Radio penerima FM dengan frequency hopping - USD Repository

  

RADIO PENERIMA FM DENGAN

FREQUENCY HOPPING

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

FM RECEIVER WITH FREQUENCY HOPPING FINAL PROJECT

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to obstain the Sarjana Teknik Degree in Electrical Engineering

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  “Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah” Yogyakarta,

  17 September 2007 Penulis, Widyono

  God Answer Prayer In Three Way:

  HE says: Yes and Gives You What You Want

  HE says: No and Gives You Something Better

  INTISARI Teknik frequency hopping (FH) merupakan salah satu metode transmisi data

dalam bidang telekomunikasi. Dengan frequency hopping, gangguan-gangguan pada

telekomunikasi seperti jamming dan noise dapat dikurangi. Penelitian ini bertujuan

untuk menghasilkan pemancar FM dengan frequency hopping.

  Radio penerima FM dengan frequency hopping ini terdiri dari dua bagian

utama yaitu bagian pengolahan sinyal radio dan bagian osilator lokal dan pengaturan

frequency hopping . Bagian pengolahan sinyal radio terdiri dari panguat RF, mixer,

dan penguat IF. Bagian osilator lokal dan pengaturan frequency hopping terdiri dari

PLL (Phase Lock Loop), VCO (Voltage Controlled Oscilator), timer, dan pembagi

terprogram.

  Hasil dari penelitian ini adalah radio penerima FM dengan frequency

hopping yang dapat bekerja secara baik dan dapat digunakan baik di dalam ruangan

maupun di luar ruangan. Radio penerima ini bekerja dengan frekuensi carrier yang

bergantian pada dua frekuensi yang berbeda yaitu 90 MHz dan 100 MHz dengan

periode hopping 0,5 detik.

  Kata kunci : frequency hopping, FM.

  

ABSTRACT

Frequency hopping technique is one of data transmission method in

telecommunication. Frequency hopping can minimize the effect of the

telecommunication disturbances such as jamming and noise. This research purpose is

to produce FM receiver with frequency hopping.

  The FM receiver with frequency hopping is consists of two part. First, radio

signal processing. This part is consists of RF amplifier, mixer, and IF amplifier. The

second is local oscillator and frequency hopping control. This part is consists of PLL

(Phase Lock Loop), VCO (Voltage Controlled Oscillator), timer, and programmable

counter.

  The result of the research is the FM receiver with frequency hopping that can

work properly and can be used both indoor and outdoor. The receiver operates in two

carrier frequency, 90 MHz and 100 MHz with 0.5 second hopping period.

  Keyword : Frequency Hopping, FM (Frequency Modulation).

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir yang berjudul. “Radio Penerima FM dengan Frequency Hopping”.

Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik. Dalam penyusunannya, banyak pihak yang telah membantu dan memberikan

dukungan pada penulis, oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada :

  1. Bapak Damar Widjaja, ST., MT., selaku Pembimbing I dan Bapak Alexius Rukmono, ST. selaku Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing penulis. Terima kasih pula untuk seluruh dosen- dosenku di Fakultas Teknik atas segala ilmunya yang berguna

  6. Mas-mas laboran, Mas Suryono, Mas Mardi, dan Mas Broto, atas kesabaran dan kerelaan untuk meminjamkan laboratorium beserta alat- alatnya untuk menunjang terselesainya setugas akhit ini.

  7. Bapak, Ibu serta teman-teman kost Tasura 52, Njoo, Jigo, Eka, Jimbong, William, Hartono, Winarto, Maman, Hermes, Aan, Anton, dan Jerry, atas segala kerbersamaannya selama ini di kost kita.

  8. Teman-teman lain, Jenny, Agnes, Lucy, Anna, Angger, Shinta, Ermin, Dewi, Mia, Lulu, Erika, Miranda, Yuliana, dan Monic yang telah memberi

semangat kepada saya untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Teman-teman di Komunitas Paingan, Suster Okta, Mbak Nita, Mas Darto, atas semua canda tawa selama ini di komunitas kita.

  Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL……………………………………………………… i LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING……………………………. iii LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI………………………………….. iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………. v HALAMAN PERSEMBAHAN………………………………………….. vi

  INTISARI…………………………………………………………………. vii ABSTRACT………………………………………………………………... viii KATA PENGANTAR……………………………………………………. ix DAFTAR ISI……………………………………………………………… xi

  2.1.2. Penerima FM.....................................................................

  9 2.1.2.1. Rangkaian Penguat Tertala..................................

  10 2.1.2.2. Mixer FM............................................................

  14

  2.1.2.3. Penguat IF............................................................

  15 2.2. Kalang Fase Terkunci.....................................................................

  16 2.2.1. Pembanding Fase................................................................

  17

2.2.2. Osilator Terkendali Tegangan............................................

  20

  

2.3. Timer .............................................................................................. 21

  2.3. Frequency Hopping......................................................................... 23 BAB 3. PERANCANGAN............................................................................

