Pemancar amplitudo modulasi dengan frequency hopping - USD Repository

PEMANCAR AMPLITUDO MODULASI DENGAN

FREQUENCY HOPPING

TUGAS

AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh

ANDREAS RONY MARLINO NIM : 015114033

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

AM TRANSMITTER WITH FREQUENCY HOPPING

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to obstain the Sarjana Teknik Degree

in Electrical Engineering

By :

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

“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, September 2007

Penulis,

Tugas akhir ini dipersembahkan untuk :

Yesus Kristus dan Bunda Maria atas karuniaNya

Kedua orang tuaku tercinta (ST,Marli Subroto dan Lusia Ema

Sudarmi) Kedua kakakku (Mas Didik Mbak Yeni dan Ms Heru)

Adikku (Dony “Itong”)

Widy...

Teman-temanku semua

INTISARI

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 AM dengan frequency hopping.

Pemancar AM dengan frequency hopping ini terdiri tiga bagian utama yaitu phase locked loop Driver dan Bouster. Phase locked loop berfungsi sebagai pembangkit sinyal carrier. Komponen utama phase locked loop adalah pembangkit frekuensi referensi, phase detector, low pass filter, voltage controlled oscillator, pembagi terprogram dan pengendali data masukan pembagi terprogram. Pemancar ini bekerja dengan frekuensi carrier yang bergantian pada dua frekuensi yang berbeda yaitu 1000KHz dan 1050 KHz dengan periode hopping 0,5 detik.

Hasil dari penelitian ini adalah pemancar AM dengan frequency hopping yang dapat bekerja secara efektif dan dapat digunakan baik di dalam ruangan maupun di luar ruangan dalam radius 5 meter. Akan tetapi sinyal yang ditangkap penerima AM tetap disertai noise yang berasal dari pemancar itu sendiri dan lingkungan sekitar.

ABSTRACT

Frequency hopping technique is one of data transmission method in telecommunication. Frequency hopping can minimize the effect of the telecommunication disturbances such as jamming and noise. This research goal aim is to produce AM transmitter with frequency hopping.

The transmitter consists of three phase locked loop (PLL) that serve as carrier signal generator, driver and booster. The main component of PLL is reference frequency, phase detector, low pass filter, voltage controlled oscillator, programmed divider and programmed divider input data controller. The transmitter operates in two carrier frequency, 1000 KHz and 1050 KHz with 0.5 second hopping period.

The result of the research is that the transmitter with hopping frequency can work effectively and can be used both indoor and outdoor in the range of 5 meter. However, the signal that is received by AM receiver still followed by noise that comes from the transmitter itself and from the receiver environment.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasih dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi ini berjudul :

Pemancar AM dengan Frequency Hopping.

Skripsi ini ditulis bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat dalam

memperoleh gelar sarjana teknik pada program studi Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma. Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis peroleh

berdasarkan pada perancangan alat, pembuatan alat, dan sampai pada pengujian alat.

Penulisan skripsi ini dapat diselesaikan berkat bantuan, dorongan, dan

bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Yesus Kristus dan Bunda Maria atas rahmat dan karuniaNya

2. Bapak Damar Wijaya, S.T, M.T. sebagai dosen pembimbing I dan Alexius

Rukmono, S.T. sebagai pembimbing II yang telah bersedia memberikan ide,

saran, bimbingan, dan waktu untuk penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.

3. Dosen-dosen Teknik Elekto, terimakasih atas segala ilmu dan pengetahuannya

yang sangat membantu dalam menyelesaikan studi di sini…

4. Laboran teknik elektro Mas soer dan Mas Mardie, atas lab nya dan ilmu yang

diberikan.

5. Bapakku dan ibukku (Marli dan Darmi)…. Makasih banget ya, buat semua

6. Kedua kakakku dan adikku Mas Didik, Mbak Yeny, Dony”Itong” yang telah

memberi semangat dan setia membimbingku...

7. Roberta Maria Widyarani Boedi Harga, yang telah menjadi teman..

Terimakasih buat cinta dan kesabarannya..

8. Teman-teman “senasib hopping” Widi”03,Merry ’03 dan Kelik’02, atas kerja

sama selama pembuatan tugas akhir.

9. Teman-teman satu angkatan 2001 yang memberikan ide masukan dan

dorongan pada penulis, Indra”Klowor”, Maikel, Parto dan yang lainnya yang

tidak disebutkan satu-persatu.

10. Teman-teman “Tumindak Ngiwo” Kopet, Zigot, Barjo, Si Y, Windra, Sapi,

Kowok yang telah menemani penulis dalam keadaan suka dan duka.

Terimakasih atas dinamika selama ini...

11. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.. Matur Nuwun

Sanget!!!

Penulis sadar bahwa pada penulisan skripsi ini banyak terdapat kesalahan dan

kekurangannya, oleh sebab itu kritik dan saran dari berbagai pihak sangat diharapkan

DAFTAR ISI

Hal.

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 I PENDAHULUAN

A. Judul………

B. Latar Belakang………...

C. Pembatasan Masalah………..

D. Tujuan dan Manfaat Penelitian………...

E. Metodologi Penelitian……….

F. Sistematika Penulisan……… 1

1

2

2

3

3

BAB II DASAR TEORI

A. Blok diagram pemancar AM ...

5

B. Phase locked loop(PLL).

1. Detektor Fasa...

2. LPF (low pass filter)...

3. Osilator ...

a. Osilator referensi...

b. Osilator terkendali tegangan...

4. Operasi Phase Loced Loop...

C. Transistor sebagai penguat awal...

D. Transistor Sebagai Penguat Daya...

E. Timer 555...

F. Frequency hopping...

7

8

10

12

12

13

13

14

15

20

22

BAB III PERANCANGAN ALAT

A. Blok Diagram...

B. Osilator dengan PLL...

1. Rangkaian osilator referensi...

2. Rangkaian VCO, Filter dan Detektor Fasa...

3. Rangkaian Pembagi Terprogram...

4. Rangkaian timer 555...

C. Rangkaian Penggerak (Driver)...

24

24

25

26

27

29

30

B. Pengujian dan Pengukuran Alat ……….

1. Pengujian Transmisi pemancar………...

2. Pengujian Saat Hopping ……….

3. Pengujian Jarak Pancar ……….

C. Pengujian Setiap Blok

1. Frekuensi Pembagi 10 KHz………

2. Frekuensi referensi 1KHz………..

3. Voltage Controlled Oscillator………

4. Pembagi Terprogram……….

5. Phase detector dan Low Pass Filter………

6. Timer………

7. Analisa Phase Lokced Loop

8. Driver dan Booster………....

33

33

37

39

40

40

42

43

45

46

47

49

50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan………..

B. Saran………

56

56

56

DAFTAR PUSTAKA………. 57

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 2.1 Diagram blok sistem pemancar AM ………... 6

Gambar 2.2 Diagram Blok system PLL ………... 7

Gambar 2.3 Karakteristik beda fasa ……….…………... 8

Gambar 2.4 IC 74HC4046………. 10

Gambar 2.5 (a) Filter RC pada rangkaian PLL ... (b) Tanggapan frekuensi ………... 10 Gambar 2.6 Blok diagram IC 74HC4046 ………... 12

Gambar 2.7 Ragam CE dengan prategangan Umpan-balik kolektor... 14

Gambar 2.8 Penguat daya CE dengan prategangan pembagi tegangan... 16

Gambar 2.9 Rangkaian untuk mencari RTH ………... 16

Gambar 2.10 Rangkaian untuk mencari VTH ………... 17

Gambar 2.11 Rangkaian penguat daya CE dengan pembagi tegangan (a). Rangkaian ekivalen dc (b). Rangkaian ekivalen ac... 18 Gambar 2.12 Garis beban dc dan ac dari transistor pada rangkaian penguat daya CE dengan pembagi tegangan... 19 Gambar 2.13 IC LM555 ……….……….. 20

