Meredam Noise Pada Pemancar FM Dengan Inti Toroid.

ABSTRAK

Peralatan audio saat ini membutuhkan kualitas sinyal yang baik, salah satunya yaitu pada pemancar FM. Pemancar FM yang baik adalah pemancar FM yang dapat menghasilkan kualitas sinyal keluaran yang baik, yaitu sinyal keluaran dengan noise yang teredam. Untuk meredam noise tersebut digunakanlah suatu induktor yang berfungsi sebagai osilator dengan inti ferrit serta memiliki bentuk toroida. Inti ferrit untuk induktor ini telah dikenal sebagai bahan yang dapat meredam noise pada rangkaian listrik.

Toroida yang digunakan diantaranya adalah toroida tanpa celah, toroida satu celah (0,3 mm dan 1 mm), toroida 2 celah (0,3 mm dan 0,1 mm), serta toroida tanpa celah dengan puntiran kawat dan toroida 2 celah 0,3 mm dengan puntiran kawat. Sebagai pembandingnya, diamati pula induktor dengan inti udara yang besar induktansinya disesuaikan dengan besar indukatansi dari toroida.

Untuk menganalisa sinyal keluaran dari pemancar FM tersebut, digunakan spektrum analyzer model 7802 dengan bandwidth maksimum 1 GHz. Pemilihan sinyal keluaran yang baik didapat berdasarkan noise terkecil, yaitu pada inti toroida dengan 2 celah 0,3 mm, sedangkan sinyal terburuknya diperoleh dari pemancar FM tanpa memperhatikan L dan C parasiter.

ABSTRACT

Nowadays audio devices need a good quality of signals, one of them that is FM transmitter. A good FM transmitter is a FM transmitter that can produce a good quality of signal output, which is output signal with noise that is weaken. In this case, to reduce the noise, an inductor that has the function as oscillator with core of ferrite and also has form of torroide are used. The ferrite core used for inductor is also known as materials which are able to reduce noise at electrics circuit.

Some torroides are used for this experiment, and they are: non-gap torroide, one gap torroide (0,3 mm and 1mm), 2 gap torroide (0,3 mm and 0,1 mm), and also non-gap torroide with strand of metal torsion and 0,3 mm 2 gap torroide with strand of metal torsion. As a comparator, air core inductors with appropriate inductance value that has a same value as torroide’s inductance are observed.

To analyze output signal of FM transmitter, spectrum analyzer model 7802 with maximum bandwidth 1 GHZ are used. Selecting a good quality of output signal is based on the smallest noise, that is for 2 gap 0,3 mm torroide’s ferrite core, and the worst signal obtained from FM transmitter regardless to L and C parasites.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas hikmat dan karunia-Nya, sehingga Laporan Tugas Akhir dengan judul “Meredam

Noise Pada Pemancar FM Dengan Inti Toroid” ini dapat diselesaikan.

Laporan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menempuh program pendidikan sarjana strata satu ( S-1 ) pada fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Maranatha.

Pembuatan Laporan Tugas Akhir ini tidak dapat selesai dengan baik tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak IR. Aan Darmawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha Bandung.

2. Ibu IR. Anita Supartono, M.Sc. selaku Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha Bandung.

3. Ibu IR. Herawati Yusuf, MT. selaku dosen pembimbing dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Supartono, M.Sc., Bapak Dr.Ir. Daniel Setiadikarunia, MT. Dan Ibu Dr. Ratnadewi, ST., MT. selaku penguji yang telah memberi masukan yang sangat berguna dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Dosen wali dan segenap dosen Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha yang telah membekali penulis dengan berbagai ilmu selama penulis menuntut ilmu di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro.

6. Seluruh staf administrasi dan tata usaha Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro yang telah banyak membantu penulis mendapatkan bahan-bahan dalam penyusunan tugas akhir.

7. Kepala Laboratorium Elektronika yang telah memberikan ijin atas pemakaian peralatan yang ada di Laboratorium Elektronika.

8. Ayah dan Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan baik moral maupun materi.

9. Teman-teman yang sudah membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu.

Semoga Tuhan selalu melimpahkan anugerah dan berkat-Nya kepada semua pihak yang telah banyak membantu. Laporan Tugas Akhir ini telah dibuat sebaik mungkin, namun penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kemajuan di masa yang akan datang.

