PERBAIKAN PEMBANGKIT CHIRP WIDEBAND

141 digunakan AD9235 dari Analog Device. Modul akuisisi data telah bekerja dengan baik. Rangkaian input asli pada evaluation board AD9235 merusak bentuk sinyal dengan frekuensi di bawah 50kHz. Agar dapat digunakan dalam aplikasi radar FM‐CW, modul akuisisi data harus bisa menangani sinyal dengan frekuensi rendah. Untungnya pada evaluation board AD9235 sudah tersedia rangkaian input alternatif yang lebih cocok untuk frekuensi rendah. Rangkaian ini bisa daktifkan dengan memasang komponen‐ komponennya, setelah terlebih dahulu melepas komponen‐komponen pada rangkaian input asli. Pada pengujian transceiver tahap pertama, keluaran sub sistem pensintesa frekuensi yang dibangkitkan melalui sebuah chip DDS dan VCO dalam konfigurasi close loop PLL telah dapat menghasilkan sinyal chirp dari 6750 sampai 9250MHz, jika sinyal ini dicampur mix dengan sinyal LO yang berasal dari DRO 9750MHz, maka akan menghasilkan chirp selebar 500‐3000MHz, sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Tetapi pada hasil pengujian selanjutnya, sinyal chirp tersebut tidak dapat mencapai kecepatan sweep 1ms, seperti yang di tetapkan pada spesifikasi awal. Pada kecepatan 1ms sinyal chirp yang dihasilkan memiliki frekuensi 1000‐2800MHz, seperti tampak pada Gambar 1 kiri. Sedangkan pada pengujian sebelumnya digunakan sweep frekuensi 10ms. Sehingga pensintesa frekuensi ini tidak dapat digunakan untuk mendapatkan resolusi sesuai yang diharapkan pada desain awal. Hal tersebut terjadi kemungkinan karena unjuk kerja loop filter yang dikembangkan masih belum sempurna. 142 Gambar 1. Spektrum sinyal chirp kiri, dan sinyal output loop filterinput VCO kanan. Gambar 1. menunjukkan tagangan keluaran dari loop filter yang digunakan pada konfigurasi PLL atau masukan ke VCO. Kurva menunjukkan tagangan terhadap waktu, yang lebih kurang, , mencerminkan kurva frekuensi sinya keluaran VCO terhadap waktu. Keluaran loop filter tidak dapat menghasilkan sinyal sawtooth gigi gergaji yang sempurna dengan perioda 1ms yang dibutuhkan sebagai driver Vtune VCO untuk menghasilkan sinyal sesuai dengan spesifikasi yang telah ditetapkan. Gambar 2. Diagram Skematik LPF Untuk memperbaiki pembangkit chirp wideband, satu hal yang bisa dilakukan adalah dengan memperbaiki LPF untuk chirp narrowband. Sebelumnya bandwidth LPF yang digunakan adalah 160MHz. LPF ini adalah LPF yang tersedia di atas DDS evaluation board. Agar bandwidth LPF lebih sesuai dengan frekuensi kerja dari pembangkit chirp wideband, maka dibuat LPF dengan bandwidth 130MHz. Diagram skematik dari LPF 143 dapat dilihat pada Gambar 2. Sedangkan hasil simulasi respons frekuensi LPF sebelum dan sesudah modifikasi dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Hasil simulasi Respon Frekuensi LPF sebelum kiri dan sesudah kanan modifikasi Gambar 4. menunjukkan hasil pengukuran Respon Frekuensi LPF sebelum dan sesudah modifikasi. Terlihat bahwa, spektrum bayangan dari keluaran DDS yang diinginkan masih sangat besar sehingga berpotensi menurunkan kualitas sinyal output. Setelah dilakukan pengantian LPF spektrum bayangan dari keluaran DDS berkurang 144 secara signifikan. Diharapkan hal ini akan memperbaiki kualitas sinyal keluaran dari pembangkit chirp wideband. Gambar 4. Hasil pengukuran Respon Frekuensi LPF sebelum kiri dan sesudah kanan modifikasi Hal lain yang perlu dilakukan untuk memperbaiki pembangkit chirp wideband adalah dengan mengubah slew rate speed dari Loop Filter yang digunakan pada Up‐ Conversion PLL. Gambar 5. menunjukkan diagram skematik Loop Filter. 2 3 1 A 8 4 U31A TL072P 4K7 R31 56 R35 22K R32 CPOUT1 CP OUT VTUNE1 VTUNE GND GND GND +24V GND 33nF C33 100 R33 1.8nF C34 GND 1.5nF C35 GND GND 100nF C37 GND +24V 1 2 24V1 Header 2 GND 560 R37 5 6 7 B 8 4 U31B TL072P GND +24V 1 2 TP1 Header 2 GND GND 15nF C38 Gambar 5. Diagram skematik Loop Filter Hasilnya, dengan perioda 1ms, pembangkit chirp wideband bisa menghasilkan sinyal dari 500 sampai 3000MHz, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6. 145 Gambar 6. Spektrum sinyal output pembangkit chirp wideband Namun grafik frekuensi terhadap waktu tidak bisa dibuat berbentuk gigi gergaji. Sinyal membutuhkan waktu terlalu lama 0.5ms untuk turun dari frekuensi atas 3000MHz ke frekuensi bawah 500MHz, seperti ditunjukkan oleh grafik tegangan terhadap waktu dari input VCO pada Gambar 7. bagian kiri. Gambar 7. kanan menunjukkan grafik tegangan terhadap waktu dari VCO apabila DDS diprogram untuk membentuk pola segitiga, di mana frekuensi output akan naik dari frekuensi bawah 500MHz ke frekuensi atas 3000MHz selama 1ms, kemudian turun kembali ke frekuensi bawah dalam waktu yang sama. Gambar 7. Sinyal input VCO 146 Karena adanya kesulitan untuk membuat sinyal gigi gergaji, maka diputuskan untuk menggunakan sinyal segitiga. Namun hanya bagian di mana frekuensi naik saja yang digunakan untuk pengolahan sinyal. Untuk itu perlu dilakukan perubahan pada trigger DDS seperti pada Gambar 8. 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR U2B MC74HC74AN PR 4 CLK 3 D 2 CL R 1 Q 5 Q 6 VDD 14 GND 7 CLR PR U2A MC74HC74AN 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR U5B MC74HC74AN PR 4 CLK 3 D 2 CL R 1 Q 5 Q 6 VDD 14 GND 7 CLR PR U5A MC74HC74AN RESET 2 CLK 1 QA 3 QB 4 QC 5 QD 6 GND 7 VDD 14 U3A MC74HC393AN RESET 12 CLK 13 QA 11 QB 10 QC 9 QD 8 U3B MC74HC393AN RESET 2 CLK 1 QA 3 QB 4 QC 5 QD 6 GND 7 VDD 14 U7A MC74HC393AN 1 2 U1A MC74HC04AN 3 4 U1B MC74HC04AN 6 5 U1C MC74HC04AN GND 7 VDD 14 IN 9 OUT 8 U1D MC74HC04AN 1 2 U4A MC74HC04AN 3 4 U4B MC74HC04AN 6 5 U4C MC74HC04AN P3 SMB VCC GND 32 16 8 9 8 U4D MC74HC04AN GND 7 VDD 14 10 11 U4E MC74HC04AN GND 1K R1 1K R2 GND GND P6 SMB GND P9 SMB 1 2 P10 Header 2 GND GND VDD GND VDD VDD GND GND GND GND VDD VDD 100nF C1 100nF C4 100nF C3 Cap 100nF C5 100nF C8 GND VCC VCC GND VDD GND VDD GND 100nF C2 100nF C6 GND GND VCC 32 16 8 4 GND VCC 4 1 2 P11 Header 2 2 1 2 1 8 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P7 Header 6X2 1 2 3 4 P1 Header 4 1 2 3 4 P2 Header 4 1 2 3 4 P5 Header 4 1 2 3 4 5 6 7 8 P8 Header 4X2 RESET 12 CLK 13 QA 11 QB 10 QC 9 QD 8 U7B MC74HC393AN 1 2 P12 Header 2 GND Gambar 8. Diagram skematik rangkaian trigger DDS.

