193
34.2 Hasil dan Pembahasan
Pada triwulan pertama tahun ini telah dilakukan hal‐hal sebagai berikut.
1. Modul LNA dalam proses pengadaan 2. Modul RF Switch dalam proses pembuatan PCB
3. Perancangan sistem Radar UWB impulse 4. Perancangan modul‐modul yang akan dibuat sendiri
5. Modul‐modul yang akan dibeli dan komponen‐komponen dalam
proses pengadaan
6. Realisasi modul‐modul pulse generator dan sampling down converter
dalam proses pembuatan PCB Pada
triwulan kedua tahun ini telah dilakukan hal‐hal sebagai berikut. 1. Realisasi dan pengujian Modul RF Switch
2. Realisasi sistem Radar UWB impulse 3. Realisasi dan pengujian modul‐modul pulse generator dan sampling
down converter
Pada triwulan ketiga tahun ini telah dilakukan hal‐hal sebagai berikut.
1. Pengujian modul‐modul yang dibeli. 2. Pengujian dan perbaikan modul pulse generator.
3. Penulisan KTI tentang pulse generator. 4. Pengujian modul sampling down converter.
5. Realisasi dan pengujian antena
Rancangan Hardware
Sebagai perbandingan, terlebih dulu akan disampaikan dagram blok Radar
UWB FM‐CW dan cara kerjanya. Gambar 1 menunjukkan diagram blok Radar UWB
FM ‐CW.
Gambar 1. Diagram blok Radar UWB FM‐CW.
194 Gambar
2 menunjukkan diagram blok Radar UWB impulse.
Gambar 2. Diagram blok Radar UWB impulse
Secara sederhana prinsip kerja sistem Radar UWB impulse dapat dijelaskan
sebagai berikut. Clock Generator membangkitkan sinyal clock dengan frekuensi
125MHz. Sinyal ini digunakan langsung sebagai sinyal referensi untuk DDS dan dibagi
4 oleh Frequency Divider menjadi sinyal trigger dengan frekuensi 7.8125MHz untuk
Pulse Generator dan sampling clock untuk ADC. Pulse Generator membangkitkan
sinyal impulse dengan lebar berkisar puluhan hingga ratusan picosecond, dengan
pulse repetition frequency PRF sama dengan frekuensi sinyal trigger. Kemudian
sinyal impulse diperkuat oleh power amplifier PA dan dipancarkan melalui antena
pemancar. Sinyal impulse yang dipancarkan akan dipantulkan oleh target dan
diterima kembali oleh antena penerima. Selanjutnya diperkuat oleh low noise
amplifier LNA dan diteruskan ke Sampling Down Converter. DDS diprogram, melalui
USB, supaya menghasilkan sinyal, dengan frekuensi sedikit lebih kecil dari PRF, yang
akan digunakan sebagai sinyal referensi untuk Sampling Down Converter. Sampling
Down Converter akan menghasilkan sinyal intermediate frequency IF yang akan
diteruskan ke ADC untuk didigitalkan, kemudian di kirim ke PC melalui USB, untuk
diproses di PC.
Realisasi Modul‐Modul dan Sistem
Pada prototipe awal, hanya modul Pulse Generator dan modul modul
Sampling Down Converter yang akan dikembangkan sendiri. Untuk modul‐modul
yang lain, seperti modul DDS, PA, LNA, ADC, dan USB, kita akan menggunakan
modul ‐modul yang sudah ada.
Menurut literatur, lazimnya Pulse Generator dibuat dengan memanfaatkan
sifat dioda Step Recovery Diode SRD, yang mampu menghasilkan pulsa yang sangat
sempit pada saat dia berpindah dari keadaan menghantar dan ke keadaan tidak
menghantar ketika tegangan antara katoda dan anoda dibalik. Transistor NPN juga
dilaporkan menghasilkan efek yang sama ketika berpindah dari keadaan off ke
keadaan on. Pulsa sempit juga bisa dibangkitkan dengan microstrip. Untuk
DDS
FREQUENCY DIVIDER
125MHz CLOCK
GENERATOR
ADC PA
LNA
SAMPLING DOWN
CONVERTER PULSE
GENERATOR
USB TO PC
195 pengembangan
Pulse Generator kita akan mencoba menggunakan kombinasi antara transistor
NPN atau SRD dan microstrip.
Gambar 3. Diagram skematik rangkaian Pulse Generator berbasis transistor NPN
Gambar 4. Desain PCB Pulse Generator berbasis transistor NPN
Gambar 5. Diagram skematik rangkaian Pulse Generator berbasis SRD dengan bias
negatif.
196 Gambar
6. Desain PCB Pulse Generator berbasis SRD dengan bias negatif. Modul
Sampling Down Converter dikembangkan dengan komponen utama berupa
Sampling Phase Detector.
Gambar 7. Diagram skematik rangkaian Sampling Down Converter.
Gambar 8. Desain PCB Sampling Down Converter.
Di samping itu, untuk modul RF Switch untuk Sistem Radar UWB FM‐CW juga
telah dibuat desain PCB.
