Skala 1:1. Rangkaian Pemancar FM dengan PLL. Elsa Yolanda Oktavia. Diperiksa Dilihat NO:1 POLITEKNIK NEGERI PADANG

Rangkaian Pemancar FM dengan PLL Skala 1:1

Digambar Elsa Yolanda Oktavia POLITEKNIK NEGERI PADANG

Diperiksa Dilihat NO:1

Blok Diagram Pemancar FM 55 MHz VCO RF Amplifier Buffer Programa bled divider Preschaler Phase detector Local Oscillator

Rangkaian Pemancar FM Berdasarkan Blok Diagram

VCO Buffer RF Amplifier

Preschaler Programbled

Divider Phasa detector

Daftar Komponen Pemancar FM PLL frekuensi 55 MH

No Nama Komponen Jumlah (Buah)

1 IC TC 5082P 1 2 IC TC 5081 P 1 3 IC TC 9122 P 1 4 LB 3500 1 5 IC Reggulator 7810 1 6 IC Regulator 7805 1 7 Transistor C2026 2 8 Transistor C2053 1 9 Kapasitor Variable 60 pF 1 10 Kapasitor 33 pF 3 11 Kapasitor 15 pF 1 12 Kapasitor 10 nF 1 13 Kapasitor 100 nF’ 1 14 Kapasitor 10 pF 1 15 Kapasitor 10 pF 1 16 Kapasitor 100 µF 1 17 Kapasitor 2µ2 1 18 Kapasitor 33 pF 1 19 Kapasitor 220 µF 1 20 Kapasitor 10 µF 1 21 Kapasitor 47 pF 1 22 Kapasitor 1 nF 5 23 Resistor 470 3 24 Resistor 10 K 1 25 Resistor 2K2 1 26 Resistor 2K 1 27 Resistor 1K 1 28 Resistor 10 K 1 29 Resistor 5K6 4

30 Resistor 15 K 1 31 Resistor 100 1 32 Resistor 150 1 33 Resistor 4K7 1 34 Resistor 1K5 1 35 Lock Indicator 1 36 Lilitan 1 37 Dioda BB105 2 38 Dioda 914 2 39 Selector 1 40 Kristal 3,2 MHz 1

Memindahkan Layout ke PCB Melarutkan PCB

i

Frekuensi Pancaran 55 MHz Elsa Yolanda Oktavia

Radio frequency modulation (FM) terus mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan zaman. Dengan berkembangnya radio FM ini maka sistem pemancar dan penerima juga mengalami perkembangan. Perkembangan pemancar FM mengakibatkan padatnya frekuensi yang akan mempengaruhi pancaran radio dari suatu pemancar ke radio penerima.

Di Indonesia siaran radio FM dialokasikan pada jalur VHF (Very High Frequency) dengan frekuensi 88 – 108 MHz. Pemilihan frekuensi ini karena pada rentang frekuensi ini lebih tahan terhadap noise. Semakin banyak pemancar yang mengudara dengan frekuensi ini mengakibatkan sulitnya mencari frekuensi yang dapat digunakan untuk pemancar, karena itu dilakukan perancangan dan pembuata pemancar FM dengan menggunakan frekuensi 55 MHz. Selain itu penggunaan frekuensi ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana kualitas pemancar FM jika frekuensi yang digunakan dibawah frekuensi broadcast.

Pemancar FM ini menggunakan Phase Locked Loop (PLL) yang digunakan untuk mengunci frekuensi sehingga stabil pada frekuensi 55 MHz. Pemancar FM ini menggunakan daya 500 mW yang dapat menjangkau sejauh 45 meter.

ii

Frequency 55 MHz Elsa Yolanda Oktavia

Radio frequency modulation (FM) continues to have evolved along with the times. With the development of this, The FM radio transmitter and receiver system is also experiencing growth. The development resulted iin congested frequency FM transmitter that will affect the radio emission from a radio transmitter to a receiver.

In Indonesia FM radio broadcast are allocated on track VHF ( Very High Frequency ) with a frequency of 88 0 108 MHz. Seection of these frequencies because the frequency range is more resistant to noise. The more transmitters on the air with this frequency made it difficult to find the frequency that can be used for the transmitter, because it was carried out the design and making of FM transmitter using a frequency of 55 MHz. In addition the use of these frequencies aims to determine how the quality of FM transmitters if the frequencies used under the broadcast frequency.

This FM transmitter using a Phase Locked Loop (PLL) is used to lock the frequency that is stable at a frequency of 55 MHz. This FM transmitter uses 500 mW power that can reach as far as 45 meters.

1 1.1 Latar Belakang

Seiring perkembangan zaman teknologi berkembang sangat pesat. Begitu juga dengan perkembangan radio frequency modulation (FM). Seiring perkembangan radio FM ini, berarti semakin banyak pemancar dan penerima FM yang beredar. Dengan semakin banyaknya pemancar FM maka frekuensi akan semakin padat, tentu saja hal ini mempengaruhi pancaran radio dari suatu pemancar ke radio penerima.

Komunikasi radio FM yang umumnya digunakan adalah menggunakan frekuensi broadcast (88 MHz – 108 MHz), karena pada frekuensi ini lebih tahan terhadap noise. Semakin banyaknya pemancar yang mengudara dengan rentang frekuensi broadcast maka akan sulit mencari frekuensi yang sama sekali belum digunakan dalam suatu pemancar FM. Untuk itu pada Tugas Akhir ini digunakan frekuensi dibawah frekuensi broadcast yaitu 55 MHz. Pemilihan frekuensi ini juga bertujuan untuk mengetahui bagaimana kualitas suara yang dihasilkan jika frekuensi pemancar FM yang digunakan berada dibawah frekuensi broadcast.

Dalam Tugas Akhir ini pembahasan yang dibahas adalah pemancar FM sehingga judul tugas akhir ini adalah “Perancangan dan Pembuatan Pemancar Frequency Modulation (FM) dengan Frekuensi Pancaran 55 MHz“.

1.2 Tujuan

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah :

1. Membuat pemancar frequency modulation (FM) dengan frekuensi pancar 55 MHz.

2. Mengukur sinyal keluaran dari blok diagram sistem pemancar frequency modulation (FM).

1.3 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam pembuatan pemancar frequency modulation (FM) ini adalah :

1. Bagaimana perancangan sistem radio pemancar FM.

2. Bagaimana membuat sistem radio pemancar FM dengan frekuensi 55 MHz. 3. Bagaimana prinsip kerja radio pemancar FM.

4. Bagaimana penggunaan rangkaian PLL (Phase Locked Loop) pada pemancar FM.

5. Bagaimana kualitas sinyal yang dihasilkan pada pemancar FM dengan frekuensi 55 MHz.

1.4 Batasan Masalah

Pada penulisan Tugas Akhir ini agar tidak terjadi kesalahan persepsi dan tidak meluasnya pokok bahasan, maka penulis memberikan batasan masalah yaitu:

1. Perancangan dan pembuatan rangkaian pemancar FM pada frekuensi 55 MHz.

3. Tujuan penggunaan rangkaian PLL pada pemancar FM.

1.5 Manfaat

Manfaat dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui dan memahami proses dan prinsip kerja pemancar frequency modulation ( FM ) dengan menggunakan frekuensi 55 MHz.

1.6 Metode Penulisan 1. Studi Literatur.

Dilakukan dengan cara mencari dan mempelajari referensi yang membahas tentang pembuatan dan perancangan pemancar serta penerima dengan menggunakan frequency modulation (FM).

2. Konsultasi.

Mengadakan konsultasi dengan dosen pembimbing maupun dengan pihak yang mendukung (teknisi handal).

3. Perancangan sistem.

Pada tahap ini akan dilakukan perancangan, dan instalasi pemancar frequency modulation (FM).

4. Penulisan laporan Tugas Akhir.

Pada tahap ini dilakukan penulisan Tugas Akhir tentang hasil penelitian.

1.7 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan dalam memahami tugas akhir ini, maka penulis menguraikan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab pendahuluan ini menjelaskan tahap awal dari penulisan berupa latar belakang, maksud dan tujuan,rumusan masalah, batasan masalah, metode pembuatan tugas akhir dan sistematika penulisan.

BAB I LANDASAN TEORI

Menjelaskan tentang teori- teori pendukung yang berhubungan dengan perancangan pemancar frequency modulation (FM).

BAB III PEMBUATAN DAN PERANCANGAN ALAT

Menjelasan cara perancangan pemancar frequency modulation (FM). BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Pengujian dan pengoperasian alat. BAB V KESIMPULAN

Merupakan bagian akhir dari penulisan laporan yang berisi kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan.

