BAB III PRINSIP KERJA COMBINER

Transkripsi

1 BAB III PRINSIP KERJA COMBINER 3.1. Multi Network Combiner System Multi Network Combiner System terdiri dari susunan susunan filter, Multiplexer, Diplexer dan Coupler yang didesain khusus untuk memenuhi kebutuhan multi operator system. Filter-filter tersebut berfungsi sebagai menahan dan meneruskan sinyal dengan lebar pita frekuensi tertentu dari spektrum keseluruhan sinyal tersebut. Filter juga sebagai fungsi penyaring frekuensi yang mana akan dilewatkan sehingga menghindari terjadinya Interferensi antara satu dengan yang lainnya. Multiplexer sebagai fungsi masukan dari frekuensi 18 MHz dan 21 MHz yang diteruskan menjadi satu kanal melalui suatu keluaran. Diplexer berfungsi sebagai penyatu dua transmitter yang berbeda. Diplexer sendiri mempunyai prinsip kerja yang sehingga daya masing-masing sinyal tersebut tidak saling masuk ke saluran pasangannya. Hybrid Coupler mempunyai fungsi sebagai pencampuran frekuensi yang biasanya dilakukan untuk menggeser sinyal informasi yang termodulasi pada sinyal pembawa frekuensi tinggi ke sinyal pembawa frekuensi lainnya sedemikian rupa sehingga mudah diolah. Multi Network Combiner System tersebut mempunyai input 13 port yang mewakili frekuensi-frekuensi operator yang ada di Indonesia khususnya pada sistem jaringan dalam gedung dan mempunyai 4 output port yang digunakan sebagai penyalur sinyal ke jaringanjaringan sebagai service antena nantinya. Interferensi pada Radio Frekuensi pada kasus terburuk bisa menghilangkan sinyal itu sendiri yang akan menyebabkan penyedia operator selular tidak bisa melakukan panggilan. 21

2 Skematik diagram Multi Network Combiner System OPERATOR M CDMA 8 OPERATOR A CDMA 2 FILTER OPERATOR I GSM 18 OPERATOR D WCDMA MULTIPLEXER DIPLEXER OUTPUT OPERATOR L CDMA 8 COUPLER 3dB COUPLER 3dB OPERATOR H GSM 18 OPERATOR K GSM 18 MULTIPLEXER DIPLEXER OUTPUT OPERATOR B OPERATOR E WCDMA WCDMA MULTIPLEXER DIPLEXER OUTPUT OPERATOR G GSM 18 OPERATOR J GSM 18 MULTIPLEXER DIPLEXER COUPLER 3dB COUPLER 3dB OUTPUT OPERATOR C OPERATOR F WCDMA WCDMA MULTIPLEXER Gambar 3.1 Skematik diagram Multi Network Combiner System Dari Gambar skematik diagram diketahui Multi Network Combiner System mempunyai 13 masukan (input) dan mempunyai 4 keluaran (output). Masing-masing input mewakili dari masing-masing operator yang diterangkan pada tabel 2.2. Dilihat pada skematik diagram Multi Network Combiner System merupakan kumpulan susunan-susunan dari Filter, Multiplexer, Diplexer dan Hybrid Coupler 3 db. Dari beberapa operator masuk melalui filter dan multiplexer. Dari skema tersebut terlihat terdapat perbedaan pada operator A yaitu pada CDMA 2, perbedaan tersebut dilakukan karena frekuensi pada CDMA 2 mempunyai intemodulasi dan daya yang tinggi dan bisa berakibat pada frekuensi yang lain oleh karena itu diberikan filter terlebih dahulu sebelum masuk ke Multi Network Combiner System.

