Penerima AM dengan empat frequency hopping tersinkronisasi - USD Repository

i

EMPAT

FREQUENCY HOPPING

TERSINKRONISASI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh : YOHANES MAYOLIS

NIM : 045114065

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

SYNCHRONIZED

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain theSarjana TeknikDegree

In Science and Technology Faculty

By:

Name : Yohanes Mayolis Student Number : 045114065

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

vi

serta ibu Petrosa Dua Ate), Kedua kakakku (Edwin dan Tenzo), yang

terkasih bapak Alex Kein, dan Epha yang selalu memberikan semangat,

dorongan, dan doa.

Jangan hanya memimpikan hidup,

viii INTISARI

Teknik frequency hopping merupakan teknik yang memodulasi sinyal informasi dengan frekuensi yang lompat-lompat. Frekuensi yang berubah-ubah ini dipilih oleh kode tertentu yang disebut spreading code. Kode ini dibangkitkan oleh rangkaian pembangkit PN (Psedeu Noise) sebagai pengendali frekuensi keluaran. Proses penebaran spektral padafrequency hopping dilakukan dengan mengubah-ubah frekuensi pembawa secara periodik. Teknik ini dapat digunakan untuk mengatasi interferensi dan multipath fading yang dapat menurunkan kualitas layanan. Tujuan penelitian ini adalah membuat penerima AM denganfrequency hopping.

Penerima AM denganfrequency hoppingmemiliki dua blok utama yaitu, blok PLL (Phase Lock Loop) dan blok penerima. Blok penerima terdiri dari RF amplifier,

mixer, IF amplifier, detektor, filter, dan penguat audio. Sedangkan blok PLL terdiri dari osilator referensi, VCO, phase comparator, dan pembagi terprogram. Proses

hoppingsendiri terjadi pada blok PLL.

Penerima AM yang dibuat dapat menerima frekuensicarrier900kHz, 950kHz, 1000kHz dan 1050kHz. Proses penerimaan sinyal belum dapat disinkronisasi karena perangkat pesinkronisasi antara pemancar dengan penerima masih dalam tahap pengerjaan. Penerima AM dapat menerima sinyal informasi dengan frekuensicarrier

yang berbeda, namun belum bekerja secara baik yakni semuaoutputfrekuensicarrier

dapat menerima sinyal informasi yang dikirim pada satu frekuensicarrieryang ditala.

ix

hopping of carrier frequency. The carrier frequency are chosen by the certain code which called spreading code. This code is build by PN (Psedeu Noise) sequence generation an output frequency controller. The process of spectrum spreading in frequency hopping is done by changing frequency carrier periodically. This technique can be used to solve interference and multipath fading that can decrease service quality. The aim of this research is to build an AM receiver using frequency hopping.

AM receiver with frequency hopping has two main blocks; there are PLL (Phase Lock Loop) block and receiver block. Receiver block consist of RF Amplifier, mixer, IF Amplifier, detector, filter, and audio amplifier. PLL block consist of reference frequency oscillator, VCO, phase comparator, programmable divider, and timer. The hopping process happened on PLL block.

AM receiver with frequency hopping that has been made capable to receive frequency carrier of 900kHz, 950kHz, 1,000kHz and 1,050kHz. The process receiving signal cannot be synchronized yet because the synchronization circuit between transmitter and receiver is in finishing process. AM receiver can receive information signal from different carrier frequencies, but it is does not work yet appropriatcly so all of output frequency carrier can receive information signal that is sent to a frequency carrier which is tuned.

x

Lembar Pengesahan oleh Pembimbing... Lembar Pengesahan oleh Penguji………. Lembar Pernyataan Keaslian Karya Ilmiah……….. Halaman Persembahan dan moto hidup... Lembar Publikasi Karya Ilmiah……… Intisari………... Abstract……… Kata Pengantar... Daftar Isi ... Daftar Gambar... Daftar Tabel ... BAB I PENDAHULUAN ... . 1.1 Judul ...

1.2 Latar Belakang Masalah ... 1.3 Tujuan... 1.4 Manfaat ... 1.5 Batasan Masalah ... 1.6 Metodologi Penulisan……… 1.7 Sistematika Penulisan ... BAB II DASAR TEORI ... 2.1 Penerima AM ... 2.1.1 Modulasi Amplitudo... 2.1.2 Penerima AM... 2.1.2.1 Antena ... 2.1.2.2 RFAmplifier... 2.1.2.3Mixer... 2.1.2.4 IFAmplifier... 2.1.2.5 Detektor ... 2.1.2.6Low Pass Filter(LPF) ………. 2.1.2.7Audio Amplifier………..

xi

2.2.2 Voltage Controlled Oscillator(VCO) ... 2.3Frequency Hopping... BAB III PERANCANGAN ...

3.1 Diagram Blok Sistem Komunikasi Radio Penerima AM FH... 3.2 Diagram Blok Rangkaian... 3.3 Rancangan Rangkaian Tiap Blok ... 3.3.1 RFAmplifier... 3.3.2Mixer, IFAmplifier, dan Detektor...

3.3.3Filter………...

3.3.4Audio Amplifier………... 3.3.5Phase Locked Loop(PLL) ………... 3.3.5.1 Rangkaian Osilator Referensi ……….. 3.3.5.2 VCO danPhase Comparator………..………… 3.3.53 Pembagi Terprogram (programmable divider)… BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ……….

4.1 Perangkat Hasil Penelitian……… 4.2 Pengujian Perangkat Secara Keseluruhan………. 4.2.1 pengujian penerima AM………. 4.2.2 Pengujian Tiap Blok………... 4.2.2.1 RFAmplifier………. 4.2.2.2Filter………. 4.2.2.3 Osilator Refrensi……….. 4.2.2.4 Pembagi Terprogram……… 4.2.2.5 VCO danPhase Comparator……… BAB V PENUTUP………...

xii

Gambar 2.1. Bentuk gelombangcarrier 7

Gambar 2.2. Bentuk gelombang pemodulasi 7

Gambar 2.3. Bentuk gelombang termodulasi 7

Gambar 2.4. Diagram blok penerima AM 8

Gambar 2.5. Rangkaian tertala seri 9

Gambar 2.6. Rangkaian tertala paralel 10

Gambar 2.7. Rangkaian RFamplifier 11

Gambar 2.8. Rangkaian modelhybriddari penguat tertala 11

Gambar 2.9. Prosesmixer 13

Gambar 2.10. Rangkaian detektor AM 14

Gambar 2.11. Proses pada detektor AM 14

Gambar 2.12. Karakteristik idealLow Pass Filter 15

Gambar 2.13. Karakteristik praktis LPF 15

Gambar 2.14. Skematik blok osilator 18

Gambar 2.15. Diagram blok PLL 19

Gambar 2.16. Dua gelombang sinus dengan fasa berbeda 20

Gambar 2.17. KarakteristikPhase Comparator 22

Gambar 2.18. Karakteristik VCO 23

Gambar 2.19. Teknik Frequency Hopping 24

xiii

Gambar 3.4 IC ZN414 Dengan Rangkaian Eksternal Gambar 3.5FilterAktif

Gambar 3.6 Tanggapan Frekuensi LPF Gambar 3.7 Rangkaian Penguat Daya

Gambar 3.8 Tampak Atas IC Pembagi 1000 CD4060B Gambar 3.9 Tampak Atas IC Pembagi 10 74LS90

Gambar 3.10 Rangkaian Pembangkit Frekuensi Refrensi 1kHz

Gambar 3.11 Rangkaian VCO DanPhase Comparatordengan CD4046 Gambar 3.12 Tampak Atas IC TC9122P