5

2.1 Karakteristik Gelombang Radio 2.1.1 Panjang Gelombang dan Frekuensi

Gelombang radio yang dipancarkan dari antena pemancar berjalan melalui atmosfer sebagai pemampatan dan pembiasan garis – garis gaya listrik. panjang gelombang dari puncak ke puncak atau dari lembah ke lembah disebut panjang gelombang. Gelombang radio berjalan dari antena dengan kecepatan 3 x 108 m/det sama dengan kecepatan cahaya, atau gelombang radio berjalan adalah 7,5 x keliling bumi dalam satu detik.[2]

Gambar 1. Panjang Gelombang

Bentuk gelombang yang berulang – ulang dengan sendirinya disebut cycle, banyaknya cycle tiap detik disebut frekuensi. Adapun hubungan panjang gelombang dan frekuensi adalah seperti persamaan berikut :

λ = �

� (1)

λ = Panjang Gelombang (m) v = Kecepatan = 3 . 108 _(m/det) f = Frekuensi (Hz)

Gelombang yang berfrekuensi rendah mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang dan gelombang yang berfrekuensi tinggi mempunyai panjang gelombang lebih pendek.[2]

Gelombang radio terdiri dari :

1. Informasi suara ( percakapan dan musik harus diangkut dari stasiun pemancar ke para pendengar );

2. Gelombang pembawa ( alat pengangkut dari informasi suara ).

Setiap stasiun pemancar mempunyai frekuensi gelombang pembawa sendiri. Frekuensi – frekuensi dari gelombang pembawa yang berlainan telah ditetapkan dalam kelompok – kelompok sebagai berikut :

Tabel 1. Panjang Gelombang dan Frekuensi Pembawa[2]

Kelompok Panjang Gelombang Dari Gelombang Pembawa

Frekuensi Gelombang Pembawa

Gelombang Panjang 2.000 – 1.000 meter 150 – 300 KHz Gelombang Menengah 600 – 150 meter 500 – 2.000 KHz Gelombang Pendek 60 – 10 meter 5 – 30 MHz

Ultra 10 – 1 meter 30 – 300 MHz

Pada prinsipnya, gelombang radio adalah gelombang elektromagnet yang tergolong kedalam sinar yang dapat dilihat atau visible light. Tetapi gelombang

radio biasanya ditentukan sebagai gelombang yang mempunyai jangkauan frekuensi dari 10 kHz hingga 3.000.000 MHz.[2]

2.1.2 Kekuatan Medan Listrik

Apabila gelombang radio dipancarkan mereka menyebabkan berubahnya garis – garis gaya listrik. Garis – garis gaya listrik yang terdapat pada antena disebut medan listrik. Kekuatan medan listrik diukur dengan satuan V/m yang menunjukan banyaknya tegangan induksi dalam antena yang panjangnya 1 meter. Dalam banyak hal kekuatan dari suatu medan listrik sangat kecil, oleh sebab itu kekuatan medan listrik biasanya dinyatakan dalam mV/m (1/1.000 V/m) atau dalam mikrodesibel (1.000.000 V/m).[2]

2.2 Modulasi

Frequency modulation (FM) didefinisikan sebagai deviasi frekuensi sesaat sinyal pembawa ( dari frekuensi tidak termodulasinya ) sesuai dengan amplitudo sesaat sinyal pemodulasi. Sinyal pembawa dapat berupa gelombang sinus, sedangkan sinyal informasi dapat berupa gelombang apa saja ( sinus, kotak, segitiga atau sinyal lainnya misalnya sinyal audio ).

Antena penerima mengubah gelombang radio menjadi variasi tegangan yang diberikan pada pesawat penerima (sinyal antena). Informasi suara dimodulasikan pada gelombang pembawa oleh :

1. Variasi amplitudo dari gelombang pembawa dalam irama suara; 2. Variasi frekuensi dari gelombang pembawa dalam irama suara.

1. Pada pemancar

Suara diubah ke dalam sinyal listrik oleh mikrofon yang kemudian sinyal listrik ini akan dimodulir oleh arus yang berfrekuensi tinggi yang mempunyai karakteristik radiasi yang baik atau lebih dikenal dengan proses modulasi. Dan setelah itu gelombang radio dipancarkan dari antena pemancar.[2]

2. Pada penerima

Gelombang radio yang dipancarkan akan ditangkap oleh antena penerima. Selanjutnya proses tuning yaitu gelombang radio yang ditangkap akan dipilih, yang akan dilanjutkan lagi ke proses pemisahan sinyal suara dari modulasi yang berfreluensi tinggi (deteksi). Suara yang dihasilkan nantinya dapat didengar melalui speaker.[2]

2.2.1 Amplitude Modualtion (AM)

Dalam modulasi amplitudo, amplitudo gelombang pembawa dimodulasikan sesuai dengan amplitudo gelombang sinyal. Gelombang yang dimodulasi dengan sistem AM disebut sampul (envelope) dan sesuai dengan amplitudo gelombang sinyal. Dalam bentuk lain, gelombang dari gelombang bermodulasi sesuai dengan amplitudo gelombang sinyal. Jika amplitudo gelombang sinyal kecil, amplitudo gelombang pembawa juga kecil dan sebaliknya.[2]

2.2.2 Frequency modulation (FM)

Frequency modulation (FM) adalah proses untuk mengirimkan sinyal informasi dengan menumpangkan sinyal informasi kepada sinyal pembawa yang akan dikirimkan kepada penerima melalui antena. Sehingga dari proses

pencampuran sinyal informasi dan sinyal pembawa ini akan dihasilkan frekuensi modulasi.[7]

Gambar 2. (a) Sinyal Pembawa (b) Sinyal Pemodulasi (c) Sinyal Termodulasi FM[2]

Modulasi ini menggunakan frekuensi dari sinyal analog untuk membedakan kedua keadaan sinyal digital. Pada modulasi jenis ini, amplitudo dan phase dari sinyal analog adalah tetap yang berubah adalah frekuensi sinyal analognya.

Dalam sistem FM, sinyal modulasi atau sinyal yang ditumpangkan akan menyebabkan frekuensi dari gelombang pembawa berubah – ubah sesuai perubahan frekuensi dari sinyal modulasi. Dalam siaran FM gelombang pembawa harus memiliki perubahan frekuensi yang sesuai dengan amplitudo dari sinyal modulasi, tetapi bebas frekuensi sinyal yang diatur oleh frekuensi modulator.[7]

Frekuensi modulasi memiliki kelemahan dan kelebihan, adapun diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Kelebihan Frekuensi Modulasi

a. FM lebih tahan terhadap gangguan noise. Biasanya noise mengganggu atau mengubah amplitudo sinyal, adapun pada FM informasi berada pada perubahan frekuensi sehingga meskipun amplitudo sinyal berubah – ubah oleh noise informasi pada FM tidak akan terpengaruh.

b. Rasio S/N dapat ditingkatkan tanpa harus menaikan daya yang dipancarkan.

c. Interferensi tertentu pada penerima lebih mudah ditekan.

d. Dapat menghasilkan fidelity yang sangat baik dan sesuai untuk sinyal musik.

e. Pemodulasian dapat dilakukan pada level daya rendah.

f. Penguat RF tingkat akhir dapat dioperasikan pada kelas C sehingga lebih efisien.[6]

2. Kekurangan Frekuensi Modulasi

a. Lebar pita sinyal FM jauh lebih besar dari sinyal AM. Untuk radio siaran FM mencapai 200 KHz.

b. FM tidak sesuai untuk daerah frekuensi tinggi ( HF ) atau yang lebih rendah, hal ini dikarenakan lebar pita sinyal FM yang besar.

c. Karakteristik perambatan gelombang radio diatas frekuensi 30 MHz, hanya efektif untuk pola perambatan Space Wave atau Line of Sight (LOS). Tidak dapat digunakan untuk komunikasi jarak jauh melalui perambatan

Ground wave atau sky wave. Komunikasi jarak jauh dengan FM hanya dapat dilakukan dengan bantuan repeater atau satelit.

d. Rangkaian FM relatif lebih rumit.[6]

2.3 Pemancar FM

Pemancar adalah perangkat radio yang berfungsi mengirimkan sinyal informasi. Sinyal yang akan dikirimkan ini akan diubah terlebih dahulu kedalam bentuk sinyal frequency modulation (FM) tinggi ( RF modulasi ). Proses pengiriman sinyal informasi menjadi sinyal frekuensi tinggi dikerjakan oleh perangkat – perangkat pada pemancar, karena yang dikirimkan oleh pemancar adalah sinyal modulasi, maka pemaancar dapat dirancang dengan jenis – jenis modulasi. Sinyal frequency modulation (FM) dibangkitkan dengan modulator.[2]

Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkan atas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit.[3]

Pemancar FM terdiri atas rangkaian blok subsistem yang memiliki fungsi tersendiri, yaitu :

1. FM exciter merubah sinyal audio menjadi frekuensi RF yang sudah termodulasi.

2. Intermediate Power Amplifier (IPA) dibutuhkan pada beberapa pemancar untuk meningkatkan tingkat daya RF agar mampu menghandle final stage 3. Power Amplifier ditingkat akhir menaikan power dari sinyal sesuai yang

4. Catu daya ( power supplay ) merubah input power dari sumber AC menjadi tegangan dan arus DC atau AC yang dibutuhkan oleh tiap subsistem.