  26 3.2. Bagian Pengolahan Sinyal Radio...................................................

  27 3.2.1. Penguat RF.........................................................................

  28 3.2.2. Mixer dan penguat IF..........................................................

  31

  4.2.2.1.1. Pengujian Terhadap Kestabilan Sinyal.... 55

  4.2.2.2. Timer ...................................................................... 57

  BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN......................................................... 59 5.1. Kesimpulan......................................................................................

  59 5.2. Saran................................................................................................

  59 DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... 61

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Ilustrasi untuk frekuensi hopping................................................. 2 Gambar 2.1. Modulasi Frekuensi......................................................................

  8 Gambar 2.2 Diagram blok penerima................................................................. 9 Gambar 2.3 Rangkaian Tertala Seri..................................................................

  10 Gambar 2.4 Rangkaian Tertala Paralel.............................................................. 11

Gambar 2.5 Rangkaian Penguat Tertala............................................................ 13 Gambar 2.6 Grafik Ic-hfe transistor 2N2222A.................................................

  14 Gambar 2.7 Konfigurasi pin-pin CXA1536....................................................... 15

Gambar 2.8 Diagram blok PLL.......................................................................... 16Gambar 2.9 Dua gelombang sinus dengan fasa berbeda................................... 17Gambar 2.10 Rangkaian IC 74HC4046………………………………………

  19

Gambar 3.8 Simulasi timer LM555...............................................................

  36 Gambar 3.10 Bentuk dari TC9122................................................................

  38 Gambar 3.11 Diagram blok dari TC9122.......................................................

  38 Gambar 3.11 Rangkaian programmable counter........................................... 39 Gambar 4.1 Blok penerima frequency hopping FM........................................

  40 Gambar 4.2 Pengujian kualitas penerimaan....................................................

  43 Gambar 4.3 Daya pemancar.............................................................................

  43 Gambar 4.4 Bandwidth pemancar...................................................................

  45 Gambar 4.5 Sinyal keluaran penguat RF pada saat 90MHz............................

  46 Gambar 4.6 Sinyal keluaran penguat RF pada saat 100MHz..........................

  47 Gambar 4.7 Spektrum mixer............................................................................ 49 Gambar 4.8 Sinyal informasi 2KHz.................................................................

  51 Gambar 4.9 Spektrum frekuensi audio pada penerima FM dengan frekuensi carrier

  DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Bagian-bagian dari perangkat radio dan fungsi secara umum........

  41 Tabel 4.2. Data kestabilan sinyal......................................................................

  55

  DAFTAR LAMPIRAN Gambar Rangkaian Keseluruhan

  L1

Data spektrum frekuensi sinyal informasi pada radio penerima L2

Datasheet

  2N2222........................................................................................ L3

Datashee CXA1538..................................................................................... L4

Datasheet

  74HC/HCT4046.......................................................................... L5

Datasheet LM555........................................................................................ L6

Datasheet HEF4060..................................................................................... L7

Datasheet MBV2109................................................................................... L8

Datasheet TC9122P..................................................................................... L9

BAB I PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

  Apa itu frequency hopping? Mungkin seperti itulah pertanyaan orang-orang

awam. Frekuensi hopping adalah suatu teknik modulasi dimana sinyal informasi yang

akan dikirimkan dimodulasi dengan sinyal carrier yang frekuensinya berganti-ganti

selama komunikasi berlangsung. Teknik modulasi dengan frequency hopping ini

pertama kali digunakan oleh negara Cuba pada masa krisisnya. Kemudian teknik ini

dikembangkan oleh para ahli di IEEE dan implementasi pertama pada 802.11b (WiFi)

[1]. Pada teknik frequency hopping ini, frekuensi carrier dari suatu sinyal akan

  2 Tetapi teknik modulasi ini juga tidak terlepas dari kekurangan.

Kekuranganya adalah jika terdapat kesalahan pada pengiriman, baik di pemancar

ataupun dipenerima, untuk mendapatakan secara lengkap, sinyal tersebut harus

dikirim ulang. Berikut dibawah ini akan ditunjukkan gambar ilustrasi untuk frekuesi

hopping :[1]

  3

carrier . Pada umunnya, FM digunakan pada VHF (Very High Frequency) untuk

pancaran kecepatan tinggi yang berupa pembicaraan atau musik. Pada TV analog

biasa, suara dari TV tersebut juga dikirikan dengan teknik modulasi FM. Salah satu

keunggulan dari FM ini adalah bandwidth yang besar. Karena bandwidth yang besar

ini, FM ini dimanfaatkan untuk komunikasi suara dengan tujuan komersial yang

sering disebut radio amatir. Ada beberapa jenis dari FM, FM yang digunakan pada

radio amatir disebut wide-FM atau W-FM, untuk komuniasi radio dua arah disebut

narrow -FM.[3]

  Ada 2 jenis aplikasi dari FM, yaitu aplikasi analog dan digital. Untuk

aplikasi analog maksudnya adalah sinyal informasi berupa sinyal analog, seperti

contonya suara. Contoh dari aplikasi analog adalah radio amatir. Sedangakan untuk

  4 Batasan Masalah 2.

  Pembatasan masalah tentang sistem yang akan dirancang dan diteliti adalah

  

a. Sistem penerima FM akan dibahas secara mendalam karena bagian ini merupakan

inti dari sistem ini.

