Pemancar FM dengan Osilator PLL

1. Pemancar FM
a). Osilator
Osilator adalah suatu rangkaian yang menghasilkan sinyal keluaran yang
amplitudonya berubah-ubah terhadap waktu. Perbedaan antara penguat dengan
osilator adalah penguat memerlukan sinyal masukan untuk menghasilkan
sinyal keluaran sedangkan osilator tidak ada sinyal masukan, hanya ada sinyal
keluaran saja, yang frekuensi dan amplitudonya dapat dikendalikan. Ada tiga
osilator yaitu osilator RC, osilator LC, dan osilator relaksasi. Osilator RC dan
LC menghasilkan sinyal berbentuk sinusoidal, sedangkan osilator relaksasi
menghasilkan sinyal berbentuk gigi gerjaji, kotak, segitiga, pulsa dan lain-lain.
Osilator dengan frekuensi yang bisa diubah disebut VFO (Variable Frequency
Oscillator). VFO mempunyai kelebihan pada deviasi frekuensinya yang lebar.
Kesetabilan frekuensi dari osilator kristal dapat digabungkan dengan deviasi
frekuensi VFO yang lebar dengan menerapkan osilator terkontrol PLL. Pada
osilator terkontrol PLL, osilator kristal dipakai sebagai penghasil frekuensi
referensi. Dengan demikian akan didapatkan frekuensi referensi yang sangat
stabil.
b). Penyangga (Buffer)
Pada setiap osilator, frekuensi dan amplitudo osilasi dalam beberapa
tingkat dipengaruhi oleh impedansi beban kemana osilator disalurkan. Dengan
demikian diperlukan suatu tingkat penguat penyangga antara osilator dan
beban. Penyangga berfungsi untuk menstabilkan frekuensi dan amplitudo
osilator akibat pembebanan tingkat selanjutnya. Osilator yang dilengkapi
dengan penyangga biasa disebut exciter.
c). Penguat Daya
Penguat daya adalah suatu penguat yang digunakan untuk menguatkan
daya sinyal besar (large signal). Di dalam penggunaannya, dapat digunakan
transistor daya sebagai komponen utamanya dan pada umumnya transistor
daya tersebut mempunyai disipasi daya lebih dari �? watt.
Terdapat tiga macam kelas penguatan daya, yaitu:
1. Penguat kelas A
2. Penguat kelas B
3. Penguat kelas C
d). Catu Daya
Secara umum, istilah catu daya berarti suatu sistem penyearah yang
mengubah arus AC menjadi DC. Untuk menjalankan peralatan elektronik,
diperlukan catu daya DC, dan daya ini dapat diperoleh dari beberapa sumber.
Energi yang mudah tersedia adalah arus bolak-balik. Oleh karena itu, arus
bolak-balik ini harus diubah (disearahkan) menjadi arus DC yang selanjutnya
harus diratakan (disaring) menjadi tegangan yang tidak berubah-ubah. Sebuah
blok diagram pencatu daya teregulasi ditunjukkan dalam gambar 2.
Gambar 2. Blok diagram pencatu daya teregulasi
Transformator berfungsi untuk memperkecil tegangan hingga mendekati
besarnya tegangan searah yang diinginkan. Pada bagian kedua dari blok
diagram merupakan dioda penyearah baik penyearah setengah gelombang
maupun penyearah gelombang penuh. Tegangan keluaran tingkat ini sudah
berupa tegangan searah tetapi masih mengandung unsur arus bolak-balik
(ripple). Untuk menghilangkan ripple maka digunakan filter LPF yang hanya
dapat meloloskan arus searah dan membuang arus bolak-balik ke bumi. Untuk
meningkatkan kualitas pencatu daya searah, maka harus digunakan regulator
pada titik keluaran. Kestabilan tegangan diperoleh dengan membandingkan
tegangan keluaran dengan suatu tegangan acuan yang stabil. Setiap ada
perubahan tegangan keluaran, regulator berusaha untuk mengembalikan
harganya ke tegangan semula.
e). Saluran Transmisi
Saluran transmisi adalah bagian yang menghantarkan daya yang dihasilkan
pemancar ke antena. Sebagai bagian yang menghantarkan daya, saluran
transmisi yang ideal tidak akan mengurangi daya yang dihantarkannya dan
juga tidak meradiasikan daya yang menjadi tugas antena. Pada kenyataannya,
saluran transmisi juga mengurangi daya yang disalurkannya. Daya yang
berkurang berubah menjadi panas dan sebagian kecil diradiasikan. Agar
transfer daya terjadi secara maksimal maka saluran transmisi juga harus
mempunyai impedansi karakteristik yang sama dengan sumber dan beban.
