Rangkuman Elektronika Telekomunikasi

ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

          1.     RF AMPLIFIERS

RF amplifier atau radio frequency amplifiers merupakan jenis penguat elektronik yang digunakan untuk mengkonversi daya rendah frekuensi radio sinyal menjadi sinyal yang lebih besar. biasanya untuk pengendali sebuah antena pemancar. Hal ini biasanya dioptimalkan untuk memiliki efisiensi tinggi, rugi laba atas input dan output, baik keuntungan , dan pembuangan panas yang optimal. Penguat RF disetel yang menguatkan sinyal frekuensi tinggi yang digunakan dalam komunikasi radio.

Gambar di atas adlah contoh rangkaian RF amplifiers. Sebuah RF amplifier dapat selaras dengan frekuensi masukan. Kapasitansi shunt pada penguat memungkinkan gain tinggi pada frekuensi radio karena dapat merugikan dan mempengaruhi keuntungan dari resistensi-kapasitansi ditambah amplifier. Kekuatan gain dari amplifier RF selalu terbatas pada frekuensi radio tinggi.

1.1     KELAS AMPLIFIERS

Amplifiers digabi menjadi beberapa kelas. Diklasifikasikan sesuai dengan konfigurasi sirkuit dan metode operasi. Amplifier Kelas mewakili jumlah sinyal output yang bervariasi dalam rangkaian penguat lebih satu siklus operasi. Klasifikasi amplifier berkisar dari operasi sepenuhnya linear (untuk digunakan dalam high-fidelity sinyal amplifikasi) dengan efisiensi yang sangat rendah, untuk sepenuhnya non-linear (di mana reproduksi sinyal yang setia tidak begitu penting) operasi tetapi dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi, sementara yang lain adalah kompromi antara keduanya.

·      PENGUAT KELAS A

Penguat kelas A memiliki efisiensi maksimum sebesar 25% – 50%. Hal ini bisa dikatakan kurang efisien. Penyebab kurang efisien dikarenakan unsur penguatnya diberi prategangan yang menyebabkan rangkaian penguat ini selalu menghantar meskipun tidak ada masukan, transistor tetap bekerja pada daerah aktif dengan arus bias yang konstan, dan  menyebabkan terjadinya pembuangan daya. Namun memiliki beberapa keunggulan seperti dapat menghasilkan output 360°, bentuk sinyal output sama dengan sinyal input serta memiliki distorsi kecil bahkan tidak ada.

·     PENGUAT KELAS B

Merupakan penguat yang bekerja dengan titik operasinya terletak pada ujung kurva karakteristik, sehingga daya operasi tenang (quescent power)-nya sangat kecil. Jadi, dalam keadaan tersebut, arus atau tegangan operasi tenang hampir sama dengan nol. Apabila tegangan sinyal merupakan bentuk sinus, maka penguatan yang terjadi hanya berlangsung selama setengah siklus. Memiliki keunggulan diatntaranya efisiensi baik antara 70% - 80%, sering terjadinya cross over untuk mencegahnya diberikan tegangan bias dan berfungsi sebagai penguat akhir karena efisiensinya yang sangat baik. Namun ada kekurangan dari penguat kelas B yaitu daya keluaran yg lebih besar dari pada kelas A ( 2X Lipat Dari Kelas A ).

·      PENGUAT KELAS C

Kelas C Amplifier di desain memiliki efisiensi terbesar tapi linearitas termiskin dari kelas amplifier yang disebutkan di sini. Kelas-kelas sebelumnya, A, B dan AB dianggap amplifier linear, sebagai sinyal output amplitudo dan fase yang linear terkait dengan masukan sinyal amplitudo dan fase. Namun, kelas C penguat adalah sangat bias sehingga output saat ini adalah nol selama lebih dari satu setengah siklus sinyal sinusoidal masukan dengan transistor idling pada titik cut-off-nya. Dengan kata lain, sudut konduksi untuk transistor secara signifikan kurang dari 180 derajat, dan umumnya sekitar area 90 derajat.

·      PENGUAT KELAS AB

Seperti namanya, Kelas AB Amplifier adalah kombinasi dari “Kelas A” dan “Kelas B” jenis amplifier kita telah melihat di atas. AB klasifikasi penguat saat ini salah satu jenis yang paling umum digunakan dari desain power amplifier audio. Kelas AB amplifier adalah variasi dari penguat kelas B seperti dijelaskan di atas, kecuali bahwa kedua perangkat yang diizinkan untuk melakukan pada saat yang sama sekitar titik gelombang Crossover menghilangkan masalah distorsi crossover dari sebelumnya penguat kelas B.

