Tinjauan Pustaka & Landasan Teori Desain Penguat Daya RF

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas tinjauan dan landasan teori yang akan menunjang
perancangan penguat daya RF. Pada bab ini juga akan dibahas secara singkat
mengenai komponen-komponen dan metoda – metoda yang digunakan dalam
perancangan penguat daya RF yang akan direalisasikan
2.1.
Tinjauan Pustaka
Penguat daya RF telah dibuat sebagai proyek akhir di program studi Teknik
Telekomunikasi memiliki spesifikasi yang berbeda dalam hal frekuensi, daya
keluaran, jenis transistor yang di gunakan, metoda yang digunakan dan fungsi
penguat itu sendiri. Berikut ini adalah proyek akhir yang pernah direalisasikan
sebelumnya:
Proyek akhir [1] telah merealisasikan penguat daya RF untuk pemancar
TV UHF Kanal 21 realisasi tersebut telah merealisasikan penguat daya RF untuk
televisi digital kanal 21 UHF pada frekuensi 470-478MHz dengan menggunakan
tipe transistor 2SC1970 pada tingkat pertama (Driver Amplifier) dan BLW90 pada
tingkat kedua (Final Amplifier) dengan daya output 1 Watt. Kekurangan nya
meskipun daya output yang di hasilkan besar namun kualitas gambar yang di
hasilkan kurang bagus hal ini dikarenakan respon frekuensi yang jelek sehingga
berpengaruh pada hasil kualitas gambar yang di tampilkan pada kanal TV tersebut.
Kelebihan penguat daya RF ini masih mampu menampilkan gambar dan suara pada
kanal 21 UHF tersebut
Proyek akhir [2] telah merealisasikan penguat daya RF Pada Band Frekuensi
TV UHF Kanal 22 (478-486)MHz . Realisasi tersebut telah merealisasikan penguat
daya RF untuk televisi didital kanal 22 UHF dengan menggunakan transistor
BLW90. Kekurangan nya linearitas dari penguat daya RF ini rendah terhadap
penguatan daya dan frekuensi. Kelebihan nya penguat daya RF ini masih bisa
menampilkan gambar dan suara pada kanal 22 UHF dengan penguatan daya yang
cukup baik
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Proyek akhir [3] telah merealisasikan penguat daya RF Realisasi Penguat
Daya Dengan Penguatan 6dB Untuk Pemancar Televisi Kanal 21 UHF (470478Mhz) Dengan Daya Keluaran 4 Watt. Kekurangan nya pada rangkaian
matching impedance penguat RF ini masih buruk di karenakan pada saat mentala
kapasitor dan membuat inductor masih kurang teliti. Kelebihan nya penguat daya
RF ini mampu mengeluarkan daya output sebesar 4W sehingga dengan gain yang
di inginkan sebesar 6.99dB.
Proyek akhir [4] telah merealisasikan Penguat Daya RF Broadband Untuk
Pemancar TV Digital Pada Band IV-V UHF. Penguat RF yang telah di realisasikan
ini menggunakan tipe penguat transistor BLW 34 yang bekerja pada band
frekuensi 470-820. kekurangan nya rangkaian matching masih belum sempurna
sehingga transfer daya maksimum yang di inginkan Antara input dan output tidak
match. kelebihan nya penguat daya RF ini mampu bekerja pada band RF
boardband sebesar 470MHz-820MHz.
Proyek akhir [5] telah merealisasikan penguat daya RF Broadband untuk
pemancar televisi digital pada band IV/V dengan transistor BLW33. Pada tugas
akhir ini direalisasikan penguat untuk boardband yang bekerja pada pita frekuensi
sebesar 390MHz dengan band frekuensi yang sangat lebar yaitu 520-910MHz
dengan menggunakan transistor BLW33. Kekurangan nya pada rangkaian
impedansi dan penguat biasing mengalami perubahan penguatan sehingga
membuat transistor RF-nya mengalami kerusakan. Kelebihan nya rangakain ini
mampu menguatkan kanal hingga 41 kanal televisi UHF
2.2.