Gambar 3.13 Diagram Blok IC TC9122P

Gambar 4.1 Tampak Atas Perangkat Penerima AM Gambar 4.2ModelSistem Pengujian Penerima AM Gambar 4.3InputFrekuensi 900kHz

Gambar 4.4InputFrekuensi 950kHz Gambar 4.5InputFrekuensi 1000kHz Gambar 4.6InputFrekuensi 1050kHz

Gambar 4.7 Spektrum FrekuensiCarrier900kHz Gambar 4.8 Spektrum FrekuensiCarrier950kHz Gambar 4.9 Spektrum FrekuensiCarrier1000kHz Gambar 4.10 Spektrum FrekuensiCarrier1050kHz

Gambar 4.11Audio3kHz Dengan FrekuensiCarrier900kHz Gambar 4.12Audio3kHz Dengan FrekuensiCarrier950kHz

xiv

Gambar 4.16 Spektrum FrekuensiOutputRF Amp Saatinput950kHz Gambar 4.17 Spektrum FrekuensiOutputRF amp SaatInput1000kHz Gambar 4.18 Spektrum FrekuensiOutputRF Amp SaatInput1050kHz Gambar 4.19OutputOsilator Refrensi

Gambar 4.20 SinyalOutputPembagi Terprogram Gambar 4.21OutputFrekuensi VCO 900kHz Gambar 4.22OutputFrekuensi VCO 950kHz Gambar 4.23OutputFrekuensi VCO 1000kHz Gambar 4.24OutputFrekuensi VCO 1050kHz

xv

1

1.1.

Judul

Penerima AM dengan empatfrequency hoppingtersinkronisasi

1.2.

Latar Belakang Masalah

Pada pertengahan tahun 1950 telah lahir sistem komunikasi spread spectrum. Sistem ini dilatarbelakangi oleh kebutuhan akan sistem komunikasi yang dapat mengatasi masalah interferensi, serta dapat menjamin kerahasiaan informasi yang dikirim. Sistem ini dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal to noise ratio) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar [1].

Dalam sistem komunikasi pada saat ini, penggunaan frekuensi pada suatu area tertentu sudah sangat padat sehingga interferensi dan noise dapat saja terjadi. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan sistem spread spectrum

karena data yang dikirim pada sistem ini adalah data acak yang dikenal sebagai

noise. Jika penerima tidak mengetahui kode yang digunakan, maka penerima hanya akan menerima sinyalnoisesaja.

Istilah spread spectrum digunakan karena pada sistem ini, sinyal yang ditransmisikan memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi (mencapai ribuan kali). Proses penebaran bandwidth sinyal informasi ini disebut spreading. Salah satu teknik spread spectrum yang dikenal adalah

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) adalah teknik yang memodulasi sinyal informasi dengan frekuensi yang lompat-lompat (tidak konstan). Frekuensi yang berubah-ubah ini dipilih oleh kode tertentu [2]. Sistem

frequency hopping (FH) menggunakan kode penebar (spreading code) yang dibangkitkan oleh rangkaian pembangkit urutan PN (pseudo noise) sebagai pengendali frekuensi keluaran sebuah pensintesis frekuensi.

Minat akan penggunaan frekuensi AM pada saat ini sangat minim. Hal ini disebabkan karena kualitas layanan yang kurang baik. Dengan bertambahnya frekuensi AM yang baru, bandwidth yang dihasilkan akan semakin sempit, sehingga dapat menyebabkan interferensi serta tingkat keamanan informasi yang rendah.

Permasalahan ini telah dicoba diatasi dengan membuat pemancar dan penerima radio AM dengan frequency hopping. Penelitian sebelumnya menghasilkan sistem komunikasi radio AM broadcast dengan dua frekuensi

carrier yang ditransmisikan secara hopping. Tidak ada sinkronsasi antara pemancar dan penerima. Pada penelitian ini, penulis akan mengembangkan penelitian sebelumnya dengan membuat penerima AM menggunakan menggunakan empat frekuensicarrieryang ditransmisikan secara tersinkronisasi dengan pemancar.

1.3.

Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitan ini adalah merancang dan membuat suatu perangkat penerima AM dengan metode frequency hopping

1.4.

Manfaat

Penelitian ini diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan dalam memanfaatkan teknologi komunikasi khususnya mengenai Frequency Hopping Spread Spectrum(FHSS),pada sistem komunikasi radio AM broadcast. Teknik ini diharapkan dapat memperbaiki kualitas layanan sehingga mengembalikan minat masyarakat untuk kembali menggunakan frekuensi AM.

1.5.

Batasan Masalah

Penerima AM dibuat dengan frekuensi carrier 900kHz, 950kHz, 1000kHz, dan 1050kHz secara bergantian. Sumber sinyal berasal dari sebuah pemancar AM yang tersinkronisasi dengan penerima AM. Osilator lokal meggunakan PLL dengan waktu perubahan frekuensi selama 0,25 detik.

1.6.

Metodologi Penelitian

Penelitian ini diawali dengan library research yang menggunakan sumber data seperti buku referensi, internet dan jurnal. Denganlibrary research,

penulis mempelajari cara kerja, cara merancang, dan membuat peralatan tersebut. Perancangan peralatan menggunakan teori yang ada untuk memenuhi spesifikasi yang ditentukan. Pembuatan setiap bagian dari alat sesuai dengan fungsi masing-masing dan kemudian diujikan.

disinkronisasi oleh sebuah perangkat sinkronisasi. Penerima harus bisa menerima sinyal yang telah disinkronisasi pada empat frekuensi berbeda secara bergantian.

Jika pada pengujiannya tidak terdapat pemancar, maka sumber lain seperti RFG (Radio Frequency Generator) dapat digunakan. Dengan alat ini besarnya nilai frekuensi yang dinginkan dapat diatur sesuai dengan spesifikasi. Selanjutnya sinyal yang dikirim pada frekuensi tersebut akan disinkronisasi oleh sebuah perangkat sinkronisasi. Penerima harus bisa menerima sinyal yang telah disinkronisasi pada empat frekuensi berbeda secara bergantian.

1.7.

Sistematika Penulisan

1. BAB I PENDAHULUAN

Pendahuluan berisi judul, latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penulisan, dan sistematika penulisan. 2. BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi teori dasar AM (Amplitude Modulation) dan bagian-bagian dari penerima AM, PLL dan bagian-bagiannya, serta frequency hopping sebagai bagian dari teknikspread spectrum.

3. BAB III PERANCANGAN SISTEM

4. BAB IV HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil perancangan pada keadaan yang telah tertulis pada batasan masalah, tampilan hasil perancangan dengan menggunakan software (simulasi), dan analisa hasil perancangan yang diperoleh.

5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Penerima AM

2.1.1. Modulasi Amplitudo

Modulasi adalah proses pengubahan atau pengaturan parameter sinyal berfrekuensi tinggi oleh sinyal informasi berfrekuensi rendah. Modulasi amplitudo (Amplitude Modulation, AM) merupakan jenis modulasi yang mengubah amplitudo sinyal carrier [3]. Dalam modulasi amplitudo, suatu tegangan yang sebanding dengan sinyal modulasi ditambahkan kepada amplitudo sinyalcarrier.

Sinyalcarrierdinyatakan dengan [3]

 

c



c c



c t E t

e  _maxcos 

dengan E_cmax merupakan amplitudo sinyal carrier, _c adalah frekuensi sudut

carrier, dan c adalah fasa carrier. Bentuk gelombang pembawa ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Sedangkan sinyal pemodulasi dinyatakan dengan

 

m



m m



m t E t

e  _maxcos 

dengan E_mmaxmerupakan amplitudo sinyal pemodulasi, _m adalah frekuensi sudut pemodulasi, dan m adalah fasa pemodulasi. Bentuk gelombang pemodulasi ditunjukkan pada Gambar 2.2.