  

b. Untuk sistem pemancar FM baik yang biasa maupun frekuensi hopping tidak

akan dibahas.

  c.

  

Osilator lokal pada radio penerima FM ini akan diganti dengan PLL (Phase Lock

Loop ) agar bisa didapat sinyal pembawa yang baik dan sekaligus juga dapat mengatur

pergantian frekuensi sinyal pembawa.

  

d. Sinyal pembawa pada sistem yang akan dirancang ini, hanya terdiri dari 2

frekuensi dengan waktu masing-masing frekuensi adalah 0.5 detik.

  5 Metodologi Penulisan 4.

  Dalam penyusunan proposal Tugas Akhir ini menggunakan beberapa metodologi penelitian sebagai berikut :

a. Studi pustaka; yaitu mengumpulkan data dan mempelajari berbagai informasi yang

relevan dengan penelitian yang berasal dari buku pustaka, makalah, catatan kuliah, dan

internet.

  

b. Wawancara dan diskusi; yakni melakukan wawancara dan diskusi dengan dosen

pembimbing maupun dosen yang relevan dibidangnya dan mahasiswa yang mengerti

tentang dasar-dasar prinsip bagian-bagian dari penelitian.

  c.

  Mengaplikasikan ilmu dan pengetahuan yang didapat dalam penelitian alat ini.

  6

  BAB III PERANCANGAN Bab ini akan berisi alur perancangan dan perhitungan nilai-nilai komponen

yang digunakan. Di dalam bab ini lebih banyak dibahas blok-blok dari sistem

penerima FM frekuensi hopping.

  BAB IV DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi data-data hasil percobaan setelah pembuatan alat selesai. Kemudian data-data tersebut dibandingkan dengan data-data hassil perhitungan dalam pembahasan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi ringkasan hasil penelitian yang telah dilakukan dan usulan

yang berupa ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang

BAB II DASAR TEORI

2.1. Penerima FM

2.1.1 Modulasi Frekuensi (Frequency Modulatio, FM)

  Modulasi adalah proses pengubahan atau pengaturan parameter sinyal

berfrekuensi tinggi oleh sinyal informasi berfrekuensi rendah [3]. FM merupakan

salah satu jenis modulasi dimana frekuensi sinyal pembawa (carrier) akan berubah

seiring perubahan sinyal suara atau informasi lainnya. Amplitudo relatif sama.

  Sinyal informasi dinyatakan sebagai[4]

  8

  9

sinyal yang diterima tersebut agar dapat digunakan pada proses selanjutnya.

Akhirnya, penerima harus dapat memisahkan sinyal informasi dari sinyal pembawa

dan menyampaikan kepada pemakai[5].

Gambar 2.2 Diagram blok penerima FM [6] Gambar 2.2 menunjukkan diagram blok penerima FM secara umum.

  Penjelasan tiap blok adalah sebagai berikut :

  10

Gambar 2.3 Rangkaian Tertala Seri [7]

  Rumus untuk rangkaian tertala seri adalah sebagai berikut: [7] Zs = r + jX (2.4)

  Zs = r + j ( ωL - C ω

  1 )

  (2.5) Besarnya impedansi adalah: _{2 2} X r Zs

  (2.6)

• =

  11 Sedangkan rangkaian tertala paralel terdiri atas kumparan yang dihubungkan

paralel dengan sebuah kapasitor. Gambar rangkaian dari rangkaian tala paralel

ditunjukkan oleh Gambar 2.4 [7]

Gambar 2.4 Rangkaian Tertala Paralel [7]

  Rumus untuk rangkaian tertala paralel adalah sebagai berikut: [7]

  12

2.1.2.1.2 Faktor Q

  Faktor Q disebut juga dengan faktor kualitas yang dapat didefinisikan

sebagai perbandingan reaktansi induktif pada resonansi terhadap resistansi pada

rangkaian yang ditala. Faktor Q ini akan mempengaruhi bandwidth. Pada rangkaian

ditala seri mempunyai faktor Q sebesar[7]

  1 L

Q = (2.12)

R C

sehingga faktor Q pada rangkaian ditala seri disebut juga faktor penguatan tegangan

karena memberikan perbandingan besarnya tegangan reaktif terhadap tegangan yang

diterapkan pada saat resonansi. Sedangkan pada rangkaian ditala paralel mempunyai

faktor Q sebesar

  ω L

  13

Gambar 2.5 Rangkaian Penguat Tertala [7]

  Dengan analisis DC adalah [7]

  14

Gambar 2.6 Grafik Ic-hfe transistor 2N2222A [8]

2.1.2.2 Mixer FM

  15

Gambar 2.7 Konfigurasi pin-pin dan skema rangkaian CXA1538 [10]

  16 Pada perancangan, penguat IF ini menggunakan IC CXA1538. Untuk gambar skema rangkaian dari CXA1538 telah ditunjukkan pada Gambar 2.7.

