ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

PERENCAAN PENGUAT RF

Disusun oleh :

1. Fauziyah Nuraini (06) 2. Muhammad Arif H (12) 3. Niken Ambarsari (14)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2013

PERENCANAAN PENGUAT RF

RF atau radio frekuensi mempunyai range frekuensi 10KHz-30GHz. Sinyal audio

mempunyai range 20Hz-20KHz harus terlebih dahulu dikuatkan dan dimodulasi agar bisa

ditransmisikan dalam frekuensi RF. Penguat RF mempunyai 2 tipe yaitu RF Low Level yaitu

penguat RF yang ditemukan pada radio dan pada transmisi sinyal dengan level kecil. Tipe

penguat RF yang lain yaitu penguat daya RF yang digunakan pada pemancar atau aplikasi

lainnya, dimana daya RF level tinggi diperlukan.

Untuk mendesain suatu perencanaan penguat RF, digunakan 3 parameter dalam penguat

RF yaitu sebagai berikut:

1. Frekuensi Resonansi

2. Bandwidth

3. Daya

1. Frekuensi Resonansi

Dengan beroperasi kelas C, arus tertentu pada kolektor adalah kurang dari setengah

siklus. Rangkaian resonan parallel dapat memfilter pulsa pada arus kolektor dan menghasilkan

gelombang sinus pada output voltage. Pengaplikasian pada kelas C adalah menyetelnya dengan

RF-Amplifier. Efisiensi maksimum pada penguat kelas C yang distel (ditala) adalah 100%.

Gambar diatas menunjukkan RF –Amp yang disetel AC input voltage menggerakkan

basis, dan amplified output voltage muncul pada kolektor. Penguat dan sinyal yang dibalikkan

kemudian akan dikopling pada beban resistansi. Karena rangkaian parallel resonan, output

voltage akan maksimum pada frekuensi resonan, diberikan dengan:

Pada salah satu sisi frekuensi resonan (fr), tegangan memperoleh drop off ditunjukkan pada

gambar 12-25b. untuk alas an ini, penguat kelas yang ditala selalu dimaksudkan untuk

menguatkan frekuensi pada narrow band. Ini sangat ideal untuk menguatkan sinyal radio dan TV

karena setiap channel ditempatkan pada Narroband frekuensi dikedua sisi pada frekuensi tengah.

Penguat kelas C tidak dibias, seperti yang ditunjukkan pada rangkaian dc equivalent. Resistansi

(Rs) pada rangkaian kolektor adalah seri resistansi pada inductor.

(Albert Paul Malvino: Power Amplifiers, Bab 12, 404)

2. Bandwidth (BW)

Seperti yang telah dibahas bahwa bandwidth (BW) dari sebuah rangkaian resonan

didefinisikan sebagai: BW = F2 – F1

Dimana F1 = bagian bawah – frekuensi daya

F2 = bagian atas – frekuensi daya

Setengah frekuensi daya ini identic dengan frekuensi dimana gain tegangan dengan 0.707

kali gain maksimum, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini, semakin kecil BW, maka

semakin sempit Bandwidth dari penguat.

Dengan rangkaian ekuivalen, ada kemungkinan untuk memperoleh hubungan baru untuk

bandwidth: BW =

Dimana Q adalah factor kualitas rangkaian. Persamaan diatas menyatakan bahwa

bandwidth berbanding terbalik dengan Q. Semakin tinggi rangkain Q, semakin kecil

bandwidthnya. Penguta kelas C hamper selalu memiliki rangkaian Q yang lebih besar dari 10. Ini

berarti bahwa, bandwidth kurang dari 10% dari frekuensi resonansi. Untuk alasan ini, penguat

kelas C disebut dengan penguat narrowband. Output dari penguat narrowband adalah besar

tegangan sinusoidal pada resonansi dengan penurunan yang cepat diatas dan dibawah resonansi.

(Albert Paul Malvino: Power Amplifiers, Bab 12, 406 – 407)

AC Collector Resistance

Setiap inductor memiliki resistansi seri RS, seperti yang ditunjukkan pada gambar

rangkaian ekuivalen dibawah ini. Q dari inductor didefinisikan sebagai:

QL =

Dimana QL = Faktor Kualitas Koil

XL = Reaktansi Induktif

Rs = Resistansi Koil

Resistansi seri inductor dapat digantikan oleh resistansi Rp parallel, seperti yang

ditunjukkan pada gambar sebelumnya, ketika Q lebih besar dari 10, resistansi ekuivalen ini

diberikan oleh:

Rp = QL.XL

Pada gambar sebelumnya menjelaskan pada saat resonansi XL membatalkan XC, hanya

menyisakan Rp secara parallel dengan RL. Oleh karena itu resistansi AC dilihat oleh kolektor

pada resonansi adalah:

Rc = Rp // RL

Q dari rangkain keseluruhan ditentukan oleh :

Q =

(Albert Paul Malvino: Power Amplifiers, Bab 12, hal 407)

3. Daya (P)

Power Amplifier adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menguatkan sinyal

dimana parameter yang digunakan adalah tegangan dan daya tanpa mengubah nilai frekuensi.

