LAPORAN LAB TEKNIK PENGUKURAN FREKUENSI

LAPORAN LAB TEKNIK PENGUKURAN FREKUENSI TINGGI

Percobaan No. 3 Pengukuran RF Mixer

Oleh:

Kelompok 3 / Kelas 3 NK

1. Latiful Azhar / 121344017

2. Ozzuma Elfa Putra / 121344022

3. Raden Trizny Larasati / 121344024

4. Wanti Wulandari / 121344032

Tanggal percobaan : 9/10/2013

PRODI TELEKOMUNIKASI – TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

OKTOBER 2014

2. JUDUL

Pengukuran RF Mixer

3. TUJUAN

 Mengukur karakteristik RF Mixer: Conversion Loss, Isolasi RF-LO, Isolasi LO-IF, dan Frekuensi bayangan.

4. TEORI PENDAHULUAN 4.1 Radio Penerima FM

Radio komunikasi FM merupakan radio broadcast yang banyak digunakan, dikarenakan suara yang dihasilkan jauh lebih bersih serta gangguan (noise) terhadap sinyal informasi yang dihasilkan jauh lebih rendah dibandingkan radio siaran lain. Radio komunikasi FM bekerja pada spektrum frekuensi VHF 88-108 MHz dengan jenis modulasi frekuensi (FM).

Pada sistem penerima FM diperlukan pencampur (Mixer) yang berfungsi mencampur sinyal yang diterima, dengan sinyal dari oscilator. Output pencampur mempunyai keluaran yang kompleks karena terdiri dari banyak frekuensi, tetapi karena ditala pada fIF (frekuensi

IF) maka diperoleh sinyal dengan fIF = 10,7 MHz. Local Oscillator (LO) berfungsi untuk

membangkitkan gelombang listrik kontinu dengan frekuensi tertentu.

4.2 Mixer

Rangkaian mixer adalah rangkaian yang berfungsi untuk mencampur beberapa (dalam hal ini dua) sinyal masukan, yaitu sinyal informasi (Intermediate Frequency IF) dan sinyal carrier (pembawa) local atau disebut radio frequency RF.

Mixer biasanya digambarkan dengan simbol perkalian (gambar 4.1). Mixer memiliki tiga divais yang terdiri dari port Local Oscillator (LO), Radio Frequency (RF), dan Intermediate Frequency (IF). Port LO dikendalikan oleh sebuah Local oscillator.

Gambar 4.1 Simbol Mixer dengan Tiga Devais

Proses pencampuran kedua sinyal tersebut dapat dijelaskan secara matematis seperti dibawah ini:

fLO = fRF + fIF (4.2.1)

fLO = fRF - fIF (4.2.2)

Keterangan:

fLO = frekuensi osilator local fRF = frekuensi radio FM fIF = intermediate frequency

Dalam pengukuran fIF terdapat redaman / conversion loss antara fRFdan fIF (gambar

4.2) conversion loss dapat dihitung sebagai berikut:

Conversion loss = Redaman yang terbaca pada PC (aplikasi‘Signal Hound’) – Redaman yang diatur pada Signal Generator fRF. (4.2.3)

Gambar 4.2 Conversion Loss dan Isolasi

Output dari mixer berupa Intermediate Frequency (IF) positif atau negatif saja yaitu 10, 7 MHz, dengan nilai frekuensi Lokal Oscillator (LO) yang merupakan hasil

penjumlahan (persamaan 4.2.1) atau pengurangan (persamaan 4.2.2). Tetapi terkadang output mixer terdapat sinyal yang tidak diinginkan hal ini muncul karena isolasi antara RF-LO dan LO-IF kecil, sehingga muncul frekuensi selain frekuensi IF, semakin jauh (besar) isolasi RF-LO dan LO-IF, spektrum yang muncul lebih bagus hanya frekuensi IF saja (gambar 4.3).