Gambar 2.14 IC LM555 sebagai multivibrator astabil ……… 21

Gambar 3.4 Rangkaian Fasa detector dan VCO ……….. 27

Gambar 3.5 IC TC9122P ……… 28

Gambar 3.6 Diagram blok IC TC9122P ………..….. 29

Gambar 3.7 Rangakaian Timer ……….. 30

Gambar 3.8 Rangkaian Penggerak ……….….... 30

Gambar 3.9 Rangkaian Booster ………..… 31

Gambar 3.10 Rangkaian modulator ……….… 32

Gambar 4.1 Blok pemancar hopping ……….. 33

Gambar 4.2 Pengujian transmisi pemancar ……… 34

Gambar 4.3 Spektrum frekuensi dengan frekuensi carrier 1000 KHz. …. 34 Gambar 4.4 Spektrum frekuensi dengan frekuensi carrier 1050 KHz … 35 Gambar 4.5 Sinyal informasi 4 kHz yang dikirim ….……….. 36

Gambar 4.6 Modulasi amplitudo dengan gelombang carrier 1000 KHz 36 Gambar 4.7 Modulasi amplitudo dengan gelombang carrier 1050 KHz. Gambar 4.8. Spektrum frekuensi audio pada penerima AM dengan frekuensi carrier 1000 KHz……… Gambar 4.9. Spektrum frekuensi audio pada penerima AM dengan frekuensi carrier 1050 KHz……… 37 37 37 Gambar 4.10 Pengujian kestabilan pemancar saat hopping ..………. 38

Gambar 4.11 Gelombang output IC 4060 frekuensi referensi 10 KHz ….. 41

Gambar 4.12 Gelombang output IC 4060 frekuensi referensi 1 KHz ..…. 43

Gambar 4.13 Sinyal output rangkaian osilator 1000 KHz …………... 44

Gambar 4.14 Sinyal output rangkaian osilator 1050 KHz………. 45

Gambar 4.15 Gelombang output pembagi terprogram ………...… 46

(b) Sinyal output IC LM 555 TON……….. 48

Gambar 4.17.a. Gelombang output driver frekuensi carrier 1000 KHz …. Gambar 4.17.b. Spektrum frekuensi driver dengan frekuensi carrier 1000

KHZ……….

51

51 Gambar 4.18.a. Gelombang output booster frekuensi carrier

1000KHz………. Gambar 4.18.b. Spektrum frekuensi booster dengan frekuensi carrier

1000KHz………..

52

52 Gambar 4.19.a. Gelombang output rangkaian driver frekuensi carrier

1050KHz ……… Gambar 4.19.b. Spektrum frekuensi driver dengan frekuensi carrier 1050

KHz………

53

54

Gambar 4.20.a. Gelombang output rangkaian boster frekuensi carrier

1050 KHz………. 54 Gambar 4.20.b. Spektrum frekuensi booster dengan frekuensi carrier

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 2.1 Pembagian frekuensi dalam bentuk BCD………. 30

Tabel 4.1 Data hasil pengujian pemancar saat hopping.………..…….. 39

Tabel 4.2 Data hasil pengukuran jarak pancar ……….………. 40

DAFTAR LAMPIRAN

Rangkaian Lengkap Pemancar Dengan Frequency Hopping………..

Data spectrum frekuensi pada penerima AM……….. L1

L2

Datasheet 74HC/HCT4046A………... L3

Datasheet CD 40460……… L4

Datasheet IRF510………... L5

Datasheet TC9122P………. L6

Datasheet 2N3904………. L7

Datasheet 74LS90……….. L8

BAB I

PENDAHULUAN

A.

Judul

Pemancar AM dengan Frequency Hopping

B.

Latar Belakang

Komunikasi pada dasarnya merupakan pertukaran informasi antara dua

tempat yang berjauhan. Informasi bisa berupa sinyal suara dan gambar. Sinyal

suara tidak dapat dipancarkan secara langsung. Agar dapat dipancarkan, sinyal

suara harus ditumpangkan pada sinyal radio dengan frekuensi pembawa yang

lebih tinggi dari frekuensi sinyal suara tersebut.

Metode untuk menumpangkan sinyal suara pada sinyal radio disebut

modulasi[1]. Memodulasi artinya meregulasi atau menyesuaikan parameter suatu

sinyal carrier berfrekuensi tinggi dengan sinyal informasi berfrekuensi yang lebih

rendah. Modulasi yang biasa digunakan adalah modulasi amplitudo

(AM-Amplitude Modulation), modulasi frekuensi (FM-Frequency Modulation) dan

modulasi fasa (PM-Phase Modulation).

Pada penelitian ini dibuat sebuah pemancar dengan modulasi amplitudo.

Pada pemancar AM, amplitudo sinyal carrier berubah seiring dengan perubahan

Kendala yang dihadapi pada pemancar AM adalah sinyal informasi yang

dipancarkan akan mengalami variasi amplitudo (fading), mendapat interferensi

dari dan noise. Sehingga sinyal informasi yang diterima akan berubah dan kualitas

informasi yang diterima berkurang. Cara mengatasi permasalahan ini adalah

dengan teknik frequency hopping. Teknik frequency hopping akan diterapkan

pada pemancar AM yang dibuat.

C.

Batasan Masalah

Perancangan perangkat pemancar AM dengan frequency hopping ini

memiliki spesifikasi sebagai berikut:

1. Menggunakan frekuensi osilator 1000 Khz dan 1050 Khz.

2. Menggunakan bandwidth 50 Khz.

D.

Tujuan dan Manfaat

1. Penelitian ini bertujuan untuk membuat pemancar AM dengan

frequency hopping, serta dapat menerapkan teknologi hopping dalam

pemancar radio.

2. Mengatasi fading dan jamming pada system komunikasi termodulasi

E.

Metodologi penelitian

Laporan tugas akhir ini disusun berdasarkan hasil pengamatan dan

penelitian. Untuk dapat merencanakan dan membuat peralatan, dilakukan

langkah-langkah sebagai berikut :

1. Studi literatur tentang pemasalahan yang ada, yaitu tentang peralatan

yang akan dibuat termasuk cara kerja, dan sekaligus cara-cara

merencanakan dan membuat peralatan.

2. Perencanaan peralatan dengan spesifikasi tertentu sesuai batasan

masalah.

3. Membuat peralatan dari bagian perbagian yang kemudian diuji.

Bagian-bagian tersebut lalu akan disatukan menjadi sebuah sistem dan

akan diuji kembali secara menyeluruh.

F.

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi Latar Belakang Masalah, Batasan Masalah, Tujuan dan

Manfaat Penelitian, Metodologi Penelitian, dan Sistematika

Penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Membahas dasar teori yang berhubungan dengan Pemancar AM

dan frequency hopping.

Menjelaskan tentang perancangan pemancar AM dengan frequency

hopping.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Membahas data hasil pengujian alat dan analisa pembahasan dari

hasil penelitian

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II

DASAR TEORI

Pada pemancar AM, amplitudo sinyal pembawa akan diubah seiring dengan

perubahan sinyal informasi yang dimasukkan. Sedangkan frekuensi sinyal

pembawanya relatif tetap. Dalam proses pemancaran dari stasiun pemancar ke

penerima, sinyal akan mengalami variasi amplitudo(fading), mendapat interferensi,

noise, atau bentuk-bentuk gangguan lainnya. Akibatnya, informasi yang terkirim

akan berubah dan mutu informasi yang diterima berkurang.

Cara mengurangi kerugian yang diakibatkan oleh variasi amlitudo, noise, dan

interferensi cukup sulit. Frequency hopping adalah salah satu metoda untuk

mengatasi masalah tersebut. Frequency hopping atau lompatan frekuensi sinyal

pembawa secara periodis diatur oleh algoritma tertentu[2]. Frekuensi ini akan

membawa informasi selama perioda tertentu dan berpindah ke frekuensi yang lain,

begitu seterusnya.

Frequency hoping merupakan salah satu dari teknik spektrum tersebar

(spread spectrum) dengan bandwidth yang digunakan jauh lebih lebar dari bandwidth

minimum yang diperlukan untuk mengirimkan informasi yang sama jika

meggunakan frekuensi pembawa tunggal[3].

