bab iv hasil dan analisis -...

13

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

Pada bab ini ditampilkan hasil percobaan dan analisa rangkaian Low Pass Filter,

Low Noise Amplifier, Mixer, Band Pass Filter, Demodulator dan rangkaian Receiver RF

Circuit Training System GRF-3300 secara keseluruhan serta Total Harmonic Distortion

rangkaian.

4.1. Low Pass Filter

4.1.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement

Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator,

Input Return Loss dan Output Return Loss.

Gambar 4.1. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF

Tracking Generator : -19.0 dB

Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz

Gambar 4.2. Hasil Input Tracking Generator LPF

14

Gambar 4.3. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss LPF

Input Return Loss : -39.3 dBm – (-19 dBm) = -20.3 dB


Gambar 4.4. Hasil Input Return Loss LPF

Gambar 4.5. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss LPF

15

Output Return Loss : -39.6 dBm – (-19 dBm) = -20.6 dB


Gambar 4.6. Hasil Output Return Loss LPF

4.1.2. Insertion Loss Measurement

Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan

Insertion Loss.

Gambar 4.7. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF

16

Tracking Generator : -20 dB


Gambar 4.8. Hasil Input Tracking Generator LPF

Gambar 4.9. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss LPF

Insertion Loss : -31.3 dBm – (-20 dBm) = -11.3 dB


Gambar 4.10. Hasil Insertion Loss LPF

17

Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang

direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat

terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi

masukan beban (antena).

Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh

sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar

dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran

transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk

melihat apakah sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.

Idealnya, filter yang disisipkan pada jalur sirkuit RF tidak menimbulkan

hilangnya daya atau dengan kata lain zero insertion loss. Tetapi pada kenyataannya,

terdapat sejumlah daya yang hilang (power loss) karena filter memiliki komponen

yang mengandung resistance yang menjadi penyebab utama insertion loss.

Dari hasil percobaan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa

sinyal keluaran dari Input Return Loss dan Output Return Loss menghasilkan

keluaran dibawah -9.54 dB sehingga saluran transmisi dapat dikatakan sudah

matching. Juga dapat dilihat pada hasil percobaan Gambar 4.10, terdapat insertion

loss pada modul LPF sebesar -11.3 dB.

18

4.2. Low Noise Amplifier

4.2.1. Two-Stage Common Emitter LNA Input and Output Return Loss Measurement

Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input

Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss.

Gambar 4.11. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage

Common Emitter LNA



Gambar 4.12. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA

19

Gambar 4.13. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Two-Stage Common

Emitter LNA

Input Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB


Gambar 4.14. Hasil Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA

Gambar 4.15. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Two-Stage Common

Emitter LNA

20

Output Return Loss : -46.5 dBm – (-19.1 dBm) = -27.4 dB


Gambar 4.16. Hasil Output Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA

4.2.2. Cascade Inductive Series Feedback LNA Input and Output Return Loss

Measurement

Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi :

Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss.

Gambar 4.17. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade

Inductive Series Feedback LNA

21



Gambar 4.18. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback

LNA

Gambar 4.19. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Cascade Inductive

Series Feedback LNA

22

Input Return Loss : -45.8 dBm – (-19.1 dBm) = -26.7 dB


Gambar 4.20. Hasil Input Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA

Gambar 4.21. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Cascade Inductive

Series Feedback LNA

23

Output Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB


Gambar 4.22. Output Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA

4.2.3. Two-Stage Common Emitter LNA Amplifier Gain Measurement

Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input

Tracking Generator dan Gain.

Gambar 4.23. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage

Common Emitter LNA

24



Gambar 4.24. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA

Gambar 4.25. Diagram Skema Pengujian Gain Two-Stage Common Emitter LNA

Gain : -16.7 dBm – (-39.6 dBm) = 22.9 dB


Gambar 4.26. Hasil Gain Two-Stage Common Emitter LNA

25

4.2.4. Cascade Inductive Series Feedback LNA Gain Measurement

Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi :

Input Tracking Generator dan Gain.

Gambar 4.27. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade

Inductive Series Feedback LNA



Gambar 4.28. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback

LNA

Gambar 4.29. Diagram Skema Pengujian Gain Cascade Inductive Series

Feedback LNA

26

Gain : -25.2 dBm – (-39.6 dBm) = 14.4 dB


Gambar 4.30. Hasil Gain Cascade Inductive Series Feedback LNA

Gain dan Noise Figure adalah faktor utama dalam RF amplifier.

