PERANCANGAN DAN REALISASI GENERATOR SINYAL PADA APLIKASI LONG RANGE NAVIGATION (LORAN) DENGAN METODE PHASE LOCKED LOOP (PLL) Rayza Israeeswendy', Heroe Wljanto', Iswahyudl Hidayat'
I,2Fakuhas Elektro dan Komunikasi, Institut Teknologi Telkom 'rayza@gmaILeom, '
[email protected],
[email protected]
Abstrak Generator slnyal merupakan komponen penting untuk menghasilkan sinyal yang sesuai dengan apIlkasl LORAN. Penelltlan inl berisl tentang perancangan perangkat generator pada LORAN-C dalam Iayanan navigasl. Peraneangan inl berada dl generator slnyal master. Perancangan generator sinyal Ini menggunakan metode Phase Locked Loop (PLL). Penggunaan metode PLL ini bertujuan untuk menghasilkan sinyal output yang sama dengan slDyal input sehingga diharapkan hasll yang dldapatkan Ieblh stahll sesual dengan standar dari slnyal LORAN. Peraneangan generator stuyal inl merupakan peneampuran sinyal yang dlbangkitkan berupa slnyal sinusoidal dan sinyal kotak yang telah melalui prose Phase Locked Loop (PLL). Selanjutnya akan dlolah kembali sinyal tersebut dengan penggunaan amplVler. HasH keluaran dari generator Inl berupa sinyal dengan bentuk sinyal envelope dengan frekuensl kerja 100 kHz, bandwidth 20 kHz, lebar pulsa 248 us, dan jarak antar puisa 948 ms. Sinyal yang dlhasilkan stabll dengan WGVeform akurat, namun waveform' hasil peneampuran belum sesual dengan bentuk yang diharapkan. Secara keseluruhan generator sinyal dapat digunakan karena sudah sesua! dengan spesifikasl yang dilnglnkan. Kata Kunel: LORAN, Generator slnyal, PLL, 100kHz
A.bstract Signal Generator is the important device that prodlice LORAN signal. This fmal assignment contents the design and realization generator mice on LORAN-C in navigation service. This design only researches the generator of master station. The method of the final assignment is using Phase Locked Loop (PLL). The using ofPLL is purpose to provide the output signal is the same with input signal with the result ofthat the stabilized ofLORAN signaL This design of signal generators is the mixing of signal that produced by sinusoidal
signal and square signal with the Phase locked loop (PLL) method. A.nd then the signal will be processed by amplifier. The output of this generator is the WGVeform of the envelope signal with 100 kHz freqllencies, 20 kHz bantlwidths, 148 us of the width plllses, and 948 us of the length the one pulse with another. The stabilization of the signal is good with the high accuracy of waveform, but the resllit of mixer waveform has not suitable with the theoretic signaL Nevertheless, the signal generator can use in LORAN system because the gpecifu:ation ofthe signal has relevant Keyword: LORAN, Signal Generator, PLL, 100 kHz 1.
Latar Belakang
Global Positioning System (GPS) merupakan teknologi untuk navigasi yang berkembang saat ini Penggunaan fungsi dati GPS ini telah dapat diapIlkasikan dalam berbagai kebutuban sehari-hari manusia seperti penunjuk arab, lokasi tempat tujuan wisata, militer dan sebagainya bahkan sudah ditanamkan dalam telepon genggam. Fungsi aplikasi ini dipergunakan untuk mernpennudah komunikasi. Namun, jika sistem ini dijadlkan sebagai satusatunya somber penentuan posisi dan adanya kemungkinan dicabutnya hak penggunaan satelit akan mengbambat aktivitas navigasi dan kegiatan lainnya. Ditambah lagi bahwa GPS mempunyai kelemahan besar yaitu tidak bisa bekerja dalam indoor sehingga akan gagal pada komunikasi non LOS. Long Range Navigation (LORAN) dianggap mampu menjadi salah satu teknologi untuk mengatasi kekurangan GPS tersebut. LORAN menggunakan tekoologi radio sistem terestrial yang memanfaatkan groundwave dalam perambatannya posisi, untuk menentukan letak sebuah Groundwave digunakan karena LORAN menggunakan frekuensi rendah. Sehingga cocok untuk komunikasi non LOS. indonesia merupakan negara kepulauan yang mempunyai luas wilayah yang besar sehingga membutuhkan layanan navigasi untuk keperluan kebutuhan dalam negeri. Oleh karena ito,
Perancangan dan Realisasl Generator Sinyal pada AplikasI Long Range Navigation (Loran) deogan Metode Phase Locked Loop (PU) (Rayulsraceswendy]
,
33
pembangunan teknologi LORAN dirasa perlu untuk mengatasi pennasalahan tersebut. 2. Dasar Teori 2.1 LORAN (Long Range Navigation)
Untuk membentuk yang sesuai dengan format sinyal LORAN, ketepatan envelope sinyal mutlak diperlukan. Persarnaan yang digunakan untuk membentuk envelope standar sinyal LORAN adalah[3]:
LORAN (Long Range Navigation) merupakan teknologi navigasi yang menggunakan bantuan gelombang radio untuk menentukan posisi suatu objek di atas permukaan bumi. LORAN menggunakan stasiun-stasiun terestrial untuk memancarkan gelombang radio yang nantinya akan membantu penentuan posisi. LORAN-C bekerja pada frekuensi diantara 90-100 KHz dengan frekuensi yang kecil tersebut maka kestabilan propagasi dapat terjaga dikarenakan loss propagasi tidak terlalu besar, Oleh karenanya, penggunaan frekuensi rendah tersebut mengakibatkan propagasinya adalah propagasi yang eoeoknya melalui skindepth permukaan bumi atau yang disebut dengan groundwave. Sistem LORAN terdiri dari stasiun pusat transmisi, LORAN receiver, antena dan LORAN Charts serta stasiun transmisi master dan sekunder. Stasiun pusat transmisi LORAN terdiri dari sistem area primer dan sekunder, stasiun pengontrol dan pengontrol waktu. Setiap stasiun, baik master ataupun sekunder menghasilkan deretan-deretan pulsa yang berbeda.Hal ini disebabkan agar pada pesawat penerima bisa membedakan deretan pulsa mana yang sesuai dengan spesifikasinya yaitu yang berasal dati staiun master atau dari stasiun sekunder. Pesawat penerirna tidak akan menerirna deretan-deretan pulsa tadi secara bersarnaan, tetapi mempunyai selang waktu yang berbeda-beda agar pesawat penerirna memperoleh TD (TIme Difference) untuk diolah menjadi inforrnasi navigasi.