   Kalang Fase Terkunci (Phase Lock Loop, PLL) 2.2.

  PLL adalah rangkaian umpan balik kalang tertutup yang menghasilkan sinyal output yang tersinkronisasi (lock) dengan sinyal input. PLL dapat diterapkan sebagai rangkaian deteksi FM, demodulator AM dan FM, deteksi FSK, frequency multiplier, dan frequency synthesizer [13].

  Dua parameter penting dalam operasi PLL adalah Capture Range dan Lock ±

  

Range. Capture Range f C adalah jangkauan/range frekuensi di sekitar frekuensi

pusat di mana PLL mulai terjadi sinkronisasi. Lock range ± f L adalah

  17

Gambar 2.8 Diagram blok PLL [13]

  Diagram blok PLL sederhana terdiri dari pembanding fasa (phase comparator), filter, dan VCO.

2.2.1. Pembanding Fase (Phase Detector, PD)

  Pembanding fasa (phase comparator) adalah rangkaian pendeteksi

perbedaan sudut fase dan beda frekuensi antara dua gelombang masukan, dan

membangkitkan suatu keluaran berupa tegangan koreksi dari perbedaan fasa yang

terjadi. [15]

  18 u ( t ) = U sin[ t ( ) t ] _{1 1 ω + n θ 1}

  (2.26)

Dengan sudut fasa θ merupakan bagian dari fungsi waktu (t), dan dianggap θ = 0

_{1 1} untuk t < 0. Sedangkan pada t 0 nilai ≥ θ = φ Δ ₁ θ ( t ) = Δ φ u ( t ) ₁

  (2.27)

Dimana u t adalah bagian dari fungsi step. Fungsi merupakan bagian dari modulasi

  ( )

fase (modulasinya berbeda), sedang untuk perubahan frekuensi (frekuensi dan

fasenya berbeda) yaitu pada modulasi frekuensi, maka persamaan sinyal referensinya

menjadi [14] u = U sin( ω t Δ ω t ) = U sin ( ω + + t θ ) (2.28) _{1 1 o 1 o 1} sudut fasa θ dapat ditulis sebagai ₁

  19 Perancangan menggunakan komponen aktif IC 74HC4046, dengan

rangkaian ditunjukkan pada gambar 2.12. Pada IC ini terdapat 3 buah pembanding

fase PC1, PC2, dan PC3, sedangkan karakteristik pembanding fase ditunjukkan pada

gambar 2.13.

  20

Gambar 2.11 Karakteristik Phase Comparator [14] 2.2.2.

   Osilator Terkendali Tegangan (Voltage Controlled Oscilator, VCO) Voltage-controlled oscillators (VCO) banyak terdapat dibeberapa aplikasi,

seperti pada pengendali frekuensi otomatis, tuning radio, dan phase-locked loop.

  21

Gambar 2.12. VCO dengan dioda varactor [16].

  22 B R C T _{1 2} ≈ 7 , sedangkan frekuensi gelombang kotak adalah

• = =
• =

  )

2 (

4 .

  

1

  1

  1 _{1 2 1 B A} R R C T T T f

  (2.32) duty cycle (D) dari gelombang timer 555 astable multivibrator adalah

  % 100

• =

  2 x R R

  R R D _{B A} ^{B A}

  (2.33)

  23

(b)

Gambar 2.13. IC timer 555 (a). Diagram blok timer 555. (b).Konfigurasi timer 555 mode astable multivibrator.

  24

Gambar 2.14 Teknik frequency hoppingi. [16]

  Anak panah pada gambar 2.16 menunjukkan urutan lompatan (hop) → → → → → → frekuensi, dari frekuensi f 1 f 3 f 7 f 2 f 5 f 4 f 6 , demikian

berulang-ulang. Perpindahan frekuensi terjadi beberapa ratus sampai beberapa ribu