Gambar 4.3 Spektrum Output Mixer

Pada frekuensi radio FM terdapat frekuensi bayangan (fIM) dari frekuensi tersebut

yang harus dihindari agar tidak tercampur, jika diketahui frekuensi RF pada 100 MHz maka 121,4 MHz merupakan frekuensi bayangannya. Frekuensi bayangan tersebut akan mengganggu frekuensi RF. Lokal oscillator (LO) mempengaruhi suatu frekuensi bayangan dapat berupa frekuensi bayangan atas atau bawah, frekuensi bayangan atas diperoleh dari frekuensi IF positif, sedangkan frekuensi bawah diperoleh dari frekuensi IF negative (gambar 4.4).

Untuk menentukan frekuensi bayangan dapat dihitung sebagai berikut:

fIM = fRF + 2fIF (frekuensi bayangan atas) (4.2.4)

Gambar 4.4 Spektrum Frekuensi Bayangan

5. SETUP PENGUKURAN

Gambar 5.1 Diagram Set Up Pengukuran Corvension Loss

Gambar 5.2 Diagram Set Up Pengukuran Isolasi RF-LO

Gambar 5.4 Diagram Set Up Pengukuran Frekuensi Bayangan Bawah

Gambar 5.5 Diagram Set Up Pengukuran Frekuensi Bayangan Atas

6. ALAT DAN BAHAN YANG DIPERLUKAN

 Mixer ZAD-1 15542 : 1 buah

 Spectrum Analyzer ‘Signal Hound’ USB-SA44B (1 Hz to 4.4 Ghz) : 1 buah

 8656B Signal Generator (0.1-990 Mhz) : 1 buah

 PC dengan aplikasi software ‘Signal Hound’ : 1 unit

 Kabel BNC to BNC : 3 buah

7. LANGKAH PERCOBAAN 7.1 Mengukur Conversion Loss

1. Mengatur frekuensi radio (fRF) pada Signal Generator 1.

2. Mengatur frekuensi osilator lokal (fLO) pada Signal Generator 2 yang didapatkan

dengan persamaan 4.2.1 (positif)

3. Membuka aplikasi ‘Signal Hound’ pada PC.

4. Menghubungkan fRF pada Signal Generator 1 dengan port R pada Mixer dan menghubungkan fLO pada Signal Generator 2 dengan port L pada Mixer (gambar 5.1).

5. Menghubungkan port I pada Mixer dengan port pada Spectrum Analyzer dan menghubungkan port USB pada Spectrum Analyzer dengan PC (gambar 5.1).

6. Mengatur frequency center pada aplikasi ‘Signal Hound’ sebesar 10,7 MHz. Akan terlihat sinyal keluaran mixer pada aplikasi ‘Signal Hound’. Klik puncak sinyal frequency center maka akan terlihat informasi frekuensi dan redaman sinyal pada sudut kiri bawah aplikasi ‘Signal Hound’.

7. Untuk mengukur conversion loss menggunakan rumus sebagai berikut:

Conversion loss = Redaman yang terbaca pada ‘Signal Hound’ – Redaman yang diatur pada Signal Generator 1

7.2 Mengukur Isolasi RF-LO.

1. Menghubungkan fLO pada Signal Generator 2 dengan port L pada Mixer dan

menghubungkan port R pada Mixer dengan port pada Spectrum Analyzer (gambar 5.2).

2. Menghubungkan port USB pada Signal Hound Spectrum Analyzer dengan PC, lalu membuka aplikasi ‘Signal Hound’ pada PC dan mengatur frequency center sama dengan frekuensi osilator lokal. Akan terlihat sinyal keluaran mixer pada aplikasi ‘Signal Hound’ (gambar 5.2).

3. Klik puncak sinyal frequency center maka akan terlihat informasi frekuensi dan redaman sinyal pada sudut kiri bawah monitor. Redaman yang terbaca pada ‘Signal Hound’ adalah besar isolasi diantara RF-LO.

