Pemancar VHF

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG

VHF  (Very high frequency atau frekuensi sangat tinggi) adalah frekuensi radio yang berkisar dari 30 MHz  ke 300 MHz. Radio communication transceiver adalah pesawat pemancar radio sekaligus berfungsi ganda sebagai pesawat penerima radio yang digunakan untuk keperluan komunikasi. Ia terdiri atas bagian transceiver dan bagian receiver yang dirakit secara terintegrasi. Pada generasi mula-mula, bagian pemancar atau transmitter dan bagian penerima atau receiver dirakit secara terpisah dan merupakan bagian yang berdiri sendiri-sendiri dan bisa bekerja sendiri-sendiri pula Pada saat ini kedua bagian diintegrasikan dipekerjakan secara bergantian. Pesawat pemancar sederhana terdiri atas suatu osilator pembangkit getaran radio dan getaran ini setelah ditumpangi dengan getaran suara kita, dalam teknik radio disebut dimodulir , kemudian oleh antena diubah menjadi gelombang radio dan dipancarkan. Seperti kita ketahui bahwa gelombang suara kita tidak dapat mencapai jarak yang jauh walaupun tenaganya sudah cukup besar, sedangkan gelombang radio dengan tenaga yang relatif kecil dapat mencapai jarak ribuan kilometer. Agar suara kita dapat mencapai jarak yang jauh, maka suara kita ditumpangkan pada gelombang radio hasil dari pembangkit getaran radio, yang disebut gelombang pembawa atau carrier  dan gelombang pembawa tadi akan mengantarkan suara kita ke tempat yang jauh. Di tempat jauh tadi, gelombang radio yang terpancar diterima oleh antena lawan bicara kita. Oleh antenanya, gelombang radio tadi, yang berupa gelombang elektromagnetik diubah menjadi getaran listrik dan masuk ke receiver. Dalam receiver pesawat lawan bicara kita, getaran carriernya kemudian dibuang dan getaran suara kita ditampung kemudian dimunculkan melalui speaker. Dengan teknik modilasi inilah dimungkinkan suatu getaran audio mencapai jarak jangkau yang jauh. Getaran suara kita masuk ke transmitter melalui mikrophone, output mikrophone tadi seringkali perlu diperkuat terlebih dahulu dengan suatu audio amplifier ialah yang disebut microphone pre-amplifier agar dapat ditumpangkan pada carrier oleh modulator.

       Untuk menambah daya pancar suatu transmitter, getaran hasil osilator tadi sebelum     dipancarkan diperkuat terlebih dahulu dengan suatu radio frequncy amplifier.Penguatan dapat dilakukan sekali dan bisa juga dilakukan lebih dari satu kali. Pemancar yang tidak diperkuat disebut pemancar satu tingkat dan yang diperkuat satu kali dinamakan dua tingkat dan seterusnya. Pada umumnya untuk mencapai daya pancar 100 Watt diperlukan penguatan 3 kali, penguat pertama disebut pre-driver,penguat berikutnya disebut driver  dan penguat akhir disebut final Amplifier. Dalam teknik radio kita kenal berbagai macam cara modulasi antara lain modulasi amplitudo yang kita kenal sebagai AM, modulasi frekuensi yang kita kenal sebagai FM dan cara modulasi yang lain adalah modulasi fasa. Radio yang kita gunakan sehari­ hari untuk berbicara dengan rekan­-rekan misalnya dengan pesawat HF SSB menggunakan modulasi AM sedangkan pesawat VHF dua meteran umumnya digunakan modulasi FM.

      Pada modulasi amplitudo (AM) getaran suara kita akan menumpang pada carrier yang berujud perubahan amplitudo dari gelombang pambawa tadi seirama dengan gelombang suara kita. Sedangkan dengan modulasi frekuensi (FM), gelombang suara kita akan menumpang pada gelombang pembawa dan mengubah­ ubah frekuensi gelombang pembawa seirama dengan getaran audio kita. Rasanya bisa juga dikatakan bahwa pada AM, gelombang audio menumpang secara transversal sedangkan pada FM audio kita menumpang secara longitudinal. Transversal ialah getarannya tegak lurus dengan arah perambatan sedang longitudinal ialah getarannya sama dengan arah perambatannya. Perangkat transceiver yang banyak terdapat di pasaran dan yang kita pergunakan sekarang ini menggunakan dua macam modulasi tersebut. Kebanyakan pesawat HF SSB menggunakan modulasi AM dan pesawat-­pesawat VHF  yang ada di pasaran, menggunakan modulasi FM. Pada beberapa jenis pesawat HF (SSB) misalnya TS­430 disediakan fasilitas tambahan dengan modulasi FM, sedangkan pasawat VHF misalnya Kenwood TR­9130 tersedia mode SSB (pada mode SSB, jenis modulasi yang digunakan adalah AM).

