RANGKAIAN PADA TRANSMITTER DAN RECEIVER (RANGKUMAN ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI)

Rangkaian Penguat pada Transmitter

            Terdapat dua macam penguat daya yang digunakan dalam transmitter, yaitu penguat linier dan kelas C. Penguat linier menghasilkan output sinyal yang identik dan serupa dengan input. Semua penguat audio merupakan jenis dari penguat linier. Operasi penguat linier terdiri dari kelas A, AB, dan B. Kelas-kelas tersebut mengindikasikan bagaimana penguat di bias-kan.

            Penguat kelas A dibiaskan pada kondisi aktif sehingga akan mengkonduksi secara kontinu atau terus-menerus. Dengan kata lain, output yang dihasilkan oleh penguat kelas A merupakan sinyal yang linier dari inputnya atau sinyal yang sama dengan inputnya. Dapat dikatakan pula bahwa penguat kelas A mengkonduksi sinyal input sebesar 360^o gelombang sinus. Penguat kelas A merupaka penguat yang paling linier dalam jenisnya, tetapi tingkat efisiensinya sangat rendah sehingga menghasilkan daya penguatan yang rendah. Oleh karena itu penguat kelas A ini banyak digunakan untuk penguat tegangan rendah untuk daya yang kecil. Salah satu contohnya adalah rangkaian penguat buffer atau penyangga.

            Penguat kelas B dibiaskan pada kondisi mati atau cut-off sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kolektor. Transistor pada penguat kelas B meneruskan hanya setengah dari gelombang sinusoidal dari input. Ini berarti penguat kelas B meneruskan 180^o dari gelombang input dan menguatkan hanya setengah gelombang saja. Dalam kondisi normal, dua rangkaian penguat kelas B dirangkai bersamaan dalam rangkaian push-pull sehingga dapat menguatkan gelombang positif dan negatif secara simultan.

            Penguat kelas AB dibiaskan pada daerah dekat dengan daerah cut-off (sedikit diatas daerah cut-off) dengan beberapa aliran arus pada kolektor. Penguat kelas AB ini akan meneruskan gelombang lebih dari 180^o dan kurang dari 360^o dari sinyal input. Penguat ini juga dapat dirangkai dengan rangkaian push-pull dan menghasilkan tingkat linieritas yang lebih baik dari kelas B dengan efisiensi yang lebih rendah dari kelas B.

            Penguat kelas B dan kelas C lebih efisien lagi sebab arus yang mengalir sebagian dari sinyal input. Keduanya menghasilkan penguatan daya yang bagus, akan tetapi dari dua kelas tersebut kelas C merupakan penguat yang paling efisien. Karena kedua kelas (B dan C) ini menghasilkan distorsi sinyal input, maka dilakukan teknik khusu untuk mengeliminir atau menghilangkan distorsi tersebut. Contohnya pada kelas B digunakan rangkaian dalam kofigurasi push-pull, sedangkan untuk kelas C digunakan rangkaian resonansi LC untuk menghilangkan distorsi.

            Rangkaian penyangga sederhana kelas A merupakan salah satu penggunaan penguat kelas A. 

            Sinyal pembawa dari osilator kapasitif dihubungkan pada input. Keadaan bias pada penguat ini berasal dari R1, R2, dan R3 dan kolektor disetel dengan rangkaian resonansi LC. Buffer jenis ini banyak digunakan untuk mengopersikan penguatan daya kurang dari 1 W.

            Selain rangkaian penyangga penguat kelas A juga dapat dibuat menjadi rangkaian penguat daya tinggi dengan menggunakan input sumber RF 50 ohm yang dihubungkan dengan rangkaian impedansi C1, C2, dan L1. Output pada rangkaian ini cocok untuk beban 50 ohm dengan rangkaian L2, L3, C3,and C4. Apabila transistor pada rangkaian ini diberikan heatsink, maka transistor dapat membangkitkan daya hingga 100W dengan frekuensi 30MHz. Dari dua contoh rangkaian tersebut dapat dikatakan bahwa penguat kelas A dapat mencapai efisiensi 50% yang berarti hanya 50% dari daya input yang diubah ke RF dan sisanya terdisipasi oleh transistor. Kebanyakan transistor pada daya RF memiliki batas beberapa ratus Watt, maka untuk memproduksi lebih banyak daya lagi dapat digunakan rangkaian dua atau lebih prnguat yang terhubung paralel.