(2.2) (2.1)

Proses modulasi menghasilkan sinyal termodulasi yang dinyatakan dengan

 

t 



E e t





 t 



e _{cmax m}( ) cos

Bentuk gelombang termodulasi ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.1Bentuk gelombangcarrier[3].

Gambar 2.2Bentuk gelombang pemodulasi [3].

Gambar 2.3Bentuk gelombang termodulasi [3].

2.1.2. Penerima AM

Pesawat penerima harus melaksanakan sejumlah fungsi. Pertama, penerima harus menangkap sinyal radio AM dari pemancar berupa sinyalcarrier

dan menolak sinyal lain yang tidak diinginkan [3]. Selanjutnya, penerima harus menguatkan sinyal yang diinginkan sampai ke tingkat yang dapat digunakan yaitu 540kHz sampai 1600kHz. Akhirnya, penerima harus memulihkan sinyal informasi dari sinyal carrier dan menyampaikan kepada pemakai. Gambar 2.4 menunjukkan diagram blok penerima AM secara umum.

Gambar 2.4Diagram blok penerima AM [3].

2.1.2.1. Antena

2.1.2.2. RF Amplifier

RF amplifier digunakan untuk memperkuat suatu frekuensi sinyal, dengan menaikkan tegangan suatu sinyal tanpa menyebabkan penyimpangan pada sinyal itu sendiri, atau dengan kata lain meningkatkan SNR (Signal to Noise Ratio). Rangkaian RF amplifier dirancang dengan menggunakan rangkain penguat tertala.

Kinerja rangkaian tertala tergantung dari frekuensi, lebarbandwidth, dan faktor kualitas (Q) [3]. Rangkaian ini biasa dipakai dalam tapis (filter), osilator, dan penguat radio. Rangkaian tala terdiri induktor dan kapasitor baik secara seri seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5 maupun paralel seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.

r L1

C1

V1

SIGNAL AC

1 2

Gambar 2.5Rangkaian tertala seri [3].

Persamaan rangkaian tertala seri adalah [3] Zs = r + jX

Zs = r + j (L

-C 

1

)

dengan r adalah resistansi internal, X adalah reaktansi total,  dalah frekuensi sudut, L adalah induktor, dan C adalah kapasitor. Besarnya impedansi adalah

2 2

X r

Zs  

(2.4) (2.5)

Karena

L =

C  1 maka = LC 1

sehingga frekuensi tala atau resonansi dapat dihitung dengan

fo = LC  2 1 C L SIGNAL AC 1 2 R

Gambar 2.6Rangkaian tertala paralel [3].

Persamaan rangkaian tertala paralel adalah [3]

fo = ₂

2 1 2 1 L R LC  

Jika L2>> R2 , maka persamaan (2.10) sama dengan persamaan (2.9). Gambar 2.7. menunjukkan penguat tertala yang biasa digunakan sebagai RF amplifier.

Konfigurasi penguat ini adalahcommon emitter(CE).

Analisis DC dari penguat tertalacommon emitteradalah [4] a. BagianOutput

Re e cRc Vce I

I

Vcc   (2.11)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

max

2 1

c cQ xI

I 

b. BagianInput

Re e bRb Vbe I

I

Vcc  



c b

I I 

Nilai Ic dan  diperoleh dari datasheet transistor menggunakan grafik Ic-hfe (pada suhu kamar). Sedangkan fungsi kapasitor C2 dan C4 hanya untuk menahan sinyal DC supaya tidak masuk, dan C3 sebagai kapasitor bypass.

Gambar 2.8 menunjukkan rangkaian ekuivalen AC model hybriddari rangkaian penguat tertalacommon emitter.

Gambar 2.7RangkaianRF Amplifier[3].

RB hie hfe.Ib hoe RC RE RL

Vi Vo

Io

Zo ib

Zi Ii

-

-+ +

Gambar 2.8modelhybriddari rangkaian penguat tertala

(2.12)

(2.13)

Analisis AC dari penguat tertalacommon emitteradalah a. Impedansiinput(Zi)

ie B h

R Zi // b. Impedansioutput(Zo)

ie C h

R Zo //1/ c. Penguatan tegangan (Av)

ie oe C fe i o v h h R h V V

A   ( //1/ )

d. Penguatan arus (Ai)

fe i o v h I I

A  

2.1.2.3

.

Mixer

Mixer digunakan untuk mengubah sinyal dari suatu frekuensi ke frekuensi lain. Pada penerima AM, mixer berfungsi mencampur sinyal RF

amplifier dengan sinyal output osilator. Semua rangkaian mixer memanfaatkan dua sinyal sinusoidal yang dikalikan bersama. Hasilnya terdiri atas komponen frekuensi yang dijumlahkan dan dikurangkan atau selisihnya. Dengan persamaan sinyal osilator [3] adalah

t V

V_osc  _osc sin



_osc

dan sinyal RF adalah

t V

V _sig  _sig sin  _sig

perkalian kedua sinyal menjadi











t t



V V V V t txV V V V sig osc sig osc sig osc sig osc sig sig osc osc sig osc               cos cos 2 sin sin

Suku yang mengandung frekuensi _osc_sig biasanya dipilih dengan penyaringan, sebagai sinyal IF (Intermediate Frequency). Gambar 2.9 menunjukkan proses pencampuran sinyal RFamplifier (Vsig) dengan sinyal dari osilator (Vosc).

Gambar 2.9Prosesmixer[6].

2.1.2.4

.

IF amplifier

IF amplifier menggunakan rangkaian yang sama dengan rangkaian RF

amplifier. Yang membedakan adalah frekuensi sinyal masukan. Jika IFamplifier

dibuat dengan rangkaian pasif, maka perhitungan mengacu pada sub bab 2.1.2.2. Rangkaian IF amplifier mendapat sinyal masukan dari mixer yang berfrekuensi 455kHz. Kemudian daya sinyal tersebut akan dikuatkan. Sinyal radio yang diterima pada frekuensi fs dicampur dengan sinyal dari osilator lokal pada fo (biasanya ditempatkan di atas f_s), dan frekuensi selisih yang dihasilkan diambil sebagai frekuensiintermediateatau IF karena

s o f

f

IF  

(2.21)

2.1.2.5. Detektor

Detektor berfungsi memulihkan sinyal informasi dari modulated carrier

sehingga menghasilkan tegangan keluaran proporsional yang merupakan sinyal modulasi atau sinyal informasi [3].

Detektor AM biasanya menggunakan aplikasi dioda. Dioda bertindak sebagai sebagai penyearah dan dapat dianggap sebagai saklar ON apabila tegangan input positif, yang memungkinkan kapasitor memuat (charge) sampai ke puncak input RF. Selama berlangsungnya setengah negatif dari siklus RF, dioda OFF, tetapi kapasitor tetap menahan muatan positif yang diterima sebelumnya, maka tegangan keluaran tetap pada nilai positif puncak RF. Akan terjadi pelepasan muatan kapasitor (discharge), yang menghasilkan riak RF (RF

ripple) pada bentuk gelombang output. Rangkaian detektor AM ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10Rangkaian detektor AM [8].

Gambar 2.11 menunjukkan proses pada detektor yaitu masukkan sinyal

carrieryang diubah sehingga keluaran menjadi sinyalaudio.

2.1.2.6. LPF (

Low Pass Filter

)

Filter adalah rangkaian yang menghasilkan karakteristik tanggapan frekuensi yang telah ditentukan dengan tujuan melewatkan rentang frekuensi tertentu dan menekan/menolak rentang frekuensi yang lain [9]. Sedangkan LPF adalahfilteryang mampu melewatkan frekuensi rendah saja.

