeng.

Bandpass IF dalam penerima-penerima komunikasi yang lebih mahal dan

dalam penerima untuk tujuan khusus yang dibuat akhir-akhir ini biasanya

menggunakan satu atau beberapa penguat IC dan filter-filter khusus seperti misalnya

filter terali kristal atau filter resonator mekanis seperti yang telah dibicarakan dalam

Bagian 7.15.

Penguat-penguat operasional frekuensi tinggi sudah pula tersedia dalam

bentuk IC, sehingga memungkinkan pembuatan filter-filter aktif dengan bermacam-

macam karakteristik bandpass tanpa menggunakan induktor. Ini memungkinkan

pengurangan yang bearti pada ukuran fisik penerima. Keseluruhan penguat IF

sekarang dapat dibuat dalam satu chip saha, dan keseluruhan penerima dengan

menggunakan dua atau tiga chip semacam ini. Topik ini telah dibicarakan dengan

lebih terperinci dalam Bagian 5.5.1.


14

7.6. RESPONS-RESPONS PALSU

Bagian tentang penolakan bayang telah menunjukkan bahwa suatu pilihan IF

yang saksama dan penyelarasan yang baik dari kumparan-kumparan Q tinggi pada

tingkat RF akan menekan frekuensi bayangan dengan efektif. Respons-respons palsu

(spurious response) adalah hal yang lain lagi. Ini akan timbul bila diterima suatu

sinyak kedua dekat dengan frekuensi sinyal yang dikehendaki, sehingga sinyal itu

dapat melewati rangkaian tala RF dan masuk ke penyampur. Karena penyampur

adalah inheren sebua alat yang tidak linear, harmonisa-harmonisa dari frekuensi

osilator, sinyal yang dikehendaki, dan sinyal yang tidak dikehendaki semuanya akan

dihasilkan dan dicampur dalam penyampur. Bila jumlah atau selisih dari salah satu

hasil-hasil kebetulan jatuh ke dalam passband dari IF, ini akan menyebabkan

terjadinya gangguan terhadap komponen IF yang dikehendaki, yang disebabkan oleh

respons palsu tersebut.

Secara umum, sebuah IF akan dihasilkan bila salah satu dari persamaan-

persaam berikut ini dipenuhi.

(7.7)

Dimana

f0 = frekuensi osilator

fu = sinyal yang tidak dikehendaki

m = 1, 2, 3, ……. (nomor harmonisa dari sinyal)

n = 1, 2, 3, …….. (nomor harmonisa dari osilator)

Dengan menyusun kembali kedua persamaan ini, diperoleh persamaan-persamaan

yang memberikan semua frekuensi-frekuensi tak dikehendaki yang mungkin timbul,

yang dapat menyebabkan interferensi; persamaan ini merupakan fungsi dari

frekuensi osilator,


15

(7.8)

Setiap sinyal yang berada di dalam daerah ½ dari lebar jalur IF ( 5 kHz

untuk AM biasa) dari frekuensi sinyal yang ttidak dikehendaki fu akan menyebabkan

interferensi dengan sinyal yang dikehendaki, bila sinyal yang tidak dikehendaki

tersebut masih cukup kuat setelah melewati ujung depan pesawat.

Pengurangan respons-respons palsu (spurious response) memerlukan

beberapa hal. Pertama, ujung depan harus dirancang dengan saksama sehingga lebar

jalur tidak sedikit pun lebih dari yang benar-benar diperlukan, sehingga kekuatan

sinyal-sinyal gangguan dapat dikurangi. Kemudian, osilator harus dirancang dengan

baik sehingga keluarannya mengandung harmonisa seminimum mungkin. Dan

akhirnya, penyampur juga harus dirancang dan disetel supaya menghasilkan

harmonisa yang sedikit mungkin dan dengan amplitudo yang serendah mungkin.

Sudah tentu, setiap usaha untuk mengurangi respons-respons palsu tersebut harus

terjadi sebelum proses penyampuran, jika kita ingin berhasil. Sinyal-sinyal yang

tidak diinginkan tidak dapat dihilangkan bila penyampuran telah berlangsung.

Respons-respons palsu sebua penerima dapat dipetakan terhadap frekuensi

osilator seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 7.4. di sepanjang daerah tala penerima

tersebut. Gambar resnpos palsu ini kemudian dapat digunakan untuk

mengidentifikasi sinyal-sinyal palsi yang terjadi secara grafis.

Contoh 7.3 Sebuah penerima siaran AM bekerja dengan IF pada 465 kHz,

sedangkan osilatornya ditala di atas frekuensi sinyal. Lebar jalr 60

dB dari ujung depannya adalah 500 kHz.

(a) Carilah semua frekuensi yang dapat menyebabkan suatu

respons IF untuk nilai-nilai m, n hingga 3 (semuanya ada 18).

(b) Identifikasikanlah frekuensi-frekuensi sinyal dan bayangan.


16

(c) Frekuensi-frekuensi sinyal tak dikehendaki yang manakah yang

mungkin menyebabkan respons yang mengganggu dalam

penerima ini?

(d) Apakah sebuah sinyal kuat pada 1200 kHz akan menyebabkan

nada interferensi? Jika benar demikian, berapakah frekuensi

nada tersebut ?

