Penguat DayaGelombang Mikro (3)

TTG4D3 – Rekayasa Gelombang Mikro

Oleh

Budi Syihabuddin – Erfansyah Ali

1

Outline

• Perancangan Penguat Daya (GT, GP Konstan & GA Konstan)

2

maksimum )(Gr transducedayapenguatan diperoleh *

* T

LOUT

SIN

LOUTINS

a1

b1Es

ZgIMC

inZL

IMC

out

a2

b2

PAVS PIN PAVN PL

Perancangan Gain Maksimum (Conjugate Matching)

3 3

Jika dipilih :

→ syarat transistor mantap tanpa syarat

L22

L211211S

.S - 1

..SS S *

S11

S2112 22L

.S - 1

..SS S *

1

21

211

SM

C 2

C4 - B B

2

22

222

LM

C 2

C4 - B B

dimana : 2222

2111 - S - S 1 B

*S. - S C 22111

2211

2222 - S - S 1 B

*S. - S C 11 222

atau2

LM22

2LM2

212

SM

MAXT,

.S 1

- 1 S

- 1

1G

)1 - K -(K

S

S G 2

12

21MAXT,

Operating Power Gain (GP) Konstan (1)

4 4

a. KASUS KEMANTAPAN TANPA SYARAT

P .2

212

L22

2L2

212

IN

P g S .S 1

- 1 S

- 1

1G

r

r

r

dimana:

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

- 1 g

2L22

222

L2

11

2L

P

2112221111222 .SS - .SS ; *.S - S C

→

211P2LP

2222P

2L S - 1g - 1 .C.Re2.g - - S.g 1 -

) - S(g 1

)S - 1(g - 1

) - S(g 1

*.*.Cg -

) - S(g 1

..Cg -

2222P

211P

2222P

L2P

2222P

L2P2L

titik pusat lingkaran : ) - S(g 1

*.Cg C

2222P

2PP

jari-jari lingkaran : ) - S (g - 1

g..SS g.SS2K - 1 R

22

22P

21

2

P

2

2112P

2112

P

Operating Power Gain (GP) Konstan (2)

5 5

GP maksimum terjadi pada RP = 0; artinya :

gP,MAX . |S12.S21|² – 2K|S12.S21|.gP,MAX + 1 = 0

2

21

MAXP,2

2112MAXP,

S

G 1 - K -K

.SS

1 g

sehingga: 1 - K -K S

S G 2

12

21MAXP,

Prosedur menggunakan lingkaran GP konstan :1. Untuk GP yang ditentukan, hitung titik pusat dan jari-jari lingkaran GP konstan2. 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 memberikan GT = GP

Contoh (1)

6 6

Transistor dengan: S11 = 0,641 < -171,30

S21 = 2,058 < 28,50

S12 = 0,057 < 16,30

S22 = 0,572 < -95,70

Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GP = 9 dB !

Contoh (1)

7 7

0,3014 K = 1,504 → mantap tanpa syarat

1,875 4,235

7,94

S

G g 4,235 (2,058) S

221

P

P22

21 o

2 103,9- 0,3911 C

RP = 0,431 oP 103,9 0,508 C

gambar tempat kedudukan ΓL yang memberikan GP = 9 dB o9,103

A0,431

tempat kedudukan L

yang memberikan GP =9dB

A)(titik

47,50,36 pilih Kita oL

S yang memberikandaya keluar maksimum

oS

L22

L211211INS

175,510,629

*

S - 1

..SS S *

Operating Power Gain (GP) Konstan (3)

8 8

b. KASUS MANTAP BERSYARATDengan transistor mantap bersyarat, prosedur perancangan untuk GP tertentu adalah sebagaiberikut:1. Untuk GP yang diinginkan, gambar lingkaran GP konstan dan lingkaran kemantapan beban.

Pilih ΓL yang berada pada daerah mantap dan tidak terlalu dekat dengan lingkarankemantapan beban.