5. Transmitter control system memonitor, melindungi dan memberikan perintah bagi tiap subsistem sehingga mereka dapat bekerja sama dan memberikan hasil yang diinginkan.

6. RF lowpass filter membatasi frekuensi yang tidak diinginkan dari output pemancar.

7. Directional coupler yang mengindikasikan bahwa daya sedang dikirimkan atau diterima dari sistem pemancar[3].

2.4 Sistem Pemancar FM

Sebuah sistem pemancar FM secara umum dapat digambarkan dalam blok diagram seperti gambar 3 :

Gambar 3. Blok Diagram Sistem Pemancar FM Secara Umum[4]

Sinyal analog dihasilkan dari microphone / pemutar audio, frekuensi pembawa (carier) ditentukan oleh rangkaian osilator kemudian mixer

Antena Sinyal Informasi Oscilator Penguat RF (Ampllifier) Penyangga (Buffer) Modulator

(pencampur) berperan untuk mencampurkan kedua frekuensi. Sinyal suara yang telah termodulasi kemudian diperkuat dayanya sebelum dipancarkan melalui antena.

2.4.1 Osilator

Untuk membangun sebuah sistem komunikasi yang baik harus dimulai dengan osilator yang dapat bekerja dengan baik. Dalam sistem komunikasi osilator menghasilkan gelombang sinus yang dipakai sebagai sinyal pembawa (carier). Osilator dengan frekuensi yang bisa diubah dinamakan VFO ( Variable Frequency Oscillator ). VFO memiliki kelebihan pada deviasi frekuensinya yang lebar. Untuk menghasilkan frekuensi dengan kisaran 88 – 108 MHz dapat digunakan VFO. Karena pada VFO dipakai induktor dan kapasitor sebagai penentu frekuensi maka kestabilan nilai induktor dan kapasitor. Komponen – komponen pada VFO yang mudah terpengaruh oleh perubahan suhu mengakibatkan VFO mempunyai kestabilan yang rendah.[8]

Perubahan frekuensi pada VFO terjadi karena diberi besaran tegangan tertentu pada inputnya disebut sebagai VCO (Voltage Control Oscillator). VCO banyak diaplikasikan pada rangkaian osilator FM karena sinyal suara langsung dapat dimasukan pada input VCO. Osilator jenis lain menggunakan crystal sebagai komponen penentu frekuensi karena osilator crystal memiliki kestabilan frekuensi yang sangat tinggi. Frekuensi osilator crystal tidak bisa diubah – ubah sehingga sulit untuk diterapkan pada metode frequency modulation (FM).[8]

Kestabilan frekuensi dari osilator crystal dapat digabungkan dengan deviasi frekuensi VFO yang lebar dengan menerapkan osilator yang terkontrol dengan PLL. Pada osilator terkontrol PLL, osilator crystal dipakai sebagai penghasil

frekuensi referensi. Dengan demikian akan didapatkan frekuensi referensi yang sangat stabil dan dapat diubah – ubah.[8]

Gambar 4. Rangkaian Osilator Kristal[8]

Osilator berfungsi sebagai pembangkit frekuensi tinggi yang akan digunakan sebagai sinyal pembawa (carier) dan merupakan rangkaian yang menghasilkan sinyal keluaran yang amplitudonya berubah – ubah terhadap waktu. Perbedaan antara penguat dan osilator adalah jika dalam penguat memerlukan sinyal masukan untuk menghasilkan sinyal keluaran maka berbeda halnya dengan osilator yang tidak memerlukan sinyal masukan yang ada hanya sinyal keluaran yang frekuensi dan amplitudonya dapat dikendalikan.[8]

Osilator memiliki tiga jenis yaitu osilator RC, osilator LC dan osilator relaksasi. Osilator RC dan LC menghasilkan sinyal berbentuk sinusoidal sedangkan osilator relaksasi menghasilkan sinyal berbentuk gigi gerjaji, kotak, segitiga,pulsa dan lain – lain. Osilator dengan frekuensiyang bisa diubah disebut VFO ( Variable Frequency Oscillator ). VFO mempunyai kelebihan pada deviasi frekuensinya yang lebar. Kestabilan frekuensi dari osilator kristal dapat

digabungkan dengan deviasi frekuensi VFO yang lebar dengan menerapkan osilator terkontrol PLL sehingga akan didapatkan frekuensi referensi yang sangat stabil.[8]

2.4.2 Modulator / Mixer

Pada bagian ini terjadi proses pencampuran antara frekuensi audio dengan frekuensi radio yang dihasilkan oleh osilator atau yang biasa disebut modulasi. Modulasi adalah proses perubahan suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi suatu informasi bisa dimasukan kedalam suatu gelombang pembawa yang berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Ada beberapa teknik transmisi gelombang radio yaitu modulasi amplitudo (AM), frequency modulation (FM) (FM) dan modulasi phasa (PM). Pada pemancar radio dengan teknik FM, frekuensi gelombang carier akan berubah seiring perubahan sinyal suara atau informasi.setelah dilakukan penguatan sinyal agar bisa dikirim jauh, gelombang yang telah tercampur dipancarkan melalui antena. Frequency modulation (FM) tidak langsung diperoleh melalui proses modulasi fasa dengan sinyal masukan informasi diintegrasikan terlebih dahulu sebelum masuk ke modulator. Metode yang sering digunakan adalah tipe Amstrong. Apabila fasa dari keluaran osilator kristal berubah maka dihasilkan modulasi fasa (PM). Perubahan fasa dari sinyal secara tidak langsung akan menyebabkan perubahan frekuensi. Oleh karena itu dapat terjadi modulasi langsung dari kristal melalui modulasi phasa (PM), yang secara tidak langsung menghasilkan frequency modulation (FM). Keadaan tersebut akan menghasilkan resistensi dari drain ke source dapat berubah – ubah terhadap tegangan drain ( sinyal pemodulasi ).[8]

Gambar 5. Modulator FM[8]

Proses terjadinya modulasi yaitu mula – mula sinyal audio masuk ke rangkaian pengoperasian frekuensi. Rangkaian diatas terdiri dari rangkaian RC low pass yang membuat amplitudo audio berkebalikan dengan frekuensinya. Dengan demikian sinyal FM secara tidak langsung dihasilkan melalui perubahan fasa dari keluaran osilator kristal.

Modulator berfungsi sebagai sarana untuk menumpangkan sinyal informasi ke sinyal pembawa dalam bentuk modulasi, dimana sinyal informasi akan mengubah – ubah frekuensi atau amplitudo dari sinyal pembawa. Modulator merupakan bagian utama dari pemancar FM yaitu suatu alat yang digunakan untuk melakukan modulasi. Jadi modulator FM merupakan alat penghasil sinyal FM. Sinyal FM dapat diperoleh dari suatu rangkaian dengan komponen utamanya adalah osilator dan piranti non linear. Piranti non linear yang sering digunakan adalah transistor dan dioda varactor.[8]

Prinsip kerja dari modulator adalah adanya tegangan bias dari sinyal pemodulasi ( informasi ) yang akan berpengaruh pada nilai induktansi dari transistor ataupun nilai kapasitansi dari dioda varactor. Perubahan nilai induktansi maupun kapasitansi tersebut akan berpengaruh pada reaktansi osilator sehingga dihasilkan perubahan frekuensi ataupun fasa dari keluaran osilator sesuai dengan sinyal frequency modulation (FM) yang diinginkan. Ada dua cara untuk menghasilkan sinyal FM yaitu modulasi langsung dan modulasi tidak langsung.[8]

2.4.3 Phase Locked Loop (PLL)

Sistem PLL merupakan suatu sistem umpan balik yang sinyal keluarannya dikunci dengan sinyal masukan. Sinyal masukan disebut sinyal referensi. Pada dasarnya sistem PLL merupakan suatu sistem simpul umpan balik yang terdiri dari :

1. Osilator referensi 2. Phase Detector (PD) 3. Low Pass Filter (LPF)

4. Voltage Control Oscilator (VCO)[4]

Bagian keseluruhan dari osilator ini dirangkai membentuk suatu simpul tertutup sebagai gambar 6 :

1. Osilator Referensi

Osilator referensi akan menghasilkan frekuensi input bagian PLL. Untuk menjaga agar sistem PLL tetap akurat, maka osilator referensi harus tetap dalam keadaan stabil. Untuk itu dapat digunakan rangkaian yang dikontrol sebuah kristal. Frekuensi osilator referensi ini besarnya harus dibuat sma dengan besar frekuensi umpan balik bila dalam keadaan mengunci, sehingga bila kedua sinyal tersebut menjadi input phase detector dapat membandingkan phase kedua.[4] 2. Phase Detector

Phase Detector menghasilkan tegangan DC rata – rata. Tegangan outputnya sebanding terhadap perbedaan phasa antara sinyal input PLL (sinyal referensi) dengan sinyal output VCO (sinyal umpan balik). Pada bagian phase detector terdapat dua masukan. Phase detector akan memberikan reaksi pada saat adanya masukan dari kedua sinyal output. Apabila kedua sinyal mempunyai frekuensi yang sama tetapi dengan fasa yang berbeda maka phase detector mempunyai beberapa kondisi yaitu :

a. Bila sinyal pertama mendahului sinyal kedua maka output phasa detector ini akan memberikan penunjukan suatu tegangan yang tinggi pada sisa waktu yang sama, dengan fasa yang berbeda.

