LDMOSFET dengan beberapa keunggulannya. Struktur dasar dan prinsip kerja. LDMOSFET akan didiskusikan. Selain itu, didiskusikan pula model-model

Transkripsi

1 BB II TINJUN PUSTK Pada bab ini, perama-ama, ami aan memberian elaah mengenai devais LDMOSFET dengan beberapa eunggulannya. Sruur dasar dan prinsip erja LDMOSFET aan didisusian. Selain iu, didisusian pula model-model nonlinear FET. Beriunya, hal-hal yang beraian dengan pengua daya MW/RF dari mulai opologi dasar, inerja, dan perancangannya juga dibahas. Meodemeode analisis nonlinear didisusian dan emudian dilanjuan dengan araerisasi disorsi inermodulasi dua-nada.. LDMOSFET Pada awalnya, pengua daya gelombang miro (MW dan freuensi radio (RF unu sisem omuniasi nirabel ida menggunaan devais berbasis silion. lasan uamanya adalah inerja silion yang ida menduung. Tenologi pengua daya MW/RF didominasi oleh enologi Gas arena Gas memilii inerja dan efisiensi daya yang sanga bai pada freuensi inggi. an eapi, eadaan ersebu berubah eia lebar gae MOS dapa diperecil hingga di bawah 0,5 m sehingga dapa beerja pada freuensi inggi. Devais anal permuaan Laporan Peneliian - 5

2 silion dapa menghasilan freuensi masimum lebih dari 65 GHz unu panjang gae 0, m dengan dd =,0. Karena devais ini dapa beroperasi pada cau daya rendah, devais CMOS submiron unu apliasi linear freuensi inggi sedang mendapaan banya perhaian. Pengua daya LDMOS silion menghasilan inerja dan efisiensi yang sanga bai pada daya eluaran inggi pada,9 GHz hingga,6 GHz, menyaingi Gas. Devais daya LDMOS silion juga memberian sabilias yang bai dan onfigurasi rangaian yang lebih sederhana daripada devais berbasis Gas... Sruur dasar Sruur dasar LDMOSFET diilusrasian pada Gambar.. Seperi FET pada umumnya, LDMOSFET merupaan devais dengan iga erminal yaiu gae, drain, dan source. Subsranya erbua dari silion ipe-n. Drain dan source merupaan daerah dengan doping N+. an eapi, berbeda dengan MOSFET biasa, pada LDMOSFET daerah source (N+ berada pada daerah P yang didoping secara laeral. Doping P ini dimasudan unu meningaan gain RF dan mencegah punch-hrough pada egangan drain-source, DS, inggi. source gae drain P N+ N+ Subsra ipe-n Gambar. Sruur dasar LDMOSFET. Laporan Peneliian - 6

3 .. Prinsip erja Prinsip erja ransisor dapa dipahami dari Gambar.. Seperi FET pada umumnya, erja LDMOS didasaran pada pengauran arus drain e source oleh egangan gae. Pada egangan gae-source, GS, nol, source dan drain merupaan sambungan p-n yang erhubung saling membelaangi. Hanya arus bocor yang dapa mengalir dari drain e source. Jia GS posiif diberian, lapisan inversi permuaan aau anal dibenu pada daerah p sehingga source dan drain erhubung oleh anal n ondusi. Keia egangan drain-source, DS, diberian, arus aan mengalir dari drain e source. Konduansi anal ini dapa dimodulasian dengan mengubah-ubah GS. I DS DS Gambar. Kurva araerisi I- FET secara umum. Jia DS ecil diberian, arus aan mengalir dari drain e source melalui anal ondusi. Kanal berinda sebagai resisor dan arus drain sebanding dengan DS. Ini merupaan daerah linear. Jia egangan drain meninga, aan dicapai suau ii dimana lebar anal menjadi nol, disebu ii pinch-off. Pada ii pinchoff, arus drain-source relaif onsan. rus drain sebagai fungsi GS dan DS diunjuan pada Gambar.. Laporan Peneliian - 7

