BAB IV HASIL DAN ANALISIS

BAB IV HASIL DAN ANALISIS Pada bab ini ditampilkan hasil percobaan dan analisa rangkaian Low Pass Filter, Low Noise Amplifier, Mixer, Band Pass Filter, Demodulator dan rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 secara keseluruhan serta Total Harmonic Distortion rangkaian. 4.1. Low Pass Filter 4.1.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss. Gambar 4.1. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF Tracking Generator : -19.0 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.2. Hasil Input Tracking Generator LPF 13

14 Gambar 4.3. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss LPF Input Return Loss : -39.3 dbm (-19 dbm) = -20.3 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.4. Hasil Input Return Loss LPF Gambar 4.5. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss LPF

15 Output Return Loss : -39.6 dbm (-19 dbm) = -20.6 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.6. Hasil Output Return Loss LPF 4.1.2. Insertion Loss Measurement Pengukuran modul Low Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan Insertion Loss. Gambar 4.7. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator LPF

16 Tracking Generator : -20 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.8. Hasil Input Tracking Generator LPF Gambar 4.9. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss LPF Insertion Loss : -31.3 dbm (-20 dbm) = -11.3 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.10. Hasil Insertion Loss LPF

17 Return loss adalah perbandingan antara amplitudo dari gelombang yang direfleksikan terhadap amplitudo gelombang yang dikirimkan. Return loss dapat terjadi karena adanya diskontinuitas di antara saluran transmisi dengan impedansi masukan beban (antena). Nilai dari return loss yang baik adalah di bawah -9,54 db, nilai ini diperoleh sehingga dapat dikatakan nilai gelombang yang direfleksikan tidak terlalu besar dibandingkan dengan gelombang yang dikirimkan atau dengan kata lain, saluran transmisi sudah matching. Nilai parameter ini menjadi salah satu acuan untuk melihat apakah sudah dapat bekerja pada frekuensi yang diharapkan atau tidak. Idealnya, filter yang disisipkan pada jalur sirkuit RF tidak menimbulkan hilangnya daya atau dengan kata lain zero insertion loss. Tetapi pada kenyataannya, terdapat sejumlah daya yang hilang (power loss) karena filter memiliki komponen yang mengandung resistance yang menjadi penyebab utama insertion loss. Dari hasil percobaan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa sinyal keluaran dari Input Return Loss dan Output Return Loss menghasilkan keluaran dibawah -9.54 db sehingga saluran transmisi dapat dikatakan sudah matching. Juga dapat dilihat pada hasil percobaan Gambar 4.10, terdapat insertion loss pada modul LPF sebesar -11.3 db.

18 4.2. Low Noise Amplifier 4.2.1. Two-Stage Common Emitter LNA Input and Output Return Loss Measurement Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss. Gambar 4.11. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA Tracking Generator : -19.1 db Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz Gambar 4.12. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA

19 Gambar 4.13. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA Input Return Loss : -46.1 dbm (-19.1 dbm) = -27 db Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz Gambar 4.14. Hasil Input Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA Gambar 4.15. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA

20 Output Return Loss : -46.5 dbm (-19.1 dbm) = -27.4 db Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz Gambar 4.16. Hasil Output Return Loss Two-Stage Common Emitter LNA 4.2.2. Cascade Inductive Series Feedback LNA Input and Output Return Loss Measurement Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss. Gambar 4.17. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA

21 Tracking Generator : -19.1 db Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz Gambar 4.18. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA Gambar 4.19. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA

22 Input Return Loss : -45.8 dbm (-19.1 dbm) = -26.7 db Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz Gambar 4.20. Hasil Input Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA Gambar 4.21. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA

23 Output Return Loss : -46.1 dbm (-19.1 dbm) = -27 db Start : 400 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.4 GHz Gambar 4.22. Output Return Loss Cascade Inductive Series Feedback LNA 4.2.3. Two-Stage Common Emitter LNA Amplifier Gain Measurement Pengukuran modul Two-Stage Common Emitter LNA meliputi : Input Tracking Generator dan Gain. Gambar 4.23. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA

24 Tracking Generator : -39.6 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.24. Hasil Input Tracking Generator Two-Stage Common Emitter LNA Gambar 4.25. Diagram Skema Pengujian Gain Two-Stage Common Emitter LNA Gain : -16.7 dbm (-39.6 dbm) = 22.9 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.26. Hasil Gain Two-Stage Common Emitter LNA

25 4.2.4. Cascade Inductive Series Feedback LNA Gain Measurement Pengukuran modul Cascade Inductive Series Feedback LNA meliputi : Input Tracking Generator dan Gain. Gambar 4.27. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA Tracking Generator : -39.6 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.28. Hasil Input Tracking Generator Cascade Inductive Series Feedback LNA Gambar 4.29. Diagram Skema Pengujian Gain Cascade Inductive Series Feedback LNA