Penyelesaian (a)

n m fu (selisih) fu (jumlah)

1

1

1

2

2

2

3

3

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1565

782,5

521,7

3130

1565

1043,3

4695

2347,5

1565

465

232,5

155

465

232,5

155

465

232,5

155

1100

550

366,7

2665

1332,5

888,3

4230

2115

1410

2030

1015

676,7

3595

1797,5

1198,3

5160

2580

1720


17

GAMBAR 7.4. Grafik respons palsu untuk sebuah penerima dengan IF 465 kHz

dimana f0 = fs + IF = 1100 + 465 = 1565 kHz

(b) fs = 1100 kHz . fi = 2030 kHz

(c) Sinyal-sinyal yang berada dalam daerah fs ½ BW = 1100 250 kHz dapat

menyebabkan interferensi

(i) n = 1 . m = 2 (sinyal dengan harmonisa kedua dari osilator)

(ii) n = 2 . m = 3 (harmonisa kedua sinyal dengan harmonisa ketiga osilator),

pada 888 kHz

(iii) n = 2 . m = 3 . pada 1198,3 kHz


18

(e) Sebuah sinyal pada 1200 kHz akan menyebabkan nada interferensi karena

berada dalam daerah 5 kHz dari nilai fu pada 1198,3 kHz. Nada yang

dihasilkan adalah 1200 – 1198,3 = 1,7 kHz.

7.7. PENYELARASAN

Talaan osilator dari sebuah penerima superheterodyne harus mengikuti atau

selaras (track) dengan talaan rangkaian sinyal sehingga untuk semua setelan

penunjuk gelombang (dial setting), selisih antara keduanya adalah tepat sama dengan

IF. Dalam contoh 7.1 telah diperlihatkan bahwa untuk jalur MF, diperlukan untuk

suatu cakupan tala kapasitansi sebesar 10,24 : 1 pada rangkaian osilator sebesar 4,58.

Sebuah kapasitansi yang lebih kecil daripada yang tersedia untuk tingkat RF

diperlukan pada bagian osilator, jika penyelarasan (tracking) yang semestinya akan

diperoleh.

Kapasitansi yang berbeda ini dapat diperoleh dengan berbagai cara. Untuk

penerima-penerima jalur tunggal, dapat digunakan sebuah kapasitor tala khusus yang

dirancang untuk tetap selaras di seluruh cakupan untuk jalur tersebut. Dalam hal ini,

rotor bagian osilator dapat dibuat dengan jumlah pelat yang lebih kecil, sehingga

kapasitansi total adalah lebih rendah, dan salah satu dari pelat-pelat itu dapat dibagi-

bagi (segmented) sehingga memungkinkan dilakukannya penyetelan-penyetelan kecil

di sepanjang cakupan tala, yang akan memberikan penyelarasan yang hampir

sempurna.

Bila sebuah penerima dibuat untuk menala lebih dari satu jalur (atau band),

maka kapasitor-kapasitor yang dibuat khusus tidak dapat digunakan; sebaliknya,

yang harus dipakai ialah kapasitor-kapasitor bersumbu satu (ganged) dengan bagian-

bagian yang identik. Suatu nilai yang lain untuk induktansi dan kapasitor-kapasitor

tambahan khusus yang dinamakan trimmer dan padder digunakan untuk mengatur

kapasitansi osilator sehingga mempunyai cakupan yang semestinya. Rangkaian dapat

dibuat untuk pengaturan hanya dengan sebuah kapasitor padder kecil yang

dihubungkan seri dengan kapasitor tala. Atau rangkaian mungkin juga disetel dengan

sebuah kapasitor trimmer tunggal yang dihubungkan paralel dengan kapasitor tala,


19

atau suatu kombinasi dari keduanya mungkin juga digunakan. Gambar 7.5.

melukiskan metoda-metoda untuk menghubungkan rangkaian-rangkaian tala, bila

digunakan kapasitor-kapasitor sama yang disatu-sumbukan. Baik setelan trimmer

maupun setelah padder memungkinkan osilator untuk mengimbangi frekuensi yang

dikehendaki pada kedua ujung jalur, tetapi tidak ditengah-tengahnya, sementara

kesalahan penyelarasan yang lebih atau kurang ditimbulkan di tengah-tengah jalur

(midband). Untuk rangkaian padder, osilator menala di bahwa frekuensi yang

seharusnya pada tengah jalur, sehingga IF yang ditimbulkan adalah lebih tinggi dari

yang seharusnya dan suatu kesalahan positif telah terjadi. Rangkaian trimmer

menyebabkan osilator menala tinggi, dan dihasilkan suatu kesalahan negatif.


20

GAMBAR 7.5. Metoda-metoda penyelarasan penerima superheterodyne: (a)

Penyelarasan padder; (b) Penyelarasan trimmer, (c) Penyelarasan kombinasi atau

penyelarasan tiga-titik. Dalam setiap kasus, kedua bagian dari kapasitor tala

mempunyai nilai yang sama, dan kesalahan penyelarasan yang terjadi diperlihatkan.

Selain itu, kesalahan yang jauh lebih besar ditimbulkan oleh rangkaian padder.

Rangkaian kombinasi adalah sedemikian sehingga dapat diatur untuk memberikan


21

kesalahan nol pada tiga titik di sepanjang band, yaitu pada kedua ujung dan di

tengah.

Nilai kapasitor padder yang diperlukan untuk rangkaian Gambar 7.5 (a)

diperoleh sebagai berikut :

1. Hitunglah frekuensi-frekuensi osilator monimum dan maksimum dan

perbandingan kapasitansi osilator yang diperlukan.

2. Dapatkan perbandingan kapasitansi dan nilai maksimum dari kapasitansi tala

rangkaian sinyal.