Landasan Teori
Berikut ini beberapa ulasan teori yang terkandung dalam proyek akhir ini.
a.
Komponen – komponen yang biasa digunakan pada penguat daya RF
b.
Kelas operasi penguat yang biasa di gunakan pada rangkaian penguat RF
c.
Rangkaian penyesuai impedansi yang biasa digunakan dalam rangkaian
penguat daya RF
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.1 Komponen – Komponen R,L,C pada Frekuensi Tinggi
Dalam merancang sebuah penguat daya RF banyak factor yang dapat
mempengaruhi seperti karakteristik komponen, jenis penguat, biasing dan
rangkaian penyesuai impedansi . Karakteristik komponen – komponen pasif
seperti resistor, inductor dan kapasitor (R, L, C) pada frekuensi tinggi
komponen – komponen tersebut tidak lagi bersifat sebagai komponen pasif
murni, tetapi frekuensi yang tinggi akan mempengaruhi komponen –
komponen pasif tersebut menjadi sebuah rangkaian ekuivalennya.
2.2.1.1 Resistor
Resistor (Ω = Ohm) adalah komponen elektronika 2 kutub yang di
desain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan
tegangan di antara kedua kutub nya sesuai dengan arus yang mengalirinya.
Resistansi adalah besaran yang menentukan besarnya energy listrik yang
di konversi menjadi energi panas untuk arus listrik yang diberikan. [5]
Rangkaian ekivalen untuk sebuah resistor pada frekuensi RF di tunjukan
pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1 Rangkaian ekivalen resistor pada frekuensi tinggi
R adalah nilai resistor itu sendiri, L adalah induktansi, dan C adalah
kombinasi dari parasitic kapasitansi yang mana pada setiap resistor
bervariasi tergantung pada struktur resistor. Resistor merupakan komponen
pasif yang dibuat untuk mendapatkan hambatan tertentu. Pada daerah
frekuensi tinggi komponen tersebut mengandung kapasitansi dan induktansi
parasitik sehingga tidak bersifat resitif murni lagi.[4]
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.1.2 Kapasitor
Kapasitor adalah sebuah komponen yang terdiri dari dua plat
konduktor yang di pisahkan oleh dielektrik. Dielektrik biasanya berupa
keramik, mika, plastik, film, kaca. Kapasistansi adalah kemampuan
menyimpan muatan listrik saat ada beda potensial antara konduktor.
Pada frekuensi tinggi kapasitor di modelkan dengan sebuah rangkaian
ekivalen yang di tunjukan pada gambar 2 di mana C adalah Kapasitansi, Rs
adalah heat dissipation loss, Rp adalah Insulation Resistance, dan L adalah
induktansi dari kaki dan plat. [4]
Gambar 2.2 Rangkaian ekivalen kapasitor pada frekuensi tinggi
Berikut ini adalah persamaan untuk menghitung reaktansi kapasitif
Xc = 𝜔𝑐 =
1
2𝜋𝑓𝑐
……………………………………............. (2.1)
Dimana :
Xc = Reaktansi kapasitif (Ω)
f
= Frekuensi (Hz)
c = Kapasitansi (F)
Berdasarkan persamaan di atas menunjukan bahwa kapasitor dengan nilai
lebih besar memiliki reaktansi lebih rendah di bandingkan kapasitor dengan
nilai kecil pada frekuensi tertentu. Namun pada frekuensi tinggi terjadi
sebaliknya, kapasitor bernilai lebih besar memiliki impedansi yang lebih
besar juga. [4]
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.1.3 Induktor
Induktor merupakan lilitan kawat dalam aturan tertentu untuk
meningkatkan fluks magnet pada kumparan. Induktor merupakan salah satu
komponen yang sering di pakai dalam perancangan rangkaian resonansi,
filter, penggeser phasa dan RFC (Radio Frequency Choke) di mana RFC di
gunakan untuk mencegah sinyal AC agar tidak masuk ke suatu bagian dari
rangkaian. [4]
Gambar 2.3 Rangkaian ekivalen induktor pada frekuensi tinggi
Besarnya nilai reaktansi induktif (XL) dari suatu induktor tergantung pada
frekuensi yang di gunakan dan nilai induktansi dari induktor tersebut.