Dari persarnaan diatas LORAN seperti dibawah ini :
2.2 Karakteristik Pulsa Stas!un Master dan Sekunder
Standar untuk lebar satu pulsa adalah Loran -C adalah 200-250 JIS. Setengah amplitude rnaksimum dieapai pada saat 30 ps, dan amplitudo rnaksimum saat 60 us,
Blok Navigation Signal Generator diraneang sedemikian rupa sehingga mengeluarkan 9 pulsa dengan format tertentu dengan selang waktu GR!. Tiap pulsa Loran memiliki perioda 200 us. Selang waktu antar pulsa dalam satu grup adalah 1000 us, kecuali untuk pulsa ke-9 pada grup master memiliki jarak 2000 us.
Gambar I. Grup Pulsa Satsiun Master LORAN[3]
34
1. ~
Dimana : t = waktu (J1 s) t,,= 65 JIS Kemudian llIIVelope E(t) dimodulasi dengan frelmensi carrier 100 Khz :
10 (t) = E(t) sin (2x[of)
(2)
Dimana : 10 (t) = Sinya1 Modulasi E(t) = Sinyal Envelope = Frelrnensi Modulasi
to
dihasilkan
sinyal
J
Gambar 2. Pulsa LORAN-C
j I i,
2.3 PLL (Phase Locked Loop) Pada bidang elektronika daya yang berhubungan dengan sistem tenaga, PLL dipakai untuk sinkronisasi antara pengendali konverter elektronika daya denganjala-jala. Phase Locked Loop (PLL) adalah suatu sistem kendali umpan balik negatif, PLL seeara otomatis akan menyesuaikan fasa dati suatu sinyal yang dibangkitkan di sisi keluaran dengan suatu sinya! dari luar di sisi masukannya dengan kata lain, PLL akan menghasilkan sinyal keluaran dengan frekuensi yang sarna dengan sinyal rnasukan. Blok diagram dasar dari suatu PLL ditunjuk pada gambar 3.
IT TelkomJournal 00 leT Volume 1 Nomor 1 Maret Tahuo 2012
,
j
I
=
WI Jt. ~
,. I.:O." H._.iIa
.......
W/I.
00,• •_ 011••
.
1'Ii)•• til
i
Gombar 3. Phase Locked Loop (pLL) [8] Dari blok diagram pada gambar 3, terlihat tiga
buah blok utama penyusun PLL. Masing-masing blok akan dipaparkan berikut: a Phase Detector (PD), merupakan suatu unit non-linear yang membandingkan fasa keluaran PLL dengan fasa sinyal referensi. Keluaran PD adalah galat fasa antara sinyal masukan dan keluaran. b. Loop Filter (LF), umumnya adalah lowpass filter, berfungsi untuk meredam sinyal frekuensi tinggi keluaran dari PD sehingga memberikan tegangan control dc yang baik ke bagian YCO. LF bisa saja tidak dipakai dalam suatu PLL, ini akan menghasilkan yang disebut PLL orde I, namun secara konsep LF biasanya LF akan dimasukkan karena PLL akan bekerja dengan baik aktbat adanya proses lowpass filter didalamnya Pemilihan LF akan mernpengaruhi dinamika dari PLL. c. Voltage Controlled Oscillator (yCO), merupakan unit non-linear yang akan membangkitkan suatu sinyal dimana frekuensinya ditentukan oleh besamya tegangan control di masukan YCO. Secara garis besar, yeo akan mengbasilkan sinyal yang frekuensinya ditentukan dari bagian LF. Bagian LF mendapat masukan berupa galat fasa antara sinya! masukan dengan sinyal keluaran PLL. Sehingga akan diperoleh sinya! keluaran yang ftekuensinya "terkunciD terhadap sinyal referensi di bagian masukan. Secara praktis, umumnya, blok diagram PLL digambarkan seperti ditunjukkan pada Gombar 4 Apabila sinyal referensi masukan dan keluaran PLL dapat diasumsikan sebagai (12]: Vi Asin (w,t + 9,) (3) VA = cos (wot + 90 ) (4)
=
.Dimana /l) adaIah frekuensi dari sinyal, 9 adalah sudut fasa dari sinyal, indeks ini menyatakan masukan dan indeks 0 menyatakan keluaran. Keluaran dari bagian PD di gambar 3, dapat dinyatakan sebagai [12]
Dimana K", adalah gain dari bagian PD. Dengan hubungan trigonometri umwn, persamaan dapat dinyatakan menjadi [12]
Ve = sin(w, + wo)t + 8i8. + 808.) + sin«w, - lO. )t + 8, - 8.) (6) Suku pertama dari bagian kanan persamaan rnerupakan sinyal frekuensi tinggi yang akan diredam oleh LF ataupun sifat lowpass filter yang secara natural juga dimiliki oleh PLL. Apabila kita mengasumsikan bahwa frekuensi sinyal keluaran PLL nilainya sangat mendekati sinya! rnasukan, maka persamaan (6) akan menjadi
Ve
= sin 8. ,dimana 8. = 8, - 8.
