T1__BAB IV Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Alat Peraga Receiver RF Circuit Training System GRF3300 T1 BAB IV
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS
Pada bab ini ditampilkan hasil percobaan dan analisa rangkaian Low Pass Filter ,
Low Noise Amplifier , Mixer , Band Pass Filter , Demodulator dan rangkaian Receiver RF
Circuit Training System GRF-3300 secara keseluruhan serta Total Harmonic Distortion
rangkaian.
4.1. Low Pass Filter
4.1.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator ,
Input Return Loss dan Output Return Loss .
Gambar 4.1. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF
Tracking Generator : -19.0 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.2. Hasil Input Tracking Generator LPF
13
14
Gambar 4.3. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss LPF
Input Return Loss : -39.3 dBm – (-19 dBm) = -20.3 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.4. Hasil Input Return Loss LPF
Gambar 4.5. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss LPF
15
Output Return Loss : -39.6 dBm – (-19 dBm) = -20.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.6. Hasil Output Return Loss LPF
4.1.2. Insertion Loss Measurement
Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan
Insertion Loss.
Gambar 4.7. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF
16
Tracking Generator : -20 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.8. Hasil Input Tracking Generator LPF
Gambar 4.9. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss LPF
Insertion Loss : -31.3 dBm – (-20 dBm) = -11.3 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.10. Hasil Insertion Loss LPF
17
Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang
direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat
terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi
masukan beban (antena).
Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh
sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar
dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran
transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk
melihat apakah sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.
Idealnya, filter yang disisipkan pada jalur sirkuit RF tidak menimbulkan
hilangnya daya atau dengan kata lain zero insertion loss. Tetapi pada kenyataannya,
terdapat sejumlah daya yang hilang (power loss) karena filter memiliki komponen
yang mengandung resistance yang menjadi penyebab utama insertion loss.
Dari hasil percobaan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa
sinyal keluaran dari Input Return Loss dan Output Return Loss menghasilkan
keluaran dibawah -9.54 dB sehingga saluran transmisi dapat dikatakan sudah
matching. Juga dapat dilihat pada hasil percobaan Gambar 4.10, terdapat insertion
loss pada modul LPF sebesar -11.3 dB.
18
4.2. Low Noise Amplifier
4.2.1. Two-Stage Common Emitter LNA Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input
Tracking Generator , Input Return Loss dan Output Return Loss.
Gambar 4.11. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage
Common Emitter LNA
Tracking Generator : -19.1 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.12. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA
19
Gambar 4.13. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Two-Stage Common
Emitter LNA
Input Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.14. Hasil Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
Gambar 4.15. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Two-Stage Common
Emitter LNA
20
Output Return Loss : -46.5 dBm – (-19.1 dBm) = -27.4 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.16. Hasil Output Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
4.2.2. Cascade Inductive Series Feedback LNA Input and Output Return Loss
Measurement
Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi :
Input Tracking Generator , Input Return Loss dan Output Return Loss.
Gambar 4.17. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade
Inductive Series Feedback LNA
21
Tracking Generator : -19.1 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.18. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback
LNA
Gambar 4.19. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Cascade Inductive
Series Feedback LNA
22
Input Return Loss : -45.8 dBm – (-19.1 dBm) = -26.7 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.20. Hasil Input Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA
Gambar 4.21. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Cascade Inductive
Series Feedback LNA
23
Output Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.22. Output Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA
4.2.3. Two-Stage Common Emitter LNA Amplifier Gain Measurement
Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input
Tracking Generator dan Gain.
Gambar 4.23. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage
Common Emitter LNA
24
Tracking Generator : -39.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.24. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA
Gambar 4.25. Diagram Skema Pengujian Gain Two-Stage Common Emitter LNA
Gain : -16.7 dBm – (-39.6 dBm) = 22.9 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.26. Hasil Gain Two-Stage Common Emitter LNA
25
4.2.4. Cascade Inductive Series Feedback LNA Gain Measurement
Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi :
Input Tracking Generator dan Gain.