Seperti persamaan berikut ini :
XL = 𝜔𝐿 = 2𝜋𝐹. 𝐿
……………………………………………… (2.2)
Dimana :
XL = reaktansi induktif (Ω)
f
= frekuensi (Hz)
L = induktansi (H)
Induktor yang di gunakan pada perancangan penguat RF ini menggunakan
inductor dengan inti udara, dimana banyaknya lilitan yang di perlukan untuk
mencari sebuah inductor dengan harga yang dapat di cari menggunakan
persamaan berikut ini :
𝑁=√
𝐿 (9𝑟+10𝑙)
0.394𝑟 2
………………………………………… (2.3)
Dimana:
N = banyaknya lilitan yg di perlukan, L = nilai induktansi dari inductor
l
= panjang lilitan (cm),
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
r
= jari-jari lilitan (cm)
9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
sedangkan diameter kawat dari kawat yang di gunakan dapat di cari dari
persamaan berikut ini :
d kawat =
1
𝑁
………………………………………………... (2.4)
Dimana :
d kawat = diameter kawat tembaga (cm)
l = panjang lilitan (cm),
N = banyak nya lilitan
2.2.2 Kelas Penguat Transistor
Penguat daya diklasifikasikan berdasarkan kelas operasinya. Masingmasing kelas operasi mempunyai sifat yang berbeda satu sama lainnya.
Penggunaan dari masing – masing kelas disesuaikan dengan kebutuhan
untuk menentukan liniearitas dan efisiensi dari penguat daya. Berdasarkan
lokasi titik kerja kelas operasi penguat daya dibagi beberapa kelas yaitu
kelas A,B,AB dan C
2.2.2.1 Penguat Daya Kelas A
Penguat kelas A adalah penguat yang paling linier dari semua kelas
amplifier lainnya. Efisiensi dari penguat kelas A memiliki efisiensi yang
rendah 25% - 50%. Hal ini disebabkan karena titik kerja pada kelas A
tersebut, sehingga walaupun tidak ada sinyal input transistor tetap bekerja
pada daerah aktif dengan arus bias konstan. Transistor selalu aktif sehingga
sebagian besar sumber dari catu daya terbuang yang menyebabkan transistor
pada penguat kelas A menjadi sangat panas. Karena itu penguat kelas A
perlu di tambakan pendingin extra seperti heatsink yang lebih besar.[4]
Pada penguat kelas A, arus kolektor mengalir selama satu siklus ac penuh
(360o) sehingga transistor berada dalam daerah aktif untuk seluruh siklus
tersebut. Jika sinyal yang besar di berikan pada penguat kelas A, maka akan
terjadi pemotongan pada siklus positif ataupun siklus negatif. [5]
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
(a)
(b)
Garis beban pada penguat ini ditentukan oleh resistor Rc dan Re dari
rumus VCC = VCE + IcRc + IeRe. Jika Ie = Ic maka dapat disederhanakan
menjadi VCC = VCE + Ic (Rc+Re). Sedangkan resistor Ra dan Rb dipasang
untuk menentukan arus bias. Pembaca dapat menentukan sendiri besar
resistor-resistor pada rangkaian tersebut dengan pertama menetapkan
berapa besar arus Ib yang memotong titik Q. [3]
(c)
Gambar 2. 4 (a) Rangkian Penguat Kelas A
(b) Garis beban dan Q penguat kelas A
(c) Kurva karakteristik penguat kelas A
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
11
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.2.2 Penguat kelas B
Penguat kelas B, arus kolektor mengalir 180o dari siklus ac. Artinya
titik kerja (Q) di tempatkan dekat titik putus dari kedua garis beban dc dan
ac. Keuntungan dari penguat kelas B yaitu rendahnya disipasi daya
