Seminar Tugas Akhir Selasa, 24 Januari 2012 Perancangan dan Pembuatan Tahap RF Downlink 436,9 Mhz untuk Portable Transceiver Ground Station Satelit Iinusat-01 Riski Andami Nafa 2209106071 Pembimbing : Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng.,P.hD Ir.Endroyono, DEA Teknik Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro
Latar Belakang Penelitian Program INSPIRE - DIKTI Menguasai Teknologi Komunikasi Satelit Perkembangan Portable Ground Station untuk Satelit Iinusat Kemandirian Teknologi Aplikasi teori RF
Ruang Lingkup Penelitian LNA Melakukan Perancangan dan Pabrikasi LNA, Pemilihan Komponen, Pengujian LNA dan Penggabungan LNA dengan Modul Lain Downconverter Terdiri dari Local Oscillator, Mixer frequency dan PLL Synthesizer. Pemilihan LO dan Mixer. Perancangan PLL untuk portable ground station Portable GS Perancangan Regulator tegangan untuk modul LNA dan Downconverter.
Metodologi Perancangan LNA
Metodologi Perancangan downconverter
Blok Diagram Penelitian Ant Low Pass Filter MIXER... LOW NOISE AMPLIFIER Band Pass Filter IF Amplifier LOCAL OSCILLATOR Sistem penerima Portable Ground Station Menggunakan prinsip dari Superheterodyne Receiver.
Critical Desain LNA Low Noise Amplifier sesuatu amplifier yang bisa menekan / meredam besarnya kenaikan level noise ketika sinyal dikuatkan. Gain >>> dengan Noise figure <<< Gain = min 22 db Nf = max 1,5 db Supply = 5 Volt
Pemilihan Komponen LNA Perangkat yang digunakan adalah RF2361 Parameter Rating Unit Supply Voltage +0.5 8.0 Volt DC Power Down Voltage (VPD) <Vcc VDC Input RF Level +10 dbm Temperatur Operasi -40 85 C Gain Min 19.5 db NF 1,4 db Input IP3 6.5 dbm Range Frekuensi 150 2400 MHz Indonesian Student Conference on Satellite
Perancangan Schematic Rangkaian Perancangan Rangkaian VPD Bias Kolektor Transistor Transistor RF2361 1. Menggunakan 2 IC RF2361 untuk mengoptimalkan Gain Output 2. Untuk tegangan Vpd diatur dengan sebuah regulator AMS1117
Perancangan Layout PCB LNA Perancangan layout menggunakan software DXP 2004 Hole
Prosedur pengujian LNA Signal Generator LNA Spectrum Analyzer Signal diatur dengan daya yang lemah misalkan -39 dbm pada frekuensi 436,9 Mhz Gain LNA = Daya terima (LNA) Daya terima (tanpa LNA) Indonesian Student Conference on Satellite
Gain LNA (db) 32.98 32.96 32.94 32.92 32.9 32.88 32.86 32.84 X: 435 Y: 32.94 32.82 420 425 430 435 440 Frekuensi (MHz) Gain LNA Daya Input Daya Output Frekuensi (Mhz) (dbm) (dbm) Gain (db) 420-35.95-3.083 32.867 421-35.95-3.085 32.865 422-35.95-3.092 32.858 423-35.95-3.102 32.848 424-35.95-3.104 32.846 425-35.95-3.109 32.841 426-35.95-3.112 32.838 427-35.95-3.118 32.832 428-35.95-3.113 32.837 429-35.95-3.11 32.84 430-35.95-3.093 32.857 431-35.95-3.031 32.919 432-35.95-3.021 32.929 433-35.95-3.017 32.933 434-35.95-3.013 32.937 435-35.95-3.011 32.939 436-35.95-3.009 32.941 436.9-35.95-3.01 32.94 437-35.95-3.006 32.944 438-35.95-3.01 32.94 439-35.95-3.013 32.937 440-35.95-3.017 32.933 441-35.95-3.019 32.931 442-35.95-3.021 32.929 443-35.95-3.023 32.927
System Downconverter Local Oscilator Local Oscilator UHF menggunakan teknik VFO (variable frequency oscillator) Indonesian Student Conference on Satellite
