Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier...
Transcript of Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier...
![Page 1: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/1.jpg)
Penguat DayaGelombang Mikro (1)
TTG4D3 – Rekayasa Gelombang Mikro
Oleh
Budi Syihabuddin – Erfansyah Ali
1
![Page 2: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/2.jpg)
Outline
• Pendahuluan
• Macam-Macam Daya & Faktor Penguatan
2
![Page 3: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/3.jpg)
Pendahuluan
3
Salah satu komponen yang terpenting dalam sebuah penguat adalah komponen aktif (transistor)yang memiliki nilai stabilitas berbeda-beda pada frekuensi kerja tertentu.
Stabilitas adalah hal pertama yang harus diperhatikan dalam perancangan sebuah penguat.Stabilitas merupakan ketahanan transistor terhadap osilasi dalam rangkaian gelombang mikroyang dapat dihitung dengan data parameter S transistor tersebut.
Dalam menganalisis kestabilan penguat, terdapat beberapa konstanta yang sering digunakan,yaitu:
1. Faktor kestabilan Rollet K
𝐾 =1− 𝑆11
2−|𝑆22|2+|∆|2
2|𝑆21𝑆12|
2. Determinan dari parameter S
∆= 𝑆11𝑆22 − 𝑆12𝑆21 LOUTINS = IN*
Es
Zs = 50IMC
inZL
= 50
IMC
out
![Page 4: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/4.jpg)
Pendahuluan
4
FaktorKestabilan
Stabil tanpa syarat(unconditionally stable)
Stabil bersyarat(potentially unstable)
Yaitu apabila K>1 dan |Δ|<1dimana |Гin|<1 dan |Гout|<1.Pada kondisi ini transistor cocokdigunakan sebagai penguat dimana penguat selalu stabildengan pemilihan ГS dan ГL
sembarang (di mana saja) padasmith chart.
Yaitu apabila K<1 dan |Δ|>1 atau K<1 dan |Δ|<1.Kondisi ini lebih cocok digunakan untuk osilator karenaimpedansi sumber dan beban akan menyebabkan|Гin|>1 dan |Гout|>1. Pada kondisi ini lingkarankestabilan berperan penting dalam pemilihan koefisienpantul sumber dan beban pada perancangan osilatorsupaya memenuhi syarat kondisi osilasi, yaitu |Гin|>1dan |Гout|>1. Kondisi ini dapat juga digunakan sebagaipenguat yaitu dengan syarat pemilihan ГS dan ГL yangberada pada daerah kestabilan sumber maupun bebanpada smith chart.
![Page 5: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/5.jpg)
Pertama, power (daya) yangada adalah available power(daya yg tersedia) yang berasaldari sumber.
Pavs = Available power dari sumber
Daya (1)
5
Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu
tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada komponen penguat yang dihubungkan
dengan beban dan sumber.
![Page 6: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/6.jpg)
Daya (2)
6
𝐏𝐢𝐧 = 𝐏𝐢𝐧𝐜 − 𝐏𝐫𝐞𝐟
=|𝐛𝐒|
𝟐 − |𝐚𝐒|𝟐
𝟐𝐙𝟎
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝚪𝐢𝐧|𝟐 𝟏 − 𝚪𝐢𝐧|
𝟐
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟐𝐙𝟎
𝐙𝟎𝐙𝟎 + 𝐙𝐒
𝟐𝟏 − |𝚪𝐢𝐧|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝚪𝐢𝐧|𝟐
Daya yg diserap beban (port input komponen penguat)
Daya yang datang ke port input komponen penguat Daya yang
dipantulkan dari port input komponen penguat
![Page 7: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/7.jpg)
Daya (3)
7
𝐏𝐚𝐯𝐬 = 𝐏𝐢𝐧|𝚪𝐢𝐧=𝚪𝐒∗
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
𝟏 − |𝚪𝐒|𝟐
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟐𝐙𝟎
𝐙𝟎𝐙𝟎 + 𝐙𝐒
𝟐𝟏
𝟏 − |𝚪𝐒|𝟐
=𝟏
𝟐|𝐕𝐒|
𝟐𝟏
𝟒𝐑𝐞{𝐙𝐒∗}
Pin maks jika :
maksimal
JIKA
𝟏 − |𝚪𝐢𝐧|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝚪𝐢𝐧|𝟐
𝚪𝐢𝐧 = 𝚪𝐒∗
![Page 8: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/8.jpg)
Daya (4)
8
Jika ada sebuah komponen dua port dihubungkan dengan sumber, bagaimana nilai Pavn?