26 Gain : -25.2 dbm (-39.6 dbm) = 14.4 db Start : 300 MHz, Center : 900 MHz, Stop : 1.5 GHz Gambar 4.30. Hasil Gain Cascade Inductive Series Feedback LNA Gain dan Noise Figure adalah faktor utama dalam RF amplifier. Pertimbangan pertama untuk merancang LNA yang baik adalah mendapatkan gain dengan noise figure yang optimal. Namun karena tidak mudah untuk mencapai gain dan impedansi sumber sinyal yang optimal pada saat yang bersamaan, maka digunakanlah dua jenis LNA yaitu two-stage common emitter LNA dan cascade inductive series feedback LNA. Saat pertama sinyal ditangani oleh cascade inductive series feedback LNA yang dapat menguatkan sinyal yang diinginkan, tetapi noise juga ikut dikuatkan. Oleh karena itu digunakannya two-stage common emitter LNA yang dapat mengurangi noise dan meningkatkan gain sinyal pada waktu yang bersamaan. Dari hasil percobaan gain pada Gambar 4.26 dan Gambar 4.30 didapatkan hasil keluaran yang mengalami peningkatan (gain) sebesar 22.9 db dan 14.4 db. Hal ini membuktikan bahwa kedua modul Low Noise Amplifier (LNA) dapat bekerja dengan baik.

27 4.3. Mixer 4.3.1. Conversion Gain Measurement Pengukuran modul Mixer : Conversion Gain Measurement. Gambar 4.31. Diagram Skema Pengujian Conversion Gain Mixer. Tabel 4.1. Hasil Conversion Gain Measurement Mixer RF Input Frequency (MHz) LO Input Frequency (MHz) IF Output Frequency (MHz) IF Output Power (dbm) Conversion Loss (db) RF Output Power (dbm) 809.3 860 50.7-35.3-28.3-7 809.3 865 55.7-34.6-27.6-7 809.3 870 60.7-33.2-26.2-7 809.3 875 65.7-28 -21-7 809.3 880 70.7-27.1-20.1-7 804.3 880 75.7-36.8-29.8-7 799.3 880 80.7-42.6-35.6-7 794.3 880 85.7-46.4-39.4-7 789.3 880 90.7-49.7-42.7-7 784.3 880 95.7-52.7-45.7-7 Conversion Loss (db) 50.7 55.7 60.7 65.7 70.7 75.7 80.7 85.7 90.7-21 -20.1-28.3-27.6-26.2-29.8-35.6-39.4-42.7 IF Input Frequency (MHz) Conversion Gain Measurement Grafik 4.1. Conversion Gain Measurement Mixer

28 Modul mixer menggunakan dual gate FET mixer. Perbedaan dengan single gate FET yaitu memiliki kontak Schottky yang lebih, sehingga dinamakan dual gate FET. Keuntungan menggunakan dual gate FET mixer adalah kapasitansi antaradua gerbang yang sangat kecil, yang menyebabkan isolasi yang baik. Dual gate FET mixer juga memilik fungsi sebagai penguat yang memberikan conversion gain. Secara umum, gerbang FET pertama adalah input sinyal RF, sedangkan gerbang FET kedua adalah input sinyal LO dan saluran pembuangan FET adalah keluaran sinyal IF. Pada hasil pengukuran pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa hasil frekuensi dari IF adalah selisih frekuensi dari RF dan LO (down mixer). Pada pengukuran conversion gain measurement didapatkan conversion loss sebesar -20.1 db nilai puncak pada frekuensi 70.7 MHz. 4.4. Band Pass Filter 4.4.1. Filter Input and Output Return Loss Measurement Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator, Input Return Loss dan Output Return Loss. Gambar 4.32. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass Filter

29 Tracking Generator : -13.9 db Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz Gambar 4.33. Hasil Input Tracking Generator BPF Gambar 4.34. Diagram Skema Pengujian Input Return Loss BPF

30 Input Return Loss : -38.3 dbm (-13.9 dbm) = -24.4 db Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz Gambar 4.35. Hasil Input Return Loss BPF Gambar 4.36. Diagram Skema Pengujian Output Return Loss BPF

31 Output Return Loss : -35 dbm (-13.9 dbm) = -21.1 db Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz Gambar 4.37. Hasil Output Return Loss BPF 4.4.2. Insertion Loss Measurement Pengukuran modul Band Pass Filter meliputi : Input Tracking Generator dan Insertion Loss. Gambar 4.38. Diagram Skema Pengujian Input Tracking Generator Band Pass Filter

32 Tracking Generator : -14.6 db Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz Gambar 4.39. Hasil Input Tracking Generator BPF Gambar 4.40. Diagram Skema Pengujian Insertion Loss BPF Insertion Loss : -22.6 dbm (-14.6 dbm) = -8 db Start : 10 MHz, Center : 70 MHz, Stop : 130 MHz Gambar 4.41. Hasil Insertion Los BPF

