Nilai SWR dapat dihitung melalui perbandingan Impedansi Beban terhadap Impedansi Saluran Transmisi, yaitu :

Pengukuran Nilai VSWR dapat dilakukan dengan mengukur perbandingan tegangan maju (forward) dan tegangan pantul (reverse). Kita dapat membuat SWR Meter dengan skema seperti di bawah ini :

Bagian utama dalam Membuat SWR Meter adalah potongan kabel coaxial 50 Ohm sepanjang 12 cm. Dapat digunakan RG-58 A/U atau RG-8 untuk dapat melewatkan daya yang lebih besar. Bagian tepi dikupas dan dibuang serabut luarnya sehingga tinggal tersisa 10 cm yang memiliki serabut luar. Selanjutnya bagian tengah dikerat sekitar 2 cm sehingga terlihat serabut luarnya. Kemudian dirangkai seperti skema di atas.

Pemilihan VU Meter sangat kritis, pengertiannya adalah kualitas dari VU Meter harus diperhatikan khususnya arus nominalnya. Standar VU untuk SWR Meter adalah 0 – 100 uA. Namun masih dapat ditoleransi dengan pemakaian VU Meter 0 – 1 mA, dengan kompensasi sensitivitas SWR Meter yang berkurang. Selain itu, Karaktersitik VU Meter harus dipastikan Linear, artinya skala penunjukan harus Linear. Di lain pihak dalam Membuat SWR Meter, Konstruksi dari Shelding sangat menentukan sekali terhadap kebocoran RF dan nilai Impedansi dari selubung rangkaian SWR Meter.

Kalibrasi Rangkaian SWR Meter :

1. Hubungkan SWR Meter antara pemancar dengan Dummy Load 50 Ohm. Hubungkan sesuai posisi konektor (TX ke pemancar dan ANT ke Dummy Load). Atur posisi VR2 pada minimal.
2. Hidupkan pesawat dan atur VR2 ke arah maksimal sampai jarum Forward mencapai skala Maksimal. Sambil memperhatikan jarum Reverse.
3. Atur VR1 sampai jarum Reverse menunjuk pada skala Nol (Minimal), sambil memperhatikan kondisi jarum Forward agar selalu pada skala maksimal (mungkin harus merubah sedikit posisi VR2).
4. Matikan pesawat. Balik posisi SWR Meter (TX ke Dummy Load dan ANT ke Pesawat). Nyalakan Pesawat. Pastikan jarum Reverse pada skala Maksimal dan jarum Forward pada skala Nol (Minimal). Apabila tidak demikian, putar sedikit VR1 dan ulangi langkah no.2  s/d  4.
5. Kalau tindakan no.4 tidak juga memperoleh penunjukan yang sama (jarum Reverse tidak menunjuk skala Maksimal dan Forward tidak Minimal), maka yang harus dilakukan adalah menggeser posisi solderan VR1 pada serabut luar Coaxial sedikit ke kiri atau ke kanan.
6. Ulangi langkah no.1 sampai dengan 5 hingga memperoleh hasil penunjukan yang sama.

Hasil pengukuran SWR Meter sangat ditentukan oleh Kualitas dan Panjang Saluran Transmisi karena rugi-rugi saluran, khususnya apabila SWR Meter diletakkan dekat pemancar (Transmitter) dan kabel transmisi yang begitu panjang. Misal, sebuah pemancar dengan tegangan keluar 12 volt. Karena rugi-rugi pada saluran transmisi maka tegangan yang sampai ke antena 10 Volt. Karena ketidak-sesuaian Impedansi Beban dengan Impedansi Saluran Transmisi, maka muncul tegangan pantul sebesar 3 Volt menuju pemancar. Dan karena rugi-rugi saluran transmisi, tegangan pantul yang sampai ke pemancar tinggal 2,5 Volt. Maka VSWR terukur adalah :

Jika SWR Meter diletakkan di ujung saluran transmisi dekat dengan antena, maka VSWR terukur adalah :

Ternyata dengan menempatkan SWR Meter di ujung saluran transmisi dekat dengan antena diperoleh hasil pengukuran VSWR yang lebih tinggi dibanding menempatkan SWR Meter dekat dengan pemancar. Kalau demikian dimanakah seharusnya SWR Meter ditempatkan?. Tentunya menempatkan SWR Meter dekat dengan pemancar lebih menguntungkan apabila nilai VSWR rendah (1 atau 1,1). Kalau VSWR masih menunjuk angka yang tinggi (diatas 1,5 atau hampir menyentuh 2,0), maka Matching Antenna perlu dilakukan.

Begitu juga apabila impedansi sumber tidak sesuai dengan impedansi saluran, maka pantulan selanjutnya dari gelombang yang sebelumnya terpantul dari beban akan terjadi. Dengan demikian pantulan-pantulan majemuk dapat ditimbulkan baik pada beban maupun pada sumber gelombang.

