Penguat Frekuensi Tinggi

Modul 4

PPT T 21212323Elektronika KomunikasiElektronika Komunikasi

PENGUAT FREKUENSI TINGGI dengan parameter S

Program Studi D3 Teknik TelekomunikasiDepartemen Teknik Elektro - Sekolah Tinggi Teknologi TelkomDepartemen Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Telkom

Bandung – 2007

Agenda:M d l tModel penguatDefinisi parameter s dan konversi dari parameter y, z, h ke parameter sDefinisi faktor-faktor penguatanKemantapan penguat RF Lingkaran/daerah kemantapan penguat pada Smith CartLingkaran/daerah kemantapan penguat pada Smith CartPerancangan Penguat dengan Gain MaksimumPerancangan Penguat dengan Operating Power Gain DitentukanPerancangan Penguat dengan Available Power Gain DitentukanPerancangan Penguat dengan Available Power Gain DitentukanPerancangan Penguat dengan VSWR DitentukanPerancangan Penguat dengan Noise Figure Ditentukan

PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 2

MODEL SISTEM (LINIER)(LINIER)

Penguat frekuensi tinggi SATU TAHAP dapat dimodelkan sebagai berikut :

Tampak bahwa sistem dapat dipandang sebagai hubungan kaskadedari kutub-4, sehingga pada umumnya metoda analisis yang dapatdigunakan untuk mempelajari perilaku suatu penguat adalah denganmenggunakan parameter satu kutub empat.

Parameter Kutub 4 :1. Parameter Z, Y, H, ABCD

(frekuensi rendah) 2. Parameter S (frekuensi rendah

i ti i)

sampai tinggi)

Parameter Z ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ 112111

Parameter Y ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣

. YYYY

⎥⎤

⎢⎡

⎥⎤

⎢⎡

=⎥⎤

⎢⎡ 112111

.hhV i

Parameter H Parameter ABCD ⎥⎤

⎢⎡

⎥⎤

⎢⎡

=⎥⎤

⎢⎡ 21 V

⎥⎦

⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣ 222212 iZZV ⎥

⎦⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣⎦⎣ 222212 VYYi

⎥⎦

⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣ 222212 V

iParameter H Parameter ABCD ⎥

⎦⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣

⎥⎦

⎢⎣ 21 i-

Parameter-parameter tersebut diatas mudah diukur pada frekuensi rendah, karena pengukurannya membutuhkan BEBAN HUBUNGrendah, karena pengukurannya membutuhkan BEBAN HUBUNG SINGKAT dan/atau BEBAN TERBUKA, yang mudah diperoleh pada frekuensi RENDAH.

Pada frekuensi tinggi, parameter Z(impedansi), H(hybrid),Pada frekuensi tinggi, parameter Z(impedansi), H(hybrid),Y(admitansi) atau ABCD sangat sulit (tidak mungkin) DIUKUR,karena :

1 Penggunaan beban terbuka/tertutup (hubung singkat) dapat1. Penggunaan beban terbuka/tertutup (hubung singkat) dapat menyebabkan komponen aktif yang digunakan tidak stabil (OSILASI)

2. Pada frekuensi tinggi sulit memperoleh beban

2. Pada frekuensi tinggi sulit memperoleh beban TERBUKA/TERTUTUP dengan range bidang frekuensi yang lebar (wilayah operasi frekuensi yang lebar)

Maka digunakan Parameter S (Scattering Parameter):

Gambar ai dan bi

d tl bViia+ -Vib

Signal flow graph

datanggelombang Zoi

ia == pantulgelombangZoi

Vi ib ==

Dimana: i = 1(port 1) atau 2 (port 2)

⎤⎡⎤⎡⎤⎡ 112111 aSSb⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎤⎢⎣

i11 SS=

== → koefisien refleksi masukan dengan keluaran K-4 ditutup beban sesuai (match)0a2

f21 SS == → koefisien transmisi maju dengan keluaranK 4 ditutup beban sesuaia 0a1

2 = K-4 ditutup beban sesuai

b2SS == → koefisien refleksi keluaran dengan masukan a 0a2

o22 SS=

gK-4 ditutup beban sesuai

b1SS == → koefisien transmisi balik dengan masukan

r12 SS=

== gK-4 ditutup beban sesuai

Hubungan parameter s dan parameter y

Hubungan parameter s dan parameter z

Hubungan parameter s dan parameter h

Denormalisasi parameter h, y dan z

APROXIMATE CONVERSION FORMULAS (parameter hybrid, dari Common base/collector ke common emitor)(p y , )