Gambar 2.12Karakteristik ideal LPF [9].

Gambar 2.12 merupakan bentuk karakteristik ideal LPF jika ditinjau berdasarkan band. Ada dua area padafilter, yaitu

1. Pass Band, rentang frekuensi yang dilewatkan (ditunjukkan dengan huruf a) 2. Stop Band, rentang frekuensi yang ditolak (ditunjukkan dengan huruf b) Gambar 2.13 menunjukan bentuk karakteristik praktis LPF

Gambar 2.13Karakteristik praktis LPF [9].

f fc

a

Untuk merancang LPF aktif digunakan penskalaan frekuensi dan impedansi (Frequency and Impedance Scaling) dengan prosedur penskalaan sebagai berikut :

Prosedur Penskalaan :

1. Konstanta Penskalaan Frekuensi (Kf) Kf dapat dinyatakan dengan persamaan

r r r

r f

f K

    _ 2



dengan r _{adalah frekuensi referensi pada rancangan ternormalisasi,} r _adalah

frekuensi referensi pada rancangan aktual.

Setelah Kf diketahui, nilai R/C diubah dengan faktor Kf (kali / bagi). Jika frekuensi pada rancangan aktual lebih tinggi, maka R/C dibagi Kf. Secara praktis yang sering diubah adalah C, R biasanya diubah untuk tipefiltertala.

2. Konstanta Penskalaan Impedansi (Kr)

Kr = Level Impedansi pada Rangkaian Aktual

Level Impedansi pada Rangkaian Ternormalisasi

Rangkaian yang mempunyai impedansi tinggi akan mempunyai nilai R besar dan nilai C kecil, dan sebaliknya.

Tabel 2.1. merupakan nilai ternormalisasi dari kapasitor untuk rangkaian LPF.

Tabel 2.1.Nilai kapasitor untuk rangkaian LPF

# Kutub C1 C2 C3

2 1,414 0,7071

3 3,546 1,392 0,2024

(2.23)

Tabel 2.1.(Lanjutan) Nilai kapasitor untuk rangkaian LPF 4 1,082 2,613 0,9241 0,3825 5 1,753 3,235 1,354 0,3089 0,4214 6 1,035 1,414 3,863 0,9660 0,7071 0,2588 7 1,531 1,604 4,493 1,336 0,6235 0,2225 0,4885

2.1.2.7. Audio Amplifier

Audio amplifier berfungsi memperkuat daya dari filter yang menghasilkan sinyal audio. Jenis penguat yang digunakan adalah penguat menggunakan OpAmp. Rangkaian menggunakan OpAmp akan lebih mudah dibuat dari pada menggunakan transistor dan volume bisa diatur dengan potensiometer. Selain mempunyai bati tegangan, penguat memiliki bati daya, yang ditentukan dengan [10].

 

 

dc P ac P A in o 

dengan P_o

 

ac adalah dayaoutputac, P_in

 

dc adalah dayainputdc.

2.1.2.8. Osilator Lokal

diumpanbalikkan kepada input. Jika sinyal umpan balik itu mempunyai amplitudo yang cukup dan fasanya tepat, maka proses dapat menghasilkan suatu sinyal yang menopang sendiri atau osilasi. Gambar 2.14 menunjukan skematik blok osilator.

Gambar 2.14Skematik blok osilator [3].

InputVi dikalikan dengan penguatan depan A untuk memberikanOutput

Vo. Sebagian kecil B diumpan balikan untuk memberikaninputVi. Jadi AB = 1 adalah kondisi yang diperlukan untuk menopang osilasi.

2.1.2.9. Speaker

Speaker merupakan perangkat yang menerima sinyal masukan dan memberikan respon keluaran berupa frekuensi audio dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk selaput.Speakerberfungsi untuk mengubah sinyal suara yang berupa getaran listrik menjadi suara.

2.2. Phase Lock Loop (PLL)

PLL dapat diterapkan sebagai rangkaian deteksi FM, demodulator AM dan FM, deteksi FSK,frequency multiplier, danfrequency synthesizer[9].

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 saat PLL dapat mempertahankan sinkronisasi, dari sejak mulai terjadi. Secara umumlock range

lebih lebar dari capture range. Jadi PLL dapat mempertahankan sinkronisasi pada jangkauan frekuensi yang lebih lebar dari jangkauan saat terjadi sinkronisasi. Diagram blok PLL ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15Diagram blok PLL [13].

kedua phase detector. Pada dasarnya PLL memiliki dua kegunaan utama, yaitu menghasilkan tegangan V3 yang mengontrol VCO dan frekuensi ωo sebagai

outputVCO.

Secara sederhana fase dan frekuensi sudut dapat dirumuskan [7]

dt d _i

i

  

dt d _o

o

  

2.2.1. Pembanding Fasa

Pembanding fasa (phase comparator) adalah rangkaian pendeteksi perbedaan sudut fasa dan beda frekuensi antara dua gelombang input, dan membangkitkan suatu keluaran berupa tegangan koreksi dari perbedaan fasa yang terjadi [6].

Gambar 2.16Dua gelombang sinus dengan fasa berbeda [6].

Gambar 2.16 menunjukkan ada perbedaan fasa pada dua gelombang sinus

1

f sebagai sinyal referensi dan f2 sebagai sinyal dari VCO dengan perbedaan (2.26)

sudut sebesar sudut _e (phase error). Sinyal referensi pembanding fasa dianggap gelombang sinus, dengan persamaan [8]

 

] sin[

)

( _{1 1}

1 t U t t

u   _n 

dengan sudut fasa ₁ merupakan bagian dari fungsi waktu (t), dan dianggap ₁ = 0 untuk t < 0. Sedangkan pada t  0 nilai₁ = 

) ( )

(

1 t u t  

dengan u

 

t adalah fungsi unit step. Fungsi unit step merupakan bagian dari modulasi fasa (modulasi berbeda), sedang untuk perubahan frekuensi (frekuensi dan fasa berbeda) yaitu pada modulasi frekuensi, maka persamaan sinyal referensi menjadi



1



1 1

1 U sin( tt)U sin t

u o o

sudut fasa ₁ dapat ditulis sebagai

 

t t

₁ 

Sinyal yang akan dibandingkan ( f2), yaitu sinyal dari osilator VCO, adalah sinyaloutputdengan persamaan :

 

t U



t

 

t



u₂  ₂cos _o ₂

Jika pembanding fasa digunakan pada sistem PLL linier dan bekerja pada

frekuensi tengahnya, maka terdapat beda fasa sebesar

 

_

90 2



antara sinyal

referensi dengan sinyal keluaran. Jika dua sinyal adalah sinyal fungsi sinus, dan satunya fungsi kosinus, maka beda fasa e 12 menjadi bernilai 0. Gambar

2.17 menunjukkan grafik karakteristik pembanding fasa.

(2.28)

(2.29)

(2.30)

(2.31)

V

Kf

0       _i

Gambar 2.17Karakteristikphase comparator[13].

Phase comparatormembandingkan 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 () sebesar  n atau frekuensi sinyal

input lebih rendah dari frekuensi sinyal acuan maka  n. Jika frekuensi sinyal input sama dengan frekuensi sinyal acuan, maka tidak terjadi beda fasa atau  0. Tegangan output Phase comparator dapat dirumuskan dengan persamaan

V = Kf ( _i ₀)

2.2.2. VCO

. Voltage-controlled oscillators (VCO) dirancang untuk menghasilkan frekuensi yang berbeda-beda dengan pengaturan tegangan. Karakteristik VCO ditunjukkan pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18Karakteristik VCO [13].