b. Bila sinyal pertama terdahului oleh sinyal kedua maka output phasa detector akan memberikan penunjukan tegangan yang rendah pada saat waktu yang sama dengan fasa yang berbeda.

c. Bila sinyal yang pertama dan kedua sefasa maka phasa detector menunjukan dalam kondisi penguncian frekuensi.[4]

3. Low Pas Filter

Low Pass Filter merupakan rangkaian yang dirancang agar melewatkan pita frekuensi tertentu agar memperlemah semua isyarat diluar pita ini. Jaringan filter bisa bersifat aktif ataupun pasif. Filter aktif biasanya menggunakan transistor atau Op-Amp. Filter dalam sistem PLL menghasilkan tegangan rata – rata yang mengendalikan rangkaian VCO dan untuk mempengaruhi kerja rangkaian PLL, maka LPF ini memiliki fungsi antara lain :

1. Meredam frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh output phasa detector 2. Sebagai penentu kinerja PLL

3. Daerah kunci yaitu daerah frekuensi VCO dimana frekuensi outputnya harus stabil

4. Bandwidth loop sistem

5. Tegangan transient yaitu mencegah overshoot yang mengakibatkan osilasi dan menyebabkan frekuensi keluaran tidak bisa dikunci.[4]

4. Voltage Control Oscillator (VCO)

VCO merupakan osilator yang frekuensi keluarannya sebanding dengan kendali pada masukannya.

Apabila loop terkunci Vd merupakan tegangan searah DC. Apabila loop tidak terkunci Vd merupakan frekuensi selisih (fref -fout) yang mencoba mendorong VCO keadaan sinkron terhadap sinyal masukan. Dalam penerapannya, hal – hal utama yang digunakan pada PLL adalah :

1. Spektrum, dalam beberapa penerapannya keluaran VCO adalah berupa gelombang sinusoidal, tetapi dalam aplikasi lain keluaran VCO dapat berupa gelombang persegi panjang.

2. Karakteristik frekuensi tegangan harus linear dan toleransi ini tergantung bentuk penerapan VCO.

3. Stabilitas frekuensi, VCO membutuhkan stabilitas frekuensi tinggi, karena dengan begitu VCO akan bekerja normal[4]

2.4.4 Penyangga

Pada setiap osilator, frekuensi dan amplitudo osilasi dalam beberapa tingkat dipengaruhi oleh impedansi beban kemana osilator disalurkan. Dengan demikian diperlukan suatu tingkat penguat penyangga antara osilator dan beban. Penyangga berfungsi untuk menstabilkan frekuensi dan amplitudo osilator akibat pembebanan tingkat selanjutnya. Penyangga biasa disebut exciter.

Penyangga biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan penguatan satu. Antara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari Op Amp terhubung pada masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada masukan non inverting. Rangkaian penyangga dibangun menggunakan penguat operasional ( Op - Amp ) dengan konfigurasi salah satu inputnya digunakan sebagai jalur umpan balik secara langsung tanpa menggunakan resistansi, sehingga nilai resistansi umpan balik adalah 0 Ohm. Dengan hambatan umpan

balik sama dengan nol sehingga besarnya penguatan dapat dirumuskan sebagai berikut : A = Rf Rin+ 1 (2) Dimana, A = Penguatan Tegangan Rf = Tegangan umpan balik Rin = Tegangan Input

Berikut ini adalah rangkaian penyangga positif dan negatif yang sering diaplikasikan dalam rangkaian pemancar :

Gambar 8. Penyangga Positif (a) dan Penyangga Negatif (b)[8]

Berbeda dengan penguat penyangga positif, pada penguat penyangga negatif memiliki kelemahan dengan impedansi masukan yang menjadi rendah. Aplikasi dari rangkaian penyangga ini adalah sebagai penguat arus, karena pada penguat penyangga tidak memiliki penguatan tegangan (A) atau penguatan tegangan 1 kali. Rangkaian berukuran sampai puluhan kilo Ohm dibebani oleh rangkaian inputnya, maka dengan adanya buffer ini akan bisa diatasi, tidak akan terbebani dan distorsi bisa ditekan seminimal mungkin.[8]

2.4.5 Penguat Daya

Rangkaian penguat daya adalah merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk memperbesar atau menguatkan sinyal masukan. Tetapi proses yang terjadi sebenarnya adalah sinyal input replika kemudian direka kembali menjadi sinyal yang lebih besar dan lebih kuat. Penguat daya biasa digunakan pada rangkaian elektronika sebagai penguat sinyal informasi sebelum dikirimkan, sehingga penguat daya sangat penting sekali agar informasi yang dikirimkan dapat sampai ketujuan tanpa ada yang hilang ditengah jalan.sinyal yang didapat dari exciter masih relatif lemah. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio. Parameter – parameter pada penguat daya frekeunsi radio adalah :

a. Bandwidth dan Faktor Kualitas

Tiap kanal dari pemancar FM stereo membutuhkan bandwidth 75 KHz, sedangkan bandwidth frekuensi kerja radio FM adalah 20 MHz. Faktor kualitas dapat dinyatakan dengan persamaan seperti berikut :

Q = � �� (3) Dimana, Q = Faktor Kualitas f = Frekuensi Kerja BW = Bandwidth

Rangkaian penguat dengan faktor kualitas yang sangat tinggi sangat sulit sekali dibuat dan rangkaian cenderung berisolasi. Biasanya penentuan faktor kualitas penguat didapatkan dari frekuensi tengah dari frekuensi kerja

dibandingkan bandwidth. Dengan faktor kualitas penguat yang makin rendah memang akan didapatkan daya keluaran yang lebih kecil tetapi akan didapatkan kemudahan dalam penalaan.[8]

b. Penguatan Tiap Tingkat dan Daya Output Tiap Tingkat

Transistor dengan daya keluaran besar biasanya membutuhkan daya masukan yang besar pula. Karena itu penguat dengan daya keluaran besar biasanya dibuat beberapa tingkat agar didapatkan daya yang cukup untuk menggerakan transistor tingkat akhir. Tiap transistor mempunyai penguatan. Untuk transistor dengan daya keluaran yang kecil biasanya mempunyai penguatan yang besar. Sebaliknya untuk transistor dengan daya keluaran yang besar penguatannya akan mengecil. Dengan demikian penguatan dan daya keluaran adalah hal yang saling bertolak belakang.[8]

c. Impedansi Input dan Output Tiap Tingkat

Pada penguat daya frekuensi radio impedansi sumber dan impedansi beban tiap tingkat harus sama. Dengan demikian sumber daya yang dihasilkan akan diserap seluruhnya oleh beban ( transfer daya maksimal ). Jika impedansi yang ada belum sama maka impedansi tersebut harus disamakan dengan matcing impedance.[8]

d. Linearitas dan Efisiensi

Dengan linearitas penguat yang tinggi akan didapatkan efisiensi yang rendahsedangkan dengan linearitas penguat yang rendah akan didapatkan efisiensi yang tinggi. Pada pemancar FM linearitas dari sinyal tidak begitu berpengaruh karena informasi dari sinyal FM ada frekuensinya, berbeda dengan pemancar AM yang terletak pada amplitudonya.[8]

e. Macam – Macam Penguat Daya

Berdasarkan dengan tipe pembiasan yang dilakukan oleh penguat, dapat dikelompokan menjadi :

1. Penguat kelas A

Penguat kelas A adalah penguat yang titik kerja efektifnya dari tegangan VCC penguat. Penguat kelas A memerlukan bias awal yang menyebabkan penguat dalam kondisi siap untuk menerima sinyal. Karena hal ini maka penguat kelas A menjadi penguat dengan efisiensi terendah namun dengan tingkat distorsi ( cacat sinyal ) terkecil.[8]

Gambar 9. Penguat Kelas A[6]

2. Penguat kelas B

Penguat kelas B merupakan penguat yang bekerja berdasarkan tegangan bias dari sinyal input yang masuk. Titik kerja penguat kelas B berada dititk cutoff transistor. Dalam kondisi tidak ada sinyal input dengan level diatas 0.6 Volt (batas tegangan bias transistor).[8]

Gambar 10. Penguat Kelas B[6]

3. Kelas AB

Titik kerja diatur dua ekstrim dari kelas A dan kelas B. Jadi sinyal output sama dengan nol pada satu bagian namun dengan selang kurang dari setengah siklus sinyal sinus. Untuk mengatasi permasalahn distorsi pada penguat kelas B, maka dibuatlah penguat kelas Ab. Penguat ini memiliki titik beban yang berada sedikit diatas titik B. Cara untuk mengatasi cross-over adalah dengan menggeser sedikit titik Q pada garis beban dari titik B ke titik AB. Ini tujuannya tidak lain adalah agar pada saat transisi sinyal dari phase positif ke phase negatif dan sebaliknya, terjadi overlap diantara transistor Q1 dan Q2.[8]