Frekuensi Resonansi C = 3 30 pf L = 9 Tap (r=3mm,l=50mm) 2 2 2 2 r N 0,1180 9 L 54nH 9r 10l (9 0,1180) (10 1,95645) Frekuensi resonansi minimal = f 1 1 1 1 390, Mhz s 2 LC 2 56 10 3 10 29 9 12
Range Frekuensi LO R B W 3 M H z M a r k e r 1 [ T 1 ] R B W 3 M H z M a r k e r 1 [ T 1 ] V B W 1 0 M H z - 4. 9 8 d B m V B W 1 0 M H z - 6. 1 4 d B m R e f 0 d B m A t t 3 0 d B S W T 2. 5 m s 4 0 9. 4 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z R e f 0 d B m A t t 3 0 d B S W T 2. 5 m s 5 0 0. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z 0 1 0 1-10 A -10 A 1 AP CLRWR -20 1 AP CLRWR -20-30 -30-40 -40-50 -50-60 3DB -60 3DB -70-70 -80-80 -90-90 -100 C e n t e r 4 0 9 M H z 1 0 M H z / S p a n 1 0 0 M H z Date: 25.OCT.9050 14:44:56 409,4 Mhz -4,98 dbm -100 C e n t e r 5 0 0 M H z 1 0 M H z / S p a n 1 0 0 M H z Date: 25.OCT.9050 14:46:20 500 Mhz -6,34 dbm
Frekuensi LO yang harus dicapai R B W 1 M H z M a r k e r 1 [ T 1 ] V B W 3 M H z - 4. 8 6 d B m R e f 1 1 d B m A t t 3 0 d B S W T 2. 5 m s 4 2 6. 2 4 0 0 0 0 0 0 0 M H z 10 O B W 3. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z T e m p 1 [ T 1 O B W ] 1 AP CLRWR 0-10 426,24 Mhz 1-2 1. 3 2 d B m 4 2 4. 7 4 0 0 0 0 0 0 0 M H z T e m p 2 [ T 1 O B W ] - 2 1. 6 8 d B m 4 2 7. 7 4 0 0 0 0 0 0 0 M H z A -20 T 1 T 2-30 -40 3DB -50-60 -70-80 C e n t e r 4 2 5. 1 M H z 3 M H z / S p a n 3 0 M H z
Mixer frekuensi Matching Impedance 50 Ohm PreAmplifier Mixing Signal Filter Signal
Hasil Pengujian Dimensi 10 x 7,5 cm Supply = 12 V DC
Pengujian Mixer R B W 3 0 0 k H z M a r k e r 1 [ T 1 ] V B W 1 M H z - 5 7. 4 7 d B m R e f - 2 8 d B m A t t 1 0 d B S W T 2. 5 m s 1 0. 7 0 1 8 1 0 7 4 2 M H z 1 AP -30-40 A 10.7 Mhz -57,47 dbm CLRWR -50 1-60 -70-80 -90 3DB Mixer tidak dilengkapi Dengan IF Amplifier -100-110 -120 C e n t e r 1 0. 3 9 6 M H z 1. 4 2 M H z / S p a n 1 4. 2 M H z Date: 7.MAR.9964 13:13:58
Unwanted Frequency R B W 3 M H z M a r k e r 1 [ T 1 ] V B W 1 0 M H z - 5 3. 1 5 d B m TR 1e f - 2 8 d B m A t t 1 0 d B S W T 5 m s 1 0 8. 2 4 8 3 1 8 7 4 2 M H z -30 O B W 3. 1 4 9 5 3 6 0 0 0 M H z T e m p 1 [ T 1 O B W ] T 2-40 - 2 1. 2 0 d B m A 3. 1 5 4 0 0 0 0 0 0 M H z 1 AP T e m p 2 [ T 1 O B W ] CLRWR -50 1-4 1. 5 2 d B m 6. 3 0 3 5 3 6 0 0 0 M H z -60 Frekuensi Daya sinyal 10.7 Mhz -57.47 dbm 36.63 Mhz -65.00 dbm 87.92 Mhz -55.71 dbm -70-80 -90 3DB 107.99 Mhz -46.17 dbm 436.9 Mhz -60.9 dbm 863.1 Mhz -70.2 dbm -100-110 -120 Rangkaian Mixer ini sulit Diimplementasikan ke Sistem Portable Ground Station S t a r t 3. 1 5 4 M H z 1 9. 6 8 4 6 M H z / S t o p 2 0 0 M H z
PLL Frekuensi Synthesizer Membangkitkan frekuensi VCO yang Stabil Terdiri dari tiga Komponen Utama : Phase Detektor Loop Filter VCO
Blok Diagram PLL UHF TC9122 (30 Mhz) Local Oscilator Crystal Crystal Oscilator Multiplier PLL Mixer Low Pass Filter (LPF) Level Converter Programable Divider 44.244 Mhz Buffer Amplifier VCO FM Modulator Filter Phase Detektor (IC 5081) Oscilator Divider (TC5082L) 5.12 Mhz 5 Khz Downconverter
MAIN UNIT PLL Main Unit PLL bertugas membangkitkan frekuensi VCO (variable control oscillator) Menggunakan IC TC9122 sebagai programmble divider membagi freq feedback ke VCO dengan faktor pembagi Phase detector menggunakan IC TC5081 dan TC5082 membandingkan phase sinyal feedback dari VCO dengan referensi sinyal. Indonesian Student Conference on Satellite
