Penguat. output matching network. Input matching network. Rangkaian penyesuai impedansi penguat gelombang mikro

Transkripsi

1 Hgh Gan Amplfer Degn Untuk pera penguatan bear, aru dran ( untuk FET) harulah cukup bear, ektar 90% dar nla aturanya ( 0,9 I d ) Rangkaan penyeua mpedan untuk nput dan utput haru matchng cnjugate dengan Γ * dan Γ l * untuk memperleh penguatan daya tranducer makmum. Gambar berkut menunjukkan rangkaan penguat dan rangkaan penyeua mpedannya yang drancang untuk memperleh penguatan daya makmum. Penguat Z g Input matchng netwrk utput matchng netwrk ZL V G G l G f Rangkaan penyeua mpedan penguat gelmbang mkr Unlateral tranduer pwer gan G tu adalah : G tu Γ Γ Γl Γl Dmana : g g f g l [numerk] G + G f + G l [db] g Γ Γ tambahan penguatan atau rug-rug dar rangkaan penyeua mpedan pada nput (antara umber dan penguat)

2 g f penguatan daya maju penguat dengan nput dan utput eua (matched) g l Γl Γl tambahan penguatan atau rug-rug dar rangkaan penyeua mpedan pada utput (antara penguat dan beban) Makmum unlateral tranducer pwer gan ba dperleh dengan memlh rangkaan penyeua mpedan edemkan rupa ehngga Γ * ; Z Z 0 ; Γ l * dan Z l Z 0 epert dtunjukkan gambar d bawah. Input matchng netwrk utput matchng netwrk Z g G max G f G l max ZL V * * Rangkaan penyeua mpedan penguat gelmbang mkr untuk penguatan makmum Dengan demkan peramaan akan menjad : G tu max g -max g f g l-max G -max + G f + G l-max

3 Predur dan :. Lt pefka penguat mcrwave yang akan drancang, epert frekuen, penguatan dan daya utput.. Plh prant yang memenuh pefka 3. Ukur parameter prant 4. Cek knd ketablan 5. Plt lngkaran penguatan kntan ( dalam mth chart) 6. Htung unlateral fgure f mert 7. Cek range errr untuk aum unlateral 8. Dan rangkaan penyeua mpedan nput dan utput untuk penguatan daya makmnum Cnth : uatu penguat GaA MEFET mempunya parameter yang dukur pada frekuen9 GHz dengan V D 4 V dan I D 0,9 I D beban 50 Ohm : 0, ,04 0,8 80 0,45-30 Dan rangkaan penyeua mpedan nput dan utput untuk penguatan daya makmum pada frekuen 9 GHz.

4 Predur dan.. Rangkaan Input matchng netwrk Penguat utput matchng netwrk Z g Z L V G G f G l. Htung penguatan daya tranducer makmum dengan aum 0. G tu max,8 0,55 0,45,43 x 7,95 x,5 4,,5 db,55 db + 9 db + 0,97 db,5 db penguatan daya tranducer makmum adalah,5 db 3. Cek knd tabl Delta : ( 0,55-50 x 0,45-30 ) ( 0,04 0 x,8 80 ) 0, , 00 0,6 65 0,6 < 0,05

5 Faktr ketablan : + K + K 0,6 0,55 0,04,8 0,45 K,8 > Penguat adalah tabl tanpa yarat 4. Plt lngkaran penguatan kntan Lngkaran penguatan kntan pada cnth n berlka d * dan * dengan nla,55 db dan 0,97 db 5. Htung unlateral fgure f mert M ( ) ( ) 0,04,8 0,55 0,45 M ( 0,55 ) ( 0,45 ) M 0,05 Errr pada frekuen 9 GHz adalah : < G ( 0,05) G ( 0,05) + tu max Gt 0,9 < G tu max t <, < G 0,4dB < G t tu max < 0,45dB Errr pada frekuen 9 GHz adalah antara +0,45 ampa 0,4 db. Dalam kau n, errr cukup kecl ehngga ba daumkan ebaga kau unlateral. 6. Tentukan rangkaan penyeua mpedan utput Mula dar puat mthchart, bergerak d epanjang lngkaran retan kntan atu berlawanan arah jarum jam ampa pada lngkaran knduktan kntan yang memtng ttk *.

6 Element pertama dar beban adalah kapatr er. jx - j, x 50 - j 60 Ω C l ωx π ,9 pf ueptan nduktf dtambahkan depanjang lngkaran knduktan kntan ehngga mpedan yang terlhat ke arah rangkaan penyeua mpedan adalah *. utput matchng netwrk G l max Z L * Makmum unlateral tranducer pwer gan dperleh dengan Γ l * Element kedua adalah nduktr paralel : j jb 50 0,73 3 j4,6 0 mh L l 9 3 ωb π 9 0 4,6 0, nh 7. Tentukan rangkaan penyeua mpedan nput. Dengan predur yang ama dperleh rangkaan penyeua mpedan pada bagan nput adalah kapatr paralel dan nduktr er.. Elemen pertama dar umber adalah kapatr paralel : j jb j33,3 0 50,66 3