YCO dapat dinyatakan sebagai integrator. Walaupun persamaan (7) merupakan basil penyederhanaan, namun tetap masih rumit untuk dianalisis dan juga non-linear. Untuk memudahkan, biasanya anaIisis PLL dilinearisasi di sekitar keadaan tunaknya, yaitu untuk nilai 9d kecil dan variasinya kecil pada keadaan tunak, maka:
(8) Dengan menggunakan linearisasi pada persamaan (8), maka akan diperoleh blok diagram PLL linear yang banyak dipakai untuk analisis PLL
sederhana.
x Gombar 4. Blok diagram PLL hasillinearisasi [8] Dari blok diagram PLL pada gambar 4, dapat
kita turunkan fungsi alih dari fasa sinyal masukan terhadap fasa sinyal keluaran dari PLL, yaitu [12]
T (s) =
80(s) tit (5)
=
K.F(S/'f l+KdF(S'I!:
K.F(s)Ko S+Kd P(S)Ko
(9)1 Fungsi alih fasa sinyal masukan terbadap galat fasa PLL dapat dinyatakan, 5(5) 8. (s) 1 s K.
=
(Ji. (5)
=
=
l+Kd f1{S'J!f
s+Ka P(S>¥---
(10)1 Dengan menggunakan fungsi aIih pada persamaan (9) ataupun (10), analisis kestabilan dari
Perancaogan dan Ream..i GeneratorSinyal padaApUkasi Long Range Navigation (Loran) denganMetode Phase Locked Loop (PU)[RayzaIsraceswend.yJ
,
(7)
35
-."
sistem umpan balik PLL dapat dilakukan dengan menggunakan metode analisis klasik yang umum. Hold range (6oon) merupakan jangkauan frekuensi dimana PLL masih dapat melakukan penjejakan frekuensi dengan baik. Secara sederhana dapat dinyatakan dengan [8] !lWH
= KoKd F(O)
(11)
Lock range (!lOlL) merupakan jangkauan frekuensi dimana PLL masih dapat melakukan penguncian antara sinyal referensi masukan dengan sinyal keluaran dengan baik. Dinyatakan dengan [8] (12) 2.4 Generator Sinyal Generator sinyal adalab perangkat awal pada LORAN yang berfungsi menghasilkan sinyal yang akan dipancarkan ke user
......... I........ c.... ---01
......... ....... .......
....
1----01
...
1----1
--..
t-
Gambar 5. Diagram blok generator[12] Pada generator sinyal terdapat blok yaitu pembangkit gelombang carrier, pembangkit gelombang modulasi, mixer, filter, amplifier kemudian akan diintegrasikan menjadi diagram blok di atas dimana antar blok dilakukan pematchingan. 2.4.1 Osllator Osilator merupakan rangkaian yang mengbasilkan bentuk gelombang periodik seperti sinusoidal, kotak, ataupun segitiga. Rangkaianrangkaian osilator ini merupakan komponen dasar pembentuk rangkaian clock dan pewaktuan (timing) serta rangkaian pembangkit sinyal dan fungsi, Ada beberapa kondisi untuk terjadinya osilasi yaitu 1. Umpan balik hams positif (yaitu sinyal yang diurnpankan kembali hams tiba dalam keadaan sefase dengan sinyal di inputnya) 2. Gain tegangan loop keseluruhan barns lebih dari I (yaitu gain amplifier hams cukup besar sehingga melebihi pelemaban yang dihasilkan oleh rangkaian umpan balik yang selektif terhadap frekuensi)
36
".",
..•
Sehingga untuk membuat sebuah osilator, hanya dibutnhkan amplifier dengan gain yang cukup besar yang dapat mengkompensasi pelemahan dari rangkaian urnpan balik positif Dalam penentnan besamya frekuensi yang dihasilkan sehuah osilator tergantung kepada komponen resistor dan kapasitor. Besar kecilnya komponen resistor akan menentukan besar atau kecilnya dari lebar frekuensi yang dihasilkan sedangkan komponen kapasitor akan menentokan tingkat kestabilan dari frekuensi yang dihasilkan. Oleh karenanya pada umumnya [12]:
f 2.5
1
= -Re
(13)
Multlvlbrator
Terdapat banyak kejadian di mana membutnhkan output dari sebuah gelombang persegi dari sehuah osilator. Muhivibrator merupakan keluarga rangkaian osilator yang menghasilkan bentuk gelombang output yang terdiri dari satn atau lebih pulsa-pulsa persegi. Multivibrator didetinisikan [12] rangkaian yang mempergunakan urnpan balik regenerative (positit), perangkat-perangkat aktif yang ada di dalam rangkaian osilator bekerja sebagai saklar, seeara bergantian mengalami cut off dan penjenuhan. Jenis-jenis utarna dari muhivibrator ada1ah 1. Multivibrator Astabil Muhivibrator ini menyediakan rangkaian pu1sa yang kontinu (perangkat ini kadang kala disebut sebagaifree running multivibrator) 2. Multivibrator Monostabil Muhivibrator ini mengbasilkan pulsa output tunggal (perangkat ini memiliki satu kondisi stabil dan oleh karenanya disebut juga rangkaian one shot)
3. Multivibrator Bistabil Multivibrator ini memiliki dua kondisi stabil dan membutuhkan sebuah pulsa pemicu atau siuyal control untuk mengubah dari satu kondisi ke kondisi Iainnya.
2.5.1 Multlvlbrator astabU Banyak metode yang digunakan untuk menghasilkan multivibrator astabil diantaranya dengan IC 555, transistor NPN atau operational amplifier. Pada gambar dibawah ini merupakan rangkaian sinyal kotakdihasilkan oleh IC XR 2206
IT Telkom Journal on leT Volume 1 Nornor 1 Maret Tahuo 1012 .
