BAB III PENGGUNAAN SAW FILTER SEBAGAI FILTER SINYAL IF 3.1. Pendahuluan Fungsi SAW Filter sendiri dalam unit IF pada televisi adalah untuk memberikan bentuk respon sinyal IF yang dihasilkan dari tuner agar sesuai dengan yang dinginkan untuk diumpankan ke tingkat IF selanjutnya yaitu pada bagian VIF ataupun SIF detector. Bentuk respon inni berupa pelemahan(attenuation) atau penekanan(suppression) sinyal-sinyal yang bersebelahan dengan sinyal IF yang dihasilkan dari tuner, karena dari tuner sinyal IF masih mengandung sinyal-sinyal yang bersebelahan dan berdekatan dengan sinyal IF yang dipilih yaitu sinyal suara sebelah (adjacent sound) yang berdekatan dengan sinyal gambar utama dan sinyal gambar sebelah (adjacent picture) yang berdekatan dengan sinyal suara utama. Untuk ilustrasi dapat dilihat pada gambar 2.5 pada Bab II. Ada 2 konfigurasi dasar SAW Filter dalam kaitannya dengan aplikasi SAW Filter pada televisi. Konfigurasi tersebut adalah: 1. Inter-carrier: yaitu pemakaian sebuah SAW Filter yang berguna untuk menapis sinyal picture (f P ) termasuk di dalamnya sinyal warna (f C ) yang umumnya karakteristik responnya adalah hampir semua lebar jalur IF masuk hasil dari tuner masuk. 33
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 34 2. Split-carrier atau Quasi Parallel-Sound: yaitu pemakaian 2 buah SAW Filter yang masing-masing memiliki karakteristik respon penapisan yang berbeda atau hanya menambahkan satu jenis SAW Filter yang terhubung parallel dari SAW Filter inter-carrier. Sebuah SAW Filter untuk menapis sinyal gambar (f P ) sedang yang lainnya untuk menapis sinyal suara (f S ). Konfigurasi SAW Filter tunggal atau inter-carrier pada televisi SANYO adalah paling umum pemakaiannya. Sedangkan sistem Split-carrier umumnya dipakai untuk televisi dengan spesifikasi yang tinggi terutama pada penerimaan TV stereophonic. Masing-masing sistem mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri. Yang mana dalam hal ini ditekankan pada masalah pencapaian kualitas desain untuk perancangan blok IF yang sesuai dengan target desain. 3.2. Konfigurasi Inter-carrier Dalam sistem inter-carrier, SAW filter yang digunakan adalah jenis filter untuk sinyal carrier picture atau umumnya disebut dengan Video SAW Filter Gambar 3.1. Blok diagram konfigurasi Inter-carrier
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 35 Inter-carrier memiliki keunggulan yaitu murah dengan menggunakan 1 SAW Filter dan pemakaian komponen sedikit. Tetapi mempunyai kelemahan dalam reproduksi suara. Dalam system intercarrier konvensional yang umumnya digunakan dalam televise penerima monophonic, picture dan sound carrier diproses setelah keluar dari tuner dalam kanal IF biasa. Informasi gambar adalah AM dalam picture carrier dan di deteksi oleh envelope atau synchronous detector dan kemudian diproses dalam channel video. Untuk mengembalikan informasi audio yang berbentuk FM, maka kedua IF carrier dicampur untuk membentuk sinyal suara intercarrier yang memiliki frekuensi yang berhubungan dengan perbedaan frekuensi carrier IF. Sebagai contoh sistem NTSC dengan picture carrier 45.75 MHz dicampur dengan sound carrier 41.25 untuk menghasilkan 4.5 MHz sinyal sound intercarrier. Sinyal suara intercarrier FM kemudian didemodulasi oleh FM detector untuk menghasilkan informasi audio. Sistem intercarrier mengikuti interferensi dan noise yang terjadi dalam sinyal sound 4.5 MHz yang dapat menyebabkan distorsi atau cacat yang lain dalam reproduksi suara. Beberapa bentuk interferensi dihasilkan oleh modulasi sinyal picture carrier ketika dicampur dengan sinyal sound carrier. Sebagai contoh keseleruhan karakteristik frekuensi dari bagian IF picture dari TV penerima adalah dirancang untuk menyesuaikan dengan modulasi vestigial sideband dari picture carrier pada transmitter. Karakteristik tipikal dari receiver memberikan kemiringan pelemahan yang hampir linear (kadang disebut dengan Nyquist slope ) dengan frekuensi picture carrier terletak pada 6 db di bawah, relative terhadap bagian sisi jalur frekuensi rendah. Sebagai akibatnya, tepi jalur sinyal rendah dan tinggi