3 Prinsip Kerja Multi Network Combiner System Prinsip kerja pada combiner terletak pada masing-masing komponen yang tersusun pada multi Network Combiner System. Komponen tersebut adalah filter, Diplexer, Multiplexer dan Hybrid Coupler. Secara kerja combiner ini membuat intermodulasi semakin rendah oleh karena itu Multi Network Combiner System membuat spesifikasinya sampai dengan -15dBc. Apabila intermodulasi semakin rendah maka kemungkinan terjadinya interferensi pada combiner sangat kecil. Maka dari itu komponen-komponen dibuat dengan kualitas yang bagus. Adapun prinsip-prinsip masing-masing komponen dan intermodulasi sebagai berikut: Filter Pada Multi Network Combiner system ini yang digunakan ialah Band Pass Filter yang menggabungkan dua komponen yaitu Low Pass Filter dan High Pass Filter. Sebuah filter band pass adalah perangkat elektronik atau sirkuit yang memungkinkan sinyal antara dua frekuensi spesifik untuk lulus, tapi yang mendiskriminasikan sinyal pada frekuensi lain. Beberapa filter band pass membutuhkan sumber tenaga dari luar dan menggunakan komponen aktif seperti transistor dan sirkuit terpadu, ini dikenal sebagai filter band pass aktif. Band pass filter tidak lain menggunakan sumber tenaga dari luar dan hanya terdiri dari komponen pasif seperti kapasitor dan induktor; ini disebut band pass filter pasif. Pada Multi Network Combiner system ini digunakan jenis Band Pass Filter Pasif. Gambar berikut ini merupakan hasil filterisasi frekuensi dari Band Pass Filter.

4 24 Gambar 3.2 spektrum Band Pass Filter Band pass filter digunakan terutama di nirkabel pemancar dan penerima. Fungsi utama filter seperti di pemancar adalah untuk membatasi bandwidth sinyal output minimum yang diperlukan untuk menyampaikan data pada kecepatan yang diinginkan dan dalam bentuk yang diinginkan. Pada penerima, sebuah band pass filter memungkinkan sinyal beralih dalam berbagai frekuensi yang dipilih untuk didengarkan atau dikodekan ulang, sementara mencegah sinyal pada frekuensi yang tidak diinginkan dari sampai. Sebuah band pass filter juga mengoptimalkan rasio signal-to-noise (sensitivitas) dari penerima. Dalam kedua transmisi dan menerima aplikasi, yang dirancang dengan baik band pass filters, memiliki band width optimal untuk modus dan kecepatan komunikasi yang digunakan, memaksimalkan jumlah sinyal yang dapat di transfer dalam sistem, sementara meminimalkan interferensi atau kompetisi di antara sinyal. Berikut Gambar prinsip kerja band pass filter redaman VS frekuensi. Gambar 3.3 Karakteristik Band Pass Filter

5 Diplexer Prinsip kerja sistem diplexer adalah menggunakan prinsip rangkaian jembatan seperti ditunjukkan pada gambar 3.4, sehingga daya masing-masing sinyal tersebut tidak saling masuk ke jalur pasangannya yaitu sinyal GSM tidak masuk ke sistem WCDMA begitu pula sebaliknya, dalam hal ini menggabungkan antara sinyal GSM dengan WCDMA. Fungsi diplexer sendiri ialah memungkinkan kedua sinyal GSM dan WCDMA menggunakan sistem yang sama atau antenna yang sama dan mencegah terjadinya interferensi. Gambar 3.4 Prinsip Kerja Diplexer 3.5 Bentuk Praktis Diplexer Pada gambar 3.4 menunjukkan, bahwa output atau antenna diletakkan pada lengan sebelah kanan, sementara masing-masing pemancar GSM dan WCDMA

6 26 berada pada titik seimbangnya. Sedangkan pada gambar 3.5 menunujukkan penerapannya, dimana north-south bays dan east-ways bays adalah elemen system antenna yang memanjang ke arah utara selatan dan barat-timur Multiplexer Multiplekser adalah suatu untai elektronik yang mampu menyalurkan sinyal salah satu dari banyak masukan ke sebuah keluaran. Pemilihan masukan ini dilakukan melalui masukan penyeleksi. Secara bagan kerja Multiplekser ditunjukkan pada gambar. Gambar 3.6 Rangkaian Dasar Multiplekser Kendali pada Multiplekser akan memilih saklar mana yang akan dihubungkan. Saluran kendali sebanyak "n" saluran dapat menyeleksi 2 n saluran masukan. Sebagai contoh: sebuah Multiplekser 4 ke 1 dengan Kendali K1 dan K2. Ketika saluran Enable= 1, keluaran selalu bernilai nol. Tetapi ketika saluran Enable=, keluaran F diatur melalui K1 dan K2. Tabel kebenaran Multiplekser ini dinyatakan sebagai berikut:

7 27 Tabel 3.1 Tabel kebenaran multiplekser Enable K2 K1 F 1 X X Xo 1 X1 1 X2 1 1 X3 Jika E mewakili saluran Enable, maka berdasarkan tabel kebenaran tersebut keluaran F dapat dinyatakan sebagai : F = E.Xo.K1.K2+E.X1.K1.K2+E.X2.K1.K2+E.X3.K1.K2 Berdasarkan persamaan logika ini disusunlah rangkaian logika Multiplekser 4 ke 1 seperti ditunjukkan oleh gambar 3.7. Gambar 3.7. Rangkaian Logika multiplekser 4 ke 1

8 Hybrid Coupler Secara prinsip kerja hybrid coupler dapat berupa jaringan multi gerbang (multi port network). Walau demikian adanya, pembahasannya dicukupkan pada 4 gerbang saja. Jaringan 4 gerbang dapat dilihat pada gambar 2.5. jika P 1 adalah daya masukan pada gerbang 1 ( yang harus match dengan impedansi sumber) dan P2,P3 serta P4 adalah daya yang tersedia pada masing-masing gebang 2,3 dan 4. Gerbang 1 Gerbang 3 Gerbang 2 Gerbang 4 Gambar 3.8 Aliran daya pada sebuah directional coupler C = -1 log ( 1 ) T = -1log ( 2 ) I = -1log ( 3 ) P = -1log ( 4 ) Pada prinsipnya, daya yang masuk dari gerbang 1 akan langsung tertransfer ke gerbang 2 sebesar T db (lihat persamaan 2). Sebagian lagi ada yang sampai ke gerbang 3 sebesar C db dan ke gerbang 4 sebesar I db. Seandainya penggandeng ini ideal, maka koefisiean isolasi akan besar sekali yang berarti tidak ada atau sedikit daya yang sampai pada gerbang 4. Dengan demikian daya dari gerbang 1 akan terbagi ke 2 gerbang yaitu gerbang 2 dan 3. Jika Konfigurasi coupler-nya simetri, maka keluaran pada gerbang 2 dan 3 berbeda fasa 9 o. Sifat ini dapat diperoleh dengan menguraikan mode genap dan ganjil pada gerbang keluaran. Karakteristik ini cocok untuk aplikasi mixer, karena dapat menghilangkan frekuensi bayangan pada sistem penerima heterodyne atau menghasilkan sinyal seimbang pada frekuensi intermedier yang mana dapat meredam distorsi orde genap pada rangkaian pengolahnya. Kelebihan ini baru dapat digunakan jika pembagian daya pada gerbang

9 29 2 dan 3 seimbang. Dengan demikian untuk realisasi mixer diperlukan Hybrid Coupler 9 o. dengan koefisien gandeng -3dB. Penggandeng ini akan direalisasikan menggunakan teknologi mikrostrip. Teori dasar perancangan jalur-jalur pada mikrostrip yang bersifat sintesa dapat merujuk pada. Bentuk fisik yang diteliti pada gambar 3.9. Gambar 3. 9 Bentuk Lingkaran Coupler Untuk merealisasikan faktor penggandeng sebesar -3dB dan beda fasa sebesar 9 o, maka karakteristik impedansi jalur-jalur mikrostrip pada gambar 3.9. Harus memenuhi spesifikasi berikut ini: Tabel 3.2 Impedansi jalur mikrostrip hybrid 9 o -3dB Coupling [db] Z shunt [Ω] Z series [Ω] Impedansi karakteristik ini dirancang dengan kondisi bahwa seluruh gerbang hybrid coupler terbebani impedansi jalur sebesar 5 Ω.