4. Penguat Kelas C

Penguat memerlukan frekuensi kerja sinyal sehingga tidak mem-perhatikan bentuk sinyal. Penguat kelas C dipakai pada penguat frekuensi tinggi. Pada penguat kelas C sering ditambahkan sebuah rangkaian resonator LC untuk membantu kerja penguat. Tetapi sebenarnya fidelitas yang tinggi bukan menjadi tujuan dari penguat jenis ini. Transistor memang sengaja dibuat bekerja pada daerah saturasi. Rangkaian ini jika diberi umpan balik dapat menjadi rangkaian osilator RF yang sering digunakan pada pemancar.[8]

Gambar 12. Penguat Kelas C[6]

2.4.6 Antena

Antena berfungsi sebagai pengubah sinyal listrik menjadi gelombang elektromagnetik untuk dipancarkan ke udara bebas. Antena adalah bagian yang sangat penting dari pemancar. Antena berfungsi sebagai alat yang dapat meradiasaikan gelombang radio. Selain itu antena juga berfungsi untuk mengarahkan arah pancaran sesuai tujuannya ( audience ). Salah satu faktor penting dalam instalasi antena FM adalah ketinggian antena. Namun dalam

perancangan sebuah pemancar FM portable pemasangan antena tidak memerlukan ketinggian khusus karena jarak antara pemancar dan penerima sangat berdekatan. Pada band VHF, syarat agar komunikasi bisa berkangsung adalah Line of Sight. Jadi kedua antena baik pemancar maupun penerima harus saling terlihat. Sehingga tidak boleh ada benda – benda yang dapat menyerap energi radion.[5]

Ada beberapa parameter antena yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis antena yaitu sebagai berikut :

1. Pola radiasi

Pola radiasi antena dibentuk oleh dua radiasi berdasar bidang irisan, yaitu pola radiasi pada bidang irisan arah elevasi (pola elevasi) dan pola radiasi pada bidang irisan arah azimuth (pola azimuth). Kedua pola tersebut membentuk pola 3 dimensi, yang umumnya disebut pola radiasi antena dipol. Sebuah antena yang meradiasikan sinyalnya sama besar kesegala arah disebut antena isotropis, yang memiliki pola radiasi berbentuk bola.[8]

2. Gain

Gain (Directive Gain) merupakan karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Satuan yang digunakan untuk gain adala desibel (dB).[8]

3. Polarisasi

Polarisasi merupakan arah rambat dari medan listrik. Antena dipol memilik polarisasi linear vertikal. Mengenali polarisasi antena berguna dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi

sinyal. Secara teori beamwidth untuk antena yang berbentuk parabola dapat ditentukan.[8]

29

MODULATION (FM) DENGAN FREKUENSI PANCARAN 55 MHz

3.1 Umum

Pembahasan pada bab ini adalah tentang perancangan dan pembuatan pemancar frequency modulation (FM) dimana menggunakan frekuensi 55 MHz. Untuk mendesain suatu alat diperlukan perancangan yang baik, sehingga didapatkan alat yang baik sesuai dengan tujuan pembuatan alat.

Adapun tujuan membuat alat ini adalah untuk membuat pemancar yang bekerja pada frekuensi khusus yang belum digunakan oleh pemancar radio lain sehingga dapat digunakan dalam kebutuhan perorangan atau dalam suatu kelembagaan serta untuk mengetahui bagaimana kualitas suara yang dihasilkan jika frekuensi yang digunakan berada dibawah frekuensi broadcast.

3.2 Perancangan

Dalam pembuatan alat, diperlukan suatu perancangan agar alat yang dihasilkan dapat berfungsi dengan baik serta sesuai dengan apa yang diharapkan. Sebelum membuat pemancar FM ini, hal – hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu adalah bagaimana bentuk blok diagram, spesifikasi peralatan dan dalam perancangan rangkaian yang akan dipakai pada proses pembuatan.

3.2.1 Blok Diagram

Blok diagram memiliki peranan penting dalam proses pembuatan alat, karena dengan adanya blok diagram kita dapat mengetahui langkah – langkah

serta bagian mana yang harus dikerjakan terlebih dahulu. Blok diagram pemancar FM yang digunakan dalam rangkaian pada alat ini adalah :

Gambar 13. Blok Diagram Pemancar FM dengan PLL

1. Voltage Controled Oscillator (VCO)

VCO diharapkan beresonansi pada frekuensi 55 MHz, maka keluaran VCO ini yang berada pada kisaran 55 MHz dibagi dengan TC 9122.

2. Preschaler

Pada pemancar FM ini yang berfungsi sebagai preschaler adalah LB 3500, dimana sinyal RF dari VCO masuk ke LB 3500. Disini frekuensi dibagi dengan delapan diteruskan ke TC 9122 sebagai pembagi terprogram (N) dan outputnya dikirimkan ke IC TC 5081 sebagai IC PLL. VC O RF Amplifi er Buffe r Progr amabl ed divide r Preschal er Phase detect or Local Oscill ator

3. Programbled Divider

IC yang berfungsi sebagai pembagi terprogram disini adalah TC 9122, dimana keluaran VCO yang berada pada kisaran 55 MHz akan dibagi dengan TC 9122 ( dengan step 25 KHz sebesar 2200 (55 MHz : 25 KHz = 2200) maka akan diperoleh keluaran berupa sinyal dengan frekuensi sebesar 25 KHz. Selanjutnya sinyal keluaran dari TC 9122 dibandingkan dengan sinyal keluaran dari TC 5082 yang stepnya harus sama dengan hasil pembagian diatas yaitu 25 KHz.

Pembagi maksimum TC 9122 yaitu pembagi 1 – 3999 frekuensi kerja VCO, diusahakan tidak lebih dari 14 MHz. Angka pembagi pada IC TC 9122 ini dikodekan dengan BCD ( Binary Code Decimal ) atau artinya bilangan desimal yang dikodekan menjadi 4 digit bilangan biner. Angka satuan diwakili oleh pin 3 sampai 6, angka puluhan diwakili oleh pin 7 sampai 10, angka ratusan diwakili oleh pin 11 sampai 14 dan angka ribuan diwakili oleh pin 15 sampai 16.

Tabel 2. Pengaturan pada IC TC 9122

Pin Nilai Logika Jumlah N

3 1 0 0 Satuan 4 2 0 0 0 5 4 0 0 6 8 0 0 7 1 0 0 Puluhan 8 2 0 0 0 9 4 0 0 10 8 0 0 11 1 0 0 Ratusan 12 2 1 2 2 13 4 0 0 14 8 0 0 15 1 0 0 Ribuan 16 2 1 2 2 Nilai N 2200 Frekuensi 55 MHz

Sambungkan pin 3 sampai 16 dengan dip switch, dimana nantinya dip switch ini akan digantikan dengan rangkaian logic controler. Pengetesan rangkaian dilakukan dengan menghubungkan pin 2 TC 9122 via coupling capacitor ke output VCO, dimana output VCO adalah 55 MHz, pembagi diset pada 2200 dengan frequency counter pada pin 17 harus mendapatkan pembacaan sebesar 55 MHz : 2200 = 25 KHz.

4. Local Oscillator

IC yang digunakan sebagai lokal osilator pada pemancar FM ini adalah TC 5082 dimana fungsinya adalah untuk membagi clock referensi yang dibangkitkan oleh kristal 3.2 MHz, melakukan adjusment terhadap clock referensi ini dengan menggunakan dioda varaktor.

5. Phase Detector

Pada fasa detektor jika sinyal dari output TC 9122 dan TC 5082 memiliki frekuensi yang sama persis maka kedua sinyal ini tidak memiliki perbedaan fasa atau disebut dengan kondisi locked maka IC fasa detektor yaitu TC 5081 akan memmberikan output berupa tegangan DC 0 Volt,sebaliknya bila kedua sinyal memiliki frekuensi yang berbeda maka kedua sinyal ini memili perbedaah fase sehingga TC 5081 akan memberikan output tegangan DC lebih besar dari 0 Volt. Tegangan DC kemudian diumpankan pada VCO melalui sebuah dioda varaktor.

6. Buffer

Penyangga (buffer) berfungsi menguatkan arus sinyal keluaran dari osilator. Sebuah penyangga identik dengan rangkaian dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah sehingga sering digunakan emitor follower pada tahap ini.