Pada sistem pemancar FM umumnya menggunakan saluran koaksial dengan
impedansi karakteristik 50 .
f). Antena
Antena adalah bagian yang sangat penting dari pemancar. Antena
berfungsi sebagai alat yang dapat meradiasikan gelombang radio. Selain itu
juga antena berfungsi mengarahkan arah pancaran sesuai tujuannya (audience).
Beberapa parameter antena adalah:
1. Polarisasi
Polarisasi dibedakan menjadi polarisasi vertikal dan polarisasi horisontal.
Sebagai gambaran yang sederhana sebuah antena dapat dikatakan
mempunyai polarisasi vertikal jika antena tersebut diletakkan pada posisi
vertikal terhadap bumi. Antena dengan polarisasi vertikal akan menghasilkan
gelombang radio dengan polarisasi vertikal juga. Begitu sebaliknya dengan
polarisasi horizontal, karena sebagai acuannya adalah dilihat peletakan pada
permukaan bumi.
Untuk dapat menangkap gelombang radio yang mempunyai polarisasi
vertikal, pada penerima radio juga dibutuhkan dengan polarisasi yang sama.
2. Penguatan Antena
Antena adalah komponen pasif. Secara harfiah antena tidak mungkin
menguatkan sinyal yang diberikan padanya. Penguatan pada antena
sebenarnya adalah seberapa banyak antena tersebut meradiasikan gelombang
radio ke arah yang diinginkan.
3. Pengarahan
Antena dibedakan menjadi omnidirectional (segala arah) dan bidirectional
(dua arah). Antena omnidirectional dapat dikatakan meradiasikan
gelombang radio yang sama kuat ke segala arah.
Pada umumnya, untuk antena-antena siaran atau pemancar frekuensi
menengah (MF = Medium Frequency) dan VHF (Very High Frequency)
menggunakan jenis antena tegak (antena vertikal).
B. Modulasi
Modulasi didefinisikan sebagai proses penumpangan atau penyisipan
sinyal frekuensi rendah terhadap sinyal yang berfungsi tinggi sehingga
dihasilkan output dengan parameter baru. Proses ini menyebabkan sifat-sifat
sinyal pembawa berubah-ubah sebanding dengan perubahan sifat sinyal
informasi.
Proses modulasi pada sistem komunikasi ini dilakukan karena :
1. Transmisi langsung sinyal informasi akan mengalami permasalahan
interferensi selama gelombang radio yang ditransmisikan berada pada
frekuensi yang sama atau mendekati.
2. Pada umumnya sinyal informasi akan mempunyai frekuensi yang rendah.
Hal ini tidak memungkinkan terjadinya pengiriman dan penerimaan
gelombang radio berfrekuensi rendah sampai ke tujuan.
C. Frekuensi Modulasi (FM)
Modulasi frekuensi adalah proses menumpangkan informasi pada carrier
dengan cara mengubah-ubah frekuensi dari carrier sesuai dengan sinyal
informasi.
Bentuk gelombang modulasi frekuensi dapat digambarkan sebagai berikut :
Va
(a)
t
Vc
(b)
t
Vo
(c)
t
Gambar 3.
(a) Sinyal informasi pada modulasi frekuensi
(b) Sinyal pembawa tanpa modulasi pada frekuensi
(c) Sinyal pembawa dengan modulasi FM
Pada modulasi frekuensi, amplitudo sinyal pembawa selalu tetap (tidak
berubah-ubah), sedangkan frekuensinya berubah-ubah tergantung pada
amplitudo sinyal modulasi. Perubahan naik turunnya amplitudo pemodulasi
akan berpengaruh pada simpangan frekuensi sinyal pembawa yang disebut
dengan frekuensi deviasi.
Didalam teknik FM terdapat tiga jenis frekuensi yaitu:
1. Frekuensi carrier (pembawa)
Pada FM berkisar dari 87.5 MHz – 108 MHz
2. Frekuensi simpangan
Perubahan frekuensi carrier dinamakan frekuensi simpangan yang mewakili
kekuatan amplitudo dari sinyal informasi
3. Frekuensi informasi
Kecepatan perubahan frekuensi simpangan dalam satu detik dinamakan
frekuensi informasi
D. Modulator FM
Modulator merupakan bagian utama dari pemancar FM yaitu suatu alat
yang digunakan untuk melakukan modulasi. Jadi modulator FM dapat
didefinisikan sebagai alat penghasil sinyal FM. Sinyal FM dapat diperoleh dari
suatu rangkaian dengan komponen utama adalah osilator dan piranti non
linear. Piranti non linear yang sering digunakan antara lain adalah transistor
dan dioda varactor.
