REALISASI PLL SYNTHESIZER UNTUK PEMANCAR TV VHF PADA PITA FREKUENSI 174 MHz 202 MHz

Transkripsi

1 REALISASI PLL SYNTHESIZER UNTUK PEMANCAR TV VHF PADA PITA FREKUENSI 174 MHz 202 MHz Realization of PLL Synthesizer For VHF TV Transmitter At Band Frequency 174 MHz 202 MHz PROYEK AKHIR untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Diploma III Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Diajukan oleh: DEA ALFAYOGA SAPUTRA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 ii

3 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : DEA ALFAYOGA SAPUTRA NIM : Tempat/Tanggal lahir : Bandung, 24 Maret 1991 SD lulus tahun : 2003 di SDN 1 BATUJAJAR SLTP lulus tahun : 2006 di SMPN 1 CIMAHI SLTA lulus tahun : 2009 di SMAN 2 CIMAHI Prestasi yang pernah dicapai: 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi angkatan Anggota Divisi PSDM HIMATEL periode Ketua Pelaksana Seminar Kepemimpinan HIMATEL tahun Juara Umum Pekan Olah Raga HIMATEL 2012 iii

4 Jangan pernah menyerah, karena jika menyerah habislah sudah Bismillahirrohmanirrohim Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan (94:6) JIka kita menginginkan sesuatu yang belum pernah kita miliki, maka kita harus bersedia melakukan sesuatu yang belum pernah kita lakukan. Saya adalah saya, Saya akan lakukan sebisa Saya walau itu diluar kemampuan Saya. Ku Persembahkan Perjuangan ini kepada mereka yang berjuang demi putra-putranya : Ayah dan Ibuku iv

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir serta Laporan Proyek Akhir yang berjudul Realisasi PLL Synthesizer untuk Pemancar TV VHF pada Pita Frekuensi 174 MHz MHz tepat waktu. Shalawat beserta salam semoga tetap tercurah kepada baginda alam nabi besar Muhammad SAW. Dalam proses perancangan alat serta tulisan, penulis banyak mendapatkan rintangan, baik itu secara langsung maupun tidak langsung, teknikal maupun non teknikal. Namun berkat rahmat Allah dan doa doa yang telah banyak orang panjatkan untuk Proyek Akhir saya, Alhamdulillah Proyek Akhir ini bisa berjalan masih pada jalurnya. Dalam pembuatan Proyek Akhir ini banyak pihak yang telah membantu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya untuk melakukan yang terbaik hingga penulis dapat menyelesaikan laporan Proyek Akhir ini tepat pada waktunya. 2. Ibunda Indun Ratnaningsih, Ayahanda Agus Hermono dan Adik Juniko Rangga Pirzada tercinta yang selalu bisa menyemangati tanpa bisa mengerti dan ikut membantu. 3. Bapak Andy Haidar, selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi D3. 4. Bapak Sutrisno, selaku pembimbing penulis yang telah memberikan bimbingan dan mengarahkan dalam proses pembuatan Proyek Akhir. 5. Bapak Teddi Hariyanto, selaku pembimbing penulis yang telah memberikan bimbingan dan mengarahkan dalam proses pembuatan Proyek Akhir. 6. Seluruh panitia Proyek Akhir. 7. Muhamad Anugrah Hadiyana selaku rekan pembuatan Proyek Akhir, terima kasih untuk tak pernah lelah dan tak pernah mengeluh untuk memberikan bantuan, semangat, dan segalanya. 8. Saudara-saudaraku Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Bandung yang selalu memberikan keceriaan dan semangat. v

6 9. Semua mahasiswa Teknik Telekomunikasi angkatan 2009, khususnya kelas 3 TC A. Semoga persahabatan kita akan selalu dikenang 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan Proyek Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kritik serta saran yang membangun sangat penulis harapkan dari pembaca untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis berharap semoga laporan Proyek Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Bandung, Juli 2012 Penulis vi