33 Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa band pass filter hanya akan melewatkan frekuensi yang sesuai dengan band pass yaitu 70.7 MHz dengan fl sebesar 68.2 MHz dan fh sebesar 71.8 MHz, sehingga frekuensi selain itu tidak akan dilewatkan. Hal ini membuktikan bahwa modul band pass filter berfungsi dengan baik. 4.5. Demodulator Pengukuran modul Demodulator dengan input frekuensi 100 Hz, 1 khz, 10 khz, dan 100 khz. Kemudian diukur pada output menggunakan Spectrum Analyzer. Gambar 4.42. Diagram Skema Pengujian Demodulator 4.5.1. Input 100 Hz Gambar 4.43. Control Knop Minimum saat 100 Hz

34 Gambar 4.44. Control Knop Maximum saat 100 Hz 4.5.2. Input 1 khz Gambar 4.45. Control Knop Minimum saat 1 khz

35 Gambar 4.46. Control Knop Maximum saat 1 khz 4.5.3. Input 10 khz Gambar 4.47. Control Knop Minimum saat 10 khz

36 Gambar 4.48. Control Knop Maximum saat 10 khz 4.5.4. Input 100 khz Gambar 4.49. Control Knop Minimum saat 100 khz

37 Gambar 4.50.Control Knop Maximum saat 100 khz Pada percobaan menggunakan modul demodulator, diberikan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 100 Hz, 1 khz, 10 khz, dan 100 khz dengan amplitido 2Vpp. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima oleh modul receiver. Lalu diukur dengan Spectrum Analyzer pada modul demodulator. Dari hasil percobaan dengan modul demodulator (Gambar 4.43 Gambar 4.50) dapat dilihat bahwa perubahan frekuensi pada masukan akan mempengaruhi besaran amplitudo pada keluaran.

38 4.6. Receiver Pengukuran modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF- 3300. Kemudian diukur pada output menggunakan Oscilloscope. Gambar 4.51. Diagram Skema Pengujian Receiver Gambar 4.52. Input ke Transmitter

39 Gambar 4.53. Output dari Receiver Pada percobaan menggunakan modul receiver, diberikan masukan gelombang sinus dengan frekuensi 1 khz dengan amplitido 1Vpp seperti yang terdapat pada Gambar 4.52. Sinyal tersebut dikirimkan dengan modul transmitter dan diterima oleh modul receiver. Dapat dilihat pada Gambar 4.53 yaitu sinyal keluaran dari modul receiver yang diamati menggunakan osiloscope, menampilkan hasil berupa gelombang sinus. Jika hasil pada Gambar 4.53 dibandingkan dengan Gambar 4.52, dapat dilihat adanya sedikit penurunan amplitudo pada modul receiver.

40 4.7. Total Harmonic Distortion Pengukuran Total Harmonic Distortion modul rangkaian Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 dengan Distortion Meter. Gambar 4.54. Diagram Skema Pengujian Total Harmonic Distortion 4.7.1. Input 1Vrms Gambar 4.55. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 1Vrms, THD = 0.55% Gambar 4.56. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 300 Hz, input 1Vrms, THD = 5.5%

41 Gambar 4.57. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 500 Hz, input 1Vrms, THD = 5% Gambar 4.58. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 1 khz, input 1Vrms, THD = 4.2% Gambar 4.59. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 2 khz, input 1Vrms, THD = 4%

42 Gambar 4.60. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 3 khz, input 1Vrms, THD = 4% 4.7.2. Input 2Vrms Gambar 4.61. Distortion meter tanpa transmitter - receiver, input 2Vrms, THD = 0.58%

43 Gambar 4.62. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 300 Hz, input 2Vrms, THD = 16% Gambar 4.63. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 500 Hz, input 2Vrms, THD = 14% Gambar 4.64. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 1 khz, input 2Vrms, THD = 11%

44 Gambar 4.65. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 2 khz, input 2Vrms, THD = 9.8% Gambar 4.66. Distortion meter dengan transmitter - receiver, frekuensi 3 khz, input 2Vrms, THD = 11% Pada percobaan menggunakan Distortion meter untuk mengukur Total Harmonic Distortion (THD), diberikan masukan gelombang sinus menggunakan function generator dengan frekuensi 300 Hz, 500 Hz, 1 khz, 2 khz, dan 3 khz dengan tegangan 1Vrms dan 2Vrms. Sinyal tersebut dikirimkan ke receiver GRF-3300 kemudian diukur dengan Distortion meter. Nilai THD yang diijinkan secara internasional maksimal berkisar 5%. Dari hasil percobaan yang ditunjukkan pada Gambar 4.55 Gambar 4.60 menunjukkan bahwa Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 bekerja dengan baik pada tegangan 1Vrms dengan nilai THD maksimum yang dihasilkan sebesar 5.5%. Sedangkan pada percobaan dengan menggunakan tegangan 2Vrms yang ditunjukkan pada Gambar 4.61 Gambar 4.66

45 receiver menghasilkan nilai THD hingga 16%. Dengan angka yang melebihi prosentase standar internasional, membuat Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 tidak dapat bekerja dengan baik pada tegangan masukan 2Vrms. Dari percobaan menggunakan Distortion meter dapat ditarik kesimpulan bahwa Receiver RF Circuit Training System GRF-3300 dirancang untuk bekerja dengan baik pada tegangan masukan sebesar 1Vrms.