Tugas Perbaikan

PERANCANGAN ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

Diajukan untuk memenuhi tugas perbaikan mata kuliah Perancangan Elektronika Telekomunikasi

Nama : Arfan Wiguna

NIM : 2211081027

PROGRAM STUDI S-1

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN ELEKTRONIKA

UNIVERSITAS JENDRAL ACHMAD YANI

TAHUN 2010/2011

OSILATOR

I. Pendahuluan

1. Pengertian Osilator

Osilator adalah suatu device yang dapat menghasilkan keluaran gelombang

sinusoidal. Osilator merupakan suatu rangkaian loop tertutup yang sinyal inputnya didapat

dari rangkaian itu sendiri dengan memanfaatkan umpan balik positif.

2. Cara kerja Oscilator

Seperti yang telah dituliskan di atas bahwa osilator itu dapat menghasilkan keluaran

gelombang sinusoidal yang inputnya merupakan suatu sinyal yang kecil kemudian diperkuat

oleh komponen aktif sehingga sinyal ini merupakan sinyal keluaran yang nanti digunakan,

sebagian dari sinyal ini kemudian diumpan balikkan ke input sehingga sinyal akan terus

kontinyu dan dapat menghasilkan keluaran gelombang sinusoidal yang dikehendaki. Salah

satu syarat yang harus dipenuhi agar osilator dapat bergetar sendiri adalah fasa yang tepat

antara sinyal keluaran dengan sinyal yang dumpan balikkan, juga penguatan yang tepat untuk

diumpan balikkan. Satu yang danggap penting bahwa osilator tidak menciptakan energi kaena

alasan demikian itu, tetapi osilator dapat bekerja karena adanya sumber tegangan, dan sumber

tegangan inilah yang digunakan untuk menghasilkan sinyal dengan mengubahnya dari catu

searah (DC) menjadi keluaran sinusoidal (AC).

3. Simpal dan Fasa

Seperti yang telah disebutkan bahwa syarat osilator dapat bergetar sendiri adalah

dengan memperhatikan penguatan umpanbalik dan fasa umpan balik yang tepat. Disini akan

dijelaskan secara umum.

Tegangan yang diperkuat adalah:

Vout = AVin

Tegangan ini menggerakkan rangkain umpan balik yang biasanya rangkaian resonansi,

rangkaian resonansi ini hanya akan memperkuat maksimum pada satu frekuensi resonansiya

saja. Lihat pada gambar 1, A merupakan penguatan rangkaian utama, sedangkan B

merupakan penguatan rangkaian umpan balik.

Syarat lain agar osilator dapat bergetar:

Vf = ABVin = 1

Sinyal yang akan diumpan balikkan harus sefasa dengan sinyal keluaran.

4. Tegangan Awal

Tegangan awal dari osilator adalah tegangan mula-mula bagi input dari osilator agar

dapat mulai diperkuat, diumpanbalikkan sehingga mulai bergetar, seperti dituliskan di atas

bahwa tidak ada input bagi osilator, lalu darimana tegangan ini muncul?

Setiap tahanan mengandung elektron bebas karena faktor suhu lingkungan, elektron

bebas ini bergerak secara acak dan menghasilkan sinyal derau pada tahanan, karena

keacakannya sinyal ini mempunyai frekuensi sampai 1000 GHz. Pada saat pertama kali

menyalakan osilator satu-satunya sinyal input bagi osilator adalah sinyal derau tadi yang

kemudian diperkuat dan diumpan balikkan berkali-kali. Penguatan dari AB ini akan melewati

satu untuk beberapa saat, tetapi otomatis akan menjadi turun menjadi satu.

5. AB turun menjadi Satu

Bati penguatan AB dapat turun menjadi menjadi satu dengan beberapa cara

diantaranya :

a. A yang turun, dalam hal ini sinyal diperbolehkan membesar sampai terjadi

pemotongan, ini dapat menurunkan bati penguatan di A sampai bati penguatan AB

dapat turun menjadi satu

b. B yang turun, dalam hal ini penguatan B turun sebelum terjadi pemotongan snyal,

B turun sampai AB menjadi satu

Secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut:

- Mula-mula penguatan AB harus lebih besar dari satu pada frekuensi

resonansinya

- Setelah tingkat keluaran yang diinginkan dicapai, AB harus turun menjadi satu

dengan menurunkan A atau B sehingga penguatan AB menjadi satu.

6. Frekuensi resonansi

Frekuensi resonansi dari rangkaian umpan balik yang berupa resonantor LC dapat

dituliskan sebagai berikut:

ƒr≅1

2 π √ LC

II. Jenis-jenis Osilator

1. Osilator Jembatan-Wien

Osilator Jembatan-Wien adalah jenis osilator yang umum digunakan pada frekuensi

rendah sampai menengah antara 5 Hz sampai sekitar 1 MHz, osilator ini juga sering

digunakan pada pembangkit sinyal audio komersial.