Common emitter

Common base Common collectoremitter collector

hie hicib

h 1 - hfbh+1

ibob hhh−hre 1 hrc

hf (1 – hf )

fbh−hfe (1 hfc)

h hfbh+1

hoe hocfbh+1

FAKTOR PENGUATAN PENGUAT RF

Faktor Penguatan :Faktor Penguatan :1. Transducer Power Gain (GT)

sinyalsumberpadatersediayangDayabeban kediberikan yang Daya

PP G LT ==

sinyalsumber padatersediayangDayaPAVS

2. Operating Power Gain (GP)beban kediberikan yang DayaP G L

P ==rtransistokediberikan yangDayaP IN

3. Available Power Gain (GA)rtransistodaritersediaDayaP AVN

PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 13sinyalsumber pada tersediayang DayartransistodaritersediaDaya

AVNA ==

1212L221212

2121111 S - 1.S = .b.S + .S = b

.S .S ba

aaa Γ

⎪⎪⎫+=

L21121

L21.121112L121111

2221212

. S - 1.SS + .S = .b.S + .S = b

.b .S .S b aaa

ΓΓΓ

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

Γ=→=

L21.12.11IN

S-1SSS b.b

+=Γ→=Γ⎪⎭→

s ==Γ ES = 0 → a1 = ΓS.b1

212S a

b1 = S11.ΓS.b1 + S12.a2 →S11

.S-1.Sb a

b2 = S21.ΓS.b1 + S22.a2 = 2222S11

S21.12 aa .S .S - 1

.SS +ΓΓ

S2112 22

S-1..SS S

P = ½ |a |2 - ½ |b |2 = ½ |a |2 ( 1 - |Γ |2 )

S112 .S 1a 0Es Γ=

PIN = ½ |a1|2 - ½ |b1|2 = ½ |a1|2.( 1 - |ΓIN|2 )

RANGKAIAN MASUKAN :V1 = ES + I1.ZS

Bila :O

ZV a =

Z Eb =OS

ZZ +=Γ

bs.s. bs

.b b 1

1IN11SS1

ΓΓ+=→

⎭⎬⎫

ΓΓ+=

11IN 1 aa ΓΓ=⎭Γ=

. - 1 - 1

. b PΓΓΓ

Daya yang tersedia pada sumber sinyal (PAVS) = Daya masukan transistor (PIN), bila

ΓIN = ΓS*, sehingga :2

1 b ( ) ( )2IN

2S -1.-1 ΓΓ

P * PΓ−

=Γ=Γ=( ) ( )

. - 11.1

.PPΓΓ

( ) ( )22 11 ΓΓ

atau PIN = PAVS . MS dimana: ( ) ( )2

. - 1-1. -1

RANGKAIN KELUARAN :

VL = ETH – IL . ZOUTLV +

Bila :O

-V b = O

OTH Z EbOOUT Z-Z

=ΓOOUT

TH Z Z

ZZ +=Γ

b2 = bTH + ΓOUT.ΓL.b2 dimana ΓL . b2 = a2 →TH

LOUT .-1 ΓΓDaya yang diberikan ke BEBAN :

) - (1 . b - b P 2L

1L a Γ== 2

. b PΓΓ

LOUT1 ΓΓ−

Daya tersedia dari Kutub-4:PAVN = PL bila ΓL = ΓOUT* 2

P * PΓ

=Γ=Γ=PAVN PL, bila ΓL ΓOUT

OUTOUTL 1 Γ−ΓΓ

( ) ( )2

- 1 . - 1PP

atau PL = PAVN . ML dimana

( ) ( )22

. - 1 . P P

ΓΓ ( ) ( )2

. - 1-1.- 1

MΓΓΓΓ

OPERATING POWER GAIN (GP)

)-(1bP2

) - (1 . a )-(1. b

PP G 2

121S a211 Γ

r.S- 1.S b a

= →2

.S 1-1

S - 11 G

Γ−Γ

TRANSDUCER POWER GAINTRANSDUCER POWER GAIN

.MG PP . G

PP G SP

LT ===== 2

212INS

.S 1 - 1

. - Γ−ΓΓ

212S11

. 1 - 1

- ΓΓ−Γ

AVAILABLE POWER GAIN

GPPP TAVNLAVN2

AVNA === 2

212S11

- Γ−Γ=

Contoh soal:

Transistor microwave mempunyai parameter “S” pada 10 GHz, dengan impedansi referensi (ZO) 50 Ω sbb.:

S11=0,45 <1500S11 0,45 150S12=0,01 <-100

S21=2,05 <100

S22=0,40 <-1500

Jika digunakan hambatan sumber ZS=20 Ω dan Hambatan beban sebesar ZL=30 Ω, hitunglah Operating power Gain, Available Power Gain dan Transducer Power Gain!Power Gain, dan Transducer Power Gain!

Solusi: ΓS=-0.429, ΓL=-0.250151408.0dan 150455.0 0

IN −∠=Γ∠=Γ⇒

85.594.5

508.0da5055.0 OUTIN

=⇒=⇒

49.5=⇒ TG

VSWR MASUKAN

VSWR IN

Γ−Γ+

ZZaZ-Za a

)()a-.(1PP 2

2AVSIN

⎬⎫Γ=

)a-(1M .MP P

)a .(1PP 2S

SAVSIN

Γ=⎭⎬⎫

)-(1)-(1 22S ΓΓ⎫

- 1)-(1.)-(1

-1) - (1 . ) - (1

M - 1 a

ΓΓ=Γ

ΓΓΓΓ

⎪⎭

⎪⎬

ΓΓΓΓ

a - 1SIN

ΓΓ=Γ⎭ΓΓ

Contoh soal:

IN INAVS IN

ΓIN = 0,4 <-145°

ΓS = 0,614 <160°

Hitunglah : a. |Γa| (0.326)

b. VSWRIN (1.985)

VSWR KELUARAN

PL = P MLPL = PAVN . ML

b 1VSWR OUT

Γ+= OZ-Zb

b =Γb 1

VSWR OUT

Γ−=

OZZb b

)(1)(1 22ΓΓ⎫

* - - 1

)-(1.)-(1 - 1

) - (1 . ) - (1 M

ΓΓ=Γ

ΓΓΓΓ

⎪⎭

⎪⎬

ΓΓΓΓ

- 1L OUT

LOUT bΓΓ

=Γ⎪⎭ΓΓ

KEMANTAPAN PENGUAT RF

1 Mantap tanpa syarat (Unconditionally Stable)1. Mantap tanpa syarat (Unconditionally Stable)Suatu penguat dinyatakan MANTAP TANPA SYARAT, bila terpenuhi │ΓIN│< 1dan │ΓOUT│< 1; untuk SEMUA harga impedansi sumber dan beban PASIF(│ΓS│< 1 dan │ΓL│< 1)

2. Mantap bersyarat (Conditionally Stable, Potentially Unstable)Suatu penguat dinyatakan MANTAP BERSYARAT, bila terpenuhi │ΓIN│< 1

dan │ΓOUT│< 1; untuk SEJUMLAH harga impedansi sumber dan beban PASIFOSILASI terjadi pada penguat, jika pada terminal masukan atau keluarannya, terdapat

RESISTANSI NEGATIF, yaitu bila │ΓIN│> 1 atau │ΓOUT│> 1.Sebagai contoh, jika impedansi masukan : ZIN = - RIN + jXIN (-RIN = resistansi negatif)

1 X)R -Z(X ) Z (R

ZjX R- Z- jX R-

OINININ >

)j()(E I S

ZoutZin

)Xj(X)R-(R SININS ++

LOUTINS

Pada satu frekuensi tertentu bisa terjadi : ∞=⎭⎬⎫

I 0 X X0 R - R

Berdasarkan kepada koefisien refleksi, penguat yang MANTAP TANPA SYARATakan terpenuhi bila :

1. │ΓS│< 1 1 S1

..SS S S2112 22OUT <

+=Γ3. .│ │

2. │ΓL│< 1 1 S-1

..SS S L22

L211211IN <

.S - 1 S11 Γ

4. ..S 1 L22 Γ

Pada penguat MANTAP BERSYARAT, harga│ΓS│dan│ΓL│yang memberikan kemantapan dapat ditentukan dengan menggunakan PROSEDUR GRAFIS pada SMITH CHART.