1.1     LINIER AMPLIFIERS

Amplifier linear merupakan sirkuit elektronik yang memiliki output yang sebanding dengan input dari perangkat sambil memberikan daya tambahan ke beban. Sebuah penguat linear adalah jenis power amplifier frekuensi radio yang melakukan peran utama memperkuat keluaran pemancar untuk tingkat yang lebih tinggi. Ini membantu memperkuat gelombang radio, yang memungkinkan distribusi yang lebih luas, dengan mengurangi distorsi dalam transmisi. amplifier linear ada dua jenis solid state dan tabung vakum amplifier. Masing-masing varietas ini memiliki fitur teknis yang berbeda dan manfaat yang berbeda dan Kerusakan. Terutama, perbedaan dalam penggunaan dan output dua pilihan dapat memberikan.

Ketika seorang penyiar ingin berkomunikasi dengan khalayak yang lebih luas penguat solid state adalah pilihan yang baik. Hal ini juga cocok untuk frekuensi tinggi dan bekerja frekuensi yang sangat tinggi. Sebuah ham amatir, misalnya, dapat mengharapkan untuk berkomunikasi banyak informasi dan terhubung dengan baik dengan banyak kontak di jaringan. Namun, ini lebih mahal daripada amplifier tabung hampa.

Untuk penggunaan dan jaringan terbatas koneksi, tabung vakum linear amplifier adalah taruhan yang baik. Seorang pemula dapat mulai dengan satu set bekas, yang sangat murah untuk membeli dan beroperasi. Hal ini akan memungkinkan transmisi gelombang radio untuk sejumlah kecil sumber output, tetapi masih dapat memperkuat gelombang radio.

1.2     IF AMPLIFIERS

IF Amplifier atau intermediate frekuensi amplifier digunakan untuk menguatkan Frekuensi Intermediet (IF) sebelum diteruskan ke blok limiter. Frekuensi yang digunakan oleh stasiun siaran tv sangat luas sekali , mulai dari frekuensi 30Mhz hingga 900Mhz. Sinyal yang diterima antena tv sangat lemah sekali (hanya sekian per juta volt), dimana sinyal ini harus diperkuat agar levelnya kurang lebih menjadi sekitar 2v pp (peak-to-peak). Sangat sulit untuk men-desain sebuah penguat frekwensi tinggi yang stabil yang mampu bekerja pada spektrum frekuensi yang demikian luas seperti ini. Akhirnya ditemukan suatu cara penerimaan yang dinamakan sistim “Superheterodyne” dimana dengan cara ini dari berbagai macam frekwensi yang diterima antena perlu dirubah menjadi “hanya satu macam frekuensi” saja, sehingga akan lebih mudah dalam men-desian dan membuat bagian penguatnya. Umumnya sirkuit penguat IF menggunakan tiga tingkat penguat kaskade untuk memperkuat sinyal video IF. Sirkit menggunakan “balance input” dari SAW filter.

Sebuah penguat double-tuned adalah penguat disetel dengan transformator kopling antara tahap amplifier di mana induktansi dari kedua gulungan primer dan sekunder disetel secara terpisah dengan kapasitor di masing-masing. Hasil skema bandwidth yang lebih luas dan rok curam daripada sirkuit disetel tunggal akan dicapai. Ada nilai kritis koefisien transformator kopling di mana respon frekuensi penguat adalah maksimal datar di passband dan gain maksimum pada frekuensi resonansi. Desain sering menggunakan kopling lebih besar dari ini (over-coupling) untuk mencapai bandwidth yang lebih luas dengan mengorbankan kerugian kecil dari keuntungan di tengah passband. 

Rangkaian ditampilkan terdiri dari dua tahap penguat dalam topologi emitor umum. Bias resistor semua melayani fungsi yang biasa mereka. Input dari tahap pertama digabungkan dengan cara konvensional dengan kapasitor seri untuk menghindari mempengaruhi bias. Namun, beban kolektor terdiri dari transformator yang berfungsi sebagai kopling antar-tahap bukannya kapasitor. Belitan transformator memiliki induktansi. Kapasitor ditempatkan di seluruh gulungan trafo membentuk sirkuit resonan yang menyediakan tuning amplifier.