Besarnya penguatan ini disebut gain. Rangkaian penguatan terdiri dari komponen aktif dan

komponen pasif. Komponen aktif dapat berupa transistor atau IC, sedangkan komponen pasif

terdiri dari resistor, kapasitor dan induktor.

Keluaran daya sinyal pada dorongan maksimum dapat dihitung dengan:

Pout

Masukan daya dc ke rangkaian kolektor :

Pdc = Vcc x Idc

Sedangkan penguatannya :

Ap=

Langkah-langkah untuk merencanakan suatu penguat RF yaitu:

1. Menentukan frekuensi yang akan digunakan pada rangkaian RF, misalnya pada frekuensi

radio seluler dengan rentang Band Frekuensi Radio UHF 300-3000 MHz untuk λ =10-

100cm, gelombang decimeter.

(Sumber: Dr Ir Suhana. Shigeki Shoji, hal 184)

2. Perancangan Power Amplifier pada aplikasi ini terdiri dari 2 blok rangkaian yang terpisah

satu sama lain, dimana memiliki perbedaan fungsi kerja tersendiri. Blok pertama berupa

rangkaian penguat yang terdiri dari buffer amplifier dan driver amplifier sedangkan blok

terakhir disebut final amplifier. Perancangan power amplifier menggunakan komponen

aktif transistor yang berbeda-beda. Dalam perencanaan ini kami akan merencanakan

bagian buffer dan transistor yang sesuai digunakan pada rangkaian buffer adalah

2SC2053.

(sumber jurnal perancangan dan pembuatan tahap RF Uplink 145.9 MHz portable

transceiver satelit IINUSAT-01 Oleh : T.Haryo Putra, Gamantyo Hendrantoro,

Endroyono)

Dalam data sheet transistor kita dapat mengetahui :

Vcc = 13.5 V

F = 175 MHz

Po = 0,15 W

Gp = 15,7 dB

Pin = 4 mW

L = 10 = 10 x 10-6

H

Kemudian menentukan nilai komponen pada perancangan RF yaitu nilai L untuk

mengetahui nilai resonansi digunakan penguat kelas C

(Sumber: Elektronik Prinsiple 7th

by Alberth Malvino: hal 412)

Untuk mengetahui rangkaian pada penguat RF dikatakan resonansi apabila

Dengan rumus:

Dari penurunan rumus diatas dapat diketahui nilai C pada rangkaian. Kita ketahui bahwa

suatu transistor akan hidup jika ada bias transistor, dengan diketahuinya Ib.

3. Berdasarkan nilai yang telah diketahui diatas kita dapat menghitung frekuensi

Rumus yang digunakan untuk menghitung frekuensi yaitu

Fr = merupakan parameter pertama yang digunakan dalam perancangan penguat RF

Ini membuat sinyal amplifier radio dan televise menjadi ideal karena karena setiap

channelatau setiap station menugaskan setiap frekuensi narrow band dari kedua sisi

ditengah frekuensi.

(sumber: Elektronik Prinsiple 7th

by Alberth Malvino:hal 403)

4. Menentukan frekuensi resonansi

C =

C = 0,3054 µF

5. Setelah menetukan nilai Fr, parameter selanjutnya yaitu menentukan Bandwidth, untuk

menghitung Bandwidth dari sirkuit resonan didefinisikan sebagai berikut:

BW = f2-f1

Keterangan: f1 = lower half-power frequency

f2= upper half-power frequency

(sumber buku Elektronik Prinsiple 7th

by Alberth Malvino:hal 406)

Jadi, BW = f2-f1

= 3000-300

= 2700 MHz

6. Dalam perencanaan ini kami akan merencanakan bagian buffer dan transistor yang sesuai

digunakan pada rangkaian buffer adalah 2SC2053.

Pada data sheet transistor 2SC2053 kami mendapatkan informasi

Gpe = 15,7 dB

Pout = 0,15 W

Pin = 4mW

Maka kami dapat menghitung penguatan daya pada buffer sebagai berikut :

Parameter selanjutnya yaitu mencari nilai daya dengan rumus:

(Menurul Srader Electronic Comunication:hal 348)

Daya Out = 0,15 W

Gp = 15,7 dB

Pin = 4 mW

Nilai Gp didapat dari:

P = 10 log

= 10 log

= 10 log

= 10 log 37,5

= 10 x 1,57

= 15,7

7. Rangkaian pada perencanaan peguat daya Buffer