Penentuan Frekuensi TC9122 Menentukan besarnya IF sistem Untuk FM 21,3 Mhz dan 0.455 Mhz Menentukan besarnya frekuensi VCO fvco fdownlink fif 436,9 21,8 415, 10Mhz Menentukan besarnya Local Oscilator Crystal yang dan frekuesi multiplier. Frekuensi multiplier = 44,244 Mhz x 9 = 398,200 Mhz Frekuensi TC9122 = 415,10 398,200 = 16,9 Mhz
Schematic PLL
Blok Diagram Sistem Downconverter VCO PLL 455 Khz Multiplier MIXER Crystal Filter IF Amplifier Ceramik Filter Antena RF Amplifier & LPF LOW NOISE AMPLIFIER 21.345 Mhz 10.240 Mhz MIXER LO IF Amp IC IF MC3357 Switch FM Deteksi Noise Amp Deteksi Noise PAD (Packet Assembler Dissambler) Audio Frekuensi PA Squal Control
Schematic Downconverter
Downconversion system Output dari MAIN UNIT ini akan dimixing dan menghasilkan sinyal IF. Sinyal IF tersebut akan dikonversi ke baseband Untuk mixer menggunakan Transistor FET Kristal IF digunakan adalah 21,345 Mhz Menggunakan IC MC3357 sebagai konversi IF ke 455 Khz Indonesian Student Conference on Satellite
Pengukuran Frekuensi VCO R B W 3 M H z M a r k e r 1 [ T 1 ] V B W 1 0 M H z - 1 5. 8 8 d B m R e f - 1 0 d B m A t t 1 0 d B * S W T 2. 5 m s 4 1 5. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z -10 1 O B W 7. 8 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z T e m p 1 [ T 1 O B W ] P WR -20-30 T 1 T 2-3 0. 6 2 d B m 4 1 1. 5 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z T e m p 2 [ T 1 O B W ] - 3 1. 7 5 d B m A 4 1 9. 3 0 0 0 0 0 0 0 0 M H z -40-50 -60 3DB -70-80 -90-100 -110 S t a r t 3 6 5. 1 M H z 1 0 M H z / S t o p 4 6 5. 1 M H z te: 1.JAN.8102 22:12:57
Pengukuran Sensitifitas Penerima Signal Generator Receiver Circuit Rangkaian Detektor Daya output (dbm) Tegangan LED -100,0 dbm 5 volt -100,5 dbm 5 volt -101,0 dbm 5 volt -101,5 dbm 5 volt -102,0 dbm 5 volt -102,5 dbm 5 volt -103,0 dbm 5 volt (50%) dan 0 volt (50%) -103,5 dbm 0 volt
Analisa receiver L L L P r P r fs fs fs 32,44 20log( f ) 20log( d) 32,44 20log(436,9) 20log(700) 142,149dB P t L G t G LNA 30 142,1495 1 33 78,1495dBm Secara Teori, Sistem Portable Ground Station bisa bekerja dengan baik
Pengukuran Bandwidth Receiver Rangkaian Detektor Receiver Sistem Air medium Transceiver ICOM 91H Frekuensi (MHz) 436.892 0 volt 436.894 5 volt 436.896 5 volt 436.898 5 volt 436.9 5 volt 436.902 5 volt 436.904 5 volt 436.906 5 volt 436.908 5 volt 436.91 5 volt 436.912 5 volt 436.914 5 volt 436.916 5 volt 436.918 0 volt Tegangan LED
Sintesis Perancangan LNA menggunakan RF2361 Teknik Perancangan LO menggunakan VFO Perancangan Mixer menggunakan MOSFET dual GATE 2SK76 PLL yang dirancang adalah modifikasi HT VHF dengan mengganti local oscilator crystal dan frekuensi dari IC TC9122
Kesimpulan Gain LNA adalah ~33 db @436,9 Mhz Range frekuensi LO = 403 500 Mhz dengan rata-rata daya sinyal adalah -4,77 dbm Mixer 10.7 Mhz @-57,47 dbm, TAPI terdapat frekuensi spurious (setelah BPF 10.7) PLL menjadi solusi, lebih stabil. Frekuensi VCO 415.10 Mhz dan Programmable Divider 16,9 Mhz
TERIMA KASIH RISKI ANDAMI NAFA Email :riskiandami@gmail.com Web :www.riskiandaminafa.co.cc Lab. Antena dan Propagas (B306)