Radio penerima FM dengan frequency hopping - USD Repository

FREQUENCY HOPPING

TUGAS

AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh

WIDYONO

NIM : 035114022

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to obstain the

Sarjana Teknik

Degree

in Electrical Engineering

By :

WIDYONO

Student Number : 035114022

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2007

“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini

tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam

kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah”

Yogyakarta,

17

September

2007

Penulis,

Widyono

Three Way:

HE says: Yes and

Gives You

What You Want

HE says: No and

Gives You

Something Better

HE says: Wait and

Gives You The Best

In HIS Own Time.

Ku persembahkan karyaku ini untuk

Tuhan yang Maha Kuasa

Papa dan Mama Ku yang Tercinta

Kakak Ku yang Tersayang

Dan Untuk Semua yang Mempercayai Ku

Teknik

frequency hopping

(FH) merupakan salah satu metode transmisi data

dalam bidang telekomunikasi. Dengan

frequency hopping,

gangguan-gangguan pada

telekomunikasi seperti

jamming

dan

noise

dapat dikurangi. Penelitian ini bertujuan

untuk menghasilkan pemancar FM dengan

frequency hopping

.

Radio penerima FM dengan

frequency hopping

ini terdiri dari dua bagian

utama yaitu bagian pengolahan sinyal radio dan bagian osilator lokal dan pengaturan

frequency hopping

. Bagian pengolahan sinyal radio terdiri dari panguat RF,

mixer

,

dan penguat IF. Bagian osilator lokal dan pengaturan

frequency hopping

terdiri dari

PLL (

Phase Lock Loop

), VCO (

Voltage Controlled Oscilator

),

timer

, dan pembagi

terprogram.

Hasil dari penelitian ini adalah radio penerima FM dengan

frequency

hopping

yang dapat bekerja secara baik dan dapat digunakan baik di dalam ruangan

maupun di luar ruangan. Radio penerima ini bekerja dengan frekuensi

carrier

yang

bergantian pada dua frekuensi yang berbeda yaitu 90 MHz dan 100 MHz dengan

periode

hopping

0,5 detik.

Kata kunci :

frequency hopping

, FM.

to produce FM receiver with frequency hopping.

The FM receiver with frequency hopping is consists of two part. First, radio

signal processing. This part is consists of RF amplifier, mixer, and IF amplifier. The

second is local oscillator and frequency hopping control. This part is consists of PLL

(Phase Lock Loop), VCO (Voltage Controlled Oscillator), timer, and programmable

counter.

The result of the research is the FM receiver with frequency hopping that can

work properly and can be used both indoor and outdoor. The receiver operates in two

carrier frequency, 90 MHz and 100 MHz with 0.5 second hopping period.

Keyword : Frequency Hopping, FM (Frequency Modulation).

Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir yang berjudul.

“Radio Penerima FM dengan

Frequency Hopping

”

.

Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik. Dalam penyusunannya, banyak pihak yang telah membantu dan memberikan

dukungan pada penulis, oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada :

1.

Bapak Damar Widjaja, ST., MT., selaku Pembimbing I dan Bapak Alexius

Rukmono, ST. selaku Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan

waktu untuk membimbing penulis. Terima kasih pula untuk seluruh

dosen-dosenku di Fakultas Teknik atas segala ilmunya yang berguna

2.

Papa, Mama, dan kakak saya di Pontianak, atas segala doa dukungan

sehingga tugas akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya.

3.

Teman-teman bimbingan pak Damar, terutama untuk teman-teman

“Frequency Hopping”

(Merry, Roni, Kelik), atas segala bantuan dan

masukan agar alat tugas akhir saya dapat bekerja dengan tepat.

4.

Teman-teman TE ’03, Winarto, Bakri, Opank, Yosep, Inggit, Angga,

Gigih, Suryo, Yohe, Suvendy, Alex, BoyK, Denis, Rony, Dese dan masih

banyak lagi yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, atas

kebersamaannya selama di TE USD ini.

5.

Teman-teman TE ’04, Willi dan Sevriady yang telah banyak

meminjamkan alat-alat untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

7.

Bapak, Ibu serta teman-teman kost Tasura 52, Njoo, Jigo, Eka, Jimbong,

William, Hartono, Winarto, Maman, Hermes, Aan, Anton, dan Jerry, atas

segala kerbersamaannya selama ini di kost kita.

8.

Teman-teman lain, Jenny, Agnes, Lucy, Anna, Angger, Shinta, Ermin,

Dewi, Mia, Lulu, Erika, Miranda, Yuliana, dan Monic yang telah memberi

semangat kepada saya untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.

9.

Teman-teman di Komunitas Paingan, Suster Okta, Mbak Nita, Mas Darto,

atas semua canda tawa selama ini di komunitas kita.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari

Pembaca agar dalam proses penulisan di kemudian hari dapat semakin baik. Semoga

Tugas Akhir ini dapat bermanfaat secara luas, baik bagi penulis maupun bagi semua

pihak yang membacanya.

Yogyakarta, 17 September 2007

Penulis

HALAMAN JUDUL………

i

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING……….

iii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI………..

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……….

v

HALAMAN PERSEMBAHAN………..

vi

INTISARI……….

vii

ABSTRACT

………...

viii

KATA PENGANTAR……….

ix

DAFTAR ISI………

xi

DAFTAR GAMBAR………...

xiv

DAFTAR TABEL………

xvii

DAFTAR LAMPIRAN………...

xviii

BAB 1. PENDAHULUAN………

1

1.1. Latar Belakang………..

1

1.2. Batasan Masalah………...

4

1.3. Manfaat dan Tujuan Penelitian………..

5

1.4. Metodologi Penulisan……….

5

1.5. Sistematika Penulisan……….

6

BAB 2. DASAR TEORI... 8

2.1. Penerima FM...

8

2.1.1.

Modulasi

Frekeunsi...

8

2.1.2.3.

Penguat

IF...

15

2.2. Kalang Fase Terkunci...

16

2.2.1.

Pembanding

Fase...

17

2.2.2. Osilator Terkendali Tegangan...

20

2.3.

Timer

... 21

2.3.

Frequency

Hopping

... 23

BAB 3. PERANCANGAN...

26

3.2. Bagian Pengolahan Sinyal Radio...

27

3.2.1.

Penguat

RF...

28

3.2.2.

Mixer

dan penguat IF...

31

3.3. Bagian Osilator Lokal dan Pengaturan

Frequency Hopping

... 31

3.3.1.

Osilator

Lokal...

32

3.3.2.

PLL...

33

3.3.3.

VCO...

34

3.3.4.

Timer

... 35

3.3.5.

Programmable Counter

... 37

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN...

40

.4.1. Perangkat Keras Hasil Perancangan...

40

4.2. Hasil Pengujian... 42

4.2.1. Pengujian Kualitas Penerimaan...

42

4.2.2.

Pengamatan

Frequency Hopping

... 52

4.2.2.1. Bagian Osilator Lokal dan

Frequency Hopping

.... 52

4.2.2.2.

Timer

... 57

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN... 59

5.1.

Kesimpulan...

59

5.2.

Saran...

59

DAFTAR PUSTAKA... 61

Gambar 2.1

. Modulasi Frekuensi...

8

Gambar 2.2

Diagram blok penerima... 9

Gambar 2.3

Rangkaian Tertala Seri...

10

Gambar 2.4

Rangkaian Tertala Paralel... 11

Gambar 2.5

Rangkaian Penguat Tertala... 13

Gambar 2.6

Grafik Ic-hfe transistor 2N2222A...

14

Gambar 2.7

Konfigurasi pin-pin CXA1536... 15

Gambar 2.8

Diagram blok PLL... 16

Gambar 2.9

Dua gelombang sinus dengan fasa berbeda... 17

Gambar 2.10

Rangkaian IC 74HC4046………

19

Gambar 2.11

Karakteristik

Phase Comparator

………. 19

Gambar 2.12

VCO dengan dioda varaktor... 20

Gambar 2.13

IC

timer

555...