Efek keseluruhan dari peristiwa tersebut dapat diperlakukan sebagai resultan dari suatu gelombang datang dan gelombang pantulan tunggal. Gelombang-gelombang tersebut bila dilihat dari posisinya merupakan tegangan diam (untuk frekuensi dan sinyal masukan tetap) dan karena itulah disebut dengan Gelombang Berdiri Tegangan (Voltage Standing Wave = VSW).

Pada setiap gelombang berdiri tegangan akan terjadi juga arus karena yang disalurkan dari sumber menuju beban melalui saluran transmisi pada prinsipnya adalah daya RF. Dengan demikian apabila impedansi saluran transmisi tidak sesuai dengan impedansi beban maka akan timbul pantulan daya (Reflected Power) pada saluran transmisi. Pantulan daya ini selanjutnya akan berinterferensi dengan daya yang menuju beban (Forward Power) atau daya maju dan menghasilkan gelombang tegangan berdiri seperti gambar (Voltage Standing Wave) di atas.

Pantulan Daya (Reflected Power) ini pada nilai-nilai yang ekstrim (VSWR >2,0) merupakan kondisi yang dianggap berbahaya dan selalu dihindari karena akan berpengaruh langsung pada penambahan Desipasi Daya pada Komponen Utama pada Penguat Akhir RF dan berpotensi merusaknya.

Selanjutnya Perbandingan Gelombang Berdiri Tegangan (Voltage Standing Wave Ratio = VSWR) sesuai gambar di atas dapat didefinisikan sebagai :

Tegangan maju adalah tegangan berasal dari sumber (transmitter) menuju beban (antenna) sedangkan tegangan mundur adalah tegangan pantul dari beban (antenna).

Untuk nilai-nilai yang berhubungan dengan Impedansi Beban dan Impedansi Saluran Transmisi, nilai VSWR adalah :

Misal, diketahui Impedansi Beban (antenna) adalah 75 Ohm dan Impedansi Saluran Transmisi 50 Ohm, maka nilai VSWR :

Koefisien Pantulan Tegangan pada Beban

Koefisien Pantulan Tegangan pada Beban dapat didefinisikan sebagai Perbandingan Tegangan Pantulan terhadap Tegangan Datang yang terjadi pada Beban atau Perbandingan Arus Pantulan terhadap Arus yang Datang pada Beban.

Dengan mengetahui nilai VSWR, dapat juga diketahui koefisien pantulan tegangan pada beban :

Pada saluran transmisi, gelombang arus datang akan selalu sefasa dengan gelombang tegangan datang. Sedangkan gelombang arus pantulan akan selalu berlawanan fasa dengan gelombang tegangan pantulan. Hal ini terjadi karena salah satu dari medan listrik atau medan magnet dari gelombang harus berbalik arah. Dengan demikian maka maksimal arus selalu berpasangan dengan minimal tegangan dan maksimal tegangan selalu berpasangan dengan minimal arus. Berikut ini kondisi RF pada saluran transmisi untuk berbagai kondisi Impedansi Beban terhadap Impedansi Saluran Transmisi :

Dari persamaan-persamaan di atas, ini berarti bahwa VSWR dapat mempunyai nilai satu sampai tak berhingga ;

Yang perlu diperhatikan bahwa VSWR adalah selalu suatu bilangan nyata –> yaitu bilangan yang tidak mempunyai bagian khayal. Nilai VSWR yang ideal seharusnya adalah satu, karena ini merepresentasikan suatu keadaan yang disesuaikan (matched), dan pengaturan-pengaturan praktis pada saluran transmisi RF yang sering ditujukan untuk membuat VSWR yang minimum. Apabila Nilai VSWR sama dengan satu atau sangat mendekati satu dapat terpenuhi, maka suatu sistem transmisi daya RF dapat dianggap telah memenuhi persyaratan Optimalisasi dan Efisiensi Transmisi Daya RF.

Pada Skema Rangkaian boster FM 2 Meter 10 Watt tersebut digunakan transistor 2SC1971. Switching input dan antenna menggunakan sistem auto-on yang digerakkan oleh 2 buah transistor  NPN FCS9014 dan 2SD400. Daya untuk menggerakkan rangkaian sekitar 0,5 Watt minimal.

Proses pembuatan dimulai dari Pembuatan PCB, Penyolderan dan Pengujian Rangkaian. Proses penalaan Booster Pemancar FM 2 Meter Band 10 Watt tersebut, pertama menggunakan Trimmer Capasitor untuk memperoleh optimalisasi daya output dan selanjutnya dapat kita gantikan dengan Fixed Ceramic Capasitor dengan mengacu pada perolehan daya optimal menggunakan Trimmer Capasitor.