Lead-Lag Network

osilator Jembatan-Wien menggunakan rangkaian umpan balik yang disebut jaringan

ketinggalan-mendahului (lead-lag network). Pada frekuensi yang amat rendah, kapasitor seri

dianggap terbuka bagi sinyal masuk dan tak ada sinyal keluar, pada saat frekuensi amat

tinggi, kapasitor paralel dianggap terhubung singkat, tak ada sinyal keluaran. Berdasarkan itu

maka osilator ini bertindak sebagai osilator pass-band, dimana sinyal keluaran mencapai

maksimum pada nilai tegangan keluaran tertentu, frekuensi ini disebut dengan frekuensi

resonansi (fr). Pada frekuensi resonansi ini pergesaran fasa mencapai nol, pada gambar dapat

dijelaskan karakteristik dari osilator Jembatan-Wien ini. Saat frekuensi amat rendah, sudut

fasa berharga positif dan rangkaian berlaku sebagai jaringan lead, sedangkan saat frekuensi

amat tinggi sudut fasa berharga negatif dan rangkaian berlaku sebagai jaringan lag. Frekuensi

resonansi dapat dituliskan sebagai:

ƒr≅1

2 π ƒr C

Cara Kerja Osilator Jembatan-Wien

Pada saat tegangan pertama kali di nyalakan, Noise Resistor pada jaringan Lead-Lag

merupakan input dari umpan balik positif yang kemudian diperkuat berulang kali sampai AB

lebih dari satu. Pada tahap ini jika tidak dilakukan penurunan AB menjadi satu, Osilator tidak

bekerja seperti diharapkan, fungsi lampu tungsten disini adalah untuk menurunkan AB

menjadi satu jika sinyal keluaran telah sampai pada level yang diharapkan. Lampu tungsten

merupakan lampu dengan filamen dari tugsten yang mempunyai resistansi R’ pada saat

dingin (suhu ruangan), pada saat lampu menerima tegangan oscilator yang levelnya

membengkak dengan AB lebih dari satu, lampu tungsten akan menjadi sedikit panas, dan ini

menaikkan resistansinya, sehingga umpan balik negatif menjadi besar dan menurunkan AB

menjadi = 1.

2. Osilator Twin-T

Dinamakan osilator Twin-T karena filter yang digunakan berbentuk huruf T. Osilator

Twin-T ini mempunyai karakteristik kebalikan dari Osilator Jembatan-Wien. Pada saat

frekuensi resonansinya tegangan jatuh menjadi nol.

Cara Kerja Osilator Twin-Twin-T

Umpan balik positif diambil dari pembagi tegangan R1 (lampu) dan R2 pada

masukan tak membalik (+), sedangkan umpan balik negatif diambil dari jaringan Twin-T.

Bila daya mula-mula dinyalakan, resistansi R1 masih berharga rendah sehingga umpan balik

positif berharga maksimum, pada saat osilasi membesar resistansi R1 naik sehingga

mengurangi umpan balik positif, pada saat umpan balik turun dan AB menjadi sama dengan 1

maka osilasi tetap konstan, tidak naik atau turun.

3. Osilator Pergeseran Fasa

Jaringan umpan balik dari Osilator ini dibuat dari tiga buah jaringan lead yang

masing-masing dapat menggeser fasa sebanyak 60o sehingga pergeseran fasa total mencapai

180o. Pergeseran fasa yang melalui loop rangkaian akan sama dengan 3600, ekuivalen dengan

00, bila pada frekuensi ini AB lebih besar dari satu, osilasi mulai terjadi. Rangkaian osilator

Pergeseran fasa yang lain menggunakan jaringan umpan balik yang lain yaitu jaringan lag.

Cara kerjanya sama dengan jaringan lead, hanya pada jaringan lag disini jaringan

menyumbangkan 1800 pada umpan balik, sehingga fasa total pada loop rangkaian juga tetap

sama dengan 3600 atau 00.

Cara kerja Osilator Pergeseran Fasa

Pada osilator pergeseran fasa tidak ditemuinya adanya penurun AB menjadi satu, hal

ini disebabkan oleh adanya rangkaian penggeser fasa menjadi 180o, bila fasa yang tergeser

180o itu dimasukkan ke umpan membalik (umpan balik negatif), maka ia akan mengunci

osilator untuk bekerja pada daerah penguatan AB=1, dengan demikian osilator akan bekerja

secara normal.

4. Osilator Colpitts

Osilator Colpitts digunakan untuk mengatasi kekurangan yang ada pada Osilator

Jembatan-Wien, dimana pada Osilator Jembatan-Wien frekuensi tiggi di atas 1 MHz tidak

dapat dihasilkan dengan sempurna karena pergeseran fasa yang melalui penguat. Osilator

Colpitts dapat mengatasi kekurangan ini dengan rangkaian jaringan LC, sehingga dapat

digunakan pada frekuensi dari 1 MHz sampai 500 MHz.

Disini digunakan komponen aktif transistor bipolar (atau dapat juga FET), karena Op-

Amp tidak dapat digunakan untuk frekuensi 500 MHz yang diluar jangkauan Op-Amp.

Dengan menggunakan rangkaian penguat dan jaringan LC, kita dapat mengumpan balikkan

suatu sinyal dengan amplitudo dan fasa yang tepat agar dapat mempertahankan osilasi.

Frekuensi resonansi dari rangkaian osilator Colpitts ini dapat dituliskan sebagai fungsi dari L

dan Colpitts sebagai:

ƒr≅1

2 π √ LC

Kondisi awal AB > 1

Atau

A > 1/B

Cara kerja Osilator Colpitts

Pada umpan balik yang ringan (harga B kecil), harga A hanya sedikit lebih besar dari

1/B, operasi transistor lebih mirip dengan operasi kelas A, jika mula-mula menghidupkan

daya maka osilasi mulai membesar dan sinyal akan semakin besar pada garis beban AC.