Γ Γ Γ ΓTempat kedudukan ΓS dan ΓL yang menghasilkan │ΓOUT│=1 dan │ΓIN│=1 ditentukan dulu :

1..SSS L211211IN =

Γ+=Γ 1

21121122 SSSSdimana.SS**).S - (S=Δ=

211222112222

L .SS-.SS dimana - S - S

- =ΔΔ

Persamaan diatas merupakan persamaan lingkaran beban

⎪⎧

→ jarijari.SSR 2112

(tempat kedudukan ΓL untuk│ΓIN│=1):

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

lingkaranpusat titik -S

**).S - (S C

jari-jari - S

⎪⎩ Δ -S22

Lingkaran KemantapanBeban

CL LRBagaimana menentukan daerah ΓL yang

Z 1 IN =Γ

CLMANTAP ?

Smith ChartJika

11INOL

LOL S0 Z- ZZZ =Γ⇒==Γ→=

LOL S 0 Z Z

Z Z Γ⇒+

Jadi bila│S11│< 1, maka│ΓIN│< 1, untuk ΓL = 0 (ZL=ZO)

d h d titik t S ith Ch t d l h d h t→ daerah yang mengandung titik pusat Smith Chart adalah daerah mantap

1Γ CL LR1 S 11 <

1IN =Γ CL

∞1IN >Γ

1 IN <Γ

Jadi jika│S11│> 1, maka│ΓIN│> 1 untuk ΓL = 0 (ZL=ZO)

→ daerah yang mengandung titik pusat Smith Chart adalah daerah tidak mantap

1 S11 >

→ daerah yang mengandung titik pusat Smith Chart adalah daerah tidak mantap

1 IN =Γ CL

1 IN <Γ

Figure 11-5 (p. 544)Microwave Engineering, 3rd Edition, by David M PozarL d (O t t) t bilit i l f diti ll t bl d iLoad (Output) stability circles for a conditionally stable device.(a) |S11| < 1. (b) |S11| > 1.

1 .S - 1..SS S

S2112 22OUT =

+=Γ 211222112211

2211S .SS - .SS :dimana

- S.SS

- S**).S - (S - =Δ

Persamaan diatas merupakan persamaan lingkaran sumber (tempat kedudukan ΓS

untuk│ΓOUT│=1): ⎪

⎪⎪⎨

**)S(S

jari-jari - S

.SS R 2211

untuk│ΓOUT│=1):

⎪⎪⎩

Δ= lingkaranpusat titik

- S**).S-(S C 22

1 OUT =Γ1 S 22 <

1 OUT >Γ

1OUT <Γ

1 OUT =Γ1 S 22 >CS

1OUT <Γ 1OUT <Γ

1Γ 1OUT >Γ

Kondisi mantap ”TANPA SYARAT” untuk semua sumber atau bebandapat ditulis dengan :

1 Suntuk 1 - C 11LL <>R

1 S 11 < CL

LL C R>

1Suntuk1-C 22SS <>R 1 Suntuk 1 C 22SS <>R

1 S 22 <

FAKTOR KEMANTAPAN K

211222112112

.SS - .SS dimana 1 .SS 2

S - S - 1 K =Δ>

11 .SS S - 1 > 21122

22 .SS S - 1 >k di i k d l t k l h KEMANTAPAN TANPA SYARATkondisi cukup dan perlu untuk memperoleh KEMANTAPAN TANPA SYARAT :

1 K > 21122

11 .SS S - 1 >1 S11 <21S22 < 21122

22 .SS S-1 >

1<Δatau cukup dengan :

PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 331 K >

KONDISI TIDAK MANTAP KONDISI MANTAP TANPA SYARAT :KONDISI TIDAK MANTAP → KONDISI MANTAP TANPA SYARAT :1. dengan pembebanan resistif

2. dengan umpan balik

Latihan soal:

1. Suatu transistor jenis GaAs MESFET dengan parameter s, diukur pada Vds = 5 V dan Ids = 40 mA, f = 9 GHz, referensi 50 ohm:

S 0 65 < 1540S11=0,65 <-1540

S12=0,02 <400

S21=2,04 <1850

S22=0,55 <-300

Γs = 0,38 <250

Tentukan:Tentukan:1. factor Delta ∆ (0,332 < 1710)2. Faktor stabilitas K (4,72)

Γ 03. Koefisien refleksi keluaran Γout (0,56 < -40,70)4. GA (Available Power Gain) (6,94dB)

Ref: Microwave Circuit Analysis & Amplifier Design, by Samuel Y.Liao, Exp. 3-4-2.