  25

  2. Penekanan interferensi dari luar,

  3. Mampu melawan multipath fading, 4.

  Low probability of intercept (LPI),

  5. Komunikasi yang aman, 6. Perbaikan efisiensi spektral.

  Lompatan dari satu frekuensi ke frekuensi yang lain diatur secara berurutan

atau secara acak dengan menggunakan sandi pseudorandom. Sandi pseudorandom

adalah sandi acak yang mempunyai deretan sandi yang akan terulang secara periodis

dalam perioda yang cukup lama. Dengan mengacak pola lompatan, sinyal penggangu

(interfering signal) diharapkan dapat dihindari. Jika interefensi muncul dan

menggangu salah satu kanal berfrekuensi, misal f

  2 , maka sinyal pembawa akan

BAB III PERANCANGAN

3.1. Diagram Blok dan Penjelasan Umum

  Rangkaian radio penerima FM dengan frequency hopping terdiri dari

sembilan bagian, yaitu: penguat RF, mixer, penguat IF, penguat AF, osilator kristal,

PLL, VCO, dan programable counter. Kesembilan bagian ini dapat dikelompokan

menjadi dua bagian utama, yaitu bagian pengolahan sinyal radio dan bagian osilator

lokal dan pengaturan frequency hopping. Bagian pengolahan sinyal radio terdiri dari

penguat RF, mixer, penguat IF, dan penguat audio. Sedangkan untuk bagian osilator

lokal dan pengaturan frequency hopping terdiri dari osilator kristal, PLL, VCO, dan

  27 Pada awalnya, sinyal radio ditangkap oleh antena penerima. Karena antena

akan menangkap semua sinyal yang ada, maka penguat RF akan memilih sinyal FM

dan kemudian dikuatkan. Setelah sinyal tersebut dikuatkan oleh penguat RF,

kemudian sinyal FM tersebut dicampur dengan sinyal dari osilator lokal yang berupa

rangkaian PLL dan VCO yang telah diatur oleh programable counter pada mixer.

Hasil keluaran dari mixer adalah sinyal IF. Sinyal IF ini akan dikuatkan oleh penguat

  

IF. Karena penguat IF juga berfungsi sebagai filter bandpass, maka keluaran dari

penguat IF berupa sinyal informasi. Setelah didapat sinyal informasi, sinyal tersebut

akan dikuatkan lagi agar daya dari sinyal tersebut dapat membunyikan speaker.

  Penguat RF menggunakan rangkaian penguat tertala. Sedangkan mixer dan

penguat IF menggunakan IC dengan tipe CXA1538. Penguat AF menggunakan

  28

3.2.1. Penguat RF

  Penguat RF (Radio Frequency) pada FM berfungsi sebagai penguat sinyal

yang diterima dari antena dan juga berfungsi sebagai pembatas frekuesi-frekuensi lain

selain yang diinginkan. Penguat RF berupa rangkaian penguat tertala LC.

Perancangan penguat RF tertala untuk penerima FM ini memiliki spesifikasi

frekuensi tengah 95MHz dan bandwidth-nya adalah 10MHz.

  Berikut ini adalah perancangan nilai-nilai komponennya: a.

  Perancangan untuk sinyal AC: Dengan menggunakan persamaan (2.9)

  1 fo =

  2 LC π Dapat diperoleh:

  29 b. Perancangan bias DC: Bagian keluaran

Transistor yang digunakan adalah 2N2222A dan nilai Ic yang digunakan adalah

50mA, kemudian dari datasheet bisa diketahui nilai hfe-nya dari grafik Ic-hfe.

  Asumsikan nilai hambatan dalam induktor adalah 2 Ω Dengan menggunakan persamaan (2.14), _{C E E} + + Vcc = Ic × R Vce I × R Dapat diperoleh ₃

  −

  12

  50 10 ×

  I _{C B E} I ) × R 12 = .

  2 + = ⋅ + + 6 (

  I _{C B E} I ) × R

  1 + + + 6 (

  I _{C B E} I × R 5 .

• 5 .

  9 ( ) =

  9 R = ^E + (

  I _{C B} I )

• × ⋅ = × ⋅ + + × ⋅ =

  K R R R R R B ^{B B B B} 6 .

  10 25 .

  50 7 .

  

10

25 .

  12 117 4 .

  10 25 .

  6

  5 599 .

  21 21600 10 25 . 4 .

  − − − −

  30 Jadi nilai Re dapat dihitung sebagai berikut: Ω =

  × ⋅ =

  I Vcc × + + × = Ω = Ω =

  I Vbe R

  R

  5 _{3 E 3 E} R R Bagian masukan: Dengan menggunakan persamaan (2.15) akan dihitung nilai-nilai komponen lain, _{E E B B}

  50 9 .

  10

  10 25 .

  ⋅ + ⋅ = − − 117 4 .

  12 _{3 3} ^{3 3} Gambar 3.2 adalah gambar rangkaian penguat RF

  31

3.2.2. Mixer dan Penguat IF

  Mixer pada penerima FM ini adalah berfungsi untuk memisahkan sinyal

carrier dengan sinyal berita. Keluaran dari mixer ini belum sepenuhnya berupa sinyal

berita (audio), tetapi masih berupa sinyal frekuensi intermediate. Penguat IF

berfungsi sebagai penguat sinyal keluaran mixer dan juga sebagai filter bandpass.