22

Gambar 2.14

Teknik

frequency hopping

... 23

Gambar 2.15

Interferensi pada transmisi

Frequency Hopping

... 25

Gambar 3.1

Diagram blok radio penerima FM

frequency hopping

... 26

Gambar 3.2

Rankaian penguat RF tertala keluaran... 30

Gambar 3.3

Rangkaian

mixer

dan penguat IF... 31

Gambar 3.4

Rangkaian pembagi frekuensi... 32

Gambar 3.5

Rangkaian PLL...

33

Gambar 3.6

Rangkaian

Voltage Controlled Oscilator

... 34

Gambar 3.10

Bentuk dari TC9122...

38

Gambar 3.11

Diagram blok dari TC9122...

38

Gambar 3.11

Rangkaian

programmable counter

... 39

Gambar 4.1

Blok penerima

frequency hopping

FM...

40

Gambar 4.2

Pengujian kualitas penerimaan...

43

Gambar 4.3

Daya pemancar...

43

Gambar 4.4

Bandwidth pemancar...

45

Gambar 4.5

Sinyal keluaran penguat RF pada saat 90MHz...

46

Gambar 4.6

Sinyal keluaran penguat RF pada saat 100MHz...

47

Gambar 4.7

Spektrum

mixer

... 49

Gambar 4.8

Sinyal informasi 2KHz...

51

Gambar 4.9

Spektrum frekuensi audio pada penerima FM dengan frekuensi

carrier

90 MHz...

51

Gambar 4.10

Spektrum frekuensi audio pada penerima FM dengan frekuensi

carrier

90 MHz...

51

Gambar 4.11

Sinyal VCO saat 90,3MHz... 53

Gambar 4.12

Sinyal VCO saat 99,5MHz...

54

Gambar 4.13

Pengujian kestabilan VCO saat

hopping

... 55

Gambar 4.14

Bentuk keluaran

timer

... 57

Tabel 4.2

. Data kestabilan sinyal...

55

Gambar Rangkaian Keseluruhan

L1

Data spektrum frekuensi sinyal informasi pada radio penerima

L2

Datasheet

2N2222...

L3

Datashee

CXA1538... L4

Datasheet

74HC/HCT4046... L5

Datasheet

LM555...

L6

Datasheet

HEF4060...

L7

Datasheet

MBV2109...

L8

Datasheet

TC9122P...

L9

1.

Latar Belakang

Apa itu

frequency

hopping

? Mungkin seperti itulah pertanyaan orang-orang

awam. Frekuensi

hopping

adalah suatu teknik modulasi dimana sinyal informasi yang

akan dikirimkan dimodulasi dengan sinyal

carrier

yang frekuensinya berganti-ganti

selama komunikasi berlangsung. Teknik modulasi dengan

frequency

hopping

ini

pertama kali digunakan oleh negara Cuba pada masa krisisnya. Kemudian teknik ini

dikembangkan oleh para ahli di IEEE dan implementasi pertama pada 802.11b (WiFi)

[1]. Pada teknik

frequency

hopping

ini, frekuensi

carrier

dari suatu sinyal akan

berubah-ubah, oleh karena itu pada penerima (

receiver

) harus bisa menyesuaikan

frekuesi

carrier

dari pemancar (

transmitter

). Frekuesi

carrier

yang berubah-ubah

tersebut tentu saja masih memiliki pola tertentu, pola tersebut diistilahkan sebagai

pseudo-random frequency sequence

. [1],[2]

Alasan dikembangkanya teknik modulasi

frequency

hopping

karena adanya

keuntungan-keuntungan sebagai berikut:

1.

Dapat menghindari penyadapan, hal ini dikarenakan sinyal informasi dikirimkan

dengan menggunakan sinyal

carrier

yang berubah-ubah tiap waktu.

2.

Tidak mudah terinteferensi.

Tetapi teknik modulasi ini juga tidak terlepas dari kekurangan.

Kekuranganya adalah jika terdapat kesalahan pada pengiriman, baik di pemancar

ataupun dipenerima, untuk mendapatakan secara lengkap, sinyal tersebut harus

dikirim ulang. Berikut dibawah ini akan ditunjukkan gambar ilustrasi untuk frekuesi

hopping

:[1]

(a)

(b)

Gambar 1.1

. Ilustrasi untuk

frequency

hopping

[1]

Aplikasi yang paling jelas dari FH (frekuesi

hopping

) ini adalah pada sistem

transimisi CDMA. Pada sistem CDMA yang menggunakan FH, setiap pasangan

pemancar dan penerima memiliki pola FH

pseudorandom

yang tertentu. Sistem

CDMA dengan FH ini lebih cocok digunakan pada pengguna yang

mobile

atau

berpindah-pindah karenaketepatan waktu tidak begiu berpengaruh dibanding dengan

sistem CDMA dengnan DS (

Delay Spread

). [2]

carrier

. Pada umunnya, FM digunakan pada VHF (

Very High Frequency

) untuk

pancaran kecepatan tinggi yang berupa pembicaraan atau musik. Pada TV analog

biasa, suara dari TV tersebut juga dikirikan dengan teknik modulasi FM. Salah satu

keunggulan dari FM ini adalah

bandwidth

yang besar. Karena

bandwidth

yang besar

ini, FM ini dimanfaatkan untuk komunikasi suara dengan tujuan komersial yang

sering disebut radio amatir. Ada beberapa jenis dari FM, FM yang digunakan pada

radio amatir disebut

wide

-FM atau W-FM, untuk komuniasi radio dua arah disebut

narrow

-FM.[3]

Ada 2 jenis aplikasi dari FM, yaitu aplikasi analog dan digital. Untuk

aplikasi analog maksudnya adalah sinyal informasi berupa sinyal analog, seperti

contonya suara. Contoh dari aplikasi analog adalah radio amatir. Sedangakan untuk

aplikasi digital maksudnya adalah sinyal informasi berupa sinyal digital. Pada

aplikasi digital biasanya digabungkan dengan

shift keying

.

Shift keying

adalah suatu

metode yang berfungsi mengubah sinyal digital ke sinyal analog dan sebaliknya. Jadi

secara umum, FM hanya bisa memodulasi sinyal analog, sedangkan pada pengiriman

sinyal digital, sinyal tersebut harus diubah terlebih dahulu ke sinyal analog, kemudian

setelah pengiriman sinyal tersbut diubah kembali ke sinyal digital. [3]

Dalam skripsi ini akan digabungakan antara teknik frekuensi

hopping

2.

Batasan Masalah

Pembatasan masalah tentang sistem yang akan dirancang dan diteliti adalah

a.

Sistem penerima FM akan dibahas secara mendalam karena bagian ini merupakan

inti dari sistem ini.

b.

Untuk sistem pemancar FM baik yang biasa maupun frekuensi

hopping

tidak

akan dibahas.

c.

Osilator lokal pada radio penerima FM ini akan diganti dengan PLL (

Phase Lock

Loop

) agar bisa didapat sinyal pembawa yang baik dan sekaligus juga dapat mengatur

pergantian frekuensi sinyal pembawa.

d.

Sinyal pembawa pada sistem yang akan dirancang ini, hanya terdiri dari 2

frekuensi dengan waktu masing-masing frekuensi adalah 0.5 detik.

e.

Frekuensi sinyal pembawanya adalah 90MHz dan 100MHz.

f.

Karakter tulisan tanpa batas.

3.

Manfaat dan Tujuan Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah mencari cara baru dalam sistem

telekomunikasi untuk menghindari gangguan-gangguan seperti inteferensi sinyal lain,

4.

Metodologi Penulisan

Dalam penyusunan proposal Tugas Akhir ini menggunakan beberapa

metodologi penelitian sebagai berikut :

a.

Studi pustaka; yaitu mengumpulkan data dan mempelajari berbagai informasi yang

relevan dengan penelitian yang berasal dari buku pustaka, makalah, catatan kuliah, dan

internet.

b.