Latihan soal: (lanjutan)2. Parameter S untuk HP HFET-102 GaAs FET pada frekuensi 2 GHz, dicatu

dengan tegangan biasing Vgs = 0 dengan Z0=50 Ω sebagai berikut:S11=0.894 <-60.60

11S12=0,020 <62.40

S21=3.122 <123.60

S22=0,781 <-27.60

Tentukan kestabilan transistor tersebut dengan menghitung K dan Δ, kemudianplot-kan daerah kestabilannya !

Solusi: Δ = 0 696 < -830 K = 0 607 ⇒ potentially unstableSolusi: Δ 0.696 < -83 K 0,607 ⇒ potentially unstableCL = 1.363<470 RL = 0.50CS = 1.132<680 RS = 0.199

Ref: Microwave Engineering, 2nd Edition, by David M Pozar, Exp 11.2

Plot lingkaran kestabilan sumber dan beban

PERANCANGAN UNTUK GAIN MAKSIMUM (CONJUGATE MATCHING)

syarat transistor→ syarat transistor mantap tanpa syarat

Jika dipilih : maksimum )(Gr transducedayapenguatan diperoleh *

⎭⎬⎫

Γ=ΓΓ=Γ

L211211S

.S - 1..SS S *ΓΓ

+=ΓS11

S2112 22L

.S - 1..SS S *ΓΓ

2222 C4BB ±

±=Γ⇒

C 2C4-BB

=Γ⇒

dimana : 222 SS1B Δ 222 SS1B Δdimana : 22111 -S -S1B Δ+=

*S. - S C 22111 Δ=

11222 -S -S1B Δ+=

*S. - S C 11 222 Δ=

21 Γ S

atau 2

LM2212

SMMAXT,

- 1 1G

Γ= )1 - K -(K

21MAXT, =

Latihan soal:

Rancanglah suatu penguat dengan gain maximum pada frekuensi 4 GHz menggunakan single-stub matching! Transistor GaAs FET mempunyai parameter S dengan Z =50 Ω sebagai berikut:mempunyai parameter S dengan Z0=50 Ω sebagai berikut:

S11=0.72 <-1160

S12=0,03 <570

S 2 60 <760S21=2.60 <760

S22=0,73 <-540

Ref: Microwave Engineering, 2nd Edition, by David M Pozar, Exp 11.3

Solusi: Δ = 0.488 < -1620 K = 1,195 ⇒ unconditionally stableΓSM = 0.872 < 1230 ΓLM = 0.876 < 610

GT,max = 16.7 dB

Perhatikan rangkaian penyesuai impedansi sbb:

Circuit design and frequency response for the transistor amplifier of Example 11.3. (a) Smith chart for the design of the input matching network.

(b) RF circuit. (c) Frequency response.

PERANCANGAN PENGUAT DENGAN GP DITENTUKAN:Lingkaran Gp (Operating Power Gain) Konstan

a. KASUS KEMANTAPAN TANPA SYARAT

212L22

P g S .S 1

- 1 1G =

dimana: [ ]

.CRe 2 - ) - S.( S - 1

PΓΔΓ+

21122211

.SS - .SS .S - S C *

=ΔΔ=

( ){ } [ ] ( )211P2LP

2L S - 1g - 1 .C.Re2.g - - S.g 1 - =ΓΔ+Γ

)S-1(g-1**CgCg2

11L2L22 ΓΓ→) - S(g 1

)S-1(g-1

) - S(g 1*.*.Cg -

) - S(g 1..Cg - 22

*.CgC 2Ptitik pusat lingkaran : ) - S(g 1

gC 2222P

{ }SSSS2K1 21

PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 42jari-jari lingkaran :

{ }) - S .(g 1

g..SS .g.SS2K.-1 R

22P2112P2112

GP maksimum terjadi pada RP = 0; artinya :gP,MAX . |S12.S21|² – 2K.|S12.S21|.gP,MAX + 1 = 0