197 Gambar
9. Desain PCB RF Switch.
Pengukuran Pembangkit ImpulsePicopulse
Rangkaian pembangkit picopulse direalisasikan di atas sebuah PCB FR4
double sided dengan ketebalan 1,6mm. Microstrip yang dihubungkan ke ground
memiliki panjang sekitar 15mm dan lebar sekitar 0,2mm. Transistor yang digunakan
adalah BFP420. Untuk gate NAND digunakan IC 74ACT00 yang memiliki propagation
delay sekitar 5ns.
Pengukuran dilakukan menggunakan digital sampling oscilloscope 11801C
dari Tektronix, yang dilengkapi dengan sebuah sampling head SD‐22. Sampling head
ini memiliki bandwidth 12,5GHz. Bandwidth sebesar ini cukup memadai untuk
pengukuran sebuah pulse yang ditargetkan memiliki lebar sekitar 200ps. Gambar 10.
menunjukkan bentuk picopulse yang diukur sebelum dioda.
Gambar 10. Bentuk sinyal sebelum dioda penyearah
Gambar 11. menunjukkan bentuk picopulse yang diukur setelah dioda. Bagian
negatif dan ringing setelah picopulse telah jauh berkurang.
198 Gambar
11. Bentuk sinyal sesudah dioda penyearah Gambar
12. menunjukkan bentuk picopulse di mana oscilloscope diset untuk mendapatkan
200psdiv. Tinggi pulse terbaca sekitar 4,5 kotak pada 200mVdiv, atau
sekitar 900mV. Pulse diukur dengan attenuator 9dB, dengan demikian level pulse
yang terukur adalah sekitar 2,5V.
Gambar 12. Bentuk sinyal diperbesar
Gambar 13. menunjukkan rangkaian picopulse. Jarak antara picopulse
terbaca sekitar 2,55 kotak, dengan oscilloscope diset untuk mendapatkan 50nsdiv,
atau sekitar 127,5ns. Ini sama dengan PRF sekitar 7,8MHz.
Gambar 13. Pengulangan pulse
199 Untuk
mengkonfirmasi hasil pengukuran di atas, kami juga melakukan pengukuran
menggunakan spectrum analyzer Anritsu MS2721A. Gambar 14. menunjukkan
spektrum frekuensi dari sinyal rangkaian picopulse. Sinyal tersebut memiliki
nul pertama pada frekuensi sekitar 5,6GHz.
Gambar 14. Spektrum frekuensi rangkaian picopulse
Gambar 15. menunjukkan detail dari spektrum frekuensi picopulse. Jarak
antara puncak atau harmonik frekuensi yang berdekatan adalah sekitar 2,6 kotak
pada 3MHzdiv, atau sekitar 7,8MHz. Perbedaan frekuensi yang ditunjukkan oleh
marker juga sekitar angka ini.
Gambar 15. Detail spektrum frekuensi pulse
OUTPUT rencana sesuai yg tercantum dalam proposal NO.
OUTPUT RENCANA
REALISASI CAPAIAN
KETERANGAN
15.
Publikasi Ilmiah p. Jurnal Nasional
1 buah
1 buah
75 Judul
“Perancangan dan Realisasi
Sistem Radar Penembus
Dinding UWB‐ FM
‐CW 500‐3000 Mhz”, telah
disubmit ke Jurnal Elektronika
dan Telekomunikasi.
200 q. Prosiding
Internasional ‐
‐ ‐
r. Prosiding Nasional ‐
1 buah
100 Judul:
“Pembangkit Picopulse
Berbasis Transistor
Bipolar NPN Untuk
Radar Ultra Wideband”,
Prosiding Seminar
Ilmu Pengetahuan
Teknik 2013
16.
Contoh Produk jelaskan
spesifikasi lengkapnya
1 unit
‐ 75
Prototype Radar Through
Wall UWB Impulse, sudah
selesai, namun belum
berfungsi Perlu
perbaikan modul sampling
down converter
17.
HKI i. Paten
‐ ‐
j. Merk ‐
‐ dst
35.
KENDALA DAN PERMASALAHAN
Kegiatan ini membutuhkan sebuah digital sampling oscilloscope yang belum
dimiliki PPET. Dana telah dianggarkan untuk pembelian alat tersebut. Namun karena
kesalahan survey harga, ternyata dana yang dianggarkan tidak mencukupi untuk
membeli dengan harga normal, sehingga pengadaannya sempat tertunda. Untunglah
pihak pabrikan di luar negeri pada akhirnya bersedia memberi potongan harga,
sehingga pengadaan digital sampling oscilloscope bisa dilakukan.
Hasil pengujian terhadap modul sampling down converter yang telah
direalisasikan menunjukkan bahwa modul tersebut belum berfungsi sebagaimana
yang diharapkan. Karena modul tersebut merupakan modul utama, belum
berfungsinya modul tersebut mengakibatkan belum berfungsinya seluruh sistem
radar. Modul sampling down converter merupakan salah satu modul yang
dikembangkan sendiri. Keberhasilan pengembangan modul ini adalah indikator dari
keberhasilan pengembangan sistem radar ultra wideband pulse. Untuk itu upaya
harus dan akan terus dilakukan untuk merealisasikan prototipe modul sampling
down converter yang berfungsi.
36. KESIMPULAN