3. Kapasitansi tala osilator diberikan oleh

(7.9)

Dan akan mempunyai nilai-nilai yang tepat benar pada f0 maks dan f0 min. Karena

itu dengan menggunakan perbandingan-perbandingan.

(7.10)

Dan persamaan ini dapat langsung diselesaikan untuk Cp.

4. Nilai kumparan osilator kemudian didapatkan sebagai

(7.11)

Nilai kapasitor trimmer yang diperlukan dalam Gambar 7.5 (b) didapatkan

dengan cara yang sama, kecuali bahwa dalam langkah 3.

(7.12)

Untuk penyelarasan tiga-titik, Gambar 7.5 (c), harus dibuat dua persamaan

yang merupakan fungsi dari CP dan CT.


22

Contoh 7.4. Hitunglah nilai kapasitor padder dan induktor osilator untuk

mendapatkan dua titik untuk penerima dari Contoh 7.1, dengan

memisalkan bahwa nilai Cs maks adalah 350 pF. Hitunglah juga

kesalahan dalam frekuensi penyelarasan osilator untuk frekuensi

sinyal 1 MHz.

Penyelesaian (a) Dari Contoh 7.1 (a)

Sekarang

Dan dari Persamaan (7.10)

Yang memberikan

(b)

Yang memberikan

Seperti diminta. Kemudian


23

(c) Pada 1 MHz

Maka

Dan

Yang memberikan nilai sebenarnya dari

Nilai yang dikehendaki adalah

fo = 1000 + 465 = 1465 kHz

Yang memberikan kesalahan penyelarasan sebesar

Kesalahan = 1418 – 1465 = 47 kHz

Frekuensi osilator adalah lebih rendah dari yang seharusnya, jadi

stasiun akan tampak pada suatu titik yang lebih tinggi pada

petunjuk gelombang daripada yang ditunjukkan, dan rangkaian tala

sinyal akan ditala 47 kHz tinggi.

7.8. PENGATURAN PEROLEHAN OTOMATIS

Bila sebuah penerima yang tidak menggunakan pengaturan perolehan

otomatis (automatic gain control = AGC) ditala pada sebuah stasiun yang kuat,

sinyal mungkin membebani lebih tingkat-tingkat IF dan AF penerima, dan

menyebabkan cacat berat serta suara keras yang sangat mengganggu. Hal ini dapat

dicegah dengan menggunakan suatu pengatur perolehan manual (dengan tangan)

pada tingkat RF pertama, tetapi biasanya disediakan salah satu bentuk dari AGC.


24

AGC menurunkan suatu tegangan bias yang sebanding dengan kuat sinyal rata-rata

yang diterima dan menggunakan bias ini untuk mengubah satu atau beberapa tingkat-

tingkat IF dan RF. Jika tingkat tegangan rata-rata naik, besarnya bias AGC juga

meningkat, dan perolehan dari tingkat-tingkat yang diatur akan berkurang. Bila tidak

ada sinyal, terdapat bias AGC minimum, dan penguat-penguat memberikan

perolehan maksimum.

AGC sederhana digunakan pada kebanyakan penerima-penerima untuk

pemakaian di rumah-rumah dan pada banyak penerima-penerima komunikasi yang

murah. Pada pesawat-pesawat dengan AGC sederhana, bias AGC mulai meningkat

sefera setelah tingkat sinyal yang diterima melebihi tingkat kebisingan pada latar

belakang dan penerima segera menjadi kurang peka. Detektor AM yang digunakan

dalam penerima-penerima ini adalah sebuah penyearah atau perata setengah

gelombang (half wave rectifier) yang menghasilkan suatu tingkat dc yang sebanding

dengan tingkat sinyal rata-rata. Tingkat dc ini diteruskan lewat sebuah filter lowpass

RC untuk menghilangkan sinyal audio dan kemudian dipasangkan sebagai bias untuk

basis dari tingkat RF dan/atau IF dari transister penguat. Konstans waktu filter harus

sedemikian sehingga paling sedikit 10 kali lebih panjang daripada perioda frekuensi

modulasi terendah yang diterima, yang biasanya adalah sekitar 50 Hz, atau kira-kira

0,2 det. Jika konstanta waktu dibuat lebih panjang, memang akan didapat filtering

yang lebih baik, tetapi akan timbul pula keterlambatan yang mengganggu dalam

terpakainya pengatur AGC bila penerima sedang ditala dari satu sinyal ke sinyal

yang lain. Rangkaian pada Gambar 7.6 (a) menggunakan konstanta waktu sepanjang

kira-kira ¼ det.

Rangkaian yang ditunjukkan menggunakan dioda detektor sinyal utama untuk

dua keperluan, yaitu untuk deteksi dan penyediaan bias AGC. Diperlukan suatu

kompromi dari masing-masing tujuan, dan pada penerima-penerima yang lebih baik

digunakan sebuah detektor kedua terutama untuk AGC. Sinyal-sinyal dapat juga

diambil lebih awal dari IF terpisah untuk mencatu AGC, jadi mengurangi beban pada

rangkaian-rangkaian IF.


25

Response yang lebih baik dapat diperoleh dengan memasukkan perolehan

syang lebih besar dalam rantai umpan-balik. Ini dicapai dengan menyediakan sebuah

tingkat penguat dc setelah bagian filter. Penguat ini memberikan resistansi sumber

yang cukup sehingga beberapa tingkat RF/IF dapat dengan mudah didorong oleh

saluran AGC yang sama.