Akhir kata semoga Laporan Tugas Akhir ini dengan segala kekurangannya dapat bermanfaat bagi pihak yang berkepentingan. Tuhan memberkati.

Bandung, Januari 2007

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN SURAT PERNYATAAN

ABSTRAK………... i

ABSTRACT……….. ii

KATA PENGANTAR……….. iii

DAFTAR ISI……….. v

DAFTAR GAMBAR………..………... vii

DAFTAR TABEL………. x

BAB I PENDAHULUAN………..……….... 1

1.1 Latar Belakang Masalah………..………... 1

1.2 Identifikasi Masalah……….………... 2

1.3 Tujuan………..………... 2

1.4 Pembatasan Masalah………...……... 2

1.5 Sistematika Penulisan……….………... 2

BAB II LANDASAN TEORI………...……...……….. 4

2.1 Jenis-Jenis Modulasi…………...………... 4

2.1.1 Modulasi Frekuensi (FM)...………...…... 4

2.1.2 Modulasi Amplituda (AM)...……..……... 6

2.1.3 Modulasi Fasa (PM)...……….……... 8

2.2 Dasar Elektromagnet... 10

2.3 Konsep Rangkaian Magnet...……...……..………...……... 11

2.4 Gandengan Fluks dan Induktansi………...………... 12

2.5 Model Kapasitansi……..………...………... 14

2.6 Metode Peredam Noise………...………... 14

2.7 Transistor Pada Frekuensi Tinggi……….……....………... 15

2.8 Spectrum Analyzer………...…... 17

BAB III PEMANCAR FM...……….…… 19

3.1 Rangkaian Pemancar FM…………...…………... 19

3.2 Microphone... 20

3.3 Audio Amplifier……….……….…... 21

3.4 Modulator………...…. 22

3.5 Osilator………...…. 22

3.6 Antena………...…... 24

3.7 Sumber Tegangan DC………...…... 24

BAB IV PEMANCAR FM DENGAN INTI TOROID DAN UDARA... 26

4.1 Inti Toroid ………... 26

4.1.1 Model Kapasitansi Pada Inti Toroid... 28

4.1.2 Jenis-Jenis Toroid Yang Digunakan... 28

4.2 Inti Udara………... 34

4.3 Hasil Pengamatan Menggunakan Spectrum Analyzer………... 37

4.3.1 Inti Udara... 37

4.3.2 Inti Toroid... 46

4.3.3 Inti Toroid Dengan Puntiran Kawat... 58

BAB V PENUTUP………... 65

5.1 Kesimpulan………...……...…... 65

5.2 Saran………...……...…... 65 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Sinyal Modulasi Frekuensi (FM)... 5

Gambar II.2 Sinyal Modulasi Amplituda (AM)... 7

Gambar II.3 Sinyal Modulasi Fasa (PM)... 9

Gambar II.4 Solenoida………... 13

Gambar II.5 Contoh rangkaian transistor pada frekuensi tinggi.……….. 16

Gambar II.6 Rangkaian pengganti transistor pada frekuensi tinggi…..………… 16

Gambar II.7 Spectrum Analyzer ………... 17

Gambar II.8 Noise yang terbaca pada spektrum analyzer... 18

Gambar II.9 Harmonisa-harmonisa suatu sinyal... 18

Gambar III.1 Rangkaian Pemancar FM... 19

Gambar III.2 Microphone condenser………... 20

Gambar III.3 Bagian audio amplifier………... 21

Gambar III.4 Bagian osilator ………... 22

Gambar IV.1 Rangkaian Pemancar FM dengan toroida dan inti udara……….... 26

Gambar IV.2 Bentuk toroida dan ukurannya………... 27

Gambar IV.3 Rangkaian listrik dari inti Toroida………... 28

Gambar IV.4 Toroida tanpa celah ……….... 29

Gambar IV.5 Toroida dengan satu celah udara 0,3 mm ………... 30

Gambar IV.6 Toroida dengan dua celah udara 0,3 mm..………... 31

Gambar IV.7 Toroida dengan satu celah udara 1 mm ………. 32

Gambar IV.8 Toroida dengan dua celah udara 1 mm ………... 33

Gambar IV.9 Keluaran inti udara tanpa memperhatikan L dan C parasiter... 37

Gambar IV.10 Keluaran inti udara tanpa memperhatikan L dan C parasiter... 38

Gambar IV.11 Inti udara dengan L = 5 µH pada scan width = 100 MHz/DIV.... 39

Gambar IV.12 Inti udara dengan L = 5 µH pada scan width = 50 MHz/DIV... 40