Prinsip kerja dari modulator adalah adanya tegangan bias dari sinyal
pemodulasi (informasi) yang akan berpengaruh pada nilai induktansi dari
transistor ataupun nilai kapasitansi dari dioda varactor. Perubahan nilai
induktansi maupun kapasitansi tersebut akan berpengaruh pada reaktansi
osilator sehingga dihasilkan pula perubahan frekuensi ataupun fasa dari
keluaran osilator sesuai dengan sinyal modulasi frekuensi yang dikehendaki.
Ada dua cara untuk menghasilkan sinyal FM yaitu modulasi langsung dan
tidak langsung.
1). Modulasi Langsung
Untuk menghasilkan sinyal FM dengan cara modulasi langsung dapat
diperoleh dari rangkaian modulator pada gambar:
Gambar 4. Modulator FM langsung dengan dioda varactor
2). Modulasi Tidak Langsung
Modulasi Frekuensi tidak langsung diperoleh melalui proses modulasi fasa
dengan sinyal masukan informasi diintegrasikan terlebih dahulu sebelum
masuk ke modulator. Metode yang sering digunakan adalah tipe Amstrong.
Apabila fasa dari keluaran osilator kristal berubah, maka dihasilkan modulasi
fasa (PM). Perubahan fasa dari sinyal secara tidak langsung akan menyebabkan
perubahan frekuensi. Oleh karena itu dapat terjadi modulasi langsung dari
kristal melalui modulasi phasa (PM), yang secara tidak langsung menghasilkan
modulasi frekuensi (FM).
Modulator sederhana tipe Amstrong dapat dilihat pada gambar 6, JFET
pada rangkaian ini mendapat bias tegangan dan menjaga agar tegangan VDS
rendah. Keadaan tersebut akan menghasilkan resistansi dari drain ke source
dapat berubah-ubah terhadap tegangan drain (sinyal pemodulasi). Proses
terjadinya modulasi akan dijelaskan sebagai berikut :
Gambar 5. Modulator Tak Langsung melalui modulasi Fasa
Mula-mula sinyal audio masuk ke rangkaian pengoperasian frekuensi.
Rangkaian ini terdiri dari rangkaian RC Low pass (integrator) yang membuat
amplitudo audio berkebalikan dengan frekuensinya. Hal ini perlu dilakukan
karena pada modulator fasa (PM), deviasi frekuensi yang dihasilkan tidak
sesuai dengan frekuensi sinyal pemodulasi 1 volt 1 KHz yang menghasilkan
deviasi 100 Hz, maka untuk sinyal pemodulasi 1 volt 2 KHz akan
menghasilkan deviasi 200 Hz sebagai pengganti dari deviasi 100 Hz jika sinyal
pemodulasi tersebut melewati ke rangkaian integrator. Dengan demikian sinyal
FM secara tidak langsung dihasilkan melalui perubahan fasa dari keluaran
osilator kristal. Perubahan fasa tersebut disempurnakan dengan perubahan
sudut fasa dari rangkaian RC (C1 dan resistansi JFET) bersamaan dengan
koreksi frekuensi sinyal pemodulasi.
E. PLL (Phase Locked Loop)
Simpal pengunci fasa [phase-locked loop (PLL)] adalah simpal umpan
balik dengan alat pendeteksi fasa, penapis pelewat rendah, penguat dan osilator
yang dikendalikan tegangan [voltage contrroled oscilator (VCO)]. PLL tidak
mengumpan balikkan tegangan, melainkan mengumpan balikkan frekuensi dan
membandingkannya dengan frekuensi-frekuensi yang datang. Dengan
demikian VCO dapat mengunci frekuensi yang datang. (Malvino, 1996 : 313).
Ketiga bagian ini dirangkai membentuk suatu loop tertutup sebagai
berikut:
Frekuensi
Detektor
Loop
Keluaran
acuan
fasa
Filter
yang
terkunci
VCO
Gambar 6. Rangkaian dasar PLL
Sinyal masukan berupa frekuensi acuan menjadi salah satu masukan bagi
alat detektor fasa, masukan yang lain berasal dari VCO. Keluaran dari alat
detektor fasa, masukan yang lain berasal dari VCO. Keluaran dari alat detektor
fasa, ditapis oleh penapis pelewat rendah (LPF). Dengan demikian frekuensi-
frekuensi awal, harmonik-harmoniknya, serta frekuensi jumlah disingkirkan.
Hanya frekuensi selisih (tegangan DC) yang keluar dari LPF. Tegangan DC ini
kemudian akan mengendalikan frekuensi VCO.