Penulis mencoba untuk menerapkan teknik frequency hopping dalam

(phase locked loop) dan PLL sendiri dibangun oleh osilator acuan menggunakan

osilator kristal dan pembagi osilator, detektor fasa dan osilator terkendali tegangan,

filter pelewat bawah, pembagi terprogram dan timer.

A.

Blok diagram pemancar AM

Bentuk dasar pemancar AM ditunjukkan pada gambar 2.1.

Osilator Driver Booster

Modula tor

Gambar 2.1 Diagram blok sistem pemancar AM [1]

Keterangan:

1. Osilator digunakan sebagai penghasil frekuensi yang akan dimodulasi

oleh sinyal informasi.

2. Driver berfungsi untuk memperbesar penguatan tegangan karena

amplitudo sinyal keluaran osilator masih kecil sinyalnya.

3. Booster berfungsi sebagai penguat akhir untuk menguatkan daya

5. Antena pemancar digunakan untuk memancarkan sinyal termodulasi

yang berupa sinyal elektomagnetik.

B.

Phase locked loop(PLL).

Rangkaian PLL merupakan rangkaian umpan balik kalang tertutup yang

menghasilkan sinyal output yang tersinkronisasi (lock) dengan sinyal input. Aplikasi

PLL antara lain sebagai demodulator AM, FM, deteksi FSK, frequency multiplyer.

PLL bisa dibangun dari beberapa rangkaian atau sebuah IC (Integrated Circuit).

Diagram blok PLL terlihat pada gambar 2.2.

ω_iθ_i V3

ω₀ϑ₀

Gambar 2.2 Diagram Blok system PLL [1]

Detektor fasa (Kf)

Filter LPF

VCO (Kv)

Sinyal input sinusoidal atau kotak dengan frekuensiωidan fasaθi. Sinyal

output VCO (voltage controlled oscillator) sinusoidal atau kotak dengan frekuensi

0

ω fasa θ₀ merupakan input kedua detektor fasa. Output PLL bias V3 atau ω0

i

ω = dt dθ_i

dt d ₀ 0

θ

ω = ………(2.1)

1.

Detektor Fasa

Bertugas untuk membandingkan fasa antara sinyal input dari pembagi

terprogram dengan sinyal osilator referensi dan hasilnya berupa ayunan tegangan

sesuai magnitude beda fasa.

Beda fasa membandingkan beda fasa antara 2 sinyal, sinyal yang pertama

merupakan referensi dan yang lain adalah sinyal yang akan dibandingkan. Apabila

frekuensi sinyal input lebih tinggi dari frekuensi sinyal acuan maka terjadi beda fasa

(Δθ) sebesar Δθ =+nπ atau frekuensi sinyal input lebih rendah dari frekuensi sinyal acuan maka Δθ =−nπ, dan jika frekuensi sinyal input sama dengan frekuensi sinyal acuan maka tidak terjadi beda fasa atau Δθ =0.

Secara sederhana beda fasa kedua sinyal dapat dilihat dari perbedaan perioda

sinyal, jarak waktu antara puncak naik sinyal yang satu dengan yang lain, yang

kemudian dikonfersikan menjadi tegangan.

V

Kf

Δθ =θi −θ₀

Gambar 2.3 Karakteristik beda fasa

Dimana:

KF = Panguatan detector fasa

KP = Penguatan Low-Pass Filter

KO = KV /s Penguatan VCO

KN = 1/n rasio pembagi

Dalam pemograman counter (KN) diperoleh

Nmin =

Langkah out

f f _min

………,,,(2.5)

Nmax =

Langkah out

f f _max

………(2.6)

Dimana

Nmin : Konstanta minimum perbandingan frekuensi minimum dan

maxsimum

Nmax : Konstanta maxsimum perbandingan frekuensi minimum dan

maxsimum

Penguatan pada detektor fasa dapat dihitung dengan persamaan

π 4

CC p

V

K = ………...………..……….(2.7)

Detektor fasa dapat dibangun dengan IC 4046 yang didalamnya sudah

U5

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

Gambar 2.4 IC 74HC4046

Output

R2 Input

C1 R1

2.

LPF (

low pass filter

)

Tegangan keluaran dari pembanding fasa, harus ditapis dari sinyal pemodulsi.

Maka penapisan diperlukan agar tegangan kendali pada VCO meperoleh tegangan dc

murni. Untuk itu diperlukan filter pelewat rendah. Filter pelewat rendah ini dapat

dibangun dengan kombinasi resistor dan kapasitor seperti terlihat pada gambar.

Redaman (dB)

f

Untuk mencari frekuensi redaman max atau fcutoff dari gambar diatas dengan

persamaan:

f cutoff = RC

π

2 1

…………...………..………….…………..(2.8)

Penguatan pada filter dapat dihitung dengan rumusan:

s s KF ) ( 1 1 2 1 2 τ τ τ + + +

= ……….………….…(2.9)

Dimana τ₁ =R3C2dan τ₂ =R4C2

Penjumlahan karakteristik pada LPF dirumuskan

1 + H(S) G(S) = 0 ………..(2.10)

Didapat

(

)

(

)

0

1 2 1 2 1 2 2 = + + + + + τ τ τ τ

τ _{P V N}

N V

P K K K

s K K K

s ………...(2.11)

Frekuensi naturalωN dihitung dengan rumusan:

(

τ1 τ2

)

ω

+ = P V N N

K K K

………..……….(2.12)

Nilai redamanξ dihitung dengan

(

)

⎥_⎦⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = 2 1 2 1 2 1 τ τ τ ω

ξ P V N

N

K K K

3.

Osilator

Osilator merupakan rangkaian yang dapat membangkitkan sinyal sendiri,

pada pita frekuensi tertentu. Osilasi dapat dibangkitkan dengan adanya umpan balik

positif. Pada penelitiaan ini akan digunakan dua jenis osilator dalam PLL ini yaitu

osilator referensi dan osilator terkendali tegangan.

a.

Osilator referensi

Osilator referensi akan menghasilkan sinyal dengan level amplitudo

keluaran yang sesuai dengan kebutuhan pembanding fasa, dan menjadi

referensi bagi detector fasa. Karena frekuensi ini harus tepat, maka digunakan

kristal karena tingkat kestabilan cukup tinggi. Osilator ini dibangun dengan

osilator kristal dan pembagi osilator, yaitu dengan IC 4060 yang berfungsi

membagi kristal menjadi frekuensi yang diinginkan. Komponen IC 4060

dapat dilihat pada gambar 2.6

U1

74HC4060 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

b.

Osilator terkendali tegangan

Untuk mendapat mengubah frekuensi output osilator, maka parameter

pembangkit osilasi (R,L,C) harus diubah salah satunya. Perubahan nilai dari

R, L atau C dapat direalisasikan dengan menggunakan berbagai metode.

Pengubahan nilai R (ohm) L (henry), dilakukan secara mekanis, dan hal ini

membuat parametersistem lebih rentan terhadap gangguan.

Maka digunakan perubahan nilai kapasitans (C), karena pengubahan

nilai kapasitansi dapat dilakukan dengan jalan pengubahan nilai tegangan dari

suatu komponen semikonduktor, dalam hal ini adalah dioda varactor. Dioda

terpesang pada rangkaian dan berfungsi sebagai kapasitor variable. Dengan

pemberian tegangan DC secara bias mundur, maka nilai kapasitansi dioda

dikendalikan, yang berarti pengendalian terhadap frekuensi keluaran osilator.

Osilator terkemudi tegangan yang biasa dijumpai adalah jenis osilator

coll-pits, karena bekerja pada frekuensi menengah untuk frekuensi tinggi.

Penguatan pada VCO dapat dihitung dengan rumusan dibawah ini

Kv =

) 9 . 0 (

9 . 0

2 2

− − _CC

L

V

f π

………..(2.14)

4.