Grafik karakteristik VCO menunjukkan pada saat input VCO (Vin) = 0, makaoutputnya akan mengambil frekuensifree running.Frekuensi sudutoutput dapat dirumuskan dengan persamaan

FR o Ko Vin 

 (  )

dengan o adalah frekuensi sudutoutput,FR frekuensifree running,Vin adalah teganganinputdari VCO, dan Ko adalah penguatan dari VCO.

2.3. Teknik

Frequency hopping

Frequency hopping atau lompatan frekuensi adalah perubahan frekuensi sinyal pembawa secara periodis yang diatur oleh algoritma tertentu. Frekuensi ini akan membawa informasi selama periode tertentu dan berpindah ke frekuensi yang lain , begitu seterusnya seperti diperlihatkan Gambar 2.19 [18].

Gambar 2.19Teknikfrequency hopping[18].

Anak panah pada Gambar 2.23 menunjukkan urutan lompatan (hop) frekuensi, dari frekuensi f1 f3 f7 f2 f5 f4 f6, 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.

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 [18].

Lompatan dari satu frekuensi ke frekuensi yang lain diatur secara berurutan atau secara acak dengan menggunakan sandi pseudorandom. Sandi

maka sinyal pembawa akan selalu mengalami gangguan tetapi hanya saat berada pada frekuensi f2. Hal ini diperlihatkan pada Gambar 2.20.

BAB III

PERANCANGAN

3.1. Diagram Blok Sistem Komunikasi Radio AM

Frequency

Hopping

Sistem komunikasi radio AM Frequency Hopping (FH) mempunyai blok-blok utama penyusun sistem seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1. Pada bagian pemancar (Transmitter, Tx) terdapat blok tone generator yang berfungsi untuk membangkitkan sinyal sinkronisasi dari empat frekuensi

carrier. Empat frekuensi carrier yang telah tersinkronisasi tersebut kemudian diterima oleh penerima AM (Receiver, Rx) secara bergantian sesuai waktu yang telah ditentukan. Rx terdapat blok tone detector untuk menerima sinyal sinkronisasi yang berfungsi untuk mendeteksi sinyal yang diterima sesuai dengan sinyal yang ditransmisikan daritone generator.

Gambar 3.1.Blok diagram umum sistem komunikasi radio AM FH.

3.2.

Diagram Blok Rangkaian

Gambar 3.2 merupakan diagram blok penerima AM dengan frequency hoppingtersinkronisasi. Sinyal yang masuk melalui antena akan diumpankan ke penguat RF untuk memperbaiki derau. Kemudian sinyal diteruskan ke mixer, dicampur dengan sinyal dari osilator lokal sebagai sinyal referensi, sehingga terbentuk frekuensi antara IF (Intermediate Frequency). Amplitudo sinyal dikuatkan oleh penguat IF dan diteruskan ke detektor untuk pemisahan sinyal informasi dan sinyal carrier. Selanjutnya sinyal diteruskan lagi ke LPF untuk ditapis. Kemudian sinyal audio dari output LPF diteruskan ke pengatur volume untuk dihubungkan ke speaker dengan empat tone audio yang berbeda di masing-masing frekuensi. Sinyal referensi yang berasal dari osilator lokal diganti dengan sistem PLL. Teknikfrequency hoppingterjadi pada blok PLL.

Gambar 3.2Diagram blok penerima AM denganfrequency hopping

3.3.

Rancangan Rangkaian Tiap Blok

3.3.1. RF AMPLIFIER

RF amplifier menggunakan rangkaian penguat tertala output, yaitu kapasitor dan induktor paralel pada output (kaki kolektor transistor). Skema rangkaian ditunjukkan pada Gambar 3.3.

RB 21,6k RE 118 Q1 C1 6.8n L1 3.9u C2 6.8n R3 200 C3 6.8n V1 12v C4 6.8n vin vo

Gambar 3.3Penguat tertalaoutput.

Sinyal yang masuk berada pada frekuensi 900kHz, 950kHz, 1000kHz, dan 1050kHz. Frekuensi tengah 975kHz digunakan untuk menghitung nilai kapasitor dengan asumsi L = 3,9H . Nilai ini dipilih karena mudah didapat di pasaran. Nilai kapasitor dihitung menggunakan persamaan (2.9)

LC fo  2 1  C x kHz 6 10 9 , 3 2 1 975   

Setelah dilakukan penyederhanaan maka diperoleh



x



x

 

x



x



nF

C 6,84

Pada praktek menggunakan C sebesar 6,8nF karena toleransi yang dihasilkan kurang dari 5% dibandingkan dengan nilai C pada perhitungan.

Transistor yang digunakan adalah 2N2222A dan nilai Ic yang digunakan merupakan arus kolektor yangtypical yaitu sebesar 50mA. Dengan asumsi nilai

e CQ I

I  dan menggunakan datasheet I_C h_fe, nilai  diperoleh sebesar 200. Rc ditentukan dengan asumsi bahwa Rc adalah hambatan dalam induktor sebesar 2Ω. Perhitunganbiasingdc mengacu pada persamaan (2.11) dan (2.13), yaitu a. Bagianoutputdari kaki kolektor transistor

Nilai R_e ditentukan sebagai berikut:

Vcc = Ic.Rc + Vce + Ie.Re

Ie

Vce IcRc Vcc 

 Re    

 _ 118

10 50 6 2 10 50 12 Re ₃ 3 x x x

Pada praktek menggunakan nilai Re sebesar 120 karena toleransi yang dihasilkan kurang dari 5% dibandingkan dengan nilai pada perhitungan. b. Bagianinputdari kaki basis transistor

Nilai Rb ditentukan sebagai berikut:

Re

.Rb Vbe Ie

Ib

Vcc  

Menggunakan persamaan (2.14), maka

uA x Ic Ib 250 200 10 50 3 _



 



Dengan asumsi Vbe = 0,7 Volt (jenis silikon), maka

Ib Ie Vbe Vcc

     

 x _ k

Rb 21,6

10 250 118 10 50 7 , 0 12 6 3

3.3.2.

MIXER

, IF

AMPLIFIER

, dan DETEKTOR

Mixer, IF amplifier, dan detektor menggunakan sebuah IC ZN414. IC ZN414 mampu digunakan pada frekuensi 150kHz sampai 3MHz. Tampak bawah dari IC ZN414 ditunjukkan pada Gambar 2.11 dan skema rangkaian ZN414 ditunjukkan Gambar 2.12. Perhitungan nilai komponen eksternal IC ZN414 menggunakan persamaan (2.18) yaitu :

3 10 4 2 1 x x xR C AGC out   F x x x x x

C_{out 3 3} 9,94 10 9 10

4 10 4 2

1 _ 





Pada praktek menggunakan C_out sebesar 10nF.

Perancangan menggunakan nilai RAGC sebesar 4kΩ. Nilai ini digunakan agar mendapatkan nilai C_out yang mudah didapat dipasaran. Gambar 3.4 menunjukkan rangkaian IC ZN414 dengan rangkaian eksternal.

IC ZN414 membutuhkan lima komponen eksternal untuk memberikan kualitas yang baik pada penerima AM. Induktor dan kapasitor yang diparalel digantikan dengan sebuah komponen IFT (Intermediate Frequency Transformer) yang berfungsi menepatkan frekuensi antara, sedangkan komponen resistor dan kapasitor lainnya merupakan komponen pendukung agar dapat memberikan kualitas yang baik. Input mendapat masukan sinyal dari PLL dan RF amplifier, dan langsung masuk pada mixer. Kemudian dikeluarkan melalui output setelah melalui IFamplifierdan detektor di dalam IC.

3.3.3. LOW PASS FILTER

Perancangan menggunakan LF356 [20] sebagai rangkaianfilter aktif dua

pole(kutub), karena dengan dua polesudah mampu melewatkan frekuensi yang diharapkan yaitu 20kHz. Rangkaian filter aktif dua pole ditunjukkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5Filteraktif.