Skema Rangkaian Booster Pemancar FM 2 Meter Band 10 Watt :

Daftar Komponen :

Berikut jalur PCB untuk Boster Pemancar FM 2 Meter Band 10 Watt di atas :

Diperlukan SWR Meter dan RF dummy Load 50 Ohm untuk penalaan boster 2 meter di atas. Yang perlu dipersiapkan adalah beberapa Kapasitor keramik dengan kapasitas 1 pF, 3 pF, 5 pF, 10 pF, 15, pF, 20 pF, 25 pF, 30 pF, 33 pF, 47 pF dan 100 pF. Siapkan masing-masing 3 atau 5 buah. Kapasitor-kapasitor tersebut digunakan untuk melakukan Fixed Tune, yaitu penggantian Variabel Kapasitor (Trimmer Capasitor) setelah penalaan. Dengan demikian perlu disiapkan juga beberapa buah Variable Capasitor (Trimmer) dengan kapasitar 10 – 100 pF.

Untuk ukuran PCB adalah 9 cm x 10 cm. Tata letak komponen dan pengawatan pada box sedemikian rupa seperti pada Booster Pemancar FM 2 Meter Band 144 MHz 10 Watt. Dalam eksperimen yang saya lakukan terhadap skema Booster Pemancar FM 2 Meter Band di atas dapat menghasilkan Daya Output Optimal 10 Watt pada beban 50 Ohm.

Gambar 1

Saluran Transmisi ditinjau dari Sudut Rangkaian

Parameter-parameter R, L, G, dan C dikenal sebagai konstanta-konstanta saluran primer. Resistansi seri R, dalam ohm/meter; Induktansi seri L, dalam henry/meter; Konduktansi shunt G, dalam siemen/meter; dan Kapasitansi C, dalam farad/meter. Konstanta-konstanta primer tersebut sudah memperhitungkan kedua saluran-saluran pergi dan kembali. Mereka konstan dalam arti tidak berubah dengan tegangan dan arus; tetapi, sampai batas-batas tertentu, mereka adalah tergantung pada frekuensi.

Resistansi seri R membesar dengan frekuensi sebagai akibat dari efek kulit (skin effect). Induktansi L hampir tidak tergantung pada frekuensi untuk saluran-saluran terbuka, tetapi cenderung berkurang dengan meningkatnya frekuensi untuk kabel-kabel yang dilindungi (screened). Kapasitas C hampir tidak tergantung pada frekuensi, sedangkan konduktansi G cenderung untuk meningkat dengan frekuensi (jadi resistansi shunt mengecil) karena meningkatnya rugi dielektrik dengan meningkatnya frekuensi.

Gambar 2

Suatu karakteristik saluran yang paling berguna dalam praktek adalah Impedansi Karakteristik, yang pada frekuensi-frekuensi tinggi ditentukan oleh induktansi seri dan kapasitansi shunt. Untuk saluran dua-kawat, dengan penghantar-penghantar yang ditempatkan dalam suatu medium dengan permitivitas dan permeabilitas , dan dengan dimensi-dimensi saluran dalam meter, induktansi primer dan kapasitansi per satuan panjang secara pendekatan diberikan oleh

Saluran dua-kawat :

               (1)

                (2)

saluran koaksial :

                 (3)

               (4)

Energi berpindah di sepanjang suatu saluran transmisi dalam bentuk suatu gelombang elektromagnetis, dimana gelombang yang ditimbulkan oleh sumber sinyal disebutkan sebagai gelombang datang atau gelombang maju (foward wave). Apabila impedansi beban pada ujung penerima merupakan suatu persesuaian tanpa pantulan (reflectionless match) untuk saluran, maka seluruh energi akan dipindahkan ke beban. Jika persesuaian ideal/tanpa-pantulan tidak tercapai, energi akan dipantulkan (reflected) kembali di sepanjang saluran dalam bentuk suatu gelombang pantulan. Untuk mengetahui pada impedansi saluran yang manakah tepatnya beban harus disesuaikan maka pertama kali harus meninjau suatu saluran hipotesis yang panjangnya tak terhingga, dimana tidak dapat terjadi pantulan, karena gelombang datang tidak pernah sampai ke ujungnya.

Ternyata didapatkan bahwa perbandingan dari tegangan maksimum terhadap arus maksimum pada semua titik dalam saluran semacam itu adalah konstan, yaitu tidak tergantung pada letaknya. Perbandingan inilah yang dikenal sebagai Impedansi Karakteristik Z_O. Akhirnya, jika sebuah saluran dengan panjang terbatas ditutup dengan suatu impedansi beban Z_L = Z_O, bagi sebuah gelombang datang, saluran akan tampak sebagai suatu saluran tak terhingga karena pada semua titik, termasuk pada terminal beban, perbandingan antara tegangan dan arus akan sama dengan Z_O. Jadi, impedansi karakteristik dari suatu saluran transmisi adalah perbandingan antara tegangan dan arus pada sebarang titik di sepanjang saluran di mana tidak terdapat gelombang pantulan.