4 .. Model sinyal ecil Model sinyal ecil adalah model ransisor yang didediasian unu masuan dengan ampliudo ecil. Pada masuan sinyal ecil ransisor beerja secara linear sehingga model ini disebu juga model linear. Pada dasarnya, mesipun seiap jenis FET memilii sruur berbeda, model insrinsi sinyal ecilnya sama. Model inrinsi ini diperlihaan pada Gambar. dan parameer-parameer yang erai dijelasan secara singa pada paragraf beriu. L g r g r d L g C gd C gs g m Cds g ds r i r s L s Gambar. Model sinyal ecil LDMOS silion. Rangaian yang berada dalam oa puus-puus adalah rangaian inrinsi, sedangan bagian luarnya adalah rangaian esrinsi. Transonduansi, g m, menunjuan seberapa besar perubahan arus drainsource, I DS, erhadap perubahan egangan gae-source, GS, pada egangan drainsource, DS, onsan. Secara maemais, I DS g m (. GS onsan DS Laporan Peneliian - 8

5 Konduansi eluaran, g ds, adalah perubahan arus drain-source erhadap perubahan egangan drain-source pada egangan gae-source onsan. Konduansi eluaran merupaan emiringan grafi I DS - DS pada daerah saurasi. Secara maemais, I DS g ds (. DS onsan G D S Kapasiansi gae-source, C gs, berganung pada daerah deplesi di bawah gae dan onsenrasi pembawa pada anal sera berganung pada egangan gae dan poensial anal laeral. Kapasiansi ini erdisribusi dan secara resisif erhubung dengan anal ondusi. Rangaian masuan gae-source dapa dinyaaan dengan ombinasi seri erdisribusi dari apasiansi C gs dan R i. Kapasiansi gae-drain, C gd, menyaaan jalur umpan bali anara gae dan drain aiba penggandengan anara gae dan drain. Kapasiansi ini juga erdisribusi dan erhubung dengan resisivias ecil e anal ondusi. Kapasiansi drain-source, C ds, adalah apasiansi yang muncul anara drain dan source. Kapasiansi ini juga berhubungan dengan jalur ondusi di dalam devais. Selanjunya, mesipun model inrinsi unu semua FET umumnya sama, model yang beraian dengan bagian esrinsinya berbeda, erganung pada sruur devais FET ersebu. Teapi, secara umum seiap LDMOS memilii rangaian eivalen esrinsi dasar yang hampir sama seperi yang erliha pada Gambar.. R d dan L d menyaaan resisansi dan induansi pad drain, R s dan L s Laporan Peneliian - 9

6 menyaaan resisansi dan induansi pad source, dan R g dan L g menyaaan resisansi dan induansi pad gae...4 Model sinyal besar Model sinyal besar disebu juga model nonlinear, arena pada esiasi sinyal besar, linearias erja ransisor sudah ida dapa dijamin lagi. Model nonlinear disusun dengan asumsi dasar bahwa araerisi ransisor sendiri ida pernah benar-benar linear. sumsi linear yang dibua pada model sinyal ecil, hanyalah linear sepoong-sepoong ecil saja, yaiu sinyal bergera pada daerah yang dapa diasumsian linear arena perubahan harga g m yang ida erlalu besar pada daerah ersebu. Pada enyaaannya, harga g m berubah-ubah arena fungsi yang menghubungan I DS dengan gs, buanlah fungsi linear. Dewasa ini elah banya model nonlinear FET yang elah diembangan oleh beberapa ahli pemodelan, di anaranya model Curice-Eenberg, TOM, dan Parer-Sellern. Disusi mengenai model-model ini diberian pada subbab ersendiri seelah ini.. Model-model Nonlinear FET.. Model Curice-Cubic Curice dan Eenberg menggani huum uadra yang sebelumnya dipaai dengan polinomial ubi dengan empa parameer penyesuai. Model ini menggunaan Laporan Peneliian - 0

7 polinomial orde iga, disebu model Curice-Cubic, dengan menganggap bahwa arus drain-source memenuhi persamaan beriu [7]: I anh( (. ds 0 ds dengan ( ]. (.4 gs[ ds0 ds Parameer β mengendalian perubahan egangan pinch-off erhadap ds, ds0 adalah egangan drain-source pada saa oefisien i dievaluasi. Model ubi lebih apabel unu simulasi harmoni orde eiga dan disorsi inermodulasi yang aura dalam erja elas daripada model-model populer lainnya. Kelemahan uama model Curice-Cubic adalah bahwa model ini ida pernah pinch-off... Model TOM Model TOM menganggap bahwa arus drain-source memenuhi fungsi analiis dalam benu beriu : I I (.5 ds ds0 dsids 0 dengan Q I [ ( f ] K anh( (.6 ds0 gs ds o g ds Beberapa fiur model TOM mudah mengendalian penyesuaian (fiing g m sebagai fungsi gs, modulasi umpan bali elerosai (yani, egangan pinch-off yang besarnya meninga erhadap peningaan ds dan merupaan cara Laporan Peneliian -