,
•
Sl(t) S2(t)
= Alcos(6Jl. t + 111) = A2cos(6J2. t + (12)
Hasil mixer adalah 51 (t) + 52 (t) So (I)
=
(13) (14)
(15)
So (t) = ~ {cos[(6Jl + 6J2)t + (111 + 2 (12)] + cos[(6Jl - 6JZ)t] + (111 - liZ)]} (16) 2.7 Fllter Gambar 6 Rangkaian generator persegi dengan IC XR2206 [12] Rangkaian ini mempunyai kelebihan yaitu pada duty cycle yang bisa diperoleh dari 1% hingga 99"10 dimana pada rangkaian lainoya minimum duty cycle yang bisa dihasilkan adalah 50%. Perubahan pada RI dan R2 akan mempengaruhi perubahan duty cycle yang diper1ukansehingga [12] Rl R1+R2
Duty cycle =--
(14)
yang dibasilkan Sedangkan frekuensi dipengaruhi oleh besarnya kapasitor dan resistor yang ada sehingga
f
1
1
= iC[ R1+Rzl
(15)
Bentuk gelombang output yang dihasilkan menjadi
f(t)
A
Gambar 7 Generator gelombang persegi [12]
2.6 Mixer MIXer merupakan rangkaian yang berfungsi untuk menga1ikan sinyaL Prinsip dasarnya adalah dua buah sinya! masukan ke suatu rangkaian non linier yang menghasilkan frekuensi-frekuensi lain selain frekuensi dua buah sinyal masukan tersebut dengan amplitude tertentu. Syarat dari mixer adalah bahwa salah satu sinyal masukannya mempunyai level yang cukup besar. Ini diperlukan untuk mengantisipasi operasi non linier dari rangkaian tersebut. Sinya! masukan lainnya selalu berlevel lebib kecil
Filter merupakan suatu alat yang memiliki fungsi untuk melewatkan frekuensi tertentu. Filter analog adalah filter yang melewatkan sinya! analog dan pengolahan sinyaloya di1akukan secara analog. Filter analog banyak digunakan pada sistem komunikasi, misaloya untuk merancang duplekser, filter sinyal audio, filter RF dan lain-lain. Filter merupakan kombinasi dari beberapa rangkaian penala yang diatur sehingga didapatkan respon frekuensi sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Berdasarkan daerah frekuensi yang dilewatkan, filter analog dibagi menjadi beberapa jenis yaitu [2]: a. LPF (Low Pass Filter): filter yang melewatkan sinyal dengan frekuensi dibawah frekuensi cut off b. BPF (Band Pass Filter): filter yang melewatkan sinyal pada range frekuensi tertentu. c. HPF (High Pass Filter): filter yang melewatkan sinyal dengan frekuensi di alas frekuensi cut off d. BSFIBRF (Band Stop Filter! Band Reject Filter): filter yang melewatkan sinyal dengan frekuensi lower frekuensi dan upper frekuensi. 2.8 Amplifier Amplifier adalah sebuah perangkat yang berfimgsi untuk memberikan penguatan daya pada suatu perangkat yang terhubung dengannya. Berdasarkan kelasnya, amplifier dapat dibagi menjadi [2]: I. Amplifier kelas A Amplifier ini memiliki linearitas paling bagus, namun memiliki efesiensi 25%. 2. Amplifier kelas B . Amplifier ini memiliki linearitas yang lebih rendah disbanding dengan kelas A yang mengakibatkan adanya pernotongan sinyal sebesar 180·, namun memiliki efisiensi (5070%). 3. Amplifier kelas C Amplifier ini memiliki linearitas paling jelek yang mengakibatkan adanya pernotongan sinya! lebih besar dari 180·, namun memi!iki efisiensi paling bagus (85%)
Perall(angan dan Reallsasi Generator Siayal pad. Aplikui Long Range Navigation (Loran) deoc:ao Metode Phase Locked Loop (PU) (Rayza Israceswendy) ,__ _ _ _ !
,
'
37
Tabe I I SSpeslifikasi1 S'm,a1 LORAN
2.9Malching Impedance Matching Impedance adalah hal yang penting dalam rentang frekuensi gelombang mikro. Suatu saluran transmisi yang diberi beban yang sarna denganimpedansikarakteristikmempunyaistanding wave ratio (SWR) sama dengan satu, dan mentransmisikan sejumlah daya tanpa adanya pantulan. Transfer daya maksimun akan letjadi bila tidak ada daya yang dipantulkan. Matching dalam saluran transmisi mernpunyai pengertian yang berbeda dengan dalam teorl rangkaian. Dalam teorl rangkaian, transfer daya maksimum mernbutuhkan impedansi beban sarna dengan konjugasi kompleks sumber. Matching seperti ini disebut dengan matching konjugasi. Dalam saluran transmisi, matching mempunyai pengertian mernberikan beban yang sama dengan impedansi karakteristik sa!uran. 3. Peranungan Sistem 3.1 Rancangan SinyalLORAN Pada penelitian ini, direalisasikan generator sinyal LORAN pada Iayanan navigasi dengan perancangan sebagai berikut: a. Frekuensikerja= 100Khz b. Lebar pulsa = 200 - 250 us, berdasarkan karakteristik sinya! LORAN c. Lebar I GRI adaIab 9960 us dengan sembilan pulsaLORAN Br = !. = d. Bandwidth perancangan=
=
B
f
-..om;- >0,2 e. f. g.
h. i.
Br=0,2x 100. H),= 20 Khz Frekuensi bawah = 90 KHz dan frekuensi alas = 110Khz Oaya keluaran system LORAN yang sebenarnya adalah 200 KW. Namun dikarenakan terlalu tinggi dan berbahaya sehingga daya keluaran dikurangi sesuain dengan perangkat yang disusun sebesar 0.25 Watt Tegangan yang dihasilkan oleh system LORAN adalah± I V Nilai pulse repetition frekuensi untuk mengbasilkan lebar pulsa sebesar 200 us dan jarak antar pu1sa I ms maka too + toff=200 us + 1000 us = 1200 us. Sehingga frekuensi yang diperlukan adaIab f ..!. _ r 1,21_ - =833,3Hz. Namun, dikarenakan perl>edaim too dan toff adalah 1:5 sehingga diperlukan pulse repetition frekuensi sebesar 833,3 Hz dengan duty cycle sebesar 20%.