Dalam rangkaian-rangkaian yang digandengkan dengan transformator,

hubungan ke tingkat RF dapat diperoleh dengan mudah. Ujung yang lebih rendah

dari sekunder transformator masukan diisolasi dari tanah dengan sebuah kapasitor

bypas dan langsung dihubungkan ke saluran AGC. Sebuah resistansi yang kembali

ke catu kolektor memberikan arus bias yang diperlukan ke basis untuk memelihara

perolehan kelas A yang penuh, dalam keadaan tanpa sinyal atau sinyal yang rendah

sekali. Bila beberapa tingkat yang bekerja pada frekuensi yang sama dihubungkan ke

saluran AGC yang sama, harus disediakan pelepasan-gandengan (decoupling)

diantara tingkat-tingkat tersebut untuk mencegah ketidakstabilan. Ini dapat dilakukan

dengan mudah dengan menggunakan AGC ke tingkat yang terdahulu melalui suatu

bagian filter kedua dengan konstanta waktu yang sama, dan dengan menyediakan

bypas lokal yang cukup pada setiap titik masukan tingkat.


26

GAMBAR 7.6. Pengaturan perolehan otomatis: (a) AGC sederhana yang digunakan

untuk sebuah penguat IF; (b) Respons sebuah penerima dengan bermacam-macam

jenis AGC dan tanpa AGC.

AGC yang diperlambat digunakan pada kebanyakan penerima-penerima

komunikasi yang lebih baik. AGC yang diperlambat didapatkan bila pembangkitan

bias AGC dicegah sampai tingkat sinyal melebihi suatu ambang yang telah

ditentukan sebelumnya, dan setelah itu baru meningkat dengan sebanding. Nilai


27

ambang dapat ditetapkan oleh rancangan rangkaian, atau boleh juga dibuat dapat

diatur, tetapi biasanya diatur untuk mulai berpengaruh bila sunyal sudah membesar

hampir ke tingkat yang menghasilkan keluaran maksimum penerima apda keadaan

kepekaan maksimum (perolehan penuh). Karakteristik respon AGC yang diperlambat

dilukiskan dalam Gambar 7.6 (b), dimana respons ini dibandingkan dengan respons-

respons tanpa AGC dan dengan AGC sederhana.

AGC yang diperlambat adalah paling mudah diperoleh bila sebuah penguat

AGC dimasukkan ke dalam rangkaian. Dalam hal ini, penguat itu dibias jauh

melebihi cut off melebihi bias tetap terlebih dahulu, sebelum ada bias yang

diteruskan ke penguat-penguat yang diatur.

Pada penerima-penerima FM yang tidak terlalu mahal AGC biasanya tidak

disediakan, karena penerima ini mempunyai perolehan penguat yang cukup sehingga

bagaimanapun tingkat terakhir bekerja dalam keadaan kejenuhan untuk kebanyakan

sinyal untuk mendapatkan pembatasan amplitudo yang diperlukan untuk deteksi

yang baik. AGC mungkin disediakan juga pada beberapa penerima-penerima FM

untuk mencegah pembebanan lebih (overloading) tingkat RF, dan dalam hal ini

digunakan untuk mengatur tingkat RF sehingga tidak terjadi kejenuhan pada tingkat-

tingkat IF yang terdahulu untuk sinyal-sinyal yang sangat kuat.

Gambar 10.21 menunjukkan diagram blok sebuah penerima FM yang

menggunakan AGC. Dalam hal ini diambil sampel (contoh) sinyal IF dari suatu titik

tepat di depan masukan ke penguat IF pembatas (limiting) , yang dengan demikian

akan meniadakan variasi-variasi dalam tingkat sinyal. Sampel ini kemudian

dimasukkan ke sebuah detektor khusus yang digunakan hanya untuk memperoleh

sinyal AGC, yaitu suatu rangkaian detektor amplitudo puncak, sama seperti yang

diberikan dalam Gambar 7.6. Sinyal AGC yang dihasilkan kemudian dipergunakan

untuk mengatur prapenguat RF dan penguat IF yang pertama. Konstanta waktunya

adalah sama seperti yang digunakan dalam penerima AM.


28

Dalam penerima-penerima SSB besarnya sinyal RF adalah nol pada modulasi

nol, dan akan meningkat ke suatu maksimum selama periode-periode sinyal puncak.

Disini tidak terdapat tingkat pembawa rata-rata yang dapat digunakan sebagai

pedoman AGC. Dalam hal ini AGC diturunkan dengan mengambil sampel sinyal IF

dari suatu titik tepat sebelum filter-filter jalur-sisi dan detektor SSB, dan

memasukkan sampel ke sebuah detektor puncak yang sengaja ditempatkan untuk

AGC. Sebuah penerimaan SSB yang menggunakan rancangan ini terlihat dalam

Gambar 9.8. Sinyal AGC yang diperoleh untuk mengatur penguat RF dan kedua

penguat IF, dan sekaligus menyediakan pula sinyal “gerbang” (gating) untuk

menghidupkan rangkaian squelch atau muting. Karena sinyal mempunyai waktu-

waktu kosong (gap) yang besar diantara sukukata-sukukata, rangkaian AGC harus

memberikan respons yang cepat, tetapi kemudian mengecil dengan sangat perlahan-

lahan. Jika tidak ada terjadi “sinyal-hilang” (dropout) yang mengganggu diantara

sukukata-sukukata. Waktu respons yang biasa adalah beberapa milidetik dengan

waktu pengecilan (decay) sebesar beberapa detik. Biasanya disediakan suatu

kemudahan yang memungkinkan operator untuk menyetel waktu pengecilan yang

sesuai dengan pilihannya.

