MODUL III PRAKTIKUM ELKOM
MODUL III PRAKTIKUM ELKOM
MIXER
MIXER DAN
DAN OSILATOR
OSILATOR
T TE O R IE O R I PPR A K T I K U MR A K T I K U M MMI X E I X E R R D A D A NN OOS I L A T O R S I L A T O R
MIXER
MIXER
A. A. TUJUANTUJUAN 1.1. Mengamati dan memahami cara kerja mixer dioda berimbang, pencampurMengamati dan memahami cara kerja mixer dioda berimbang, pencampur BJT, dan pencampur dengan IC 1496
BJT, dan pencampur dengan IC 1496 2.
2. Mengamati dan mengukur bentuk-bentuk sinyal pada port-port mixer denganMengamati dan mengukur bentuk-bentuk sinyal pada port-port mixer dengan menggunakan oscilloscope
menggunakan oscilloscope 3.
3. Mengamati dan mengukur sinyal pada port-port mixer dengan menggunakanMengamati dan mengukur sinyal pada port-port mixer dengan menggunakan Spektrum Analyzer
Spektrum Analyzer
B.
B. PERALATAN YANG DIGUNAKANPERALATAN YANG DIGUNAKAN 1.
1. Generator SinyalGenerator Sinyal 2.
2. OsiloskopOsiloskop 3.
3. Spektrum analyzerSpektrum analyzer 4.
4. Power Supply/ Catu dayaPower Supply/ Catu daya 5.
5. MultimeterMultimeter 6.
6. Kit praktikum mixerKit praktikum mixer 7.
7. Kabel penghubung (jumper)Kabel penghubung (jumper)
C.
C. DASAR TEORIDASAR TEORI
Mixer adalah rangkaian atau sub sistem yang memiliki
Mixer adalah rangkaian atau sub sistem yang memiliki dua input dua input dengandengan frekuensi
frekuensi
f
f
11 dandanf
f
22dan 1 output dan 1 output dengan frekuensidengan frekuensi(
(
f
f
11− −f
f
22))(
(
f
f
11++f
f
22))
atau denganatau dengan kata lain mixer berfungsi untukkata lain mixer berfungsi untuk mengalikan sinyal.mengalikan sinyal.
Prinsip dasarnya adalah dua buah sinyal masuk ke suatu rangkaian non linier Prinsip dasarnya adalah dua buah sinyal masuk ke suatu rangkaian non linier yang menghasilkan frekuensi-frekuensi lain (terjadi pergeseran frekuensi) selain yang menghasilkan frekuensi-frekuensi lain (terjadi pergeseran frekuensi) selain frekuensi dua buah sinyal masukan tersebut d
frekuensi dua buah sinyal masukan tersebut d engan amplituda tertentu.engan amplituda tertentu.
Mixer termasuk peralatan non linear sehingga akan menghasilkan distorsi Mixer termasuk peralatan non linear sehingga akan menghasilkan distorsi non linear yang bmenyebabkan munculnya sinyal-sinyal harmonik pada non linear yang bmenyebabkan munculnya sinyal-sinyal harmonik pada keluarannya. Sinyal keluaran adalah sinyal terdistorsi gabungan dari sinyal-sinyal keluarannya. Sinyal keluaran adalah sinyal terdistorsi gabungan dari sinyal-sinyal masukannya.
masukannya.
Beberapa istilah yang digunakan untuk menjelaskan penampilan
1.
1. Perolehan (Kehilangan) Konversi Perolehan (Kehilangan) Konversi adalah perbandingan antara daya sinyaladalah perbandingan antara daya sinyal keluaran (IF) dengan daya sinyal masukan (RF).
keluaran (IF) dengan daya sinyal masukan (RF). 2.
2. Gambaran Derau (Noise Figure)Gambaran Derau (Noise Figure) adalah besarnya rapat spektral daya noiseadalah besarnya rapat spektral daya noise relatif yang dibangkitkan oleh perangkat mixer.
relatif yang dibangkitkan oleh perangkat mixer. 3.
3. Isolasi Isolasi adalah besarnya redaman dalam dB sinyal masukan mixer pada sinyaladalah besarnya redaman dalam dB sinyal masukan mixer pada sinyal keluaran mixer
keluaran mixer 4.
