13
Pada bab ini ditampilkan hasil percobaan dan analisa rangkaian Low Pass Filter, Low Noise Amplifier, Mixer, Band Pass Filter, Demodulator dan rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 secara keseluruhan serta Total Harmonic Distortion rangkaian.
4.1. Low Pass Filter
4.1.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss.
Gambar 4.1. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF Tracking Generator : -19.0 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.3. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss LPF
Input Return Loss : -39.3 dBm – (-19 dBm) = -20.3 dB Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.4. Hasil Input Return Loss LPF
Output Return Loss : -39.6 dBm – (-19 dBm) = -20.6 dB Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.6. Hasil Output Return Loss LPF
4.1.2. Insertion Loss Measurement
Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan Insertion Loss.
Tracking Generator : -20 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.8. Hasil InputTracking Generator LPF
Gambar 4.9. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss LPF
Insertion Loss : -31.3 dBm – (-20 dBm) = -11.3 dB Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena).
Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.
Idealnya, filter yang disisipkan pada jalur sirkuit RF tidak menimbulkan hilangnya daya atau dengan kata lain zero insertion loss. Tetapi pada kenyataannya, terdapat sejumlah daya yang hilang (power loss) karena filter memiliki komponen yang mengandung resistance yang menjadi penyebab utama insertion loss.
4.2. Low Noise Amplifier
4.2.1. Two-Stage Common Emitter LNA Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss.
Gambar 4.11. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA
Tracking Generator : -19.1 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.13. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
Input Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.14. Hasil Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
Output Return Loss : -46.5 dBm – (-19.1 dBm) = -27.4 dB Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.16. Hasil Output Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
4.2.2. Cascade Inductive Series Feedback LNA Input and Output Return Loss
Measurement
Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss.
Tracking Generator : -19.1 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.18. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA
Input Return Loss : -45.8 dBm – (-19.1 dBm) = -26.7 dB Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.20. Hasil Input Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA
Output Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.22. Output Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA
4.2.3. Two-Stage Common Emitter LNA Amplifier Gain Measurement
Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input Tracking Generator dan Gain.
Tracking Generator : -39.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.24. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA
Gambar 4.25. Diagram Skema Pengujian Gain Two-Stage Common Emitter LNA Gain : -16.7 dBm – (-39.6 dBm) = 22.9 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
4.2.4. Cascade Inductive Series Feedback LNA Gain Measurement
Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi : Input Tracking Generator dan Gain.
Gambar 4.27. Diagram Skema Pengujian InputTracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA
Tracking Generator : -39.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.28. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA
Gain : -25.2 dBm – (-39.6 dBm) = 14.4 dB Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.30. Hasil GainCascade Inductive Series Feedback LNA
Gain dan Noise Figure adalah faktor utama dalam RF amplifier. Pertimbangan pertama untuk merancang LNA yang baik adalah mendapatkan gain dengan noise figure yang optimal. Namun karena tidak mudah untuk mencapai gain dan impedansi sumber sinyal yang optimal pada saat yang bersamaan, maka digunakanlah dua jenis LNA yaitu two-stage common emitter LNA dan cascade inductive series feedback LNA.
Saat pertama sinyal ditangani oleh cascade inductive series feedback LNA yang dapat menguatkan sinyal yang diinginkan, tetapi noise juga ikut dikuatkan. Oleh karena itu digunakannya two-stage common emitter LNA yang dapat mengurangi noise dan meningkatkan gain sinyal pada waktu yang bersamaan.
4.3. Mixer
4.3.1. Conversion Gain Measurement
Pengukuran modul Mixer : Conversion Gain Measurement.
Gambar 4.31. Diagram Skema Pengujian Conversion Gain Mixer.
Tabel 4.1. Hasil Conversion Gain Measurement Mixer
RF Input
Grafik 4.1. Conversion Gain Measurement Mixer
-28.3 -27.6 -26.2
50.7 55.7 60.7 65.7 70.7 75.7 80.7 85.7 90.7
Modul mixer menggunakan dual gate FET mixer. Perbedaan dengan single gate FET yaitu memiliki kontak Schottky yang lebih, sehingga dinamakan dual gate FET. Keuntungan menggunakan dual gate FET mixer adalah kapasitansi antaradua gerbang yang sangat kecil, yang menyebabkan isolasi yang baik.