Gambar 4.27. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade
Inductive Series Feedback LNA
Tracking Generator : -39.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.28. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback
LNA
Gambar 4.29. Diagram Skema Pengujian Gain Cascade Inductive Series
Feedback LNA
26
Gain : -25.2 dBm – (-39.6 dBm) = 14.4 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.30. Hasil Gain Cascade Inductive Series Feedback LNA
Gain dan Noise Figure adalah faktor utama dalam RF amplifier .
Pertimbangan pertama untuk merancang LNA yang baik adalah mendapatkan gain
dengan noise figure yang optimal. Namun karena tidak mudah untuk mencapai gain
dan impedansi sumber sinyal yang optimal pada saat yang bersamaan, maka
digunakanlah dua jenis LNA yaitu two-stage common emitter LNA dan cascade
inductive series feedback LNA.
Saat pertama sinyal ditangani oleh cascade inductive series feedback LNA
yang dapat menguatkan sinyal yang diinginkan, tetapi noise juga ikut dikuatkan.
Oleh karena itu digunakannya two-stage common emitter LNA yang dapat
mengurangi noise dan meningkatkan gain sinyal pada waktu yang bersamaan.
Dari hasil percobaan gain pada Gambar 4.26 dan Gambar 4.30 didapatkan
hasil keluaran yang mengalami peningkatan ( gain) sebesar 22.9 dB dan 14.4 dB.
Hal ini membuktikan bahwa kedua modul Low Noise Amplifier (LNA) dapat
bekerja dengan baik.
27
4.3. Mixer
4.3.1. Conversion Gain Measurement
Pengukuran modul Mixer : Conversion Gain Measurement.
Gambar 4.31. Diagram Skema Pengujian Conversion Gain Mixer.
Tabel 4.1. Hasil Conversion Gain Measurement Mixer
LO Input
Frequency
(MHz)
IF Output
Frequency
(MHz)
IF Output
Power
(dBm)
Conversion
Loss
(dB)
809.3
860
50.7
-35.3
-28.3
RF
Output
Power
(dBm)
-7
809.3
865
55.7
-34.6
-27.6
-7
809.3
870
60.7
-33.2
-26.2
-7
809.3
875
65.7
-28
-21
-7
809.3
880
70.7
-27.1
-20.1
-7
804.3
880
75.7
-36.8
-29.8
-7
799.3
880
80.7
-42.6
-35.6
-7
794.3
880
85.7
-46.4
-39.4
-7
789.3
880
90.7
-49.7
-42.7
-7
784.3
880
95.7
-52.7
-45.7
-7
Conversion Loss (dB)
RF Input
Frequency
(MHz)
50.7
-28.3
55.7
-27.6
60.7
65.7
70.7
-21
-20.1
75.7
80.7
85.7
90.7
-26.2
-29.8
-35.6
-39.4
IF Input Frequency (MHz)
Conversion Gain Measurement
Grafik 4.1. Conversion Gain Measurement Mixer
-42.7
28
Modul mixer menggunakan dual gate FET mixer . Perbedaan dengan single
gate FET yaitu memiliki kontak Schottky yang lebih, sehingga dinamakan dual gate
FET. Keuntungan menggunakan dual gate FET mixer adalah kapasitansi antaradua
gerbang yang sangat kecil, yang menyebabkan isolasi yang baik.
Dual gate FET mixer juga memilik fungsi sebagai penguat yang
memberikan conversion gain. Secara umum, gerbang FET pertama adalah input
sinyal RF, sedangkan gerbang FET kedua adalah input sinyal LO dan saluran
pembuangan FET adalah keluaran sinyal IF.
Pada hasil pengukuran pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa hasil frekuensi
dari IF adalah selisih frekuensi dari RF dan LO (down mixer ). Pada pengukuran
conversion gain measurement didapatkan conversion loss sebesar -20.1 dB nilai
puncak pada frekuensi 70.7 MHz.
4.4. Band Pass Filter
4.4.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator ,
Input Return Loss dan Output Return Loss .