Pertimbangan pertama untuk merancang LNA yang baik adalah mendapatkan gain

dengan noise figure yang optimal. Namun karena tidak mudah untuk mencapai gain

dan impedansi sumber sinyal yang optimal pada saat yang bersamaan, maka

digunakanlah dua jenis LNA yaitu two-stage common emitter LNA dan cascade

inductive series feedback LNA.

Saat pertama sinyal ditangani oleh cascade inductive series feedback LNA

yang dapat menguatkan sinyal yang diinginkan, tetapi noise juga ikut dikuatkan.

Oleh karena itu digunakannya two-stage common emitter LNA yang dapat

mengurangi noise dan meningkatkan gain sinyal pada waktu yang bersamaan.

Dari hasil percobaan gain pada Gambar 4.26 dan Gambar 4.30 didapatkan

hasil keluaran yang mengalami peningkatan (gain) sebesar 22.9 dB dan 14.4 dB.

Hal ini membuktikan bahwa kedua modul Low Noise Amplifier (LNA) dapat

bekerja dengan baik.

27

4.3. Mixer

4.3.1. Conversion Gain Measurement

Pengukuran modul Mixer : Conversion Gain Measurement.

Gambar 4.31. Diagram Skema Pengujian Conversion Gain Mixer.

Tabel 4.1. Hasil Conversion Gain Measurement Mixer

RF Input Frequency

(MHz)

LO Input Frequency

(MHz)

IF Output Frequency

(MHz)

IF Output Power (dBm)

Conversion Loss (dB)

RF Output Power (dBm)

809.3 860 50.7 -35.3 -28.3 -7

809.3 865 55.7 -34.6 -27.6 -7

809.3 870 60.7 -33.2 -26.2 -7

809.3 875 65.7 -28 -21 -7

809.3 880 70.7 -27.1 -20.1 -7

804.3 880 75.7 -36.8 -29.8 -7

799.3 880 80.7 -42.6 -35.6 -7

794.3 880 85.7 -46.4 -39.4 -7

789.3 880 90.7 -49.7 -42.7 -7

784.3 880 95.7 -52.7 -45.7 -7

Grafik 4.1. Conversion Gain Measurement Mixer

-28.3 -27.6 -26.2

-21 -20.1

-29.8

-35.6-39.4

-42.7

50.7 55.7 60.7 65.7 70.7 75.7 80.7 85.7 90.7

Co

nve

rsio

n L

oss

(d

B)

IF Input Frequency (MHz)

Conversion Gain Measurement

28

Modul mixer menggunakan dual gate FET mixer. Perbedaan dengan single

gate FET yaitu memiliki kontak Schottky yang lebih, sehingga dinamakan dual gate

FET. Keuntungan menggunakan dual gate FET mixer adalah kapasitansi antaradua

gerbang yang sangat kecil, yang menyebabkan isolasi yang baik.

Dual gate FET mixer juga memilik fungsi sebagai penguat yang

memberikan conversion gain. Secara umum, gerbang FET pertama adalah input

sinyal RF, sedangkan gerbang FET kedua adalah input sinyal LO dan saluran

pembuangan FET adalah keluaran sinyal IF.

Pada hasil pengukuran pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa hasil frekuensi

dari IF adalah selisih frekuensi dari RF dan LO (down mixer). Pada pengukuran

conversion gain measurement didapatkan conversion loss sebesar -20.1 dB nilai

puncak pada frekuensi 70.7 MHz.

4.4. Band Pass Filter

4.4.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement

Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator,

Input Return Loss dan Output Return Loss.

Gambar 4.32. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass

Filter

29


Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz

Gambar 4.33. Hasil Input Tracking Generator BPF

Gambar 4.34. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss BPF

30

Input Return Loss : -38.3 dBm – (-13.9 dBm) = -24.4 dB


Gambar 4.35. Hasil Input Return Loss BPF

Gambar 4.36. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss BPF

31

Output Return Loss : -35 dBm – (-13.9 dBm) = -21.1 dB


Gambar 4.37. Hasil Output Return Loss BPF

4.4.2. Insertion Loss Measurement

Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator

dan Insertion Loss.

Gambar 4.38. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass

Filter

32



Gambar 4.39. Hasil Input Tracking Generator BPF

Gambar 4.40. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss BPF

Insertion Loss : -22.6 dBm – (-14.6 dBm) = -8 dB


Gambar 4.41. Hasil Insertion Los BPF

33

Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa band pass filter hanya akan

melewatkan frekuensi yang sesuai dengan band pass yaitu 70.7 MHz dengan fL

sebesar 68.2 MHz dan fH sebesar 71.8 MHz, sehingga frekuensi selain itu tidak akan

dilewatkan. Hal ini membuktikan bahwa modul band pass filter berfungsi dengan

baik.

