a survey of microwave systems and devices

Gelombang Mikro
Dosen Pengampu:
Dr. Mitrayana, S.Si., M.Si. ([email protected])
Kontrak Kuliah:
1. Kehadiran: 5 %
2. Tugas
: 15 %
3. MID
: 40 %
4. UAS
: 40 %
7/18/2017
1
Buku Acuan:
1. Allan W. Scott, 1993, Understanding Microwaves, John Wiley &
Sons
2. Mike Golio, 2008, RF and Microwave Applications and Systems
3. Lance, A.L., 1964, Introduction to Microwave Theory and
Measurement, Mc.Graw-Hill
4. Dhani, A., 1993: Teori Gelombang Mikro dan Aplikasinya, jurusan
Fisika, FMIPA UGM
5. http://elisa.ugm.ac.id/
7/18/2017
2
Silabus:
Survey alat dan sistem gelombang mikro, Medan Gelombang Mikro
, Daya Gelombang Mikro –dB dan -dBm, Insertion Loss, Gain, dan
Return Loss, Matching dengan Smith Chart, Jalur Transmisi GM,
Komponen kontrol sinyal GM, Osilator Gelombang Mikro, Penguat
Semikonduktor
Gelombang
Mikro,
PLow-noise
receivers,
Microwave Integrated Circuits, Tabung Gelombang Mikro, Antena
Microwave, Pengantar Sistem Gelombang Mikro, Microwave Relay,
Komunikasi Satelit, Sistem Radar, Sistem Perang Elektronik, Sistem
Navigasi dan Gelombang Mikro,
7/18/2017
3
Survey Alat dan Sistem
Gelombang Mikro
7/18/2017
4
Hubungan gelombang mikro dengan
perangkat elektronika lainnya
Perangkat yang
digunakan pada
gelombang mikro
meliputi : special
transmission lines,
antennas,
semiconductor
devices, tubes
Panjang gelombang x frekuensi = kecepatan cahaya
7/18/2017
Perangkat
elektronik yang
tidak dapat
digunakan pada
range gelombang
mikro meliputi :
transistor
konvensional,
tabung,
pengkabelan
rangkaian
5
Sistem Gelombang mikro
Feature Khusus Gelombang Mikro
• Frekuensi tinggi bisa menyediakan kemampuan lebar pita yang lebih lebar dari
gelombang radio.
• Panjang gelombang yang pendek. Dengan panjang gelombang yang pendek
antena penguatan tinggi dengan lebar berkas yang sempit pada apliklasi radar
bisa dibuat, selain itu energi gelombang mikro dapat dikonsentrasikan pada
area yang kecil sehingga dapat diaplikasikan dalam microwave oven.
Dengan feature khusus tersebut Gelombang Mikro dapat digunakan sebagai :
7/18/2017
6
Spektrum gelombang mikro
7/18/2017
7
Kebutuhan perangkat gelombang
mikro
Pada frekuensi gelombang mikro, transistor konvensional, IC dan pengkabelan
menjadi tidak berfungsi disebabkan oleh reaktansi kawat dan waktu transit.
Reaktansi Kawat
Waktu transit
Kawat penghubung: # 18 gauge copper,
diameter 1mm, panjang 2,5 cm, resistansi
DC =0,4 m, L= 0,027H
XL=2fL
7/18/2017
8
Disain sistem gelombang mikro
dasar
7/18/2017
9
Jalur transmisi gelombang mikro
Tiga tipe dasar :
Kabel koaksial
Pandu gelombang
Mikrostrip
Bentuk dan bahan masing-masing tipe dari jalur transmisi bisa berbeda-beda
bergantung aplikasi penggunaannya.
7/18/2017
10
Jalur transmisi gelombang mikro
Tipe Jalur
transmisi
Keuntungan
Kerugian
Kabel koaksial
Lebar pita besar,
ukuran kecil
Attenuasi tinggi,
Power-handling
terbatas
Pandu
gelombang
Power tinggi, loss
rendah
Ukuran besar, lebar
pita kecil
Mikrostrip
Mudah dibuat
Rangkaian yang rumit
Loss sangat tinggi
7/18/2017
11
Komponen pengendali sinyal
 Attenuator digunakan untuk mengendalikan amplitudo sinyal gelombang
mikro. Amplitudo bisa tetap atau dapat diatur secara mekanik maupun
elektronik. Dioda pin merupakan dioda semikonduktor khusus yang digunakan
untuk pengaturan attenuasi secara elektronik.
 Phase shifter digunakan untuk menggeser fase sinyal. Pergeseran bisa dibuat
tetap atau diatur secara mekanik atau elektronik.
 Resonan cavity memiliki fungsi yang sama dengan rangkaian resonan pada
frekuensi rendah. Perangkat semikonduktor gelombang mikro dan atau
tabung dibuat pada cavity sebagai tunning. Filter dan multiplexer gelombang
mikro merupakan resonan cavity yang berfungsi untuk memisahkan pita
frekuensi dari sinyal gelombang mikro.
 Beban digunakan untuk mengakhiri sebuah jalur transmisi selama pengujian.
 Directional coupler berfungsi untuk mengambil sampel aliran daya dalam satu
arah.
 Isolator dan sirkulator untuk memperbolehkan gelombang mikro untuk
menjalar dalam hanya satu arah.
7/18/2017
12
Penguat dan osilator Semikonduktor dan
gelombang mikro
 Transistor bipolar
 Field-effect transistor (FET)
 High electron mobility
transistor(HEMT)
 Varactor multiplier
 IMPATT
 Gunn
Bipolar transitor, FET dan HEMT
gelombang mikro dibuat khusus
dengan memperkecil jarak
elemen internal dalam rangka
meminimalkan waktu transit.
Varactor multiplier menggunakan
dioda variable-kapasitansi
Gunn menggunakan properti dari galium arsenide
7/18/2017
13
Tabung gelombang mikro
Tabung gelombang mikro dapat menghasilkan daya yang lebih besar daibandingkan
semikonduktor.
Tipe tabung gelombang mikro :
• Tabung gridded
• Klystron
• Helix Travelling Wave Tube (TWT)
• Coupled cavity TWT
• Crossed-Field Amplifier (CFT)
• Gyrotron
Klystron dan gyrotron terbatas pada hanya
beberapa persen bandwidth. Helix TWT
100% bandwidth dan Coupled cavity TWT
mencakup 40% bandwidth.
Dari segi efisiensi,CFA memiliki efisiensi
yang paling besar mencapai 80%.
7/18/2017
14
Penerima gelombang mikro noise
rendah
Persyaratan utama penerima noise rendah adalah memperkuat sinyal gelombang
mikro yang sangat lemah tanpa memperkuat noise.
7/18/2017
15
Antenna gelombang mikro
Antenna berfungsi untuk mentransmisikan dan menerima gelombang mikro.
Antenna terdiri dari horn yang meradiasikan gelombang mikro ke permukaan piring
parabolik.
7/18/2017
16