Operasi

Phase Loced Loop

Kedua input dari detector fasa adalah sinusoidal dangan frekuensi ω_FR dan

fasa yang sama maka V3 sama dengan nol yang merupakan input osilator terkendali

tegangan agar output tetap pada frekuensi ωFR =ωidan loop akan terjaga. Jika

sehingga V3 akan naik danω0naik sampai ω0 =ωiyang terjadi adalah semua vektor

beroperasi pada kecepatan yang sama dan loop baru terjadi. Kejadian ini akan tejadi

saat ωiturun. Saat terjadi kondisi terkunci (loocked), V3 akan proporsional dengan

frekuensi VCO jika ω_i =ω₀maka

V3 =

0 k

FR

i ω

ω −

………..(2.15)

D.

Transistor sebagai penguat awal

Transistor adalah komponen aktif dengan arus, tegangan atau daya yang

dikendalikan oleh arus input. Transistor juga merupakan komponen tiga terminal

yang terdiri atas basis(B), kolektor(K), emiter(E).

C1

I(IC+IB) VCC

R2

Output IC

Q1

3

2

1

Input

C2 R1

IB

Bila suhu naik, βdc dalam transistor juga naik. Hal ini mengakibatkan

kenaikan arus kolektor (Ic). Sesaat setelah Ic naik, tegangan kolektor emitor (Vce)

turun.

Dengan melihat aliran arus dari Vcc, R2, R1,Vbe, Ground, maka:

V= IxR………...………(2.16)

VCC-VBE= (I x Rc) = (IB x RB)………...(2.17)

I = Ic+IB...(2.18)

IC = βdc × IB...(2.19)

Vcc-VBE = {[ IB +(βdc × IB)]×Rc} + (IB×RB)…………(2.20)

IB =

RB Rc dc Rc

VBE Vcc

+ × +

− )

(β ………(2.21)

VCE = VCC-{RC×(IB + IC)}………(2.22)

Dengan VCE = Tegangan pada kaki kolektor-emitor,VBE = Tegangan pada

kaki basis-emitor,Vcc = Tegangan catu, IB = Arus basis, IC = Arus kolektor,

Rc = Hambatan kolektor,RB = Hambatan kaki basis

E.

Transistor Sebagai Penguat Daya

Gambar 2.8 memperlihatkan rangkaian penguat daya CE. “pembagi

IB

L1

Input

C4 R4

R3

Q2

3

2

1

C3

IC

Output

Gambar 2.8Penguat daya CE dengan prategangan pembagi tegangan

Dengan analisis thevenin, maka diperoleh dua besaran yaitu hambatan

thevenin (RTH) dan teganga thevenin (VTH).[7]

1. Untuk mencari RTH, maka rangkaian gambar 2.8 diubah menjadi

Gambar 2.9

RTH

R1

R2

Gambar 2.9 Rangkaian untuk mencari RTH [7] Dari Gambar 2.29. didapat persamaan

RTH = R1 paralel R2………..(2.24)

TH

R 1

=

2 1

1 1

R

2. Untuk mencari VTH, maka rangkaian Gambar 2.9 diubah menjadi Gambar

2.10

VTH

R1 VCC

R2

Gambar 2.10 Rangkaian untuk mencari VTH [7] Dari Gambar 2.10. didapat persamaan

VTH = VCC

R R

R

× ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

+ ₂

1

2 _{………(2.28)}

Dengan VTH = Tegangan Thevenin

Setelah diperoleh besaran RTH dan VTH rangkaian Gambar 2.8 diubah

menjadi gambar 2.10, untuk mencari IBQ dan ICQ yang digunakan untuk

menggambarkan garis beban ac dari transistor Gambar 2.8.

Dari Gambar 2.10 didapat persamaan

IBQ =

TH BQ TH

R V

V −

...(2.29)

ICQ = β_dc×I_BQ………(2.30)

IC(Sat) = ICQ +

e CEQ

r V

………..…...(2.31)

Keterangan: IBQ = Arus basis dc, ICQ = Arus kolektor dc, VBE =

Tegangan basis-emiter,(Si = 0.7V danGe= 0.3V), VCEQ = Tegangan basis

emitter dc, VCE(cutoff) = Tegangan putus ac, IC(sat) = Arus jenuh ac, rc =

Hambatan ac, rc = RP // Rl,

C1

L

C2

Q

3

2

1

RTH

Input

Output

IB

VTH

IC

Rangkaian Pengganti Thevenin

VCC

(a)

L(rc) Q 3

2

1

Vth

1

2

RTH

IB

IC

+ Vce

(b)

Keterangan: RP = Hambatan kumparan parallel, RL = Hambatan

beben, besarnya 500Ω, XL = Reaktansi induktif, QL= Faktor kualitas

kumparan, minimal besarnya 50Ω

Dari nilai-nilai IBQ, ICQ, VCEQ, IC(sat) dan VCE(cutoff), dapat digambarkan

garis beban ac transistor yang ditunjukkan pada Gambar 2.12.

IC (mA) Titik jenuh

ICEQ+

C CEQ

r V

garis beben ac IB2 Garis beben dc

IB1

IBQ Titik kerja (Q)

ICQ IB3

IB2 Titik sumbat VCE (V) VCEQ VCEQ + (ICQ ×re )

Gambar 2.12Garis beban dc dan ac dari transistor pada rangkaian penguat daya CE dengan pembagi tegangan

Garis beban transistor merupakan garis yang menyatakan semua titik operasi

dc dari suatu transistor. Pertemuan garis beban dc dengan garis arus disebut dengan

titik jenuh (saturasion point) dan Pertemuan garis beban dc dengan garis tegangan

merupakan titik sumbat (Cutoff point). Titik kerja tensistor (Q) terletak pada suatu

tempat sepanjang garis beban dc.[11]

Garis beban ac suatu transistor merupakan garis yang menyatakan titik

“sesaat” terletak pada suatu tempat sepanjang garis beban ac sedangkan titik operasi

yang “tepat” .

F.

Timer

555

Multivibrator adalah rangkaian pembangkit pulsa yang menghasilkan

keluaran gelombang segi empat [12]. Multivibrator diklasifikasikan menjadi

multivibrator astabil, bistabil, atau monostabil. Suatu multivibrator astabil juga

disebut dengan multivibrator bergerak bebas. Multivibrator astabil menghasilkan

aliran pulsa yang kontinyu.

IC pewaktu 555 multiguna, dapat digunakan sebagai multivibrator astabil,

bistabil, atau monostabil. Skema IC ditunjukkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2. 13 IC LM555 [12].

Gambar 2.14 IC LM555 sebagai multivibrator astabil [12].

Perancangan menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Pengisian kapasitor dilakukan melalui RA dan RB, sedangkan untuk pengosongan

dapat dilakukan melalui RB, dengan duty cycle :

RB RA

RB D

2 +

= ...(2.36)

Dalam mode operasi ini kapasitor mengisi dan mengosongkan dengan tegangan

antara 1/3 Vcc dan 2/3 Vcc, dan frekuensi tidak tergantung pada supply tegangannya.

Bentuk gelombang keluaran ditunjukkan pada Gambar 2.15.

G.

Frequency hopping

Frequency hopping atau lompatan frekuensi adalah perubahan frekuensi

sinyal pembawa secara periodis yang diatur oleh algoritma tertentu [2]. Frekuensi ini

akan membawa informasi selama periode tertentu dan berpindah ke frekuensi yang

lain, begitu seterusnya, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Teknik frequency hopping [2].

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.[13]

6 4 5 2 7 3

1 f f f f f f

Sistem komunikasi yang menggunakan teknik spread spectrum akan

mempunyai kelebihan dalam aplikasinya, meliputi kemampuan antijam, penekanan

interferensi dari luar, mampu melawan multipath fading, Low probability of intercept

(LPI), komunikasi yang aman, dan 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.

2 f

2 f

BAB III

PERANCANGAN PERANGKAT KERAS

A.