Wawancara dan diskusi; yakni melakukan wawancara dan diskusi dengan dosen

pembimbing maupun dosen yang relevan dibidangnya dan mahasiswa yang mengerti

tentang dasar-dasar prinsip bagian-bagian dari penelitian.

c.

Mengaplikasikan ilmu dan pengetahuan yang didapat dalam penelitian alat ini.

5.

Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Pendahuluan berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

BAB III PERANCANGAN

Bab ini akan berisi alur perancangan dan perhitungan nilai-nilai komponen

yang digunakan. Di dalam bab ini lebih banyak dibahas blok-blok dari sistem

penerima FM frekuensi

hopping

.

BAB IV DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi data-data hasil percobaan setelah pembuatan alat selesai.

Kemudian data-data tersebut dibandingkan dengan data-data hassil perhitungan

dalam pembahasan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

2.1.

Penerima FM

2.1.1

Modulasi Frekuensi (

Frequency Modulatio,

FM)

Modulasi adalah proses pengubahan atau pengaturan parameter sinyal

berfrekuensi tinggi oleh sinyal informasi berfrekuensi rendah [3]. FM merupakan

salah satu jenis modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa (

carrier

) akan berubah

seiring perubahan sinyal suara atau informasi lainnya. Amplitudo relatif sama.

Sinyal informasi dinyatakan sebagai[4]

V

m

(t) = V

mo

( t +

Φ

)

(2.1)

Sinyal pembawa dinyatakan sebagai

V

c

(t) = V

co

sin ( 2

π

f

c

t +

Φ

)

(2.2)

Dan sinyal FM dinyatakan sebagai

V

FM

(t) = V

co

sin (2

π

[f

c

+ (

Δ

f / V

mo

) V

m

(t) ] t +

Φ

)

(2.3)

Untuk bentuk dari sinyal FM ditunjukkan Gambar 2.1

Gambar 2.1

. Modulasi Frekuensi [5].

(a)

Sinyal informasi. (b) Sinyal carrier. (c) Gelombang termodulasi frekuensi

dengan tegangan sebagai fungsi waktu. (d) Gelombang termodulasi frekuensi

dengan frekuensi sebagai fungsi waktu.

2.1.2

Penerima FM

Pesawat penerima harus melaksanakan sejumlah fungsi. Pertama, penerima

harus dapat memilih sinyal radio FM yaitu dari 88MHz sampai 108MHz dan menolak

sinyal yang diterima tersebut agar dapat digunakan pada proses selanjutnya.

Akhirnya, penerima harus dapat memisahkan sinyal informasi dari sinyal pembawa

dan menyampaikan kepada pemakai[5].

Gambar 2.2

Diagram blok penerima FM [6]

Gambar 2.2 menunjukkan diagram blok penerima FM secara umum.

Penjelasan tiap blok adalah sebagai berikut :

2.1.2.1

Rangkaian Penguat RF Tertala

2.1.2.1.1

Rangkaian tertala

Rangkaian tertala adalah rangkaian yang tergantung dari frekuensinya.

Rangkaian ini biasa dipakai dalam tapis (

filter),

osilator, dan penguat radio.

Rangkaian ini didapatkan dari merangkai induktor dan kapasitor baik secara seri

maupun paralel [7].

Rangkaian tertala seri terdiri atas kumparan yang dihubungkan seri dengan

Gambar 2.3

Rangkaian Tertala Seri [7]

Rumus untuk rangkaian tertala seri adalah sebagai berikut: [7]

Zs = r + jX

(2.4)

Zs = r + j (

ω

L

-C

ω

1

)

(2.5)

Besarnya impedansi adalah:

2

2

X

r

Zs

=

+

(2.6)

karena:

ω

L =

C

ω

1

(2.7)

maka

ω

=

LC

1

(2.8)

sehingga

fo =

LC

π

2

1

Sedangkan rangkaian tertala paralel terdiri atas kumparan yang dihubungkan

paralel dengan sebuah kapasitor. Gambar rangkaian dari rangkaian tala paralel

ditunjukkan oleh Gambar 2.4 [7]

Gambar 2.4

Rangkaian Tertala Paralel [7]

Rumus untuk rangkaian tertala paralel adalah sebagai berikut: [7]

fo =

2 2

1

2

1

L

R

LC

−

π

(2.10)

jika L

2

>> R

2

, maka

fo =

LC

π

2

1

(2.11)

Pada saat frekuensi resonansi maka: [7]

a.

Rangkaian bertindak sebagai resistansi murni. Untuk rangkaian seri, impedansi

minimum, sedang untuk rangkaian paralel impedansinya maksimum.

b.

Arus catu berada sefase dengan tegangan catu. Untuk rangkaian seri, arus catu

2.1.2.1.2

Faktor Q

Faktor Q disebut juga dengan faktor kualitas yang dapat didefinisikan

sebagai perbandingan reaktansi induktif pada resonansi terhadap resistansi pada

rangkaian yang ditala. Faktor Q ini akan mempengaruhi bandwidth. Pada rangkaian

ditala seri mempunyai faktor Q sebesar[7]

Q =

C

L

R

1

(2.12)

sehingga faktor Q pada rangkaian ditala seri disebut juga faktor penguatan tegangan

karena memberikan perbandingan besarnya tegangan reaktif terhadap tegangan yang

diterapkan pada saat resonansi. Sedangkan pada rangkaian ditala paralel mempunyai

faktor Q sebesar

Q =

R

L

ω

(2.13)

2.1.2.1.3

Penguat Tertala

Penguat tertala adalah penguat yang mempunyai

bandwidth

sangat sempit,

karena memiliki faktor Q yang besar. [7]

Gambar 2.5

Rangkaian Penguat Tertala [7]

Dengan analisis DC adalah [7]

a.

Bagian Keluaran

Vcc = Ic.Rc + Vce + Ie.Re

(2.14)

b.

Bagian Masukan

Re

.

.

Rb

Vbe

Ie

Ib

Vcc

=

+

+

(2.15)

Untuk mendapatkan nilai Ic dan

β

digunakan grafik Ic-hfe (pada suhu

kamar) yang diperoleh dari

datasheet

transistor yang digunakan, seperti ditunjukkan

Gambar 2.6

Grafik Ic-hfe transistor 2N2222A [8]

2.1.2.2

Mixer FM

Pada bagian mixer berfungsi untuk mengurangi frekuensi penerimaan

menjadi frekuensi intermediate. Mixer juga menerima sebuah sinyal dari osilator

lokal. Kedua sinyal tersebut kemudian dicampur bersama untuk menghasilkan IF

yang kemudian akan diproses lagi.[9]

OL RX IF

f

f

f

=

−

(2.16)

Karena tidak ada frekeunsi yang bernilai negative maka,

OL RX IF

f

f

f

=

−

(2.17)

Pada perancangan, mixer menggunakan IC CXA1536. Gambar 2.7

Gambar 2.7

Konfigurasi pin-pin dan skema rangkaian CXA1538 [10]

2.1.2.3

Penguat IF

Penguat IF mempunyai dua fungsi utama, yang pertama adalah sebagai filter

bandpass

dan yang kedua adalah sebagai penguat sinyal yang diterima dari mixer.

Setelah dikonversi ke frekuensi

intermediate

, sinyal keluaran

mixer

dikuatkan oleh

beberapa penguat IF. Hampir semua penguatan dari penerima radio dihasilkan pada

bagian penguat IF. Keseluruhan

bandwidth

dari penerima radio biasanya ditentukan

oleh

bandwidth

dari penguat IF. Penguatan yang dihasilkan harus dapat divariasikan

agar dapat menghasilkan sebuah tegangan keluaran yang konstan dari sinyal masukan

Pada perancangan, penguat IF ini menggunakan IC CXA1538. Untuk gambar

skema rangkaian dari CXA1538 telah ditunjukkan pada Gambar 2.7.

2.2.

Kalang Fase Terkunci (

Phase Lock Loop,

PLL)

PLL adalah rangkaian umpan balik kalang tertutup yang menghasilkan

sinyal output yang tersinkronisasi (

lock

) dengan sinyal input. PLL dapat diterapkan

sebagai rangkaian deteksi FM, demodulator AM dan FM, deteksi FSK,

frequency

multiplier

, dan

frequency synthesizer

[13].