( ) 221

MAXP,2

2112 S

G 1 - K -K

.SS1 g

MAXP,==

sehingga ( )1 - K -K SS

MAXP, =

Prosedur menggunakan lingkaran GP konstan :1) Untuk GP yang ditentukan, hitung titik pusat dan jari-jari lingkaran GP konstan2) Pilih Γ dii i k (di li k t b t)2) Pilih ΓL yang diinginkan (di lingkaran tersebut)3) Dengan ΓL tersebut, daya keluaran maksimum diperoleh dengan

melakukan conjugate match pada masukan, yaitu ΓS = ΓIN*

ΓS ini akan memberikan GT = GPΓS ini akan memberikan GT = GP

95,7- 0,572 S 16,3 0,057 S Hz)6(f 28,5 2,058 S171,3- 0,641 S Transistor :Contoh ∠=∠==

∠=∠=

Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GP = 9 dBRef: Gonzalez,Gonzalez, GuillermoGuillermo;; MicrowavesMicrowaves TransistorTransistor AmplifierAmplifier:: AnalysisAnalysis && DesignDesign;; PrenticePrentice Hall,Hall, 19841984

Solusi

0,3014=Δ K = 1,504 → mantap tanpa syarat0,3014 Δ ,50 p p y

1,875 4,2357,94

SG g 4,235 (2,058) S 221

2221 ===⇒==

o2 103,9- 0,3911 C ∠= ,,

RP = 0,431→ gambar tempat kedudukan ΓL yang memberikan GP = 9 dB

oP 103,90,508C ∠=

47 50 36pilihKita oL ∠=Γ

o9,103A)(titik

47,50,36pilih Kita L ∠=Γ

L211211INS

S - 1..SS S * ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

+=Γ=Γ

oS 175,510,629 ∠=Γ

b. KASUS MANTAP BERSYARAT

Dengan transistor mantap bersyarat, prosedur perancangan untuk GPt t t d l h b i b ik ttertentu adalah sebagai berikut:1) Untuk GP yang diinginkan, gambar lingkaran GP konstan dan lingkaran

kemantapan beban. Pilih ΓL yang berada pada daerah mantap dan tidakterlalu dekat dengan lingkaran kemantapan beban.terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan beban.

2) Hitung ΓIN dan tentukan apakah conjugate match pada masukan mungkin.

Untuk itu gambar lingkaran kemantapan sumber dan periksa apakah ΓS = ΓIN*terletak pada daerah mantap.

3) Jika ΓS = ΓIN* tidak terletak pada daerah mantap atau terletak pada daerah

mantap namun terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan sumber, pilih ΓL yanglain dan ulangi langkah 1) dan 2)

Γ ΓCatt: nilai ΓS dan ΓL sebaiknya tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan,karena ketidakmantapan (OSILASI) dapat terjadi oleh variasi nilai komponen yang

digunakan sehingga ΓL dan ΓS masuk ke daerah tidak mantap.

100- 0,8 S 30 0,08 S GHz) 6(f 70 2,5 S180- 0,5 S Transistor :Contoh

∠=∠==

∠=∠=

Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GP = 10 dBRef: Gonzalez,Gonzalez, GuillermoGuillermo;; MicrowavesMicrowaves TransistorTransistor AmplifierAmplifier:: AnalysisAnalysis && DesignDesign;; PrenticePrentice Hall,Hall, 19841984

062,12 0,223 ∠=Δ K = 0,4 → transistor mantap bersyarat

⎧ ∠ 97 20 572C o

⎨⎧ ∠=⎩⎨⎧

=97,2 1,18 C

0,473 R97,20,572C

10dB G oL

⎩⎨

= 0,34 R

Solusi :

Oleh karena |S11| < 1, daerah MANTAP berada diluar lingkaran| | gkemantapan BEBANPilih titk A → o

L 97,2 0,1 ∠=Γ → oINS 179,32 0,52 * ∠=Γ=Γ

Lingkaran kemantapan sumber : oS 1711,67C ∠= RS = 1,0Lingkaran kemantapan sumber : S 1711,67C ∠ RS 1,0