Blok Diagram

Gambar 3.1 merupakan diagram blok penerima AM dengan frequency

hopping

PD LPF VCO DRIVER BOOSTER

PT ORF

MOD

Gambar 3.1 Diagram Blok Pemancar AM

Keterangan:

ORF : Osilator Acuan (Osilator Refferensi), PD : Detektor Fasa (Phase

Detector), LPF : Filter Pelewat Bawah. (Low Phass Filter), PT : Pembagi

Terprogram

Skema terdiri dari osilator dengan PLL ( osilator referensi, detektor fasa,

B.

Osilator dengan PLL

Penentuan spesifikasi sistem perlu dilakukan bertujuan untuk memberikan

batasan dalam menentukan ukuran dan kemampuan alat yang akan dibuat.

Pembangkit frekuensi ini diharapkan mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

Frekuensi keluaran : 1000 Khz dan 1050 Khz

Frekuensi langkah (step) : 1 Khz

Waktu : 1 ms

Overshoot : < 20%

Frekuensi keluaran merupakan frekuensi keluaran yang diharapkan dari

perancangan. Frequency steps adalah perubahan frekuensi tiap clock.

1.

Rangkaian osilator referensi

Osilator referensi akan menentukan besar langkah frekuensi (frequency

step) yang terjadi, pada tiap perubahan digit bilangan masukan, dan pada resolusi

frekuensi keluaran. Untuk kestabilan, dipilih osilator kristal. Osilator

menggunakan kristal 10.240 Mhz, yang digunakan sebagai input dari IC4060.

Keluaran dari IC ini adalah 10Khz pada kaki IC nomor 15, kemudian keluaran IC

4060 akan dibagi dengan 1000 dengan pembagi sepuluh IC 74LS90 agar

Gambar 3.2 Rangkaian pembangkit frekuensi 1Khz

2.

Rangkaian VCO, Filter dan Detektor Fasa

Perancangan VCO dan detektor fasa ini menggunakan IC 74HC4046.

Pada kondisi mengunci detektor fasa adalah saat tidak ada beda fasa atau

perbedaan fasanya nol

Blok diagram IC 74HC4046 ditunjukkan pada Gambar 3.3. VCO pada IC

74HC4046 menggunakan komponen eksternal resistor dan kapasitor yang

menentukan frekuensi kerja osilator.

U5 3 4

14

6

1 2

13 CIN

VCOUT

SIN

CX

PP P1

Gambar 3.4 merupakan rangkaian VCO dan detektor fasa dengan IC

CD4046 dan rangkaian eksternal. Tegangan yang akan diberikan pada masukan

VCO akan mengendalikan frekuensi yang dibangkitkan. Frequency range

ditentukan oleh trimmer kapasitor yang terhubung ke pin 6 dan pin 7. Pada pin 13

dan pin 9 terdapat resistor (R3) dan kapasitor (C2) yang berfungsi sebagai filter.

Jika menggunakan tegangan Vcc 5 volt, maka nilai C2 100pF dan R2 5k≥ ≥ Ω.

U2 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 R4_10K

OUTPUT

R3 29K C4

300pF INPUT dr TC1922P

C3 470nF INPUT DARI 74LS90

R5 10K

Gambar 3.4 Rangkaian Fasa detector dan VCO

3.

Rangkaian Pembagi Terprogram

Rangkaian pembagi akan bergantung pada pembagian yang akan

digunakan. Sistem ini menggunakan pembagian langsung, yaitu 4 digit bilangan

bagi yang terdiri dari N1, N2, N3, dan N4. Masing-masing adalah pembagi

ribuan, ratusan, puluhan, dan satuan. Pembagi terprogram (programmable divider)

menggunakan IC TC9122P.

Logika pembagi ini adalah logika TTLdengan tegangan Vdd = 5 volt. IC

ini akan membagi sinyal masukan, sesuai dengan bilangan decimal yang

Input berasal dari output VCO dan output diumpankan ke input rangkaian

detektor fasa sebagai input yang akan dibandingkan dengan VCO. Pada input

(pin-2) TC9122P, diumpankan gelombang dengan Vpp max = 5 V. Arus yang

dibutuhkan IC sekitar 5 mA .

IC TC9122P ditunjukkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 IC TC9122P [15].

Diagram blok IC TC9122P ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Diagram blok IC TC9122P [15].

Frekuensi Ribuan (N1) Ratusan (N2) Puluhan (N3) Satuan (N4)

1kHz 01 0000 0000 0000

1050Hz 00 0000 0101 0000

Tabel 3.1. Pembagian frekuensi dalam bentuk BCD [15].

Dimana TON = Saat timer “1”, TOFF = Saat timer “0”

4.

Rangkaian

timer

555

Timer dirancang untuk menghasilkan kondisi “1” dan kondisi “0” selama

0,5 detik (T₁ =T₂ =0,5 detik). Dengan C1 = 1uF dan RA = 10 kΩ, nilai RB dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.35)

) 2 ( 4 , 1 1 1 1 2

1 T C RA RB

T T f + = + = = ) 2 10 10 ( 10 1 4 , 1 5 , 0 5 , 0 1 3 6 B R x x + = + − B R x

x10 3 2 10 6

10

4 , 1

1 _{− −}

+ =

Ω =

= ₋ k

x

R_B 695

10 2 39 , 1 6

Nilai Duty cycle ( D ) dapat dihitung dengan persamaan 2.36

Rangkaian timer ditunjukkan pada Gambar 3.7.

output v cc 5v olt

R27 1Meg

1

3

2

C21 0.1uF C19

1uF R25 10K

U13 LM555/TO

2

5

3

7

6

4 8

1

TR

CV

Q

DIS

THR

R

VC

C

GN

D

TIMER

Gambar 3.7 Rangakaian Timer. [12]

C.

Rangkaian Penggerak (

Driver

)

Rangkaian penggerak yang digunakan adalah jenis penguat ragam CE dengan

prategangan pembagi tegangan. Rangkaian penggerak ditunjukkan pada Gambar

3.8.

R6

27k _Output

Q1

2

Penguat penggerak memiliki tegangan yang dicatu oleh Vcc = 12V untuk

memberikan bias balik pada transistor kaki kolektor, penguat dirancang dengan

transistor 2N3904 (Q), resistor (R), inductor (L) dan kapasitor (C). Q yang

berfungsi sebagai komponen aktif untuk penguatan sinyal, R6 = (27 K ), R7 =

(10 K ) dan R8 = (1 KΩ) berfungsi sebagai prategangan kaki basis. C6 = (1.8

nF) yang berfungsi sebagai kapasitor by pass dan C7 (1.6nF) yang berfungsi

sebagai kapasitor coupling dan L = 1

Ω Ω

H

μ berfungsi sebagai RFC (Radio

Frequency Choke).

D.

Rangkaian

Booster

Rangkaian booster yang digunakan adalah adalah jenis penguat FET

dengan prategangan pembagi tegangan. Rangkaian driver ditunjukkan pada

Gambar 3.9.

output

input

Q1 IRF510

3

2

1

VCC

C9 470uF R9

1.6k

C8

113pF

L1 _2.5mH,2A

R11 1k R10 10k

Gambar 3.9 Rangkaian Booster [11]

Penguat penggerak memiliki tegangan yang dicatu oleh Vcc = 12V untuk

memberikan bias balik pada transistor kaki drain, penguat ini dibangun dengan

berfungsi sebagai komponen aktif untuk penguatan sinyal, R9 = (1.6 KΩ), R10 =

(10 KΩ) dan R11 = (1 KΩ) berfungsi sebagai prategangan kaki basis. C8 = (113

pF) yang berfungsi sebagai kapasitor by pass dan C9 (470pF) yang berfungsi

sebagai kapasitor coupling dan L = 2.5mH, 2 A berfungsi sebagai RFC (Radio

Frequency Choke).

E.

Modulator AM

Modulator adalah sebuah penguat suara yang berguna untukmenghasilkan

sinyal informasi yang akan dimodulasi pada sinyal frekuensi radio.

Dalam perancangan ini Rangkaian modulator dibangun oleh sebuah penguat suara

yang memiliki daya keluaran sebesar 1W. Pada keluaran penguat ini disambung

dengan Output Transformator (OT 426). Rangkaian modulator ditunjukkan pada

Gambar 3.10.