Dengan ayunan sinyal yang semakin besar ini, operasi transistor akan bergeser ke penguat

sinyal besar, jika demikian, bati tegangan akan sedikit menurun. Dengan demikian umpan

balik menjadi ringan dan AB dapat turun menjadi satu tanpa pemotongan sinyal yang

berlebihan. Pada umpan balik yang berat (Harga B besar), sinyal umpan balik yang besar

menggerakkan basis ke arah jenuh dan putus. Proses ini akan mengisi kapasitor C3, yang

mengakibatkan pemotongan DC negatif pada basis dan mengubah operasi transistor dari

kelas A ke kelas C. Pemotongan negatif ini otomasti menurunkan AB menjadi 1, bila umpan

balik terlalu berat kita dapat kehilangan sebagian daya akibat kehilangan daya-daya liar.

5. Osilator Amstrong

Sinyal umpan balik diambil dari belitan sekunder kecil ke basis. Pada transformator

terjadi pergeseran fasa sebesar 180o itu artinya fasa yang melingkari loop rangkaian itu sama

dengan nol, dengan kata lain umpan balik yang terjadi adalah positif. Bila efek pembebanan

diabaikan, bagian umpan balik adalah:

B ≈ M / L

dimana M adalah induktansi bersama dan L induktansi primer. Agar osilator Amstrong

bekerja, bati tegangan harus lebih besar dari 1/B.

Cara kerja Osilator Amstrong

Rangkaian Osilator Amstrong tak beda jauh dengan rangkaian Osilator Colpitts, satu-

satunya perbedaan osilator Amstrong ini terdapatnya transformator pembalik fasa 1800 dan

juga bertugas mempertahankan osilasi bekerja pada keadaan normal. Cara kerjanya sama

dengan cara kerja osilator Colpitts,

6. Osilator Hartley

Bila resonator LC mengalami resonansi, arus yang melingkar akan melalui L1 yang

dipasang seri dengan L2. Jadi harga L ekivalennya adalah L1+L2.

Pada osilator Hartley, tegangan umpan balik dikembangkan oleh pembagi tegangan

induktansi L1 dan L2. Karena tegangan yang muncul melintasi L1 dan tegangan umpan balik

melintas L2, maka bagian umpan baliknya adalah:

B ≈ L2 / L1

Osilasi dapat terjadi dengan bati tegangan lebih besar dari 1/B dengan mengabaikan

pembebanan oleh basis.

7. Osilator Clapp

Pembagi tegangan kapasitif menghasilkan sinyal umpan balik seperti sebelumnya.

Sebuah kapasitor tambahan C3 dipasang seri dengan induktor. Karena arus resonator

melingkar mengalir melalui C1, C2 dan C3 maka kapasitansi total untuk perhitungan frekuensi

resonansi adalah:

Pada Osilator Clapp, C3 jauh lebih kecil dari harga C1 dan C2. Akibatnya C hampir

sama dengan C3, frekuensi resonansi diberikan oleh:

ƒr≅1

2 π √ LC 3

Keunggulan dari osilator Clapp dibanding dengan Osilator Colpitts adaalah tidak

tergantunganya frekuensi osilator Clapp terhadap kapasitansi luar dan kapasitansi transistor,

dengan demikian frekuensi menjadi lebih stabil.

8. Osilator Crystal

Osilator kristal digunakan apabila membutuhkan osilator dengan frekuensi yang

sangat stabil dan kritis. Umumnya digunakan osilator kristal kuarsa. Kristal ekiuvalen dengan

suatu induktor besar yang paralel dengan sebuah kapasitor kecil, nilai induktansi Kristal

sedemikian besarnya, sehingga nilai-nilai kapasitansi liar dan kapasitansi transistor hampir

sama sekali tidak mempengaruhi frekuensi diri kristal.

Karakteristik kristal yang khas yang adalah adanya sifat Piezzo Electric, artinya

suatau kristal dapat bergetar dengan frekuensi tertentu apabila dilintasi tegangan ac padanya,

dan sebaliknya, bila dipaksa untuk bergetar maka ia akan mengeluarkan tegangan ac yang

sama. Sifat yang terakhir ini digunakan pada osilator. Pada penerapannya, kristal didapat dari

garam Rochelle atau Tourmaline. Garam tersebut diiris sedemikian rupa dengan amat sangat

tipis, tebal atau tipisnya irisan disesuaikan dengan kebutuhan frekuensi yang ingin

dihasilkannya, semakin tipis suatu irisan kristal, semakin besar frekuensi yang didapat. Irisan

ini kemudian di tempelkan diantara dua lempeng logam.

Cara kerja Osilator Kristal

Pembagi tegangan kapasitif menghasilkan tegangan umpan balik untuk basis

transistor. Kristal berlaku sebagai sebuah induktor yang beresonansi dengan C1 dan C2.

Frekuensi resonansi ini ada diantara harga-harga resonansi seri dan paralel.

Kristal dapat digambarkan sebagai rangkaian ekivalen berikut:

Resonansi yang terjadi pada kristal dapat dituliskan dengan dua keadaan yait

resonansi paralel dan resonansi seri.

