1)
Pusat Penelitian Informatika-LIPI
Jl.Cisitu No.21/154D.Kompleks LIPI Bandung.40135 Telp.022-2504711,Fax.022-2504712
Email:elan@informatika.lipi.go.id
ABSTRAK
Penelitian mengenai pembuatan Receiver untuk keperluan sistem perangkat pemancar jamming telah dilakukan. Jamming ialah memancarkan gelombang elektro magnetic ( GEM) daya yang besar ke sasaran posisi musuh dengan besaran frekuensinya sama atau sesuai dengan frekuensi yang sudah teridentifikasi sehingga dengan daya yang lebih besar diharapkan sistim komunikasi musuh menjadi lumpuh. Untuk mengetahui alokasi frekuensi dan sistim modulasi didalam suatu peperangan elektronik (EW) diperlukan suatu alat pemantau / monitor yaitu Radio Directional Finder (RDF). RDF adalah untuk mengamati, menganalisa dan fungsi utamanya yaitu menentukan arah posisi musuh, bila posisi musuh sudah teridentifikasi maka tugas selanjutnya mengacaukan atau memacetkan sistim komunikasi musuh dengan cara melakukan pemacetan (Jamming). RDF terdiri dari bagian bagian:Antena dan sistem rotator,Kompas, Buffer, Attenuator, Receiver, S-Meter, Analog to Digital Coverter, Mikrokontroler dan Komputer Yang akan dibahas pada makalah ini bagian Receiver,karena bagian ini merupakan awal proses penerimaan sinyal sehingga perlu sensitivitas,selektivitas dan penerimaan sinyal harus baik. Bagian ini terdiri dari RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan 10,7-MHz IF stage, dan IF system.
Kata kunci: RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan 10,7-MHz IF stage, dan IF system.
1. PENDAHULUAN
Perangkat pemancar jamming adalah pemancar radio yang digunakan untuk melumpuhkan sistim komunikasi musuh didalam suatu peperangan elektronik (EW), dengan cara memancarkan daya yang lebih besar pada frekuensi yang sama maka fihak lawan hanya akan mendeteksi sinyal jamming saja, ini akan mengakibatkan komunikasi terganggu atau bahkan macet sama sekali.[ 3]. Perangkat pemancar
jamming telah dibuat mempunyai spesifikasi
sebagai berikut:[2 ]
Daerah frekuensi: 30 MHz – 80 MHz
Sistem : Pemancar Heterodyne
Modulasi : Modulasi Frekwensi/Modulasi Amplituda.
Input Modulasi : Wideband Noise
Pembawa : Sweeper 30 – 80 MHz Waktu Sweep : Variable
Power Output : 100Watts
Harmonic Frekuensi out of band- 45 dB
Antenna : Broadband Omnidirectional
Blok diagram system perangkat pemancar jamming dan Radio Direction Finder (RDF) seperti pada gambar 1.
Gambar 1: Blok diagram sistem perangkat pemancar jamming dan RDF.
Untuk mengetahui alokasi frekuensi dan sistim modulasi didalam suatu peperangan elektronik (EW) diperlukan suatu alat pemantau / monitor yaitu RDF. Seperti telah dijelaskan sebelumnya fungsi RDF adalah untuk mengamati, menganalisa dan fungsi utamanya yaitu menentukan arah posisi musuh, bila posisi musuh sudah teridentifikasi maka tugas selanjutnya mengacaukan atau memacetkan sistim komunikasi musuh dengan cara melakukan pemacetan (Jamming). Jamming sendiri ialah memancarkan gelombang elektro magnetik (GEM) daya yang besar ke sasaran posisi musuh dengan besaran frekuensinya sama atau sesuai dengan frekuensi yang sudah teridentifikasi sehingga dengan daya yang lebih besar diharapkan sistim komunikasi musuh menjadi lumpuh.
Proses melumpuhkan sistim komunikasi musuh seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.
Dalam gambar 1, terdiri dari 2 bagian antara lain:
Bagian I
a. Unit Radio Directional Finder (Radio
Penerima)
b. Unit Radio Penggangu (Pemancar Radio
Jammer)
Bagian II Objek Jamming (musuh) terdiri dari
sepasang Radio tranceiver yang sedang
melakukan komunikasi komunikasi.
Secara singkat proses adalah sebagai berikut : [6].