7 C B 33,3 0 ω π ,59 pf Elemen kedua adalah nduktr er : jx j0,7 x 50 j35,50 Ω L X ω 35,50 π ,63 nh 8. Hal dan :

8 jx - j60 Ω C l 0,9 pf jx j 35,5 Ω L 0,63 nh Z 50 Ω V jb j33,3 mmh C 0,59 pf jb - j 4,6 mmh L, nh Z 0 50 Ω G db G f db G l db Lngkaran Ne Fgure Kntan Ne adalah maalah dalam etap tem. Bahkan dalam knd tanpa adanya nput, ne mah akan muncul pada bagan utput. Dalam uatu penguat, ne pada utput adalah ne nput yang dkuatkan dtambah dengan ne yang dbangktkan leh penguat tu endr. nyal yang bear tdak menjamn memberkan hal yang bagu, jka ne juga bear. gnal t ne rat (/N atau NR) menyatakan eberapa bear nyal dbandngkan dengan ne yang hadr. Dua umber ne yang utama adalah :. Thermal Ne Thermal ne ( atau jhnn ne) adalah fluktua acak dar pergerakan elektrn yang dbangktkan leh pana dalam uatu penghantar (knduktr). Jka uatu retr ne ama dengan retr beban, rata-rata kuadrat tegangan thermal (pana) pada uhu T dengan bandwth B adalah : Dmana : n V 4KTBR n K,38 x 0-3 J/ K

9 T temperatur ablut (Kelvn) B bandwth (Hertz) R n retan ne (Ohm) Rata-rata kuadrat aru pana adalah : I n 4KTBG Dengan G adalah knduktan ne. Daya ne makmum yang tereda dar retr R n adalah : Pnmax V 4R n n KTB Daya ne adalah ama untuk bandwth yang ama, tanpa memperhatkan frekuen tengahnya. Ne dengan dtrbu epert n, yang memberkan ne yang ama per-unt bandwdth, debut dengan whte ne.. ht Ne ht ne ( chttky ne) adalah fluktua jumlah carrer dalam uatu aru, dan hadr dalam emua prant aktf. Rata-rata kuadrat aru ht ne adalah : I n Dmana : gi dc B g,60 x 0-9 C (muatan elektrn) I dc aru DC B Bandwdth (Hertz) atu pertmbangan pentng dalam dan uatu penguat adalah ne fgure. Ne fgure ddefnkan ebaga perbandngan nyal t ne rat pada nput terhadap utput : F / N / N N N

10 Ne fgure penguat mcrwave empat termnal adalah : F F mn + r g n y y rn F mn + [( g g ) + ( b b ) ] (*) g dmana : F mn ne fgure mnmum, yang merupakan fung aru dan frekuen kerja prant. r n R n /Z adalah retan ne ternrmala y g + jb adalah admtan umber ternrmala y g + jb adalah admtan umber ptmum ternrmala, yang menghalkan ne fgure mnmum. Admtan urce ternrmala ba dtul dalam bentuk kefen pantul umber Γ ebaga : y Γ + Γ (**) Dengan cara yang ama, admtan umber ptmum ternrmala ba dnyatakan : y Γ + Γ (**) dmana Γ adalah kefen pantul umber ptmum yang menghalkan ne fgure mnmum. ubttu peramaan (*) dan (**) menghalkan peramaan untuk ne fgure bb : 4r n Γ Γ F Fmn + ( Γ )+ Γ

11 Retan r n ba dperleh dengan mengukur F untuk Γ 0 dengan umber menggunakan retan 50 Ω. Maka : r n ( F Γ F mn + Γ ) 4 Γ Untuk menentukan lngkaran ne fgure untuk uatu nla ne fgure tertentu F, terlebh dahulu perlu ddefnkan parameter uatu ne fgure N ebaga : N Γ Γ Γ F F 4r n mn + Γ Puat dan radu lngkaran ne fgure adalah : c r F F Γ + N + N [ N + N ( Γ ) ] / N 0 ketka F F mn dan puat lngkaran F mn dengan radu nl adalah berlka d Γ dalam mth chart. Puat dar lngkaran ne fgure lannya terletak d epanjang vektr kefen pantul umber ptmum Γ. Jka uatu mpedan umber yang dberkan berlka d epanjang lngkaran ne tertentu, mpedan terebut akan menghalkan ne fgure tertentu dalam debel pada ttk tu. Cnth : Lngkaran Ne Fgure uatu penguat GaA dukur pada frekuen 9 GHz, retan 50 Ohm mempunya parameter ne fgure bb : F mn db Γ 0, R n 4 Ω Plt lngkaran ne fgure untuk nla-nla F,5 ; 3,0 ; 3,5 ; 4,0 dan 5 db.