Dual gate FET mixer juga memilik fungsi sebagai penguat yang memberikan conversion gain. Secara umum, gerbang FET pertama adalah input sinyal RF, sedangkan gerbang FET kedua adalah input sinyal LO dan saluran pembuangan FET adalah keluaran sinyal IF.
Pada hasil pengukuran pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa hasil frekuensi dari IF adalah selisih frekuensi dari RF dan LO (down mixer). Pada pengukuran conversion gain measurement didapatkan conversion loss sebesar -20.1 dB nilai puncak pada frekuensi 70.7 MHz.
4.4. Band Pass Filter
4.4.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss.
Tracking Generator : -13.9 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.33. Hasil InputTracking Generator BPF
Input Return Loss : -38.3 dBm – (-13.9 dBm) = -24.4 dB Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.35. Hasil Input Return Loss BPF
Output Return Loss : -35 dBm – (-13.9 dBm) = -21.1 dB Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.37. Hasil Output Return Loss BPF
4.4.2. Insertion Loss Measurement
Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan Insertion Loss.
Tracking Generator : -14.6 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.39. Hasil InputTracking Generator BPF
Gambar 4.40. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss BPF
Insertion Loss : -22.6 dBm – (-14.6 dBm) = -8 dB Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa band pass filter hanya akan melewatkan frekuensi yang sesuai dengan band pass yaitu 70.7 MHz dengan fL sebesar 68.2 MHz dan fH sebesar 71.8 MHz, sehingga frekuensi selain itu tidak akan dilewatkan. Hal ini membuktikan bahwa modul band pass filter berfungsi dengan baik.
4.5. Demodulator
Pengukuran modul Demodulator dengan input frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, dan 100 kHz. Kemudian diukur pada output menggunakan Spectrum Analyzer.
Gambar 4.42. Diagram Skema Pengujian Demodulator
4.5.1. Input 100 Hz
Gambar 4.44. Control Knop Maximum saat 100 Hz
4.5.2. Input 1 kHz
Gambar 4.46. Control Knop Maximum saat 1 kHz
4.5.3. Input 10 kHz
Gambar 4.48. Control Knop Maximum saat 10 kHz
4.5.4. Input 100 kHz
Gambar 4.50.Control Knop Maximum saat 100 kHz
Pada percobaan menggunakan modul demodulator, diberikan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, dan 100 kHz dengan amplitido 2Vpp. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima oleh modul receiver. Lalu diukur dengan Spectrum Analyzer pada modul demodulator.
4.6. Receiver
Pengukuran modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF-3300. Kemudian diukur pada output menggunakan Oscilloscope.
Gambar 4.51. Diagram Skema Pengujian Receiver
Gambar 4.53. Output dari Receiver
Pada percobaan menggunakan modul receiver, diberikan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 1 kHz dengan amplitido 1Vpp seperti yang terdapat pada Gambar 4.52. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima oleh modul receiver.
4.7. Total Harmonic Distortion
Pengukuran Total Harmonic Distortion modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 dengan Distortion Meter.
Gambar 4.54. Diagram Skema Pengujian Total Harmonic Distortion
4.7.1. Input 1Vrms
Gambar 4.55. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 1Vrms, THD = 0.55%
Gambar 4.57. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 500 Hz, input 1Vrms, THD = 5%
Gambar 4.58. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 1 kHz, input 1Vrms, THD = 4.2%
Gambar 4.60. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 3 kHz, input 1Vrms, THD = 4%
4.7.2. Input 2Vrms
Gambar 4.62. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 300 Hz, input 2Vrms, THD = 16%
Gambar 4.63. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 500 Hz, input 2Vrms, THD = 14%
Gambar 4.65. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 2 kHz, input 2Vrms, THD = 9.8%
Gambar 4.66. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 3 kHz, input 2Vrms, THD = 11%
receiver menghasilkan nilai THD hingga 16%. Dengan angka yang melebihi prosentase standar internasional, membuat Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 tidak dapat bekerja dengan baik pada tegangan masukan 2Vrms.
