ELEKTRO TELEKOMUNIKASI

Download Report

Transcript ELEKTRO TELEKOMUNIKASI

ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

SILABUS

No Topik Bahasan dan Sub Topik Bahasan

1 Pendahuluan 2   Osilator:  Pengertian osilator,  Osilator Pergeseran Fase RC, Osilator Wien Bridge, dan Osilator Twin-T 3   Osilator:  Osilator Colpitts,  Osilator Hartley, Osilator Clapp, dan Osilator Armstrong 4 Modulator dan Demodulator AM 5 Modulator dan Demodulator FM 6   Filter:  tanggapan filter,  frekuensi cut-off,  rate roll-off, tipe filter, dan orde filter 7 Desain Filter 8 UTS

SILABUS

9 10 11 12 13 14 15 16 Tuned Amplifier: untai tuner, faktor Q, impedan dinamik, gain dan bandwidth, dan efek pembebanan Tuner amplifier: efek tapping koil, amplifier transformer terkopel, dobel tuning, amplifier kristal dan keramik, IC amplifier, dan testing tuned amplifier Power amplifier: karakteristik transistor dan parameter biasing transistor, biasisng pembagi tegangan, tipe-tipe power amplifier Amplifier: konsep dan desain amplifier kelas A konsep dan desain amplifier kelas B PLL (Phase Locked Loop): definisi dan fungsi PLL, Elemen-elemen PLL, kompensasi PLL: IC PLL, sintesis frekuensi Devais mikrowave: propagasi mikrowave, distorsi saluran transmisi, pemantulan dan refleksi gelombang, karakteristik gelombang berdiri, komponen mikrowave pasif, komponen mikrowafe aktif UAS

Referensi

 Komunikasi Elektronika, Dennis Roddy dkk, Erlangga-1996

Penilaian

   UAS 40% UTS 30% Tugas & Quiz 30%

Model Siskom

Message input Sinyal input TI

Transducer Input

Tx

Pemancar

Sinyal output Sinyal yang ditransmisikan Kanal komunikasi Message output TO

Transducer Output

Rx

Penerima

Redaman, distorsi, derau, interferensi ( tergantung karakteristik kanal ybs )

7

Tx : Transmitter

Penguat IF Penguat Mod Up Conv Penguat daya

saltran antena Mixer Pembawa IF IF

Filter

RF Oscillator

8

Rx : Receiver

Penguat IF Penguat Mod C R

IF

Filter Down Conv

Mixer

LNA

RF saltran antena Oscillator

9

10

Definisi : • • 1.

2.

Osilator merupakan rangkaian elektronik yang didesain sebagai penghasil/ pembangkit sinyal Metode pembangkitan: Menggunakan feed back LC sebagai resonator penghasil gelombang sinusoidal. Menggunakan rangkaian resistansi negatif 11

Prinsip Dasar Oscillator menggunakan metode feedback 12

Prinsip Dasar Oscillator

    Rangkaian mempunyai penguatan negatif (-A) dengan feed back β Tegangan feedBack : Vf = β . Vo = Vi Tegangan Output : Vo = -A . Vi Maka diperoleh : Vf = -A.

β .Vi = Vi Supaya stabil : Fasanya = 180 ° osilasi.

= π , artinya Magnitude = 1, atau kelipatan 2

π

-nya shg terjadi Jika Vo merupakan tegangan tertentu (tdk = 0), maka : 1 + A β = 0 13

Syarat Osilasi

     Magnitude : |A.

β | = 1 Fasanya : 180 ° = π atau kelipatan 2 π -nya Jika |A.

β | > 1 : berosilasi tetapi tidak linier (sinyal mengalami cacat) Jika |A.

β | < 1 : tdk terjadi osilasi Supaya berosilasi dan stabil: ◦ mula² dipilih |A.

β | > 1 untuk memicu osilasi, ◦ kemudian dipilih |A.

β | = 1 supaya osilasi stabil.

14

Rangkaian Osilasi dengan FeedBack “Reaktansi” Gambar Rangkaian : Vi + AC

Av

Ro Vo Z1 Z2 Z3 Keterangan : • Av : penguatan op amp ; Ro : hambatan dalam Op.Amp Z2 Z3 Vo Z1 15

Rangkaian Osilasi dengan FeedBack “Reaktansi”   Beban mempunyai impedansi : Z p = Z 2 // (Z 1 +Z 3 ) Penguatan tegangan : A=Vo/Vi

V o

Z p Z p

R o

 

V i

A v

penguatan Inverting , sehingga

A

   

Z

2

Z

1

A v Z

p

 

Z

 