12 lu : Nla-nla N, c F dan r F untuk F,5 db dhtung bb : N N F F 4r n mn + Γ,78,59 + 0, , 4(4 / 50) c F Γ + N c F 0, , 0,40 55 r F + N [ N + N ( Γ ) ] / r F / [0, + 0, + 0,( 0,485) ] 0,37 Dengan cara yang ama, nla untuk N, c F dan r F juga dhtung untuk nla F 3 ; 3,5 ; 4 dan 5 db. Hal perhtungan dtabulakan bb : F (db),5 3 3,5 4 5 f,78,4,5 3,6 N 0, 0,45 0,7,7 c F 0, , ,8 55 0,4 55 0,8 55 r F 0,37 0,5 0,55 0,66 0,76 Plt dalam mth chart :

13 Lw Ne Amplfer Degn Dalam tem elektrnka, penguatan daya makmum dan ne fgure mnmum adalah ama pentngnya. Tap umumnya dalam dan prakt, kedua hal terebut tdak ba dperleh beramaan. Karena tu, penguatan yang tngg dan ne fgure yang kecl adalah merupakan plhan yang berfat trade-ff. Predur Dan Penguat dengan Ne Fgure Tertentu. Plt penguatan kntan dan lngkaran ne kntan dalam mth chart yang ama.. Htung penguatan makmum untuk penguat yang ddan 3. Plh lngkaran penguatan daya umber yang memtng lngkaran ne rendah 4. Tentukan rangkaan penyeua mpedan untuk nput dan utput.

14 Cnth dan : Dan uatu Lw Ne Amplfer uatu trantr penguat gelmbang mkr mempunya parameter catterng dan ne fgure dukur pada beban 50 Ohm frekuen GHz. 0, ,0 5, ,5-0 F mn 3 db Γ 0,45 80 R n 4 Ω Dmana Γ kefen pantul umber ptmum untuk F mn. R n retan ne equvalent Dan rangkaan penyeua mpedan nput dan utput untuk penguat terebut untuk mendapatkan penguatan daya 6 db dan ne fgure 3,5 db Langkah :. Htung penguatan daya tranducer makmum G tu max G tu max 0, ,5 G tu-max x 5 x,35 67,50 8,3 db 3 db + 4 db +,3 db 8,3 db

15 Untuk mendapatkan penguatan 6 db, dplh penguatan ebear, db dar rangkaan penyeua mpedan nput dan 0,78 db dar rangkaan penyeua mpedan utput untuk dtambahkan pada penguatan tranducer 4 db.. Plt lngkaran ne fgure kntan 3,5 db F 3,5 db,4 N N F F 4r n mn + Γ,4 + 0, ,3 4(4 / 50) c F Γ + N c F 0, ,3 0,37 80 r F + N [ N + N ( Γ ) ] / r F / [0,3 + 0,3 + 0,3( 0,45) ] 0,39 Lngkaran ne fgure 3,5 db dplt pada mth chart 3. Plt lngkaran penguatan nput, db G, db,3 g n g (- ),3(- 0,707 ) 0,66 g n d ( g ) 0,66 0,707 0,56 0,707 d g n r n ( 0,66) ( ) ( g ) n ( 0,707 ) 0,66 r 0,35 0,707 ( 0,66)

16 Lngkaran penguatan, db dlt dalam mth chart yang ama. 4. Plt lngkaran penguatan utput 0,78 db G l 0,78 db,0 g n l g l ( ),0 (- 0,5 ) 0,89 g nl dl ( g ) nl 0,890,5 l 0,47 0,5 d g nl rl ( 0,89) ( ) ( g ) nl ( 0,5 ) 0,89 l 0,5 0,5 r ( 0,89) Plt dalam mth chart yang ama 5. Tentukan rangkaan penyeua mpedan utput Ikut lngkaran retan kntan atu dar puat mth chart berlawanan arah jarum jam, kemudan bergerak d epanjang lngkaran knduktan kntan ke arah *, tap berhent d lngkaran penguatan 0,78 db. Elemen pertama dar beban adalah kapatr er. jx -j,40 x 50 -j70 Ω. C l ωx π ,7 pf Elemen kedua dar beban adalah nduktr paralel jb j 0 3,40 50 j8,00 0 mh L l 9,89 nh 9 3 ωb π 0 80, Tentukan rangkaan penyeua mpedan nput

17 Mula dar puat mth chart dan bergerak d epanjang lngkaran knduktan atu earah jarum jam ampa d lngkaran retan kntan yang melalu lngkaran ne fgure 3,5 db dan berakhr d lngkaran penguatan, db. Elemen pertama dar umber adalah kapatr paralel jb j 0 3,75 50 j5 0 mh 3 B 5 0 C,39 pf 9 ω π 0 Elemen kedua adalah nduktr er: jx j 0,56 x 50 j8 Ω. X 8 L 9 ω π 0 ( rangkaan tdak unque) 7. Gambar hal rancangan 4,4 nh

18 jx - j70 Ω C l,7 pf jx j 8,0 Ω L 4,40 nh Z 50 Ω V jb j5 mmh C,39 pf jb - j8,0 mmh L 9,89 nh Z 0 50 Ω G db G f db G l db