L2

INDUCTOR AUDIO

8

6 T1

OT 426

1 5

6

4 8

0

MODULATOR PENGUAT

SUARA

Vcc 12V

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.

Hasil Perancangan

Hasil perancangan terdiri dari satu bagian alat pemancar yang terlihat pada

Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Blok pemancar hopping.

B.

Pengujian dan Pengukuran Alat

1.

Pengujian Transmisi pemancar

•

PEMANCAR AM DENGAN

HOPPING

PESAWAT PENERIMA AM 1000KHZ

PESAWAT PENERIMA AM 1050KHZ A

Gambar 4.2. Model sistem untuk pengujian transmisi pemancar.

Pemancar mengirimkan sinyal informasi dengan dua frekuensi carrier 1000

KHz dan 1050 KHz. Sinyal yang dikirim akan diterima oleh dua pesawat penerima

AM yang masing-masing tertala 1000 KHz dan 1050 KHz

Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 menunjukkan spektrum frekuensi pemancar yang

diambil secara bergantian di titik a pada Gambar 4.2. Pada Gambar 4.3 dan Gambar

4.4 memperlihatkan bahwa pemancar dengan frekuensi 1000 KHz dan 1050 KHz

memiliki spektrum frekuensi yang baik. Hal ini dapat dilihat dari frekuensi yang

Gambar 4.3. Spektrum frekuensi dengan frekuensi carrier 1000 KHz.

Gambar 4. 4. Spektrum frekuensi dengan frekuensi carrier 1050 KHz.

Pemancar juga diuji untuk membuktikan bahwa pemancar bekerja dengan

modulasi amplitudo. Dengan sinyal informasi sinusoida berfrekuensi 4 KHz yang

Gambar 4.6 dan Gambar 4.7, ini terlihat bahwa pemancar bekerja dengan modulasi

amplitudo.

Gambar 4.5. Sinyal informasi 4 kHz yang dikirim.

Gambar 4.7 Modulasi amplitudo dengan gelombang carrier 1050 KHz.

Gambar 4.8. Spektrum frekuensi audio pada penerima AM dengan frekuensi carrier 1000 KHz.

Pengamatan juga dilakukan dengan mendengarkan kualitas bunyi tone pada

speaker penerima AM. Semakin tinggi frekuensi sinyal informasi, semakin tinggi

pula bunyi tone yang terdengar demikian pula sebaliknya. Gambar 4.8 dan Gambar

4.9 menunjukkan sektrum frekuensi pada penerima yang memiliki frekuensi

fundamental yang sama dengan frekuensi yang dikirim. Data pendukung dengan

variasi frekuensi masukan dengan amplitudo tetap terdapat pada bagian lampiran.

2.

Pengujian Saat

Hopping

Pengujian dilakukan dengan sistem yang ditunjukkan pada Gambar 4.10.

Sinyal output blok pemancar diukur dengan menggunakan frequency counter dari 50

- 300 detik, dengan nilai kenaikan 50 detik. Data yang didapat ketika proses hopping

berlangsung terlihat pada Tabel 4.1.

frequency counter PEMANCAR

AM DENGAN HOPPING

Dengan X adalah nilai rata-rata,

∑

frekuensi adalah penjumlahan seluruh nilai

frekuensi yang diuji dan N adalah banyaknya data yang diuji. % adalah prosentase

rata-rata error, dapat dihitung dengan persamaan.

% 100

% x

cangan NilaiPeran

X cangan

NilaiPeran −

= (4.2)

Tabel 4.1 Data hasil pemancar saat hopping.

Detik ke- Frekuensi _{Carrier 1} (KHz)

Frekuensi Carrier 2

(KHz)

50 1000,0 1050,0

100 1000,2 1050,6

150 1000,4 1050,2

200 1000,0 1050,1

250 1000,0 1050,3

300 1000,1 1050,8

Nilai rata-rata 1000,1 1050,3

Presen

error(%)

0,01 0,28

Dari Tabel 4.1 terlihat bahwa persen rata-rata error (%) frekuensi carrier

carrier 1050 KHz. Dari prosentase error itu dapat dikatakan bahwa pemancar

memiliki frekuensi carrier yang stabil saat hopping berlangsung.

3.

Pengujian Jarak Pancar

Pengujian dilakukan untuk mengetahui jarak pancar maksimum sinyal

pemancar AM. Pengukuran jarak dilakukan dengan cara meletakkan pemancar pada

satu titik dalam ruangan dan penerima AM berpindah-pindah.

Tabel 4.2 Data hasil jarak pancar

Jarak

(meter)

Tone pada penerima AM 1 (1000 KHz)

Audio Level (dB)

Tone pada penerima AM 2 (1050 KHz)

Audio Level (dB)

1 Baik -3 Baik -3 2 Baik -3 Baik -3 3 Baik -3 Baik -3

4 Baik -3 Baik -3

5 Baik -3 Baik -3

6 Kurang Baik -20 Baik -3

7 Baik -3 Baik -3

8 Baik -3 Kurang Baik -20

Dari Tabel 4.2 terlihat bahwa pemancar bekerja dengan cukup baik pada

jarak maksimal 5 meter. Dari pengujian proses transmisi pemancar, kestabilan jarak

pancar alat dapat disimpulkan bahwa pemancar AM frequency hopping yang telah

dibuat dapat bekerja dengan cukup baik.

C.

Pengujian Setiap Blok

1.

Frekuensi Pembagi 10 KHz

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan data mengenai tingkat kestabilan

frekuensi pembagi. Gambar 4.11 menunjukkan gelombang output rangkaian

pembangkit frekuensi referensi 10 KHz dari IC 4060.

Gambar 4.11. Gelombang output IC 4060 frekuensi pembagi 10 KHz.

T1 T2

V1

Berdasarkan Gambar 4.11 dapat dihitung nilai frekuensi yang terukur dengan

menggunakan persamaan

2 1

1

T T f

−

= (4.3)

Nilai pembangkit frekuensi pembagi adalah

KHz

f 9.94

10 4 . 99

1 )

10 100 ( 10 6 . 0

1

6 6

6− − × = × =

× −

= _{− − −}

Persen error frekuensi pembagi adalah

% = 100% 0,06%

10 94 . 9

10− ₌

x .

Dilihat dari persen error frekuensi pembagi yang kecil yaitu 0.06%

memperlihatkan bahwa rangkaian pembangkit frekuensi pembagi yang dibuat telah

bekerja sesuai dengan perancangan yaitu 10 KHz.

2.

Frekuensi referensi 1KHz

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan data mengenai frekuensi referensi.

Gambar 4.12 menunjukkan gelombang output rangkaian pembangkit frekuensi

T1 T2

Gambar 4.10. Gelombang output IC 4060 frekuensi referensi 1 KHz

Berdasarkan Gambar 4.12 dapat dihitung nilai frekuensi yang terukur dengan

menggunakan persamaan (4.1), maka didapat nilai frekuensi referensi sebesar: V1

V2

KHz

f 0.9936

10 9936 . 0

1 )

10 1 ( 10 4 . 6

1

3 3

6_{− − ×} = _× =

× −

= _{− − −}

Persen error frekuensi referensi adalah

% = 100% 0,0064%

1 9936 . 0

1− ₌

x .

Dilihat dari persen error frekuensi referensi yang kecil yaitu 0.06%

memperlihatkan bahwa rangkaian pembangkit frekuensi pembagi yang dibuat telah

3.

Voltage Controlled Oscillator

.

Gambar 4.13 dan Gambar 4.14 menunjukkan kinerja dari osilator yang

digunakan sebagai penghasil gelombang carrier tanpa sinyal informasi.

T2 T1

V1

V2

Gambar 4.13. Sinyal output rangkaian osilator 1000 KHz.