7.3 Mengukur besar isolasi diantara LO-IF.

1. Menghubungkan fLO pada Signal Generator 2 dengan port L pada Mixer dan

menghubungkan port I pada Mixer dengan port pada Signal Hound Spectrum Analyzer (gambar 5.3).

2. Menghubungkan port USB pada Signal Hound Spectrum Analyzer dengan PC. Akan terlihat sinyal keluaran mixer pada aplikasi ‘Signal Hound’. Frequency center diset sama dengan frekuensi osilator lokal.

3. Klik puncak sinyal frequency center maka akan terlihat informasi frekuensi dan redaman sinyal pada sudut kiri bawah monitor. Redaman yang terbaca pada ‘Signal Hound’ adalah besar isolasi diantara LO-IF.

7.4 Mengukur Frekuensi Bayangan Atas

1. Hitung frekuensi bayangan atas berdasarkan persamaan 4.2.4

2. Setelah didapatkan frekuensi bayangan atas gunakan frekuensi local oscillator frekuensi IF positif

3. Set frekuensi bayangan atas tersebut pada Signal Generator 1 dan frekuensi osilator lokal pada Signal Generator 2 (Lihat gambar 5.4).

4. Pada aplikasi ‘Signal Hound’ akan terlihat sinyal keluaran mixer dan informasinya. Redaman yang terbaca pada sinyal frekuensi bayangan harus mendekati redaman pada sinyal frekuensi asli.

7.5 Mengukur Frekuensi Bayangan Bawah

1. Hitung frekuensi bayangan atas berdasarkan persamaan 4.2.5

2. Setelah didapatkan frekuensi bayangan atas gunakan frekuensi local oscillator frekuensi IF negatif

3. Set frekuensi bayangan bawah tersebut pada Signal Generator 1 dan frekuensi osilator lokal pada Signal Generator 2 (Lihat gambar 5.5). Redaman yang terbaca pada sinyal frekuensi bayangan harus mendekati redaman pada sinyal frekuensi asli. 4. Pada aplikasi ‘Signal Hound’ akan terlihat sinyal keluaran mixer dan informasinya.

Redaman yang terbaca pada sinyal frekuensi bayangan harus mendekati redaman pada sinyal frekuensi asli.

8. HASIL DAN ANALISA 8.1 Hasil

 Sample frekuensi radio FM Frekuensi RF = 89, 7 MHz Frekuensi IF = 10, 7 MHz Frekuensi LO (Lokal Osilator):

fLO = fRF + fIF (positif) fLO = fRF– fIF (negatif)

fLO = 89, 7 + 10,7 = 100,4 MHz fLO = 89, 7 - 10,7 = 79,0 MHz

8.1.1 Pengukuran Conversion Loss

8.1.1.1 Pengukuran untuk fIFPositif

8.1.2 Pengukuran Isolasi

8.1.2.1 Pengukuran untuk Isolasi fIF Positif

8.1.2.2 Pengukuran Isolasi fIF Negatif

8.1.3 Pengukuran Frekuensi Bayangan

8.1.3.1 Pengukuran Frekuensi Bayangan Atas (LO = 100,4 MHz)

fIM = fRF + 2 fIF

fIM = 89,7 MHz + 2 (10,7) MHz fIM = 111,1 MHz

8.1.3.2 Pengukuran Frekuensi Bayangan Bawah (LO= 79, 0 MHz)

fIM = fRF - 2 fIF

fIM = 89,7 MHz - 2 (10,7) MHz fIM= 68,3 MHz

9. KESIMPULAN

Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa untuk mengetahui karakteristik mixer RF dapat dilihat dari besar conversion loss-nya, isolasi diantara RF-LO, dan isolasi diantara LO-IF. Semakin bagus suatu mixer maka besar conversion loss dan isolasinya akan mendekati angka toleransi jenis Mixer yang digunakan. Fenomena frekuensi bayangan dapat menyebabkan adanya interferensi antara sinyal radio pada frekuensi tertentu dengan sinyal radio yang berada pada frekuensi bayangannya. Maka dari itu dibuatlah batas (range) frekuensi radio yang diperbolehkan yaitu diantara 88 Mhz s/d 108 Mhz. Frekuensi radio yang berada pada ‘range’ ini tidak akan mengalami interferensi karena memiliki frekuensi bayangan yang berada di luar frekuensi batas radio.