Pada pesawat-pesawat televisi digunakan suatu bentukd ari AGC (keyed

AGC). Bentu gelombang pulsa sinkro horizontal yang diperlihatkan dalam Gambar

18.19 (c) terdiri dari suatu tingkat hitam (black level) yang digunakan sebagai

ambang AGC, dengan pulsa sinkro yang tinggi ditumpangkan di atasnya. Pulsa ini

memicu (trigger) osilator horizontal dan memulai pulsa “flyback” positif pada

keluaran horizontal. Bila tidak ada sinyal, pula positif dari flyback digunakan untuk

memberikan muatan ke saluran AGC hingga suatu nilai yang dekat dengan nol volt

(rata-rata setelah difilter). Bila diperoleh sinyal kuat, sebuah pulsa yang mengarah-

negatif yang amplitudonya sebanding dengan tinggi pulsa sinkro yang diterima di

atas tingkat hitam akan dikurangkan dari pulsa pengisian (charging) AGC, sehingga

dihasilkan suatu tegangan pengarur AGC negatif untuk mengurangi perolehan dari

penguat-penguat RF. Pada bagian periode horizontal yang terletak di luar pulsa

sinkro, rangkaian AGC dibiarkan “beristirahat” sambil perlahan-lahan melepaskan


29

muatannya lewat suatu beban resistif. Seperti terlihat dari Gambar 18.20, sinyal AGC

yang dihasilkan kemudian dimasukkan ke prapenguat RF dan kedua tingkat penguat

IF atau lebih.

7.9. PENERIMA DENGAN KONVERSI-GANDA

Selektivitas ujung-depan dari setiap penerima harus menolak frekuensi

bayangan pertama yang terletak pada 2 IF di atas frekuensi sinyal yang dikehendaki,

dan untuk terjadinya hal ini, IF itu harus tinggi. Tetapi, dengan membesarnya IF,

bandpass juga membesar. Di atas jalur HF (kira-kira 30 MHz), adalah tidak mungkin

untuk mendapatkan bandpass yang diperlukan dengan penolakan bayangan yang

tidak dengan menggunakan rangkaian-rangkaian yang biasa. Karena itu penerima-

penerima superheterodyne dengan konversi tunggal yang hanya menggunakan satu

IF jarang dipakai di atas 20 atau 30 MHz.

Penerima konversi ganda (double convertion receiver) memberikan jalan

keluar untuk masalah ini, dengan memungkinkan penerima mempunyai penolakan

bayangan yang baik dan bandpass IF yang sempit, dengan tidak perlu berkompromi.

Gambar 7.7 (a) menunjukkan diagram blok dari sebuah penerima konversi ganda

yang mungkin digunakan untuk jalur mobil FM (FM mobile band) 150 MHz,

sehingga memungkinkan diperolehnya selektivitas yang cukup pada penalaan tingkat

RF untuk menolak bayangan dari IF pertama pada 171,4 MHz. tetapi, dengan jarak

sebesar 25 kHz di antara saluran-saluran, beberapa saluran yang berbatasan akan

dibiarkan lewat ke penyampur pertama. Penalaan variabel jarang digunakan,

meskipun mungkin dipergunakan lebih dari satu saluran dengan penyakelaran

(swiutching); maka osilator pertama biasanya adalah seperangkat kristal-kristal yang

dipilih dengan sebuah sakelar untuk mengoperasikan osilator dalam daerah 10 MHz,

yang kemudian diikuti oleh serangkaian tingkat-tingkat pengali harmonisa (harmonic

multiplier stages) untuk memperoleh sinyal osilator yang dikehendaki pada daerah

160 MHz. tingkat RF adalah juga ditala tetap, dan biasanya cukup lebar untuk

melewatkan beberapa saluran dekat frekuensi 150 MHz yang terpisah dengan jarak

15 kHz. Gambar 7.7 (b) melukiskan selektivitas tingkat RF ini.


30

Filter IF pertama adalah sebuah blok filter yang dirancang dengan bandpass kira-kira

150kHz (cukup sinyal-sinyal siaran FM) dan berpusat pada 10,7 MHz. Biasanya

tingkat-tingkat penyampur akan memberikan cukup perolehan, dan sebuah penguat

tersendiri tidak diperlukan lagi. Biasanya digunakan filter-filter dari jenis terali.

Kristal (crystal-lattice).


31

7.7 penerima superheterodyne konversi

ganda (a)skema blok (b)Respon tingkat RF(c)Respon tingkat IF pertama (d)respon

tingkat IF kedua

Filter-filter keramik piezolektris yang juga telah dikembangkan adalah sedikit lebih

murah dari pada Kristal-kristal kuarsa, tetapi ini tidak memberikan Q yang sama

tingginya, serta karakteristik selektivitasnya adalah agak lebih buruk. Gambar 7.7 (c)

menunjukkan selektivitas dari IF pertama yang cukup tajan untuk menghilangkan

bayangan kedua pada 11,63 MHz, tetapi tidak cukup panjang untuk menolak saluran-

saluran yang berbatasan.Gambar 7.7(d) menunjukkan selektivitas filter IF kedua

yang terpusat pada 465 kHz dan mempunyai lebar 15 kHz, sehingga dapat menolak

saluran-saluran berbatasan pada 480 kHz dan mempunyai lebar 15 kHz, sehingga

dapat menolak saluran-saluranberbatasan pada 480 kHz dan 450 kHz.