7 ABSTRAK Untuk mengirimkan sinyal informasi dari pemancar ke penerima memerlukan sinyal modulasi. Dibutuhkan sebuah osilator untuk mentranslasi frekuensi output dari TV Modulator. Osilator harus memiliki tingkat stabilitas yang baik, untuk menghindari kesalahan dalam penerjemahan proses frekuensi. Osilator yang digunakan untuk proses translasi frekuensi ini disebut synthesizer. Digunakan metode PLL (Phase Locked Loop), osilator dari PLL Synthesizer berada pada pemancar TV dengan band frekuensi 174 MHz MHz. Berdasarkan pengukuran, frekuensi output dari osilator adalah 110,95 MHz pada channel 4, 117,95 MHz pada channel 5, 124,95 MHz pada channel 6, dan 124,95 MHz pada channel 7 dengan 1,6 ppm akurasi frekuensi. Kata Kunci : Osilator, Phase Lock Loop, TV Transmitter ABSTRACT To transmit information signal from the transmitter to the receiver requires the modulation signal. A oscillator is also required for translating output frequency of the TV Modulator. The Oscillator must have a good level of stability, to avoid error in process frequency translation. Oscillator for frequency translation process is designed using PLL (Phase Locked Loop) method called PLL Synthesizer. This PLL Synthesizer will be used for VHF TV Transmitter in frequency band of 174 MHz MHz. Based on measurement, the output frequency of the Oscillator is 110,95 MHz at channel 4, 117,95 MHz at channel 5, 124,95MHz at channel 6, and 124,95 MHz at channel 7 with 1,6 ppm frequency accuracy. Key words: Oscillator, Phase Lock Loop, TV Transmitter vii

8 Daftar Isi DAFTAR RIWAYAT HIDUP... iii KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Pemecahan Masalah Tujuan Proyek Akhir Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN TEORITIS Tinjauan Pustaka PLL Synthesizer Phase Detector VCO ( Voltage Controlled Oscillator ) Rangkaian Resonansi pada VCO Loop Filter Bagian Kontrol Digital Kontruksi ATMega Pin-Pin pada Microcontroller ATmega Mixer Penguat Daya Frekuensi Tinggi Parameter S pada transistor Kestabilan Transistor Transistor Stabil Mutlak Transistor Potensial Tak Stabil Pra Tegangan Transistor (Biasing) Self bias Fixed Bias viii

9 2.5.3 Penguat Kelas A BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT Konsep Perancangan Spesifikasi Perancangan Local Oscillator PLL Synthesizer VCO PLL Frequency Synthesizer Osilator Referensi Prescaler Loop Filter Bagian Kontrol Digital Penguat Daya Rangkaian biasing transistor 2N Rangkaian penyesuai impedansi transistor 2N Mixer Realisasi PLL Synthesizer VCO Prescaler Loop Filter Bagian Kontrol Digital Penguat Daya Mixer BAB IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA Pengukuran Local Oscillator PLL Synthesizer Pengukuran Output Sinyal Pengukuran dengan menggunakan Oscilloscope Pengukuran dengan Spectrum Analyzer Pengukuran Frekuensi Set Up Pengukuran Frekuensi Langkah Kerja pengukuran Hasil Pengukuran ix

10 Analisa Pengukuran Amplifier Menggunakan Osiloskop Set-up pengukuran Amplifier Langkah-langkah pengukuran Hasil Pengukuran Analisa Menggunakan spectrum Set Up pengukuran Langkah-Langkah Pengukuran Hasil Pengukuran Analisa Pengukuran Mixer Set up pengukuran Mixer Langkah-Langkah Pengukuran Hasil Pengukuran Analisa BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xiv x

11 Daftar Gambar Gambar 1 Blok Diagram PLL synthesizer... 6 Gambar 2 Ideal Respon Lock Time... 6 Gambar 3 Output Phase Detector... 7 Gambar 4 Rangkaian VCO... 8 Gambar 5 Rangkaian Loop Filter... 9 Gambar 6 Pin pin Mikrokontroller ATMega Gambar 7 Diagram Mixer Gambar 8 Rangkaian Self Bias Gambar 9 Garis Beban DC Gambar 10 Rangkaian Fixed Bias Gambar 11 Rangkaian Dasar Penguat Kelas A Gambar 12 Garis Beban Penguat Kelas A Gambar 13 Perbandingan Sinyal Input dan Output Kelas A Gambar 14 Diagram blok VHF TV Transmitter dengan PLL Synthesizer Gambar 15 Skematik PLL Synthesizer Gambar 16 Diagram VCO Gambar 17 Blok diagram PLL frequency Synthesizer Gambar 18 Konfigurasi Pin IC MC Gambar 19 Rangkaian Prescaler Gambar 20 Rangkaian Loop Filter Gambar 21 Pin-pin Mikrokontroler ATMega Gambar 22 Konfigurasi Saklar dengan ATMega Gambar 23 Sinkronisasi ATMega 8535 IC MC Port N Gambar 24 Sinkronisasi ATMega 8538 IC MC Port A Gambar 25 Sinkronisasi ATMega 8535 dengan LCD Gambar 26 Self Biasing Gambar 27 Rangkaian Ekivalen Gambar 28 Kurva Garis Beban Gambar 29 Penyesuai Impedansi Transistor 2N3866 dengan Smith chart Gambar 30 Rangkaian penguat 2N Gambar 31 PLL Synthesizer Gambar 32 VCO Gambar 33 Prescaler Gambar 34 Loop Filter Gambar 35 Bagian Kontrol Digital Gambar 36 Penguat Daya Gambar 37 Mixer Gambar 38 Set-up pengukuran Level Tegangan dengan Oscilloscope Gambar 39 Level Tegangan frekuensi 110,95 MHz xi