Z

1

Z

2

p R o

A v

Z Z

 3  3 

Z

Z

1  2 

Z

2  

Z

1

Z

R

0  2  

Z

1 

Z A v Z

1 3

Z

  3  

Z Z Z

3 2 (

Z

2 

R o

Z

1  

Z Z

2 3  3  )

Z

1 

Z

3  16

Z2 Penguatan Umpan Balik ( β = Vi / Vo )  Gambar Rangkaian (Vi dan Vo thd ground): Vo Z3 Z1 Vi + 

V i A

     

Z

1

Z

 1

Z

3

Z

1 

Z

2  

V o

   

Z

1

Z

 1

Z

3 

A v Z

3  

Z R

2

o

 

Z

1

Z

2 

Z

1 

Z

3    1 17

 Jika Impedansi yang digunakan adalah Reaktansi murni ( Kapasitif/ Induktif ) yaitu

Z

1 

jX

1 ;

Z

2 

jX

2 ;

Z

3 

jX

3 :

j

2   1 

A

 

X

1  Maka: 

X

2

jR o

X

X

3 1   0

X

 2 

A v

   

X X

3

X

1  1   

X X X

2 3 2  

X

1 

X

3    1 (bil riil saja / bagian imajiner  0) 18

  Bila X 3 induktif; maka 2 komponen lainnya kapasitif (X 1 ,X 2 ) Bila salah satu kapasitif X 3 ; maka 2 komponen lainnya Induktif (X 1 ,X 2 )

A

 

A v

  

A v

X

1  

X

1

X

3

X

1  

X

1

X

3    1

X

2

X

1 

C

1

C

2 19

Pertemuan II

Jenis – Jenis Osilator

A V X 2 X 3 X 1 Jenis Hartley Collpits Clapp X L 1 1 C 1 C 1 X L 2 2 C 2 C 2 X 3 C L seri LC 3 Keterangan L = L 1 + L 2 C = C 1 C 2 (C 1 +C 2 ) / C=C 3 Frekuensi osilasi untuk semua jenis rangkaian adalah : f = 1/(2  LC) 21

1. OSILATOR HARTLEY

Keterangan : X 3 = kapasitif, X 1 & X 2 = Induktif

22

2. OSILATOR COLLPITS

Keterangan : X 3 = Induktif, X 1 & X 2 = Kapasitif

23

Analisa rangkaian osilator Collpitts Rangkaian pengganti frekuensi tinggi hie + I1(S) + _ I2(S) 1/sC1 sL I3(S) _ Vbe + 1/sC2 24

Keterangan : 1 

diabaikan h oe hoe

 0  1   

Opencircui t hoe S

jW

j

2 

f

Dari Rangkaian Pengganti :

V o V

0  Arus Impedansi  

I

1 

I

1

sC

1   1 

I I

1 2       ;

I

1 

I

2    

gm

V be

1

sC

1 25

Penguatan Tegangan :

A

  

V o V i

   

A

  

V i

V be

gm sC

1   1 

I

2

I

1       Penguatan Umpan Balik 

V be

   

V be V o

I

      3 

I

1   

sC

1

hie

   1  

I hie

3 2 1 ;

SehinggaDi I I

       

peroleh

26

A

    1 

gm

hie

I

3

I

1     Rangkaian Pengganti : I1 I2 sL I3 hie 27

Dilihat dari rangkaian Pengganti

I

3

I

3

I

2     1  1

sC

2

sC

2 

hie

I

2  1 1 

sC

2 

hie

1

I I

1 2

s

        1

sC

1    

sC

1   

sL

 1

sC

2 //

hie

  

I I

1 2

s

     1

sC

1    1

sC

1 

sL

    1

sC

2 

hie

1

sC

2 

hie

        1

sC

2 1

sC

2 

hie

hie

  1 

hie sC

2  1

sC

1       1

sC

1  

sL

      1

sC

2

s

2

C

1

L

  1  1  

sC hie

2  

hie

sC

2  

hie

       1

sC

2

hie

sC

1 

hie

     

sC

2

sC

2 28

I

2

I

1     

s

3

C

1 

C

2 

L

hie

 1 

s

2 

sC

2

C

1 

hie L

s

C

1 

C

2 

hie

 1

I

3

I

1     

I

3

I

1     

s

3

C

1

C

2

L

hie

 1

s

2

C

1

L

s

C

1 

C

2 

hie

 1 Sehingga :

A

  

s

3

C

1

C

2 

hie

L

gm

hie s

2

C

1

L

s

C

1 

C

2 

hie

 1   1

A

    1  Im

ajiner

C

1

LW o

2   1 

C

1

gm

L

W

hie

2   1

jW

gm hie

  