Kebanyakan dari komunikasi dalam jalur VHF diatas 30 MHz menggunakan

FM, jadi tingkat-tingkat IF dirancang untuk menjadi jenuh dan memberikan

pembatasan amplitude. Suatu sinyal AGC diturunkan secara terpisah dari sinyal IF

yang tidak dibatasi, dan digunakan untuk mengatur perolehan dari penguata-penguat

IF dan RF.


32

7.10 PENERIMA KOMUNIKASI HF

Penerima-penerima komunikasi untuk penggunaan pada jallur HF yaitu dari 2

hingga 30 MHz biasanya adalah penerima-penerima serbaguna, yang dibuat untuk

beberapa ragam komunikasi. Ragam komunikasi ini meliputi sinyal-sinyal siaran

AM biasa; komunikasi suara SSB yang biasanya adalah dari jenis pembawa yang

dikurangi (reduced carrier) atau pembawa pemandu (pilot-carrier),telegrafi pembawa

yang terputus-putus (interrupted carrier), termasuk Morse,teletype, dan data digital;

dan telegrafi sub-pembawa suara). Penerima-penerima ini dibuat dapat ditala secata

continue disepanjang beberapa cakupan frekuensi yang meliputi sprektrum total dari

1 hingga 30 MHz. Jalur-jalur tambahan untuk meliputi jalur-jalur LF dan MF dari

100 kHz sampai 1,6 MHz mungkin juga dimasukan.

Berbagai keistimewaan dapat dimasukkan kedalam suatu penerima

komunikasi tertentu, dan skema blok dalam gambar 7.8 memperlihatkan suatu

susunan yang melukiskan beberapa dari keistimewaan tersebut. Rangkaian ini pada

dasarnya adalah sebuah penerima superheterodyme konversi-ganda yang dirancang

untuk pemnerimaan sinyal-sinyall yang dimodulasi amplitude. Penguat RF ditala-

ganda dan dirancang untuk selaras dengan osilator lokal. Sebuah saklar sengan

bagian banyak (multisection) memungkinkan hubungan dari salah satu dari empat

perangkat kumparan-kumparan dan trimmer-trimmer ke sebuah kapasitor tala

mekanis tiga bagian (three-gang), sehingga cakupan dari 500 kHz-30 MHz dapat

ditala dalam empat cakupan yang saling menutupi sebaian (overlap);

1. Cakupan siaran MF,dari 500 hingga 1600 kHz.

2. 1,5 sampai 4,5 MHz, yang kebanyakan meliputi komunikasi-komunikasi

untuk kapal terbang dan kapal laut.

3. 4,5 sampai 10 MHz, yang meliputi saluran-saluran komunikasi umum dan

dua buah jalur-jalur siaran tersebut.


33

4. 10 sampai 30 MHz, yang meliputi beberapa siaran internasional dan

komunikasi umum, atas dasar selang waktu yang tidak tertentu

(sporadic) etrgantung pada keadaan ionosfer.

Gambar.7.8 Sebuah penerima komunikasi HF serbaguna

Penyebaran jalur (bandspread) diberikan oleh sebuah kapasitor variable

terpisah yang parallel depan kapasitor tala osilator utama, yang memungkinkan

sedikit variasi talaan yang dikalibrasi disekitar frekuensi yang tercantum pada

petunjuk frekuensi utama. Biasanya diatur sehingga memungkinkan penalaan diatas

dan sibawah frekuensi yang ditunjukkan.


34

Dalam contoh ini, IF pertama dipilih sebesar 465kHz. Bandpass pada IF

pertama ini dapat agak lebar, misalnya ± 15kHz. Sebagian besar dari selektivitas

saluran yang berbatasan dihasilkan pada IF kedua,yang disini dipilih 150kHz.

Sebuah osilator local tetap pada 615kHz memberikan konversi kebawah.

IF kedua langsung diumpankan kesebuah detektor AM biasa dan rangkaian

AGC. Dalam rangkaian ini, AGC mempunyai beberapa fungsi.pada sinyal yang

melemah, AGC melakukan fungsinya yang biasa dalam mengatur perolehan penguat

RF/IF . sinyal dari detektor AGC menggerakkan sebuah meter panel, yang

memberikan petunjuk tentang kekuatan sinyal yang dikalibarsi delam decibel. Mater

kekuatan sinyal ini berguna untuk menbandingkan kualitas sinyal yang diterim.

Sinyal AGC juga menggerkakan sebuah rangkaian penekanan suara atau muting

“squelch” circuit, yang memutuskan hubungan keluaran audio bila kekuatan sinyal

jatuh ke bawah suatu ambangyang dapat disetel, sehingga kebisingan yang

menggangu selama selang waktu tidak ada sinyal yang dapat dihilangkan. Sebuah

sakelar di sediakan untukmemnungkinkan dimatikanya rangkaian ini sementara

dilakukan penalaran ke berbagai saluran. Sebuah sakelar lain memungkinkan

dimatikanya seluruh rangkaian AGC selama telegraf Morse.

Sebuah rangkaian SSb lengkap termasuk penguat pembawa filter, filter filter

USB atau uppersideband dan LSB atau lowersideband yang dapat di switch, serta

modulator balans, ada pula tersedia. Filter filter jalur sisi yang diambil dari jenis

Kristal, keramik atau mekanis. Dapat juga disediakan kemungkinan untuk sinyal ISB

dengan memasukkan sebuah osilator local. Pengaturan frekuansi otomatis mingkin

juga digunkan untuk mestabilkan osilator pertama bila sedang menerima sinyal SSB

pembawa yang dikurangi (reduced carrier SSB signal).