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 36 dilemahkan secara tak simetris oleh karakteristik Nyquist slope. Efek yang cukup umum dari tepi jalur yang asimetri ini adalah terbentuknya fenomena yang tidak diinginkan yang dikenal dengan Incidental carrier phase modulation (ICPM) dalam sinyal picture carrier yang dapat menyebabkan reproduksi sinyal suara terganggu oleh buzz yang tak diinginkan. Distorsi ICPM yang lain dapat menghasilkan sejumlah sumber yang memiliki efek yang memberikan modulasi fasa frekuensi video yang tidak diinginkan ke picture carrier yang aman. Modulasi fasa ini sesudahnya terkirim ke sinyal suara FM intercarrier di dalam sebuah receiver dan juga akan menghasilkan distorsi buzz dalam reproduksi sinyal. Pemancar multichannel audio atau stereophonic dan bilingual termasuk menggunakan satu dari banyak audio subcarrier untuk membentuk sinyal audio komposit. Sinyal audio komposit tadi dibuat lebar bandwidth nya yaitu sekitar 90 KHz atau lebih dibanding dengan lebar jalur monophonic yaitu sekitar 15 KHz. Sebagai akibatnya suara buzz lebih mudah mengenainya. Sound detector rentan terhadap intereferensi pada audio dengan frekuensi tinggi. 3.3. Konfigurasi Split-carrier Split carrier menggunakan 2 SAW Filter yang masing-masing adalah Sound SAW Filter dan Video SAW Filter. Keduanya sama-sama bandpass filter tetapi dengan karakteristik yang berbeda. Dengan 2 SAW Filter ini maka proses pembentukan sinyal audio carrier (dalam bentuk FM) dan sinyal video carrier(
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 37 komposit) dilakukan secara terpisah, sehingga efek Nyquist slope akibat pencampuran dalam synchrounous detector tidak mempengaruhi sinyal sound carrier. Gambar 3.2. Blok diagram konfigurasi Split-carrier Sehingga munculnya buzz dapat dikurangi. 3.4. Perancangan konfigurasi SAW Filter Yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem ini adalah karakteristik dari SAW Filter (yang bisa dilihat pada lembar spesifikasi), pre-amplifier, dan karakteristik masukan IF pada 1 chip IC (mikroprosesor). Hal ini agar impedansi dapat sesuai pada masing-masing bagian. 1 chip IC dengan merek Philip tipe UOC3 memiliki input SIF pada salah satu kakinya, hal ini dapat digunakan sebagai masukan dari keluaran IF yang dihasilkan dari Sound SAW Filter. Dalam hal ini pre-amplifier untuk SAW Filter dapat dirancang sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan.
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 38 (a) (b) Gambar 3.3. (a) Rangkaian Split-Carrier; (b) Rangkaian Inter-carrier 3.5. Metode Pengukuran
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 39 Dalam evaluasi dari kinerja SAW Filter, dibutuhkan beberapa poin pengecekan dan pengukuran yang sesuai dengan prosedur standar yang telah ditentukan. Hal ini agar diperoleh target disain spesifikasi yang diinginkan tercapai. 3.5.1. Kurva Automatic Gain Control Kurva ini terbentuk dengan adanya kerja dari unit IF pada bagian AGC. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui daerah kerja dari AGC sistem yang ada dalam suatu unit penerimaan RF yaitu untuk mengetahui batas munculnya saturasi pada gambar pada level RF yang tinggi dan munculnya bintik-bintik noise pada gambar pada level RF rendah. Pengamatan dilakukan pada gambar secara visual pada layar televisi. Munculnya saturasi pertama kali pada gambar ditandai dengan kurva Saturation dan munculnya noise gambar pertama kali ditandai dengan kurva Snow Noise. Sedangkan Auto curve adalah pengaturan yang dilakukan untuk mendapatkan daerah operasi dari tuning unit IF yang sesuai standar spesifikasi. Gambar menunjukkan kurva yang terbentuk dari daerah operasi AGC dari suatu unit IF televisi yang dipengaruhi oleh kerja SAW Filter, tuner dan IC processor. Spesifikasi dari SANYO untuk penyetelan dari auto curve adalah 30%-40% dari kurva Snow noise atau 60%-70% dari kurva Saturasi.
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 40 Gambar 3.4. Kurva AGC pada televisi Kondisi standar spesifikasi dari lebar kurva adalah minimal 10 db. Jika lebar kurva kurang dari 10 db, maka perlu dilakukan pelebaran kurva yang bisa dilakukan dengan perubahan karakteristik dari part atau komponen yang digunakan. Kurva saturasi bergantung pada Amplitude Gain dari Tuner, Pre-amp, Insertion Loss dari SAW Filter, dan unit IF dari IC. Sedangkan kurva snow noise bergantung pada Noise Figure, dan Insertion Loss dari SAW Filter. Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk menentukan dan mengkondisikan agar AGC bekerja pada kondisi di tengah daerah operasinya.