RDF memonitor scanning spektrum frekuensi musuh yang sudah teridentifikasi sehingga dapat membedakan antara frekuensi kawan (Friend) dan frekuensi lawan (Foe), dengan menggunakan Antena pengarah (Directional Antena) besaran kekuatan sinyal GEM yang dipancarkan oleh fihak musuh dapat diidentifikasi meliputi beasaran frekuensi dan modulasi yang dipakai. Setelah melalui proses pengolahan sinyal dalam suatu microcontroller diperoleh data posisi arah musuh untuk selanjutnya Pemancar Jammer
diaktifkan untuk melakukan pemacetan atau
memancarkan sinyal GEM yang sangat besar ke arah posisi yang sudah diitentukan dari hasil monitoring RDF. Dalam gambar 2 diperlihatkan secara rinci blok diagram RDF [6]
Gambar 2: Blok diagram RDF
RDF terdiri dari:
a.Antena dan sistem rotator b.Kompas
c.Buffer d.Attenuator e. Radio Receiver f.S-Meter
g.Analog to Digital Coverter h.Mikrokontroler
i.Komputer
Yang akan dibahas makalah ini adalah bagian Receiver.
2. RECEIVER[ 7 ]
Modul receiver terdiri dari diagram blok seperti gambar 3. berikut ini
Modul receiver berfungsi untuk menerima sinyal RF yang berasal dari tuner antenna, dan kemudian melakukan proses demodulasi sinyal RF yang mengandung informasi sehingga diperoleh kembali sinyal audio (informasi). Selanjutnya sinyal audio akan diperkuat oleh audio amplifier
untuk dihubungkan ke loadspeaker. Receiver ini
mempunyai jangkauan frekuensi dari 30 s/d 88 MHz, dibagi dalam 4 band frekuensi.
Band 1 frekuensi 30 s/d 39,975 MHz Band 2 frekuensi 42 s/d 51,975 MHz Band 3 frekuensi 52 s/d 67,975 MHz
Band 4 frekuensi 68 s/d 87,975 MHz, Pemilihan band diatur melalui microprocessor untuk mengaktifkan rangkaian RF, dengan cara memberi tegangan supply ke salah satu modul band yang akan diaktifkan (dipilih). Modul receiver terdiri dari blok RF stage, Mixer, Oscillator , Filter dan 10,7 MHz IF stage, dan IF system
(Demodulator),seperti diperlihatkan pada Gambar.3[ 7 ]
Gambar 3: Diagram blok modul receiver
RF Stage
RF stage berfungsi untuk menerima dan memilah sinyal RF dari tuner antenna, yang akan diproses selanjutnya. RF stage terdiri dari 4 Rx band, dimana pemilihan band dilakukan melalui microprocessor dengan memberi tegangan supply ke modul Rx band yang akan diaktifkan tersebut. Rx band 1 – frekuensi 30 s/d 39,975 MHz Rx band 2 – frekuensi 42 s/d 51,975 MHz Rx band 3 – frekuensi 52 s/d 67,975 MHz Rx band 4 – frekuensi 68 s/d 87,975 MHz
Sinyal RF dari tuner antenna akan diterima dan diperkuat oleh salah satu Rx band untuk selanjutnya diteruskan ke mixer. Sebagai contoh apabila sinyal RF yang ingin diterima adalah pada frekuensi 31 MHz, maka band yang akan diaktifkan adalah Rx band 1. Setiap Rx band, berupa penguat RF ( RF amplifier) yang dibangun dari transistor bipolar. Setiap transistor ditune pada bagian input dan output, sehingga dapat bekerja memperkuat sinyal RF pada band frekuensi yang diinginkan. Sinyal RF pada frekuensi tertentu ( fRF ) yang telah
diperkuat oleh Rx band, selanjutnya akan diteruskan ke rangkaian mixer untuk dicampurkan dengan sinyal dari local oscillator (dibangkitkan oleh suatu blok rangkaian frequency synthesizer) dengan frekuensi sebesar fLO .
Oscillator.
Sinyal local oscillator fLO di suplai dari
rangkaian frequency synthesizer, pemilihan frekuensi fLO keluaran frequency synthesizer ini
diatur melalui microprocessor. Besarnya fLO diatur
pada range frekuensi 40,7 MHz s/d 77,3 MHz.
Mixer.