Low Pass Filter (LPF) pada penerima AM mempunyai frequency cutoff

1. Menentukan K_f menggunakan persamaan (2.23) 125663 1 10 20 2 2 3  

 fc x x

Kf

 



2. Menentukan C_basic

Nilai kapasitor ternormalisasi mengacu pada Tabel 2.1.

f K isasi Cternormal Cbasic F C_basic 11,25

125663 414 , 1

1  

F C_basic 5,62

125663 7071 , 0

2  

3. Menentukan R_actual menggunakan persamaan (2.24) Dengan asumsi K_r 12000, maka

      3 10 12 12000 1 x R K R R actual r sasi ternormali aktual

4. Menentukan C_aktual

nF x x K C C nF x x K C C r basic r basic 468 , 0 10 12 10 62 , 5 937 , 0 10 12 10 25 , 11 3 6 2 2 3 6 1 1        

Pada praktek menggunakan C₁ sebesar 1nF dan C₂ sebesar 0,47nF.

Dengan nilai yang sudah ditentukan, dapat dibuktikan frekuensi yang dilewatkan sudah tidak melebihi frekuensi keluaran IFamplifier. Bentukdecibel

 

n db fc f M 2 1 1 log 20          2 2 3 10 20 1 1 log 20 56 x x f db         

Setelah dilakukan penyederhanaan diperoleh

kHz x

f 4 6,36 1022 502

10K 100K 1M

-60.000 -45.000 -30.000 -15.000 0.000 15.000 db(V(OUT)/V(IN)) F (Hz)

Micro-Cap 8 Evaluation Version LPF aktif.CIR

Left Right Delta Slope

0.020M,-3.016

0.545M,-56.511

-3.016 -56.511 -53.495 -1.019E-04

0.020M 0.545M 0.525M 1.000E00

Gambar 3.6Tanggapan frekuensi LPF.

3.3.4. AUDIO AMPLIFIER

Audio amplifiermenggunakan TBA820. Op Amp ini merupakan Op Amp untuk penguat daya dengan kontrol volume. Rangkaian dan nilai komponen sesuai dengandatasheet. Penguatan terjadi pada resistor (R1) kaki input negatif TBA820. Semakin besar nilai resistor (R1) maka semkin kecil penguatan yang dihasilkan dan sebaliknya. Skema rangkaian penguat daya ditunjukkan pada Gambar 3.7.

v cc (12v )

input + -U2 TBA820 3 2 5 6 1 4 8 7 R2 1 C2 220uF C7 220nF J2 GND 1 C4 220uF C3 100uF R1 33 C1 10uF LS1 SPEAKER R3 100K 1 3 2 C6 100nF

Gambar 3.7Rangkaian Penguat Daya [11].

3.3.5 PLL

PLL yang dirancang mempunyai output frequency sebesar 900kHz, 950kHz, 1000kHz dan 1050kHz, dengan frequency steps sebesar 1kHz. Output frequency merupakan frekuensi keluaran yang diharapkan dari perancangan.

3.3.5.1 Rangkaian Osilator Referensi

Osilator referensi akan menentukan besar langkah frekuensi (frequency step) yang terjadi. Untuk kestabilan, dipilih osilator kristal. Osilator referensi menggunakan kristal berfrekuensi 10,245MHz yang digunakan sebagai input dari IC CD4060B. Frekuensi yang diharapkan dari osilator referensi adalah 1kHz. Oleh karena itu, perlu ada IC pembagi dan kapasitor variabel.

IC CD4060B digunakan sebagai pembagi 1000 sehingga keluaran dari IC ini adalah 10,245kHz. Tampak atas IC CD4060B ditunjukkan pada Gambar 3.8. Sinyal keluaran IC CD4060B diumpankan ke IC 74LS90 yang berfungsi sebagai pembagi 10 sehingga frekuensi yang dihasilkan nantinya adalah 1kHz. Tampak atas IC 74LS90 ditunjukkan pada Gambar 3.9. rangkaian pembangkit frekuensi interferensi 1 kHz ditunjukkan pada gaambar 3.10.

Gambar 3.8.Tampak atas IC pembagi 1.000 CD4060B [14].

ke VCO vcc 5volt C20 100pF Y 1 10.240Mhz C15 39pF U10 CD4060B/SO 8 12 15 16 4 5 6 7 13 14 1 2 3 9 10 11 G N D RST Q10 VDD Q6 Q5 Q7 Q4 Q9 Q8 Q12 Q13 Q14 Ø0 Ø0 Ø1 R17 100K U5 74LS90 14 1 2 3 6 7 12 9 8 11 5 1 0 A B R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QA QB QC QD V C C G N D DIV 1000 DIV 10

Gambar 3.10.Rangkaian pembangkit frekuensi referensi 1kHz [14].

3.3.5.2

Voltage

Controlled

Oscillator

(VCO)

dan

Phase

Comparator

Pada perancangan ini, VCO dan phase comparator menggunakan IC CD4046. VCO pada IC CD4046 menggunakan komponen eksternal untuk menentukan frekuensi kerja osilator.

input pembagi terprogram output pembagi terprogram

output osilator referensi

vcc 5volt R1 10K C2 0.1uF RS 10K R3 10K R4 10K U12 74HC4046/SO 3 4 14 6 7 5 11 12 1 2 13 9 10 15 1 6 8 CIN VCOUT SIN CX CX INH R1 R2 PP P1 P2 VCOIN DEMO ZEN V D D V S S C1 100pF VCO

Gambar 3.11 merupakan rangkaian VCO danphase comparator dengan IC CD4046 dan rangkaian eksternal. Tegangan yang akan diberikan pada masukan VCO akan mengendalikan frekuensi yang dibangkitkan. Frequency rangeditentukan oleh kapasitortrimmeryang 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5kΩ [12].

3.3.5.3 Pembagi Terprogram (

programmable divider

)

Pembagi terprogram (programmable divider) menggunakan IC TC9122P. 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. Logika pembagi ini adalah logika TTL dengan tegangan 5Volt.

Inputberasal darioutputVCO danoutputdiumpankan keinputrangkaian

phase comparatorsebagai input yang akan dibandingkan dengan VCO. Tampak atas IC TC9122P ditunjukkan pada Gambar 3.12, sedangkan diagram blok IC TC9122P ditunjukkan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13Diagram blok IC TC9122P [19].

Pembagian bilangan ditunjukkan pada Tabel 3.1. dengan frekuensi yang digunakan f₁ = 900Hz, f₂ = 950Hz, f₃ = 1000Hz, f₄ =1050Hz. Frekuensi yang diharapkan dari output pembagi terprogram adalah 1kHz untuk dibandingkan dengan frekuensi dari osilator referensi.Output dari VCO 900kHz dibagi 900 untuk menghasilkan frekuensi 1kHz,outputdari VCO 950kHz dibagi 950 untuk menghasilkan frekuensi 1kHz,outputdari VCO 1000kHz dibagi 1000 untuk menghasilkan frekuensi 1kHz, danoutput dari VCO 1050kHz dibagi 1050 untuk menghasilkan frekuensi 1kHz.

Tabel 3.1.Pembagian frekuensi dalam bentuk BCD [18].