8 pemodelan sederhana enang eberganungan R ds pada gs, ds, dan emperaur anal. Model TOM juga memasuan efe umpan bali drain bersamaan dengan pengurangan onduansi drain yang disebaban oleh pemanasan sambungan melalui penggunaan parameer δ... Model Parer-Sellern Model Parer-Sellern (PS merupaan model FET empiris yang sanga omprehensif yang ersedia unu simulasi rangaian. Model PS dapa dipandang sebagai perluasan besar dari model TOM. Pada model TOM, umpan bali elerosai diungapan dalam isilah ds. Model PS mempunyai versi yang diperluas dari efe elerosai yang diungapan dalam isilah gs dan gd. gs gs ( hf o ( lf hf gs( dc lf gs( dc hf gd( dc lf gd( dc gd( ac gd( dc (.7 ( hf hf gd( dc hf gs( dc gs( ac Ungapan efe elerosai pada DC dan freuensi yang lebih besar dari 0 MHz memerluan parameer-parameer yang berbeda. Ini diunjuan oleh gs (DC dan gs (C. Disorsi yang berganung freuensi mencaup dampa ionisasi, pemanasan sendiri, dan efe rapping yang menyebaban modulasi pinch-off yang berganung pada bias dan freuensi. Ini merupaan efe disorsi yang berganung freuensi dari devais yang menyebaban araerisi DC dan RF-nya berbeda sau sama lainnya. Model TOM memasuan efe disorsi Laporan Peneliian -

9 berganung freuensi parsial sebagai resisor nonlinear yang paralel dengan sumber arus. Pada model PS, unu mendapaan efe pinch-off halus, g diransformasian dalam ungapan beriu: gs g s( mvsdsln exp (.8 ( m s vs ds Isilah s pada persamaan di aas mengendalian ehalusan pinch-off. Ungapan di aas menuju nol jia gs < 0 dan menuju gs jia gs > 0. Keajaman ransisi ini diendalian oleh s. Tranformasi oninyu anara dua daerah ini menghasilan onvergensi selama simulasi. Hasil pinch-off halus ini adalah nol yang menyilang urunan orde eiga dari arus drain yang selalu eramai dalam devais nyaa dan ida erpredisi oleh model yang ida mengimplemenasian pinch-off halus. Unu mempredisi perilau FET dalam daerah saurasi, model PS menggunaan huum panga yang sama dengan model TOM I Q Q ds0 g ( g d (.9 Efe pemanasan sendiri pada anal dan pengurangan mobilias eleron yang dihasilan dimodelan oleh pengurangan β yang efeif erhadap disipasi daya. Dalam model PS, daerah riode digambaran oleh huum panga sebarang yang erpisah. Ini berbeda dari huum panga yang digunaan dalam model TOM (model TOM menggunaan huum panga yang sama unu daerah saurasi dan daerah riode. Laporan Peneliian -

10 P Q P g dp ds (.0 Q b o Persamaan-persamaan beriu menangani ransisi anara daerah riode dan daerah saurasi. ( M ( g g b o sa (. ( M g ( b o dan d dp z sa z sa dp z sa z sa (. Loasi ransisi anara daerah riode dan saurasi erhadap ds, jia gs divariasian, diendalian oleh Persamaan (.. Posisinya diendalian oleh ζ dan M ζ memberian nada yang halus pada eberganungan gs. Poensial buil-in ona Schoy direpresenasian oleh b. Persamaan (. mengendalian eajaman ransisi. Nilai z rendah menghasilan ransisi yang lebih curam anara daerah riode dan saurasi. Persamaan (. menghadiran ransisi yang halus anara dp dan sa, dengan d sama dengan nilai erecil dari edua variabel ersebu. Transisi yang halus menjamin onvergensi dalam simulasi domain wau. Beberapa fiur bagian DC dari model PS adalah huum panga riode yang independen, endali eajaman nee, pemanasan sendiri LF, endali lous nee, umpan bali elerosai LF berganung bias, dan pinch-off halus berganung bias dengan faor ehalusan yang dapa diaur. Laporan Peneliian - 4