Berdasarkan Gambar 4.11 dapat dihitung nilai frekuensi yang terukur dengan

menggunakan persamaan (4.1), dan didapat nilai frekuensi referensi sebesar:

KHz

f 1000

10 1

1 ) 10 3 ( 10 4

1

6 6

6− − × = × =

× −

= _{− − −}

T1 T2

V1

V2

Gambar 4.14. Sinyal output rangkaian osilator 1050 KHz.

Berdasarkan Gambar 4.14 dapat dihitung nilai frekuensi yang terukur dengan

menggunakan persamaan (4.1), maka didapat nilai frekuensi referensi sebesar.

KHz

f 1000

10 1

1 ) 10 8 . 2 ( 10 8 . 3

1

6 6

6 − − × = × =

× −

= _{− − −}

Dari hasil perhitungan frekuensi yang terukur memperlihatkan bahwa

rangkaian pembangkit frekuensi referensi yang telah dibuat telah bekerja sesuai

dengan perancangan yaitu 1050KHz.

4.

Pembagi Terprogram

Pada blok pembagi terprogram terjadi proses pembagian frekuensi output

rangkaian Voltage Controlled Oscillator. Gambar 4.15 menunjukkan gelombang

T1 T1

V1

V2

Gambar 4.15. Gelombang output pembagi terprogram.

Frekuensi pembagi terprogram yang terukur pada Gambar 4.15 dihitung

dengan menggunakan persamaan 4.1 adalah

KHz

f 1

10 1

1 ) 10 3 ( 10 4

1

3 3

3− − × = × =

× −

= _{− − −}

Dari hasil perhitungan frekuensi yang terukur memperlihatkan bahwa

rangkaian pembagi frekuensi terprogram yang telah dibuat telah bekerja sesuai

VCO yang dibuat membutuhkan tegangan 1.5 volt untuk melewatkan frekuensi 1000

KHz dan 3,15 Volt untuk melewatkan frekuensi 1050 KHz.

Phase detector menghasilkan tegangan koreksi karena adanya perbedaan fasa

antara frekuensi referensi 1 KHz dan frekuensi output dari pembagi terprogram. Dari

hasil pengukuran alat yang telah dibuat, phase detector menghasilkan tegangan 1 volt

saat frekuensi 1000 KHz dan 2.8 volt saat frekuensi 1050 KHz kemudian menjadi

input LPF. Tegangan output LPF 0.8 volt saat frekuensi 1000 KHz dan 3 volt saat

frekuensi 1000 KHz.

Persen error tegangan LPF saat frekuensi 1000 KHz adalah

% = 100% 0,46%

5 , 1

8 , 0 5 ,

1 − ₌

x .

Persen error tegangan LPF saat frekuensi 1050 KHz adalah

% = 100% 0.047%

15 , 3

3 15 ,

3 − ₌

x

Dilihat dari persen error tegangan yang kecil yaitu 0,06 % dan 0,4 %,

sehingga tidak berpengaruh pada kinerja VCO.

6.

Timer

Gambar 4.16 menunjukkan hasil pengukuran rangkaian timer.

T2 T1

V1

V2

Gambar 4.16. (a) Sinyal output IC LM 555.

T1 T2

V1

Pada Gambar 4.16.(a) terlihat bahwa frekuensi pengendali 1000 KHz sama

dengan frekuensi pengendali 1050 KHz yaitu

Hz

f 0,996

10 8 , 1003 1 ) 10 163 ( 10 8 , 840 1 3 3

3− × = × =

× −

= _{− − −}

sehingga periode sinyal pengendali adalah

s s f

T 1,004 1

996 . 0

1

1 _{= = ≅}

=

Periode ON sinyal pengendali pada Gambar 4.16. (b) adalah

Hz

f 1,83

10 5 , 543 1 ) 10 3 , 297 ( 10 8 , 840 1 3 3

3− − × = × =

× −

= _{− − −}

sehingga periode sinyal pengendali adalah

s f

T 0,54

83 , 1

1

1 _{= =}

=

% = 100% 0,008%

5 , 0 54 , 0 5 ,

0 − ₌

x

TON

TOFF

Dilihat dari persen error frekuensi referensi yang kecil yaitu 0.008%

memperlihatkan bahwa rangkaian timer yang dibuat tidak sesui dengan perancangan

yaitu 0,5s. Karena timer tidak sesuai maka perlu adanya sinkronisasi timer antara

pemancar dan penerima agar proses hopping tidak terganggu dan data dapat diterima

7.

Analisa

Phase Lokced Loop

Dari data yang diperoleh, cukup memberi gambaran bagaimana sistem PLL

ini bekerja. PLL berfungsi untuk membangkitkan frekuensi carrier 1000 KHz dan

1050 KHz. Tabel 4.3. terlihat bahwa sistem Phase Lokced Loop bekerja dengan baik,

dilihat dari error yang kecil

Tabel 4.3. Data hasil Phase Lokced Loop

Komponen Phase Lokced Loop

Perancangan Hasil pengamatan Error ( %)

Frekuensi Pembagi 10 KHz _{10KHz 9,94 KHz 0,06}

Frekuensi Referensi 1 KHz 1KHz 0,9936 KHz 0,0036

VoltageControlledOscillator. 1000 KHz

1050 KHz

1000 KHz

1050 KHz

0

0

Pembagi Terprogram _{1 KHz 1 KHz 0}

Phase detector dan Low Pass

Filter

1,5 v

3,15 v

0,8 v

3 v

0,46

0,047

Output rangkaian driver dan booster diambil dengan sinyal informasi 4 KHz serta

frekuensi carrier 1000 KHz. Nilai tegangan output dapat dihitung dengan

persamaan, nilai ini akan digunakan untuk mengetahui basar penguatan.

p V p V ac

V_out( )= 1 + 2 (4.4)

T1 T2

V1

V2

Gambar 4.17.a. Gelombang output driver frekuensi carrier 1000 KHz

Tegangan output rangkaian driver saat frekuensi carrier 1000 KHz

p mVp x

x ac

driver

Vout = + = −

− −

6 , 5 10 8 , 1 10 8 , 3 )

( 3 3

T2 T1

V2 V1

Sehingga nilai penguatan booster saat frekuensi carrier 1000 KHz adalah

01 , 5 6

, 5

1 ,

28 ₌

− − =

=

p mVp

p mVp driver

V

booster V

A

out out V

Gambar 4.19.a. dan Gambar 4.19.b. menunjukkan gelombang dan spektrum

frekuensi hasil pengukuran tegangan output rangkaian driver. Gambar 4.20.a. dan

Gambar 4.20.b. menunjukkan gelombang dan spektrum frekuensi booster dengan

frekuensi carrier 1050 KHz.

T2 T1

V1

V2

Gambar 4.19.b. Spektrum frekuensi driver dengan frekuensi carrier 1050 KHz

Dari Gambar 4.19.a. didapat nilai tegangan output dengan menggunakan

persamaan 4.4.

Tegangan output rangkaian driver saat frekuensi carrier 1050 KHz adalah

p mVp x

x ac driver

Vout = + = −

− − _{1,7 10 5,7} 10

4 )

( 3 3

T1 T1

Gambar 4.20.b. Spektrum frekuensi booster dengan frekuensi carrier 1050 KHz

Tegangan output rangkaian booster saat frekuensi carrier 1050 KHz adalah

p mVp x

x ac

booster

Vout = + = −

− −

1 , 70 10 4 , 14 10 7 , 55 )

( 3 3

Sehingga nilai penguatan booster saat frekuensi carrier 1050 KHz adalah

5 , 12 6

, 5

1 ,

70 ₌

− − =

=

p mVp

p mVp driver

V

booster V

A

out out V

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan pada rangkaian Pemancar AM

frequency hopping, maka dapat diambil beberapa kesimpulan :

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

2. Sinyal informasi yang dikirimkan pemancar dapat diterima dengan baik pada

radius 5 meter. Secara kualitatif semakin tinggi amplitudo tone yang dikirim

semakin tinggi pula bunyi tone yang terdengar pada pesawat penerima AM.

B.

Saran

1. Rangkaian Phase Locked Loop (PLL) harus dibuat dengan baik, karena

komponen dan grounding rangkaian berpengaruh.