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

900Hz 00 1001 0000 0000

950Hz 00 1001 0101 0000

1000Hz 01 0000 0000 0000

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perangkat Hasil Penelitian

Perangkat yang dihasilkan pada penelitian ini adalah alat penerima radio

AM dengan empat frekuensi hopping. Pengambilan data menggunakanRadio Frequency Generator (RF Generator). RF Generator ditala pada frekuensi 900kHz, 950kHz, 1000kHz dan 1050kHz secara bergantian. Frekuensi audio 1kHz diambil dari Audio Frequency Generator (AFG) yang diumpankan ke RFG. Tampak atas perangkat ditunjukkan pada Gambar 4.1. Keterangan pada blok rangkaian darienerima AM

berdasarkan nomor – nomor yang tertera pada Gambar 4.1 ditunjukkan pada Tabel 4.1

Gambar 4.1Tampak atas perangkat. 1

2

3

4

5

1. Power supply Sumber catu daya pada pemancar AM

2. PLL

Pembangkit frekuensi referensi dan

mengendalikan frekuensi yang dibangkitkan.

3. RFamplifier& ICZN414

Menerima sinyal termodulasi kemudian

mencampurkannya dengan sinyal dari osilator local

4. LPF

Menyaring sinyal informasi agar terdengar lebih

bersih

5. PenguatAudio Menguatkat sinyalaudio

Perangkat penerima AM yang dibuat belum dapat bekerja dengan baik. Karena

faktor IC ZN414 kurang bekerja dengan baik dan terjadinya osilasi pada internal

frekuensi perangkat sehingga menyebabkan semua output frekuensi carrier dapat

menerima sinyal informasi yang dikirim oleh satu frekuensi carrier yang ditala. Jika diberi sinyal input dengan frekuensi carrier 900kHz maka yang seharusnya menerima sinyal informasi adalah frekuensi f1 = 900kHz, tetapi perangkat yang dihasilkan semua

frekuensi lain (f2,f3,dan f4) juga dapat menerima sinyal informasi begitupun dengan

input frekuensi lainnya. Amplitudo f1,f2,f3,f4, dan f5 pada Gambar 4.6 merupakan

menunjukkan output gelombang audio 1kHz yang dikirim pada frekuensi carrier

900kHz. Gambar 4.3 menunjukkan output gelombang audio 1kHz yang juga diterima

pada frekuensi carrier 950kHz saat input dikirim pada frekuensi carrier 900kHz.

Gambar 4.4 menunjukkan output gelombang audio 1kHz yang juga diterima pada

frekuensicarrier1000kHz saatinputdikirim pada frekuensicarrier900kHz. Gambar 4.5 menunjukkan output gelombang audio 1kHz yang juga diterima pada frekuensi carrier

1050kHz saat input dikirim pada frekuensi carrier 900kHz. Gambar 4.6 menunjukkan

amplitudogelombang osilasi yang tejadi saat tidak diberikaninput.

Gambar 4.2Audio1kHz yang diterima padafrequency carrier900kHz saatinput

Gambar 4.3Audio1kHz yang diterima padafrequency carrier950kHz saatinput

dikirim pada frekuensicarrier900kHz.

Gambar 4.4Audio1kHz yang diterima padafrequency carrier1000kHz saatinput

Gambar 4.5Audio1kHz yang diterima padafrequency carrier1050kHz saatinput

dikirim pada frekuensicarrier900kHz.

Gambar 4.6Amplitudoosilasi internal frekuensi saat tidak diberikaninput. F1

F2 F3

F4

4.2.1 Pengujian Penerima AM

Pengujian dilakukan dengan model sistem yang ditunjukkan pada Gambar 4.7. RF

Generator mengirimkan sinyal termodulasi 50% dengan frekuensi carrier 900kHz, 950kHz, 1000kHz dan 1050kHz yang ditala secara bergantian. Pengujian dilakukan pada

poin 1 dan poin 2.

Gambar 4.7Model sistem pengujian Penerima AM.

Gambar 4.8 menunjukkan sinyal input penerima AM dengan frekuensi carrier 900kHz yang diamati pada poin 1. Gambar 4.9 menunjukkan sinyal inputpenerima AM dengan frekuensi carrier 950kHz yang diamati pada poin 1. Gambar 4.10 menunjukkan

sinyal input penerima AM dengan frekuensi carrier 1000kHz yang diamati pada poin 1. Gambar 4.11 menunjukkan sinyalinputpenerima AM dengan frekuensi carrier 1050kHz yang diamati pada poin 1.

Gambar 4.9Inputfrekuensi 950kHz.

Gambar 4.10Inputfrekuensi 1000kHz.

adalah benar. Spektrum frekuensi carrier 900kHz ditunjukkan pada Gambar 4.12, spektrum frekuensi carrier 950kHz ditunjukkan pada Gambar 4.13, spektrum frekuensi

carrier 1000kHz ditunjukkan pada Gambar 4.14, dan spektrum frekuensi carrier

1050kHz ditunjukkan pada Gambar 4.15.

Gambar 4.12Spektrum frekuensicarrier900kHz.

Gambar 4.14Spektrum frekuensicarrier1000kHz.

Gambar 4.15Spektrum frekuensicarrier1050kHz.

Pengujian untuk menentukan frekuensi audio yang dihasilkan, dilakukan pada poin 1 dan poin 2 secara bersamaan. Saat poin 1 menerima frekuensi carrier 900kHz poin 2 diukur dan hasil ditunjukkan pada Gambar 4.16. Saat poin 1 menerima frekuensi

carrier 950kHz poin 2 diukur dan hasil ditunjukkan pada Gambar 4.17. Saat poin 1

menerima frekuensi carrier 1000kHz poin 2 diukur dan hasil ditunjukkan pada Gambar

4.18. Saat poin 1 menerima frekuensi carrier 1050kHz poin 2 diukur dan hasil

Gambar 4.16Audio1kHz denganfrequency carrier900kHz.

Gambar 4.17Audio1kHz denganfrequency carrier950kHz.

Gambar 4.19Audio1kHz denganfrequency carrier1050kHz.

F1 menunjukkan frekuensi fundamental. Meskipun harmonisa yang dihasilkan

cukup banyak, harmonisa yang dihasilkan tidak mempengaruhi kinerja sistem.

Penempatan spektrum tidak bisa tepat di frekuensi tengah, jika digeser ke kiri ataupun ke

kanan, hasil yang didapatkan menjauhi nilai frekuensi sebenarnya, maka hasil yang

ditunjukkan pada Gambar 4.18 dan Gambar 4.19 adalah pengambilan terbaik dari semua

time/divyang telah dicoba.

4.2.2 Pengujian Tiap Blok

4.2.2.1 RF Amplifier

dan spektrum frekuensi output dari RF amplifier saat frekuensi input 1050kHz

ditunjukkan pada Gambar 4.23. Penguatan RF Amplifier dapat dihitung dengan

persamaan 4,875

60 , 1

80 ,

7 _

 

vpp vpp Vin

Vout

Av (4.1)

Penerima AM tidak memerlukaninputamplitudo yang besar. amplitudoinputyang tinggi dapat merusak kinerja sistem. Perancangan tidak membahas berapa besar penguatan yang

diharapkan. Dari hasil pengamatan menunjukkan penguatan sudah cukup mampu untuk

menerima sinyalinput.

Gambar 4.20Spektrum frekuensioutputRFamplifiersaatinput900kHz.

Gambar 4.22Spektrum frekuensioutputRFamplifiersaatinput1000kHz

Gambar 4.23Spektrum frekuensioutputRFamplifiersaatinput1050kHz

F1 menunjukkan puncak tertinggi sinyal yang berada pada frekuensi 900kHz,

950kHz, 100kHz, 1050kHz Harmonisa yang dihasilkan sedikit, sehingga tidak

Data pengamatan hasil pengujian filter diperoleh dengan melakukan pengukuran tegangan input filter(Vin) dan teganganoutput filter(Vout). Frekuensi cutoffditentukan saat Av = 0,707 dari Av maksimum. Hasil yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 4.2.