12 Gambar 40 Level Tegangan frekuensi 117,95 MHz Gambar 41 Level Tegangan frekuensi 124,95 MHz Gambar 42 Level Tegangan frekuensi 131,95 MHz Gambar 43 Set-up pengukuran level daya menggunakan Spectrum Analyzer Gambar 44 Level Daya frekuensi 110,95 MHz Gambar 45 Level Daya frekuensi 117,95 MHz Gambar 46 Level Daya frekuensi 124,95 MHz Gambar 47 Level Daya frekuensi 131,95 MHz Gambar 48 Set up pengukuran frekuensi Gambar 49 Frekuensi 110,95 MHz Gambar 50 Frekuensi 117,95 MHz Gambar 51 Frekuensi 124,95 MHz Gambar 52 Frekuensi 131,95 MHz Gambar 53 Set-up pengukuran amplifier dengan Oscilloscope Gambar 54 Level Tegangan Frekuensi 110,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 55 Level Tegangan Frekuensi 117,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 56 Level Tegangan Frekuensi 124,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 57 Level Tegangan Frekuensi 131,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 58 Set-up pengukuran amplifier Spectrum Analyzer Gambar 59 Level Daya Frekuensi 110,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 60 Level Daya Frekuensi 117,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 61 Level Daya Frekuensi 124,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 62 Level Daya Frekuensi 131,95 MHz setelah dikuatkan Gambar 63 Set-up pengukuran mixer Gambar 64 IF frekuensi IF + 175,25 MHz Gambar 65 Frekuensi IF + 182,25 MHz Gambar 66 Frekuensi IF + 189,25 MHz Gambar 67 Frekuensi IF + 196,25 MHz xii

13 Daftar Tabel Tabel 1 Pengkanalan Frekuensi Tabel 2 Konfigurasi pembagi IC MC Tabel 3 Konfigurasi Pin ATMega Tabel 4 Konfigurasi pin pada Port A Tabel 5 Pengkonfigurasian Nilai Biner Tabel 6 Fungsi Pin LCD Tabel 7 Perhitungan Frekuensi IF Tabel 8 Pengukuran Level Tegangan menggunakan Oscilloscope Tabel 9 Pengukuran Level daya menggunakan Spectrum Anayzer Tabel 10 Pengukuran Frekuensi Tabel 11 Pengukuran Level tegangan setelah dikuatkan Tabel 12 Pengukuran Mixer Tabel 13 Conversion Loss xiii

14 DAFTAR PUSTAKA [1] PLL, Januari 2012 [2] PLL Frequency synthesizer, Maret 2012 [3] Aditya, Dena. Phase Lock Loop pada Frekuensi 88 MHz- 108 MHz, Laporan Proyek Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah DR.Hamka Jakarta, 2008 [4] Malvino, Paul Albert( 1996 ), Prinsip-prinsip Elektronika, jilid 2. Jakarta : Erlangga. [5] Gantara, Dikdik. Realisasi Modulator Pemancar TV VHF dengan Metoda PLL pada Kanal 12, Laporan Proyek Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung,2006 [6] Bowick, Chris RF Circuit Design Second Edition. [7] Gunawan, Yudha, Realisasi Mikrokontroler e-ktp Menggunakan Radio Frequency Identification Berbasis Jaringan, Laporan Proyek Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung,2010 [8] Mikrokontroler AVR ATMega 8535, 10 Juni 2012 xiv