Sistem ini akan bekerja dengan baik, bila frekuensi VCO sama dengan
frekuensi acuan yang juga masuk ke detektor fasa. Dengan demikian alat
detektor fasa mempunyai dua masukan dengan frekuensi yang sama. Bila
frekuensi masuknya berubah, maka frekuensi VCO akan melacaknya. Secara
otomatis PLL membetulkan frekuensi dan sudut fasa VCO.
Pada pemancar FM ini, aplikasi PLL digunakan untuk mengunci frekuensi
kerja yang diinginkan. Bagian exciter terdiri dari dua bagian yaitu VCO dan
PLL dengan kalkulasi binari dan osilator yang dirangkai secara push-pull,
misalnya pada frekuensi 100 MHz, masing-masing osilator membangkitkan
sinyal RF 50 MHz kemudian dikombinasikan. Konfigurasi ini secara umum
sudah dibuktikan memiliki banyak kelebihan dalam hal kestabilan
dibandingkan sebuah osilator yang bekerja langsung 100 MHz.
Komponen utamanya Kapasitor dan dioda varactor/varicap yang
dirangkaikan ke masing-masing transistor BF494, tingkat penyangga (buffer)
menggunakan transistor 2SC2053 dan sebagai penguat akhir menggunakan
2SC1970 dengan menggunakan tegangan 13.5 - 15VDC.
Bagian PLL menggunakan sistem perhitungan binari IC MC 145151.
Rumus untuk menentukan switch frekuensi adalah :
dip switch
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Konstanta
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2024
Contoh : frekuensi yang akan dikunci 100 MHz
Maka: 100 x 20 = 2000
Dicari :
1024
512
+
1536
256
+
1792
128
+
1920
64
+
1984
16
+
2000
Maka Dip Switch yang off : 5,7,8,9,10,11
Dip Switch yang on : 1,2,3,4,6,12
Dalam kondisi bebas LED indikasi tidak menyala, ini berarti PLL belum
berada pada posisi mengunci (locked), masih unlocked. Dalam kondisi
mengunci (locked) LED indikasi menyala, ini berarti PLL berada pada posisi
locked.
Gambar 7. Blok diagram IC MC 145151
a). Alat Pendeteksi Fasa
Alat pendeteksi fasa adalah pencampur yang penggunaannya
dioptimasikan pada frekuensi-frekuensi masukan yang sama. Alat ini disebut
alat pendeteksi fasa (atau pembanding fasa) karena jumlah tegangan dc-nya
tergantung pada sudut fasa ( N ) diantara sinyal-sinyal masukannya. Apabila
sudut fasanya berubah, maka tegangan dc-nya juga berubah. (Malvino, 1996 :
313).
N
Gambar 8. Dua gelombang sinus dengan perbedaan fasa
b). Low Pass Filter (LPF)
LPF digunakan untuk melewatkan sinyal yang mempunyai frekuensi
dibawah frekuensi cut off (frekuensi-frekuensi rendah) dan meredam frekuensi-
frekuensi tinggi, sehingga sinyal dibawah frekuensi cut off
mengalami
penguatan yang lebih rendah. Dalam gambar 9 ditunjukkan bahwa filter LPF
mempunyai ciri suatu band pass frekuensi yang terletak dari nol hingga
frekuensi potong (cut off) fc. Idealnya respon filter di luar titik potong adalah
nol, tetapi dalam prakteknya terdapat suatu daerah peralihan yaitu antara fa dan
fs sebelum mencapai tepi dari bandstop. Bandstop terletak diatas fs dan secara
ideal transmisi melalui filter adalah nol. Dasar rangkaian LPF dan kurva
respons frekuensi dapat ditunjukkan pada gambar 9.
Pada batas tegangan keluaran diturunkan 3db dibawah tegangan batas ini,
tegangan keluaran makin kecil dan menurun tajam. Dengan menurunkan
sebesar 3 db dari tegangan maksimal akan didapat dari LPF. Penurunan 3 db
ini adalah tegangan efektif minimum yang masih dapat digunakan.
A (db)
3 db
Hz
fc
fs
Gambar 9. Respon frekuensi LPF
Loop Filter memiliki dua fungsi pokok, yaitu :
1. Membuang noise dari komponen frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh
detektor fasa.
2. Sebagai penentu kinerja dinamik PLL ini yang meliputi :
a). Capture range dan lock in range, yaitu daerah atau rentangan frekuensi
VCO dimana frekuensi keluaran masih bisa dijaga konstan dan posisi
terkunci (lock) dapat diperoleh. Lock in selalu lebih besar daripada
rentangan frekuensi dimana loop dapat diperoleh PLL dalam rentangan
itu. Dengan kata lain, sebuah PLL cenderung melakukan lock in pada
suatu sinyal datang, bila sinyal datang tersebut berada dalam rentangan
frekuensi capture.
b). Respon transiennya, yaitu mencegah overshoot yang dapat
mengakibatkan osilasi dan berakibat frekuensi keluaran tidak bisa
terkunci.