  Pada bagian mixer dan penguat IF akan digunkan IC dengan tipe CXA1538.

  5V C2 C

  7 C

  16 FM FE out

  2 VC

  3

  1 R1

  13 CF FM IF in

  330 C1

18 Masukan dari penguat RF

  FM RF in

  6

  32

3.3.1. Osilator Kristal

  Osilator kristal yang terpasang pada masukan PLL akan digunakan sebagai

frekuensi step untuk mengatur kenaikan dari frekuensi yang dihasilkan VCO.

  

Frekuensi step yang digunakan adalah 6.25KHz. Nilai frekuensi step ini merupakan

suatu persetujuan internasional untuk penerima FM menggunakan PLL. Untuk

menghasilkan frekuensi 6.25KHz digunakan osilator kristal 6.4MHz yang dirangkai

seperti pada Gambar 3.6. IC HC4060 berfungsi sebagai pembagi frekuensi sebanyak

1000 dan menggunakan kapasitor untuk mendekatkan frekuensinya.

  U1

  11

  7 PI Q4

  5 Q5

  12

  4 RST Q6

  6 Q7

  14 Q8

  13 Q9

  15 Out Q10

  1 Q12

  2 Q13

  3 Q14

  33

3.3.2. PLL PLL ini dirancang agar berfungsi sebagai penghasil sinyal osilator lokal.

  

IC PLL pada rancangan ini tidak termasuk VCO, jadi digunakan VCO diluar

dari IC PLL. IC PLL yang digunakan adalah HCT4046.

  Pada IC HCT4046 ini yang diutamakan adalah bagian phase detector, yaitu pin 3 untuk masukan sinyal dari VCO, pin 14 untuk masukan sinyal dari osilator kristal, pin 2 untuk keluaran dari phase detector 1 dan pin 13 untuk keluaran phase detector 2.

Gambar 3.5 adala gambar rangkaian dari PLL dengan menggunakan IC HCT4046.

  Masukan dari VCO

  U3

  34

3.3.3. VCO

  

Perancangan VCO mengacu pada Gambar 3.6 yang didapat dari salah satu

referensi VCO PLL [20]. Dioda varactor D2 dan D3 sebagai kapasitor variabel dikendalikan oleh tegangan LPF, sehingga memiliki nilai kapasitansi tertentu pada saat tegangan LPF tertentu. C1,C2,C3,C4,D2,D3 dan L1,L2,L3,L4,L5,L6 merupakan komponen penghasill osilasi. Frekuensi 100 MHz dan 90 MHz didapat dengan mengatur nilai kapasitansi D2 dan D3. Nilai L1,L2,L3,L4,L5,L6 adalah 2 lilit coil 6mm, sedangkan Transistor Q1,Q2,Q3,Q4 merupakan transistor yang mengatur feedback osilasi. _{C5 12 V 1 nF}

  R7 150 _{R6 15k} R3 330 R5 150 ^Q1 _{BF494 1 3 C6 22 pF 2 R4 22k}

  35

3.3.4. Timer LM555 ini berfungsi sebagai timer atau sering disebut multivibrator.

  

Digunakan tipe multivibrator astabil karena tipe ini menghasilkan aliran kontinue.

LM555 digunakan untuk memacu detak IC TC9122P sebagai pembagi terprogram.

  Pada rangkaian LM555 digunakan 2 buah resistor eksternal yang berfungsi

untuk pengisian dan pengosongan kapasitor dan sebuah dioda yang berfungsi sebagai

pembalik untuk mendapatkan duty cycle 50%.

  Untuk mendapatkan duty cycle 50% (Ton = Toff) maka akan diperoleh nilai

R1 = R2 ini untuk kondisi dioda ideal, tetapi pada kenyataannya tidak seperti ini nilai

R1 dan R2 akan mendekati dan diperoleh nilai R2 lebih besar dari R1. Skema

rangkaian ditunjukkan pada gambar 3.7, dan hasil simulasi ditunjukkan pada gambar

  36

Gambar 3.7 Rangkaian LM555

  37

3.3.5. Programmable Counter

  Pada perancangan ini, digunakan sebuah programmable counter. Fungsi dari programmable counter ini adalah sebagai pengatur frekuensi hopping.