3.2.2 Spesifikasi Peralatan

Spesifikasi pemancar FM ini dapat dijelaskan pada tabel dibawah : Tabel 3. Spesifikasi Peralatan

No Nama Spesifikasi

1 Frekuensi Pancaran 55 MHz

2 Daya Pancar 500 mW

3 Tegangan Masukan 12 Volt DC

4 Jangkauan ± 45 meter

3.2.3 Rancangan Rangkaian

Rancangan rangkaian dibuat menggunakan software Eagle. Dimana rancangan rangkaian ini disebut skematik.Skematik merupakan gambar rangkaian yang digunakan dalam membuat alat, adapun skematik yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah :

3.2.4 Rancangan Mekanik

Tahap ini merupakan perancangan kotak atau casing sebagai tempat meletakan rangkaian yang telah jadi supaya rangkaian terlindungi dan untuk menambah nilai estetika. Dalam pembuatan box, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan yaitu berat komponen, ukuran papan PCB, kondisi kerja rangkaian dan perencanaan letak rangkaian.

Sebelum pembuatan box, besarnya rangkaian harus diukur terlebih dahulu baik dalam panjang maupun lebar, selain itu juga harus diperhatikan banyaknya komponen yang akan dimasukan kedalam box. Setelah itu ditentukan jenis bahan yang cocok untuk dijadikan box pemancar ini. Bahan yang telah dipilih diukur sesuai dengan kebutuhan. Dari perancangan box ini ditetapkan bahwa ukuran box

yang akan dipakai adalah 21.8 cm x 15 cm x 10 cm. Langkah – langkah menentukan ukuran Box adalah :

a. Perancangan Box Secara Keseluruhan

Gambar 15. Perancangan Box

10 Cm 10 Cm 10 cm 10 Cm 21.8 cm 21.8 cm 15 cm 15 cm

b. Perancangan Box Tampak Depan

Gambar 16. Perancangan Box Tampak Depan

c. Perancangan Box Tampak Belakang

Gambar 17. Perancangan Box Tampak Belakang

d. Perancangan Box Tampak Samping

Gambar 18. Perancangan Box Tampak Samping

15 cm 10 cm 21.8 cm 10cm _Fus e 21.8 cm 10 cm 1,5 cm

e. Perancangan Box Tampak Atas

Gambar 19. Perancangan Box Tampak Atas

3.3 Pembuatan

Setelah perancangan sudah selesai, maka langkah selanjutnya adalah pembuatan alat. Dalam pembuatan alat ini mencakup semua pengerjaan alat dari awal sampai akhir. Adapun hal yang mencakup dalam pembuatan alat disini antara lain pembuatan rangkaian, perakitan rangkaian ke PCB sampai dengan pemasangan komponen serta pembuatan kotak yang digunakan sebagai tempat untuk meletakan alat yang sudah jadi.

3.3.1 Rangkaian

1. Pembuatan Layout Rangkaian

Pada tahap ini harus diperhatikan tata letak komponen yang dirancang agar dapat dipasang dengan teratur dan benar. Langkah – langkah pembuatan layout

adalah :

a. Mengamati bentuk gambar rangkaian

b. Mencari informasi mengenai besaran fisik dari komponen yang digunakan

21.8 cm

c. Membuat layout berdasarkan gambar rangkaian dengan jalur sependek – pendeknya dengan menggunakan software Eagle

d. Menghindari jalur yang membuat sudut lancip e. Mengecek kebenaran jalur

f. Jalur yang telah selesai dibuat, siap dipindahkan ke PCB dengan cara menyablonnya.

Setelah dibuat menggunakan Eagle maka hasil layout untuk pemancar FM yang didapatkan adalah :

Gambar 21. Layout Komponen Pemancar FM

2. Perakitan Rangkaian

a. Pemindahan Layout Ke PCB

Sebelum memindahkan layout kepermukaan papan PCB sebaiknya permukaan PCB dibersihkan terlebih dahulu. Untuk membersihkannya bisa menggunakan kertas amplas yang halus atau menggunakan sabun cuci. Proses ini bertujuan untuk membersihkan permukaan PCB dari kotoran yang bisa membuat

layout terputus saat melakukan pelarutan.

Dalam proses pemindahan ini, layout yang telah dibuat dicetak selanjutnya difotocopy ke kertas OHP (kertas slide). Layout dari kertas OHP ini kemudian disetrika secara merata kepermukaan PCB.

b. Pelarutan

Proses pelarutan untuk mengangkat tembaga yang tidak dibutuhkan pada permukaan PCB, sehingga bagian tembaga yang tersisa hanya bagian layout.

Dalam proses pelarutan ini, digunakan larutan Asam Clorida (HCl), larutan

peroksida air (H2O2) dan air (H2O). Adapun perbandingan yang digunakan dalam

pelarutan ini adalah 1,5 : 3 : 5 dengan 1,5 untuk larutan HCl, 3 untuk larutan H2O2

dan 5 untuk air (H2O).

c. Pembersihan Ulang

Setelah proses pelarutan selesai, permukaan PCB dibersihkan dari sisa – sisa larutan. Dalam proses ini PCB dibersihkan dengan air terlebih dahulu setelah itu dibersihkan juga dengan menggunakan tiner. Kemudian PCB di bersihkan juga dengan menggunakan kertas amplas tujuannya supaya dalam penyolderan timah melekat dengan baik.

d. Pengeboran

Dalam proses ini, permukaan papan PCB yang telah bersih tadi dilubangi sesuai dengan tata letak komponen pada rangakain.

e. Pemasangan Komponen

Pemasangan komponen dilakukan dengan penyolderan, dalam proses ini pastikan komponen terpasang sesuai dengan tata letak komponen supaya tidak terjadi kerusakan pada komponen tersebut.

3.3.2 Pembuatan Mekanik

Langkah – langkah dalam pembuatan box adalah : a. Memilih bahan yang sesuai

b. Melakukan pengukuran, bahan yang telah dipilih diukur sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan kemudian dipotong sesuai dengan ukuran yang ada pada gambar rancangan

c. Lubang, bagian dasar pada bahan dilubangi terlebih dahulu dengan menggunakan bor sebelum dirakit. Lubang ini digunakan untuk pemasangan PCB pada bagian dasar yaitu dengan menggunakan baut. d. Perakitan, setelah proses diukur dan dipotong sesuai dengan ukuran,

kemudian bahan tersebut dirakit dengan menggunakan lem, bentuk dan model sesuai dengan keinginan, dimana kali ini box yang dibuat berbentuk balok.

e. Pemasangan PCB pada box, dimana PCB diletakan sesuai dengan lubang baut yang ada pada bagian dasar box.

Gambar 23. Box Tampak Atas

42

Setelah perancangan dan pembuatan alat selesai, maka sebelum dilakukan pengukuran terlebih dahulu dilakukan pengetesan alat untuk mengetahui apakah alat tersebut berjalan dengan baik atau tidak. Setelah alat bekerja dengan baik maka dilakukan pengukuran pada alat dimana pada langkah ini ditentukan terlebih dahulu titik pengukuran sehingga akan memudahkan dalam proses pengukuran dan pengambilan data nantinya.

4.1. Tujuan Pengukuran

Dilakukan pengukuran pada rangkaian memiliki beberapa tujuan diantanya adalah :

1. Untuk mengetahui bagaimana cara kerja dari rangkaian pemancar frekuensi modulasi.

2. Untuk mengetahui tegangan pada regulator dan frekuensi pada titik pengukuran rangkaian pemancar.

3. Untuk mengetahui bentuk gelombang ataupun karakteristik keluaran pada setiap titik pengukuran rangkaian pemancar.

4.2. Pengujian perangkat

Pemancar FM yang baik merupakan sebuah pemancar yang bisa memancarkan sinyal informasi sehingga sinyal informasi ini dapat diterima oleh penerima FM, untuk mengetahui kelayakan pemancar FM ini maka dilakukan pengujian perangkat. Pengujian perangkat ini dilakukan pada sisi pemancar dan

penerima, dan setelah pengujian pemancar dapat berfungsi yang ditandai dengan masuknya input suara pada pemancar kepada bagian penerima.

4.3. Blok Diagram Pengukuran

Sebelum melakukan pengukuran terlebih dahulu menentukan titik-titik pengukuran pada rangkaian pemancar untuk mempermudah proses pengambilan data. Adapun titik pengukuran pada rangkaian pada rangkaian tersebut antara lain:

1. Titik pengukuran ke 1 dilakukan pada input pemancar FM. 2. Titik pengukuran ke 2 dilakukan pada osilator.

3. Titik pengukuran ke 3 dilakukan pada output VCO pada PLL 4. Titik Pengukuran 4 dilakukan pada output buffer

5. Titik Pengukuran ke 5 dilakukan pada ouput pemancar FM

Gambar 25. Blok Diagram Rangkaian PLL VC O RF Amplifi er Buffe r Progr amabl ed divide r Preschal er Phase detect or Local Oscill ator TP 3 TP 4 TP 5 TP 2 TP 1

4.4. Langkah – Langkah Pengukuran

Untuk pengukuran dipersiapkan terlebih dahulu peralatan-peralatan yang digunakan sebelum melakukan pengukuran. Adapun langkah-langkah pengukuran adalah sebagai berikut :

1. Siapkan semua alat yang digunakan untuk pengukuran dan pastikan semua alat dalam keadaan baik.

2. Hidupkan osiloskop dan function generator.

3. Lakukan kalibrasi terlebih dahulu pada osiloskop dan multimeter.

4. Pasang kabel BNC to Banana pada function generator sebagai frekuensi input dihubungkan ke rangkaian FM

5. Pasang kabel BNC to Banana pada osiloskop sebagai keluaran dari setiap titik pengukuran pada rangkaian pemancar FM

6. Ukur rangkaian pemancar sesuai dengan titik-titik pengukuran yang telah ditentukan.

7. Perhatikan dengan teliti keluaran pada osiloskop, foto dan catat hasilnya. 8. Jika pengukuran telah selesai,sebelum mematikan peralatan kalibrasi ulang

osiloskop untuk memastikan bahwa osiloskop dalam keadaan baik.