Gambar 4.32. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass
Filter
29
Tracking Generator : -13.9 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.33. Hasil Input Tracking Generator BPF
Gambar 4.34. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss BPF
30
Input Return Loss : -38.3 dBm – (-13.9 dBm) = -24.4 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.35. Hasil Input Return Loss BPF
Gambar 4.36. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss BPF
31
Output Return Loss : -35 dBm – (-13.9 dBm) = -21.1 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.37. Hasil Output Return Loss BPF
4.4.2. Insertion Loss Measurement
Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator
dan Insertion Loss.
Gambar 4.38. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass
Filter
32
Tracking Generator : -14.6 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.39. Hasil Input Tracking Generator BPF
Gambar 4.40. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss BPF
Insertion Loss : -22.6 dBm – (-14.6 dBm) = -8 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.41. Hasil Insertion Los BPF
33
Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa band pass filter hanya akan
melewatkan frekuensi yang sesuai dengan band pass yaitu 70.7 MHz dengan fL
sebesar 68.2 MHz dan fH sebesar 71.8 MHz, sehingga frekuensi selain itu tidak akan
dilewatkan. Hal ini membuktikan bahwa modul band pass filter berfungsi dengan
baik.
4.5. Demodulator
Pengukuran modul Demodulator dengan input frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10
kHz, dan 100 kHz. Kemudian diukur pada output menggunakan Spectrum Analyzer .
Gambar 4.42. Diagram Skema Pengujian Demodulator
4.5.1. Input 100 Hz
Gambar 4.43. Control Knop Minimum saat 100 Hz
34
Gambar 4.44. Control Knop Maximum saat 100 Hz
4.5.2. Input 1 kHz
Gambar 4.45. Control Knop Minimum saat 1 kHz
35
Gambar 4.46. Control Knop Maximum saat 1 kHz
4.5.3. Input 10 kHz
Gambar 4.47. Control Knop Minimum saat 10 kHz
36
Gambar 4.48. Control Knop Maximum saat 10 kHz
4.5.4. Input 100 kHz
Gambar 4.49. Control Knop Minimum saat 100 kHz
37
Gambar 4.50.Control Knop Maximum saat 100 kHz
Pada percobaan menggunakan modul demodulator , diberikan masukan
gelombang sinus dengan frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, dan 100 kHz dengan
amplitido 2Vpp. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima
oleh modul receiver. Lalu diukur dengan Spectrum Analyzer pada modul
demodulator.
Dari hasil percobaan dengan modul demodulator (Gambar 4.43 – Gambar
4.50) dapat dilihat bahwa perubahan frekuensi pada masukan akan mempengaruhi
besaran amplitudo pada keluaran.
38
4.6. Receiver
Pengukuran modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF3300. Kemudian diukur pada output menggunakan Oscilloscope.
Gambar 4.51. Diagram Skema Pengujian Receiver
Gambar 4.52. Input ke Transmitter
39
Gambar 4.53. Output dari Receiver
Pada percobaan menggunakan modul receiver , diberikan masukan
gelombang sinus dengan frekuensi 1 kHz dengan amplitido 1Vpp seperti yang
terdapat pada Gambar 4.52. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter
dan diterima oleh modul receiver.
Dapat dilihat pada Gambar 4.53 yaitu sinyal keluaran dari modul receiver
yang diamati menggunakan osiloscope, menampilkan hasil berupa gelombang
sinus. Jika hasil pada Gambar 4.53 dibandingkan dengan Gambar 4.52, dapat dilihat
adanya sedikit penurunan amplitudo pada modul receiver .
40
4.7. Total Harmonic Distortion
Pengukuran Total Harmonic Distortion modul rangkaian Receiver RF
Circuit Training System GRF-3300 dengan Distortion Meter.