input & output impedances we ofconnectors center frequency bandwith tegangan PRF
50 Ohm
BNe Socket
: :
Lebar pulsa Jarak antar pulsa
DOwer suoplv GRI
100 Khz 20Khz ± I Volt 833,3 hz 200ns - 250 us I ms 12 Volt 9960 us
3.3 Perancangan dan Realisasi Generator Sinyal Carrier Generator sinyal carrier yang akan dirancang pada penelitian ini merupakan pembangkit gelombang sinusoidal yang dihasilkan dengan metode Phase Locked Loop (PLL). Gelombang sinusoidal akan menjadi carrier dalam pulsa LORAN dimana akan dicampurkan dengan envelope generator sehingga dapat terbentuk sinyal LORAN yang diharapkan. Alasan penggunaan PLL adalah PLL merupakan sebuah kendali umpan ba!ik yang akan menyesuaikan fasa dari sinyal sinus yang dibangkitkan di sisi keluaran dengan suatu sinyal dari luar di sisi masukannya dengan kata lain, PLL akan mengbasilkan sinyal keluaran dengan frekuensi yang sama dengan sinyal masukan. Frekuensi yang dihasilkan dengan metode PLL menjadi lebih stabil dibandingkan dengan keluaran sinyal dari pembangkit sinus lainnya seperti osilator Krista!, jembatan wien atau osilator lainnya. Pada penelitian ini, perancangan generator carrier sinusoidal akan dirancang dengan menggunakan IC XR2206 yang merupakan IC untuk PLL dan juga waveform generation. IC ini akan memanipulasi sinyal yang masuk sehingga bentuk sinyal keluaran lebih stabil. Pengaktifan IC XR2206 ini menggunakan sumber catuan DC sebesar 12V. Rangkaian yang digunakan adalah
3.2 Spesifikasi Sinyal LORAN
38
Gambar 8. Rangkaian Generator sinusoidal 100
kHz [2]
IT Telkom Journal on ICT Volume 1 Nomor 1 Maret Tabuo 2012
,
j
I J
= =
Spesifikasi yang diperlukan dalam membuat generator sinyal adalah sebagai berikut ini:
j
I, I
Frekuensi kerja (1) Kapasitor yang digunakan (C) Resistor
: 100 KHz : 100 pF
Frekuensi (1) Kapasitor (C) Duty Cycle
Duty Cycle =
Arus tota! (I,)
: It = 0.03125 rnA
--
untuk mencapai nilai 20 % maka R1 = 4 R, Resistor I (R,) - --
3.4 Perancangan dan Realisasl Generator Sinyal Medulasi Perancangan siuyal modulasi dalam system LORAN iui berfungsi untuk menghasilkan siuyal envelope seperti yang telah diketahui sebelumnya pada bagian dasar teori. Perancangan siuya! envelope iui cukup solit dalam pensimulasian maupun komponen yang berada dalam pasaran sehiugga perancangan siuyal envelope dalam penelitian ini menggunakan pembangkit siuyal kotak atau multivibrator untuk memanipulasi bentuk envelope tersebut. Penggunaan siuyal kalak iui dirasa mewakili bentuk siuyal envelope yang akan dicampurkan dengan carrier dan juga pemilihan siuyal kalak adalah dapat memanipulasi duty cycle dari sebuah gelombang. Dirnana siuyal kalak ini berperan untuk menimbulkan pulsa bernilai I dan pulsa bernilai 0 sedangkan siuyal siuusoidal tidak dapat melakukannya karena memiliki duty cycle yang konstan sekitar 50%. Deretan pulsa ini akan dimixer dengan generator sinyal sinusoidal sehiugga deretan pulsa WRAN akan terbentuk. Generator siuyal kotak ini didesaio dengan duty cycle sebesar 20% dimana waktu yang ditempuh untuk membentuk pulsa bernilai I adalah 20% dari total periode I gelombang penuh sinyal kalak. Dikarenakan penelitian ini menggunakan metode PLL sebagai penstabil gelombang oleh karenanya dipergunakan IC XR2206. IC XR 2206 sehagaimana berfungsi sehagai waveform generation dapat menghasilkan siuyaI kotak selaiu dapat menghasilkan siuyal siuusoidal dan dapat menghasilkan duty cycle antara I hiugga 99 %. Pengaktifan IC XR2206 iui menggunakan sumber catuan DC sebesar 12 V. Rangkaian yang dipakai adalah
: 833 hz : 100 nf :20%
: R, = 1,2K.Q Resistor 2 (Rl)
:4R, : 4,8 K.Q
Arus Total (I,) : 1,= 0,26 Ma 3.5
Perancangan dan Reallasi Mixer
Untuk menghasilkan pulsa LORAN dalam satu GRI maka diperlukan sebuah rangkaian yang dapat menggabungkan dari generator sinusoidal dan generator kalak. Alat tersebut adalah mixer. Mixer ini dibutuhkan untuk menggabungkan alan mencampurkan kedua siuyal keluaran dari pembangkit siuyal agar diharapkan bentuk dari siuyal LORAN dapat terbentuk. Da1arn penelitian ini, penggunaan mixer ini menggunakan IC 4066. IC 4066 dapat digunakan sehagai modulator baik sebagai modulator/demodulator. digital signal switching atau multiplexing. Alasan penggunaan modulator ini adalah penggabungan siuyal dengan amplitude kedua siuyal yang berbeda dan membentuk waveform LORAN dimana terdapat nilai amplitude maksimum kemudian sangat mudah dalam penggunaannya. Generator siuyal siuusoidal dengan frekuensi 100 KHz akan berperan sebagai frekuensi carrier sedangakan generator siuyal envelope dengan frekuensi 833.3 Hz akan berperan sehagai frekuensi modulasi Pengaktifun IC 4066 ini menggunakan sumber catuan DC dengan Vee sebesar 12 V. Rangkatan yang digunakan adalah
Gambar 10. Rangkaian Generator Mixer 3.6 Perancangan dan Realisasi Band Pass Filter
Gambar 9. Rangkaian Generator kalak 833,3Hz
Filter yang dirancang adalah band pass filter. Filter ini berfungsi untuk mengurangi jumlah ripple
Perancangan dan Reallsasi Generator Sinyal pada Aplikasi Long Range Navigation (Loran) dengan Metode Phase Locked Loop (PII) [Rayza Israceswendy]
,
39
'. pada output mixer. Band pass filter yang direalisasikan pada generator pulsa ini yaitu narrow band pass filter chebyshev dengan tipe " agar memiliki ripple yang sangat keciL Filter direalisasikan dengan menggunakan lumped element yaitu menggunakan komponen seperti resistor, kapasitor, dan induktor. Rangkaian yang digunakan adalah
3.8
Perancangan impedance
dan
Realisasi
Matching
Pertarna diukur terlebih dahulu irnpedansi di setiap port masukan dan port keluaran masing_ masing blok dengan menggunakan LCR meter dan multimeter. Karena keterbatasan alat ukur, maka yang bisa diukur hanya nilai resistansi dan beberapa nilai kapasitansi saja, sedangkan nilai induktansi tidak dapat terbaca pada alat Ukur karena nilainya sangat kecil. Setelah diukur kemudian ditentukan jenis Impedance Matchin~ Circuit (IMC) yang akan digunakan. Rangkaian IMC ini direalisasikan adalah rangkaian IMC dengan bentuk phi dan bersifat meloloskan sinYal DC dan juga efektif untuk mendapatkan bandwidth yang sempit. Rangkaian yang digunakan adalah:
Gambar II. Rangkaian BPF 3.7 Perancangan dan Realisai Amplifier
Amplifier yang dirancang pada penelitian ini merupakan amplifier tipe kelas A yang mengandalkan linearitas yang tinggi. Dalam perancangannya, amplifier ini menggunakan transistor 2N 3904. Transistor ini berfungsi sebagai amplifier dan dapat bekerja dalam frekuensi rendah. Nilai dari kompone yang digunakan adalah:
2. 3. 4.