4.5. Hasil Pengukuran 4.5.1 Sinyal Input

Sinyal input yang dihasilkan dalam pengujian alat ini adalah sinyal input yang diberikan sinyal audio yang berasal dari laptop atau Hp. Bentuk sinyal modulasi yang telah diukur seperti pada gambar 26 :

Gambar 26. Bentuk Sinyal Input Suara

Dalam pengukuran sinyal input ini diketahui bahwa bentuk sinyal input selalu berubah – ubah. Hal ini terjadi karena tekanan nada dari lagu yang diputar selalu berubah – ubah setiap waktu. Pengukuran sinyal input bertujuan untuk mengetahui fungsi dari modul input yang digunakan. Berdasarkan hasil pengukuran modul input yang terpasang sudah berfungsi dengan baik karena sinyal input yang diberikan dapat diproses ketahap berikutnya.

Untuk melihat sinyal input yang stabil maka input diganti menggunakan function generator sehingga dihasilkan sinyal input ( sinyal informasi ) seperti pada Gambar.27 :

Gambar 27. Bentuk Sinyal Informasi

4.5.2 Gelombang Pembawa

Rangkaian yang membangkitkan gelombang pembawa adalah osilator. Adapun bagian osilator pada rangkaian pemancar FM ini adalah pada CT 5082 P. Pada saat dilakukan pengujian rangkaian osilator menghasilkan gelombang pembawa yang mampu membawa sinyal input yang diberikan. Hasil pengukuran yang dilakukan dengan osiloskop terlihat pada Gambar.28 :

Gelombang yang terbentuk adalah gelombang sinus, yang selanjutnya gelombang sinus inilah yang akan menumpangkan sinyal informasi agar dapat dipancarkan. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui kinerja dari osilator yang dirancang.

4.5.3 Ouput PLL

Sistem PLL merupakan sistem umpan balik yang sinyal keluarannya dikunci dengan sinyal masukan. Rangkaian PLL terintegrasi dalam sebuah rangkaian terpadu ( Integrated Circuit ). Sinyal keluaran dari sistem PLL diukur pada keluaran blok VCO.

Gambar 29. Bentuk Sinyal Output PLL

Dari gambar tersebut diamati bahwa sinyal yang dihasilkan dari PLL terkunci pada frekuensi 54.98 MHz. Dalam hasil pengukuran tersebut terlihat bahwa sinyal informasi telah ditumpangkan kedalam gelombang pembawa.

4.5.4 Output Buffer

Keluaran dari buffer merupakan sinyal termodulasi yang sudah dapat dipancarkan tetapi memiliki daya yang relatif kecil sehingga sangat rawan terhadap interferensi. Hasil dari pengukuran keluaran buffer ditunjukan dalam gambar.30 :

Gambar 30. Bentuk Sinyal Output Buffer

Dalam gambar tersebut dapat diamati bahwa sinyal informasi terdapat didalam gelombang pembawa. Buffer ini berfungsi untuk menstabilkan frekuensi akibat pembebanan tingkat selanjutnya.

4.5.5 Sinyal FM

Setelah melewati beberapa tahapan akhirnya sinyal FM siap untuk dipancarkan melalui antena pemancar. Pengukuran terhadap sinyal FM ini dilakukan pada titik output RF. Adapun sinyal output yang dihasilkan terlihat seperti Gambar.31 :

Gambar 31. Bentuk Sinyal FM yang dipancarkan

4.6 Pengujian Sinyal Suara terhadap Jarak

Langkah – langkah dalam pengujian jarak terhadap suara adalah : 1. Hidupkan pemancar dan penerima.

2. Pastikan frekuensi yang dipancarkan pada pemancar sama dengan frekuensi yang diterima oleh penerima.

3. Untuk mengetahui kualitas suara berdasarkan jarak maka digunakan gedung G Politeknik Negeri Padang sebagai tempat pengujian yaitu dari lantai 1,2 dan 3. Posisikan pemancar FM dan penerima FM sesuai dengan jarak yang akan diukur.

4. Masukan input suara pada pemancar FM yang akan diterima oleh penerima FM melalui speaker.

5. Ulangi pengujian pada tempat yang berbeda agar kualitas sinyal suara terhadap jarak dapat dibedakan.

Tabel 4. Hasil Pengujian Sinyal Suara terhadap Jarak

Jarak Kondisi Analisa

1 – 10 meter Suara jelas Sinyal informasi yang dipancarkan oleh antena pemancar, dapat

didengar dengan jelas dan bersih walaupun ada sedikit noise yang terdengar.

30 meter Suara dipengaruhi oleh noise

Sinyal yang diterima oleh penerima FM cukup baik karena masih agak jelas dan tidak terlalu banyak noise.

> 45 meter Suara tidak terdengar Sinyal informasi yang ditangkap tidak terdengar jelas karena jarak antara pemancar dan penerima sudah terlalu jauh sehingga banyak noise yang terdetekksi.

Dari pengujian jarak yang dilakukan didapatkan bahwa pemancar FM ini dapat menjangkau daerah sejauh lebih kurang 45 meter. Dimana pengujian ini dilakukan pada Gedung G Politeknik Negeri Padang dari lantai 1 sampai lantai 3.

4.7Analisa Pengukuran Pemancar FM

Pemancar FM ini bekerja pada frekuensi 55 MHz, dengan jangkauan sekitar 45 meter, adapun tegangan yang digunakan adalah 12 Volt DC dengan output daya sebesar 500 mW.

Sinyal input atau sinyal informasi yang diberikan berasal dari dua buah sumber yaitu dari suara ( berasal dari Hp/Laptop ) dan input dari function generator. Input suara menghasilkan sinyal informasi yang selalu berubah yang disebabkan oleh sinyal suara yang selalu berubah – ubah setiap waktu. Sedangkan pada input dengan menggunakan function generator dihasilkan sinyal informasi yang lebih stabil berupa sinyal sinus.

Sinyal informasi yang berasal dari input ini akan dibawa oleh sinyal carier, dimana sinyal carier dibangkitkan terlebih dahulu oleh osilator sehingga dapat menumpangkan sinyal informasi yang nantinya dapat dipancarkan. Sinyal informasi yang telah ditumpangkan pada sinyal carier atau disebut juga dengan proses modulasi akan masuk pada rangkaian PLL dimana sinyal yang dihasilkan pada rangkaian PLL ini diukur pada keluaran VCO. Adapun sinyal yang dihasilkan akan terkunci pada frekuensi 55 MHz sesuai dengan frekuensi pancaran yang digunakan oleh pemancar. Sinyal yang dihasilkan ini merupakan sinyal modulasi dimana pada hasil pengukuran terlihat bahwa sinyal informasi telah ditumpangkan kedalam sinyal pembawa. Setelah melalui VCO sinyal akan masuk pada rangkaian buffer dimana sinyal akan mudah mengalami interferensi disebabkan karena memiliki daya yang relatif kecil. Sinyal pada keluaran buffer ini merupakan sinyal termodulasi yang sudah dapat dipancarkan. Buffer akan menstabilkan frekuensi yang mengalami pembebanan pada tingkat selanjutnya. Sinyal keluaran dari buffer siap untuk dipancarkan. Sinyal yang dipancarkan ini merupakan sinyal FM yang dipancarkan melalui antena.

Dari data yang didapatkan diketahui bahwa dengan menggunakan frekuensi pancaran 55 MHz kualitas sinyal yang dipancarkan tidak terlalu bagus karena

terdapat banyak noise. Hal ini dapat terlihat dari data sinyal pada RF output yang tidak sesuai dengan sinyal yang seharusnya dihasilkan, dimana sinyal yang ada pada RF output merupakan sinyal FM tetapi pada data pengukuran sinyal FM yang didapatkan tidak bagus.

53

5.1Kesimpulan

Berdasarkan hasil dari pengujian dan analisa maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Frekuensi yang dipancarkan pada pemancar FM ini adalah 55 MHz, dimana pada frekuensi ini sinyal yang dihasilkan banyak dipengaruhi oleh noise.

2. Pemancar FM ini memiliki daya 500 mW dengan jangkauan pancar sekitar 45 meter.

3. Penggunaan Phase Locked Loop pada pemancar FM ini bertujuan untuk mengunci frekuensi pada 55 MHz sehingga frekuensi menjadi stabil.