Dua parameter penting dalam operasi PLL adalah

Capture Range

dan

Lock

Range

.

Capture Range

±

fC

adalah jangkauan/

range

frekuensi di sekitar frekuensi

pusat di mana PLL mulai terjadi sinkronisasi.

Lock range

±

fL

adalah

jangkauan/

range

frekuensi di sekitar frekuensi pusat di mana PLL dapat

mempertahankan sinkronisasi, dari sejak mulai terjadi. Secara umum

lock range

lebih

lebar dari

capture range

. Jadi PLL dapat mempertahankan sinkronisasi pada

jangkauan frekuensi yang lebih lebar dari jangkauan saat terjadi sinkronisasi.

Gambar 2.8

Diagram blok PLL [13]

Diagram blok PLL sederhana terdiri dari pembanding fasa (

phase

comparator

), filter, dan VCO.

2.2.1.

Pembanding Fase (

Phase Detector,

PD)

Pembanding fasa (

phase comparator

) adalah rangkaian pendeteksi

perbedaan sudut fase dan beda frekuensi antara dua gelombang masukan, dan

membangkitkan suatu keluaran berupa tegangan koreksi dari perbedaan fasa yang

terjadi. [15]

Gambar 2.9

Dua gelombang sinus dengan fasa berbeda [14]

Pada gambar 2.11 ada perbedaan fasa pada dua gelombang sinus

sebagai

sinyal referensi dan

sebagai sinyal dari VCO dengan perbedaan sudut sebesar

sudut

1

f

2

f

e

θ

(

phase error

). Jika sinyal referensi pembanding fase dianggap gelombang

( )

]

sin[

)

(

_{1 1}

1

t

U

t

t

u

=

ω

_n

+

θ

(2.26)

Dengan sudut fasa

θ

₁

merupakan bagian dari fungsi waktu (t), dan dianggap

θ

₁

= 0

untuk t < 0. Sedangkan pada t 0 nilai

≥

θ

₁

=

Δ

φ

)

(

)

(

1

t

φ

u

t

θ

=

Δ

(2.27)

Dimana

adalah bagian dari fungsi step. Fungsi merupakan bagian dari modulasi

fase (modulasinya berbeda), sedang untuk perubahan frekuensi (frekuensi dan

fasenya berbeda) yaitu pada modulasi frekuensi, maka persamaan sinyal referensinya

menjadi [14]

( )

t

u

(

1

)

1 1

1

=

U

sin(

ω

t

+

Δ

ω

t

)

=

U

sin

ω

t

+

θ

u

_{o o}

(2.28)

sudut fasa

θ

₁

dapat ditulis sebagai

( )

t

ω

t

θ

₁

=

Δ

(2.29)

Sinyal yang akan dibandingkan (

), yaitu sinyal dari osilator VCO, adalah sinyal

output

dengan persamaan :

2

f

( )

t

U

[

t

( )

t

]

u

₂

=

₂

cos

ω

_o

+

θ

₂

(2.30)

Jika pembanding fase digunakan pada sistem PLL linier dan bekerja pada frekuensi

tengahnya, maka terdapat beda fase sebesar

( )

_o

90

2

π

antara sinyal referensi dengan

sinyal keluaran. Jika dua sinyal adalah sinyal fungsi sinus, dan satunya fungsi

Perancangan menggunakan komponen aktif IC 74HC4046, dengan

rangkaian ditunjukkan pada gambar 2.12. Pada IC ini terdapat 3 buah pembanding

fase PC1, PC2, dan PC3, sedangkan karakteristik pembanding fase ditunjukkan pada

gambar 2.13.

Gambar 2.11

Karakteristik

Phase Comparator

[14]

2.2.2.

Osilator Terkendali Tegangan (

Voltage Controlled Oscilator

, VCO)

Voltage-controlled oscillators

(VCO) banyak terdapat dibeberapa aplikasi,

seperti pada pengendali frekuensi otomatis,

tuning

radio, dan

phase-locked loop

.

VCO dirancang untuk menghasilkan frekuensi yang berbeda-beda dengan pengaturan

tegangan [7].

Gambar 2.14 memperlihatkan dioda

varactor

yang diaplikasikan untuk

membangun VCO. Nama

varactor

berarti

variable reactor

sehingga pada dioda

varactor

nilai kapasitansi pada sambungan pn dapat diubah-ubah sesuai dengan

prasikap tegangan baliknya [16]. Pada perancangan pemancar FM

frequency hopping

Gambar 2.12

. VCO dengan dioda

varactor

[16].

2.3.

Timer

Timer

555 adalah sebuah IC yang serbaguna dan luas penggunaannya,

karena dapat dirancang pada 2 mode yang berbeda yaitu

monostable

multivibrator

dan

astable multivibrator.

Untuk kebutuhan pembangkit denyut,

timer

555

dioperasikan pada mode

astable multivibrator

[17].

Timer

555 dan konfigurasi pin IC

555 ditunjukkan Gambar 2.22.

Gambar 2.23 adalah bentuk gelombang

output

IC 555 pada mode

astable

multivibrator

. Waktu

charge

dan

discharge

dirumuskan dengan

)

(

7

,

0

₁

1

C

R

A

R

B

T

≈

+

B

R

C

T

2

≈

0

,

7

1

sedangkan frekuensi gelombang kotak adalah

)

2

(

4

.

1

1

1

1 2

1

T

C

R

A

R

B

T

T

f

+

=

+

=

=

(2.32)

duty cycle

(

D

) dari gelombang timer 555

astable multivibrator

adalah

%

100

2

R

x

R

R

R

D

B A

B A

+

+

=

(2.33)

(b)

Gambar 2.13

. IC

timer

555

(a). Diagram blok

timer

555. (b).Konfigurasi

timer

555

mode

astable multivibrator.

[18].

2.4.

Frekuensi Hopping

Frequency hopping

atau lompatan frekuensi adalah perubahan frekuensi

sinyal pembawa secara periodis yang diatur oleh algoritma tertentu. Frekuensi ini

akan membawa informasi selama perioda tertentu dan berpindah ke frekuensi yang

Gambar 2.14

Teknik

frequency hoppingi.

[16]

Anak panah pada gambar 2.16 menunjukkan urutan lompatan (

hop

)

frekuensi, dari frekuensi

, demikian

berulang-ulang. Perpindahan frekuensi terjadi beberapa ratus sampai beberapa ribu

kali dalam satu detik. Stasiun penerima juga harus melakukan perpindahan frekuensi

dengan lompatan yang sama supaya informasi yang dikirimkan dapat diterima

kembali.

6

4

5

2

7

3

1

f

f

f

f

f

f

f

→

→

→

→

→

→

Frequency hopping

merupakan salah satu dari teknik spektrum tersebar

(

spread

-

spectrum

) dimana

bandwidth

yang digunakan jauh lebih lebar dari

bandwidth

minimum yang diperlukan untuk mengirimkan informasi yang sama jika

menggunakan pembawa tunggal .

Sistem komunikasi yang menggunakan teknik

spread spectrum

akan

mempunyai kelebihan dalam aplikasinya , meliputi : [16]

2.

Penekanan

interferensi

dari luar,

3.

Mampu melawan

multipath fading

,

4.

Low probability of intercept

(LPI),

5.

Komunikasi yang aman,

6.

Perbaikan efisiensi spektral.

Lompatan dari satu frekuensi ke frekuensi yang lain diatur secara berurutan

atau secara acak dengan menggunakan sandi pseudorandom. Sandi pseudorandom

adalah sandi acak yang mempunyai deretan sandi yang akan terulang secara periodis

dalam perioda yang cukup lama. Dengan mengacak pola lompatan, sinyal penggangu

(

interfering signal

) diharapkan dapat dihindari. Jika interefensi muncul dan

menggangu salah satu kanal berfrekuensi, misal

, maka sinyal pembawa akan

selalu mengalami gangguan tetapi hanya saat berada pada frekuensi

. Hal ini

diperlihatkan pada gambar 2.17.[16]

2

f

2

f

PERANCANGAN

3.1.