Penerimaan sinyal telegraf pembawa terputus putus menimbulkan masalah

yang khusus. Sebuah detektor biasatidak akan mengeluarkan sebuah sinyal yang

dapat terdengar. Ini dibetulkan dengan memasukkan osilator frekuensi selisih (beat

frequenqy oscillator = BFO) yang ditala ke setiap posisi dalam passband dari IF

kedua. Bila FBO ini ditala 1 kHz dari satu ke sisi dari frekuensi tengah dansuatu


35

telegraf sedang diterima pada frekuensi tengah, keduanya akan bercampur dan

menghasilkan suatu modulasi 1 kHz selama adanya frekuensi pembawa. Hasilnya

dimodulasikan untuk meberikan sinyal telegraf sebagi rentetan nada 1 kHz yang

dapat terdengar. Jika sebuah rele luar atau exsternal akan digerakan sinyal telegraf

baik versi suara yang memberikan nada selisih, ataupun sinyal AGC, dapat digunkan

untuk menggerakkanya. Karena sinyal yang diterima mungkin hanya terpisah sejauh

beberapa ratus hertz saja satu dari dan yang lain di dalam spectrum, pemisahanya

mungkin agak sulit. Kadang sebuah filter “notch” atau takik terpisah yang dapat

ditala kesetiap posisi dalam passband audio digunakan untuk menghilangkan sinyal-

sinyal yang tidak dikehendaki. Filter-filter IF jalur-sempit kadang-kadang juga

disediakan, sehingga memungkinkan pemillihan pasbband-passband sampai yang

sempitnya 400 Hz.

Bila akan diterima telegraf FSK , filter-filter saluran telegraf khusus

disediakan pada rangkaian audio. Untuk FSK, frekuensi-frekuensi “mark” dan

“space” (tanda dan kosong) berkombinasi dengan sinyal BFO untuk menghasilkan

nada-nada mark dan space. Sebuah filter tersendiri digunakan untuk memisahkan

masing-masing nada ini dan meneruskannya ke suatu rangkaina digital, yang

membentuk kembali sinyal telegraf tersebut dalam bentuk DC yang di pulsa. Karena

filter-filter ini berjalur sempit , mereka dapat juga digunakan untuk memisahkan

frekuensi selisih dari suatu sinyal pembawa yang terputus-putus dari kebisingan latar

belakang.

Pada penerima-penerima multiband (yang mempunyai band atau jalur

majemuk), kalibrasi talaan sering merupakan masalah; maka untuk keperluan

kalibrasi ulang, biasanya disediakan sebuah osilator “marker” khusus (“marker” =

pemberi tanda). Osilator marker biasanya adalah sebuah osilator Kristal 100-

kHz(atau 1-MHz) yang dapat di hidupkan bila diperlukan. Osilator ini mempunyai

sebuah timmer yang memungkinkan perubahan frekuensi marker dengan beberapa

hetz. Sinyal keluaranya mendorong sebuah penguat yang jenuh menghasilkan

harmonisa-harmonisa pada selang 100 kHZ disepanjang seluruh cakupan penerimaan


36

. Penyetelan kalibrasi –dial dimungkinkan oleh sebuah trimer lain dari osilator yang

dipasang pada panel, atau dengan sebuah alat pengatur mekanis pada skala talaan.

Kalibrasi dilakukan dengan mula-mula menala penerima pada sebuah stasiun

standart frekuensi ( seperti misalnya WWV pada 10,0000MHz) dan menyetel

osilator marker sampai didapat selisih –nol (zero beating) dengan frekuensi standart

tersebut. Selisih nol ini dicapai cukup dengan penyetelan frekuensi osilator sampai

frekuensi nada selisih yang terdengan menjadi nol. Ketelitian penyetelan ini adalah

didalam batas cutoff frekuensi rendah dari rangkaian-rangkaian audio penerima itu,

yang biasanya ada sekitar 100Hz. Kemudian pesawat ditala kebagian dari dial

dimana kalibrasi akan dilakukan. Trimerr penyebar jalur di atur ke nol, dan dial

utama di setel dengan menggunakan BFO yang ditetapkan pada frekuensi IF tengah,

dan menyetel sampai didapat selisih nol (zero beating) denga talaan utama.

Kemudian pengaturan kalibrasi dapat dilakukan untuk menepatkan tanda-tanda

kalibrasi skala. Setelah itu BFO dan marker dapat dimatikan , dan dial akan

memberikan penunjukan yang benar selama penala bandspread tetap pada posisi nol.

Bermacam-macam varisai penerima jenis ini sudah diproduksi, dengan harga

yang berkisar dari kurang dari $ 100 untuk model-model kit yang murah, sampaia

beberapa ribu dollar untuk model-model yang lebih rumit. Sudah tentu, kemajuan-

kemajuan dalam LSI (large scale intergration) akan memberikan perbaikan yang

sangat berarti dalam tingkat fasilitas-fasilitas dan keistimewaan yang dapat diperoleh

untuk suatu harga tertentu. Sampai belum lama berselang , tabung-tabung vakum

telah memberikan karakteristik-karakteristik yang terbaik dilihat dari sudut

kebisingan , linieritas, dan respon palsu, tetapi tabung-tabung tersebut terlalu besar

ukuranya.Rangkaian-rangkaian yang seluruhnya menghgunakan transistor adalah

yang paling umu dapat diperoleh sekarnag, dan versi-versi yang menggunakan IC

pasti akan tersedia pula dalam waktu dekat.