11 . Pengua Daya MW/RF Pada sisem omuniasi modern, pengua daya gelombang miro dan freuensi radio memilii peranan yang signifian. Beberapa hal yang beraian dengan pengua daya dibahas pada bagian beriu... Topologi dasar da iga macam opologi pengua daya, yaiu pengua daya source bersama, drain bersama, dan gae bersama. an eapi, opologi yang umumnya dipaai adalah pengua daya source bersama, arena memilii linearias yang lebih bai daripada opologi lainnya. Topologi source bersama diunjuan pada Gambar.4. DD RFC o GS R Gambar.4 Topologi pengua daya source bersama... Kinerja da beberapa parameer unu menyaaan inerja pengua daya. Parameer ersebu dijelasan secara singa pada paragraf beriu. Laporan Peneliian - 5

12 Parameer perama yang menyaaan inerja pengua daya adalah daya eluaran. Level daya eluaran sebuah pengua daya diberian oleh persamaan beriu: P ou ( ds R L sa (. dengan P ou adalah daya eluaran pengua, ds adalah egangan drain-source, sa adalah egangan saurasi ransisor, dan R L adalah resisansi beban. Selanjunya, perbandingan anara level daya eluaran dan level daya masuan disebu gain (penguaan. Secara maemais, gain pengua dinyaaan sebagai P ou G (.4 P in dengan P in adalah level daya masuan pada pengua. Parameer yang menggambaran seberapa besar daya masuan DC yang diubah menjadi daya eluaran MW/RF disebu efisiensi drain. Secara maemais, efisiensi drain didefinisian sebagai perbandingan anara daya eluaran MW/RF dan daya masuan DC sebagai beriu: P P ou DC (.5 dengan P DC adalah daya yang dihasilan dari sumber DC, yaiu peralian anara egangan drain-source dan arus drain. Selain iu, parameer lain yang sering digunaan adalah efisiensi penambahan daya (PE, yang dinyaaan oleh Laporan Peneliian - 6

13 P P ou in PE (.6 DC P Dengan memperhaian Persamaan (.4 dan Persamaan (.5, Persamaan (.6 dapa disusun embali menjadi: PE (.7 G.. Klasifiasi Kelas pengua dienuan oleh bias yang diberian pada ransisor. Terdapa beberapa elas penguaan yang berbeda. Kelas-elas yang populer adalah elas, B, dan B. Gambar.5 menunjuan ii erja masing-masing elas pengua daya. I DS Garis beban B B DS Gambar.5 Tii-ii bias yang mungin unu pengua elas, B, dan B. Pada pengua elas, ondisi bias memunginan arus eluaran mengalir seiap saa beraian dengan sudu ondusi ransisor sebesar Pengua elas merupaan ipe pengua yang sanga linear dan memilii efisiensi masimum 50%. Laporan Peneliian - 7

14 Semenara iu, pengua elas B memilii sudu ondusi Efisiensi masimumnya 78,5% sehingga lebih efisien daripada pengua elas. an eapi, linearias pengua elas B lebih rendah dibandingan elas dan, aibanya, eluarannya mengalami disorsi. Pengua elas B didesain unu melauan rade-off anara linearias dan efisiensi. Pada pengua elas B, arus drain mengalir pada sudu ondusi anara 80 0 dan 60 0 dari sinyal inpu. Efisiensi elas ini anara 50% dan 78.5%...4 Perancangan Perancangan pengua daya dierjaan seelah proses pemodelan selesai. Seperi disinggung sebelumnya, onfigurasi pengua yang digunaan umumnya onfigurasi source bersama. Diagram pengua daya ermasu jaringan penyesuai masuan dan eluarannya diunjuan pada Gambar.6. P avs P in P avn Devais P l Z S Jaringan Penyesuai Masuan Jaringan Penyesuai Keluaran Z l S G S G f G l S Z in Z ou l in ou Gambar.6 Diagram pengua daya source bersama dengan jaringan penyesuai masuan dan eluaran. Pada Gambar.6 ia dapa mendefinisian ou = S dan in = S. gar diperoleh maximum unilaeral ransducer power gain (G umas, penyesuai Laporan Peneliian - 8