Mixer berfungsi untuk mencampurkan sinyal fRF keluaran Rx stage dengan sinyal fLO dari
local oscillator (frequency synthesizer), sehingga dihasilkan sinyal-sinyal baru dengan frekuensi yang lebih rendah atau lebih tinggi dari sinyal fRF
. Sinyal baru ini disebut sinyal IF.
Rangkaian mixer dibangun dari sebuah dual gate MOSFET yang dioperasikan pada daerah atau karakteristik non linier untuk menghasilkan intermodulasi. Sehingga pada keluaran mixer dapat dihasilkan sinyal IF hasil intermodulasi dari sinyal fRF dan sinyal fLO . Biasanya diambil harmonisa
pertama atau kedua, dengan frekuensi sebesar : fIF = fRF + fLO Æ frekuensi lebih tinggi
= fRF - fLO Æ frekuensi lebih rendah
Pada rangkaian mixer ini, difungsikan sebagai frequency down conversion. Sehingga diperoleh frekuensi IF yang lebih rendah dari fRF ,
yaitu sebesar 10,7 MHz ( frekuensi IF FM ) dari persamaan
fIF = fRF - fLO
Sebagai contoh :
Untuk mengambil dan memperkuat sinyal RF sebesar fRF = 53 MHz, frequency synthesizer
harus membangkitkan frekuensi fLO sebesar
fIF = fRF - fLO
10,7 MHz = 53 MHz - fLO
Sehingga besarnya fLO = 42,3 MHz
Filter dan 10,7-MHz IF stage.
Filter IF berfungsi untuk memilih frekuensi keluaran mixer. Filter IF berupa filter kinerja tinggi, yang dibangun dari eight-pole monolithic crystal yang bekerja pada frekuensi tengah sebesar 10,7 MHz. sehingga dapat memilah sinyal pada frekuensi IF hasil down conversion dari mixer yang besarnya 10,7 MHz. Filter ini mempunyai penguatan, yang dibangun dari penguat berupa dual-gate MOSFET. Dengan adanya penguatan ini, IF stage dapat memperkuat sinyal IF sebelum diproses lebih lanjut oleh bagian IF system.
IF system.
IF system berupa rangkaian IC (narrow- band FM IF system) yang terdiri dari oscillator,
mixer, limiting amplifier, quadrature discriminator, active filter dan squelch. Sinyal IF sebesar 10,7 MHz yang termodulasi FM akan dikonversi oleh rangkaian quadrature discriminator menjadi sinyal AM dengan frekuensi 10,7 MHz. Selanjutnya sinyal AM sebesar 10,7 MHz tersebut, akan di down-conversion menjadi frekuensi IF AM sebesar 455 kHz. Dengan cara mencampurkan frekuensi sebesar 10,245 MHz dari Oscillator dengan frekuensi sinyal AM sebesar 10,7 MHz, sehingga dihasilkan sinyal IF AM dengan frekuensi sebesar 0,455 MHz atau 455 kHz. Sinyal AM dengan frekuensi sebesar 455 kHz ini kemudian akan dilakukan proses deteksi atau demodulasi, sehingga didapatkan kembali sinyal audio atau sinyal informasi yang terkandung didalamnya. Selanjutnya sinyal audio ini akan diperkuat oleh rangkaian audio amplifier, sehingga dapat terdengar lewat loudspeaker.
3. METODOLOGI [ 3 ].
Pada pembuatan Receiver ini penulis melaksanakan metoda reverse engineering. Rangkaian rangkaian RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan 10,7-MHz IF stage, dan IF system merupakan salah satu sumber dari bahan studi literature yang menerangkan prinsip kerja dari rangkaian diatas ,sehingga prinsip dari Receiver dapat diketahui. Pada literatur literatur tersebut ada diagram blok sistem RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan 10,7-MHz IF stage, dan IF system, beserta diagram-skematiknya. Komponen komponen baik pasif dan aktif seperti : transistor,diode, resistor, capasitor, induktor, dan lainnya yang ada pada literatur dipelajari data datanya untuk digunakan mencari komponen ekivalennya, sesuai yang ada di pasar komponen elektronika kita. Satu persatu rangkaian rangkaian kami coba dan diukur , sehingga kami dapatkan rangkaian rangkaian yang dapat bekerja. Percobaan percobaan dilaksanakan dengan cara coba langsung tiap blok, lalu diukur hasilnya serta hasil pengukuran dievaluasi Uji coba dilaksanakan terus sehingga didapatkan hasil yang baik. Dari hal diatas dapat disimpulkan bahwa metodologi yang kami laksanakan adalah sebagai berikut :
1. Studi literatur dari daftar pustaka.
2. Mengumpulkan data data komponen yang kemungkinan akan dipergunakan
3. Mengumpulkan data data komponen equivalent tersebut diatas,supaya kita dapat mengganti dengan komponen yang ada dipasasran. Mendisain ulang rangkaian exciter
dengan komponen yang ada dipasar , terutama bagian RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan
10,7-MHz IF stage, dan IF system. Membuat
rangkaian rangkaian : RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan 10,7-MHz IF stage, dan IF system.