4.5. Demodulator

Pengukuran modul Demodulator dengan input frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10

kHz, dan 100 kHz. Kemudian diukur pada output menggunakan Spectrum Analyzer.

Gambar 4.42. Diagram Skema Pengujian Demodulator

4.5.1. Input 100 Hz

Gambar 4.43. Control Knop Minimum saat 100 Hz

34

Gambar 4.44. Control Knop Maximum saat 100 Hz

4.5.2. Input 1 kHz

Gambar 4.45. Control Knop Minimum saat 1 kHz

35

Gambar 4.46. Control Knop Maximum saat 1 kHz

4.5.3. Input 10 kHz


36

Gambar 4.48. Control Knop Maximum saat 10 kHz

4.5.4. Input 100 kHz


37

Gambar 4.50.Control Knop Maximum saat 100 kHz

Pada percobaan menggunakan modul demodulator, diberikan masukan

gelombang sinus dengan frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, dan 100 kHz dengan

amplitido 2Vpp. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima

oleh modul receiver. Lalu diukur dengan Spectrum Analyzer pada modul

demodulator.

Dari hasil percobaan dengan modul demodulator (Gambar 4.43 – Gambar

4.50) dapat dilihat bahwa perubahan frekuensi pada masukan akan mempengaruhi

besaran amplitudo pada keluaran.

38

4.6. Receiver

Pengukuran modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF-

3300. Kemudian diukur pada output menggunakan Oscilloscope.

Gambar 4.51. Diagram Skema Pengujian Receiver

Gambar 4.52. Input ke Transmitter

39

Gambar 4.53. Output dari Receiver

Pada percobaan menggunakan modul receiver, diberikan masukan

gelombang sinus dengan frekuensi 1 kHz dengan amplitido 1Vpp seperti yang

terdapat pada Gambar 4.52. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter

dan diterima oleh modul receiver.

Dapat dilihat pada Gambar 4.53 yaitu sinyal keluaran dari modul receiver

yang diamati menggunakan osiloscope, menampilkan hasil berupa gelombang

sinus. Jika hasil pada Gambar 4.53 dibandingkan dengan Gambar 4.52, dapat dilihat

adanya sedikit penurunan amplitudo pada modul receiver.

40

4.7. Total Harmonic Distortion

Pengukuran Total Harmonic Distortion modul rangkaian Receiver RF

Circuit Training System GRF-3300 dengan Distortion Meter.

Gambar 4.54. Diagram Skema Pengujian Total Harmonic Distortion

4.7.1. Input 1Vrms

Gambar 4.55. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 1Vrms, THD = 0.55%

Gambar 4.56. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 300 Hz,

input 1Vrms, THD = 5.5%

41


input 1Vrms, THD = 5%

Gambar 4.58. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 1 kHz,




42



4.7.2. Input 2Vrms

Gambar 4.61. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 2Vrms, THD =

0.58%

43







44





Pada percobaan menggunakan Distortion meter untuk mengukur Total

Harmonic Distortion (THD), diberikan masukan gelombang sinus menggunakan

function generator dengan frekuensi 300 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, dan 3 kHz

dengan tegangan 1Vrms dan 2Vrms. Sinyal tersebut dikirimkan ke receiver GRF-3300

kemudian diukur dengan Distortion meter. Nilai THD yang diijinkan secara

internasional maksimal berkisar 5%. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada

Gambar 4.55 – Gambar 4.60 menunjukkan bahwa Receiver RF Circuit Training

System GRF-3300 bekerja dengan baik pada tegangan 1Vrms dengan nilai THD

maksimum yang dihasilkan sebesar 5.5%. Sedangkan pada percobaan dengan

menggunakan tegangan 2Vrms yang ditunjukkan pada Gambar 4.61 – Gambar 4.66

45

receiver menghasilkan nilai THD hingga 16%. Dengan angka yang melebihi

prosentase standar internasional, membuat Receiver RF Circuit Training System

GRF-3300 tidak dapat bekerja dengan baik pada tegangan masukan 2Vrms.

Dari percobaan menggunakan Distortion meter dapat ditarik kesimpulan

bahwa Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 dirancang untuk bekerja

dengan baik pada tegangan masukan sebesar 1Vrms.

bab iv hasil dan analisis -...

Documents