1.2  TUJUAN

1.      Untuk mengetahui lebih dalam lagi mengenai radio VHF bagian pemancar.

2.      Menjelaskan cara kerja serta pembagian blok diagram VHF bagian pemancar.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Teknik Radio Pemancar FM

Tujuan dari pemancar FM adalah untuk merubah satu atau lebih sinyal inputyang berupa frekuensi audio (FM) menjadi gelombang termodulasi dalam radiofrekuensi (RF) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diumpanke sistem antena untuk dipancarkan. Dalam bentuk sederhana dapat dipisahkanatas modulator FM dan sebuah power amplifier RF dalam satu unit.Di antara keuntungan FM adalah bebas dari pengaruh gangguan udara,

bandwidth

(lebar pita) yang lebih besar, dan fidelitas yang tinggi. Jikadibandingkan dengan sistem AM, maka FM memiliki beberapa keunggulan,diantaranya sebagai berikut :

1.     lebih Tahan Noise.

Frekuensi yang dialokasikan untuk siaran FM berada diantara 88 ± 108MHz, dimana pada wilayah frekuensi ini secara relatif bebas dari gangguan baik atmosfir maupun interferensi yang tidak diharapkan. Jangkauan darisistem modulasi ini tidak sejauh, jika dibandingkan pada sistem modulasi AMdimana panjang gelombangnya lebih panjang. Sehingga noise yang diakibatkanoleh penurunan daya hampir tidak berpengaruh karena dipancarkan secara LOS(Line Of Sight).

2.     Bandwith yang Lebih Lebar.

Saluran siar FM standar menduduki lebih dari sepuluh kali lebar  bandwidth (lebar pita) saluran siar AM. Hal ini disebabkan oleh struktur sideband  nonlinear yang lebih kompleks dengan adanya efek-efek (deviasi)sehingga memerlukan bandwidth yang lebih lebar dibanding distribusi linear yang sederhana dari sideband-sideband dalam sistem AM.

3.     Fidelitas Tinggi .

Respon yang seragam terhadap frekuensi audio (paling tidak pada interval50 Hz sampai 15 KHz), distorsi (harmonik dan intermodulasi) denganamplitudo sangat rendah, tingkat noise yang sangat rendah, dan respon transien yang bagus sangat diperlukan untuk kinerja Hi-Fi yang baik. Pemakaiansaluran FM memberikan respon yang cukup untuk frekuensi audio danmenyediakan hubungan radio dengan noise rendah. Karakteristik yang lainhanyalah ditentukan oleh masalah rancangan perangkatnya saja.

4.     Transmisi Stereo .

Alokasi saluran yang lebar dan kemampuan FM untuk menyatukan denganharmonis beberapa saluran audio pada satu gelombang pembawa,memungkinkan pengembangan sistem penyiaran stereo yang praktis.

5.     Hak komunikasi Tambahan .

Bandwidth yang lebar pada saluran siar FM juga memungkinkan untuk memuat dua saluran data atau audio tambahan, sering disebut SubsidiaryCommunication Authorization (SCA), bersama dengan transmisi stereo.Saluran SCA menyediakan sumber penerimaan yang penting bagi kebanyakanstasiun radio dan sekaligus sebagai media penyediaan jasa digital dan audioyang berguna untuk khalayak.

Gambar 1.1 Diagram Blok Pemancar FM Rangkain Exciter

Exciter adalah rangkaian yang menghasilkan osilasi, karena pada exciter terdapat osilator yang berfungsi sebagai pembangkit gelombang sinus yangnantinya akan dimodulasikan. Didalam sistem osilator juga terdapat buffer (penyangga) yang berfungsi untuk menstabilkan frekuensi/ modulasi osilator akibat proses pembebanan oleh penguat tingkat selanjutnya. Rangkaian exciter terdiri dari osilator dan penyangga.

Gambar 1.2 Rangkain Exciter

BAB III

BAGIAN-BAGIAN PEMANCAR FM

1.Osilator

Osilator adalah sebuah rangkaian yang sangat penting dalam sistem komunikasi radio. Sebab gelombang elektromagnetik hanya bisa terpancar bila ada arus listrik yang berubah, dan cara termudah untuk mendapatkan arus listrik yang berubah-ubah adalah dengan osilator. Jadi fungsi utama osilator adalah untuk membangkitkan gelombang pembawa. Fungsi penting lainnya adalah ketika gelombang pembawa itu harus digeser ke frekuensi lain, maka di situlah osilator sangat dibutuhkan. Sebab penggeseran frekuensi tidak bisa dilakukan tanpa osilator.