![Page 9: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/9.jpg)
𝐏𝐚𝐯𝐧 = 𝐏𝐋|𝚪𝐋=𝚪𝐨𝐮𝐭∗
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝐒𝟐𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝐒𝟏𝟏|𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭𝚪𝐨𝐮𝐭∗ |𝟐
𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝐒𝟐𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝐒𝟏𝟏|𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒|
𝟐
𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐 𝟐
𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝐒𝟐𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝐒𝟏𝟏|𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒|
𝟐
𝟏 − |𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐
Daya (5)
9 9
PL maks jika :
maksimal
JIKA
𝟏 − |𝚪𝐋|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭𝚪𝐋|𝟐
𝚪𝐋 = 𝚪𝐨𝐮𝐭∗
𝐏𝐋 =|𝐛𝟐|
𝟐 − |𝐚𝟐|𝟐
𝟐𝐙𝟎
=|𝐕𝐨𝐮𝐭|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭𝚪𝐋|𝟐𝟏 − 𝚪𝐋|
𝟐
=|𝐕𝐒|
𝟐
𝟖𝐙𝟎
|𝐒𝟐𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒𝐒𝟏𝟏|𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭𝚪𝐋|𝟐𝟏 − 𝚪𝐋|
𝟐
![Page 10: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/10.jpg)
Faktor Penguatan (1)
10 10
LOUTINS
a1
b1Es
ZgIMC
inZL
IMC
out
a2
b2
PAVS PIN PAVN PL
1. Transducer Power Gain (GT)
GT =PLPavs
=Daya yang diberikan ke beban
Daya yang tersedia pada sumber sinyal
2. Operating Power Gain (GP)
GP =PLPin
=Daya yang diberikan ke beban
Daya yang diberikan ke transistor
3. Available Power Gain (GA)
GA =PavnPavs
=Daya tersedia dari transistor
Daya yang tersedia pada sumber sinyal
![Page 11: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/11.jpg)
Faktor Penguatan (2)
11 11
1. Transducer Power Gain (GT)
𝐆𝐓 =𝐏𝐋𝐏𝐚𝐯𝐬
=𝐃𝐚𝐲𝐚 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐝𝐢𝐛𝐞𝐫𝐢𝐤𝐚𝐧 𝐤𝐞 𝐛𝐞𝐛𝐚𝐧
𝐃𝐚𝐲𝐚 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐭𝐞𝐫𝐬𝐞𝐝𝐢𝐚 𝐩𝐚𝐝𝐚 𝐬𝐮𝐦𝐛𝐞𝐫 𝐬𝐢𝐧𝐲𝐚𝐥
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭 𝚪𝐋|𝟐 𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐𝟏 − |𝚪𝐒|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐 𝟏 − |𝚪𝐒|𝟐 𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐
𝟏
𝟏
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭 𝚪𝐋|𝟐 |𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|
𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐 𝟏 − |𝚪𝐒|𝟐 𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐
𝟏
𝟏
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝚪𝐢𝐧|𝟐 |𝟏 − 𝚪𝐋 𝐒𝟐𝟐|
𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐 𝟏 − |𝚪𝐒|𝟐 𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝚪𝐢𝐧|𝟐 |𝟏 − 𝚪𝐋 𝐒𝟐𝟐|𝟐
![Page 12: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/12.jpg)
Faktor Penguatan (3)
12 12
2. Operating Power Gain (GP)
𝐆𝐏 =𝐏𝐋𝐏𝐢𝐧
=𝐃𝐚𝐲𝐚 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐝𝐢𝐛𝐞𝐫𝐢𝐤𝐚𝐧 𝐤𝐞 𝐛𝐞𝐛𝐚𝐧
𝐃𝐚𝐲𝐚 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐝𝐢𝐛𝐞𝐫𝐢𝐤𝐚𝐧 𝐤𝐞 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐬𝐢𝐬𝐭𝐨𝐫
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭 𝚪𝐋|𝟐 𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒𝚪𝐢𝐧|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