III. PENGUJIAN HARDWARE TRANSCEIVER THROUGH WALL RADAR

Pengujian hardware transceiver pada tahap ini dilakukan untuk mengetahui tingkat flatness spektrum frekuensi dan level sinyal yang didapatkan dari masing blok sub sistem radar TTW yang telah dikembangkan, apakah sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan dan dapat berfungsi seperti yang diharapkan. Untuk menghasilkan chirp pada rentang frekuensi 500‐3000MHz, sinyal keluaran dari VCO yang ditunjukkan pada gambar 8 dicampur mixing dengan sinyal dengan 147 frekuensi 9750MHz yang berasal dari DRO. Keluran sinyal dari DRO, keluaran dari directional coupler CPL yang digunakan sebagai supplay DDS reserved, keluaran dari directional coupler OUT yang masuk ke masukan LO mixer ZX05‐153+ dan keluaran IF mixer masing masing ditunjukkan pada gambar 9. Sedangkan masukan RF mixer berasal dari keluaran VCO. Level sinyal keluaran dari DRO pada frekuensi 9750MHz sebesar 9.25dBm. Coupler yang digunakan juga masih sesuai dengan spesifikasi dari datasheet yaitu insertion loss sebesar 1.49 dBm 1 dBmdatasheets dan 7.76 dBm 7 dBmdatasheets. Keluaran port OUT dari directional coupler digunakan sebagai input LO dari mixer, dan masih memenuhi syarat untuk digunakan, karena mixer yang digunakan menurapan mixer level 7, yang memerlukan minimal 7dBm untuk dapat bekerja. Keluaran port IF mixer menunjukkan bahwa spektrum chirp fundamental yang dihasilkan berada pada rentang frekuensi 500‐3000MHz seperti yang diharapkan. Level sinyal berada pada kisaran ‐0,08 dBm. Dalam hal ini terlihat bahwa mixer telah berada pada level 1dB compresion pointnya dimana dengan masukan RF pada level 20.48 dBm, mixer melalkukan konversi dengan loss sebesar 18.47 dBm jauh dibawah spesifikasi linear dari datasheet yang diberikan. Pada gambar 9d tampak bahwa keluaran mixer selain menghasilkan sisi frekuensi pada rentang frekuensi yang diharapkan, juga menghasilkan sisi frekuensi pada freuensi tinggi, untuk mengurangi level dari sinyal harmonik dan sinyal yang tidak diharapkan tersebut digunakan filter LPF VLF‐3000+ . Filter ini akan melewatkan frekuensi dibawah 3000Mhz. hasil pengukuran karakteristik dari filter ini ditunjukkan pada gambar 10 kiri. Tampak bahwa filter memiliki cut off frekuensi ‐3dB pada frekuensi 3425MHz, dengan insertion loss sebesar 1.41dBm Sedangkan keluaran spektrum chirp dari filter ini ditunjukkan pada gambar 10 kanan. Tampak bahwa filter ini mampu meredam sinyal yang tidak diinginkan pada level 30dBc sampai 55dBc. Sedangkan keluaran chirp spektrum yang diinginkan berada pada level ‐1dBm.