Gambar IV.13 Inti udara dengan L = 2 µH pada scan width = 100 MHz/DIV...41

Gambar IV.14 Inti udara dengan L = 2 µH pada scan width = 50 MHz/DIV...42

Gambar IV.15 Inti udara dengan L = 1,5 µH pada scan width = 100 MHz/DIV..43

Gambar IV.16 Inti udara dengan L = 1,5 µH pada scan width = 50 MHz/DIV....44

Gambar IV.17 Inti udara tanpa memperhatikan L dan C parasiter... 45 Gambar IV.18 Inti udara dengan besar L = 1,5 µH... 45 Gambar IV.19 Keluaran toroida 2 celah 1 mm yang tidak rata permukaan

celahnya... 46 Gambar IV.20 Keluaran toroida tanpa celah pada scan width = 100 MHz/DIV.. 47 Gambar IV.21 Keluaran toroida tanpa celah pada scan width = 50 MHz/DIV.... 48 Gambar IV.22 Keluaran toroida 1 celah 0,3 mm pada scan width = 100

MHz/DIV... 49 Gambar IV.23 Keluaran toroida 1 celah 0,3 mm pada scan width = 50

MHz/DIV... 50 Gambar IV.24 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm pada scan width = 100

MHz/DIV... 51 Gambar IV.25 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm pada scan width = 50

MHz/DIV... 52 Gambar IV.26 Keluaran toroida 1 celah 1 mm pada scan width = 100

MHz/DIV... 53 Gambar IV.26 Keluaran toroida 1 celah 1 mm pada scan width = 50

MHz/DIV... 54 Gambar IV.27 Keluaran toroida 2 celah 1 mm dengan scan width = 100

MHz/DIV... 55 Gambar IV.28 Keluaran toroida 2 celah 1 mm dengan scan width = 50

MHz/DIV... 56 Gambar IV.29 Keluaran toroida 2 celah 1 mm yang tidak rata permukaan

celahnya... 57 Gambar IV.30 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm...57 Gambar IV.31 Keluaran toroida tanpa celah dengan scan width = 100

MHz/DIV... 58 Gambar IV.32 Keluaran toroida tanpa celah dengan scan width = 50

MHz/DIV... 59 Gambar IV.33 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm dengan scan width = 100

Gambar IV.34 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm dengan scan width = 50

MHz/DIV... 61

Gambar IV.35 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm... 62

Gambar IV.36 Toroida tanpa celah... 62

Gambar IV.37 Keluaran toroida 2 celah 0,3 mm dengan puntiran kawat... 63

Gambar IV.38 Keluaran inti udara tanpa memperhatikan L dan C parasiter... 63

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Alokasi Frekuensi (Spektrum Frekuensi)... 10 Tabel IV.1 Nilai-nilai frekuensi pada semua jenis inti... 36 Tabel IV.2 Nilai-nilai magnituda dan bandwidth pada semua jenis inti... 64

Spektrum Analyzer Yang Digunakan

Spektrum Analyzer Model HP/Agilent 8560E

Tampilan Spektrum Analyzer Model SR760

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi saat ini sudah menuju pada peralatan yang berukuran kecil atau teknologi nano, sehingga alat yang dibuat menjadi lebih kecil, efisien, serta cukup murah harganya. Teknologi nano ini berkembang dengan adanya campuran metal atau yang biasa disebut sebagai ferrit yang mampu mengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi dan mampu membangkitkan frekuensi tinggi. Selain itu, bahan magnet tersebut mampu meredam noise melalui keping elektromagnetik, dimana material tersebut mampu membangkitkan ggl dan sebagai sumber tegangan sedangkan energi gap (celah) sebagai pembangkit dielektrik yang bisa membangkitkan energi flux sesuai dengan kebutuhan. Saat ini celah tersebut berfungsi sebagai kapasitor dengan interaksi diantara bahan magnet tersebut.