𝟏
𝟏 − |𝚪𝐢𝐧|𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
𝟏 − |𝚪𝐢𝐧 |𝟐𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭 𝚪𝐋|𝟐𝟏
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒𝚪𝐢𝐧|
𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
𝟏 − |𝚪𝐢𝐧 |𝟐𝟏 − |𝚪𝐋|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭 𝚪𝐋|𝟐𝟏
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|𝟐|𝟏 − 𝚪𝐒𝐒𝟏𝟏|
𝟐 |𝟏 − 𝚪𝐨𝐮𝐭 𝚪𝐋|𝟐
|𝟏 − 𝐒𝟐𝟐𝚪𝐋|𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
𝟏 − |𝚪𝐢𝐧 |𝟐
𝟏 − |𝚪𝐋|𝟐
|𝟏 − 𝐒𝟐𝟐𝚪𝐋|𝟐
![Page 13: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/13.jpg)
Faktor Penguatan (4)
13 13
3. Available Power Gain (GA)
𝐆𝐀 =𝐏𝐚𝐯𝐧𝐏𝐚𝐯𝐬
=𝐃𝐚𝐲𝐚 𝐭𝐞𝐫𝐬𝐞𝐝𝐢𝐚 𝐝𝐚𝐫𝐢 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐬𝐢𝐬𝐭𝐨𝐫
𝐃𝐚𝐲𝐚 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝐭𝐞𝐫𝐬𝐞𝐝𝐢𝐚 𝐩𝐚𝐝𝐚 𝐬𝐮𝐦𝐛𝐞𝐫 𝐬𝐢𝐧𝐲𝐚𝐥
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
𝟏 − |𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐
𝟏 − |𝚪𝐒|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒 |𝟐
=|𝐒𝟐𝟏|
𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒 𝐒𝟏𝟏|𝟐
|𝟏 − 𝚪𝐒|𝟐
𝟏 − |𝚪𝐨𝐮𝐭|𝟐
![Page 14: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/14.jpg)
Contoh (1)
14 14
A microwave transistor has the following S parameters at 10 GHz, with a 50 Ωreference impedance:S11 = 0,45 < 1500
S12 = 0,01 < -100
S21 = 2,05 < 100
S22 = 0,40 < -1500
The source impedance is ZS = 20 Ω and the load impedance is ZL = 30 Ω.Compute the power gain, the available gain and the transducer power gain.
![Page 15: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/15.jpg)
Contoh (1)
15 15
Solution:The reflection coefficients at the source and load are:
ΓS =ZS −Z0ZS + Z0
=20 − 50
20 + 50= −0,429
ΓL =ZL −Z0ZL + Z0
=30 − 50
30 + 50= −0,250
The reflection coefficients seen looking at the input and output of the terminated network are:
Γin = S11 +S12S21 ΓL1 − S22 ΓL
= 0,45 < 1500+(0,01 < −100 )(2,05 < 100 )(−0,250)
1 − (0,40 < −1500 )(−0,250)
= 0,455 < 1500
Γout = S22 +S12S21 ΓS1 − S11Γ S
= 0,40 < −1500+(0,01 < −100 )(2,05 < 100 )(−0,429)
1 − (0,45 < 1500 )(−0,429)
= 0,408 < -1510
![Page 16: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/16.jpg)
Contoh (1)
16 16
The power gain is:
GP =|S21|
2
(1 − |Γin |2)
(1 − |ΓL|2)
|1 − S22ΓL|2=
2,05 2 [1 − 0,250 2]
1 − 0,455 2 |1 − 0,40 < −1500 −0,250 |2
=5,94
The available power gain is:
GA =|S21|
2
(1 − |Γout |2)
(1 − |ΓS|2)
|1 − S11ΓS|2=
2,05 2 [1 − 0,429 2]
1 − 0,408 2 |1 − 0,45 < 1500 −0,429 |2
= 5,85
The transducer power gain is:
GT =|S21|
2(1 − |ΓS|2)(1 − |ΓL|
2)
|1 − ΓSΓin|2|1 − S22ΓL|2
=2,05 2 [1 − 0,429 2][1 − 0,250 2]
1 − −0,429 0,455 < 1500 2|1 − 0,40 < −1500 −0,250 |2= 5,49
![Page 17: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/17.jpg)
Referensi
• Microwave Engineering 3rd Edition, David M. Pozar.
17
![Page 18: Penguat Daya Gelombang Mikro (1)...dari sumber Daya (1) 5 Sebelum diskusi tentang amplifier (penguat), harus didefinisikan terlebih dahulu tentang daya yang dialirkan. Misalkan ada](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022021609/5e28b8ae2cd77f04b10079c9/html5/thumbnails/18.jpg)
Terima Kasih
18