ΓS diatas harus diperiksa apakah berada di daerah MANTAP

Daerah mantap berada di luar lingkaran kemantapan sumber → ΓS berada di

d h k Γ d di kdaerah mantap, maka ΓS dapat digunakan

PERANCANGAN PENGUAT DENGAN GA DITENTUKAN:Lingkaran Ga (Available Power Gain) Konstan

a) KASUS MANTAP TANPA SYARATa) KASUS MANTAP TANPA SYARAT

212S11

212OUT

A g S .S 1

- 1 1G =

.CRe 2 - ) - S.( S - 1

ΓΔΓ+

Γ== *.S - S C 22111 Δ=

Dengan cara yang sama seperti lingkaran GP konstan, diperoleh :Lingkaran GA konstan :

titik pusat lingkaran : )-S(g1

*.Cg C 2211A

1AAΔ+

=) S(g1 11A Δ+

jari-jari lingkaran : { })-S(g1

g..SS g.SS2K - 1 R 22

22112A2112

=)S(g 1 11A Δ+

Semua ΓS pada lingkaran, memberikan suatu GA yang diinginkan. Untuk GA tertentu,

daya keluaran maksimum diperoleh dengan ΓL = ΓOUT*

→ ΓL ini memberikan GT = GA

b) KASUS MANTAP BERSYARAT

1. Untuk GA yang diinginkan, gambar lingkaran GA konstan danlingkaran kemantapan sumber. Pilih ΓS yang berada di daerahmantap dan tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapanmantap dan tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapansumber.

2. Hitung ΓOUT dan periksa apakah conjugate match mungkin, untuk itugambar lingkaran kemantapan beban dan periksa apakah ΓL = ΓOUT*g g p p p L OUTberada di daerah mantap.

3. Jika ΓL = ΓOUT* tidak berada pada daerah mantap atau terlalu dekatdengan lingkaran kemantapan beban, pilih ΓS (atau GA) yang lain danulangi langkah 1) dan 2).

Catt: nilai ΓS dan ΓL sebaiknya tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan,karena ketidakmantapan (OSILASI) dapat terjadi oleh variasi nilai komponen yang

digunakan sehingga ΓL dan ΓS masuk ke daerah tidak mantap.

Latihan soal:

100- 0,8 S 30 0,08 S GHz) 6(f 70 2,5 S180- 0,5 S Transistor :Contoh

∠=∠==

∠=∠=

Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GA = 10 dB!Rancang pula IMC-in dan IMC-out dengan menggunakan stub paralel-open circuit!

PERANCANGAN PENGUAT DENGAN VSWR DITENTUKAN:

VSWRIN konstan

* - a a - 1a 1

VSWRSIN

SININ ΓΓ

ΓΓ=Γ→

PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 51konstan VSWRlingkaran diturunkandapat IN→

Lingkaran VSWRIN konstan :

titik pusat lingkaran :

2IN )a-(1* ΓΓ

jari-jari lingkaran :

2IN )-(1a ΓΓ

)a (1 . Cvi

ΓΓ−

a. 1)-(1.a

RviΓΓ−ΓΓ

Pada kasus mantap tanpa syarat dan beberapa kasus mantap bersyarat,

ΓS dapat dipilih =ΓIN* ; untuk memperoleh VSWRIN = 1.

⎧ Γ= *Cvi IN

Bila VSWRIN = 1 → ⎩⎨⎧

=Γ 0 Rvi

Cvi 0a

Jadi ΓS = ΓIN* memberikan 0 a =Γ → VSWRIN = 1

VSWRout konstan

DENGAN CARA YANG SAMA :

*-1 LOUTb ΓΓΓ+

VSWRLOUT

LOUTOUT b

ΓΓΓΓ

=Γ→ΓΓ+

Lingkaran VSWROUT konstan :

titik pusat lingkaran : jari-jari lingkaran :p g

) - (1 .* Cvo

ΓΓ−

.1) - (1 .

ΓΓ−ΓΓ

PERANCANGAN PENGUAT DENGAN NOISE FIGURE DITENTUKAN:

Lingkaran Noise figure/Faktor Derau Konstan:

2S opt - n 4

FFr ΓΓ

+ ( ) 22S

MINopt 1. - 1

F FΓ+Γ

dimana:FMIN = faktor derau minimum komponen aktifrn = equivalent normalized noise resistance (= RN/ZO)Γopt = koefisien refleksi sumber yang dapat menghasilkan faktor

opt y g gderau minimum

Ambil satu harga F = Fi2MIN

opt 1.n 4

F - Fi - 1

opt - r Γ+=

=⇒=Γ+= Ni konstan opt 1.n 4

F - Fi Ni 2MIN

opt - 2

(ΓS - Γopt).(ΓS* - Γopt) = Ni – Ni |ΓS|²|ΓS|².(1 + Ni) – 2Re[ΓS.Γopt*] + |Γopt|² = Ni

[ ] Niopt22

2 Γ[ ]Ni 1

NiNi 1

opt*opt.Re

Ni 12 - S

+ΓΓ+

→ merupakan persamaan lingkaran di bidang ΓS dan dapat ditulis menjadi :

( )222 opt1NiNit Γ+Γ ( )( )2

opt-1NiNi

Ni 1opt -

untuk Ni tertentu, diperoleh lingkaran faktor derau Fi konstan.