Dalam operasi PLL, loop filter sangatlah penting karena sebenarnya lebar
bidang tersebut dipilih sesuai dengan kebutuhan lock in atau rentang hold in
yang diinginkan dan waktu yang diperlukan untuk membentuk lock. Lebar
bidang frekuensi loop harus dijaga agar tetap sempit untuk meminimumkan
filter yang dapat disebabkan oleh noise dari luar atau akibat komponen-
komponen interferensi. Akan tetapi lebar bidang loop juga harus memadai agar
dapat melewatkan komponen yang diinginkan, dan membentuk rentangan
capture yang memadai.
Dalam implementasinya, sistem PLL ini masih ditambah lagi dengan
rangkaian pembagi frekuensi pada jalur umpan baliknya, yang berfungsi
menurunkan frekuensi keluaran VCO sehingga pada saat dibandingkan oleh
detektor fasa, frekuensi referensi dan feedbacknya sudah cukup rendah, yaitu
sekitar 20 KHz.
Sinyal keluaran dari VCO masih sangat rendah, oleh karena itu diperkuat
lagi agar sinyal FM yang dihasilkan dapat dipancarkan dalam jarak yang cukup
jauh. Penguat ini harus mampu memberikan penguatan yang cukup tanpa
merusak informasi yang akan dikirim. Jadi harus dipilih jenis penguat yang
optimal untuk sinyal masukan dalam hal ini adalah sinyal FM.
c). VCO (Voltage Control Oscillator)
Pada rangkaian osilator, frekuensi osilasi dapat diubah-ubah atau variasi
dengan penambahan suatu kapasitor, dimana dioda yang dipasang dan
direferensikan sebagai varicap (variabel capacitor) atau varactor yang
mempunyai fungsi sebagai pengubah tegangan. Apabila kapasitor variabel ini
termasuk di dalam rangkaian osilator dan frekuensi osilasi yang bervariasi
mengubah tegangan bias DC yang melewati variabel kapasitor. Oleh karena itu
osilator ini disebut juga osilator yang dikontrol oleh tegangan atau disebut
sebagai VCO (Voltage Control Oscillator).
Dalam penerapannya, hal-hal utama yang digunakan pada PLL adalah
sebagai berikut :
- Spektrum
Dalam beberapa penerapannya keluaran VCO adalah berupa gelombang
sinusoidal, tetapi dalam aplikasi lain keluaran VCO dapat berupa
gelombang persegi panjang.
- Karakteristik Frekuensi Tegangan
Karakteristik frekuensi tegangan harus linier dan toleransi ini tergantung
bentuk penerapan VCO.
- Stabilitas Frekuensi
VCO membutuhkan stabilitas frekuensi tinggi, karena dengan begitu VCO
akan bekerja normal.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Pembuatan Benda Kerja
Proses pembuatan benda kerja dari proyek tugas akhir ini meliputi bagian-
bagian yaitu:
1). Proses Pembuatan Papan Rangkaian Tercetak
Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan papan rangkaian
tercetak (PRT) ini adalah meliputi :
1. Mata bor diameter 0,8 mm; 3,5mm
2. Pengupas kabel
3. Solder
4. Bahan PRT (PCB)
5. Ferrri Choloride (FeCL3)
6. Lemak solder (lotfet)
7. Tiner
8. Mur, baut
9. Timah
10. Cairan afdruk untuk proses sablon.
a). Proses pembuatan jalur
Pada tahap ini pertama-tama merancang ukuran PRT sehingga membentuk
ukuran posisi dan layout yang bagus, baik dan benar. Kemudian memasang
tata letak komponen dan merancang jalur antar komponen sehingga
membentuk jalur yang singkat, rapi dan benar. Setelah semuanya selesai
dilanjutkan dengan memotong PCB sesuai dengan ukuran yang telah
ditentukan. Kemudian memindahkan hasil rancangan alur tadi ke PCB.
Proses pembuatan layout ada yang menggunakan penggambaran manual.
b). Proses pelarutan dan pelapisan
1. Melarutkan PRT yang telah tergambar jalur PRT dengan Ferri Chloride
(FeCl3) untuk menghilangkan lapisan tembaga yang tidak terpakai.
2. Mengangkat PRT dari Ferri Chloride apabila lapisan tembaga yang tidak
terpakai sudah terlarut semua. Kemudian mencuci PRT tersebut dengan
air sampai bersih.
3. Membersihkan sisa lapisan cat sablon pada jalur PRT dengan
menggunakan tinner.
c). Proses pengeboran
Untuk mendapatkan hasil yang baik, pengeboran dilakukan dengan hati-
hati agar tidak merusak jalur-jalur papan rangkaian tercetak.