Diagram Blok dan Penjelasan Umum

Rangkaian radio penerima FM dengan

frequency hopping

terdiri dari

sembilan bagian, yaitu: penguat RF,

mixer

, penguat IF

,

penguat AF, osilator kristal,

PLL, VCO, dan

programable counter.

Kesembilan bagian ini dapat dikelompokan

menjadi dua bagian utama, yaitu bagian pengolahan sinyal radio dan bagian osilator

lokal dan pengaturan

frequency

hopping

. Bagian pengolahan sinyal radio terdiri dari

penguat RF, mixer, penguat IF, dan penguat audio. Sedangkan untuk bagian osilator

lokal dan pengaturan

frequency hopping

terdiri dari osilator kristal, PLL, VCO, dan

programmable counter

. Gambar 3.1 menunjukkan digram blok dari radio penerima

FM

frequency hopping

.

Gambar 3.1

Diagram blok radio penerima FM

frequency hopping

Pada awalnya, sinyal radio ditangkap oleh antena penerima. Karena antena

akan menangkap semua sinyal yang ada, maka penguat RF akan memilih sinyal FM

dan kemudian dikuatkan. Setelah sinyal tersebut dikuatkan oleh penguat RF,

kemudian sinyal FM tersebut dicampur dengan sinyal dari osilator lokal yang berupa

rangkaian PLL dan VCO yang telah diatur oleh

programable counter

pada

mixer

.

Hasil keluaran dari

mixer

adalah sinyal IF. Sinyal IF ini akan dikuatkan oleh penguat

IF. Karena penguat IF juga berfungsi sebagai filter

bandpass,

maka keluaran dari

penguat IF berupa sinyal informasi. Setelah didapat sinyal informasi, sinyal tersebut

akan dikuatkan lagi agar daya dari sinyal tersebut dapat membunyikan speaker.

Penguat RF menggunakan rangkaian penguat tertala. Sedangkan

mixer

dan

penguat IF menggunakan IC dengan tipe CXA1538. Penguat AF menggunakan

sebuah

tone control

. Osilator kristal menggunakan komponen kristal sebesar 6.4MHz,

kemudian frekuensi tersebut dibagi sampai menjadi 6.25KHz. Pada bagian PLL, yang

terdiri dari

phase detector

menggunakan HCT4046. Kemudian untuk VCO akan

menggunakan rangkaian dari sebuah referensi yang menggunakan dioda varaktor.

Dioda varaktor yang digunakan adalah MV2109.

Programable counter

menggunakan

kombinasi IC TC9122 dan suatu pembangkit sinyal kotak dengan periode 0.5 detik.

3.2.

Bagian Pengolahan Sinyal Radio

3.2.1.

Penguat RF

Penguat RF (

Radio Frequency

) pada FM berfungsi sebagai penguat sinyal

yang diterima dari antena dan juga berfungsi sebagai pembatas frekuesi-frekuensi lain

selain yang diinginkan. Penguat RF berupa rangkaian penguat tertala LC.

Perancangan penguat RF tertala untuk penerima FM ini memiliki spesifikasi

frekuensi tengah 95MHz dan

bandwidth

-nya adalah 10MHz.

Berikut ini adalah perancangan nilai-nilai komponennya:

a.

Perancangan untuk sinyal AC:

Dengan menggunakan persamaan (2.9)

LC

fo

π

2

1

=

Dapat diperoleh:

18 9 6

10

8066

.

2

10

675

.

1

1

2

.

596902604

2

1

10

95

− −

×

=

×

=

=

=

×

LC

LC

LC

LC

π

Jika kita mengasumsikan nilai L adalah 1

μ

H,

b.

Perancangan bias DC:

Bagian keluaran

Transistor yang digunakan adalah 2N2222A dan nilai Ic yang digunakan adalah

50mA, kemudian dari datasheet bisa diketahui nilai hfe-nya dari grafik Ic-hfe.

Asumsikan nilai hambatan dalam induktor adalah 2

Ω

Dengan menggunakan persamaan (2.14),

E E C

Vce

I

R

R

Ic

Vcc

=

×

+

+

×

Dapat diperoleh

)

(

9

.

5

)

(

9

.

5

)

(

6

1

.

0

12

)

(

6

2

10

50

12

3 B C E E B C E B C E B C

I

I

R

R

I

I

R

I

I

R

I

I

+

=

×

+

=

×

+

+

+

=

×

+

+

+

×

⋅

=

−

Nilai Ib adalah

hfe

I

I

B

=

C

Jadi nilai Re dapat dihitung sebagai berikut:

Ω

=

⋅

+

⋅

=

_{− −}

4

.

117

10

25

.

0

10

50

9

.

5

3 3 E E

R

R

Bagian masukan:

Dengan menggunakan persamaan (2.15) akan dihitung nilai-nilai komponen lain,

E E B

B

R

Vbe

I

R

I

Vcc

=

×

+

+

×

Ω

=

Ω

=

×

⋅

=

+

×

⋅

=

×

⋅

+

+

×

⋅

=

− − − −

K

R

R

R

R

R

B B B B B

6

.

21

21600

10

25

.

0

4

.

5

599

.

6

10

25

.

0

12

4

.

117

10

25

.

50

7

.

0

10

25

.

0

12

3 3 3 3

Gambar 3.2 adalah gambar rangkaian penguat RF

3.2.2.

Mixer

dan Penguat IF

Mixer

pada penerima FM ini adalah berfungsi untuk memisahkan sinyal

carrier

dengan sinyal berita. Keluaran dari

mixer

ini belum sepenuhnya berupa sinyal

berita (audio), tetapi masih berupa sinyal frekuensi

intermediate.

Penguat IF

berfungsi sebagai penguat sinyal keluaran

mixer

dan juga sebagai filter

bandpass

.

Pada bagian

mixer

dan penguat IF akan digunkan IC dengan tipe CXA1538.

5V

CXA1538

22 18

16

13

6

5

7

30

FM OSC FM RF in

FM FE out

FM IF in

Lch Out Rch Out

VC

C

GN

D

CF

1 2

3

R1

330 C1

0,022u

R2 3,3K C2

C

Masukan dari penguat RF

Masukan dari VCO

Keluaran ke tone control

Gambar 3.3

Rangkaian

mixer

dan penguat IF

3.3.

Bagian Osilator Lokal dan Pengaturan

Frequency Hopping

Bagian ini meliputi osilator kristal, PLL, VCO,

pragrammable counter

dan

3.3.1.

Osilator Kristal

Osilator kristal yang terpasang pada masukan PLL akan digunakan sebagai

frekuensi

step

untuk mengatur kenaikan dari frekuensi yang dihasilkan VCO.

Frekuensi step yang digunakan adalah 6.25KHz. Nilai frekuensi step ini merupakan

suatu persetujuan internasional untuk penerima FM menggunakan PLL. Untuk

menghasilkan frekuensi 6.25KHz digunakan osilator kristal 6.4MHz yang dirangkai

seperti pada Gambar 3.6. IC HC4060 berfungsi sebagai pembagi frekuensi sebanyak

1000 dan menggunakan kapasitor untuk mendekatkan frekuensinya.

R1 R C1 100p Y1 6.4Meg C2 39p U1 4060 11 12 7 5 4 6 14 13 15 1 2 3 9 10 PI RST Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q12 Q13 Q14 PO PO Out

Gambar 3.4

Rangkaian pembagi frekuensi

Keluaran dari rangkaian ini, yaitu yang terletak pada pin 15 akan digunakan

3.3.2.

PLL

PLL ini dirancang agar berfungsi sebagai penghasil sinyal osilator lokal.

IC PLL pada rancangan ini tidak termasuk VCO, jadi digunakan VCO diluar

dari IC PLL. IC PLL yang digunakan adalah HCT4046.