4. Mengukur hasil percobaan dan melaksanakan evaluasi.
Mengulangi percobaan,pengukuran dan evaluasi sampai didapatkan RF Stage, Oscillator, Mixer, Filter dan 10,7-MHz IF stage, dan IF system yang memenuhi persyaratan untuk perangkat Receiver
5. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sensitifitas didefinisikan : besarnya sinyal yang diberikan pada input receiver untuk menghasilkan sinyal output tertentu.[4], Dalam percobaan ini
output 0,1 W. Diagram blok pengukuran adalah seperti pada gambar 4.
Selektifitas suatu penerima dapat dibedakan dari kemampuan memisahkan sinyal dengan frekwensi yang diinginkan terhadap sinyal frekwensi lain.[ 4 ], Selektifitas ini dapat dinyatakan oleh tegangan sinyal masuk sebagai fungsi pergeseran frekwensi dari frekwensi resonansi untuk menghasilkan standar output. Dalam percobaan ini 0,1 watt. SINAD adalah pengukuran pengurangan sinyal yang diakibatkan oleh sinyal lain yang tidak diinginkan termasuk gangguan (noise) dan distorsi, SINAD dapat digunakan untuk setiap divais radio komunikasi. Namun, pengukuran SINAD biasa digunakan untuk mengukur dan membedakan sensitivitas sebuah radio penerima (receiver).
Definisi SINAD sangat jelas, yaitu perbandingan antara total sinyal, sinyal+gangguan+distorsi (total signal power level) dengan sinyal yang tidak diinginkan, gangguan+distorsi (unwanted signal power). Oleh karena itu, semakin besar nilai SINAD, semakin baik pula kualitas sinyal audio. [ 5 ]. Untuk membuat pengukuran, sebuah sinyal yang telah dimodulasi dengan nada audio (audio tone) diberikan pada radio penerima. Frekuensi 1 kHz diberikan sebagai standar karena berada pada pertengahan bandwidth audio. Pengukuran dilakukan pada keseluruhan sinyal atau dengan kata lain sinyal yang telah ditambah gangguan dan distorsi. Bila frekuensi nada diketahui, sinyal yang dihasilkan audio akan dilewatkan pada notch filter untuk menghilangkan nada. Sisa gangguan dan distorsi pun dapat diukur. Meskipun mengukur keluaran besaran elektrik pada terminal keluaran radio receiver audio adalah hal yang biasa,
pendekatan lain yang jarang dilakukan, adalah melewatkan sinyal melalui loudspeaker kemudian menggunakan transduser yang terhubung dengan SINAD meter, yang akan menkonversi audio menjadi besaran elektrik. Hal ini memastikan setiap distorsi yang dihasilkan oleh speaker dijumlahkan, mengatasi masalah dengan menggabungkan akses koneksi speaker yang pada kondisi tertentu tidak memungkinkan. Gambar yang dihasilkan untuk sinyal ditambah gangguan dan distorsi serta gangguan ditambah distorsi saja memungkinkan perhitungan besar SINAD untuk radio penerima dari perlengkapan lain.
4.1.Hasil Pengukuran Sensitivitas.
Gambar.4: Diagram blok pengukuran Sensitivitas.
Cara pengkururan:
-Generator FM, outputnya dihubungkan pada input receiver
-Generator dihidupkan ,frekwensi diatur pada daerah 30-80 MHz, output 1 m volt dan internal modulasi.
-Receiver dihidupkan ,tune diatur pada frekwensi sama dengan generator.
-Bila tone kedengaran pada pengeras suara besarkan volume
-Pengeras suara diganti dengan tahanan output diukur dengan voltmeter
-Besarkan output generator dan jaga volume sampai output audio 1 volt.
Hasil pengukuran pada tabel1.