Untuk sebuah sinyal sinusoida dengan frekuensi sudut,maka Impedansi karakteristik yang dinyatakan dengan konstanta-konstanta primernya ternyata adalah :

                   (5)

Pada frekuensi-frekuensi rendah, dimana , rumus untuk Z_O dapat diringkas menjadi

                                (6)

dan pada frekuensi-frekuensi tinggi, dimana , menjadi

                              (7)

Terlihat bahwa masing-masing nilai pembatas adalah resistif murni (tidak ada koefisien j) dan tidak tergantung pada frekuensi. Diantara batas-batas ini Z_O adalah kompleks dan tergantung pada frekuensi, dan didapatkan pula bahwa untuk kebanyakan saluran-saluran dalam praktek Z_O adalah kapasitif. Tetapi, diatas beberapa puluh kilo hertz untuk saluran-saluran dua-kawat, dan beberapa ratus kilohertz untuk saluran-saluran koaksial, pendekatan frekuensi tinggi untuk Z_O adalah sudah cukup teliti untuk kebanyakan keperluan praktek.

Dengan memasukkan Persamaan (1) dan (2) ke dalam Persamaan (7), diperoleh rumus Z_O dengan dimensi-dimensi saluran, permitivitas, dan permeabilitas sebagai suku-sukunya.

Untuk saluran dua-kawat :

        (8)

Dan untuk saluran koaksial, dari Persamaan (3) dan (4), Persamaan (7) memberikan

        (9)

Untuk dielektrikum-dielektrikum yang ditemukan dalam praktek, permeabilitas akan sama dengan nilai untuk ruang bebas; ; permitivitas diberikan oleh , di mana : adalah permitivitas untuk ruang bebas dan adalah permitivitas relatif atau konstanta dielektrikum. Dengan memasukkan ini ke dalam impedansi Persamaan (8) dan (9) memberikan persamaan untuk

Saluran dua-kawat:

          (10)

Koaksial :

              (11)

Pada setiap keadaan, akan terlihat bahwa untuk suatu konstanta dielektrikum tertentu, impedansi karakteristik ditentukan oleh perbandingan D/d. Gambar 1 dan 2. Untuk dielektrikum-dielektrikum yang biasa digunakan, konstanta dielektrikum akan berkisar diantara 1 dan 5, dan pembatasan-pembatasan praktis pada perbandingan D/d untuk masing-masing jenis saluran akan membatasi Z_O kira-kira pada daerah 40 sampai 150 Ohm untuk koaksial, dan 150 hingga 600 Ohm untuk dua-kawat.

Dalam Teknik Sistem Modulasi Gelombang Radio ini, semua jenis materi informasi ini, misalnya suara manusia, sebuah foto atau televisi, pertama-tama harus diubah dalam bentuk listrik dengan menggunakan microphone atau telekamera, agar materi ini dapat dibawa oleh gelombang radio. Suatu sistem komunikasi yang lengkap terdiri dari sumber informasi, sumber RF, modulator, saluran RF (baik tingkat pemancar maupun tingkat penerima, antena, saluran transmisi dan sebagainya), demodulator dan pemakai informasi. Sistem tersebut bekerja kalau pemakai informasi menerima informasi sumber dengan keandalan yang dapat diterima.

Tujuan perencanaannya adalah Membangun suatu sistem kerja yang murah sesuai dengan peraturan-peraturan yang membatasi seperti daya pancar, tinggi antena dan lebar pita. Pemilihan jenis modulasi merupakan bagian yang penting dari sebuah perencanaan Sistem Komunikasi karena Skema Modulasi / Demodulasi berbeda-beda dalam hal harga, lebar pita, penolakan interferensi, daya yang diperlukan dan sebagainya.

Pertanyaannya adalah bagaimana membawa informasi yang telah dirubah dalam bentuk listrik ke dalam gelombang radio, atau bagaimana cara menjalin informasi yang telah berbentuk listrik ke dalam gelombang radio. Cara penumpangan informasi pada gelombang radio ini dinamakan Modulasi atau Sistem Modulasi.

Untuk memahami suatu sistem modulasi atau proses modulasi, sangat bermanfaat untuk memandang Modulator dengan dua masukan dan satu keluaran. Ke dalam satu masukan satu mengalir sinyal pemodulasi v_m (t), sedangkan masukan yang lain dihubungkan ke osilator pembawa yang menghasilkan suatu tegangan sinusoidal dengan amplitudo dan frekuensi tetap f_c. Keluarannya merupakan bentuk gelombang termodulasi yang amplitudonya A(t) atau sudut W(t) atau dua-duanya, dikendalikan oleh v_m(t).