2. Adanya pengembangan alat ini untuk jangka waktu kedepan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Roody, Dennis & Coolen, Jhon. 2001. Komunikasi Elektonik. Jakarta: PT. Prenhallindo.

[2] Mouly, M and Pautet, M.B. 1992. The GSM Sistem fer Mobile

Communication. Palaiseau: M. Mouly et Marie-B. Pauttet.

[3] Lee, William C.y. 1998. Mobile Comunication Engineering. Singapore.: McGraw-Hill

[4] Skalar B. 1998. Digital Fundamental and Application. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall

[5] Omnispread Communication. 1999. Direc Sequance vs Frequency hopping. URL: http://www. Omnispread.com/direc-vs-hopping.html

[6] Badell, P. 1999. Cellular/PCS Management. A Real World Perspective. New York: McGraw-Hill.

[7] Boylestad, Robert L.1996 Electronic Devices and Circuit Theory. New Jersey: Prentice Hall

[8] Malik.R, Norbert, Electronic Circuits Analysis, Simulation and Design, Prentice –Hall international Inc, 1995.

[9] Roland.E, Best, Phase Locked Loop Theory, Design and Application, Mcgraw Hill Inc, New York, 1984.

[10] _____, ______, 74HC/HCT4046A Phase-locked-loop with VCO, Philips Semiconductors.

[12] _____, ______, LM555, Timer, National Semiconductor Corporation, 1995.

Diakses pada 24 Januari 2007.

[13] 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..

[14] _____, ________, TC74HC4060 14-Stage Binary Counter/Oscilator, www.TOSHIBA.com, 1998.

Data spektrum frekuensi sinyal informasi pada penerima AM

Frekuensi carrier pemancar 1000 KHz 1. sinyal informasi 1 kHz

3. sinyal informasi 4 kHz

5. sinyal informasi 6 kHz

7. sinyal informasi 8 kHz

Frekuensi carrier pemancar 1050 KHz

2. sinyal informasi 2 kHz

4. sinyal informasi 5 kHz

6. sinyal informasi 7 kHz

2

N

3

9

0

4

/

M

M

B

T

3

9

0

4

/

M

M

P

Q

3

9

0

4

/

P

Z

T

3

9

0

4

Discrete POWER & Signal Technologies

N

2N3904

MMBT3904

MMPQ3904

PZT3904

NPN General Purpose Amplifier

This device is designed as a general purpose amplifier and switch. The useful dynamic range extends to 100 mA as a switch and to 100 MHz as an amplifier. Sourced from Process 23.

Absolute Maximum Ratings* TA = 25°C unless otherwise noted

*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.

NOTES:

1) These ratings are based on a maximum junction temperature of 150 degrees C.

2) These are steady state limits. The factory should be consulted on applications involving pulsed or low duty cycle operations.

Symbol Parameter Value Units

VCEO Collector-Emitter Voltage 40 V

VCBO Collector-Base Voltage 60 V

VEBO Emitter-Base Voltage 6.0 V

IC Collector Current - Continuous 200 mA

TJ, Tstg Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C

2

N

3

9

0

4

/

M

M

B

T

3

9

0

4

/

M

M

P

Q

3

9

0

4

/

P

Z

T

3

9

0

4

NPN General Purpose Amplifier

(continued)

Electrical Characteristics TA = 25°C unless otherwise noted

Symbol Parameter Test Conditions Min Max Units

V(BR)CEO Collector-Emitter Breakdown Voltage IC = 1.0 mA, IB = 0 40 V

V(BR)CBO Collector-Base Breakdown Voltage IC = 10 µA, IE = 0 60 V

V(BR)EBO Emitter-Base Breakdown Voltage IE = 10 µA, IC = 0 6.0 V

IBL Base Cutoff Current VCE = 30 V, VEB = 0 50 nA

ICEX Collector Cutoff Current VCE = 30 V, VEB = 0 50 nA

OFF CHARACTERISTICS

ON CHARACTERISTICS*

SMALL SIGNAL CHARACTERISTICS

SWITCHING CHARACTERISTICS (except MMPQ3904)

*Pulse Test: Pulse Width ≤ 300 µs, Duty Cycle ≤ 2.0%

fT Current Gain - Bandwidth Product IC = 10 mA, VCE = 20 V,

f = 100 MHz

300 MHz Cobo Output Capacitance VCB = 5.0 V, IE = 0,

f = 1.0 MHz

4.0 pF Cibo Input Capacitance VEB = 0.5 V, IC = 0,

f = 1.0 MHz

8.0 pF NF Noise Figure (except MMPQ3904) IC = 100 mA, VCE = 5.0 V,

RS =1.0kW, f=10 Hz to 15.7 kHz

5.0 dB

td Delay Time VCC = 3.0 V, VBE = 0.5 V, 35 ns

tr Rise Time IC = 10 mA, IB1 = 1.0 mA 35 ns

ts Storage Time VCC = 3.0 V, IC = 10mA 200 ns

tf Fall Time IB1 = IB2 = 1.0 mA 50 ns

hFE DC Current Gain IC = 0.1 mA, VCE = 1.0 V

IC = 1.0 mA, VCE = 1.0 V

IC = 10 mA, VCE = 1.0 V

IC = 50 mA, VCE = 1.0 V

IC = 100 mA, VCE = 1.0 V

40 70 100 60 30 300 VCE(sat) Collector-Emitter Saturation Voltage IC = 10 mA, IB = 1.0 mA

IC = 50 mA, IB = 5.0 mA

0.2 0.3

V V VBE(sat) Base-Emitter Saturation Voltage IC = 10 mA, IB = 1.0 mA

IC = 50 mA, IB = 5.0 mA

0.65 0.85 0.95

2

N

3

9

0

4

/

M

M

B

T

3

9

0

4

/

M

M

P

Q

3

9

0

4

/

P

Z

T

3

9

0

4

Thermal Characteristics TA = 25°C unless otherwise noted

Symbol Characteristic Max Units

2N3904 *PZT3904

PD Total Device Dissipation

Derate above 25°C

625 5.0 1,000 8.0 mW mW/°C RqJC Thermal Resistance, Junction to Case 83.3 °C/W

RqJA Thermal Resistance, Junction to Ambient 200 125 °C/W

Symbol Characteristic Max Units

**MMBT3904 MMPQ3904

PD Total Device Dissipation

Derate above 25°C

350 2.8 1,000 8.0 mW mW/°C RqJA Thermal Resistance, Junction to Ambient

Effective 4 Die Each Die 357 125 240 °C/W °C/W °C/W Typical Characteristics

Base-Emitter ON Voltage vs Collector Current

0.1 1 10 100 0.2

0.4 0.6 0.8 1

I - COLLECTOR CURRENT (mA)

V B A S E -E M IT T E R O N V O L T A G E ( V ) B E (O N)

V = 5V_CE

25 °C

125 °C - 40 °C

Typical Pulsed Current Gain vs Collector Current

0.1 1 10 100 0 100 200 300 400 500

I - COLLECTOR CURRENT (mA)

h - T Y P IC A L P U L S E D C U R R E N T G A IN F E

- 40º C

25 °C

C

V = 5VCE

125 °C

*Device mounted on FR-4 PCB 36 mm X 18 mm X 1.5 mm; mounting pad for the collector lead min. 6 cm2.

**Device mounted on FR-4 PCB 1.6" X 1.6" X 0.06."

NPN General Purpose Amplifier

(continued)

Base-Emitter Saturation Voltage vs Collector Current

0.1 1 10 100 0.4 0.6 0.8 1 V B A S E -E M IT T E R V O L T A G E ( V ) B E S A T

ββ = 10

25 °C

125 °C - 40 °C

Collector-Emitter Saturation Voltage vs Collector Current

Pr23

0.1 1 10 100

0.05 0.1 0.15

I - COLLECTOR CURRENT (mA)

V C O L L E C T O R -E M IT T E R V O L T A G E ( V ) CE S A T 25 °C C

ββ = 10

125 °C

<