15 impedansi didesain sedemiian sehingga menghasilan L = S * dan s = S *. Gain yang diperoleh adalah [4] S G umas (.4 ( S ( s dengan ou adalah oefisien reflesi oupu, in adalah oefisien reflesi inpu, S oefisien reflesi pada por eia ida ada daya masuan dari por, dan S adalah oefisien reflesi pada por unu ondisi mached erminaion pada por. S * dan S * beruru-uru merupaan complex onjugae dari S dan S. Perancangan pengua linear dapa dibagi dalam dua aegori, yaiu pengua linear sinyal ecil dan pengua linear sinyal besar. Pada desain pengua linear yang beerja pada swing sinyal yang ecil, misalnya pada apliasi LN, daa parameer-s masih merupaan parameer yang sanga berguna sehingga desain rangaian penyesuai impedansi dapa menggunaan daa parameer-s yang disediaan pabri. Di lain piha, perancangan pengua linear sinyal besar lebih omples daripada perancangan unu sinyal ecil. Pada pengua sinyal besar, harga parameer S mulai berubah pada swing sinyal yang besar. Proses desain yang paling bai adalah dimulai dari penyusunan model ransisor secara lengap, eruama model nonlinear yang powerful. Dengan model nonlinear yang diperoleh, selanjunya dapa dihasilan parameer-s yang berganung daya (power dependen S-parameer, Parameer-S ini digunaan unu merancang penyesuai impedansi. an eapi, jia daerah operasi ransisor dideai sebagai daerah Laporan Peneliian - 9

16 linear sempurna, model sinyal ecil dapa dipaai, menginga unu mendapaan model nonlinear buanlah hal yang mudah. Pada operasi elas, parameer-s dapa juga digunaan sebagai aprosimasi asar erhadap inerja sinyal besar. Pada pengua daya, rangaian eluaran merupaan bagian yang menenuan. Rangaian eluaran dirancang erlebih dahulu, guna memperoleh daya eluaran yang masimum. Selanjunya, rangaian masuan diopimasi unu memenuhi parameer perancangan yang lain..4 Sisem Linear dan Nonlinear Pada dasarnya, semua devais memilii sifa linear dan nonlinear sealigus. Devais diaaan linear apabila sifa nonlinearnya sanga ecil sehingga dapa diabaian. Pengua daya, misalnya, yang dioperasian dengan sinyal masuan ecil, sifa linearnya aan lebih dominan dibandingan dengan sifa nonlinearnya sehingga sifa nonlinearnya dapa diabaian. an eapi, jia ia diberi sinyal masuan besar, sifa nonlinearnya memberian pengaruh yang cuup dominan dan ida dapa diabaian. x( y( devais/sisem Gambar.7 Devais/sisem dengan masuan x( dan eluaran y(. Laporan Peneliian - 0

17 Unu memahami sifa linear dan nonlinear devais, injau sebuah sisem dengan masuan x( dan eluaran y( seperi yang diilusrasian pada Gambar.7. Secara umum, eluaran suau devais dapa diungapan menggunaan dere Taylor sebagai beriu: y ( [ x( x ] [ x( x ] [ x( ]... ( x0 dengan x( beraian dengan omponen C, x 0 beraian dengan omponen DC (ii erja, dan n adalah oefisien disorsi orde e-n. Secara maemais, oefisien disorsi orde e-n dinyaaan oleh: n n [ y( ] (.6 n x x0 n! x Dua erm perama pada Persamaan (.5 menunjuan sifa linear, sedangan erm-erm beriunya menunjuan sifa nonlinear dari devais. Jia [x( x 0 ] ecil, erm eiga, eempa, dan seerusnya pada Persamaan (.5 nilainya sanga ecil dan dapa diabaian. Dengan aa lain, sifa nonlinearnya dapa diabaian sehingga Persamaan (.5 menjadi y [ x( ] (.7 ( 0 x0 yang merupaan persamaan linear. Pada rangaian eleronia, sifa nonlinear devais umumnya ida diinginan, eruama unu devais yang henda diapliasian pada suau sisem yang sifa linearnya menjadi syara uama yang harus dipenuhi. Pada sisem omuniasi mulianal, misalnya, sifa nonlinear pengua daya dapa mengaibaan sinyal eluaran erdisorsi dan muncul omponen-omponen Laporan Peneliian -