F(t) = A(t) cos [W_ct +W_m(t)] = A(t) cos Q(t)

Dalam Modulasi Amplitudo (AM) selubung pembawa A(t) diubah-ubah sedangkan W_ct tetap. Dalam modulasi sudut A(t) tetap dan sinyal pemodulasi mengendalikan Q(t). Dalam Modulasi Sudut mungkin Modulasi Frekuensi (FM) atau Modulasi Fase  (PM), tergantung pada hubungan antara sudut Q(t) dan sinyal pemodulasi. Karena antara FM dan PM memiliki karakteristik sinyal keluaran yang sama sehingga untuk membedakan apakah suatu perangkat Modulasi Sudut menggunakan sistem FM atau PM harus ditinjau langsung dari sistem rangkaiannya.

Walaupun bentuk gelombang pada teknik atau sistem modulasi ini dapat disebut sebagai gelombang sinus termodulasi, namun tidak merupakan sinusoidal frekuensi tunggal saat ada modulasi (saat termodulasi). Kalau A(t) atau Q_m(t) berubah menurut waktu, maka spektrum F(t) akan meliputi lebar pita yang ditentukan baik oleh sinyal pemodulasi dan jenis modulasi yang digunakan.

Jenis-Jenis Modulasi :

Cara-cara modulasi atau Sistem Modulasi diperlihatkan pada daftar di bawah ini. Secara garis besar dapat dibagi menjadi modulasi analog dan modulasi digital. Modulasi Continuous Parametric berarti modulasi amplitudo atau modulasi sudut.

Ini berarti bahwa pada sistem atau teknik modulasi pulsa parametrik, amplitudo dari pulsa-pulsa atau sejenisnya dirubah secara analog. Modulasi Kode Pulsa (PCM) adalah cara modulasi pengubahan AD (Analog to Digital), sesuai dengan ketentuan yang tetap.

Setelah corat-coret skema rangkaian dan cari-cari literatur, akhirnya timbul keinginan lagi untuk membuat 80m, 40m Single Side Band Transceiver dengan PLL Oscillator. Rancangan saya kali ini jatuh pada pemanfaatan IC Balanced Modulator MC1496 dari Motorola. Hal tersebut karena saat buka-buka Junk-Box ternyata saya masih punya 4 IC MC1496.

Cukup lama saya bereksperimen dengan rangkaian pemancar ssb 80m / 40m tersebut terutama pada Receivernya. Beberapa kali perlu perubahan rancangan skema rangkaian untuk mendapatkan hasil optimal. Berikut Spesifikasi dari 80m, 40m SSB Transceiver, Pemancar SSB, AM, HF dengan Osilator PLL yang saya buat saat itu :

• Untuk sementara baru 80m yang terselesaikan dengan Jangkauan Frekuensi 3,000 MHz   s/d   4,000 MHz terdiri 400 saluran Step 2,500-kHz
• Double-Side Fiber PCB ukuran 25-cm x 15-cm
• Receiver dengan Penguat RF MOSFET BF981 dan Transistor Bipolar
• Active AGC terkendali op-amp
• LM386 Audio Power Amplifier
• Balanced Mixer – Balanced Modulator dan Product Detector menggunakan IC MC1496
• TC9122 – PLL Osilator dengan frekuensi kerja 9,000 MHz   s/d   10,000 MHz dengan 400 saluran step 2,500 kHz Fine Tune
• 5,9985 MHz dan 6,0015 MHz  BFO Osilator for USB and LSB Mode
• 6,000 MHz IF Ladder Filter dengan 6 buah CQ kristal
• IF Amplifier with Bipolar Transistor

Pada hasil pengujian 80m, 40m SSB Transceiver pada bagian Receiver dapat bekerja dengan sensifitas yang menurut saya sangat baik dibanding yang sebelumnya pernah saya buat. Penggunaan MOSFET BF981 ternyata menghasilkan penerimaan yang sangat jernih dan jauh dari noise. Rancangan AGC terkendali op-amp berfungsi dengan sangat baik dalam hal respon-time peak-audio. Penggunaan IC MC1496 sebagai Balanced Mixer, Balanced Modulator dan Product Detector memberikan keuntungan tersendiri karena merupakan Active Component. Berikut ini Blok Diagram dari Pemancar SSB AM HF 80m Single Side Band Homebrew Transceiver yang saya buat saat itu :

Berikut ini Rangkaian yang saya buat. Baru 80%. BPF 80m yang baru terpasang. Sedang bagian penguat Mic dan BPF 40m belum terpasang.

Masih amburadul dan belum terselesaikan. Bagian tersulit dari 80m SSB Transceiver adalah pembuatan Ladder Filter karena diperlukan ketelatenan dan ketelitian untuk mendapatkan bandwidth sekitar 2 kHz. Silahkan baca  Cara Praktis Membuat PCB untuk Proses Pembuatan PCB nya. Untuk pembuatan PCB nya saya mambuatnya dengan bantuan Software PCB Designer 1.54.