Gambar 4.4 Spektrum Frekuensi Bayangan 5. SETUP PENGUKURAN

Gambar 5.1 Diagram Set Up Pengukuran Corvension Loss

Gambar 5.2 Diagram Set Up Pengukuran Isolasi RF-LO

Gambar 5.5 Diagram Set Up Pengukuran Frekuensi Bayangan Atas

6. ALAT DAN BAHAN YANG DIPERLUKAN

 Mixer ZAD-1 15542 : 1 buah

 Spectrum Analyzer ‘Signal Hound’ USB-SA44B (1 Hz to 4.4 Ghz) : 1 buah

 8656B Signal Generator (0.1-990 Mhz) : 1 buah

 PC dengan aplikasi software ‘Signal Hound’ : 1 unit

 Kabel BNC to BNC : 3 buah

7. LANGKAH PERCOBAAN 7.1 Mengukur Conversion Loss

1. Mengatur frekuensi radio (fRF) pada Signal Generator 1.

2. Mengatur frekuensi osilator lokal (fLO) pada Signal Generator 2 yang didapatkan

dengan persamaan 4.2.1 (positif)

3. Membuka aplikasi ‘Signal Hound’ pada PC.

4. Menghubungkan fRF pada Signal Generator 1 dengan port R pada Mixer dan menghubungkan fLO pada Signal Generator 2 dengan port L pada Mixer (gambar 5.1).

5. Menghubungkan port I pada Mixer dengan port pada Spectrum Analyzer dan menghubungkan port USB pada Spectrum Analyzer dengan PC (gambar 5.1).

6. Mengatur frequency center pada aplikasi ‘Signal Hound’ sebesar 10,7 MHz. Akan terlihat sinyal keluaran mixer pada aplikasi ‘Signal Hound’. Klik puncak sinyal frequency center maka akan terlihat informasi frekuensi dan redaman sinyal pada sudut kiri bawah aplikasi ‘Signal Hound’.

7. Untuk mengukur conversion loss menggunakan rumus sebagai berikut:

Conversion loss = Redaman yang terbaca pada ‘Signal Hound’ – Redaman yang diatur pada Signal Generator 1

7.2 Mengukur Isolasi RF-LO.

1. Menghubungkan fLO pada Signal Generator 2 dengan port L pada Mixer dan

menghubungkan port R pada Mixer dengan port pada Spectrum Analyzer (gambar 5.2).

2. Menghubungkan port USB pada Signal Hound Spectrum Analyzer dengan PC, lalu membuka aplikasi ‘Signal Hound’ pada PC dan mengatur frequency center sama dengan frekuensi osilator lokal. Akan terlihat sinyal keluaran mixer pada aplikasi ‘Signal Hound’ (gambar 5.2).

3. Klik puncak sinyal frequency center maka akan terlihat informasi frekuensi dan redaman sinyal pada sudut kiri bawah monitor. Redaman yang terbaca pada ‘Signal Hound’ adalah besar isolasi diantara RF-LO.

7.3 Mengukur besar isolasi diantara LO-IF.

1. Menghubungkan fLO pada Signal Generator 2 dengan port L pada Mixer dan

menghubungkan port I pada Mixer dengan port pada Signal Hound Spectrum Analyzer (gambar 5.3).