18 freuensi baru yang dapa berinerferensi dengan anal lain yang berdeaan. Sifa nonlinear hanya diperluan pada rangaian seperi mixer dan pelipa ganda freuensi aau dalam asus erenu yang sifa nonlinearnya dapa diesploiasi unu eperluan fungsi erenu..5 Meode nalisis Nonlinear.5. Meode dere olerra Dere olerra perama ali diperenalan oleh ahli maemaia Ialia, io olerra. Penerapannya pada analisis rangaian nonlinear dilauan oleh Norber Wienner, yang menggunaannya secara umum unu menganalisis berbagai masalah ermasu sperum sisem FM dengan masuan derau Gauss (Gaussian noise inpu. Seelah iu, dere olerra banya digunaan unu menghiung disorsi ecil pada pengua ransisor dan sisem lainnya. Dalam analisis dere olerra, rangaian digambaran sebagai ombinasi dari elemen linear dan nonlinear. Termasu elemen-elemen linear adalah resisor, apasior, jalur ransmisi, dan lain-lain. Elemen-elemen nonlinear diungapan dalam espansi dere Taylor dari araerisi I- aau Q- ransisor. Sebagai conoh, injau sebuah resisor nonlinear yang memilii araerisi I-: I f ( (.8 dinyaaan dalam dere Taylor di seiar ii erja ( 0, I 0 : I 0 i I 0 df d 0 v d f d d f d 0 v 0 v... (.9 Laporan Peneliian -

19 dengan i dan v adalah arus dan egangan sinyal ecil. Unu arus dan egangan sinyal ecil, urunan pada sebarang ii erja adalah onsan. Dengan demiian, pada ii erja erenu, Persamaan (.9 dapa diulis: i g v g v g... (.0 v Rangaian eivalen resisor nonlinear sesuai analisis dere olerra diilusrasian pada Gambar.8 [9]. i + v + v i g v g v g v Gambar.8 Resisor nonlinear dapa diubah menjadi resisor linear paralel dengan sumber arus nonlinear. Dere Taylor hanya berlau unu simpangan ecil dari nilai engahnya, jadi ungapan pada Persamaan (.0 unu arus sinyal ecil hanya valid jia v << 0 dan I << I 0. Syara ini merupaan baasan dasar dari analisis dere olerra: analisis dere olerra hanya berlau jia esiasinya cuup ecil sehingga urunan araerisi I- eap onsan erhadap deviasi egangan dan arus ac dari ii erja. Jadi, analisis dere olera hanya coco unu rangaian nonlinear lemah. Implemenasi yang sanga umum dari analisis dere olerra menggunaan suau eni yang disebu meode arus nonlinear. Pada meode ini, seiap elemen Laporan Peneliian -

20 rangaian nonlinear digani oleh elemen linear paralel dengan sejumlah sumber arus. Nonlinearias elemen diungapan oleh sumber-sumber arus ersebu. rus pada seiap orde nonlinearias berganung pada egangan elemen orde-orde yang lebih rendah, jadi arus dihiung secara berulang-ulang. Tegangan elemen orde perama dihiung, emudian arus orde edua. Rangaian emudian diberi arus orde edua dan egangan elemen orde edua diperoleh. rus orde eiga diperoleh dari egangan orde perama dan edua, dan proses ini berulang hingga semua produ campuran dari semua orde diemuan..5. Meode eseimbangan-harmoni Meode yang coco unu menganalisis rangaian/sisem nonlinear ua, seperi mixer, osilaor, dan pelipaganda freuensi, adalah analisis eseimbangan harmoni (harmonic-balance. Meode ini memisahan rangaian menjadi dua subrangaian, yaiu subrangaian linear dan subrangaian nonlinear. Subrangaian linear erdiri dari omponen-omponen linear, ida berganung pada bias, dan dianalisis dalam domain freuensi. Semenara iu, subrangaian nonlinear erdiri dari omponen-omponen nonlinear, berganung pada bias, dianalisis dalam domain wau. Transformasi anara domain wau dan domain freuensi dilauan menggunaan analisis Fourier. Berbeda dengan analisis dere olerra, meode eseimbangan harmoni memerluan ierasi dan ransformasi Fourier. Diagram alir analisis eseimbangan harmoni diilusrasian pada Gambar.9. Laporan Peneliian - 4