Mohon ma’af untuk sementara skema rangkaian dari 80m, 40m SSB Homebrew Transceiver dengan MC1496 dan Osilator PLL belum bisa saya share karena skemanya belum saya gambar.

Karena sifat Sinyal RF yang sangat sensitif apalagi bila bekerja pada VHF ke atas, maka karakteristik Rangkaian Dummy Load yang ideal harus benar-benar dipenuhi. Berikut karakteristik yang harus dipenuhi oleh sebuah Dummy Load RF :

• Impedansi (Z) harus sama dengan Impedansi Output Transmitter (umumnya 50-ohm)
• Desipasi Daya lebih besar dari Daya Output Transmitter (nominal 2 kali)
• Bersifat Resistive Murni Z = R (bukan Reactive Z = R + jX atau Z = R – jX)
• Tidak meradiasikan Energi RF melainkan Mendesipasikannya menjadi panas
• Bandwidth lebar mulai taraf DC hingga beberapa ratus MHz (VHF – UHF)
• Toleransi perubahan nilai Impedansi akibat perubahan suhu harus sekecil mungkin

Dummy Load pabrikan dengan berbagai merk banyak dijual dipasaran, namun harganya relatif sangat mahal sehingga sebagian besar Amatir lebih memilih untuk membuat sendiri.

Untuk membuat Dummy Load dan dapat memenuhi persyaratan diatas, dapat digunakan Resistor Karbon sebagai bahan pembuatannya. Berbeda dengan Resistor dari bahan Nikelin, resistor karbon tidak bersifat Reaktif (Induktif maupun Kapasitif). Resistor Nikelin terbuat dari Kawat atau Plat Nikelin yang dililit pada bahan keramik atau dibungkus keramik/bahan gips dan dengan demikian akan bersifat Induktif (+jX) atau Kapasitif (-jX).

Hal tersebut akan berpengaruh pada Nilai Akhir (Z = R +/- jX) sehingga Karakteristik sebuah Dummy Load RF tidak lagi terpenuhi karena Nilai Impedansi akan sangat terpengaruh oleh tinggi rendahnya frekuensi.  Untuk itulah digunakan Resistor Karbon. Di pasaran cukup banyak tersedia Resistors Carbon namun dengan nilai dan daya yang sangat terbatas. Yang paling banyak adalah 2-Watt.

Hal pertama dalam membuat dummy load adalah menentukan Daya Maksimal dan Impedansi. Sebagai contoh apabila menginginkan Dummy Load 50-Ohm/40-Watt dengan bahan Resistor Karbon 1000-Ohm/2-Watt maka diperlukan Resistor sebanyak :

1000/50 = 20 buah resistor

Selanjutnya persiapkan :

• 2 PCB berbentuk lingkaran dengan diameter sekitar 4-cm
• Connector 50-Ohm
• 10-cm RG-8

Kemudian Rangkailah Resistor tersebut secara paralel pada PCB tadi sehingga menjadi seperti gambar di bawah ini :

Dengan begitu kita sudah memperoleh Dummy Load 50-Ohm dengan Daya Maksimal 40-Watt.

Atau dengan cara seperti di bawah ini :

Kaki Resistor harus sependek mungkin (maksimal 10-mm) untuk memaksimalkan desipasi RF Dummy Load. Pada contoh kedua kita bisa dapatkan Dummy Load 50-Ohm/12Watt.

Kalau frekuensi-referensi mempunyai nilai yang berubah-ubah maka frekuensi “osilator lingkar” akan mengikuti perubahan tersebut. Prinsip ini digunakan dalam demodulator FM (Frequency Modulation), FSK (Frequency Shift Keying) dan Tracking Filter.

Prinsip diatas lebih dikenal dengan istilah PLL (Phase Locked Loop) dan telah diketahui sejak tahun 1923 tetapi sedikit sekali digunakan sampai akhir 1960. Bagian-bagian dari PLL terdiri dari :

• Fixed Osilator sebagai frekuensi-referensi yang biasanya dibangun menggunakan kristal kuarsa untuk menjamin kestabilannya
• VCO (Voltage Control Oscillator) merupakan osilator yang frekuensi keluarannya terkendali tegangan
• LPF (Low Pass Filter). Pada dasarnya bagian ini mengubah ayunan tegangan yang begitu cepat dari Phase Detektor menjadi tegangan dc terkendali fasa
• LPF-Amplifier. Bagian ini memperkuat keluaran LPF yang masih sangat lemah sampai ke taraf beberapa volt dc hingga mampu mengendalikan VCO
• n-Devider atau “pembagi n kali”. Bagian ini yang membagi frekuensi  keluaran yang dikehendaki dari VCO supaya sama dengan frekuensi-referensi
• Phase Detector. Bagian ini bekerja dengan membandingkan nilai frekuensi referensi dengan frekuensi dari n-Devider. Keluaran akan 0 volt jika terjadi kedua frekuensi sama dan bernilai taraf dc tertentu jika kedua frekuensi tersebut tidak sama

Berikut contoh Blok Diagram Aplikatif sebuah PLL Klasik yang bekerja pada FM-II 100-MHz :

Bila dilihat dari fungsi masing-masing bagian diatas dapat digambarkan bahwa frekuensi yang berada dalam “lingkar” tersebut sangatlah stabil menyamai kestabilan frekuensi referensi dari osilator kristal. Yang paling menentukan dari kualitas sebuah PLL adalah Respone Time dari LPF dan Devider dan lebar bidang kerja dari VCO pada taraf tegangan yang mengendalikannya.