4. Daerah DinamisDaerah Dinamis adalah daerah amplitudo dimana mixer dapat bekerja tanpaadalah daerah amplitudo dimana mixer dapat bekerja tanpa berkurangnya penampilan
berkurangnya penampilan 5.
5. Harmonic intermodulation DistortionHarmonic intermodulation Distortion adalah Distorsi yang disebabkan olehadalah Distorsi yang disebabkan oleh karena frekuensi harmonik yang dikeluarkan oleh mixer akibat sinyal karena frekuensi harmonik yang dikeluarkan oleh mixer akibat sinyal masukan tertentu
masukan tertentu
Ada beberapa jenis mixer yaitu : Ada beberapa jenis mixer yaitu : 1.
1. Mixer dioda berimbang TunggalMixer dioda berimbang Tunggal
Gambar 3.1 Mixer Diode Berimbang Tunggal Gambar 3.1 Mixer Diode Berimbang Tunggal
Cara Kerja Rangkaian : Cara Kerja Rangkaian :
Frekuensi-frekuensi masukannya adalah f
Frekuensi-frekuensi masukannya adalah f RFRF dan f dan f LOLO dan frekuensidan frekuensi
keluarannya adalah f
keluarannya adalah f IFIF, tegangan osilator local berada dititik a dan b. Tegangan, tegangan osilator local berada dititik a dan b. Tegangan
V
VLOLO dimisalkan cukup besar untuk menghidupkan dioda-dioda selama ½ siklus,dimisalkan cukup besar untuk menghidupkan dioda-dioda selama ½ siklus,
kalau a lebih positif dari b dan sama sekali mati selama ½ siklus yang lain V kalau a lebih positif dari b dan sama sekali mati selama ½ siklus yang lain VRFRF
berada antara titik c dan d. Dimisalkan juga bahwa V
berada antara titik c dan d. Dimisalkan juga bahwa VLOLO jauh l jauh lebih ebih besar dari besar dari VVRFRF
sehingga V
sehingga VLOLO dapat mengendalikan keadaan dioda setiap saat. Dengan begitudapat mengendalikan keadaan dioda setiap saat. Dengan begitu
dioda bekerja sebagai penyambung (switch) yang akan menghubungkan dan dioda bekerja sebagai penyambung (switch) yang akan menghubungkan dan memutuskan c dan d secara bergantian dan periodik. Sehingga kalau V
memutuskan c dan d secara bergantian dan periodik. Sehingga kalau Vabab positif positif
dan lebih besar dari tegangan antara kedua kutub dioda pada saat dioda ON, dan lebih besar dari tegangan antara kedua kutub dioda pada saat dioda ON, maka titik c dan d akan terhubung, sehingga Vo akan sama dengan nol. maka titik c dan d akan terhubung, sehingga Vo akan sama dengan nol.
Sedangkan kalau V
Sedangkan kalau Vabab negatif maka negatif maka keempat dioda keempat dioda akan OFF akan OFF sehingga titik sehingga titik c danc dan
d akan terpisah sehingga Vo akan sama dengan V
d akan terpisah sehingga Vo akan sama dengan VRFRF jika jika Rs Rs pada pada sumber sumber VVRFRF
diabaikan. Untuk pencampur pada penerima maka beban akan ditala pada diabaikan. Untuk pencampur pada penerima maka beban akan ditala pada frekuensi f
frekuensi f IFIF, sehingga akan menapis komponen frekuensi yang tidak diinginkan, sehingga akan menapis komponen frekuensi yang tidak diinginkan
Berikut merupakan gambar sistem kerja pada sinyal input output pada Mixer Berikut merupakan gambar sistem kerja pada sinyal input output pada Mixer Dioda Berimbang Tunggal.
Dioda Berimbang Tunggal.
Gambar 3.2 Output Mixer Dioda Berimbang Tunggal Gambar 3.2 Output Mixer Dioda Berimbang Tunggal
2.