10 Intermodulasi Interferensi Dengan berkembangnya komunikasi baru-baru ini dalam pembagian mobile spektrum yang tersedia mulai menjadi lebih terbatas. Interferensi antara frekuensi adalah masalah yang sangat berat bagi insinyur frekuensi radio, yang dalam skenario ini gangguan intermodulasi merupakan salah satu komponen yang biasanya diabaikan. sebuah intermodulasi dalam sistem tidak linier mobile dapat menghasilkan dua jenis interferensi: salah satu yang akan disebut In-Band, yang dihasilkan didalam GSM 9 (sistem Global untuk Mobile Communications), GSM 18 atau band UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) dan berasal dari dalam frekuensi, dan out-of band interferensi yang dihasilkan istilah pencampuran dari GSM 9, GSM 18 atau band UMTS, lihat Gambar 3.1. Gambar 3.1 IMD pada system komunikasi selular Baru-baru ini jenis masalah ini sebagai dampak yang lebih besar dalam sistem radio yang baru, terutama, karena persyaratan yang tinggi dari S / I pada sebuah teknologi UMTS yang muncul. IMD dalam hal ini dapat menurunkan kualitas dan kapasitas yang lebih penting pada system ini. Dengan menggunakan divisi spektral komersial Portugis, dua carrier utama milik satu operator selama pencampuran ke-3, 891 MHz, milik operator lebih rendah dan MHz kepada operator atas, Gambar 3.11, dan harmonik ke-2 akan jatuh tepat pada pita GSM 18 atau band TFTS dan bisa menurunkan ini ke-bagian dari spektrum. Jika perangkat non linier adalah berasal dengan input daya yang kuat

11 31 daripada carrier yang lainnya dapat terhambat dan interferensi dapat terjadi berasal dari komponen-komponen yang distorsi, yang akan menyebabkan inteferensi antar operator selular, lihat Gambar 3.11 Gambar 3.11 In-Band IMD Perhitungan yang sama dapat dilakukan jika dua-nada carrier dianggap dalam band GSM 18, tidak hanya GSM 18 dapat terinterferensi, tetapi ada istilah pencampuran yang bisa jatuh dalam band UMTS. Pertimbangkan contohnya dua GSM 18 frekuensi pada 1 = 1879,8 MHz, saluran 885, dan 2 = 185,2 MHz, saluran 512, ini dua frekuensi yang berbeda dapat menghasilkan suatu produk agar pencampuran ketiga yang akan tepat jatuh ke tengah-tengah band UMTS, dan begitu akan menurunkan sistem yang lengkap. Hasil sebelumnya memprediksi posisi yang benar dari keluaran frekuensi distorsi. Daya dihitung terkait untuk mempersembahkan daya ekspresi seri. Sebuah lembaran data penguat daya komersial yang, biasanya tidak menyajikan jenis seri kekuatan untuk ciri perilaku nonlinier. Sosok Kelebihan digunakan untuk menghubungkan daya keluaran linear dengan daya intermodulasi adalah yang terkenal dengan urutan ke-3 Intercept Point, IP3, untuk intermodulasi in-band. IP3 didefinisikan sebagai kekuatan output di mana kekuatan fundamental memotong daya intermodulasi orde 3, Gambar. 3.12, hal ini jelas titik hipotetik, karena power amplifier sudah jenuh pada daya keluaran ini, namun hal ini mampu berjasa memperhitungkan daya intermodulasi sinyal yang kecil.

12 32 Mengingat dua nada kekuatan sama pada masukan dari daya seri disajikan dalam ekspresi, IP3 dapat dikaitkan dengan daya seri : = IP 3 = P out ( 1 ) = = = dan dua nada intermodulasi Rasio didefinisikan sebagai IMR 2 : IMR 2dBc = 2(IP3 dbm P outdbm )+6dBc Dimana P OTdBm adalah daya total output dalam dbm, P OTdBm P 1 + = P2. Gambar 3.12 definisi IP3 Beberapa saran untuk meminimalkan dampak gangguan IMD akan dijelaskan. Prosedur disajikan akan digunakan oleh operator telekomunikasi, dan sebagainya, yang dikenal prosedur, seperti misalnya untuk linearizers tidak akan dibahas karena itu adalah kekhawatiran produsen. Cara sederhana pertama untuk meminimalkan gangguan intermodulasi dari sebuah blok penguat daya untuk membuat beberapa kembali mati pada perintah untuk mengoperasikan dengan input daya yang lebih rendah, yang akan meminimalkan IMD, karena untuk distorsi pesanan ke-n akan menurunkan ndb oleh setiap db dari masukan backoff. Ini adalah prosedur yang sangat sederhana, tetapi akan meningkatkan harga dari sebuah sistem, karena penguat daya akan digunakan