CI: C2: Ce: RI:
5.
R2:
1.
(800-840) pF (15-20) pF (390-400) pF 13,5 xn
6. 7. 8. 9. 10.
Rs: Rc: RI: Re:
100 xn I xn I xn
Transistor 2N3904
Rangkaian yang digunakan adalah
Gambar 12. Rangkaian Amplifier
Pengukuran blok fit diperlukan untuk mengetahui apakah waveform yang terbentuk adalah merupakan gelombang sinusoidal dan frekuensi kerja dari blok ini sesuai dengan frekuensi kerja sistem, Hasil pengukuran blok pembangkit sinusoidal adalah
Gambar 14 Pengukuran Blok Generator Sinyal Carrier
IT Telkom Journal on
,
Sinya)
soon
27Irn
40
4. Hasil Perancangan 4.1. Pengukuran Dalam Domain Waktu 4.1.1 Pengukuran Blok Generator Carrier
rcr
Volume I Nomor t Maret Tahun 2011
I. FrekuensikeDa : 100kHz 2. Waveform : sinusoidal 3. Periode : 10 us 4. Duty Cycle : 58% 5. Vrms : 40,5 mV 6. Vpp : 31,6 mV 4.1.2 Pengukuran Pemodulasi
Dlok
Generator
Sinya!
Pengukuran blok mi diperlukan untuk mengetahui apakah waveform yang terbentuk adalah gelombang kotak dan frekuensi kerja dari blok ini sesuai dengan kerja sistem. Hasil pengukuran blok pembangkit sinyal modulasi adalah
Gambar 16 Pengukuran Blok Mixer dan BPF 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Ptf Periode Duty Cycle Periode on Periode off Vrms Vpp
: 827,8 Hz : 1,21 ms : 21.15 % : 256 us : 952 us :473 mV : 660mV
4.1.4 Penguknran Generator SinyaI Carrier, Generator Sinyal Pemodulasi, Blok Mixer, Band Pass Filter dan Amplifier
Gambar 15 Pengukuran Biok Generator Sinyal Pemodulasi 1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Frekuensi kerja: Waveform Periode Duty cyle Periode on Periode off Vrms Vpp
833 ,3 hz : kotak : 1,200 ms : 20 % : 240 us : 960 ms : 282 mv : 680 mv
Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui bentuk sinyal yang dihasilkan dari gabungan sinyal output mixer dan BPF dengan amplifier. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat ukur osiloskop untuk menghasilkan data sebagai berikut:
4.1.3 Pengukuran Generator SinyaI Carrier, Generator Sinyal Pemodulasi, Dlok Mixer dan Band Pass Filter
Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui bentuk pulsa yang dihasilkan dari gabungan blok pemhangkit gelombang sinus dan pembangkit gelombang kotak dengan menggunakan mixer Ie 4066. Kemudian output dari mixer dilanjutkan ke band pass filter. Pengukuran dilakukan dengan untuk menggunakan alat ukur osiloskop menghasilkan data sebagai berikut:
Gambar 17 Pengukuran Blok MIXer+ BPF dan Amplifier 1. Prf : 836,1 Hz 2. Periode : I, 196ms 3. Duty Cycle :20,7% 4. Periode on : 248 us 5. Periode off : 948 us 6. Vrms : 1,33 V 7. Vpp : 2,36 V
Perancangan dan Realisasi Generator Sinyal pada Aplikasi Long Range Navigation (Loran) dengan Metode Phase Locked Loop (PIl) [Rayza Israceswendy)
41
4.2 Pengukuran Dalam Domain Frekuensi 4.2.1 Pengukuran Blok Generator Sinyal Carrier
,
4.2.3 Pengukuran Blok Generator Sinyal Carrier, Generator Sinyal Pemodulasi, Mixer dan BPF
I
I
Pengukuran ini bertujuan untuk mengetabui frekuensi kerja, bandwidth dan level daya keluaran dari blok generator sinyal modulasi. Hasil pengukuran blok:
Gambar 18 Daya keIuaran frekuensi tengah blok
generator sinyal carrier Frekuensi kerja (100 kHz) Frekuensi bawab (92,33 kHz) Frekuensi atas (109,67 kHz) Bandwidth 4.2.2 Pengukuran Pemodulasi
Blok
Gambar 20 Daya keluaran frekuensi tengah keluaran dari blok mixer dan BPF
: - IS, 83 dBm : - 97,3 dBm : - 96,59 dBm ; 17,34 kHz Generator
Sinyal
Pengukuran ini bertujuan untuk mengetabui level daya keluaran, bandwidth dan frekuensi kerja dari blok generator sinyal modulasi. Hasil pengukuran blok generator sinyal modulasi adalah
Gambar 19 Daya keluaran frekuensi tengah generator sinyal Pernodulasi Frekuensi kerja (837 Hz) Frekuensi bawah (831 Hz) Frekuensi atas (844 Hz) Bandwidth
42
,
: -57,59 dBm : - 100 dBm : - 100 dBm : 13 Hz
Frekuensi kerja (100 kHz) : - 82,5 dBm Frekuensi bawah (90 kHz) : - 96,33 dBm Frekuensi atas (110, kHz) ; - 92,33 dBm Bandwidth : 20 kHz 4.2.4 Pengukuran Blok Generator Sinyal Carrier, Generator Sinyal Pemodulasi, Mixer, BPF dan Amplifier Pengukuran ini bertujuan untuk mengetabui frekuensi kerja, bandwidth dan level daya keluaran dari blok generator sinyal modulasi. Hasil an blok