Resonansi Paralel diberikan oleh:

ƒr≅1

2 π √ LC

Resonansi seri diberikan oleh:

ƒr≅1

2 π √ LC

Rangkaian yang disimulasikan yaitu rangkaian osilator colpitts

ANTENA

Pendahuluan

Antena adalah suatu piranti yang digunakan untuk merambatkan

dan menerima gelombang radio atau elektromagnetik. Pemancaran

merupakan satu proses perpindahan gelombang radio atau

elektromagnetik dari saluran transmisi ke ruang bebas melalui antena

pemancar. Sedangkan penerimaan adalah satu proses penerimaan

gelombang radio atau elektromagnetik dari ruang bebas melalui antena

penerima. Karena merupakan perangkat perantara antara saluran

transmisi dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai

(match) dengan saluran pencatunya.

Secara umum, antena dibedakan menjadi antenna isotropis,

antenna omnidirectional, antena directional, antena phase array,

antena optimal dan antena adaptif.

Antena isotropis (isotropic) merupakan sumber titik yang

memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti

permukaan bola. Antena ini tidak ada dalam kenyataan dan hanya

digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur

antena yang lebih kompleks.

Antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya

ke segala arah, dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk

donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antena ini ada dalam

kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding

terhadap antena yang lebih kompleks. Contoh antena ini adalah antena

dipole setengah panjang gelombang.

Antena directional merupakan antena yang memancarkan daya

ke arah tertentu. Gain antena ini relatif lebih besar dari antena

omnidirectional. Contoh, suatu antena dengan gain 10 dBi (kadang-

kadang dinyatakan dengan “dBic” atau disingkat “dB” saja). Artinya

antena ini pada arah tertentu memancarkan daya 10 dB lebih besar

dibanding dengan antena isotropis. Ketiga jenis antena di atas merupakan

antena tunggal, dan bentuk pola radiasinya tidak dapat berubah tanpa

merubah fisik antena atau memutar secara mekanik dari fisik antena.

Selanjutnya adalah antena phase array, yang merupakan

gabungan atau konfigurasi array dari beberapa antana sederhana dan

menggabungkan sinyal yang menginduksi masing-masing antena tersebut

untuk membentuk pola radiasi tertentu pada keluaran array. Setiap

antena yang menyusun konfigurasi array disebut dengan elemen array.

Arah gain maksimum dari antena phase array dapat ditentukan dengan

pengaturan fase antar elemen-elemen array. Antena optimal merupakan

suatu antena dimana penguatan (gain) dan fase relatif setiap elemennya

diatur sedemikian rupa untuk mendapatkan kinerja (performance) pada

keluaran yang seoptimal mungkin. Kinerja yang dimaksud kinerja antara

lain signal to interference ratio, SIR atau signal to interference plus noise

ratio, SINR. Optimasi kinerja dapat dilakukan dengan menghilangkan atau

meminimalkan penerimaan sinyal-sinyal tak dikehendaki (interferensi)

dan mengoptimalkan penerimaan sinyal yang dikehendaki. Antena adaptif

merupakan pengembangan dari antena antena phase array maupun

antena optimal, dimana arah gain maksimum dapat diatur sesuai dengan

gerakan dinamis (dinamic fashion) obyek yang dituju. Antena dilengkapi

dengan Digital Signal Proccessor (DSP), sehingga secara dinamis mampu

mendeteksi dan melecak berbagai macam tipe sinyal, meminimalkan

interferensi serta memaksimalkan penerimaan sinyal yang diinginkan.

Besaran-besaran Penting Pada Antena

Ada beberapa besaran penting sebagai karakteristik dari setiap

antena. Besaran ini menentukan dimana antena tersebut akan

diaplikasikan. Besaran-besaran penting dari setiap antena biasanya

ditentukan pada pengamatan medan jauh (far- field).

Teknik pengukuran besaran antena adalah proses mengukur

besaran besaran karakteristik dari antenna, seperti

Diagram Radiasi : sebagai besaran yang menentukan ke arah sudut

mana sebuah antena memancarkan energinya.

Direktivitas D : besaran yang menyatakan perbandingan antara

kerapatan daya maksimal dengan kerapatan rata-rata

Gain G : direktivitas dikurangi dengan kerugian pada antena. Pada

antena yang tak memiliki kerugian, G = D.

Polarisasi : menyatakan arah dan orientasi dari medan listrik dalam

perambatannya dari antenna pemancar.

Impedansi : impedansi masukan antena dilihat dari rangkaian

elektronika, penting untuk menghindari mismatching.

Bandwidth : lebar pita frekuensi, di interval ini performance antena

masih dianggap baik

RF AMPLIFIER

RF amplifier adalah jenis penguat elektronik digunakan untuk mengkonversi berdaya

rendah frekuensi radio sinyal menjadi sinyal yang lebih besar kekuatan yang penting,

biasanya untuk mengemudi sebuah antena pemancar . Hal ini biasanya dioptimalkan untuk

memiliki efisiensi tinggi, tinggi output Power (P1dB) kompresi , rugi laba atas input dan

output, baik keuntungan , dan pembuangan panas yang optimal.