Syarat penting bagi sebuah osilator adalah stabil. Dalam arti, frekuensinya tidak mudah berubah. Akan tetapi pada prakteknya justru lebih banyak dibutuhkan osilator yang frekuensinya mudah diubah-ubah (variabel). Dua kondisi ini terlihat saling bertentangan. Stabil artinya frekuensinya harus tetap, tapi di sisi lain frekuensi ini harus mudah diubah-ubah.

Gambar contoh (a) Rangkaian osilator kristal (b) Rangkaian VCO

Osilator yang sangat stabil adalah osilator kristal. Tetapi kristal tidak bisa diubah frekuensinya. Sebab frekuensi resonansi kristal ditentukan oleh demensi fisiknya. Kristal quartz misalnya, harus diasah sedemikian rupa sehinga pada demensi tertentu elektron di dalamnya ber-resonansi pada frekuensi tertentu. Demensi inilah yang menentukan frekuensi resonansi kristal, dan inilah yang membuat osilator kristal menjadi sangat stabil, karena demensi tak mudah berubah.

VCO (voltage controlled oscillator) adalah osilator LC yang frekuensinya bisa dikendalikan dari tegangan yang diberikan pada varaktor-nya (lihat gambar b). Varaktor adalah dioda yang bila diberi tegangan balik akan menjadi kapasitor, dimana nilai kapasitansinya tergantung dari tegangan yang diberikan padanya. Jadi dengan mengubah tegangan pada varaktor, frekuensi VCO dapat berubah. Sementara itu nilai kapasitansi varaktor (maupun kapasitansi intrinsik dalam transistor) sangat mudah dipengaruhi oleh suhu. Inilah yang membuat frekuensi VCO mudah berubah (kurang stabil). Sensitif terhadap suhu.

PLL mempekerjakan dua jenis osilator itu (kristal dan VCO) sedemikian rupa sehingga menghasilkan frekuensi output yang stabil dan sekaligus mudah diubah-ubah (variabel). Caranya adalah dengan membagi frekuensi VCO dan kemudian membandingkannya dengan frekuensi referensi yang berasal dari osilator kristal (gambar d).

Prinsip kerja PLL (Phase Locked Loop)

Dua buah sinyal dikatakan memiliki frekuensi yang sama bila beda fasa antara keduanya selalu tetap. Bila misalnya frekuensi VCO berubah maka beda fasa antara osilator kristal dan VCO akan berubah. Perubahan beda fasa ini kemudian oleh dikonversi menjadi perubahan tegangan error. Tegangan error berupa deretan pulsa-pulsa ini kemudian dilewatkan ke rangkaian Low Pass Filter sehingga menjadi tegangan DC yang benar-benar rata. Selanjutnya perubahan tegangan DC yang sudah rata ini diberikan pada varaktor sehingga frekuensi VCO kembali seperti semula. Dengan cara ini maka frekuensi VCO akan “terkunci” (locked) dan selalu sama dengan frekuensi osilator kristal. Berhubung osilator kristal sangat stabil maka frekuensi VCO dengan sendirinya akan ikut stabil. Inilah prinsip kerja PLL (gambar c).

Dalam gambar (d) frekuensi referensi (fr) berasal dari osilator kristal yang telah dibagi (oleh rangkaian pembagi frekuensi) dengan bilangan pembagi = R. Sementara itu, sebelum dibandingkan dengan frekuensi referensi (fr), frekuensi output VCO (fo) juga dibagi dengan bilangan pembagi = N. Pada saat sistem PLL ini dalam keadaan terkunci (locked) maka fr = fo / N atau dengan kata lain :

fo = N . fr.

3.     Penyangga (Buffer)

Semua jenis osilator membutuhkan penyangga. Penyangga berfungsiuntuk menstabilkan frekuensi dan/atau amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya.

Biasanya penyangga terdiri dari 1 atau 2tingkat penguat transistor yang dibias sebagai kelas A.Jantung dari pemancar siaran FM terletak pada exciternya. Fungsi dariexciter adalah untuk membangkitkan dan memodulasikan gelombang pembawadengan satu atau lebih input (mono, stereo, SCA) sesuai dengan standar FCC.Gelombang pembawa yang telah dimodulasi kemudian diperkuat olehwideband amplifier ke level yang dibutuhkan oleh tingkat berikutnya.

Semua jenis osilator membutuhkan penyangga. Penyangga berfungsiuntuk menstabilkan frekuensi dan/atau amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya.