Perancangan dari nilai komponen pembangun LPF sangat menentukan terhadap keluaran PLL (VCO) secara langsung. Ketidak tepatan akan menyebabkan Locking Time berlangsung cukup lama dan ini merupakan indikasi unjuk kerja PLL yang kurang baik. Disamping juga bisa menyebabkan terjadinya side-tone yang cukup mengganggu karena akan ikut terbawa bersama gelombang pemodulasi pada Penerapan FM.

Devider biasanya diawali dengan sebuah pre-scaller karena  kebanyakan n-devider tidak mampu bekerja pada pita FM-II. Dengan demikian akan ada beberapa tahap devider sebelum sampai pada Phase Detector dan ini dapat diatasi dengan pemakaian IC TTL karena kecepatan kerjanya tidak diragukan lagi.

Pada jenis PLL tertentu penentuan frekuensi keluaran yang dikehendaki digunakan dua cara yaitu melalui n-devider dan perubahan pada frekuensi referensi. Perubahan pada frekuensi referensi tidak bisa sebebas n-devider mengingat  Q-factory yang sangat tinggi dari kristal kuarsa yang hanya memungkinkan pergeseran selebar 2% dari frekuensi fundamental-nya. Cara ini biasa dan umum diterapkan pada AM-SSB Transceiver dengan memasang Variable Capasitor secara serial dengan kristal untuk melakukan Fine-Tuning.

Pemakaian kristal kuarsa sebagai osilator sudah sejak lama dipakai mengingat Q-factory yang mencapai lebih dari 3000 dan kestabilannya yang mengagumkan. Sebagai gambaran apabila digunakan jam/arloji yang sumber detaknya terbuat dari kristal kuarsa maka untuk terlambat atau lebih cepat 1 detik dibutuhkan waktu 300 tahun.

]]> http://oprekzone.com/pll-phase-locked-loop-teori-dan-aplikasi/feed 4 http://oprekzone.com/cara-membuat-pcb-praktis http://oprekzone.com/cara-membuat-pcb-praktis#comments Tue, 12 Jan 2010 08:29:08 +0000 oprekzone http://oprekzone.com/?p=1129 Cara Membuat PCB Praktis. Beberapa waktu yang lalu ada seorang rekan yang menanyakan tentang bagaimana cara membuat PCB secara praktis. Pertanyaan tersebut mungkin berawal saat  rekan tersebut melihat PCB ukuran sekitar 15-cm x 22-cm untuk 80/40-m SSB Transceiver, suatu rangkaian yang cukup kompleks yang saya buat saat itu. Dari pertanyaan tersebut sehingga saya tulislah artikel ini. Mudah-mudahan bisa bermanfaat juga bagi yang lain khususnya pengunjung blog ini.

Menurut sepengetahuan saya ada beberapa cara membuat PCB secara praktis yaitu :

1. Teknik Fotoresist, pada proses ini dibutuhkan beberapa alat dan bahan  yaitu : Lampu UV, Larutan Positif-20 dan larutan NaOH
2. Teknik Sablon, pada proses ini dibutuhkan bahan-bahan yang sama seperti pada teknik sablon biasa seperti kasa-screen, tiner sablon, cat dan lain-lain. Tekniknyapun hampir sama dengan sablon biasa
3. Cetak Langsung ke PCB, pada proses ini digunakan teknik khusus untuk menyalin layout ke PCB yaitu digunakan mesin printer khusus yang telah dimodifikasi
4. Teknik Transfer Paper, teknik ini merupakan Cara Praktis Membuat PCB yang menurut saya paling murah dan mudah

Dari ke-empat Cara Membuat PCB tersebut kita bisa memilih sesuai kebutuhan, mana yang lebih praktis dan ekonomis. Menurut saya pribadi, untuk membuat PCB yang sama dalam jumlah banyak lebih menguntungkan kalau digunakan Teknik Sablon karena murah dan cepat. Sedangkan untuk membuat PCB dalam jumlah sedikit saya cenderung menggunakan Teknik Transfer Paper seperti yang biasa saya terapkan.