Gambar 4.54. Diagram Skema Pengujian Total Harmonic Distortion
4.7.1. Input 1Vrms
Gambar 4.55. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 1Vrms, THD = 0.55%
Gambar 4.56. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 300 Hz,
input 1Vrms, THD = 5.5%
41
Gambar 4.57. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 500 Hz,
input 1Vrms, THD = 5%
Gambar 4.58. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 1 kHz,
input 1Vrms, THD = 4.2%
Gambar 4.59. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 2 kHz,
input 1Vrms, THD = 4%
42
Gambar 4.60. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 3 kHz,
input 1Vrms, THD = 4%
4.7.2. Input 2Vrms
Gambar 4.61. Distortion meter tanpa transmitter - receiver , input 2Vrms, THD =
0.58%
43
Gambar 4.62. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 300 Hz,
input 2Vrms, THD = 16%
Gambar 4.63. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 500 Hz,
input 2Vrms, THD = 14%
Gambar 4.64. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 1 kHz,
input 2Vrms, THD = 11%
44
Gambar 4.65. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 2 kHz,
input 2Vrms, THD = 9.8%
Gambar 4.66. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 3 kHz,
input 2Vrms, THD = 11%
Pada percobaan menggunakan Distortion meter untuk mengukur Total
Harmonic Distortion (THD), diberikan masukan gelombang sinus menggunakan
function generator dengan frekuensi 300 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, dan 3 kHz
dengan tegangan 1Vrms dan 2Vrms. Sinyal tersebut dikirimkan ke receiver GRF-3300
kemudian diukur dengan Distortion meter . Nilai THD yang diijinkan secara
internasional maksimal berkisar 5%. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada
Gambar 4.55 – Gambar 4.60 menunjukkan bahwa Receiver RF Circuit Training
System GRF-3300 bekerja dengan baik pada tegangan 1Vrms dengan nilai THD
maksimum yang dihasilkan sebesar 5.5%. Sedangkan pada percobaan dengan
menggunakan tegangan 2Vrms yang ditunjukkan pada Gambar 4.61 – Gambar 4.66
45
receiver menghasilkan nilai THD hingga 16%. Dengan angka yang melebihi
prosentase standar internasional, membuat Receiver RF Circuit Training System
GRF-3300 tidak dapat bekerja dengan baik pada tegangan masukan 2Vrms.
Dari percobaan menggunakan Distortion meter dapat ditarik kesimpulan
bahwa Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 dirancang untuk bekerja
dengan baik pada tegangan masukan sebesar 1Vrms.
HASIL DAN ANALISIS
Pada bab ini ditampilkan hasil percobaan dan analisa rangkaian Low Pass Filter ,
Low Noise Amplifier , Mixer , Band Pass Filter , Demodulator dan rangkaian Receiver RF
Circuit Training System GRF-3300 secara keseluruhan serta Total Harmonic Distortion
rangkaian.
4.1. Low Pass Filter
4.1.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator ,
Input Return Loss dan Output Return Loss .
Gambar 4.1. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF
Tracking Generator : -19.0 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.2. Hasil Input Tracking Generator LPF
13
14
Gambar 4.3. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss LPF
Input Return Loss : -39.3 dBm – (-19 dBm) = -20.3 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.4. Hasil Input Return Loss LPF
Gambar 4.5. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss LPF
15
Output Return Loss : -39.6 dBm – (-19 dBm) = -20.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.6. Hasil Output Return Loss LPF
4.1.2. Insertion Loss Measurement
Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan
Insertion Loss.
Gambar 4.7. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF
16
Tracking Generator : -20 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.8. Hasil Input Tracking Generator LPF
Gambar 4.9. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss LPF
Insertion Loss : -31.3 dBm – (-20 dBm) = -11.3 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.10. Hasil Insertion Loss LPF
17
Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang
direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat
terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi
masukan beban (antena).
Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 dB, nilai ini diperoleh
sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar
dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran
transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk
melihat apakah sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak.
Idealnya, filter yang disisipkan pada jalur sirkuit RF tidak menimbulkan
hilangnya daya atau dengan kata lain zero insertion loss. Tetapi pada kenyataannya,
terdapat sejumlah daya yang hilang (power loss) karena filter memiliki komponen
yang mengandung resistance yang menjadi penyebab utama insertion loss.
Dari hasil percobaan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa
sinyal keluaran dari Input Return Loss dan Output Return Loss menghasilkan
keluaran dibawah -9.54 dB sehingga saluran transmisi dapat dikatakan sudah
matching. Juga dapat dilihat pada hasil percobaan Gambar 4.10, terdapat insertion
loss pada modul LPF sebesar -11.3 dB.