2. Mixer Dioda Berimbang GandaMixer Dioda Berimbang Ganda
Kerugian dari mixer dioda berimbang tunggal adalah masih munculnya Kerugian dari mixer dioda berimbang tunggal adalah masih munculnya komponen
komponen ƒƒRF pada keluaran. Untuk menyempurnakan mixer jenis ini makaRF pada keluaran. Untuk menyempurnakan mixer jenis ini maka dikembangkan
dikembangkan mixer mixer dioda dioda berimbang berimbang ganda ganda dengan dengan menggunakanmenggunakan transformator center tapped.
transformator center tapped.
Gambar 3.3 Mixer Dioda Berimbang Ganda Gambar 3.3 Mixer Dioda Berimbang Ganda
Cara Kerja Rangkaian : Cara Kerja Rangkaian :
Pada saat V
Pada saat VLOLO (tegangan yang dihasilkan oleh osilator) menyebabkan Va>Vb(tegangan yang dihasilkan oleh osilator) menyebabkan Va>Vb
atau tegangan positif maka dioda D1 dan D2 akan ON sehingga dioda D3 dan D4 atau tegangan positif maka dioda D1 dan D2 akan ON sehingga dioda D3 dan D4
m(t)=sinyal info m(t)=sinyal info Vc(t)=Sinyal Carrier Vc(t)=Sinyal Carrier Vc(t)=Sinyal Vc(t)=Sinyal termodulasi termodulasi S(t) S(t) Funsi Funsi bentuk bentuk T=1/fc T=1/fc tt Berbalik fasa Berbalik fasa tt tt tt
(forward bias) dan D3 dan D4 memperoleh tegangan balik (reverse bias). Pada (forward bias) dan D3 dan D4 memperoleh tegangan balik (reverse bias). Pada saat VLO menyebabkan Va<Vb atau tegangan negatif maka dioda D3 dan D4 saat VLO menyebabkan Va<Vb atau tegangan negatif maka dioda D3 dan D4 akan ON sehingga D1 dan D2 akan OFF. Hal ini disebabkan karena D3 dan D4 akan ON sehingga D1 dan D2 akan OFF. Hal ini disebabkan karena D3 dan D4 memperoleh tegangan maju (forward bias) dan D1 dan D2 memperoleh tegangan memperoleh tegangan maju (forward bias) dan D1 dan D2 memperoleh tegangan balik (reverse bias). Untuk lebih jelasnya bisa dilihat keterangan gambar dibawah balik (reverse bias). Untuk lebih jelasnya bisa dilihat keterangan gambar dibawah ini:
ini:
Saat periode sinyal +; V
Saat periode sinyal +; Vaa> V> Vbb, maka: D1 dan D2, maka: D1 dan D2 on,on, D3 dan D4D3 dan D4 off off
Saat
Saat periode speriode sinyal inyal -; -; VVaa< V< Vbb , maka; D1 dan D2, maka; D1 dan D2 off,off, D3 dan D4D3 dan D4 onon
V
Voo(t) =(t) = k.k.VVinfoinfo(t) (t) VVoo(t) = -(t) = -k k .V.Vinfoinfo(t)(t)
Berikut ini merupakan gambar dari sistem kerja pada sinyal input output Berikut ini merupakan gambar dari sistem kerja pada sinyal input output Mixer dioda berimbang ganda.
Mixer dioda berimbang ganda.
Gambar 3.4 Output Mixer Dioda Berimbang Ganda Gambar 3.4 Output Mixer Dioda Berimbang Ganda
3.
3. Mixer dengan BJT (Bipolar Junction Transistor)Mixer dengan BJT (Bipolar Junction Transistor)
Sinyal masukannya terdiri dari dua, yaitu satu sinyal kemudi berada disisi Sinyal masukannya terdiri dari dua, yaitu satu sinyal kemudi berada disisi basis
basis ( biasanya sinyal RF ) dan satu kemudi lain berada di( biasanya sinyal RF ) dan satu kemudi lain berada di Emitor Emitor ( biasanya( biasanya sinyal dari osilator ). Sinyal keluarannya berada
sinyal dari osilator ). Sinyal keluarannya berada padapada kolektor kolektor ..