2). Pemasangan Komponen
Urutan pemasangan komponen sebagai berikut :
1. Mengecek terhadap hubungan antar jalur-jalurnya untuk menghindari
terjadinya hubung singkat.
2. Mengetes semua komponen satu persatu untuk mendapatkan komponen
yang mempunyai karakteristik sesuai dengan yang diharapkan.
Komponen yang rusak atau tidak sesuai dengan karakteristiknya harus
diganti untuk menghindarkan rangkaian dari kegagalan operasi.
3. Memasang soket-soket rangkaian terintegrasi (IC) dan kabel
penghubung.
4. Memasang komponen-komponen pasif, dimulai dari komponen yang
tahan terhadap panas seperti resistor, kapasitor non polaritas baru
kemudian kapasitor polaritas. Pemasangan komponen ini harus sesuai
dengan posisi dan polaritasnya masing-masing, jadi tidak boleh terbalik.
5. Memasang komponen-komponen aktif mulai dari komponen yang tahan
terhadap panas, misalnya dioda.
6. Memasang komponen-komponen aktif yang kurang tahan panas, seperti
transistor. Pemasangan komponen ini tidak boleh tertukar kaki-kakinya
(basis, emitor, dan kolektornya).
7. Memasang komponen yang memakai soket, misalnya rangkaian
terintegrasi (IC).
8. Melakukan penyolderan dengan solder yang dayanya tidak terlalu besar,
yaitu sekitar 30 Watt. Hal ini dilakukan untuk menghindari pemanasan
yang berlebihan terutama terhadap komponen aktif.
3). Proses Perakitan
Urutan Proses perakitan sebagai berikut :
1. Merakit bagian dalam kotak (box) yaitu tempat rangkaian tercetak
dengan cara memasang penyangga-penyangga.
2. Memasang soket-soket atau penghubung yang menempel langsung pada
kotak.
3. Menghubungkan papan rangkaian tercetak yang satu dengan yang lain
dengan menggunakan kabel penghubung (jumper).
4. Memeriksa kembali untuk memastikan ada atau tidaknya rangkaian
yang salah sambung antara satu dan lainnya.
5. Mengunci bagian-bagian yang sudah diberi lubang dengan
menggunakan sekerup sehingga diperoleh penempatan yang permanen.
B. Waktu dan Tempat Penelitian
No
Waktu
Kegiatan
Tempat Penelitian
1.
Juni 2005
Perencanan dan pembuatan PCB
Lab. Teknik Elektro
2.
Juli 2005
Perakitan alat
Lab. Teknik Elektro
3
Agustus 2005
Pencarian komponen dan
Semarang, Tegal,
perakitan alat
Jakarta
4.
September 2005 Pengujian alat dan pengambilan
Lab. Teknik Elektro
data
C. Pengukuran dan Analisa Data Hasil Pengukuran
Untuk pengukuran atau pengujian dari pemancar FM ini, kita siapkan alat-
alat yang digunakan untuk pengujian, alat yang digunakan sebagai berikut :
1). Multimeter digital Sanwa DMM tipe CD-720E
2). Pencacah frekuensi (Frecuency counter) Leader tipe LDC-824
3). Catudaya
4). SWR&RF Powermeter Welz tipe SP-15M
5). Kabel penghubung (jumper)
6). Beban antena tiruan (Dummy Load) Diamond tipe DL 30A
Pengukuran alat menggunakan tegangan DC 13.8 Volt, menggunakan
multimeter digital Sanwa DMM tipe CD-720E, untuk mengukur tegangan pada
masing-masing kaki IC.
1). Tegangan pada kaki IC MC 145151
Tegangan
Tegangan
Tegangan
Tegangan
No.
No.
No.
No.
(Volt)
(Volt)
(Volt)
(Volt)
1.
2,38
8.
6
15
5,95
22.
0
2.
0
9.
5,8
16.
0,2mV
23.
0
3.
6
10.
17,3mV
17.
5,95
24.
5,95
4.
0,7
11.
0,2mV
18.
5,95
25.
0,2mV
5.
5,9
12.
0,2mV
19.
0,2mV
26.
2,7
6.
5,9
13.
5,95
20.
5,95
27.
3,11
7.
0
14.
5,95
21.
5,95
28.
5,73
2). Tegangan pada kaki IC SN 74LS163
Tegangan
Tegangan
No.
No
(Volt)
(Volt)
1.
6
9.
1,8
2.
2.59
10.
6
3.
0
11.
2,52
4.
0
12.
2,45
5.
0
13.
2,30
6.
0
14
2,37
7.