Pada saat sekarang ini banyak sekali peralatan yang berhubungan dengan frekuensi. Sebagai contoh diantaranya komputer, sound system, pemancar dan penerima radio, pemancar siaran televisi dan lain sebagainya. Pada peralatan tersebut ada satu hal penting yang harus diperhatikan, yaitu kondisi sinyal keluaran yang dihasilkan oleh peralatan tersebut. Sinyal yang baik idealnya adalah sinyal yang tidak mengandung noise dan apabila suatu alat dapat menghasilkan sinyal tanpa noise tersebut, maka alat tersebut memiliki kualitas yang baik. Didalam komputer, apabila menghasilkan sinyal dengan noise tinggi maka proses didalamnya akan sering terjadi error, misalnya kesalahan dalam menentukan nilai bit satu atau nol karena gangguan noise. Contoh peralatan lain yang sangat perlu memperhatikan kualitas sinyal yaitu sound system. Alat ini perlu memperhatikan kualitas sinyal output untuk menghasilkan suara yang jernih. Sama halnya dengan pemancar dan penerima radio yang memerlukan sinyal yang baik.

Dengan adanya permasalahan diatas, penulis merasa tertarik untuk mengetengahkan permasalahan tersebut dengan mengambil judul

“Meredam Noise Pada Pemancar FM Dengan Inti Toroid”.

1.2 Identifikasi Masalah

1. Bagaimana kondisi sinyal keluaran pada pemancar FM tanpa menggunakan inti toroid?

2. Bagaimana kondisi output yang dihasilkan bila menggunakan toroida yang tidak bercelah?

3. Bagaimana kondisi output yang dihasilkan bila menggunakan toroida satu celah toroida 0,3 mm, 1 mm dan dua celah toroida 0,3 mm, 1 mm? 4. Apakah pengaruh yang terjadi apabila toroida dililit dengan sudut

puntir?

1.3 Tujuan

Meredam noise pada pemancar FM.

1.4 Pembatasan Masalah

1. Pemancar FM yang bekerja pada frekuensi 95,1MHz

2. Menggunakan toroida dengan satu celah 0,3 mm, 1 mm dan dua celah 0,3 mm, 1mm serta toroida tidak bercelah.

3. Menggunakan toroida dengan puntiran kawat.

4. Menggunakan sumber tegangan antara 9V sampai 12 V.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman dari penulisan tugas akhir ini, penulis membagi penulisan kedalam lima sub pokok bahasan yang meliputi:

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang latar belakang masalah, identifikasi masalah, pembatasan masalah, maksud dan tujuan serta sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Pada Bab II ini berisikan tentang dasar teori yang berhubungan dengan pemancar FM dan toroida.

BAB III PEMANCAR FM

Dalam bab ini penulis diuraikan rangkaian pemancar FM dan bagian-bagian utama dari pemancar FM.

BAB IV PEMANCAR FM DENGAN INTI TOROID DAN UDARA

Pada bab ini membahas pemancar FM dengan menggunakan inti toroid dan udara serta menyajikan hasil yang diperoleh dari percobaan dengan menggunakan spektrum analyzer.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan akhir dari hasil percobaan setelah dilakukan pengukuran dan pengamatan, dan saran lebih lanjut untuk menyempurnakan hasil percobaan pada pemancar FM dengan menggunakan inti toroid.

DAFTAR PUSTAKA

1. Allen Nussbaum, “Electromagnetic Theory for Engineers and scientist” Prentice-Hall, Inc, New Jersey, 1965.

2. Hayt, William H., Elektromagnetika teknologi , Erlangga, Jakarta, 1994. 3. http://www.electronics-lab.com, 15 Juni 2006

4. http:/www.microwave101.com, 9 November 2006

5. http://www.sencore.com/products/pdf/SA1501.pdf, 2 November 2006

6. Jawad Faiz, “Lumped Complete Equivalent Circuit of a Coreless High-Frequency Transformer”, IEEE Magazine, 1997.

7. Jean, Michel Lourtioz., Photonic crystals, Hermes Science, Prancis, 2003. 8. Wasito S, “Vademekum Elektronika”, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,

2004.

Spektrum Analyzer Yang Digunakan

Spektrum Analyzer Model SA 1501

Spektrum Analyzer Model HP/Agilent 8560E

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi saat ini sudah menuju pada peralatan yang berukuran kecil atau teknologi nano, sehingga alat yang dibuat menjadi lebih kecil, efisien, serta cukup murah harganya. Teknologi nano ini berkembang dengan adanya campuran metal atau yang biasa disebut sebagai ferrit yang mampu mengubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi dan mampu membangkitkan frekuensi tinggi. Selain itu, bahan magnet tersebut mampu meredam noise melalui keping elektromagnetik, dimana material tersebut mampu membangkitkan ggl dan sebagai sumber tegangan sedangkan energi gap (celah) sebagai pembangkit dielektrik yang bisa membangkitkan energi flux sesuai dengan kebutuhan. Saat ini celah tersebut berfungsi sebagai kapasitor dengan interaksi diantara bahan magnet tersebut.