Vo(t)
Vo(t)
m(t)
m(t)
R
R
llm(t)
m(t)
Vo(t)
Vo(t)
R
R
llD
D1
1
D
D2
2
D
D3
3
D
D4
4
M M CC 1496 1496 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 1 1 44 1 1 33 1 1 22 11 11 1 1 00 9 9 8 8 + 12V + 12V 6K 6K 8 8 5 5 1 1 5 5 1 1 10 10 K K 10 10 00 K K 10 10 K K 10 10 K K 1K 1K 55 1 1 1K 1K RL = 3K9 RL = 3K9 RL = 3K9 RL = 3K9 Re = 1K Re = 1K 10 10 00 nF nF 10 10 00 nF nF Sinyal osilator Sinyal osilator lokal lokal 11,8 Mhz 11,8 Mhz Sinyal Sinyal termodulasi termodulasi 12 Mhz 12 Mhz Output Output Sinyal Sinyal - 8 - 8 VV +V +V oo -V -V 00 R1 R1 R2 R2 RL RL C C LL RE RE CE CE VC VC CC V out V out Fy Fy Fx Fx
Gambar 3.5 Mixer dengan BJT Gambar 3.5 Mixer dengan BJT
Syarat dari pencampur tersebut adalah bahwa salah satu sinyal masukannya Syarat dari pencampur tersebut adalah bahwa salah satu sinyal masukannya mempunyai level yang cukup besar.Ini diperlukan untuk mengantisipasi operasi mempunyai level yang cukup besar.Ini diperlukan untuk mengantisipasi operasi non linier dari rangkaian tersebut. Sinyal masukan yang lainnya selalu berlevel non linier dari rangkaian tersebut. Sinyal masukan yang lainnya selalu berlevel lebih kecil. Salah satu alasan mengapa sinyal ini kecil adalah karena biasanya lebih kecil. Salah satu alasan mengapa sinyal ini kecil adalah karena biasanya sinyal ini datang dari antena yang mempunyai level sinyal yang lemah. L dan C sinyal ini datang dari antena yang mempunyai level sinyal yang lemah. L dan C harus beresonansi pada frekuensi
harus beresonansi pada frekuensi f f o o = = f f y y −− f f xx 4.
4. Mixer dengan menggunakan IC (Integrated Circuit)Mixer dengan menggunakan IC (Integrated Circuit)
Gambar 3.6 Mixer dengan IC Gambar 3.6 Mixer dengan IC
Contoh Soal : Contoh Soal :
Dua buah sinyal, V
Dua buah sinyal, V11 dan Vdan V22, menjadi masukan mixer seperti gambar, V, menjadi masukan mixer seperti gambar, V11
adalah gelombang berfrekuensi 10 kHz, 50% duty cycle,dengan tegangan adalah gelombang berfrekuensi 10 kHz, 50% duty cycle,dengan tegangan minimum 0 Volt dan maksimum 4 Volt, sedangkan V
minimum 0 Volt dan maksimum 4 Volt, sedangkan V22=1+cos(2л.10=1+cos(2л.1055.t).t) •
• Bila diode D1 dianggap ideal, terangkan prinsip kerja mixer di atas!Bila diode D1 dianggap ideal, terangkan prinsip kerja mixer di atas!
•
•
• Apa yang harus anda lakukan jika rangkaian di samping akanApa yang harus anda lakukan jika rangkaian di samping akan dimanfaatkan sebagai modulator ASK dengan tegangan
dimanfaatkan sebagai modulator ASK dengan tegangan offset offset DC DC 00 Volt?Jelaskan jawaban anda disertai dengan gambar rangkaian dan Volt?Jelaskan jawaban anda disertai dengan gambar rangkaian dan gambar sinyal
gambar sinyal
Solusi : Solusi :
1)
1) Jika Jika A A > > K K D1 D1 akan akan ONON Dan V
Dan Voutoutakan terjadi pembagi tegangan Vakan terjadi pembagi tegangan V11 dan Vdan V22
½ (V
½ (V11 + V+ V22))
2)
2) Jika Jika A A < < K K D1 D1 akan akan OFFOFF Dan V
Dan Voutout akan sama dengan Vakan sama dengan V11 (V(Voutout=V=V11))
3)
Gambar 3.7 Kit Praktikum Gambar 3.7 Kit Praktikum
2 2 3 3 1 1 D D 1 1 D D 2 2 D D 3 3 D D 4 4 c c b b d d a a 1 1 2 2 3 3 4 4 I I C C 1 4 9 61 4 9 6 1 1 22 3 3
M
M
I
I
X
X
E
E
R
R
3 3 7 7 L L V V C C C C 1 1 22Laboratorium Elektronika Komunikasi
Laboratorium Elektronika Komunikasi 2009/2010 2009/2010 30 30 P
PR O S E D U R R O S E D U R PPR A K T I K U MR A K T I K U M MMI X E R I X E R
Note : Perhatikan spesifikasi masing-masing kit yang tercatat dibelakang kit Note : Perhatikan spesifikasi masing-masing kit yang tercatat dibelakang kit
sebelum menghubungkan rangkaian ke sumber!!!!!! sebelum menghubungkan rangkaian ke sumber!!!!!! Beri catuan tegangan DC pada kit praktikum sebesar 12 Volt Beri catuan tegangan DC pada kit praktikum sebesar 12 Volt
1.