Gambar 21 Daya keluaran frekuensi tengah blok keluaran mixer, BPF dan amplifier Frekuensi tengah ( 104 kHz) Frekuensi bawah (90 khz) Frekuensi atas (110,07 kHz) Bandwidth
: - 47 dBm : -77,67 dBm : - 76,33 dBm : 20, 07 kHz
IT Telkom Journal on leT Volume 1 Nomor 1 Marel Tahun 2012 \
J
4.3 Pengukuran Amp6fier 4.3.1 Pengukuran Prategangan DC Pengukuran prategangan DC dari amplifier dilakukan dengan menggunakan alat ukur multimeter digital. Dari basil pengukuran diperoleh hasil sebagai berikut: VCC = 12 Volt VCE=3V VBE=O,70V Ic=6mA Ie= 5,4mA Ib=30uA P= 180 Tegangan VBE sudah memenuhi syarat aktif transistor, yaitu lebih besar atau sarna dengan 0.7 Volt. 4.3.2 Pengukuran Gain Pengukuran gain amplifier dilakukan dengan menggunakan alat ukur spectrum analyzer. Penguknran dilakukan sejalan dengan penguknran level daya dari setiap perangkat. Dari hasil penguknran daya pada output mixer dengan BPF dan daya output amplifier diperoleh gain sebesar dB. Nilai gain diperoleh dari : Gain = Po amplifier - Po mixer = (- 47 dBm) (- 82,S dBm) = 35,S dB 4.4 AnaBsa Basil Pengukuran Tabel2 Hasil Pe Blok
OI00skop
GeneratorSinyal Carri "Vp-p =4O.5mV. periode =10us. duty cyclt!' 58%
Smy. Vp-p =282 mV. periode =1200 us,
Generator Modulasi
duty cyclt!' 20% Sinya Vp-p =66OmV, Generator Camer; Generato prf =827,BHz, SinyaJ Moduk1s< MIX< ,Jarak antar puI..
danBPF
=952 us, oeriode = 1,21 ms Sbrya Vp-p =2,36 V, Generato prf=836,l Hz,
Generator Carrier, Sinyal Modu""'_" BPF, dan amplifier
Lebar antar pulsa = 948us,
oeriode = 1196 us
4.4.1 AnaBsa SUdut Pandang Frekuensi GeneraJorSinyal Carrier Nilai frekuensi yang dihasilkan oleh blok generator ini mendekati hasil perancangan yaitu 100 kHz. Hasil yang didapat akurat sesuai dengan hasil perancangan dengan sedikit ripple. IC XR 2206 terbukti dapat menghasilkan frekuensi yang tepat dan stabil Pada rangkaian ini resistor yang ada diganti dengan potensiometer dikarenakan sulitnya mencari resistor yang stabil. b. Generator Sinyal Modulasi Nilai frekuensi yang dihasilkan oleh generator sinyal kotak ini sudah sesuai dengan perancangan yaitu 833,3 Hz. Hal ini membuktikan kualitas metode PLL sebagai penyetabil antara sinyal keluaran dan sinyal masukan. c. Generator Sinyal Carrier, Generator Sinyal Modulasi dan Mixer Nilai frekuensi yang dihasilkan dari output dari mixer sesuai dengan perancangan yaitu 100 kHz. PRF yang dihasilkan mendekati dengan perancangan yaitu 827,8 Hz. Terjadi pergeseran sebesar 5,5 Hz yang disebabkan oleh ketidakstabilan IC dan keakuratan dari raogkaian resistor dan kapasitor sehingga frekuensi menjadi bergeser dari 833,3 Hz menjadi 827,8 Hz, kemudian pergeseran frekuensi ini timbul akibat pematchingan yang kurang presisi antar blok pada generator sinyal dengan mixer maupun dengan filter, dan teknik peyolderan yang kurang baik. d. Multivibrator, Multip6er Frequency, Mixer, dan Amp6fier Nilai frekuensi yang dihasilkan dari output amplifier bergeser sejauh 2,8 Hz. Pergeseran frekuensi terjadi dari 833,3 Hz menjadi 836,1 Hz meskipun demikian pergeseran yang ini tidak begitu mempengaruhi lebar pulsa. Lebar pulsa memang menjadi lebih sempit sebesar 248 us dari 240 us. Jika dibandingkan dengan perancangan sebesar 200 hingga 250 us, nilai ini masih berkisar dari perancangan tersebut.
a.
sp«tr"'" Ano/y:n' Frelwen~:l00
KHz,
bandwidtb20 kHz
daya: -15.3 dBm Frekuen~:833,3 Hz 8 _ : 13Hz Daya: - 57,59 d8m Frelwen~:l00 kHz,
bandwidtb20 kHz,
daya:-82,5d8m
4.4.2 AnaBsa Dari Sudut Pandang Waveform GeneraJorSinyal Carrier Waveform yang dihasilkan oleh generator sinyal carrier sesuai dengan perancangan yang berbentuk gelombang sinusoidal hal ini carrier dikarenakan generator sinyal menggunakan metode PLL yang menjadikan sinyal output ini menjadi stabil dan dikunci sesuai dengan sinyal input. b. Generator Sinyal Modulasi Waveform yang dihasilkan oleh generator sinyal modulasi sesuai dengan perancangan yaitu gelombang dengan bentuk kotak, hal ini juga membuktikan metode PLL sebagai kendali sinyal otomatis yang menyesuaikan
a.