Lingkaran faktor derau:

titik pusat lingkaran :

optC Γjari-jari lingkaran :

( )1 2

PT2123 - Elektronika Komunikasi - Penguat Frekuensi Tinggi 55Ni 1p C Fi

+= ( ) opt-1NiNi

1 Ni1R 22

Fi Γ++

Contoh Soal :

Suatu transistor dengan parameter S sebagai berikut :g p g

3 5Rn261 681S 166 0,475 opt 23 0,049 S

2,5dB F 169 0,552 S

Ω=∠=

∠=Γ∠=

67- 0,839 S3.5Rn 26 1,681 S

Ω=∠=

Tentukan lingkaran faktor derau Fi = 2,8dB konstanSolusi :Solusi :

2MIN opt 1.n 4

F - Fi Ni r Γ+=

0,07 3,5 Rn n r === ,50ZO

Fi = 2,8dB = 1,905FMIN = 2,5 dB = 1,778→ Ni = 0 1378

o166∞=Z0 Z =

→ Ni = 0,1378o

Fi 166 0,417 Ni 1

opt C ∠=+Γ

RFi = 0 312

RFi 0,312

Penguat Frekuensi Tinggi

Documents

Transcript of Penguat Frekuensi Tinggi

Desain Penguat Daya RF, Elektron ITB · PDF filetransistor pada frekuensi tertentu. Langkah-langkah desain : Tentukan keperluan desain penguat Pilih transistor yang sesuai ... -Bagian

penguat RF

PENGUAT DASAR TRANSISTOR - PENGUAT BERTINGKAT MODUL …

KARAKTERISTIK PENGUAT OPERASIONAL Penguat … · Pd gambar berikut diperlihatkan penguat op-amp noninverting yg pd dasarnya adl penguat umpan-balik tegangan seri dgn tegangan umpan

KAJIAN FREKUENSI DAN TINGGI PENGGENANGAN LARUTAN ...

Perekayasaan Sistem Audio...Gambar 5.28. Lebar daerah frekuensi . Penyebab pembatasan daerah frekuensi . Tidak ada penguat yang memiliki lebar daerah frekuensi yang tak terhingga (

ABSTRACT - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Iptek Nuklir/PRPN_2013... · rendah dan tegangan tinggi, penganalisis tinggi pulsa, penguat pembentuk

Penguat Daya

Penguat Transistor BJT

Penguat transistor

Penguat Common Emitor2

PENGUAT SERAT OPTIK TERDADAH ERBIUM - …staffnew.uny.ac.id/upload/131656346/penelitian/PENGUAT+SERAT+OPTIK... · Bab 1 Prinsip Penguat Serat terdadah Erbium eknologi penguat optik,

Penguat transistor syarifudin

13 PENGUAT TRANSISTOR - kambing.ui.ac.idkambing.ui.ac.id/.../bab13-penguat-transistor.pdf · Penguat Transistor 155 Gambar 13.1 Rangkaian setara Thevenin jaringan bergerbang dua Pada

Penguat push-pull

MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA …vokasi.uho.ac.id/teknik-elektronika/assets/download...Dan untuk frekuensi tinggi, yaitu sekitar f2 dan diatasnya penguat berlaku sebagai tapis lolos

comlab.ilkom.unsri.ac.idcomlab.ilkom.unsri.ac.id/wp-content/uploads/2015/03/... · Web viewRangkaian penguat pembalik OpAmp. Atur frekuensi generator sebesar 50 Hz dengan Vin = 0,5

DESAIN PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI FREKUENSI TINGGI ...digilib.unila.ac.id/33095/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · ABSTRAK DESAIN PEMBANGKITAN TEGANGAN TINGGI FREKUENSI TINGGI

Penguat Operasional

TTG3D3 TTG3D3 Antena Antena dandan PropagasiPropagasi · (panjang gelombang) berbeda diperlakukan ... frekuensi rendah Komunikasi jarak-dekat menggunakan frekuensi tinggi Nachwan