transistor dan berkurangnya penguras arus. Untuk menghindari distorsi
yang dapat terjadi maka arus menggunakan dua transistor dalam susunan
push-pull. Ini berarti bahwa satu transistor bekerja selama setengah siklus
dan transistor yang lain bekerja selama setengah siklus yang lain. Dengan
rangkaian push-pull, kita dapat membangun penguat kelas B yang
mempunyai distorsi rendah, daya besar dan efisiensi tinggi. [4]
Gambar 2. 5 Garis beban dc, kurva karakteristik dan Rangkaian
penguat kelas B
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
12
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.2.3 Penguat Kelas AB
Penguat kelas AB adalah penguat yang mempunyai daerah kerja
Antara titik kerja penguat kelas A dan penguat kelas B. titik kerja tersebut
dibuat dengan tujuan agar pada saat transisi sinyal dari phase positif ke
phase negative dan sebaliknya, terjadi overlap diantara transistor Q2 dan
Q3. Pada saat itu, transistor Q2 masih aktif sementara Q3 mulai aktif dan
demikian juga pada phase sebaliknya. Untuk mendapatkan push pull seperti
kelas B, dengan level bias DC biasanya mendekati level arus nol untuk
mendapatkan efisiensi daya lebih baik, tetapi penggunaan transistor tunggal
bisa di gunakan, hanya saja membutuhkan penempatan rangkaian resonansi
pada output transistor. umtuk penguat kelas AB sinyal output akan berubahubah periode antara 180 – 360o. [3]
Karena penguat kelas A memiliki efisiensi daya yang rendah (±25%)
yang disebaban titik kerja berada di 1/2 VCC tetapi memiliki kualitas sinyal
yang terbaik. Sedangkan penguat kelas B memiliki efisiensi daya yang baik
(±85%) karena titik kerja mendekati VCC tetapi kualitas suara yang kurang
baik.Sehingga dibuat amplifier kelas AB yang memiliki efisiensi daya
penguatan sinyal (±60%) dengan kualitas sinyal audio yang baik. [5]
Gambar 2. 6 Rangkaian penguat kelas AB dan Garis beban DC
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
13
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.2.4 Penguat Kelas C
Daerah operasi penguat kelas C adalah arus kolektor mengalir pada
siklus kurang daari 180o siklus ac. Sehingga arus kolektor tidak terbentuk
sinusoidal tetapi menyerupai pulsa – pulsa. Untuk menghindari distorsi yang
di sebabkan oleh beban yang bersifat tahanan murni, penguat kelas C
biasanya digunakan pada penguat daya yang besar karena kelebihannya
mempunyai efisiensi yang tinggi. Namun, linearitas dari kelas C adalah
yang terburuk jika bandingkan dengan kelas – kelas penguat lainnya. Hal
ini disebabkan karena penguat kelas C hanya bekerja pada setengah siklus
saja sehingga output yang dihasilkan kurang baik (cacat). [5]
Gambar 2.7 Rangkaian penguat kelas C dan Garis beban DC
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
14
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.3 Bias Transistor
Pemberian biasing berfungsi untuk menentukan garis beban dc dan
titik kerja transistor. tipe dari bias yang digunakan untuk transistor daya RF
ditentukan oleh kelas penguat yang diinginkan untuk transistor tipe BJT, [4]
diantaranya :
a.
Self bias
b.