            Penguat linier kelas B menggunakan push-pull ditunjukkan pada gambar diatas. Sinyal RF yang mengalir dan diproses oleh Q1 dan Q2 melewati transformator T1 sehingga menghasilkan impedansi dan sinyal pada base mengalir ke Q1 dan Q2 yang memiliki fasa 180^o. Output akan menuju pada transformator T2 yang dapat dihubungkan langsung ke antena maupun beban.

            Untuk operasi kelas B, Q1 dan Q2 harus berada pada titik cut-off transistor dimana hubungan antara emitter dan base transistor tidak akan menghantarkan arus hingga nilai tegangan tertentu (misalnya dioda silikon 0,7 V) agar bias maju. Ketika Q1 positif maka Q1 akan menghantarkan setengah gelombang positif dari input. Sementara kondisi Q2 akan cut-off. Begitu juga sebaliknya ketika Q2 negatif maka akan menghantarkan setengah gelombang negatif sementara Q1 cut-off.

            Penguat kelas C dibiaskan pada titik sedikit melampaui cut-off sehingga akan menghantarkan sinyal kurang dari 180^o biasanya antara 90^o sampai 150^o. Pada penguat kelas C terdapat rangkaian resonansi untuk mengubah arus kecil pada kolektor menjadi gelombang kontinu. Semua penguat kelas C memiliki beberapa rangkaian penala yang terhubung pada kolektor. Tujuan utama rangkaian penala ini adalah untuk melengknedapi output berupa sinyal AC sinusoidal. Rangkaian penala pada penguat kelas C juga dapat melakukan filter pada input sinyal yang mengandung banyak gelombang harmonik.

            Pada bagian receiver terdapat beberapa rangkaian khusus yaitu penguat RF dan IF, serta rangkaian AGC dan AFC. Penguat RF yang biasa digunakan adalah rangkaian kelas A dimana antena terhubung langsung ke base transistor sehingga transistor akan menguatkan sinyal yang tertangkap oleh antena. Pada penguat ini kolektor juga ditala secara paralel dengan rangkaian resonansi yang menyeleksi masukan untuk mixer.

Rangkaian Penguat pada Receiver

            Penguat IF juga digunakan pada receiver lebih banyak penguatan yang didapatkan serta selektifitas yang lebih baik juga. Seperti penguat RF, penguat IF juga menggunakan rangkaian penguat kelas A yang menghasilkan penguatan antara 10 sampai 30 dB. Kebanyakan penguat IF menggunakan bipolar transistor. Terkadang dalam prakteknya dapat ditambahkan resistor variabel untuk mengontrol penguatan secara manual.

            Rangkaian AGC (automatic gain control) dapat menjadi sistem umpan balik pada rangkaian receiver dengan mengatur penguatan pada receiver berdasarkan amplitudo sinyal yang diterima sehingga level sinyal yang rendah dapat di naikkan dan input sinyal yang lebar dapat dirampingkan. Karena rangkaian ini merupakan rangkaian umpan balik maka AGC mendapatkan input sinyal baik dari output itu sendiri maupun dari demodulator yang terhubung. Rangkaian umpan balik lainnya yang mirip dengan AGC adalah AFC (Automatic Gain Control). Rangkaian ini dimaksudkan untuk mempertahankan frekuensi LO karena apabila frekuensi yang masuk pada mixer terlalu besar maka mixer tidak dapat mengubah sinyal input receiver.

Frekuensi Transisi Gain Unity

            Ini adalah frekuensi dimana besarnya penguatan sama dengan unity, atau 0 dB. Frekuensi transisi ini ini tidak bergantung pada β_0­ dan oleh sebab itu, maka relatif konstan bagi suatu tipe transistor yang diberikan untuk kondisi pengoperasian tertentu. Parameter frekunsi ɷ_T 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:

Amplifier Common-Emitter (CE)

            Rangkaian amplifier CE memiliki kapasitor pemblokir dc dengan reaktans yang dapat diabaikan pada frekuensi tinggi. Reistor bias memasok arus bias ke base dan ini dapat juga mempunyai pengaruh yang dapat diabaikan terhadap kinerja pada frekuensi tinggi. Sumber sinyalnya ditunjukkan sebagai pembangkit arus pada rangkaian ekivalennya. Gain dari amplifier CE ini dapat dituliskan sebagai:

Amplifier Common-base

            Efek kapasitor umpan balik C_cb’ dapat dinul-kan sama sekali dengan menghubungkan transisi dalam konfigurasi bommon-base. Resistans input untuk rangkaian CB jauh lebih kecil daripada untuk rangkaian CE. Penguatan tegangan suatu rangkaian amplifier CB terlihat sebagai berikut:

Penguatan Daya yang Tersedia

            Penguatan daya yang tersedia untuk amplifier CE lebih besar daripada amplifier CB. Oleh sebab itu maka amplifier CE lebih disukai untuk tahap masukan pesawat penerima dari noise. Hendaknya diperhatikan bahwa setiap pokok dari penguatan daya lebih rendah dari amplifier CB adalah rendahnya resistans input yang 1/β_o kali lipat dari amplifier CE. Ratio dari penguatan daya tersedia dapat dituliskan sebagai:

Amplifier Cascode

            Amplifier CE dan CB dapat dikombinasikan untuk membentuk sebuah amplifier yang mempunyai penguatan daya tinggi dan stabil yang disebut amplifier cascode. Kerja amplifier cascode secara keseluruhan memiliki kinerja yang serupa dengan amplifier CE tetapi dengan kestabilan yang tinggi sesuai dangan pembawaan amplifier CB dan karena itu pula amplifier cascode memiliki penguatan tegangan tersedia yang tinggi.

Rangkaian pencampur (Mixer)

            Mixer digunakan untuk mengubah sinyal dari satu frekuensi ke frekuensi lain. ada sejumlah alasan mengapa pengubahan frekuensi itu dibutuhkan, dan kenyataannya sejumlah proses mixing dipergunakan dalam penerapan khusus yang tampil dengan nama yang berbeda. Modulasi, demodulasi, multiplikasi frekuensi merupakan salah satu contohnya.

            Beberapa tipe mixer (terutama yang digunakan untuk microwave) tersedia dalam bentuk unit paket, dengan masukkan ports yang berlabel RF dan LO (local oscillator) dan output berlabel IF. Dalam aplikasi penerima tertentu rangkaian osilatornya merupakan bagian yang tak terpisahkan dari rangkaian mixer dan hanya input RF dan output IF saja yang terpisah.

            Semua rangkaian mixer menggunakan perkalian dua sinyal sinusoidal dalam penerapannya yang dapat dituliskan sebagai:

 

Uji Mandiri bagian 6 Radio Transmitter

1.         Transmitter paling sederhana adalah rangkaian osilator.

2.         Informasi dikirim dalam bentuk titik-titik kode dan putus-putus dinamakan transmisi gelombang berkelanjutan (Continuous – Wave) dan biasa disingkat menjadi CW.

3.         Frekuensi tetap atau saluran operasi pada transmitter dihasilkan dengan menggunakan osilator kristal.

4.         Sebuah amplifier (penguat) yang memisahkan gelombang pembawa (carrier) dikenal sebagai penguat Buffer.

5.         Tahapan tengah kekuatan amplifier (penguat) dalam sebuah transmitter biasanya mengacu pada drivers.

6.         Hasil dari penguat RF dalam sebuah transmitter terkadang disebut final.

7.         Rangkaian audio dimana berkelebihan sinyal bandwidth dan termodulasi berlebih dinamakan speech-processing circuits.

8.         Dalam pemancar FM, penguat khususnya disebut frequency multipliers untuk meningkatkan frekuensi pembawa dan mengurangi hilangnya nilai keluaran.

9.         Dalam pemancar SSB, frekuensi hasil keluaran biasanya dihasilkan oleh rangkaian mixer sebelum dikuatkan.

10.       Tingkat kekuatan sinyal SSB harus ditingkatkan oleh penguat linier untuk mencegah distorsi.

11.       Sinyal modulasi frekuensi menggunakan penguat kelas C untuk penguatannya.

12.       Linier amplifier digunakan untuk membangkitkan sinyal AM dan SSB.

13.       Sebuah amplifier kelas C digunakan untuk meningkatkan kekuatan sinyal FM.

14.       Penguatan linier beroperasi pada kelas A, B dan AB.

15.       Sebuah transistor kelas A memiliki efisiensi 50%. Nilai keluaran adalah 27W, daya yang hilang dalam transistor tersebut adalah 27W.