13 33 jauh dari titik normal operasi, sehingga penguat kuat akan digunakan untuk mengirim daya keluaran yang sama. Cara yang lebih efektif untuk meminimalisasi, tidak IMD, tapi efeknya pada sistem komunikasi secara keseluruhan, adalah frekuensi baru hopping sistem yang telah dilaksanakan, baik di GSM dan dalam sistem UMTS. Karena pada frekuensi lompat frekuensi pembawa terus mengubah frekuensi IMD dicampur akan berubah juga, dan efek yang sama yang diperoleh dengan jenis yang lain dari interferensi, seperti misalnya multi-jalur, dapat diminimalkan dengan cara yang sama. Sebuah ujung yang jelas adalah benar memenuhi semua spesifikasi pabrik, karena konektor yang buruk, atau beberapa perangkat biasanya linier melaju ke kejenuhan pada bahan dapat menghasilkan interferensi intermodulasi atau bahkan terburuk bisa rusak dan menghasilkan semua jenis interferensi. Terdapat kasus-kasus pada Combiner itu sendiri yang tidak dapat kita duga yang menyebabkan Power Intermodulation menjadi naik, Seperti: 1. Nonlinier komponen pasif menyebabkan PIM. Kontak nonlinier, material nonlinier dan efek permukaan adalah alasan fisik untuk menginduksi PIM. 2. Dalam multi-band multi-sinyal input, baik dan aneh bahkan agar PIM dapat mengganggu untuk menerima sinyal, dan perhatian utama harus diberikan pada 2 dan 3 agar PIM yang dapat menyebabkan gangguan serius. 3. Semua saluran jaringan radio harus bergabung dengan hati-hati diatur untuk menghindari produk PIM lebih rendah mereka agar jatuh ke menerima saluran. 4. Dalam duplex distribusi sistem konstruksi dalam ruangan, baik itu untuk menggunakan komponen tingkat rendah PIM, seperti antena, kabel jumper, konektor, diplexer, combiners dan kabel, dan harus hati-hati meletakkan dan memperbaiki untuk menghindari distorsi, sambungan lepas atau tetap, polusi kimia di komponen. Menurut teori sistem nonlinier, integral Volterra umum digunakan untuk menyatakan output nonlinier, tetapi PIM non-waktu tergantung fenomena nonlinier lemah, sehingga produk PIM y (x) dapat menyederhanakan sebagai deret Taylor:

14 34 Y(X) = =, =! (1) Untuk N masukan sinyal sinus x: X= cos (2) 2 Dalam bentuk kompleks X = + X ) = Dimana =, =, = (3) (3) pengganti kedalam y(x) =! = (4)! Dimana, =k,, adalah bilangan bulat atau nol. Dari (1),(4): =! (5)! Ketika k=1, dari (5): y1 = = cos (6) (6) adalah komponen output linear, proporsional terhadap sinyal input x. Ketika k = 2, dari (5): = + cos2 2

15 35 + [cos + + ) + cos + + )] (7) Dalam (7), item pertama adalah orde nol(arus searah) komponen, item kedua adalah harmonisa orde dua, dan item ketiga adalah IMPS. Ketika k 3 =, oleh (5): = [ 3 +,, + 12 ] cos + 2 ] + cos3 [cos2 2 + cos2,, [cos + 3cos ](8) Untuk k> 4, yk lebih rumit tapi kecil besarnya. Dari uraian di atas kita dapat kesimpulan: 1. Semakin rendah order, banyak orang asing besarnya IMP, tingkat IP2 adalah aneh. 2. Modulasi multi-sinyal dapat memiliki semua produk campuran mungkin termasuk setiap order IMP dan harmonis. 3. Modulasi orde tinggi dapat memiliki harmonisa yang sama dan urutan yang lebih rendah dan IMPS. 4. Modulasi order bahkan memiliki IMPS bahkan urutan dan harmonisa, modulasi order aneh memiliki urutan IMPS aneh dan harmonisa.