Untuk membuat amplifier kita bisa mengunakan transistor atau juga IC OP Amp. Di

dalam op amp sebenarnya juga transistor yang sudah dalam bentuk rangkaian sehingga lebih

mudah digunakan.

Misal IC yang digunakan di penguat Op Amp 741 adalah sebuah komponen

elektronika monolitik penampilan tinggi yang menggunakan proses epitaksial fairchild

(Herman, 1992: 346). IC Op Amp 741 merupakan sebuah IC yang di dalamnya terkemas

sebuah rangkaian diferensial. Data sheet dari IC Op Amp 741 dapat dilihat di halaman

lampiran.

Suatu penguat dapat dipandang dari beberapa segi, yaitu menurut jangkauan

frekuensinya, cara operasinya, kegunaan dalam tujuan akhirnya, tipe bebannya, cara

menggandeng antar tahanan dan lain–lain. Klasisfikasi frekuensi mencakup penguat–penguat

dc (dari frekuensi nol), frekuensi audio (20 Hz sampai dengan 20 KHz), video atau pulsa

(setinggi beberapa Mega Hertz), frekuensi radio (beberapa Kilo Hertz sampai dengan ratusan

Kilo Hertz), dan frekuensi–ultra tinggi (ratusan atau ribuan Mega Hertz). Kedudukan operasi

tenang (quiescent point) serta luas daerah karakteristik yang digunakan bersama-sama

menetukan cara operasinya. Apakah transistor itu dioperasikan sebagai penguat kelas A,

kelas AB, kelas B atau kelas C ditentukan menurut definisi berikut ini.

Penguat kelas A adalah penguat yang bekerja dengan titik operasi dan sinyal masuk

yang sedemikian rupa hingga arus dalam rangkaian keluaran (dalam kolektor atau elektroda

kuras) mengalir terus menerus. Penguat kelas A pada pokoknya beroperasi dalam daerah

linier dari kurva karakteristiknya.. 

Penguat kelas B adalah penguat yang bekerja dengan titik operasinya terletak pada

ujung kurva karakteristik, sehingga daya operasi tenang (quescent power)-nya sangat kecil.

Jadi, dalam keadaan tersebut, arus atau tegangan operasi tenang hampir sama dengan nol.

Apabila tegangan sinyal merupakan bentuk sinus, maka penguatan yang terjadi hanya

berlangsung selama setengah siklus. 

Penguat kelas AB adalah penguat yang beroperasi dalam daerah antara kedua keadaan

operasi pada daerah A dan B. Jadi sinyal keluarannya sama dengan nol selama waktu yang

tidak sampai setengah siklus dari sinyal masuk sinusida.

Penguat kelas C adalah penguat dengan titik operasinya dipilih sedemikian rupa

sehingga (tegangan) keluarannya sama dengan nol selama waktu yang lebih panjang dari

setengah siklus sinyal sinusida yang masuk. Pada penguat kelas B, transistor bekerja hanya

dalam daerah aktif selama setengah periode. Selama setengah periode lainnya transistor

tersebut tersumbat (cut off). Arus kolektor mengalir untuk 1800 dalam tiap transistor dari

rangkaian kelas B. Dengan operasi ini, titik Q terletak di titik putus pada garis beban ac.

Keuntungan dari operasi B adalah lebih kecilnya kehilangan daya transistor, daya beban dan

efisiensi tahapan yang lebih besar. 

CONTOH BLOK DIAGRAM

input merupakan sumber suara yang masuk melui micropone. Sinyal suara akan di ubah oleh

mikrophone menjadil sinyal listrik. Sinyal listrik ini selanjutnya di proses (diperkuat sampai

200 x) oleh IC op amp.

Hasil penguatan selanjutny dimasukkan ke speaker dan kemudian oleh speaker di

ubah menjadi suara. Volume suara yang dikeluarkan speaker jauh lebih keras dibanding suara

yg dimasukkan pada microphone.

RF amplifier 144 MHz 30 Watt adalah penguat frekuensi tinggi, yang beroperasi pada

spektrum VHF. Tujuan laporan akhir ini adalah untuk meningkatkan jarak jangkau

komunikasi radio amatir FM dua meteran (HT). Rangkaian RF amplifier 144 MHz 30 Watt

dibentuk oleh dua blok rangkaian utama yaitu blok penguat dan blok matching impedansi.

Blok penguat berfungsi untuk menguatkan sinyal sedangkan untuk blok matching impedansi

berfungsi untuk menyesuaikan impedansi penguat dengan sistem lainnya untuk mendapatkan

penyaluran daya maksimum. Rangkaian RF amplifier144 MHz 30 Watt dikelompokkan

menjadi dua bagian yaitu driver dan final. Rangkaian driver merupakan rangkaian penguat

tingkat dua dari penguat RF. Penguat driver adalah salah satu Penguat yang mentransfer daya

input yang masuk dan menyalurkan ketingkat selanjutnya. Transistor yang digunakan pada

pada tingkat ini yaitu menggunakan transistor 2SC1971. Sedangkan rangkaian tingkat akhir

dari penguat yaitu rangkaian final dengan menggunakan transistor 2SC1946 dan

direncanakan mempunyai daya keluaran sebesar 30 Watt. Berdasarkan hasil pengukuran,

daya input yang dihasilkan oleh penguat RF sebesar 1 Watt sedangkan untuk daya output

yang dihasilkan sebesar 25,12 Watt serta mempunyai gain atau penguatan secara keseluruhan

sebesar 14 dB.