Namun mungkin ada perbedaan secara mendasar yang saya gunakan dalam Teknik tersebut. Dalam teknik tersebut biasanya digunakan kertas khusus untuk menyalin gambar layout ke PCB tetapi di sini cara saya dalam membuat PCB menggunakan kertas HVS yang digunakan untuk Photo-Copy. Berikut caranya :

• Siapkan gambar jalur PCB yang Anda rencanakan. Utk membuatnya bisa gunakan Software PCB Designer 1.54.
• Cetak layout PCB pada kertas Foto dengan printer tinta biasa supaya fill dari jalur lebih padat
• Foto-Copy hasil cetakan tadi pada kertas HVS 70-gram. Usahakan hasil Foto-Copy bagus (tintanya padat). Ditempat saya yang seperti itu per-lembarnya Rp.125,- dengan mesin Xerox
• Siapkan PCB polos, bersihkan lapisan tembaga dengan Tiner A sambil digosok-gosok dengan Busa Karpet yang biasa digunakan buat cuci piring dan keringkan
• Siapkan seterika listrik, atur pada suhu sedang
• Cara selanjutnya untuk membuat PCB, tempelkan gambar jalur hasil Foto-Copy pada PCB dengan posisi gambar menempel pada lapisan tembaga
• Lakukan proses seterika dengan merata sambil menekan, lakukan sekitar 10 menit
• Caranya kemudian diamkan PCB sampai dingin dan rendam dalam air kira-kira 30 menit. Proses ini paling lama dalam membuat PCB karena kita harus memastikan bahwa kertas benar-benar hancur/lunak dan mudah dikupas
• Kupas kertas dengan hati-hati dan keringkan PCB
• PCB siap dilarutkan

Hasil Foto Copy :

Setelah diseterika, direndam dan dikupas (siap dilarutkan) :

Setelah Pelarutan :

Setelah dilarutkan dengan FeCL3 segera bersihkan lapisan tinta dengan Tiner A dan cuci dengan air serta gosok dengan sabun. Selanjutnya oleskan larutan pelindung Arpus. Cara pembuatannya, ambil 1 sendok makan Serbuk Arpus (Gondorukem) kemudian larutkan dengan 150-ml Tiner A. Aduk hingga Arpus benar-benar larut kemudian oleskan tipis larutan tersebut pada lapisan tembaga PCB dan biarkan hingga betul-betul kering. Cara tersebut akan membuat PCB awet dan terlindung dari korosi.

PCB Designer v1.54

Begitulah Cara Praktis Membuat PCB yang sering saya terapkan untuk berbagai jenis rangkaian elektronik baik itu analog maupun digital mulai frekuensi rendah sampai frekuensi tinggi  HF/VHF.

Dengan beberapa pertimbangan akhirnya saya diminta membuatkan booster untuk transceiver tersebut. Dari survei yang saya lakukan rasanya dengan booster Pemancar FM 2m band 144 MHz daya 10 Watt sudah mencukupi. Berikut ini spesifikasi dari Booster Pemancar FM 2 meter 144 MHz 10 Watt yang saya buat saat itu :

• 9 cm x 10 cm Single Layer – Ebonit PCB
• Class C   Circuit Operated
• Auto ON Circuit with 1-Watt minimal signal input
• +12 VDC – 2 Amp Power Supply
• 10 Watt Flat Power Output in 140,0 – 149,0 MHz Frequency Range
• 2SC1971 Bipolar Transsistor Power RF
• Input – Output Lay Out Induktor in PCB

Untuk membuat PCB dapat anda gunakan Software Designer PCB versi 1.54 dan menggambarnya dengan bantuan komputer. Berikut ini Dokumentasi dari Booster Pemancar FM 144-MHz 10-Watt yang saya buat saat itu :

Tutorial Lengkap Cara pembuatan PCB Praktis bisa Anda baca  di Cara Pembuatan PCB Praktis

Kendala yang muncul saat proses pembuatan adalah sulitnya mendapatkan Transistor Penguat Daya RF VHF 2SC1971. Perlu waktu beberapa  lama untuk mendapatkannya.

Namun meski harus mengalami kesulitan mendapatkan Transistor Penguat Daya RF-VHF 2SC1971 akhirnya jadi juga 2 buah booster tersebut. Dari hasil pengujian didapatkan daya output maksimal 10-watt pada frekuensi  144,00-MHz   s/d  149,99-MHz dengan SWR 1 : 1 beban Dummy Load.

Saat dilakukan uji lapangan diperoleh hasil yang cukup memuaskan sebagai berikut :

• penerimaan signal 60 dB pada SQL tertutup 100%
• diperoleh daya output maksimal 10 watt pada SWR 1 : 1 beban antena Telext dan Ringgo
• suhu pendingin normal

Software PCB Designer v1.54

Untuk Skema Rangkaian Booster Pemancar FM 2 meter band 144 MHz 10 Watt di atas dapat Anda lihat di Skema Booster Pemancar FM 2 Meter Band 10 Watt.