Biasanya penyangga terdiri dari 1 atau 2tingkat penguat transistor yang dibias sebagai kelas A.Jantung dari pemancar siaran FM terletak pada exciternya. Fungsi dariexciter adalah untuk membangkitkan dan memodulasikan gelombang pembawadengan satu atau lebih input (mono, stereo, SCA) sesuai dengan standar FCC.Gelombang pembawa yang telah dimodulasi kemudian diperkuat olehwideband amplifier ke level yang dibutuhkan oleh tingkat berikutnya.

4.      Penguat Daya (Booster)

Booster adalah alat yangdipasang melekat pada pemancar radio dan dipergunakan untuk memperkuatdaya pancar frekuensi radio ke segala arah yang ingin dituju. Misalnya, untuk  pemancar berkekuatan 25 watt yang hanya melingkupi satu desa,

Booster dipergunakan agar daya pancar menjadi 50 hingga 100 watt sehingga bisamelingkupi satu kecamatan.

Booster umumnya berbentuk kotak kecil yangterkoneksi dengan kabel ke pemancar yang diperkuatnya.Penguat daya terbagi dua. Pertama, penguat daya yang memperkuat sinyaldalam satu siklus penuh, kualitas sinyal paling baik dan harmonis. Kedua, penguat daya yang hanya memperkuat sinyal input kurang dari setengahsiklusnya dan menghasilkan gelombang yang rusak dengan frekuensi sama.Gambar 4. Rangkaian

Booster http://ahkoelektroenpulsa.blogspot.com/2010/08/cara-membuat-pemancar-fm.htmlPada gambar 4. Rangkaian booster terdiri dari dua tingkat penguattransistor yang masing-masing bekerja pada kelas C, masing-masing input danoutput penguat transistor ini diberi rangkaian penyesuai impedansi. Penguatantingkat pertama memakai transistor C1970. Rangkaian Penguatan inimempunyai penguatan daya 9,2d

B(8 kali), sehingga dari exciter berdaya 0,25W seharusnya bisa dihasilkan daya 2 W. Pada kenyataannya dari keluaran penguatan tingkat pertama ini hanya menghasilkan daya 1,75 Watt, hal ini

Gambar 1.6 Rangkaian Booster

Disebabkan adanya kerugian dari rangkaian matching network. Penguatantingkat kedua memakai transistor C1971. Rangkaian Penguat ini mempunyai penguatan daya 10d

B(10 kali). Sehingga daya dari tingkat pertama yang 1,75W bisa diperkuat menjadi 17,5 W. Pada kenyataannya daya dari penguatantingkat kedua hanya mencapai 12,5 Watt. Hal ini disebabkan adanya kerugiandari rangkaian matching network dan keterbatasan dari transistor C1971.Karena harga dari transistor C1971 relatif mahal maka yang digunakan hanyatransistor C1970. Oleh karena itu daya yang dihasilkan oleh pemancar ini tidak mencapai 12 Watt. Karena panas yang dihasilkan kedua transistor cukup besar maka kita memasang pendinginan yang cukup.

5.      Antena

Antena berfungsi meradiasi dan sekaligus menangkap sinyal radiasigelombang radio. Antena dibedakan menjadi dua berdasarkan arah pancaran,yaitu‡

Omnidirectional (segala arah). Antena ini meradiasikan gelombang radioyang sama kuat kesegala arah.

Bidirectional (dua arah). Antena ini meradiasikan gelombang radio yangsama kuat ke hanya dua arah. Dua parameter yang perlu diperhatikan padaantena adalah polarisasi dan penguatannya. Secara sederhana, sebuahantena mempunyai polarisasi vertikal jika antenna tersebut diletakan pada posisi tegak lurus terhadap bumi. Antena dengan polarisasi vertikal akanmenghasilkan gelombang radio dengan polarisasi vertikal juga. Selainvertikal, ada pula antenna berpolarisasi horizontal, bila bidang antena berposisi sejajar dengan bumi.

6.      Saluran transmisi

Saluran transmisi adalah bagian pengantar daya yang dihasilkan pemancar ke antena. Sebagai pengantar daya, saluran transmisi yang baik tidak akanmengurangi daya yang diantarnya dan juga tidak meradiasi, karena meradiasiadalah tugas antena. Agar transfer daya terjadi secara maksimal, maka saluran

 

transmisi juga harus mempunyai karakteristik impendansi yang sama dangansumber daya beban. Karakteristik impendansi saluran transmisi yang umumadalah 300 W (kabel pita pada TV hitam putih), 75 W (kabel coaxial pada TV berwarna) dan 50W(kabel coaxial pada peralatan radio amatir)