37

SOAL:

1. Sebuah penerima menerima jalur HF 3 – 30 MHz dalam satu cakupan,

dengan menggunakan IF sebesar 40525 MHz. hitunglah daerah dari

frekuensi-frekuensi osilator, daerah dari frekuensi-frekuensi bayangan, dan

jenis-jenis filter yang diperlukan untuk membuat penerima itu berfungsi

dengan semestinya.

2. Sebuah penerima super heterodyne akan menala cakupan dari 4 – 10 MHz,

dengan IF sebesar 1,8MHz. Sebuah kapasitor tiga-gang dengan kapasiansi

maksimum 325 pF per bagian akan digunakan pesawat tersebut. Hitunglah:

(a) Induktansi kumparan rangkaian-RF; (b) Perbandingan talaan frekuensi

rangkaian-RF; (c) perbandingan talaan kapasitansi rangkaian-RF; (d)

Kapasitansi minimum per bagian yang diperlukan; (e) frekuensi osilator

maksimum dan minimum dan perbandingan penolakan bayangan dalam

decibel pada frekuensi itu.

3. (a) hitunglah daerah frekuensi bayangan penerima pada soal 2. Apakah ada

yang jatuh pada passband penerima? (b) jika rangkaian-rangkaian ujung

depan mempunyai Q efektif gabungan sebesar 50 pada ujung atas dari jalur,

hitunglah perbandingan penolakan bayangan dalam decibel pada frekuensi

itu.

4. (a) Hitunglah frekuensi respons palsu yang mungkin untuk penerima dalam

Soal 2, dengan memisalkan bahwa pesawat ditala kesuatu sinyal dari 7,3

MHz dan bawahnya harmonisa-harmonisa sampai yang ketiga saja yang

perlu diperhitungkan. (b) Yang manakah berada di daerah ± 2 IF dari

frekuensi sinyal pada 7,3 MHz?

5. Bagian osilator pada penerima dalam soal 2 akan dibuat dengan

menggunakan sebuah kapasitor pader. Tentukanlah nilai kapasitor pader

dan inductor osilator yang diperlukan.

6. Ulangi contoh 7.4 untuk rangkaian trimmer dari Gambar 7.5(b).

7. Hitunglah nilai-nilai dari Cr dan Cp yang dieprlukan untuk rangkaian dari

Gambar 7.5(c), dengan memisalkan penerima dari contoh 7.1, kapasitor


38

tala sebesar 350 pF per bagian, dan frekuensi silang penyelarasan (tracking

crossover frequency) pada 1000 kHz.


39

JAWABAN:

1. Diketahui : fs = 3 sampai 30 MHz

IF = 40,525 MHz

a) Daerah dari frekuensi Osilator:

Untuk fo > fs :

40,525 MHz + (3 sampai 30 MHz) = 43,525 MHz sampai 70,525

MHz

Untuk fo < fs :

-40,525 MHz + (3 sampai 30 MHz) = -37,525 MHz sampai -

10,525 MHz

b) Daerah dari frekuensi Bayangan:

Untuk fo > fs :

fi = fs + 2IF

fi = (3 sanmpai 30 MHz) + 2 x 40,525 MHz

fi = (3 sanmpai 30 MHz) + 81,05

fi = 84,05 sanmpai 111,05 MHz

Untuk fo < fs :

fi = fs - 2IF

fi = (3 sanmpai 30 MHz) - 2 x 40,525 MHz

fi = (3 sanmpai 30 MHz) - 81,05

fi = -78,05 sanmpai -51,05 MHz

c) Jenis Filter : Band Pass Filter (BPF)


40

2. Diketahui : fs = 4 sampai 10 MHz

IF = 1,8 MHz

Comax = 325 pF

a) Induktansi kumparan rangkaian-RF :

Lo =

=

=

=

= 4,88 µH

b) Perbandingan talaan frekuensi rangkaian-RF :

=

= 2,5 MHz

c) Perbandingan talaan kapasitansi rangkaian-RF :

( )2 = ( ) 2 = ( )2

= 6,25 pF

d) Kapasitansi minimum per bagian yang diperlukan:

Cs min =

= 52 pF


41

e) Frekuensi osilator maksimum dan minimum dan perbandingan

penolakan bayangan dalam decibel:

Daerah dari frekuensi Osilator:

Untuk fo > fs :

1,8 MHz + (4 sampai 10 MHz) = 5,8 MHz sampai 11,8 MHz

=

= 2,03 MHz

Untuk fo < fs :

-1,8 MHz + (4 sampai 10 MHz) = 2,2 MHz sampai 7,2 MHz

=

= 3,27 MHz

Jadi frekuensi Osilator maksimum = 3,27 MHz & frekuensi

Osilator maksimum = 7,2 MHz

Perbandingan penolakan bayangan dalam decibel:

Fi = fs + 2IF = 10 + (2 x 1,8) = 13.24 MHz

3. Diket

Fs= 2,5 MHz

Q = 50

IF =1,8 MHz

a. Ditanya hitung frekuensi bayangan

Fi =fs +2IF


42

Fi=2,5 +2(1,8)=6,1 MHz

b. Ditanya penolakan bayangan

5. Diketahui : fs = 4-10 MHz

IF = 1,8 MHz

Cmax = 325 pF

Talaan kapasitor

Jika fo >fg

1,8 + ( 4 sampai 10 ) = 5,8 sampai 11,8

Jika fo < fg

-1,8 + ( 4 sampai 10 ) = 2,2 sampai 8,2


43


44


45

pesawat penerima

Documents