Pada IC HCT4046 ini yang diutamakan adalah bagian

phase detector

, yaitu pin 3

untuk masukan sinyal dari VCO, pin 14 untuk masukan sinyal dari osilator kristal,

pin 2 untuk keluaran dari

phase detector

1 dan pin 13 untuk keluaran

phase detector

2.

Gambar 3.5 adala gambar rangkaian dari PLL dengan menggunakan IC

HCT4046.

Masukan dari osilator kristal Masukan dari VCO

Keluaran menuju ke masukan VCO

U3 74HC4046 3 4 14 6 7 5 11 12 1 2 13 9 10 15 CIN VCOUT SIN CX CX INH R1 R2 PP P1 P2 VCOIN DEMO ZEN R1 R R2 R C1 500pF

3.3.3.

VCO

Perancangan VCO mengacu pada Gambar 3.6 yang didapat dari salah satu

referensi VCO PLL [20]. Dioda

varactor

D2 dan D3 sebagai kapasitor variabel

dikendalikan oleh tegangan LPF, sehingga memiliki nilai kapasitansi tertentu pada

saat tegangan LPF tertentu. C1,C2,C3,C4,D2,D3 dan L1,L2,L3,L4,L5,L6 merupakan

komponen penghasill osilasi. Frekuensi 100 MHz dan 90 MHz didapat dengan

mengatur nilai kapasitansi D2 dan D3. Nilai L1,L2,L3,L4,L5,L6 adalah 2 lilit

coil

6mm, sedangkan Transistor Q1,Q2,Q3,Q4 merupakan transistor yang mengatur

feedback

osilasi.

R10 120 Siny al Inf ormasi

C3 22 pF L1 12 V L3 C5 1 nF R7 150 C2 68 pF dari LPF R13 330 D1 MV2107 1 2 R12 22k Q4 BF494 1 3 2 D2 MV2107 1 2 R14 150 L2 R11 68k Q2 BF494 1 3 2

C9 1 nF C1 68 pF R8 120 R6 15k Q3 BF494 ₁ 3 2 C8 1 nF

L6 R9 68k R3 330 C15 1 nF C18 4700 uF

R5 150 _BF494Q1

1 3 2 L7 FB1 R4 22k R15 15k

C10 15 pF R1

330 C14

0,01 uF

L5

C7 _{15 pF}

C13 220 uF

C11 22 pF C4 5 pF C12 1 nF R2 330 out L4

C6 22 pF

3.3.4.

Timer

LM555 ini berfungsi sebagai

timer

atau sering disebut multivibrator.

Digunakan tipe multivibrator astabil karena tipe ini menghasilkan aliran kontinue.

LM555 digunakan untuk memacu detak IC TC9122P sebagai pembagi terprogram.

Pada rangkaian LM555 digunakan 2 buah resistor eksternal yang berfungsi

untuk pengisian dan pengosongan kapasitor dan sebuah dioda yang berfungsi sebagai

pembalik untuk mendapatkan

duty cycle

50%.

Untuk mendapatkan

duty cycle

50% (Ton = Toff) maka akan diperoleh nilai

R1 = R2 ini untuk kondisi dioda ideal, tetapi pada kenyataannya tidak seperti ini nilai

R1 dan R2 akan mendekati dan diperoleh nilai R2 lebih besar dari R1. Skema

rangkaian ditunjukkan pada gambar 3.7, dan hasil simulasi ditunjukkan pada gambar

3.8, dengan perhitungan sebagai berikut :

Ω

=

Ω

=

=

=

−

K

R

x

x

R

Ln

C

R

Ton

8

.

21

21859

1

693

.

0

10

.

33

1

5

.

0

2

.

.

1

6

; asumsi C = 33uF

Ω

=

Ω

=

=

=

−

K

R

x

x

R

Ln

C

R

Toff

8

.

21

21859

2

693

.

0

10

.

33

2

5

.

0

2

.

.

2

6

Setelah dilakukan simulasi maka nilai R1 dan R2 berbeda, R2 lebih besar

Gambar 3.7

Rangkaian LM555

3.3.5.

Programmable Counter

Pada perancangan ini, digunakan sebuah

programmable counter

. Fungsi dari

programmable counter ini adalah sebagai pengatur frekuensi

hopping

.

Pada bagian

programmable counter

ini mengguanakan IC TC9122 yang

berfungsi sebagai penghasil tegangan tertentu dengan kode-kode tertentu, kemudian

IC timer 555 dan sebuah IC gerbang

not

yang keduanya digunakan sebagai penghasil

waktu pergantian. Perancangan untuk nilai-nilai bit yang akan diberikan pada IC

TC9122 harus disesuaikan dengan perancangan VCO agar sesuai dengan frekuensi

yang diinginkan. Pada perancangan VCO, didapat bahwa untuk menghasilkan

frekuensi 100MHz, dioda varaktor harus diberi tegangan sebesar -5V. Sedangkan

untuk dapat menghasilkan frekuensi sebesar 90MHz, dioda varaktor harus diberi

tegangan sebesar -2V. Jadi TC9122 dikondisikan sedemikian rupa agar keluarannya

adalah -5V dan -2V. Karena pada datasheet tidak diinformasikan tentang hubungan

bit-bit yang digunakan dengan nilai tegangan yang dikeluarkan maka untuk

mendapatkan tegangan sebesar -2V dengan -5V harus menggunakan sistem

Try and

Error

(coba-coba).

Gambar 3.9

Bentuk dari TC9122 [19]

Sedangkan untuk blok diagram dari TC9122 di tunjukkan pada gambar 3.11

Gambar 3.10

diagram blok dari TC9122 [19]

Berikut ini adalah gambar rangkaian untuk

programmable counter

dan

5V D1 1N4002 1 2 U5 LM555 2 5 3 7 6 4 8 1 TR CV Q DIS THR R VCC GND SW4 SW DIP-6

1 2 3 4 5 6 12 11 10 9 8 7 SW2

SW DIP-8

1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 SW1

SW DIP-8

1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9

SW3 SW DIP-6

1 2 3 4 5 6 12 11 10 9 8 7

R1 22K C1 100nF C2 33uF R2 17K J9 CON18A 1 3 5 7 9 11 13 15 17 2 4 6 8 10 12 14 16 18 VDD A0 C0 A1 C1 A2 C2 A3 Pout Pin B0 D0 B1 D1 B2 D2 B3 GND U6 NOT 1 2 Output Input

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Perangkat Keras Hasil Perancangan

Perangkat keras hasil perancangan terdiri dari beberapa blok yang

kesemuanya tergabung dalam satu kotak seperti ditunjukkan Gambar 4.1. Tabel

4.1 menunjukkan nama tiap bagian dan fungsi secara umum.

(a)

(b)

Gambar 4.1

Blok penerima

frequency hopping

FM

.

(a). tampilan didalam kotak. (b). tampilan depan.

(c)

Gambar 4.1

(lanjutan) Blok penerima

frequency hopping

FM

.

(c). tampilan atas.

Tabel 4.1

Bagian-bagian dari perangkat radio dan fungsi secara umum.

No.

Nama Bagian

Fungsi Bagian

1.

Blok Penguat RF

Menguatkan sinyal yang diterima dari

pemancar

2. Blok

Programmable

Counter

Mengatur frekuensi keluaran

3.

Blok Osilator Kristal dan

PLL

Sebagai frekuensi referensi

4. Blok

Timer

Mengatur waktu perpindahan antara satu

frekuensi ke frekuensi lain

Tabel 4.1

(lanjutan) Bagian-bagian dari perangkat radio dan fungsi

secara umum.

No

Nama Bagian

Fungsi Bagian

6.

Blok VCO

Penghasil frekuensi

carrier

7. Blok

Mixer

dan penguat

IF

Mendemodulasi sinyal termodulasi dan

menguatkannya.

8.

Blok Penguat Audio

Menguatkan sinyal informasi yang telah

diperoleh

9.

Jack GND

Sebagai sumber catu daya

ground

10. Jack

12V

Sebagai sumber catu daya 12V

11.

Jack 5V

Sebagai sumber catu daya 5V

12.