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 41 3.5.2. Sinyal RF Lemah Apabila sinyal RF yang diterima terlalu lemah, maka akan membuat sinyal gambar dan sinyal suara menjadi lemah. Noise dapat timbul dalam kondisi seperti ini. Kondisi ini terjadi saat penerima jauh letaknya dari pemancar atau alasan lain yang menyebabkan sinyal yang diterima pada penerima tidak bagus. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui seberapa bagus performa dari televisi dalam menerima sinyal RF yang kondisi levelnya adalah lemah. Jadi yang perlu kita lakukan adalah mengevaluasi performa video dan suara televisi dalam kondisi yang tidak standar. Oleh karena itu pengukuran dilakukan dalam 4 kondisi yang tidak standar yaitu : a. Pengukuran saat Buzz Noise terdengar (Buzz Appear) Pengukuran ini dilakukan untuk mendapatkan level sinyal RF saat sinyal suara terganggu dengan munculnya Buzz noise. Spesifikasi yang dipakai oleh SANYO dalam menentukan level sinyal RF saat munculnya Buzz noise ini adalah kurang dari 35 dbµv. b. Pengukuran saat gambar menghilang (Picture Disappear) Dari pengukuran ini akan didapatkan level sinyal RF dimana pada level tersebut gambar mulai menghilang. Spesifikasi yang dipakai oleh SANYO dalam menentukan pada level berapa gambar mulai menghilang adalah kurang dari 30 dbµv. c. Pengukuran level sinyal saat warna menghilang (Color Disappear)
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 42 Spesifikasi SANYO dalam menentukan pada level sinyal RF berapa warna mulai menghilang adalah kurang dari 35 dbµv. d. Pengukuran saat suara mulai tidak terdengar (Sound Disappear) Hal ini disebabkan karena suara yang asli tidak dapat dikenali karena sinyal noise yang terlalu besar. Spesifikasi SANYO dalam menentukan pada level berapa suara tidak terdengar adalah kurang dari 30 dbµv. 3.5.3. Nilai rasio Picture to Sound (P/S) Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mengetahui efek perubahan dari perbandingan level sinyal gambar dan suara terhadap performa pada televisi. Standar normal perbandingan antara level sinyal gambar(p) dan level sinyal suara(s) adalah -6 db ~ -10 db. Level sinyal gambar yang tinggi dibandingkan dengan suara dapat menginterferensi sinyal gambar dalam hal ini adalah juga sinyal warna atau sinyal chroma. Gangguan ini disebut sebagai CS beat. Semakin rendah level suara atau semakin tinggi level video dapat menimbulkan interferensi pada sinyal suara sendiri. Gangguan pada sinyal suara lemah ini disebut dengan buzz sound. Spesifikasi untuk target disain adalah lebih dari -6 db untuk CS Beat dan kurang dari -25 db untuk Buzz Sound. 3.5.4. Amplitude and Group Delay
Bab III Penggunaan SAW Filter sebagai Filter Sinyal IF 43 Group delay adalah nilai perbedaan waktu untuk fasa frekuensi dari perubahan fasa (variasi) dalam pass band. Atau dalam istilah sederhananya Group Delay menunjukkan waktu yang dibutuhkan oleh sinyal untuk melewati SAW Filter. Sedangkan Amplitude adalah nilai level (pelemahan/attenuation) dari sinyal yang melewati SAW Filter. Tujuan dari pengukuran adalah untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan sebuah sinyal untuk merambat dalam sebuah SAW Filter dan mengetahui level pelemahan dari karakterisitk respon SAW Filter. Spesifikasi acuan kondisi OK adalah <100ns untuk Group Delay, sedangkan untuk Amplitude masing-masing adalah intercarrier 3 MHz dan split-carrier 3.5 MHz. 3.5.5. Differential Gain and Differential Phase Differential Gain adalah jumlah perubahan pada amplitude chrominance subcarrier terhadap level luminance. Differential Phase adalah jumlah perubahan dalam perbedaan fasa chrominance subcarrier, yang berarti perbedaan fasa dari chrominance sub carrier sinyal burst tidak terpengaruh oleh ukuran sinyal luminance. Tujuan dari pengukuran ini untuk mengetahui distorsi yang terjadi pada fasa dan amplitudo dari sinyal video yang disebabkan oleh tingkat luminan.