penguat daya gelombang mikro (3) · gambar tempat kedudukan Γ ... rancanglah sebuah penguat rf...
TRANSCRIPT
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