  Pada bagian programmable counter ini mengguanakan IC TC9122 yang

berfungsi sebagai penghasil tegangan tertentu dengan kode-kode tertentu, kemudian

  

IC timer 555 dan sebuah IC gerbang not yang keduanya digunakan sebagai penghasil

waktu pergantian. Perancangan untuk nilai-nilai bit yang akan diberikan pada IC

TC9122 harus disesuaikan dengan perancangan VCO agar sesuai dengan frekuensi

yang diinginkan. Pada perancangan VCO, didapat bahwa untuk menghasilkan

frekuensi 100MHz, dioda varaktor harus diberi tegangan sebesar -5V. Sedangkan

untuk dapat menghasilkan frekuensi sebesar 90MHz, dioda varaktor harus diberi

  38

Gambar 3.9 Bentuk dari TC9122 [19]

  Sedangkan untuk blok diagram dari TC9122 di tunjukkan pada gambar 3.11

  39

  5V J9

  1

  18 VDD GND

  2

  17 Input Output Pin Pout

  3

  16 A0 B3

  4

  15 B0 A3

  5

  14 C0 D2

  6

  13 D0 C2

  7

  12 A1 B2

  8

  11 B1 A2

  9

  10 C1 D1 CON18A 16 15 14 13 12 11 10 9 12 11 10 9 8 7 16 15 14 13 12 11 10 9 12 11 10 9 8 7

  SW1 SW3 SW4

SW2

SW DIP-6 SW DIP-8 SW DIP-8 SW DIP-6

  1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perangkat Keras Hasil Perancangan

  Perangkat keras hasil perancangan terdiri dari beberapa blok yang

kesemuanya tergabung dalam satu kotak seperti ditunjukkan Gambar 4.1. Tabel

4.1 menunjukkan nama tiap bagian dan fungsi secara umum.

  41 (c) Gambar 4.1 (lanjutan) Blok penerima frequency hopping FM.

  (c). tampilan atas.

Tabel 4.1 Bagian-bagian dari perangkat radio dan fungsi secara umum.

  42

Tabel 4.1 (lanjutan) Bagian-bagian dari perangkat radio dan fungsi secara umum.

  No Nama Bagian Fungsi Bagian

  6. Blok VCO Penghasil frekuensi carrier

  

7. Blok Mixer dan penguat Mendemodulasi sinyal termodulasi dan

IF menguatkannya.

  

8. Blok Penguat Audio Menguatkan sinyal informasi yang telah

diperoleh

  9. Jack GND Sebagai sumber catu daya ground

  10. Jack

  

12V Sebagai sumber catu daya 12V

  11. Jack 5V Sebagai sumber catu daya 5V

  43

Gambar 4.2 Pengujian Kualitas Penerimaan.

  Kedua blok pemancar FM diatur untuk mengirimkan frekuensi carrier

  

90MHz dan 100MHz. Sinyal dari pemancar diterima oleh penerima FM

Frequency Hopping . Kedua pemancar FM memiliki spesifikasi daya pancar yang

berbeda. Untuk pemancar 90MHz memiliki daya pancar sebesar 61,6dB dan

pemancar 100MHz memiliki daya pancar sebesar 134dB. Gambar 4.3

  44 (b)

  45 (a)

  46 Pengujian untuk keluaran RF ini diambil pada saat pemancar mengirimkan sinyal termodulasi dengan sinyal informasi sebesar 2KHz dengan amplitudo 2,5V.

  Selain dapat menunjukkan penalaan penguat RF pada frekuensi 90MHz

dan 100MHz, Gambar 4.5 dan Gambar 4.6 dapat menunjukkan bahwa sinyal yang

diterima oleh penguat RF adalah sinyal FM.

  Gambar 4.5a adalah bentuk sinyal yang diterima pada saat pemancar 90MHz diaktifkan dan Gambar 4.5b adalah spektrum dari sinyal tersebut.

  47 Gambar 4.6a adalah bentuk sinyal yang diterima pada saat pemancar 100MHz diaktifkan dan Gambar 4.6b adalah spektrum dari sinyal tersebut.

  (a)

  48 Amplitude sinyal keluaran penguat RF pada saat frekuensi 90MHz

adalah sebesar 616mVpp, sedangkan pada saat frekuensi 100MHz adalah sebesar

  

592mVpp. Untuk amplitudo sinyal dari pemancar sendiri terukur sebesar 8Vpp

tepat pada ujung antenna pemancar, baik untuk sinyal 90MHz maupun 100MHz.

  

Jadi penguatan dari penguat RF adalah 0,077 untuk frekuensi 90MHz dan 0,074

untuk frekuensi 100MHz. Walaupun tidak dapat dibandingkan dengan

perancangan karena tidak dibahas tentang penguatan tegangan tetapi diketahui

bahwa penguatan tegangan sebesar 0,077 dan 0,074 adalah penguatan yang sangat

kecil.

  Pengujian berikutnya adalah pada bagian mixer dan penguat IF yang keduanya terintegrasi didalam sebuah IC CXA1538.

  49 (a)

  50

sebesar frekuensi keluaran mixer dikurang 10,7MHz. Saat pemancar 1 aktif, maka

frekuensi keluaran penguat IF adalah sebesar 80,8MHz dan saat pemancar 2 aktif,

frekuensi keluaran penguat IF adalah sebesar 89,3MHz.