18
4.2. Low Noise Amplifier
4.2.1. Two-Stage Common Emitter LNA Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input
Tracking Generator , Input Return Loss dan Output Return Loss.
Gambar 4.11. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage
Common Emitter LNA
Tracking Generator : -19.1 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.12. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA
19
Gambar 4.13. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Two-Stage Common
Emitter LNA
Input Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.14. Hasil Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
Gambar 4.15. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Two-Stage Common
Emitter LNA
20
Output Return Loss : -46.5 dBm – (-19.1 dBm) = -27.4 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.16. Hasil Output Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA
4.2.2. Cascade Inductive Series Feedback LNA Input and Output Return Loss
Measurement
Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi :
Input Tracking Generator , Input Return Loss dan Output Return Loss.
Gambar 4.17. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade
Inductive Series Feedback LNA
21
Tracking Generator : -19.1 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.18. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback
LNA
Gambar 4.19. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Cascade Inductive
Series Feedback LNA
22
Input Return Loss : -45.8 dBm – (-19.1 dBm) = -26.7 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.20. Hasil Input Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA
Gambar 4.21. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Cascade Inductive
Series Feedback LNA
23
Output Return Loss : -46.1 dBm – (-19.1 dBm) = -27 dB
Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz
Gambar 4.22. Output Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA
4.2.3. Two-Stage Common Emitter LNA Amplifier Gain Measurement
Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input
Tracking Generator dan Gain.
Gambar 4.23. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage
Common Emitter LNA
24
Tracking Generator : -39.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.24. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA
Gambar 4.25. Diagram Skema Pengujian Gain Two-Stage Common Emitter LNA
Gain : -16.7 dBm – (-39.6 dBm) = 22.9 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.26. Hasil Gain Two-Stage Common Emitter LNA
25
4.2.4. Cascade Inductive Series Feedback LNA Gain Measurement
Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi :
Input Tracking Generator dan Gain.
Gambar 4.27. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade
Inductive Series Feedback LNA
Tracking Generator : -39.6 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.28. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback
LNA
Gambar 4.29. Diagram Skema Pengujian Gain Cascade Inductive Series
Feedback LNA
26
Gain : -25.2 dBm – (-39.6 dBm) = 14.4 dB
Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz
Gambar 4.30. Hasil Gain Cascade Inductive Series Feedback LNA
Gain dan Noise Figure adalah faktor utama dalam RF amplifier .
Pertimbangan pertama untuk merancang LNA yang baik adalah mendapatkan gain
dengan noise figure yang optimal. Namun karena tidak mudah untuk mencapai gain
dan impedansi sumber sinyal yang optimal pada saat yang bersamaan, maka
digunakanlah dua jenis LNA yaitu two-stage common emitter LNA dan cascade
inductive series feedback LNA.
Saat pertama sinyal ditangani oleh cascade inductive series feedback LNA
yang dapat menguatkan sinyal yang diinginkan, tetapi noise juga ikut dikuatkan.
Oleh karena itu digunakannya two-stage common emitter LNA yang dapat
mengurangi noise dan meningkatkan gain sinyal pada waktu yang bersamaan.
Dari hasil percobaan gain pada Gambar 4.26 dan Gambar 4.30 didapatkan
hasil keluaran yang mengalami peningkatan ( gain) sebesar 22.9 dB dan 14.4 dB.
Hal ini membuktikan bahwa kedua modul Low Noise Amplifier (LNA) dapat
bekerja dengan baik.
27
4.3. Mixer
4.3.1. Conversion Gain Measurement
Pengukuran modul Mixer : Conversion Gain Measurement.
Gambar 4.31. Diagram Skema Pengujian Conversion Gain Mixer.