Pada saat sekarang ini banyak sekali peralatan yang berhubungan dengan frekuensi. Sebagai contoh diantaranya komputer, sound system, pemancar dan penerima radio, pemancar siaran televisi dan lain sebagainya. Pada peralatan tersebut ada satu hal penting yang harus diperhatikan, yaitu kondisi sinyal keluaran yang dihasilkan oleh peralatan tersebut. Sinyal yang baik idealnya adalah sinyal yang tidak mengandung noise dan apabila suatu alat dapat menghasilkan sinyal tanpa noise tersebut, maka alat tersebut memiliki kualitas yang baik. Didalam komputer, apabila menghasilkan sinyal dengan noise tinggi maka proses didalamnya akan sering terjadi error, misalnya kesalahan dalam menentukan nilai bit satu atau nol karena gangguan noise. Contoh peralatan lain yang sangat perlu memperhatikan kualitas sinyal yaitu sound system. Alat ini perlu memperhatikan kualitas sinyal output untuk menghasilkan suara yang jernih. Sama halnya dengan pemancar dan penerima radio yang memerlukan sinyal yang baik.

Dengan adanya permasalahan diatas, penulis merasa tertarik untuk mengetengahkan permasalahan tersebut dengan mengambil judul

“Meredam Noise Pada Pemancar FM Dengan Inti Toroid”.

1.2 Identifikasi Masalah

1. Bagaimana kondisi sinyal keluaran pada pemancar FM tanpa menggunakan inti toroid?

2. Bagaimana kondisi output yang dihasilkan bila menggunakan toroida yang tidak bercelah?

3. Bagaimana kondisi output yang dihasilkan bila menggunakan toroida satu celah toroida 0,3 mm, 1 mm dan dua celah toroida 0,3 mm, 1 mm? 4. Apakah pengaruh yang terjadi apabila toroida dililit dengan sudut

puntir?

1.3 Tujuan

Meredam noise pada pemancar FM.

1.4 Pembatasan Masalah

1. Pemancar FM yang bekerja pada frekuensi 95,1MHz

2. Menggunakan toroida dengan satu celah 0,3 mm, 1 mm dan dua celah 0,3 mm, 1mm serta toroida tidak bercelah.

3. Menggunakan toroida dengan puntiran kawat.

4. Menggunakan sumber tegangan antara 9V sampai 12 V.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman dari penulisan tugas akhir ini, penulis membagi penulisan kedalam lima sub pokok bahasan yang meliputi:

BAB I PENDAHULUAN

BAB II DASAR TEORI

Pada Bab II ini berisikan tentang dasar teori yang berhubungan dengan pemancar FM dan toroida.

BAB III PEMANCAR FM

Dalam bab ini penulis diuraikan rangkaian pemancar FM dan bagian-bagian utama dari pemancar FM.

BAB IV PEMANCAR FM DENGAN INTI TOROID DAN UDARA

Pada bab ini membahas pemancar FM dengan menggunakan inti toroid dan udara serta menyajikan hasil yang diperoleh dari percobaan dengan menggunakan spektrum analyzer.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan akhir dari hasil percobaan setelah dilakukan pengukuran dan pengamatan, dan saran lebih lanjut untuk menyempurnakan hasil percobaan pada pemancar FM dengan menggunakan inti toroid.

DAFTAR PUSTAKA

1. Allen Nussbaum, “Electromagnetic Theory for Engineers and scientist”

Prentice-Hall, Inc, New Jersey, 1965.

2. Hayt, William H., Elektromagnetika teknologi , Erlangga, Jakarta, 1994.

3. http://www.electronics-lab.com, 15 Juni 2006

4. http:/www.microwave101.com, 9 November 2006

5. http://www.sencore.com/products/pdf/SA1501.pdf, 2 November 2006

6. Jawad Faiz, “Lumped Complete Equivalent Circuit of a Coreless

High-Frequency Transformer”, IEEE Magazine, 1997.

7. Jean, Michel Lourtioz., Photonic crystals, Hermes Science, Prancis, 2003.

8. Wasito S, “Vademekum Elektronika”, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,