Secara detail dapat dilihat dalam jenis penguat adalah adanya keran pada gulungan transformator. Ini digunakan untuk koneksi input dan output dari transformator daripada bagian atas gulungan. Hal ini dilakukan untuk tujuan pencocokan impedansi amplifier bipolar junction transistor (jenis ditampilkan di sirkuit) memiliki impedansi keluaran yang cukup tinggi dan impedansi masukan cukup rendah. Masalah ini dapat dihindari dengan menggunakan MOSFET yang memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi. Kapasitor terhubung antara bagian bawah gulungan sekunder transformator dan tanah tidak membentuk bagian dari tuning. Sebaliknya, tujuannya adalah untuk memisahkan resistor transistor bias dari sirkuit AC.

          2.     FREKUENSI MULTIPLIERS

Frekuensi Multiplier atau pengganda frekuensi merupakan pengganda integer sebuah osilator, yang penggandaan frekuensinya dapat berupa bilangan genap atau ganjil. Penggandaan dua kali frekuensi dasar disebut doubler,  tiga kali disebut tripler dan bila empat kali disebut quartdoupler dan seterusnya. Sistem penggandaan ini sering kita jumapai pada pemancar-pemancar yang beroperasi pada band frekuensi VHF atau lebih. Tetapi pada umumnya, frequency Multiplier tidak dapat disambung langsung ke antena, sehingga harus diperkuat dulu dengan sebuah straight amplifier sebelum disambung ke antenna. Frekuensi multipliers biasanya digunakan pada pemancar radio AM. Gmabar di bawah ini adalah contoh rangkaian pengali 2 frekuensi (frekuensi doubler).

          3.     IMPEDANCE MATCHING NETWORK

Matching impedance adalah penyepadanan pada saluran yang dilakukan agar impedansi input saluran transmisi ZIN = ZO, sehingga terjadi transfer daya maksimum. Tujuan utama dari penyesuaian impedansi adalah untuk menyesuaikan impedansi satu ke impedansi yang lain agar terjadi konektifitas antar media. Media disini dapat diartikan sebagai suatu jaringan atau rangkaian yang berupa suatu sumber, saluran transmisi dan beban atau penerima. Bila impedansi kedua media tersebut tidak sama, maka akan terdapat daya yang dipantulkan. Daya pantul ini dapat mengurangi daya yang dikirimkan. Akibatnya daya yang sampai pada penerima menjadi sangat kecil dan kemungkinan tidak dapat dideteksi oleh penerima. Oleh sebab itu untuk meng-eliminasi refleksi akibat perbedaanimpedansi beban dengan impedansi gelombang, dipakai teknik penyamaan/penyesuaian impedansi (impedance matching techniques). Yang prinsip kerjanya adalah menyisipkan sebuah rangkaian matching di antara beban dan saluran transmisi yang akan dipasangkan.

      4.     AGC (Automatic Gain Control)

AGC berfungsi unutk mengatur tegangan output limiter secara otomatis agar tetap stabil. Sebuah kontrol sirkuit yang secara otomatis mengubah gain (amplifikasi) dari penerima atau bagian lain dari peralatan sehingga sinyal output yang diinginkan pada dasarnya tetap konstan meskipun variasi dalam kekuatan sinyal masukan.

Beberapa tipe AGC :

Average AGC (AGC rata-rata)

AGC diatur oleh level tegangan rata-rata sinyal video. Hasilnya kurang bagus, sebab dipengaruhi oleh besar kecilnya level sinyal video, padahal kuatnya sinyal RF antena tetap.

Peak level AGC

AGC diatur oleh besarnya level puncak sinyal sinkronisasi. Hasilnya lebih baik dari average AGC.

Delayed AGC (AGC yang ditunda)

Artinya jika sinyal yang diterima masih lemah tidak terlalu kuat maka AGC belum akan aktip bekerja. AGC baru akan mulai bekerja jika sinyal yang diterima antena sudah melebihi level yang ditentukan.

    Ketika kita menggunakan tegangan AGC menyebabkan degenerasi bydriving amplifier menuju cutoff, itu disebut sebagai Reverse AGC. Gambar diatas  menunjukkan jenis agccircuitry biasanya digunakan dengan metode ini. Metode kedua yang menggunakan AGC adalah AGC aplikasi called forward. Dalam kasus forward AGC, Anda akan menemukan penguat didorong ke arah daerah saturasi kurva karakteristik.