21 Menguur arus rangaian linier Domain freuensi mulai Menguur egangan rangaian linier Invers FFT Tegangan nonlinier Menghiung arus rangaian linier FFT arus nonlinier Domain freuensi Domain wau Domain wau Domain freuensi Perbaii egangan ya eror < oleransi egangan ida selesai Gambar.9 Diagram alir analisis eseimbangan harmoni..6 Karaerisasi Disorsi Inermodulasi Dua-nada Sebelum mendisusian enang araerisasi disorsi inermodulasi (IMD, injau embali dere Taylor pada Persamaan (.5. Persamaan ersebu dapa ia ulis lagi, sampai orde eiga, dalam benu sebagai beriu: v v v v (. 0 i i i dengan v i dan v o beruru-uru merupaan egangan masuan dan eluaran. Persamaan (. digunaan unu meliha eluaran yang dihasilan oleh devais/sisem nonlinear, pengua daya misalnya. Pada analisis dua-nada, sisem diberi masuan serempa berupa dua nada dengan freuensi berbeda, dan, dan secara maemais diulisan []: v i cos( cos( (. Laporan Peneliian - 5

22 Laporan Peneliian - 6 dengan dan adalah ampliudo masuan perama dan edua. Jia Persamaan (. disubsiusian e Persamaan (., diperoleh ( cos cos( cos( ( cos ( cos ( cos cos( cos( ( cos ( cos cos( cos( v o (. dengan menggunaan idenias rigonomeri: cos( cos( cos cos maa Persamaan (.9, seelah disusun, menjadi cos(( cos(( cos(( cos(( cos( cos( cos(( cos(( cos( cos( cos( cos( v o (.4 Persaman (.4 menunjuan bahwa eluaran sisem nonlinear didominasi oleh dua freuensi fundamenal, dan. Perhaian bahwa edua freuensi fundamenal ersebu beraian dengan bagian linear dari respon eluaran. Selain iu, muncul onribusi dua level DC (freuensi nol, harmoni orde edua, dan orde eiga. mpliudo seiap omponen freuensi eluaran dapa diliha pada Tabel -. Semenara iu, dengan menggunaan ransformasi Fourier, sperum eluaran sisem adalah seperi yang diunjuan pada Gambar.0.

23 Tabel - Komponen freuensi eluaran dan ampliudo yang beraian. Freuensi mpliudo DC ( ( - dan + - dan dan + 4 Punca sperum, yang memilii level daya paling inggi, adalah omponen fundamenal, dan. Beriunya, omponen harmoni yang paling dea dengan omponen fundamenal adalah omponen orde eiga ( rd order yaiu freuensi dan. Sisem pemancar-penerima biasanya mempunyai lebar pia yang ida begiu lebar sehingga omponen sinyal orde eiga (orde ganjil ini menjadi pening. Semenara iu, omponen orde dua (orde genap leanya cuup jauh dan biasanya dapa diaasi dengan menggunaan filer. Laporan Peneliian - 7

24 Level daya eluaran freuensi Gambar.0 Sperum eluaran pengua daya unu masuan dua nada. Seiap omponen daya mempunyai hubungan masuan-eluaran yang berbeda. Komponen sinyal fundamenal dan omponen sinyal orde eiga mempunyai hubungan masuan-eluaran seperi yang diunjuan pada Gambar.. Tii perpoongan anara omponen fundamenal dan omponen harmoni orde eiga disebu IP Semain besar IP, level daya omponen harmoni orde eiga semain ecil dibandingan dengan omponen fundamenal. Hal ini menunjuan bahwa semain besar IP, linearias pengua ersebu semain bai. Selain IP, parameer lain yang juga pening dalam menggambaran linearias pengua adalah daya eluaran pada ii ompresi db (P db. P db adalah daya eluaran (pada daerah nonlinear saa gain daya urun sebesar db dari gain linearnya. Ilusrasi P db dapa diliha pada Gambar.. P ou IP Fundamenal Harmoni orde P in Gambar. Tii perpoongan IMD orde eiga dan fundamenal (IP. Laporan Peneliian - 8

25 P ou (dbm db P db P in (dbm Gambar. Ilusrasi lea ii db di bawah ompresi gain (P db. Laporan Peneliian - 9