Tabel 4.1. Hasil Conversion Gain Measurement Mixer
LO Input
Frequency
(MHz)
IF Output
Frequency
(MHz)
IF Output
Power
(dBm)
Conversion
Loss
(dB)
809.3
860
50.7
-35.3
-28.3
RF
Output
Power
(dBm)
-7
809.3
865
55.7
-34.6
-27.6
-7
809.3
870
60.7
-33.2
-26.2
-7
809.3
875
65.7
-28
-21
-7
809.3
880
70.7
-27.1
-20.1
-7
804.3
880
75.7
-36.8
-29.8
-7
799.3
880
80.7
-42.6
-35.6
-7
794.3
880
85.7
-46.4
-39.4
-7
789.3
880
90.7
-49.7
-42.7
-7
784.3
880
95.7
-52.7
-45.7
-7
Conversion Loss (dB)
RF Input
Frequency
(MHz)
50.7
-28.3
55.7
-27.6
60.7
65.7
70.7
-21
-20.1
75.7
80.7
85.7
90.7
-26.2
-29.8
-35.6
-39.4
IF Input Frequency (MHz)
Conversion Gain Measurement
Grafik 4.1. Conversion Gain Measurement Mixer
-42.7
28
Modul mixer menggunakan dual gate FET mixer . Perbedaan dengan single
gate FET yaitu memiliki kontak Schottky yang lebih, sehingga dinamakan dual gate
FET. Keuntungan menggunakan dual gate FET mixer adalah kapasitansi antaradua
gerbang yang sangat kecil, yang menyebabkan isolasi yang baik.
Dual gate FET mixer juga memilik fungsi sebagai penguat yang
memberikan conversion gain. Secara umum, gerbang FET pertama adalah input
sinyal RF, sedangkan gerbang FET kedua adalah input sinyal LO dan saluran
pembuangan FET adalah keluaran sinyal IF.
Pada hasil pengukuran pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa hasil frekuensi
dari IF adalah selisih frekuensi dari RF dan LO (down mixer ). Pada pengukuran
conversion gain measurement didapatkan conversion loss sebesar -20.1 dB nilai
puncak pada frekuensi 70.7 MHz.
4.4. Band Pass Filter
4.4.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement
Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator ,
Input Return Loss dan Output Return Loss .
Gambar 4.32. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass
Filter
29
Tracking Generator : -13.9 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.33. Hasil Input Tracking Generator BPF
Gambar 4.34. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss BPF
30
Input Return Loss : -38.3 dBm – (-13.9 dBm) = -24.4 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.35. Hasil Input Return Loss BPF
Gambar 4.36. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss BPF
31
Output Return Loss : -35 dBm – (-13.9 dBm) = -21.1 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.37. Hasil Output Return Loss BPF
4.4.2. Insertion Loss Measurement
Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator
dan Insertion Loss.
Gambar 4.38. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass
Filter
32
Tracking Generator : -14.6 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.39. Hasil Input Tracking Generator BPF
Gambar 4.40. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss BPF
Insertion Loss : -22.6 dBm – (-14.6 dBm) = -8 dB
Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz
Gambar 4.41. Hasil Insertion Los BPF
33
Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa band pass filter hanya akan
melewatkan frekuensi yang sesuai dengan band pass yaitu 70.7 MHz dengan fL
sebesar 68.2 MHz dan fH sebesar 71.8 MHz, sehingga frekuensi selain itu tidak akan
dilewatkan. Hal ini membuktikan bahwa modul band pass filter berfungsi dengan
baik.
4.5. Demodulator
Pengukuran modul Demodulator dengan input frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10
kHz, dan 100 kHz. Kemudian diukur pada output menggunakan Spectrum Analyzer .
Gambar 4.42. Diagram Skema Pengujian Demodulator
4.5.1. Input 100 Hz
Gambar 4.43. Control Knop Minimum saat 100 Hz
34
Gambar 4.44. Control Knop Maximum saat 100 Hz
4.5.2. Input 1 kHz
Gambar 4.45. Control Knop Minimum saat 1 kHz
35
Gambar 4.46. Control Knop Maximum saat 1 kHz
4.5.3. Input 10 kHz
Gambar 4.47. Control Knop Minimum saat 10 kHz
36
Gambar 4.48. Control Knop Maximum saat 10 kHz
4.5.4. Input 100 kHz
Gambar 4.49. Control Knop Minimum saat 100 kHz
37
Gambar 4.50.Control Knop Maximum saat 100 kHz
Pada percobaan menggunakan modul demodulator , diberikan masukan
gelombang sinus dengan frekuensi 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, dan 100 kHz dengan
amplitido 2Vpp. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima
oleh modul receiver. Lalu diukur dengan Spectrum Analyzer pada modul
demodulator.