6
15
0,3
8.
0
16.
6
3). Tegangan pada kaki IC CA 3140
Tegangan
Tegangan
No.
No.
(Volt)
(Volt)
1.
5,36
5.
0
2.
0,44
6.
0,58
3.
0,73
7.
6
4.
0
8.
1,9
4). Tegangan pada kaki transistor (Volt).
Tr 1
Tr 2,3
Tr 4,5
Tr 6
Tr 7
Kaki
(BC 548)
(BF 494)
(BF 494)
(2SC2053)
(2SC1970)
Basis
0,5
4,2
1,3
2
2,3
Kolektor
1,17
8,16
7,8
10,14
13,7
Emitor
0
4,1
0,9
1,3
0
5). Sampel Posisi saklar DIP
Frekuensi
Posisi saklar DIP
(MHz)
87.5
100101001001
87.6
111001001001
87.7
101001001001
87.8
110001001001
87.9
100001001001
88.0
111110001001
88.1
101110001001
88.2
110110001001
88.3
100110001001
88.4
111010001001
88.5
101010001001
88.6
110010001001
88.7
100010001001
88.8
111100001001
88.9
101100001001
89.0
110100001001
C. Langkah-langkah Pengujian
Langkah-langkah pengujian untuk pemancar FM adalah sebagai berikut :
1. Hubungkan voltmeter pada catu daya dan atur tegangan sesuai dengan
yang dibutuhkan.
2. Hubungkan output catudaya dengan alat menggunakan kabel penghubung.
3. Tentukan posisi saklar DIP pada frekuensi yang ditentukan kemudian atur
VC lock sampai posisi lock (lampu indikasi menyala), sambil mengamati
frecuency counter sampai didapat frekuensi yang tepat.
4. Ukur tegangan pada masing-masing kaki IC dan transistor.
5. Atur VC pada bagian RF power amplifier sampai didapatkan daya yang
ditentukan sambil mengamati RF Powermeter.
Daya yang dihasilkan pesawat pemancar FM sebesar 0.5 Watt, daya pancar
mencapai jarak ± 400 meter menggunakan antena groundplane 5/8 , dan kabel
transmisi menggunakan kabel merk Belden tipe 50 , dengan ketinggian antena
sekitar 5 Meter dari permukaan tanah.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN MASALAH
A. Deskripsi Data
IC MC 145151 merupakan IC program dengan 14 masukan paralel jalur
data untuk pencacah N dan tiga input untuk pencacah R. Terdiri atas osilator
referensi, pemilihan referensi pembagi, detektor fasa digital, dan 14 bit
program pembagi oleh pencacah N.
IC SN 74163 merupakan IC sinkronasi pencacah biner 4 bit, yang
disajikan mempunyai semua clock flip-flop yang simultan, sehingga keluaran
berubah bersamaan waktu satu sama lain oleh masukan pencacah dan gerbang
masukan. IC CA 3140 merupakan IC penguat operasional yang
dikombinasikan menggunakan transistor PMOS tegangan tinggi juga
transistor bipolar tegangan tinggi dalam kemasan single monolithic chip.
Transistor BF 494 merupakan transistor NPN frekuensi menengah yang
banyak diaplikasikan pada teknik frekuensi tinggi pada penerima radio dan
televisi, penala FM, pencampur osilator AM dengan noise rendah, dan
penguat frekuensi menengah pada penerima FM/AM.
Transistor 2SC 2053 merupakan transistor NPN silikon yang didesain
untuk penguat RF pada jalur VHF, mempunyai penguatan yang tinggi : Gpe
15.7 dB, pada tegangan 13.5V, Po = 0.15W, f = 175 MHz. transistor ini
banyak diaplikasikan pada penguat driver pada jalur VHF.
Transistor 2SC 1970 merupakan transistor NPN silikon yang didesain
untuk penguat akhir RF pada jalur VHF, mempunyai penguatan yang tinggi :
Gpe
9.2 dB, pada tegangan 13.5V, Po = 1W, f = 175 MHz. transistor ini
banyak diaplikasikan pada penguat akhir dan penguat driver pada jalur VHF
dengan daya sekitar 0.8 sampai 1W.
B. Analisis Cara kerja dan Pembahasan
Exiter terdiri dari dua bagian yaitu VCO dan PLL dengan kalkulasi binari.
Bagian VCO terdiri dua osilator yang dirangkai secara push-pull, misalnya
pada frekuensi 100MHz, masing-masing osilator membangkitkan sinyal RF
50MHz kemudian dikombinasikan. Konfigurasi ini secara umum sudah
dibuktikan memiliki banyak kelebihan dalam hal kestabilan dibandingkan
sebuah osilator yang bekerja langsung 100MHz.