CONTOH KOMPONEN DALAM RANGKAIAN

GAMBAR RANGKAIAN

Keterangan;

IC1 = LM386

R1 = 5.6 K

R2 = 10 K (potensio)

R3 = 10 ohm

C1 = 0.1 uF (keramik)

C2,C3 = 10 uF

C4 = 100 uF

C5 = 0.047 uF (keramik)

FUNGSI

Fungsi amplifier adalah untuk memperkuat arus dan tegangan, sehingga dihasilkan arus

dantegangan output yang jauh lebih besar

Gunanya adalah untuk menguatkan signal yang sangat lemah dan untuk memudahkan

tuning receiver maka disini digunakan system front end Band Pass Filter serta menaikkan

amplitude dari sebuah sinyal RF.

IF AMPLIFIER

Rangkaian ini berfungsi sebagai penguat sinyal output yang dihasilkanTuner hingga

1.000 kali. Karena output tuner merupakan sinyal yang lemah dan sangat tergantung pada

jarak pemancar, posisi penerima, dan bentang alam. Rangkaian ini juga berguna untuk

membuang gelombang lain yang tidak dibutuhkan dan meredam interferensi pelayangan

gelombang pembawa suara yang mengganggu gambar.

Dalam penguat IF gambar, untuk mencegah sinyal-sinyal pengganggu yang tidak diperlukan,

dipergunakan dua buah penjebak(trap), yaitu penjebak pembawa suara kanal rendah yang

berdekatan,dan perangkap bembawa gambar kanal tinggi yang berdekatan, dan juga

pelayangan (beat) antar pembawa-pembawa itu, dihilangkan. Pada waktu menerima

gelombang TV warna interfrensi pelayangan dari pembawa suara dengan sub pembawa

warna merusak gambaryag dihasilkan. Untuk menghilangkan interfrensi pelayangan

pembawa suara, maka pembawa suara diredam sekitar 54dB dalam

Gambar 6-10 Hubungan antara karaktristik respon frekuensipenguat IF gambar dengan sinyal output

video detector.

Penguat IF gambar dan pula dalam detector video berikutnya. Maka penerima TV

warna berbeda dengan penerima TV hitam putih. Pembawa suara pada TV warna dikeluarkan

sebelum tingkat detektorvideo dan diberikan ke detektor IF suara yang dipasang terpisah

dengan detector video.

MIXER

Salah satu pemodifikasi frekuensi yang sering digunakan adalah mixer. Mixer banyak

digunakan dalam modulasi amplitudo. Suatu mixer ideal ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Rangkain Mixer

Jika inputnya adalah sinyal sinusoida, output mixer adalah penjumlahan dan

perbedaan frekuensi seperti di bawah ini:

Kalau frekuensi yang diinginkan hanya salah satu dari kedua frekuensi tersebut, sinyal

frekuensi yang tidak diinginkan dibuang dengan menggunakan filter.

Walaupun mixer ideal tidak bisa diwujudkan, tapi ada beberapa rangkaian yang bisa

digunakan sebagai pendekatan dari mixer ideal. Ada rangkaian mixer yang menghasilkan

penguatan dan disebut dengan aktif mixer. Sebaliknya mixer pasif menghasilkan rugi-rugi.

Mixer tipe switching

Dalam mixer tipe switching, satu atau lebih diode atau transistor digunakan sebagai

switch. Ketidak-linearan atau karakteristik switching diode sering digunakan untuk

pencampur (mix) frekuensi, terutama pada frekuensi tinggi.

Gambar 2 menggambarkan suatu contoh mixer tipe switching dengan menggunakan

diode. Jika center tap (CT) transformator adalah ideal, tegangan yang dihasilkan ditunjukkan

pada gambar 3.

Gambar 2. Mixer tipe switching dengan dua diode

Oscilator local (VL) mempunyai amplituda tegangan konstan. Fungsi switch (dioda)

dikendalikan oleh VL dengan VL >> Vi, sehingga:

Vo = Vi + VL VL > 0

Vo = Vi + VL VL < 0

Gambar 3. Rangkaian penyederhanaan mixer

Output terdiri atas sinyal osilator ditambah Vi dengan beda fasa 180o pada frekuensi osilator

local.

Tegangan keluaran Vo dapat ditulis sebagai:

Vo = VL + Vi*

Dimana Vi* = Vi P(t)

P(t) adalah fungsi gelombang persegi dengan frekuensi sama dengan frekuensi

osilator lokal ωL.

Gambar 4. Bentuk gelombang persegi

Gelombang persegi P(t) dapat dinyatakan sebagai sebuah deret fourier:

(2)

Sehingga

(3)

Jika VI adalah sinusoida

Vi = V sin ωit

Maka:

(4)

Karena Vo=VL+Vi*, maka keluaran mixer terdiri dari sinyal osilator ditambah

dengan sejumlah tak hingga sinyal yang dihasilkan oleh mixer. Frekuensi yang diinginkan

bisa dipisahkan dengan menggunakan filter.

Syarat yang harus dipenuhi adalah bahwa amplituda osilator jauh lebih besar dari

amplituda sinyal input dan tegangannya cukup besar untuk menswitch dioda. Jika hal ini

tidak terpenuhi akan muncul distorsi.