C

1

hie

C

2  

W

2 

L

C

1 

C

2    1 29

Frekuensi Osilasi diperoleh dengan syarat Im =0

C

1 

C

2 

W

2 

L

C

1 

C

2

W

2 

C

1

L

 

C

1

C

C

2 2   2 

f

 2  4  2

f

2 Jadi Frekuensi osilasi :

f o

 1 2 

L C

1  

C

1 

C

2

C

2  1 2  1

L

 

C

1 

C

1  

C

2

C

2    

f o

 1 2  1

L

C

1

seriC

2  30

3. OSILATOR KRISTAL  Dasarnya adalah osilator Collpitts yang sudah diperbaiki menjadi “Osilator Pierce” dgn gbr sbb:

Perhatikan Gambar Osilator Pierce

31

Syarat Osilator Pierce

C



C

1

C X

1

X

1

X

1    

C

2

X

2 

C

1 ;

X

2

X

2 

X X

3  0  3 

C

2 ;

X

X

3 0 

C

3 1

jwC

1  1

jwC

2 

jwL

 1

jwC

 0 Sehingga diperoleh Frekuensi Osilasinya menjadi

f o

 1 2  1

L

C

1

seriC

2

seriC

 dimana

C

1 &

C

2 

C

32

Osilator pierce diatur hanya oleh L & C saja,penguatan tidak berubah ,karena penguatan hanya diatur oleh besarnya

C

1 &

C

2 ;

A v

C C

2 1 Reaktansi = X

w s

 Induktif 2 

f s w p

 2 

f

W

p

Wp = 2 

f p f p

 1 2 

L

C

1 

C

'  Kapasitif KarakteristikReaktansi x’Tal Jika R =0 Syarat

C

' 

C

Ws= Resonansi Seri Ws = 2 

f s f s

 1 2 

L

1 

C

dimana

f s

f osilasi

f p

33

Maka, Output Osilator :

V o

A

Cos

 2  

f o

    34

Rangkaian transmisi

Osilator gel. Mikro

dengan metode tahanan negatif 2 port Transistor “s”

Г

T

Г

out

Г

IN

Г

L Rangkaian beban ( Tunning) 35

Osilator gelombang mikro (frekuensi tinggi)     Syarat terjadi osilasi : K<1

Г IN Г OUT . Г L . Г T = 1 = 1

IN

S

11  1

S

12 

S S

21 

T

22 

T

S

11 1  

S



T

22 

T

OUT

S

1 22  

S



L

22 

L

36

Prosedur perancangan Osilator tahan negative 2 port : 1.

2.

Pilih transistor yang mantap bersyarat pada frekuensi osilasi ω o Mengambarkan lingkaran kemantapan terminasi (lingkaran kemantapan beban) titik pusat:

C T

 (

S

22

S

22  2 

S

11 *)   2 * jari-jari: 

T

S S

12 22 2  

S

21  2 3.

4.

Rancang rangkaian terminasi untuk menghasilkan │

Г IN

│ daerah tidak mantap) > 1 (pilih

Г T

Rancang rangkaian beban untuk beresonansi dengan Zin dan penuhi kondisi syarat mula osilasi di 37

Contoh perancangan  Rancanglah transistor yang akan digunakan sebagai osilator yang akan digunakan sebagai osilator tahanan negatif yang bekerja pd f=8GHz dengan parameter”s” sbb: S 11 =0,98 < 163

o

S 12 =0,39 < -54

o

S 21 =0,675 < -161

o

S 22 =0,465 < 120

o

38

Solusi : 1.

2.

3.

4.

K = 0,529 < 1(mantap bersyarat) C

T

r

T

= 1,35 < -156 = 0,521

o

Pilih Tdi daerah yang tidak mantap( │

Г IN

│ > 1 ) titik A ― ›

Г T = 1 < -163 o

T

Z T Z T

/

Z O

/

Z O

 1  1 Rangkaian beban: Z

L

= =19 + j2,6 39

Latihan: Example 8.3 ( Buku Mikrowave & RF Design of wireless System)  Desainlah transistor osilator pada 4GHz menggunakan FET GaAs. Common gate configuration, untuk meningkatkan “instability” gunakan induktor 6 nH dipasang seri pada kaki gate. Pilihlah rangkaian terminasi untuk menyepadankan beban 50 Ω .

(gunakan saltran/stub).

Parameter S transistor : S11 = 0,72 < -116

o

S12 = 0,03 < 57

o

S21 = 2,60 < 70

o

S22 = 0,73 < -54

o

pada Zo = 50 Ω 40