Potensio

Mengatur suara rendah (Bass)

13. Jack

Output

Audio

Sebagai tempat sambungan menuju

speaker

aktif

14.

Potensio

Mengatur suara tinggi (Treble)

15

Potensio

Mengatur suara secara keseluruhan

16

Antena

Menerima sinyal dari pemancar

4.2

. Hasil Pengujian

4.2.1. Pengujian Kualitas Penerimaan

Gambar 4.2

Pengujian Kualitas Penerimaan.

Kedua blok pemancar FM diatur untuk mengirimkan frekuensi

carrier

90MHz dan 100MHz. Sinyal dari pemancar diterima oleh penerima FM

Frequency Hopping

. Kedua pemancar FM memiliki spesifikasi daya pancar yang

berbeda. Untuk pemancar 90MHz memiliki daya pancar sebesar 61,6dB dan

pemancar 100MHz memiliki daya pancar sebesar 134dB. Gambar 4.3

menunjukkan daya dari pancaran.

(a)

(b)

Gambar 4.3

(lanjutan) Daya pemancar.

(b) Pemancar 2 (100MHz).

(a)

(b)

Gambar 4.4

Bandwidth pemancar.

(a) Pemancar 1 (90MHz.). (b) Pemancar 2 (100MHz).

Pengujian untuk keluaran RF ini diambil pada saat pemancar mengirimkan sinyal

termodulasi dengan sinyal informasi sebesar 2KHz dengan amplitudo 2,5V.

Selain dapat menunjukkan penalaan penguat RF pada frekuensi 90MHz

dan 100MHz, Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 dapat menunjukkan bahwa sinyal yang

diterima oleh penguat RF adalah sinyal FM.

Gambar 4.5a adalah bentuk sinyal yang diterima pada saat pemancar

90MHz diaktifkan dan Gambar 4.5b adalah spektrum dari sinyal tersebut.

(a)

(b)

Gambar 4.6a adalah bentuk sinyal yang diterima pada saat pemancar

100MHz diaktifkan dan Gambar 4.6b adalah spektrum dari sinyal tersebut.

(a)

(b)

Amplitude sinyal keluaran penguat RF pada saat frekuensi 90MHz

adalah sebesar 616mVpp, sedangkan pada saat frekuensi 100MHz adalah sebesar

592mVpp. Untuk amplitudo sinyal dari pemancar sendiri terukur sebesar 8Vpp

tepat pada ujung antenna pemancar, baik untuk sinyal 90MHz maupun 100MHz.

Jadi penguatan dari penguat RF adalah 0,077 untuk frekuensi 90MHz dan 0,074

untuk frekuensi 100MHz. Walaupun tidak dapat dibandingkan dengan

perancangan karena tidak dibahas tentang penguatan tegangan tetapi diketahui

bahwa penguatan tegangan sebesar 0,077 dan 0,074 adalah penguatan yang sangat

kecil.

Pengujian berikutnya adalah pada bagian

mixer

dan penguat IF yang

keduanya terintegrasi didalam sebuah IC CXA1538.

Masukan dari

mixeri

adalah sinyal

termodulasi dari penguat RF dan

sinyal dari VCO. Keluaran dari

mixer

adalah sinyal termodulasi dengan frekuensi

sebesar frekuensi sinyal VCO.

Karena keluaran dari penguat IF langsung digabungkan dengan detektor

dan penguat audio didalam IC, maka keluaran penguat IF tidak dapat diamati.

Tetapi frekuensi sinyal keluaran penguat IF dapat dihitung yaitu frekuensi

keluaran

mixer

dikurang 10,7MHz.

(a)

(b)

Gambar 4.7

Spektrum

mixer

(a)

Saat pemancar 1 (90MHz) aktif. (b) Saat pemancar 2 (100MHz) aktif.

sebesar frekuensi keluaran

mixer

dikurang 10,7MHz. Saat pemancar 1 aktif, maka

frekuensi keluaran penguat IF adalah sebesar 80,8MHz dan saat pemancar 2 aktif,

frekuensi keluaran penguat IF adalah sebesar 89,3MHz.

Pengujian juga dilakukan dengan mengamati dan mendengarkan kualitas

sinyal informasi yang diterima oleh penerima

frequency hopping

. Gambar 4.7

menunjukkan sinyal informasi yang dikirimkan yaitu sinyal sinus dari AFG

(

Audio Function Generator

). Sinyal informasi yang dikirim berupa

tone

memiliki

tegangan sebesar 5 Vpp dan frekuensi 2KHz.

Gambar 4.8

Sinyal informasi 2KHz.

Gambar 4.9

Spektrum frekuensi audio pada penerima FM dengan frekuensi

carrier

90 MHz.

Gambar 4.10

Spektrum frekuensi audio pada penerima FM dengan frekuensi

carrier

100 MHz.

Selanjutnya pengamatan juga dilakukan dengan mengamati kualitas bunyi

tinggi frekuensi sinyal informasi, semakin tinggi pula bunyi

tone

yang terdengar

demikian pula sebaliknya. Data untuk frekuensi lain dapat dilihat pada lampiran.

Karena adanya perbedaan daya pancaran dari kedua pemancar, maka

kualitas bunyi

tone

antara saat 90MHz dengan 100MHz akan terdengar berbeda

walaupun dengan sinyal informasi yang sama.

4.2.2. Pengamatan

Frequency Hopping

4.2.2.1. Bagian Osilator Lokal dan Pengaturan

Frequency Hopping

Bagian osilator lokal dan pengaturan

frequency hopping

, menghasilkan

frekuensi sebesar 90,3MHz dan 99,5MHz secara bergantian. Frekuensi 90,3MHz

dan 99,5MHz diukur menggunakan

frequency

counter. Sebenarnya frekuensi yang

diharapkan adalah sebesar 90MHz dan 100MHz, tetapi karena keterbatasan VCO

maka hanya dapat dihasilkan sinyal dengan frekuensi 90,3MHz dan 99,5MHz.

Waktu pergantian antara frekuensi 90,3MHz ke 99,5MHz dapat diatur melalui

sebuah potensio yang ditunjukkan oleh poin 5 pada gambar 4.1.

(a)

(b)

Gambar 4.12 menunjukkan bentuk sinyal dan spketrum dari sinyal

99,5MHz.

(a)

(b)

4.2.2.1.1 Pengujian Terhadap Kestabilan Sinyal

Pengujian terhadap kestabilan sinyal dilakukan untuk melihat kestabilan

VCO dalam menghasilkan sinyal dengan frekuensi yang tepat. Pengujian

dilakukan dengan model sistem yang ditunjukkan pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13

Pengujian kestabilan VCO saat

hopping.

Sinyal keluaran blok VCO diukur dengan menggunakan

frequency

counter

selama 300 detik. Tabel 4.2 adalah data yang didapat ketika proses

hopping

berlangsung dan pengambilan data dilakukan setiap 30 detik

Tabel 4.2

Tabel data kestabilan sinyal.

Detik ke...

Untuk Frekuensi F

1

Untuk Frekuensi F

2

1 99,533MHz

90,392MHz

30 99,533MHz

90,391MHz

60 99,532MHz

90,391MHz

90 99,531MHz

90,390MHz

Tabel 4.2

(lanjutan) Tabel data kestabilan sinyal.

Detik ke...

Untuk Frekuensi F

1

Untuk Frekuensi F

2

150 99,529MHz

90,387MHz

180 99,529MHz

90,387MHz

210 99,528MHz

90,387MHz

240 99,528MHz

90,387MHz

270 99,528MHz

90,387MHz

300 99,527MHz

90,386MHz

Nilai rata-rata (

X

)

99,5297MHz 90,3888MHz

Persen galat (%)

0,4703

0,432

Ket: F

1

= pada saat VCO 99,5MHz

F

2

= pada saat VCO 90,3MHz

Berdasarkan tabel 4.2 terlihat bahwa persen rata-rata galat

error

frekuensi

carrier

cukup kecil yaitu 0,47 % untuk frekuensi

carrier

100MHz dan 0,43 %

untuk frekuensi

carrier

90MHz. Dari prosentase

error

itu dapat dikatakan bahwa

sinyal yang dihasilkan VCO memiliki frekuensi yang cukup stabil saat

hopping

berlangsung.