     Rangkaian kontrol umpan balik lain yang mirip dengan AGC digunakan dalam penerima frekuensi tinggi disebut Automatic Frequency Control (AFC). Dalam peralatan radio, Automatic Frequency Control (AFC), juga disebut Automatic Fine Tuning (AFT), adalah metode atau sirkuit untuk secara otomatis menyimpan sirkuit resonan disetel ke frekuensi sinyal radio yang masuk. Hal ini terutama digunakan dalam penerima radio untuk menjaga penerima disetel ke frekuensi dari stasiun yang diinginkan. Dalam komunikasi radio, AFC diperlukan karena, setelah frekuensi bandpass dari penerima disetel ke frekuensi pemancar, dua frekuensi mungkin menjauh, mengganggu penerimaan. Hal ini dapat disebabkan oleh frekuensi pemancar kurang terkontrol, tetapi penyebab paling umum adalah drift frekuensi pusat bandpass penerima, karena hanyut termal atau mekanis dalam nilai-nilai dari komponen elektronik.

       5.     NOISE SQUELCH

Dalam telekomunikasi, squelch adalah fungsi sirkuit yang bertindak untuk menekan audio atau video output penerima dengan tidak adanya sinyal masukan yang diinginkan cukup kuat. squelch banyak digunakan dalam radio dua arah dan scanner radio untuk menekan suara saluran kebisingan ketika radio tidak menerima transmisi. squelch dapat 'dibuka', yang memungkinkan semua sinyal yang masuk penerima tap diskriminator untuk didengar. Hal ini dapat berguna ketika mencoba untuk mendengar sinyal yang jauh, atau lemah

Noise squelch beroperasi secara ketat pada kekuatan sinyal, seperti ketika televisi mematikan suara audio atau jadi kosong video pada "kosong" saluran, atau ketika walkie talkie mematikan suara audio ketika tidak ada sinyal hadir. Dalam beberapa desain, ambang memadamkan preset. Misalnya, pengaturan memadamkan televisi biasanya diatur. Penerima di BTS atau repeater di situs puncak gunung terpencil biasanya tidak disesuaikan jarak jauh dari titik kontrol.

              6.     BEAT FREQUENCY OSCILLATOR (BFO)

Beat frekuensi osilator (BFO) diperlukan bila Anda ingin menerima sinyal CW. sinyal CW tidak termodulasi dengan komponen audio, Anda ingat, jadi kita harus menyediakan satu. Tindakan penguat RF, mixer, osilator lokal, dan IF amplifier adalah sama untuk kedua CW dan AM; tapi sinyal CW mencapai detektor sebagai sinyal frekuensi tunggal tanpa komponen sideband. Untuk menghasilkan output AF, Anda harus heterodyne (mengalahkan) setiap sinyal CW dengan sinyal RF dari frekuensi yang tepat. sinyal yang terpisah ini diperoleh dari osilator yang dikenal sebagai osilator beat frekuensi. Gambar di bawah adalah diagram blok penerima superheterodyne mampu menerima dan demodulasi sinyal CW. BFO heterodynes pada detektor dan menghasilkan output AF. Detektor (detektor kedua) digunakan terutama karena mixer (detektor pertama) biasanya digunakan sebagai sumber AGC.

          7.     FREQUENCY SYNTHESIZER

Sebuah synthesizer frekuensi sirkuit elektronik untuk menghasilkan salah satu dari berbagai frekuensi dari timebase tetap tunggal atau osilator. Mereka ditemukan di banyak perangkat modern, termasuk penerima radio, televisi, telepon seluler, radiotelephones, walkie-talkie, radio CB, penerima kotak konverter satelit televisi kabel, dan sistem GPS. Sebuah synthesizer frekuensi menggunakan teknik perkalian frekuensi, pembagian frekuensi, sintesis digital langsung, dan frekuensi pencampuran untuk menghasilkan frekuensi baru yang memiliki stabilitas yang sama dan akurasi sebagai master osilator. Pada FM trasceiver pemancar dan penerima di operasikan dari sumber daya yang sama. Tetapi ini biasanya ini untuk sirkuit bersama. Satu-satunya pengecualian adalah digunakan untuk menghasilkan carrier dan LO sinyal untuk di bagi.  