Kelemahan rangkaian mixer tersebut adalah bahwa pada keluaran muncul frekuensi

osilator yang banyak menimbulkan kesulitan jika frekuensi osilator lokal ωL jauh lebih besar

dari frekuensi input ωi. Sinyal yang diinginkan pada keluaran, ωL + ωi atau ωL - ωi akan

sulit dipisahkan karena mendekati ωL.

Untuk menghilangkan sinyal osilator lokal pada output mixer, maka digunakan rangkaian :

Gambar 5. Mixer 2 diode dengan sinyal osilator tidak muncul pada output

Yang ekivalen dengan:

Gambar 6. Penyederhanaan rangkaian gambar 5

Jika VL positif dan jauh lebih besar dibandingkan dengan Vi maka kedua dioda akan

terhubung/on, dan V0 = Vi . Jika sinyal osilator menjadi negatif maka dioda terbuka (off) dan

sinyal output V0 menjadi nol.

Secara umum persamaan untuk tegangan output adalah :

Vo=ViP(t)

Dimana :

P(t) = 1 VL > 0

P(t)= 0 VL ≤ 0

Dalam hal ini, P(t) adalah fungsi gelombang persegi dengan frekuensi sama dengan frekuensi

osilator lokal. Perbedaan dengan rangkaian sebelumnya adalah bahwa gelombang persegi

disini mempunyai nilai dc yang tidak nol.

Gambar 7. Gelombang output mixer pada gambar 5

Ekspresi dalam deret fourier untuk P(t) :

(5)

Jika Vi adalah gelombang sinus

Vi = V sin ωit

maka tegangan keluarannya:

(6)

Output mixer berbeda dengan dengan output mixer sebelumnya. Pada model ini,

output tidak mengandung sinyal osilator lokal, tapi mengandung komponen sinyal input ωi.

Rangkaian mixer double-balanced yang bisa digunakan dengan beban seimbang

ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 8. Mixer double-balanced

Prinsip kerja mixer adalah serupa dengan mixer pada gambar 5 dengan output adalah sama

persamaan (6).

FILTER AUDIO

Pengertian Filter

Filter adalah sebuah rangkaian yang dirancang agar mengalirkan suatu pita frekuensi

tertentu dan menghilangkan frekuensi yang berbeda dengan pita ini, atau

Filter adalah rangkaian yang dapat memilih frekuensi agar dapat mengalirkan frekuensi yang

diinginkan dan menahan (couple), atau membuang (by pass) frekuensI yang lain.

2. Macam-Macam Filter

2.a. Berdasarkan sifatnya, filter ada dua macam

a. Jaringan Filter Pasif

Jaringan Filter pasif hanyalah berisi tahanan, induktor, dan kapasitor saja.

b. Jaringan filter Aktif

Jaringan Filter aktif terdiri dari transistor atau op-amp ditambah tahanan,

induktor, atau kapasitor.

2. b. Berdasarkan jenisnya, filter ada 4 macam

a. Filter Low Pass

Filter Low Pass adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dc

naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc, tegangan

keluarannya diperlemah (turun).

Filter Low Pass adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta

meredam/menahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah

ini.

Gambar respon LPF

Pita Lewat : Jangkauan frekuensi yang dipancarkan

Pita Stop : Jangkauan frekuensi yang diperlemah.

Frekuensi cutoff (fc) : disebut frekuensi 0.707, frekuensi 3-dB, frekuensi pojok, atau

frekuensi putus.

b.Filter High Pass

Filter High Pass memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah

frekuensi cutoff fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva

idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang

praktis menyimpang dari ideal.

Pengertian lain dari High Pass Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta

meredam/menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambar di

bawah ini.

c. Filter Band Pass

Filter Band Pass hanya melewatkan sebuah pita frekuensi saja seraya memperlemah

semua frekuensi di luar pita itu. Pengertian lain dari Band Pass Filter adalah filter yang

melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor

mutu).

Dengan Q = faktor mutu fo = frekuensi cutoff

B = lebar pita frekuensi

Gambar Band Pass Filter seperti berikut ini :

d. Filter Band Elimination

Filter Band Elimination yaitu filter band elimination menolak pita frekuensi tertentu

seraya melewatkan semua frekuensi diluar pita itu.Bisa juga disebut Band Reject merupakan

kebalikan dari Band Pass, yaitu merupakan filter yang menolak suatu range frekuensi. Sama

seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan faktor mutu.

PLL (Phase Locked Loop).

Suatu sistem yang memungkinkan suatu sinyal tertentu mengendalikan frekuensi

sebuah osilator dalam sebuah Lingkar yang terkunci. Frekuensi osilator dapat sama besar atau

kelipatannya dari frekuensi sinyal tersebut (selanjutnya disebut frekuensi-referensi). Kalau

frekuensi sinyal berasal dari sebuah osilator kristal maka frekuensi yang lainnya dapat

dijabarkan mempunyai stabilitas yang sama dengan frekuensi kristal. Inilah yang dijadikan

dasar dari pesintesis frekuensi atau Frequency Synthesizer.