Tabel 1: Pengukuran Sensitivitas
Freq(MHz) Input Output 50 0,25 uV 1 volt 55 0,25 uV 1 volt 60 0,25 uV 1 volt 65 0,25 uV 1 volt 70 0,25 uV 1 volt 75 0,25 uV 1 volt 80 0,25 uV 1 volt
83
4.2.Hasil Pengukuran Selectivitas.
Cara pengukuran:
• Dengan peralatan seperti pada pengukuran sensitivitas.
• Frekwensi generator ditentukan misal 50,000 MHz.
• Penerima diatur frekwensinya 50,000 MHz.
• Volume dibesarkan sampai maksimum.
• Naikan frekuensi output sinyal generator sebesar 25 KHz , hingga menjadi 5,025 MHz
• Ukur tegangan audio ouput.
• Turunkan frekuensi output sinyal generator sebesar 25 KHz , hingga menjadi 4,975 MHz
• Ukur tegangan audio ouput.
• Catat hasilnya pada tabel dibawah.
• Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel2.
Tabel 2:Pengukuran Selektivitas
Frek. Penerima MHz Frek.Out.Gen. MHz Output Audio ( volt) 5,000 5,000 1,00 5,025 5,000 0,001 4,975 5,000 0,001 Pengukuran SINAD [5 ]
Gambar 5 : Blok diagram pengukuran SINAD
SINAD = 10Log ( SND / ND ) dimana:
SDN= level power kombinasi (sinyal + noise + distorsi)
ND= level power kombinasi ( noise + distorsi) Dari hasil pengukuran didapat nilai SINAD=12 dB.
6. PENUTUP.
Parameter yang penting pada receiver antara lain adalah:Sensitivitas, Selectivitas dan SINAD. Sensitifitas didefinisikan : besarnya sinyal yang diberikan pada input receiver untuk menghasilkan sinyal output tertentu. Sedangkan Selektifitas suatu penerima dapat dibedakan dari kemampuan
memisahkan sinyal dengan frekwensi yang diinginkan terhadap sinyal frekwensi lain. Selektifitas ini dapat dinyatakan oleh tegangan sinyal masuk sebagai fungsi pergeseran frekwensi dari frekwensi resonansi untuk menghasilkan standar output. Definisi SINAD sangat jelas yaitu, perbandingan antara total sinyal, sinyal+gangguan+distorsi (total signal power level) dengan sinyal yang tidak diinginkan, gangguan+distorsi (unwanted signal power). Sensitivity 0,25 uV, selektivity 60 dB dan SINAD= 12 dB. Oleh karena itu, semakin besar nilai SINAD, semakin baik pula kualitas sinyal audio.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian ini dilaksanakan di Puslit Elektronika dan Telekomunikasi-LIPI.
Terima kasih disampaikan kepada :
1. Daday Ruhiat Amd, Djaelani dan Dede Ibrahim, dan Prof.Ir.Ika Hartika Ismet, Puslit Elektronika dan Telekomunikasi-LIPI 2. Ir.Sihono, DITHUBAD-TNI AD.
3. Rustamaji Ir,MT., Jurusan Teknik Elektro – ITENAS.
yang telah membantu dalam melaksanakan penelitian dan penulisan makalah ini.
DAFTAR REFERENSI
[1].Elan Djaelani,Agus Subekti,”VHF Electronic Jamming Device For Electronic Warfare”,Proceeding of :Asia Pacific On Arts,Science,Engineering & Technology,Solo May 19-22 2008,ISBN:979 3688 88 2
[2].LaporanAkhirPerangkatVHF Electronic JammingUntukElectronicWarfare,Program Insentif Riset Terapan ,Ristek,2007.
[3].ElanDjaelani,DadayRuhiat,”Pembuatan Voltage Control Oscilator untuk Perangkat Pemancar Jamming”, Prosiding Seminar Radar Nasional 2007.Jakarta,18-10 April 2007,ISBN 9-793-68889- 6
[4].Praktikum Teknik Frekwensi Tinggi ,Jurusan Teknik Elekto ,ITB.
[5].SINAD and SINAD Measurement .Dari Web SINAD
[6].ElanDjaelani,RidodiAnantaprama,”Design Of Radio Direction Finder Device”, Proceeding of :Asia Pacific On Arts,Science,Engineering & Technology,Solo May 19-22 2008, ISBN:979 3688 88 2
[7]. Module Receiver,Manual Books Radio PRC 1077.