2. Menghubungkan port USB pada Signal Hound Spectrum Analyzer dengan PC. Akan terlihat sinyal keluaran mixer pada aplikasi ‘Signal Hound’. Frequency center diset sama dengan frekuensi osilator lokal.

redaman sinyal pada sudut kiri bawah monitor. Redaman yang terbaca pada ‘Signal Hound’ adalah besar isolasi diantara LO-IF.

7.4 Mengukur Frekuensi Bayangan Atas

1. Hitung frekuensi bayangan atas berdasarkan persamaan 4.2.4

2. Setelah didapatkan frekuensi bayangan atas gunakan frekuensi local oscillator frekuensi IF positif

3. Set frekuensi bayangan atas tersebut pada Signal Generator 1 dan frekuensi osilator lokal pada Signal Generator 2 (Lihat gambar 5.4).

4. Pada aplikasi ‘Signal Hound’ akan terlihat sinyal keluaran mixer dan informasinya. Redaman yang terbaca pada sinyal frekuensi bayangan harus mendekati redaman pada sinyal frekuensi asli.

7.5 Mengukur Frekuensi Bayangan Bawah

1. Hitung frekuensi bayangan atas berdasarkan persamaan 4.2.5

2. Setelah didapatkan frekuensi bayangan atas gunakan frekuensi local oscillator frekuensi IF negatif

3. Set frekuensi bayangan bawah tersebut pada Signal Generator 1 dan frekuensi osilator lokal pada Signal Generator 2 (Lihat gambar 5.5). Redaman yang terbaca pada sinyal frekuensi bayangan harus mendekati redaman pada sinyal frekuensi asli. 4. Pada aplikasi ‘Signal Hound’ akan terlihat sinyal keluaran mixer dan informasinya.

Redaman yang terbaca pada sinyal frekuensi bayangan harus mendekati redaman pada sinyal frekuensi asli.

8. HASIL DAN ANALISA 8.1 Hasil

 Sample frekuensi radio FM Frekuensi RF = 89, 7 MHz Frekuensi IF = 10, 7 MHz Frekuensi LO (Lokal Osilator):

fLO = fRF + fIF (positif) fLO = fRF – fIF (negatif)

fLO = 89, 7 + 10,7 = 100,4 MHz fLO = 89, 7 - 10,7 = 79,0 MHz

8.1.1 Pengukuran Conversion Loss

8.1.1.1 Pengukuran untuk fIF Positif

8.1.2 Pengukuran Isolasi

8.1.2.1 Pengukuran untuk Isolasi fIF Positif

8.1.2.2 Pengukuran Isolasi fIF Negatif

8.1.3 Pengukuran Frekuensi Bayangan

8.1.3.1 Pengukuran Frekuensi Bayangan Atas (LO = 100,4 MHz) fIM = fRF + 2 fIF

fIM = 89,7 MHz + 2 (10,7) MHz

fIM = 111,1 MHz

8.1.3.2 Pengukuran Frekuensi Bayangan Bawah (LO= 79, 0 MHz) fIM = fRF - 2 fIF

fIM = 89,7 MHz - 2 (10,7) MHz

fIM = 68,3 MHz

Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa untuk mengetahui karakteristik mixer RF dapat dilihat dari besar conversion loss-nya, isolasi diantara RF-LO, dan isolasi diantara LO-IF. Semakin bagus suatu mixer maka besar conversion loss dan isolasinya akan mendekati angka toleransi jenis Mixer yang digunakan. Fenomena frekuensi bayangan dapat menyebabkan adanya interferensi antara sinyal radio pada frekuensi tertentu dengan sinyal radio yang berada pada frekuensi bayangannya. Maka dari itu dibuatlah batas (range) frekuensi radio yang diperbolehkan yaitu diantara 88 Mhz s/d 108 Mhz. Frekuensi radio yang berada pada ‘range’ ini tidak akan mengalami interferensi karena memiliki frekuensi bayangan yang berada di luar frekuensi batas radio.