Kalau frekuensi-referensi mempunyai nilai yang berubah-ubah maka frekuensi

“osilator lingkar” akan mengikuti perubahan tersebut. Prinsip ini digunakan dalam

demodulator FM (Frequency Modulation), FSK (Frequency Shift Keying) dan Tracking

Filter.

Prinsip diatas lebih dikenal dengan istilah PLL (Phase Locked Loop) dan telah diketahui

sejak tahun 1923 tetapi sedikit sekali digunakan sampai akhir 1960. Bagian-bagian dari PLL

terdiri dari :

Fixed Osilator sebagai frekuensi-referensi yang biasanya dibangun menggunakan

kristal kuarsa untuk menjamin kestabilannya

VCO (Voltage Control Oscillator) merupakan osilator yang frekuensi keluarannya

terkendali tegangan

LPF (Low Pass Filter). Pada dasarnya bagian ini mengubah ayunan tegangan yang

begitu cepat dari Phase Detektor menjadi tegangan dc terkendali fasa

LPF-Amplifier. Bagian ini memperkuat keluaran LPF yang masih sangat lemah

sampai ke taraf beberapa volt dc hingga mampu mengendalikan VCO

n-Devider atau “pembagi n kali”. Bagian ini yang membagi frekuensi  keluaran yang

dikehendaki dari VCO supaya sama dengan frekuensi-referensi

Phase Detector. Bagian ini bekerja dengan membandingkan nilai frekuensi referensi

dengan frekuensi dari n-Devider. Keluaran akan 0 volt jika terjadi kedua frekuensi

sama dan bernilai taraf dc tertentu jika kedua frekuensi tersebut tidak sama

Berikut contoh Blok Diagram Aplikatif sebuah PLL Klasik yang bekerja pada FM-II 100-

MHz :

Bila dilihat dari fungsi masing-masing bagian diatas dapat digambarkan bahwa

frekuensi yang berada dalam “lingkar” tersebut sangatlah stabil menyamai kestabilan

frekuensi referensi dari osilator kristal. Yang paling menentukan dari kualitas sebuah PLL

adalah Respone Time dari LPF dan Devider dan lebar bidang kerja dari VCO pada taraf

tegangan yang mengendalikannya.

Perancangan dari nilai komponen pembangun LPF sangat menentukan terhadap

keluaran PLL (VCO) secara langsung. Ketidak tepatan akan menyebabkan Locking Time

berlangsung cukup lama dan ini merupakan indikasi unjuk kerja PLL yang kurang baik.

Disamping juga bisa menyebabkan terjadinya side-tone yang cukup mengganggu karena akan

ikut terbawa bersama gelombang pemodulasi pada penerapan FM.

Devider biasanya diawali dengan sebuah pre-scaller karena  kebanyakan n-devider

tidak mampu bekerja pada pita FM-II. Dengan demikian akan ada beberapa tahap devider

sebelum sampai pada Phase Detector dan ini dapat diatasi dengan pemakaian IC TTL karena

kecepatan kerjanya tidak diragukan lagi.

Pada jenis PLL tertentu penentuan frekuensi keluaran yang dikehendaki digunakan

dua cara yaitu melalui n-devider dan perubahan pada frekuensi referensi. Perubahan pada

frekuensi referensi tidak bisa sebebas n-devider mengingat  Q-factory yang sangat tinggi dari

kristal kuarsa yang hanya memungkinkan pergeseran selebar 2% dari frekuensi fundamental-

nya. Cara ini biasa dan umum diterapkan pada AM-SSB Transceiver dengan memasang

Variable Capasitor secara serial dengan kristal untuk melakukan Fine-Tuning.

Pemakaian kristal kuarsa sebagai osilator sudah sejak lama dipakai mengingat Q-

factory yang mencapai lebih dari 3000 dan kestabilannya yang mengagumkan. Sebagai

gambaran apabila digunakan jam/arloji yang sumber detaknya terbuat dari kristal kuarsa

maka untuk terlambat atau lebih cepat 1 detik dibutuhkan waktu 300 tahun

KESIMPULAN

a. Osilator merupakan suatu rangkaian loop tertutup yang sinyal inputnya didapat dari

rangkaian itu sendiri dengan memanfaatkan umpan balik positif.

b. Antena adalah suatu piranti yang digunakan untuk merambatkan

dan menerima gelombang radio atau elektromagnetik.

c. RF amplifier adalah jenis penguat elektronik digunakan untuk mengkonversi berdaya

rendah frekuensi radio sinyal menjadi sinyal yang lebih besar kekuatan yang penting,

biasanya untuk mengemudi sebuah antena pemancar .

d. Rangkaian IF frequency berfungsi sebagai penguat sinyal output yang

dihasilkanTuner hingga 1.000 kali. Karena output tuner merupakan sinyal yang lemah

dan sangat tergantung pada jarak pemancar, posisi penerima, dan bentang alam.

e. Mixer salah satu pemodifikasi frekuensi yang banyak digunakan dalam modulasi

amplitudo.

f. Filter adalah rangkaian yang dapat memilih frekuensi agar dapat mengalirkan

frekuensi yang diinginkan dan menahan (couple), atau membuang (by pass) frekuensi

yang lain.

g. PLL adalah jika frekuensi-referensi mempunyai nilai yang berubah-ubah maka

frekuensi “osilator lingkar” akan mengikuti perubahan tersebut.