          8.     FREKUENSI TRANSISI GAIN UNITY

Frekuensi dimana besarnya penguatan sama dengan unity, atau 0 dB. Frekuensi transisi ini ini tidak bergantung pada β0­, maka relatif konstan bagi suatu tipe transistor yang diberikan untuk kondisi pengoperasian tertentu. Parameter frekunsi ɷT paling sering ditentukan pada lembaran data transistor untuk sederet kondisi pengoperasian. Untuk memperbesar pengaruh dari kapasitas base kolektor pada suatu rangkaian gain unity dapat menggunakan rumus Miller effect sehingga didapat persamaan:

9.     AMPLIFIER COMMON-EMITTER (CE)

Amplifier CE mempunyai kapasitor pemblokir dc dengan reaktans yang dpat diabaikan pada frekuensi tinggi. Restor bias memasok arus ke base.

10.     AMPLIFIER COMMON BASE

Efek kapasitor umpan balik Ccb’ dapat dinul-kan sama sekali dengan menghubungkan transistor dalam konfigurasi commn-base. Dengan ragam pegoperasian ini, Ccb’, tampak paralel dengan kapasitansi output Cc dan karena itu tidak menyumbang kepada kapasitansi input. Input resistansinya α0/gm di mana α0 = β0 / (β0  + 1) = 1. Oleh karena itu mata resistansi input untuk rangkaian CB jauh lebih kecil daripada yang untuk rangkaian CE yang diberikan oleh β0/gm¬. Kapasitansi input-nya adalah Ceb’ = Cb’e. Resistansi output untuk rangkaian CE timbul di antara kollektor dan emitter. Ini lebih tinggi daripada resistansi output CE dan dapat ditunjukkan diberikan oleh rCcb  = β0rCE. Karena.nilainya yang sangat tinggi, resistansi output dapat diabaikan bagi kebanyakan maksud praktis. Penguatan tegangan yang mengacu pada terminal e-b adalah:

 

         11.     PENGUATAN DAYA YANG TERSEDIA

Penguatan daya tinggi tersedia diperlukan untu mempertahankan faktor noise redah dengan amplifier cascade. Ratio dari penguatan daya yang tersedia adalah:

Ini menunjukkan bahwa penguatan daya tersedia untuk amplifier CE lebih besar daripada amplifier CB. Oleh sebab itu, maka amplifier CE lebih disukai untuk tahap masukan pesawat sederhana low-noise. Hendaknya diperhatikan bahwa sebab pokok dari penguatan daya lebih rendah dari amplifier CB adalah rendahnya resistansi input, yang 1/β₀ kali lipat dari yang ada pada amplifier CE.

12.    AMPLIFIER CASCODE

                 Amplifier cascode adalah kombinasi antara amplifier common-emitter dan common-base yang membentuk unit amplifier yang mempunyai penguatan daya tinggi dan stabil. Input resistansi tahap CB adalah r_BE. Maka secara keseluruhan amplifier cascode memiliki ciri kinerja yang serupa dengan yang dimiliki oleh amplifier CE tetapi dengan kestabilan, dan karena itu penguatan tegangan tersedia tinggi.

13.     RANGKAIAN EKIVALEN HYBRIDA –π UNTUK FET

Field Effect Transistor (FET) lebih sederhana dari bipolar junction transistor (BJT) karena sangat tingginya impedansi input yang diberikan oleh gerbang control. Eksternal terminal pada FET diberi label G untuk gate (gerbang), S untuk source (sumber), dan D untuk drain (pembuangan). Analisis rangkaian yang memanfaatkan FET berlangsung dengan cara yang menyerupai cara BJT yang menggunakan rangkaian ekivalen hybrid-π.

14.     RANGKAIAN PENCAMPUR (MIXER)

Mixer digunakan untuk mengubah sinyal dari satu frekuensi ke frekuensi lain. Modulasi, demodulai adalah beberapa contohnya. Istilah mixer pada umumnya dicadangkan untuk rangkaian yang mengubah sinyal frekuensi radio ke suatu nilai madya yang memerlukan masukan dari sebuah osilator local untuk melakukannya.

Beberapa tipe mixer tersedia dalam bentuk unit paket, dengan masukan ports yang berlabel RF dan LO dan output berlabel IF. Dalam aplikasi penerima tertentu rangkaian osilatornya merupakan bagian tak terpisahkan dari rangkaian mixer, dan hanya masukan RF dan output IF sajalah yang siap untuk dapat dikenali. Semua rangkaian mixer memanfaatkan kenyataan bahwa apabila dua sinyal sinusoidal dikalikan bersama, hasilnya terdiri atas komponen frekuensi yang dijumlahkan dan yang dikurangkan atau selisihnya.