Fixed bias
2.2.3.1 Rangkaian Self Bias (Pembagi tegangan)
Bias pembagi tegangan biasanya digunakan pada rangkaian-rangkaian
diskrit linier. Pembagi tegangan berasal dari pembagi tegangan yang di
bentuk dari R1 danR2. Tegangan pada R2 mebias forward diode emitter dan
Vcc membias reserve diode kolektor.[4]
Rumus pembagi tegangan pada hokum ohm sebagai berikut:
𝑅2
V2 = 𝑅1+𝑅2 𝑥 𝑉𝑐𝑐
………………………………………………………..... (2.5)
Hukum Kirchoff memberikan Harga VE, yaitu :
VE = V2 - VBE
………………………………………... (2.6)
Gambar 2.8 Rangkian self bias
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
15
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Persamaan 2.5 dan 2.6 menyatakan tegangan pada resistor emitter
sama dengan tegangan R2 dikurangi jatuh tegangan VBE oleh karena itu arus
emitter adalah:
IE =
𝑉2−𝑉𝐵𝐸
𝑅𝐸
……………………………………………… (2.7)
2.2.3.2 Rangkaian Fixed Bias
Cara kerja rangkaian fixed bias atau yang disebut rangkaian bias
umpan balik yaitu menaikan temperature βdc sehingga menyebabkan arus
pada kolektor bertambah. Setelah arus kolektor bertambah, tegangan kolektor
emitter berkurang. Artinya tegangan yang lebih kecil jatuh pada resistor basis
sehingga arus basis berkurang. Berkurangnya arus basis dapat mengurangi
pertambahan arus kolektor semula. Jadi, umpan balik kolektor mampu
mengontrol arus kolektor terhadap βdc. [5]
Gambar 2.9 Rangkaian Fixed Bias
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
16
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.4 Rangkaian Penyesuai Impedansi
Rangkaian
penyesuai
impedansi
sering
digunakan
untuk
menyesuaikan impedansi masukan dan impedansi keluaran dalam suatu
rangkaian. Fungsi dari penyesuai impedansi ini yaitu memberikan transfer
daya maksimum antara sumber ke beban, memberikan C/N atau S/N ratio,
dan untuk menurunkan VSWR ( voltage standing wave ratio). [5]
Adapun jenis – jenis rangkian penyesuai impedansi dengan
menggunakan beberapa metoda yaitu :
a. Elemen Lumped : tipe L, tipe phi dan tipe T
b. Stub : stub adalah saluran dengan ujung terutup ( short circuit)
atau
terbuka
(open
circuit),
untuk
mendapatkan
impedansi/admitansi imajiner, yang dipasang secara parallel
atau seri denga saluran utama. Jenis –jenis stub yaitu : stub
tunggal, stub ganda dan triple stub. [6]
c. Transformator /4 : tunggal dan multisections.
2.2.4.1 Penyesuai impedansi dengan Elemen Lumped
a.
Penyesuai impedansi Tipe L
Rangkaian ini merupakan rangkaian untuk menyesuaikan impedansi
terminal output pemancar dengan antenna. Sering juga digunakan pada
matching basis dan kolektor suatu pemancar yang mempergunakan
komponen solid state dengan daya yang kecil. Rangkaian tipe ini kurang
cocok untuk daya yang tinggi .
(a) Low-pass
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
17
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
(b) High-pass
Gambar 2. 10 Jenis- Jenis Rangkaian Penyesuai Tipe L
Persamaan – persamaan yang digunakan:
𝑅𝑝
Qs = Qp = √ 𝑅𝑠 − 1
………………………………………(2.8)
Xs = QsRs
……………………………………….(2.9)
𝑅𝑝
……………………………………….(2.10)
Xp = 𝑄𝑝
Qs dan Qp Merupakan faktor kualitas seri ataupun parallel
Gambar 2. 11 Rangkaian Ekuivalen Bentuk L
Ada dua cara untuk menggunakan metoda penyesuai impedansi tipe L,
yaitu :
a. Absorption, teknik absorption ini adalah dengan cara menambahkan
komponen LC secara langsung
b. Resonansi stray reaktansi dengan harga yang sama dengan tanda yang
berlawanan
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
18
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.4.2 Penyesuai Impedansi Tipe Phi (𝝅)
Penyesuai impedansi tipe ini merupakan penyesuai impedansi yang
lebih praktis untuk impedansi tipe rendah. Jaringan penyesuai topologi 𝝅
memberikan kita kebebasan untuk mengatur faktor kualitas rangkaian, yang
berarti kita bebas menentukan bandwdth dari penyesuai impedansi. [6]
Gambar 2. 12 penyesuai impedansi tipe phi
Untuk keperluan perancangan biasanya diinginkan ZL dan ZS riil
sehingga faktor kualitas untuk rangkaian kiri dan kanan menjadi
QS 
RS
1 ,
R
QL 
RL
1
R
………………………..(2.11)
Faktor kualitas maksimum ditentukan oleh harga RS dan RL, yaitu
Q
Rmax
1 ,
R
Rmax  max( RS , RL )
……………….(2.12)
Faktor kualitas Q ini diperlukan untuk mengatur bandwidth. Dengan
harga Q yang diketahui, kita dapat menentukan R dari
R
Rmax
………………………………………………(2.13)
Q2 1
Salah satu faktor kualitas dari (2.11) akan sama dengan Q pada (2.12),
tetapi Q tidak akan kurang dari faktor kualitas minimum Qmin,
Q  Qmin ,
Qmin 
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
Rmax
1
Rmin
…………………………...(2.14)
19
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
karena harus dipenuhi R  Rmin.