Komponen utamanya kapasitor dan dioda varaktor/varicap yang
dirangkaikan ke masing-masing transistor BF494, Tingkat buffer digunakan
2SC2053 dan sebagai penguat akhir menggunakan 2SC1970. Dengan
menggunakan tegangan 13.5 - 15 VDC output yang dihasilkan dapat mencapai
1Watt.
Bagian PLL menggunakan sistem perhitungan binari IC MC 145151.
Rumus untuk menentukan switch frekuensi adalah :
dip switch
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Konstanta
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2024
Contoh : frekuensi yang akan dikunci 100 MHz
Maka: 100 x 20 = 2000
Dicari :
1024
512
+
1536
256
+
1792
128
+
1920
64
+
1984
16
+
2000
Maka Dip Switch yang off : 5,7,8,9,10,11
Dip Switch yang on : 1,2,3,4,6,12
Dalam kondisi bebas LED indikasi tidak menyala, ini berarti PLL belum
berada pada posisi mengunci (locked), masih unlocked. Dalam kondisi
mengunci (locked) LED indikasi menyala, ini berarti PLL berada pada posisi
locked.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Tujuan dari suatu pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih
sinyal input yang berupa frekuensi audio (AF) menjadi gelombang yang
termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frequency) yang berupa keluaran daya
yang kemudian diumpankan ke sistem antena untuk dipancarkan.
Pada kenyataannya, pemancar FM banyak dipakai untuk memenuhi
kebutuhan siaran yang menuntut produksi suara dengan kualitas yang tinggi.
Hal ini disebabkan karena nilai S/N (Signal to Noise Ratio) yang tinggi dapat
diperoleh dengan daya pemancar FM yang relatif rendah, juga faktor kualitas
terhadap gangguan siaran yang lebih baik.
Jika dibandingkan dengan sistem AM, FM mempunyai beberapa
keungulan diantaranya :
1. Lebih tahan noise
2. Mempunyai bandwidth yang lebih lebar
3. Mempunyai fidelitas yang tinggi
Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada pada range frekuensi
87.5-108 MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari
gangguan baik dari atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan.
Jangkauan dari sistem modulasi ini tidak sejauh jika dibandingkan pada sistem
modulasi AM dimana panjang gelombangnya lebih panjang.
Secara umum sistem pemancar terdiri dari bagian-bagian :
1. Audio Input
2. Pemancar FM
-
Osilator
-
Penyangga
-
Penguat Daya
3. Catu daya
4. Saluran Transmisi
5. Antena
Pada Pemancar FM ini, digunakan PLL sebagai pengontrol frekuensinya
karena PLL ini membentuk suatu sistem yang dapat menghasilkan frekuensi
yang stabil dengan dengan membandingkan beda fasa antara frekuensi
referensi yang sangat stabil dengan frekuensi keluaran yang diumpanbalikkan.
Secara umum PLL terbagi menjadi tiga bagian pokok yaitu detektor fasa,
loop filter dan VCO (Voltage Control Oscilator). Secara singkat prinsip kerja
sistem PLL adalah sinyal masukan berupa frekuensi acuan menjadi salah satu
masukan bagi alat detektor fasa, masukan yang lain berasal dari VCO.
Keluaran dari alat detektor fasa ditapis oleh penapis pelewat rendah (LPF).
Dengan demikian frekuensi-frtekuensi awal, harmonik-harmoniknya, serta
frekuensi jumlah disingkirkan. Hanya frekuensi selisih (tegangan DC) yang
keluar dari LPF. Tegangan DC ini kemudian akan mengendalikan frekuensi
VCO.
Sistem ini akan bekerja dengan baik, bila frekuensi VCO sama dengan
frekuensi acuan yang juga masuk ke detektor fasa. Dengan demikian alat
detektor fasa mempunyai dua masukan dengan frekuensi yang sama. Bila
frekuensi masukannya berubah, maka frekuensi VCO akan melacaknya.
Secara otomatis PLL membetulkan frekuensi dan sudut fasa VCO.
B. Saran
Dalam sistem pemancar FM ini diberikan saran sebagai berikut :
1. Untuk meningkatkan kinerja sistem pemancar FM, dibutuhkan respon
yang seragam terhadap frekuensi audio, distorsi dengan amplitudo sangat
rendah, dan tingkat noise yang sangat rendah.
2. Penggunaan frekuensi untuk keperluan siaran FM, sebaiknya memenuhi
persyaratan standar penyiaran.
3. Saat merakit sistem secara keseluruhan, sebaiknya jangan tergesa-gesa
tetapi dikerjakan tiap bagian supaya kemungkinan kesalahan dapat
dideteksi sejak awal.