16.       Penguatan kelas A menerima 360^o sebuah gelombang sinus sebagai input.

17.       Benar atau salah. Tanpa input, sebuah penguat kelas B tidak akan berfungsi? Benar.

18.       Penguat kelas B RF secara normal digunakan pada konfigurasi tarik ulur.

19.       Sebuah penguat kelas C menerima untuk mengubah 90^o ke 150^o sinyal input.

20.       Dalam penguat kelas C, aliran arus kolektor dalam bentuk denyut (sinusoidal).

21.       Dalam penguatan kelas C, hasil keluaran berupa sinyal lengkap dihasilkan oleh rangkaian resonansi dan penala.

22.       Efisiensi penguatan kelas C dalam jangkauan 60% sampai 80%.

23.       Rangkaian penala dalam kolektor penguatan kelas C bekerja sebagai penyaring untuk menghilangkan harmonik.

24.       Sebuah penguat kelas C dimana nilai keluaran rangkaian penala sama dengan nilai pengali dari frekuensi masukan disebut frequency multipliers.

25.       Frekuensi pengali dengan faktor 2, 3, 4, 5 berurutan. Masukan sebesar 1.5 mhz. Maka nilai output adalah 180mhz.

26.       Sebuah penguatan kelas C memiliki sumber tegangan DC 28V dan rata rata arus kolektor 1.8A. Daya input adalah 50,4W.

Uji Mandiri Bagian 7 Communication Receivers

53.       Penguatan RF menghasilkan inisial gain dan pilihan pada sebuah receiver tapi juga menambahkan noise.

54.       Sebuah noise lemah transistor cenderung pada frekuensi gelombang microwave MESFET atau GASFET terbuat dari gallium arsenide.

55.       Kebanyakan gain dan penyaringan dalam panas berlebih berada pada penguatan IF.

56.       Penyaringan dalam penguatan IF biasanya dihasilkan akibat penggunaan rangkaian penala diantara prosesnya.

57.       Lebar pita dalam rangkaian penala ganda berubah seiring sudut mutual inductance diantara perputaran primer dan sekunder.

58.       Dalam rangkaian penala ganda, minimal lebar pita berada dengan dibawah kopling, maksimal lebar pita dengan melebihi kopling dan puncak keluaran berada pada optimal atau kritis kopling.

59.       Sebuah penguatan IF bahwa klip puncak positif dan negatif dari sinyal disebut limiter

60.          Kliping terjadi pada amplifier karena transistor didorong oleh sinyal tingkat tinggi ke cut off, saturasi.

61.          Keuntungan dari penguat bipolar kelas A dapat bervariasi dengan mengubah arus kolektor

62. Gain RF – IF keseluruhan penerima adalah sekitar 100 db

63. Menggunakan amplitudo sinyal yang masuk untuk mengontrol gain dari penerima dikenal sebagai pengontrol gain otomatis.

64. Rangkaian AGC bervariasi gain dari IF amplifier.

65. Kontrol tegangan DC AGC berasal dari rangkaian penyearah terhubung ke penguat IF atau deteksi keluaran.

66. Sebaliknya AGC adalah di mana peningkatan amplitudo sinyal menyebabkan pengurangan dalam arus kolektor pada penguat IF.

67. AGC bias maju menggunakan peningkatan amplitudo sinyal untuk meningkatkan arus kolektor dimana mengurangi gain dari penguat IF.

68. AGC dari penguat diferensial yang dihasilkan dengan mengendalikan arus yang dihasilkan oleh sumber arus konstan transistor.

69. Dalam dual-gate MOSFET IF amplifier, tegangan dc AGC diterapkan pada gerbang kontrol.

70. Nama lain untuk AGC di penerima AM adalah kontrol volume otomatis.

71. Dalam penerima AM, tegangan AGC berasal dari detektor dioda.

72. Sinyal masukan yang besar menyebabkan keuntungan dari penerima menjadi pengurang AGC.

73. Sebuah rangkaian AFC mengoreksi pelayangan frekuensi di rangkaian osilator lokal.

74. Tegangan AFC kontrol berasal dari rangkaian demodulator dalam penerima.

75. Sebuah kapasitor variabel tegangan digunakan dalam rangkaian AFC untuk memvariasikan LO frekuensi.

76. Sebuah sirkuit yang blok audio sampai sinyal yang diterima disebut sirkuit memadamkan.

77. Dua jenis sinyal yang digunakan untuk mengoperasikan sirkuit memadamkan audio noise.

78. Dalam sistem CTCS, frekuensi nada rendah untuk membangkitkan rangkaian pemadam.

79. Sebuah BFO diperlukan untuk menerima SSB dan sinyal CW.