2.2.4.3 Penyesuai Impedansi Tipe T
Rangkaian ini merupakan rangkaian yang paling praktis untuk
impedansi yang rendah. Komponen – komponen yang didapat dari hasil
perhitungan yang menggunakan komponen variable. Rangkaian penyesuai
impedansi ini dikonfigurasi untuk menyesuaikan beban dan sumber ke
sebuah resistansi vitual yang berbeda diantara kedua L network. Tesistansi
virtual tersebut nilainya lebih besar dari resistasni sumber bebannya. [5]
Gambar 2. 13 Penyesuai Impedansi tipe T
Persamaan-Persamaan yang digunakan :
𝑅
Q = √𝑅𝑠𝑚𝑎𝑙𝑙 − 1 ………………………………………………..(2.15)
Dimana, R = Virtual resistansi
Rsmall = terminating resistor terkecil
𝑅𝑝
Q2 = √ 𝑅𝑠 − 1
………………………………………………..(2.16)
Dimana, Rp = resistansi parallel dari bentuk L
Rs = Resistansi seri dari bentuk L
Xs1 = Q.Rs
………………………………………………..(2.17)
Xp1 = Rp/Q
………………………………………………..(2.18)
Xs2 = Q2.R1
………………………………………………..(2.19)
Xp2 = R/Q2
………………………………………………..(2.20)
Maka rumus mendapatkan nilai L dan C sebagai berikut :
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
20
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
C=
1
2𝜋𝑓𝑥𝑐
, L=
𝑋𝑝
…………………………………….(2.21)
2𝜋𝑓
2.2.4.4 Penyesuai Impedansi dengan Stub
Stub adalah saluran dengan ujung tertutup (short circuit) atau
terbuka (open circuit), untuk mendapatkan impedansi/admitansi imajiner,
yang dipasang secara paralel atau seri dengan saluran utama. Jumlah stub
dapat berjumlah satu (tunggal), dua (dobel), atau tiga (tripel). [6]
d
A
ZL
saluran utama, Z0
Z0
ls
short/open
(a)
d
A
ZL
saluran utama, Z0
Z0
ls
short/open
(b)
Gambar 2. 14 Penyesuai impedansi stub tunggal
(a) stub parallel (b) stub seri
B
Z0
A
d
Z0
Z0
ZL
Z0
l2
Short/open
l1
Short/open
Gambar 2. 15 Penyesuai impedansi stub Ganda
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
21
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Dengan stub tunggal, beban apapun, selama resistansi tidak nol, dapat
disesuaikan ke impedansi karakteristik saluran. Tetapi setelah jarak stub ke
beban ditentukan, ia sudah fix dan tidak dapat digunakan lagi untuk beban
yang lain, sedangkan panjang stub masih dapat diatur. Kekurangan ini dapat
diatasi dengan menggunakan stub ganda. Gambar II.15 memperlihatkan
konfigurasi stub ganda paralel dengan saluran utama. Stub pertama, dengan
panjang l1, diletakkan di beban, sedangkan stub kedua, panjangnya l2,
diletakkan pada jarak d (jarak d ditetapkan) dari stub pertama. Tetapi, akan
diperlihatkan nanti, dengan stub ganda ini tidak semua beban dapat
disesuaikan. [6]
d1
d2
Z0
Z0
Z0
Short/open
l3
ZL
Z0
Z0
Z0
l2
l1
Short/open
Short/open
Gambar 2. 16 Penyesuai impedansi triple stub
Daripada meletakkan stub pertama pada jarak tertentu dari beban untuk
menghindari beban yang tidak dapat disesuaiakan, lebih baik menggunakan
tiga stub yang jarak antar stubnya ditentukan, dan fix. Pengaturan dapat