2. Hitung ΓIN dan tentukan apakah conjugate match pada masukan mungkin. Untuk itu gambarlingkaran 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 namunterlalu dekat dengan lingkaran kemantapan sumber, pilih ΓL yang lain dan ulangi langkah 1dan 2.

Catatan: Nilai ΓS dan ΓL sebaiknya tidak terlalu dekat dengan lingkaran kemantapan, karenaketidakmantapan (OSILASI) dapat terjadi oleh variasi nilai komponen yang digunakan sehingga ΓL

dan ΓS masuk ke daerah tidak mantap.

Contoh (2)

9 9

Transistor dengan: S11 = 0,5 < -1800

S21 = 2,5 < 700

S12 = 0,08 < 300

S22 = 0,8 < -1000

Rancanglah sebuah penguat RF yang mempunyai GP = 10 dB !

Contoh (2)

10 10

62,12 0,223 K = 0,4 → transistor mantap bersyarat

0,34 R

97,2 1,18 C

0,473 R

97,2 0,572 C

10dB G

L

o

L

P

o

P

P

CL

o2,97

A

Lingkaran GP = 10dB

konstanRP

RL

CP

Lingkaran kemantapan

beban

Smith Chart

Contoh (2)

11 11

Oleh karena |S11| < 1, daerah MANTAP berada di luar lingkaran kemantapan BEBAN

Pilih titk A →

Lingkaran kemantapan sumber : dan

ΓS di atas harus diperiksa apakah berada di daerah MANTAP.

Daerah mantap berada di luar lingkaran kemantapan sumber → ΓS berada di daerah mantap, maka ΓS dapat digunakan.

oL 97,2 0,1 → o

INS 179,32 0,52 * o

S 171 1,67 C RS = 1,0

ΓS = ΓIN* → VSWRIN = 1

0,918 b 97,18- 0,934 oOUT

23,5 b - 1

b 1 VSWROUT

LOUTINS = IN*

Es

Zs = 50IMC

inZL

= 50

IMC

out

Available Power Gain (GA) Konstan (1)

12 12

a) KASUS MANTAP TANPA SYARAT

A .2

212

S11

2S2

212

OUT

A g S .S 1

- 1 S

- 1

1G

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

- 1

S

G g

1S22

112

S2

22

2S

221

A

A

*.S - S C 22111

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

titik pusat lingkaran : ) - S(g 1

*.Cg C

2211A

1AA

jari-jari lingkaran : ) - S (g 1

g..SS g.SS2K - 1 R

22

11A

21

2

A

2

2112A

2112

A

Semua ΓS pada lingkaran, memberikan suatu GA yang diinginkan. Untuk GA tertentu, daya keluaran maksimum diperoleh dengan ΓL = ΓOUT* → ΓL ini memberikan GT = GA

Available Power Gain (GA) Konstan (2)

13 13

b) KASUS MANTAP BERSYARAT1. Untuk GA yang diinginkan, gambar lingkaran GA konstan dan lingkaran

kemantapan sumber. Pilih ΓS yang berada di daerah mantap dan tidak terlaludekat dengan lingkaran kemantapan.

2. Hitung ΓOUT dan periksa apakah conjugate match mungkin. Untuk itu gambarlingkaran kemantapan beban dan periksa apakah ΓL = ΓOUT* berada di daerahmantap.

3. Jika ΓL = ΓOUT* tidak berada pada daerah mantap atau terlalu dekat denganlingkaran kemantapan beban, pilih ΓS atau GA yang lain.

Kesimpulan

14 14

Parameter S Komponen

Cek K dan|Δ|

Stabil

StabilBersyarat

Semua Region pada Smith Chart dapat digunakan

Cek LingkaranKestabilan

Beban

Cek LingkaranKestabilan

Sumber

Cek LingkaranPenguatan

Pilih koef. Pantul

Beban, CekKoef. Pantul

Sumber

Referensi

• Microwave Engineering 3rd Edition, David M. Pozar.

15

Terima Kasih

16