1. Mixer dengan Dioda Berimbang TunggalMixer dengan Dioda Berimbang Tunggal a.
a. Hubungkan port masukan 1 dengan generator sinyal pertama (asumsikanHubungkan port masukan 1 dengan generator sinyal pertama (asumsikan sebagai sinyal frekuensi radio RF atau sinyal info). Atur frekuensi info dan sebagai sinyal frekuensi radio RF atau sinyal info). Atur frekuensi info dan amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. Kemudian hubungkan port 1 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer Kemudian hubungkan port 1 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal info
untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal info tersebut.tersebut. b.
b. Hubungkan port masukan 2 dengan generator sinyal kedua atau dariHubungkan port masukan 2 dengan generator sinyal kedua atau dari osilator (asumsikan sebagai sinyal osilator lokal LO atau sinyal carrier). osilator (asumsikan sebagai sinyal osilator lokal LO atau sinyal carrier). Atur frekuensi dan amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera Atur frekuensi dan amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. Kemudian hubungkan port 2 dengan osiloskop dan dibelakang kit. Kemudian hubungkan port 2 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat Spectrum Analizer untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal carrier tersebut.
sinyal carrier tersebut. c.
c. Hubungkan port 3 (output mixer) pada osiloskop dan pada SpektumHubungkan port 3 (output mixer) pada osiloskop dan pada Spektum Analyzer secara bergantian untuk melihat sinyal keluaran mixer. Catat dan Analyzer secara bergantian untuk melihat sinyal keluaran mixer. Catat dan ukur sinyal keluaran pada osiloskop dan Spektrum
ukur sinyal keluaran pada osiloskop dan Spektrum Analyzer.Analyzer.
2.
2. Mixer dengan IC 1496Mixer dengan IC 1496 a.
a. Spesifikasi pada IC yang ada pada data sheet dapat digunakan untukSpesifikasi pada IC yang ada pada data sheet dapat digunakan untuk menentukan input dan output pada IC 1496.
menentukan input dan output pada IC 1496. b.
b. Hubungkan port 1 dengan generator sinyal pertama. Atur frekuensi infoHubungkan port 1 dengan generator sinyal pertama. Atur frekuensi info dan amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. dan amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. Kemudian hubungkan port 1 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer Kemudian hubungkan port 1 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal info
untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal info tersebut.tersebut. c.
c. Hubungkan port 2 dengan generator sinyal kedua. Atur frekuensi danHubungkan port 2 dengan generator sinyal kedua. Atur frekuensi dan amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. amplitudonya sesuai dengan spesifikasi yang tertera dibelakang kit. Kemudian hubungkan port 2 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer Kemudian hubungkan port 2 dengan osiloskop dan Spectrum Analizer untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal carrier
untuk melihat bentuk sinyalnya. Gambar dan catat sinyal carrier tersebut.tersebut. d.
d. Hubungkan port 3 pada osiloskop dan pada Spektum Analyzer secaraHubungkan port 3 pada osiloskop dan pada Spektum Analyzer secara bergantian untuk melihat sinyal keluaran mixer. Catat dan ukur sinyal bergantian untuk melihat sinyal keluaran mixer. Catat dan ukur sinyal keluaran pada osiloskop dan Spektrum Analyzer.