Dari hasil percobaan dengan modul demodulator (Gambar 4.43 – Gambar
4.50) dapat dilihat bahwa perubahan frekuensi pada masukan akan mempengaruhi
besaran amplitudo pada keluaran.
38
4.6. Receiver
Pengukuran modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF3300. Kemudian diukur pada output menggunakan Oscilloscope.
Gambar 4.51. Diagram Skema Pengujian Receiver
Gambar 4.52. Input ke Transmitter
39
Gambar 4.53. Output dari Receiver
Pada percobaan menggunakan modul receiver , diberikan masukan
gelombang sinus dengan frekuensi 1 kHz dengan amplitido 1Vpp seperti yang
terdapat pada Gambar 4.52. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter
dan diterima oleh modul receiver.
Dapat dilihat pada Gambar 4.53 yaitu sinyal keluaran dari modul receiver
yang diamati menggunakan osiloscope, menampilkan hasil berupa gelombang
sinus. Jika hasil pada Gambar 4.53 dibandingkan dengan Gambar 4.52, dapat dilihat
adanya sedikit penurunan amplitudo pada modul receiver .
40
4.7. Total Harmonic Distortion
Pengukuran Total Harmonic Distortion modul rangkaian Receiver RF
Circuit Training System GRF-3300 dengan Distortion Meter.
Gambar 4.54. Diagram Skema Pengujian Total Harmonic Distortion
4.7.1. Input 1Vrms
Gambar 4.55. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 1Vrms, THD = 0.55%
Gambar 4.56. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 300 Hz,
input 1Vrms, THD = 5.5%
41
Gambar 4.57. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 500 Hz,
input 1Vrms, THD = 5%
Gambar 4.58. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 1 kHz,
input 1Vrms, THD = 4.2%
Gambar 4.59. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 2 kHz,
input 1Vrms, THD = 4%
42
Gambar 4.60. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 3 kHz,
input 1Vrms, THD = 4%
4.7.2. Input 2Vrms
Gambar 4.61. Distortion meter tanpa transmitter - receiver , input 2Vrms, THD =
0.58%
43
Gambar 4.62. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 300 Hz,
input 2Vrms, THD = 16%
Gambar 4.63. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 500 Hz,
input 2Vrms, THD = 14%
Gambar 4.64. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 1 kHz,
input 2Vrms, THD = 11%
44
Gambar 4.65. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 2 kHz,
input 2Vrms, THD = 9.8%
Gambar 4.66. Distortion meter dengan transmitter - receiver , frekuensi 3 kHz,
input 2Vrms, THD = 11%
Pada percobaan menggunakan Distortion meter untuk mengukur Total
Harmonic Distortion (THD), diberikan masukan gelombang sinus menggunakan
function generator dengan frekuensi 300 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, dan 3 kHz
dengan tegangan 1Vrms dan 2Vrms. Sinyal tersebut dikirimkan ke receiver GRF-3300
kemudian diukur dengan Distortion meter . Nilai THD yang diijinkan secara
internasional maksimal berkisar 5%. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada
Gambar 4.55 – Gambar 4.60 menunjukkan bahwa Receiver RF Circuit Training
System GRF-3300 bekerja dengan baik pada tegangan 1Vrms dengan nilai THD
maksimum yang dihasilkan sebesar 5.5%. Sedangkan pada percobaan dengan
menggunakan tegangan 2Vrms yang ditunjukkan pada Gambar 4.61 – Gambar 4.66
45
receiver menghasilkan nilai THD hingga 16%. Dengan angka yang melebihi
prosentase standar internasional, membuat Receiver RF Circuit Training System
GRF-3300 tidak dapat bekerja dengan baik pada tegangan masukan 2Vrms.
Dari percobaan menggunakan Distortion meter dapat ditarik kesimpulan
bahwa Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 dirancang untuk bekerja
dengan baik pada tegangan masukan sebesar 1Vrms.