  Pengujian juga dilakukan dengan mengamati dan mendengarkan kualitas

sinyal informasi yang diterima oleh penerima frequency hopping. Gambar 4.7

menunjukkan sinyal informasi yang dikirimkan yaitu sinyal sinus dari AFG

(Audio Function Generator). Sinyal informasi yang dikirim berupa tone memiliki

tegangan sebesar 5 Vpp dan frekuensi 2KHz.

  51

Gambar 4.9 Spektrum frekuensi audio pada penerima FM dengan frekuensi

  carrier 90 MHz.

  52

tinggi frekuensi sinyal informasi, semakin tinggi pula bunyi tone yang terdengar

demikian pula sebaliknya. Data untuk frekuensi lain dapat dilihat pada lampiran.

  Karena adanya perbedaan daya pancaran dari kedua pemancar, maka

kualitas bunyi tone antara saat 90MHz dengan 100MHz akan terdengar berbeda

walaupun dengan sinyal informasi yang sama.

4.2.2. Pengamatan Frequency Hopping

4.2.2.1. Bagian Osilator Lokal dan Pengaturan Frequency Hopping

  Bagian osilator lokal dan pengaturan frequency hopping, menghasilkan

frekuensi sebesar 90,3MHz dan 99,5MHz secara bergantian. Frekuensi 90,3MHz

dan 99,5MHz diukur menggunakan frequency counter. Sebenarnya frekuensi yang

  53 (a)

  54

Gambar 4.12 menunjukkan bentuk sinyal dan spketrum dari sinyal 99,5MHz.

  (a)

  55

4.2.2.1.1 Pengujian Terhadap Kestabilan Sinyal

  

Pengujian terhadap kestabilan sinyal dilakukan untuk melihat kestabilan

  VCO dalam menghasilkan sinyal dengan frekuensi yang tepat. Pengujian dilakukan dengan model sistem yang ditunjukkan pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13 Pengujian kestabilan VCO saat hopping.

  56

Tabel 4.2 (lanjutan) Tabel data kestabilan sinyal.

  Detik ke... Untuk Frekuensi F

  1 Untuk Frekuensi F

  2 150 99,529MHz 90,387MHz 180 99,529MHz 90,387MHz 210 99,528MHz 90,387MHz 240 99,528MHz 90,387MHz 270 99,528MHz 90,387MHz 300 99,527MHz 90,386MHz

  Nilai rata-rata ( X ) 99,5297MHz 90,3888MHz Persen galat (%) 0,4703 0,432

  57

4.2.2.2. Timer

  Sesuai dengan batasan masalah, waktu pergantian antara frekuensi

90MHz dengan frekuensi 100MHz yang diharapkan adalah sebesar 0,5 detik.

  

Alasan menggunakan periode hopping 0,5 detik adalah waktu yang tepat untuk

memungkinkan terjadinya frequency hopping. Jika waktu terlalu cepat,

diperkirakan PLL belum mampu untuk mengunci frekuensi VCO dan jika terlalu

lambat, keunggulan frequency hopping tidak akan terlihat.

Gambar 4.14 menunjukkan bahwa hasil yang diperoleh tidak sepenuhnya tepat. Terjadi pergeseran sebesar 20ms dari yang diharapkan.

  58

sinkronisasi antara pemancar dengan penerima, maka selisih periode hopping ini

tidak akan berpengaruh. Tetapi dalam perkembangan untuk sinkronisasi pemancar

dengan penerima periode hopping akan sangat berpengaruh jika terjadi selisih.

  Karena adanya perbedaan amplitudo hasil keluaran VCO antara

frekuensi 90,3MHz dengan frekuensi 99,5MHz, maka pembuktian terjadi

frequency hopping dapat dibuktikan dengan mengukur VCO dengan timer dengan

dua channel osiloskop. Gambar 4.15 merupakan gambar yang diperoleh sebagai

pembuktian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Berdasarkan pengamatan dan pembahasan pada rangkaian Radio Penerima FM Frequency Hopping, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

  1. Alat yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perancangan.

  

2. Radio penerima dapat menala dengan baik pemancar dengan frekuensi carrier

90MHz dan 100MHz secara bergantian.

  

3. Periode hopping untuk satu frekuensi adalah 0,52 detik dan sedikit bergeser

  60

  

3. Radio Penerima FM Frequency Hopping ini dapat dikembangkan dengan

menambah tampilan berupa sevent-segment atau LCD yang menampilkan pergantian frekuensi carrier.

DAFTAR PUSTAKA

  [1].

[2]. John g. Proakis, Masoud Salehi., Communication System Engineering, Prentice Hall

Inc, New Jersey, 1994. [3].

[5]. Kennedy, George, Electronic Communication System, 3rd edition, Mcgraw Hill Book

Company, 1984 [6]. http://n.ethz.ch/student/rodonil/da/bericht/node4.html rd

  

[7]. Dennis Roddy, Kamal Idris, Jhon Coolen., Electronic Communication. 4 edition ,

Prentice Hall Inc, New Jersey, 1995.