Dari Tabel 4.2 terlihat bahwa frekuensi cutoff filter sebesar 18,562kHz. Gambar 4.24 menunjukan grafik dari data pengukuran LPF.

Tabel 4.2 Data Pengukuran LPF.

Vin (Vpp) Vout (Vpp) Av Frekuensi (Hz)

0,4 0,4 1 1781

0,4 0,4 1 3840

0,4 0,4 1 5950

0,4 0,4 1 7973

0,4 0,4 1 10070

0,4 0,31 0,8 12000

0,4 0,30 0,8 12456

0,4 0,29 0,75 16518

0,4 0,28 0,7 18562

0,4 0,24 0,6 21000

0,4 0,16 0,4 29081

0,4 0,06 0,15 39076

0,4 0,04 0,1 49042

0,4 0,03 0,075 60017

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

1 10 100 1000 10000 100000

frekuensi P e n g u a ta n a m p li tu d o

errorrangkaianfiltersebesar 100% 7,19%

20000 x  . Dengan persenerroryang

dihasilkan, rangkaian filter masih dapat bekerja sesuai perancangan, yaitu melewatkan frekuensi rendah meskipun tidak tepat pada frekuensi cutoff yang dirancang. Batasan

error maksimum yang diinginkan adalah 10% dari frekuensi cutoff. Hasil perhitungan

error yang didapat menunjukan bahwa filter yang dirancang masih mampu untuk digunakan.

LPF yang dirancang adalah LPF unity gain sehingga penguatan yang dihasilkan adalah 1 untuk penguatan maksimum. Hasil yang diperoleh menunjukkan penguatan

maksimum adalah 1. Jadi filter yang dihasilkan baik untuk digunakan.

4.2.2.3 Osilator Referensi

Pengujian osilator bertujuan mendapatkan data mengenai tingkat keakuratan

frekuensi. Outputosilator referensi menentukan frekuensioutputyang digunakan sebagai step frekuensi 1kHz. Hasil pengukuran menggunakan osilator digital ditunjukkan pada

Gambar 4.25.

persamaan (4.1).



T T



Hz



x



Hz Hz

f 1000

) 10 1 ( 0

1 1

2 1

3 

  

 _ .

Persen error frekuensi osilator referensi adalah 100% 0,00%

1000 1000

1000 _

x .

Dengan persen error 0,00% rangkaian osilator referensi dapat bekerja sesuai dengan perancangan.

4.2.2.4 Pembagi Terprogram

Pengukuran pembagi terprogram bertujuan untuk mengetahui pembagian

frekuensi yang akan diumpankan ke phase comparator. Pembagi terprogram

menghasilkan frekuensi 1kHz. Gambar 4.26 menunjukkan sinyal output pembagi

terprogram.

Gambar 4.26Sinyaloutputpembagi terprogram.

Frekuensi 1000kHz dibagi 1kHz dan frekuensi 1050kHz dibagi 1050Hz untuk









Hz Hz x x Hz T T f 1000 ) 10 180 ( 10 820 1 1 2 1 6

6   

 

 _{ } .

Persenerrorfrekuensi pembagi terprogram adalah 100% 0,00%

1000 1000

1000 _

x .

Dengan persen error 0,04% rangkaian pembagi terprogram dapat bekerja sesuai dengan perancangan.

4.2.2.5 VCO dan Phase Comparator

Output dari VCO menghasilkan empat frekuensi yang berlainan yaitu 900kHz, 950kHz, 1000kHz dan 1050kHz. Output dari VCO sudah menghasilkan proses hopping

yang sesuai dengan perancangan. Hal ini terlihat dengan adanya perubahan frekuensi

carrier saat pengaktifan pin pada pembagi terprogram. Gambar 4.27 menunjukkan frekuensi sinyal output dari VCO sebesar 900kHz, Gambar 4.28 menunjukkan frekuensi sinyal output dari VCO sebesar 950kHz, Gambar 4.29 menunjukkan frekuensi sinyal

output dari VCO sebesar 1000kHz, dan Gambar 4.30 menunjukkan frekuensi sinyal

outputdari VCO sebesar 1050kHz.

Gambar 4.28Outputfrekuensi VCO 950kHz.

Gambar 4.29Outputfrekuensi VCO 1000kHz.

57

5.1.

Kesimpulan

Berdasarkan perancangan dan pengamatan yang telah dilakukan, maka

diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Penerima AM dapat menerima frekuensi carrier900kHz, 950kHz, 1000kHz, 1050kHz.

2. Phase Lock Loop dapat berkerja dengan baik sehingga proses hoppingdapat menghasilkan frekuensi 900kHz, 950kHz, 1000kHz, 1050kHz.

3. Hasil pengamatan menunjukkan penerima AM dengan frequency hopping

yang dibuat belum bekerja dengan baik, yakni semua outputfrekuensicarrier

dapat menerima sinyal informasi yang dikirim pada satu frekuensi carrier

yang ditala.

5.2.

Saran

1. RangkaianPhase Locked Loop (PLL) dan penerima AM harus dibuat dengan

baik, karena komponen dan grounding rangkaian berpengaruh terhadap

1.http://fl3xu5.wordpress.com/2007/02/28/spread-spectrum-teknologi-komunikasidigital-di-masa-datang/

2..http://www.kaskus.us/showthread.php?t=293517

3 .Denis Roddy dan John Coolen., 2001,Komunikasi Elektronik, alih bahasa, Tony Mulia; penyunting, Peter Herman Bachtiar. Edisi 4, 9-16, 193-195, 218-223, Prenhallindo, Jakarta.

4.Robert Boylestad dan Louis Nashelsky., 1996, Electronic Devices And Circuit

Theory, Sixth Edition., Prentice Hall, New Jersey.

5. _____, ________, 2N2222A, High Speed Switches, www.st.com, 2004. Diakses pada 10 Mei 2006.

6. Young, Paul H., 2004, Electronic Communication Techniques, Fifth Edition., Pearson Prentice Hall, New Jersey.

7. _____, ________, ZN414, AM Radio Receivers, www.semiconductor.com, 2004.

Diakses pada 13 Januari 2007.

8. _____,______,http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/audio/bcast.html#c3. Diakses

pada 18 Maret 2007.

9. Stanley, W.D., Operational Amplifiers With Linier Integrated Circuits, New York, Macmillan College Publishing Co., 1994.

10. Albert Paul Malvino., 2003, Prinsip-Prinsip Elektronika, diterjemahkan oleh Alb. Joko Santoso, Edisi 1., 355-356, Salemba Teknika, Jakarta.

11. _____, ________, TBA820, 1,2W Audio Amplifier, SGS Thomson Microelectronics, 2001. Diakses pada 10Agustus 2007.

13. Malik, N. R. Electronic Circuit Analysis, Simulation and Design, New Jersey, Prenticehall International Inc, 1995.

14. _____, ______, HEF4046, 14-stage ripple-carry binary counter/divider and

oscillator, Philips Semiconductors. Diakses pada 11 Januari 2007

15. _____, ______, SN74LS90,Decade, Divide-by-twelve and Binary Counter, Texas Instrument Incorporated, 1988. Diakses pada 11 Januari 2007.

16. Tokheim, Roger L., 1996, Prinsip-Prinsip Digital, Edisi 1., 132-134, Penerbir Erlangga, Jakarta.

17. _____, ______, LM555, Timer, National Semiconductor Corporation, 1995. Diakses pada 24 Januari 2007

18. Wijaya, Damar., 2002, Peningkatan Kapasitas Sistem Dan Kualitas Sinyal Pada Jaringan GSM Dengan Frequency Hopping;SIGMA Jurnal Sains dan Teknologi,

5, 171-173.

[19] _____, ______, TC9122P, High-Speed BCD Programmable Counter, Audio