5.2Saran

Setelah melakukan pengujian pada Pemancar FM ini jangkauan yang didapatkan masih dekat karena pemancar FM ini hanya menggunakan daya pancar 500 mW untuk mengembangkan Tugas Akhir ini maka daya pancar pada pemancar dapat diperbesar sehingga pemancar FM dapat menjangkau daerah yang lebih luas.

PANCARAN 55 MHz

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana muda

Ahli Madya dari Politeknik Negeri Padang

Elsa Yolanda Oktavia

BP.1301051028

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI PADANG

2016

PANCARAN 55 MHz

TUGAS AKHIR

Elsa Yolanda Oktavia

BP.1301051028

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI PADANG

2016

iii

Pertama dan utama sekali Alhamdulillah penulis mengucapkan kepada ALLAH SWT yang telah memberikan nikmat-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan dan Pembuatan Pemancar Modulasi Frekuensi dengan Frekuensi Pancaran 55 MHz”. Shalawat dan salam untuk Nabi Muhammad SAW.

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana muda Ahli Madya dari Politeknik Negeri Padang. Segala penulisan yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan materi yang didapat sewaktu masa kuliah, buku-buku dan informasi dari internet.

Tugas Akhir ini tidak akan tersusun dengan baik tanpa bantuan dari banyak pihak yang ikut berpartisipasi dalam berbagai hal. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan yang sangat besar kepada penulis, tentu saja semua ini tidak terlepas dari peran besar kedua orang tua penulis sehingga Tugas Akhir ini bisa terselesaikan dengan baik. 2. Bapak Aidil Zamri, ST., MT selaku Direktur Politeknik Negeri Padang. 3. Bapak Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom selaku Kepala Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Padang.

4. Bapak Firdaus, ST., MT selaku Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Padang.

5. Ibu Silfia Rifka, SST., MT selaku Pembimbing 1 yang telah banyak meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini.

iv

7. Bapak /Ibu Dosen Program Studi Teknik Telekomunikasi yang telah membekali penulis dengan disiplin ilmu yang berguna bagi penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

8. Teman – teman seperjuangan yang telah banyak berdiskusi dan bekerjasama dengan penulis selama masa pendidikan.

Segala dukungan dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis semoga dapat menjadi kebaikan bagi semua pihak yang tersebut diatas.

Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini bermanfaat untuk diri sendiri dan pembaca. Penulis mohon maaf jika ada salah dan janggal dalam penulisan Tugas Akhir ini.

Padang, September 2016

v

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix DAFTAR LAMPIRAN ... x BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 2

1.3

Rumusan Masalah ... 2 1.4 Batasan Masalah ... 2 1.5 Manfaat ... 3 1.6 Metode Penulisan ... 3 1.7 Sistematika Laporan ... 3 BAB II Pendahuluan ... 5

2.1 Karakteristik Gelombang Radio ... 5

2.1.1 Panjang Gelombang dan Frekuensi ... 5

2.1.2 Kekuatan Medan Listrik ... 7

2.2 Modulasi ... 7

2.2.1 Modulasi Amplitudo (AM) ... 8

2.2.2 Modulasi Frekuensi (FM) ... 8

2.3 Pemancar FM ... 11

2.4 Sistim pemancar FM ... 12

2.4.1 Osilator ... 13

2.4.2 Modulator / Mixer ... 15

2.4.3 Phase Locked Loop (PLL) ... 17

2.4.4 Penyangga ... 20

2.4.5 Penguat Daya ... 22

2.4.6 Antena ... 26 BAB III Perancangan dan Pembuatan Pemancar Modulasi frekuensi dengan

vi 3.2 Perancangan ... 29 3.2.1 Blok Diagram ... 29 3.2.2 Spesifikasi Peralatan ... 33 3.2.3 Rancangan Rangkaian ... 33 3.2.4 Rancangan Mekanik ... 34 3.3 Pembuatan ... 36 3.3.1 Rangkaian ... 36

1. Pembuatan Layout Rangkaian ... 36

2. Perakitan Rangkaian ... 38

3.3.2 Pembuatan Mekanik ... 39

BAB IV Pengujian dan Pembahasan ... 42

4.1 Tujuan Pengukuran ... 42

4.2 Pengujian Perangkat ... 42

4.3 Blok Diagram Pengukuran ... 43

4.4 Langkah – Langkah Pengukuran ... 44

4.5 Hasil Pengukuran ... 44 4.5.1 Sinyal Input ... 44 4.5.2 Gelombang Pembawa ... 46 4.5.3 Output PLL ... 47 4.5.4 Output Buffer ... 48 4.5.5 Sinyal FM ... 48

4.6 Pengujian Sinyal Suara terhadap Jarak ... 49

4.7 Analisa Pengukuran Pemancar FM ... 50

BAB V PENUTUP ... 53

5.1Kesimpulan ... 53

5.2Saran ... 53

vii

Gambar 1 Panjang Gelombang ... 5

Gambar 2 Sinyal Pembawa Sinyal Pemodulasi Sinyal Termodulasi ... 9

Gambar 3 Blok Diagram Sistim Pemancar FM Secara Umum... 12

Gambar 4 Rangkaian Osilator Kristal ... 14

Gambar 5 Modulator FM ... 16

Gambar 6 Blok Diagram Osilator PLL ... 17

Gambar 7 Karakteristik Frekuensi Terhadap Tegangan Kendali ... 19

Gambar 8 Penyangga Positif (a) dan Penyangga Negatif (b) ... 21

Gambar 9 Penguat Kelas A ... 24

Gambar 10 Penguat Kelas B ... 25

Gambar 11 Penguat Kelas AB ... 25

Gambar 12 Penguat Kelas C ... 26

Gambar 13 Blok Diagram Pemancar FM dengan PLL ... 30

Gambar 14 Skematik Pemancar FM ... 33

Gambar 15 Perancangan Box ... 34

Gambar 16 Perancangan Box Tampak Depan ... 35

Gambar 17 Perancangan Box Tampak Belakang ... 35

Gambar 18 Perancangan Box Tampak Samping ... 35

Gambar 19 Perancangan Box Tampak Atas ... 36

Gambar 20 Layout PCB Rangkaian Pemancar FM... 37

Gambar 21 Layout Komponen Pemancar FM ... 38

Gambar 22 Box Tampak Depan ... 40

viii

Gambar 26 Bentuk Sinyal Input Suara ... 45

Gambar 27 Bentuk Sinyal Informasi ... 46

Gambar 28 Bentuk Gelombang Pembawa ... 46

Gambar 29 Bentuk Sinyal Output PLL ... 47

Gambar 30 Bentuk Sinyal Output Buffer ... 48

ix

Tabel 1 Tabel Panjang Gelombang dan Frekuensi Pembawa ... 6

Tabel 2 Tabel Pengaturan Pada IC TC 9122 ... ...31

Tabel 3 Tabel Spesifikasi Peralatan...33

x

Lampiran 2 Lampiran Blok Diagram Pemancar FM 55 MHz...56 Lampiran 3 Lampiran Daftar Komponen Pemancar FM...58 Lampiran 4 Lampiran Proses Pembuatan Pemancar FM...60

50

[1] Arun,Prakash. 2011. “PLL Based High Frequency FM Modulator”, (Online),(https://www.researchgate.net/publication/256133199_PLL_ Based_High_Frequency_FM_Modulator, diakses 12 September 2011).

[2] Daryanto. 2001, Pengetahuan Praktis Teknik Radio, Jakarta : PT. Bumi Aksara.

[3] M. Ibrahim, Ashari. 2015. “Analisa Audio Stereo Encoder untuk Pemancar

Radio Siaran FM”, (Online), (

http://jurnal.itats.ac.id/analisa-audio-stereo-encoder-untuk-pemancar-radio-siaran-fm-3/, diakses 29

Oktober 2015).

[4] M. Kasirin,Jamain. 2007. “Pemancar FM dengan Osilator PLL (Phase

Lock Loop)”, (Online),

(http://www.pustakaskripsi.com/pemancar-fm-dengan-osilator-pll-phaselock-loop-3928.html/, diakses 7 Oktober 2007).

[5] Sugiharti,Rita. 2011. “Analisa Penguatan Sinyal Pada Antena Yagi Untuk Pemancar Radio FM”, (Online), (http://library.gunadarma.ac.id/ repository/view/349983 /analisa-penguatan-sinyal-pada-antena-yagi-untuk-pemancar-radio-fm.html/, diakses 26 Juni 2011).

[6] Onno,Purbo (1997) Membangun Pemancar FM Broadcast Komunitas

Yogyakarta Andi ISBN 978-979-29-0455-0.

[7] Rio,Rama,Faria. 2009. “Rancang Bangun Wireless Home Theater

Menggunakan Modulasi FM (Frequency Modulation)”. Padang :

Teknik Elektro PNP.

[8] Robert,Oman. 2008. “BAB II Dasar Teori”, (Online), (http://elib.unikom. ac.id/files/disk1/647/jbptunikompp-gdl-robertoman-32322-10-unikom _r-i.pdf, diakses 13 April 2008).