dilakukan pada panjang pendeknya stub. Konfigurasi penyesuai dengan tiga
stub secara paralel, diperlihatkan pada Gambar 6.41. Jarak antara stub
pertama dengan kedua kita sebut d1 dan antara stub kedua dan ketiga kita
sebut d2, sedangkan stub pertama diletakkan di beban. Dua stub terakhir
bekerja sebagai stub ganda, dan stub pertama digunakan untuk mengatur agar
admitansi saluran pada jarak d1 memenuhi syarat beban dapat disesuaikan.[6]
2.2.4.5 Penyesuai dengan Transformator 𝞴 /4
Transformasi impedansi memiliki pengertian merubah suatu
impedansi ke harga impedansi lain. Dalam teori saluran transmisi,
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
22
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
potongan-potongan saluran transmisi dengan panjang sembarang (kecuali
potongan saluran transmisi ke harga impedansi lain. Berikut merupakan
gambar penyesuai impedansi dengan metoda Transformator. [6]
/4
Z0,1
Z0
ZL
Gambar 2. 17 Penyesuai Transformator 𝞴 /4
Impedansi masukan pada transformator, Zin = Z0, karena sesuai. Untuk
saluran /4, impedansi masukan ini adalah :
Z in 
Z 02,1
ZL
 Z0 ,
 Z 0,1  Z 0 Z L ………………………(2.22)
2.2.4.6 Mikrostrip
Pada mikrostrip, saluran terdiri dari konduktor strip (line) dan
sebuah
konduktor
bidang
tanah
yang dipisahkan
oleh
medium
dielektrikdengan konstanta dielektrik r, seperti pada Gambar 2.18. Pada
mikrostrip, medan listrik dan medan magnet tidak memenuhi substrat
sepenuhnyasehingga mode propagasinya bukan mode propagasi TEM
murni melainkan mode quasi TEM. Hal ini terjadi karena mikrostrip hanya
terdiri dari sebuah ground plane saja. Sehingga hanya bagian yang terdiri
dari dielektrik saja yang dipenuhi oleh medan listrik dan magnet. [6]
Di atas strip adalah udara sehingga jika tanpa shieding sebagian
medan elektromagnetik akan meradiasi dan sebagian lagi ada yang masuk
kembali ke dalam substrat dielektrik. Jadi ada 2 dielektrik yang melingkupi
strip yaitu udaradengan konstanta dielektrik 1 dan substrat dengan konstanta
dielektrik r 1. Dengan demikian saluran mikrostrip secara keseluruhan
dapat kita pandang sebagai sebuah saluran dengan dielektrik homogen yang
lebih besar dari 1 tapi lebih kecil dari r. Konstanta dielektrik ini disebut
konstanta dielektrik efektif (effective dielektric constant) . [6]
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
23
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
24
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Gambar 2.18 Struktur Dasar mikrostrip
Persamaan konstantan dielektrik relative efektif untuk t/h << 0,005
sebagai berikut:
2
   1   1   12d  1 2
 W  
r
r


1
 0,041  

2   W 
 2
 d  
e  
1 2
  r  1  r  1  12d 
 2  2 1  W 



W d 1
………(2.23)
W d 1
dan impedansi dielektrik
 60  8d W 
ln 



  e  W 4d 
Z0  
120  e

W d  1,393  0,667 ln(W d  1,444)
Indra Luxsana, 131331049
Laporan Tugas Akhir Tahun 2016
W d 1
………(2.24)
W d 1
25