4.2.2.2.

Timer

Sesuai dengan batasan masalah, waktu pergantian antara frekuensi

90MHz dengan frekuensi 100MHz yang diharapkan adalah sebesar 0,5 detik.

Alasan menggunakan periode

hopping

0,5 detik adalah waktu yang tepat untuk

memungkinkan terjadinya

frequency hopping

. Jika waktu terlalu cepat,

diperkirakan PLL belum mampu untuk mengunci frekuensi VCO dan jika terlalu

lambat, keunggulan

frequency hopping

tidak akan terlihat.

Gambar 4.14 menunjukkan bahwa hasil yang diperoleh tidak

sepenuhnya tepat. Terjadi pergeseran sebesar 20ms dari yang diharapkan.

Gambar 4.14

Bentuk keluaran

timer.

sinkronisasi antara pemancar dengan penerima, maka selisih periode

hopping

ini

tidak akan berpengaruh. Tetapi dalam perkembangan untuk sinkronisasi pemancar

dengan penerima periode

hopping

akan sangat berpengaruh jika terjadi selisih.

Karena adanya perbedaan amplitudo hasil keluaran VCO antara

frekuensi 90,3MHz dengan frekuensi 99,5MHz, maka pembuktian terjadi

frequency hopping

dapat dibuktikan dengan mengukur VCO dengan

timer

dengan

dua channel osiloskop. Gambar 4.15 merupakan gambar yang diperoleh sebagai

pembuktian.

Gambar 4.15

Sinyal pembuktian terjadi

frequency hopping.

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pengamatan dan pembahasan pada rangkaian Radio

Penerima FM

Frequency Hopping

, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

1.

Alat yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perancangan.

2.

Radio penerima dapat menala dengan baik pemancar dengan frekuensi

carrier

90MHz dan 100MHz secara bergantian.

3.

Periode

hopping

untuk satu frekuensi adalah 0,52 detik dan sedikit bergeser

dari batasan masalah.

5.2 Saran

1.

Radio Penerima FM

Frequency Hopping

ini belum dilengkapi dengan system

sinkronisasi antara pemancar dengan penerima. Pada perkembangan

berikutnya diharapkan system sinkronisasi tersebut dapat diterapkan. Dalam

sinkronisasi, hal yang paling penting untuk diperhatikan adalah periode

hopping

. Antara penerima dengan pemancar harus memiliki periode

hopping

yang sama.

2.

Pada Radio Penerima FM

Frequency Hopping

ini dapat dikembangkan

dengan menambah jumlah frekuensi

carrier

yang akan diganti-ganti dalam

satu detik.

[2]. John g. Proakis, Masoud Salehi.,

Communication System Engineering

, Prentice Hall

Inc, New Jersey, 1994.

[3].

www.kompas.com

[4].

http://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_modulation

[5]. Kennedy, George,

Electronic Communication System

, 3rd edition, Mcgraw Hill Book

Company, 1984

[6]. http://n.ethz.ch/student/rodonil/da/bericht/node4.html

[7]. Dennis Roddy, Kamal Idris, Jhon Coolen.,

Electronic Communication. 4

rd

edition

,

Prentice Hall Inc, New Jersey, 1995.

[8]. _____, ________, 2N2222A,

High Speed Switches

, www.st.com, 1999

[9].

http://www.radartutorial.eu/17.bauteile/bt34.en.html

[10]. _____, ________, CXA1538,

FM Stereo / AM Radio

, Sony.

[11]. http://soral.as.arizona.edu/230GHz/node4.html

[12]. Robert Boylestad, Louis Nashelsky,

Electronic Devices and Circuit Theory

6

th

editon

, Prentice Hall Inc, New Jersey, 1996.

[13]. Paul . Young,

Electronic Communication Techniques 5

th

edition

, Prentice Hall Inc,

New Jersey, 2004.

[14]. Malik, N. R.

Electronic Circuit Analysis, Simulation and Design

, New Jersey,

Prenticehall International Inc, 1995.

[15]. _____, ______, 74HC/HCT4046A,

Phase-locked-loop with VCO

, Philips

Semiconductors

[16]. Wijaya, Damar, “Peningkatan Kapasitas Sistem dan Kualitas Sinyal Pada Jaringan

GSM dengan Frekuensi Hopping”, Majalah SIGMA., vol 5. No 2, hal. 171-183, Juli

2002.

[17]. Jain, R.P,

Modern Digital Electronics

, 3rd edition, Mcgraw Hill Book Company,

New York, 2004.

[18]. _____, ________, LM555/NE555/SA555

Singel Timer

, www.Fairchildsemi.com,

2004.

[19]. _____, ______, TC9122P ,

High-Speed BCD Programmable Counter

, Audio

Digital IC.

5V 12V 5V C2 10nF Q1 2SC829 2 3 1 R2 594 10nF R11 R18 R21 R20 R13 R22 CF 1 3 C8 L2 L3 R1 330 L5 L6 R2 3,3K C1 0,022u C Var C4 10nF C15 1nF D1 1N4002 1 2 U5 LM555 2 5 3 7 6 4 8 1 TR CV Q DIS THR R VCC GND SW4 SW DIP-6

1 2 3 4 5 6 12 11 10 9 8 7

SW2 SW DIP-8

1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9

SW1 SW DIP-8

1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9

SW3 SW DIP-6

1 2 3 4 5 6 12 11 10 9 8 7

R1 22K C2 33uF R2 17K C14 C12 C11 C13 C16 C17 C19 C20 C18 C10 CXA1538 22 18 13 6 5 30 FM OSC FM RF in

FM IF in

Lch Out Rch Out GN D C1 100nF J9 CON18A 1 3 5 7 9 11 13 15 17 2 4 6 8 10 12 14 16 18 VDD A0 C0 A1 C1 A2 C2 A3 Pout Pin B0 D0 B1 D1 B2 D2 B3 GND L7 + C23 R8 3K3 R7 6K8 R17 R16 R19 D1 D2 R9 3K3 R14 R10 U1 4060 11 12 7 5 4 6 14 13 15 1 2 3 9 10 16 8 PI RST Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q12 Q13 Q14 PO PO VD D VSS U2 74HC4046 3 4 14 6 7 5 11 12 1 2 13 9 10 15 16 8 CIN VCOUT SIN CX1 CX2 INH R1 R2 PP P1 P2 VCOIN DEMO ZEN VD D VS S R12 R15 R1 R C3 500pF C2 39pF C1 100pF L4 C9 L1 Xtal 6.4Me R3 R R2 R Tone Control

1 _{In Out} 2

Data spektrum frekuensi sinyal informasi pada radio penerima

Frekuensi

carrier

pemancar 90 MHz

1.

sinyal informasi 1 kHz

3.

sinyal informasi 3 kHz

5.

sinyal informasi 5 kHz

7.

sinyal informasi 7 kHz

9.

sinyal informasi 9 kHz

Frekuensi

carrier

pemancar 100 MHz

1.

sinyal informasi 1 kHz

3.

sinyal informasi 3 kHz

5.

sinyal informasi 5 kHz

7.

sinyal informasi 7 kHz

9.

sinyal informasi 9 kHz

DATA SHEET

Product specification

Supersedes data of September 1994

File under Discrete Semiconductors, SC04

1997 May 29

2N2222; 2N2222A

NPN switching transistors

1997 May 29 2

FEATURES

• High current (max. 800 mA)

• Low voltage (max. 40 V).

APPLICATIONS

• Linear amplification and switching.

DESCRIPTION

NPN switching transistor in a TO-18 metal package. PNP complement: 2N2907A.

PINNING

PIN DESCRIPTION

1 emitter

2 base

3 collector, connected to case

Fig.1 Simplified outline (TO-18) and symbol.

handbook, halfpage

MAM264

1 3

2

3 1

2

QUICK REFERENCE DATA

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT

VCBO collector-base voltage ope