F_:lOOkHz, 8a_: 20,07 kHz, Daya: -47d8m
Tabel 3 Hasil Perancangan terhadap realisasi No.
Parameter
Rancangaa
Realisasi
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Waveform Frekuensi 8andwidth PRF PRI Power Teaanaan
Envelope 100 kHz 20kHz 833,3 Hz lms 13d8m ±lVoIt
kotak 100 kHz 20,07 kHz 836,1 Hz 948 us -47,00 dBm 2,36 V
Perancaogan dan Realisasi Generator Sinyal pada Aplikasi Long Range Navigation (Loran) dengan Metode Phase Locked Loop (PII) (Rayza Israceswendy)
43
sinyal output terhadap sinyal input. Amplitudo yang rendah ini disesuaikan dengan IC 4066 untuk proses mixing. Hal ini dikarenakan IC 4066 membutuhkan input yang dengan tegangan yang rendah. c. Generator SinyaJ Carrier, Generator Sinyal Modulasi, dan Mixer Waveform yang dihasilkan oleh output mixer ini kurang mendekati dengan perancangan yaitu sinyal envelope. Sinyal yang dihasilkan ini merupakan kondisi yang tidak match dimana seharnsnya sinyal carrier yang bertemu dengan sinyal kotak berpulsa I akan menampilkan sinyal sinus dan ketika bertemu dengan sinyal kotak berpulsa 0 akan bernilai O. Namun yang terealisasi jauh dari harapan, hal ini disebabkan oleh perbedaan amplitude yang cukup jauh, kondisi yang tidak matching, kemudian IC MC 4066 tidak mempunyai kecepatan yang sesuai dengan sinyal kotak sebagai clock sehingga timbul ripple yang besar akibat perkalian dari sinyal sinusoidal dan sinyal kotak dengan nilai amplitudo yang berbeda. d. Generator Sinyal Carrier, Generator Sinyal Modulasi, Mixer, dan Amplifier Waveform yang dihasilkan oleh output amplifier tidak jauh berbeda dengan output mixer namun lebih banyak ripple dikarenakan ketika sinyal carrier bertemu sinyal kotak bernilai 0 maka nilainya akan menjadi tidak tepat 0 sehingga masih ada bentuk sinusoidal dalam pulsa benilai O. Namun untuk sinyal kotak berpulsa I, berhasil dicampur dengan sinyal sinusoidal sehingga bentuk nilai berpulsa I akan sinusoida!. Gelombang sinusoidal ini akan dicampurkan dengan lebar pulsa kotak yang bernilai 240 us sedangkan sinyal sinusoidal bernilai 10 us. Oleh karenanya akan ada sinyal sinusoidal berjumlah 24 pulsa yang akan dihasilkan dengan nilai pulsa 1. Perbedaan hasil antara antara keluaran amplifier dengan tanpa amplifier terletak pada ripple yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan oleh hal ini disebabkan oleh perbedaan amplitude yang cukup jauh, kondisi yang tidak matching serta dari factor eksternal seperti PCB single layer dan teknik penyolderan 4.4.3 Analisa Dari Sudut Pandang domain Frekuensi a. Generator Sinyal Carrier Hasil daya keluaran dari sinyal carrier adalah 15,3 dBm. Nilai ini berarti daya yang dihasilkan senilai dengan 29 mW. Jika komponen mempunyai arus keluar sebesar 25 mw dan tegangan yang dihasilkan adalah I V dari realisasi yang diinginkan maka hasil ini sudah mendekati hasil peraneangan dimana
44
Vrms hanya sebesar 40,5 mV. Bandwidth yang dihasilkan pun sudah sebesar 20 kHz, dimana bandwidth LORAN memang termasuk bandwidth dengan lebar yang sempit. b. Generator Sinyal Modulasi Hasil daya keluaran dari sinyal modulasi adalah - 57,59 dBm Nilai ini berarti daya yang dihasilkan senilai dengan 1,61 uW. Hasil ini eukup jauh dari apa yang ingin di realisasikan yaitu sebesar 13 dBm Sedangkan dari Vrms yang dihasilkan 282 mV, maka arus yang dihasilkan sangat keeil sehingga nilai daya keluaran menjadi keei!. Sedangkan bandwidth yang dihasilkan sebesar 13 Hz c. Generator Sinyal Carrier, Generator Sinyal Modnlasi, Mixer ,dan BPF Hasil daya keluaran dari keluaran mixer adalah -82,5 dBm. Nilai ini berarti daya yang dihasilkan senilai 5,62 nW. Hasil ini eukup jauh dengan daya keluaran yang diharapkan. Hal ini dapat berarti terdapat kondisi yang tidak match antara nilai dari per blok. Sedangkan bandwidth yang dihasilkan sebesar 20 kHz. Dimana lebar pulsa didapt sebesar yaitu 256 us dan lebar antar pulsa didapat sebesar 952 us. Hal ini sudah memenubi dari spesifikasi yang ingin dihasilkan. Nilai dari daya menjadi prioritas kedua dikarenakan dari sistem LORAN sendiri pada dasamya membutuhkan daya sebesar 2 MW. Hal ini terjadi dari sistem yang tidak match dan penggunaan komponen yang tidak sesuai d. Generator Sinyal Carrier, Generator Sinyal Modulasi Mixer, BPF ,dan Amplifier Hasil daya keluaran dari keluaran setelah ditambahkan blok amplifier adalah -47 dBm Nilai ini berarti daya yang dihasilkan senilai 19,9 us. Dimana blok amplifier sendiri mempunyai nilai sebesar 35,5 dB. Hasil ini sudah menguatkan dari keluaran tanpa amplifier. Bandwidth yang dihaslkan juga tidak jauh berbeda yaitu sebesar 20, 07 kHz. Frekuensi kerja pun tidak berubah tetap sebesar 100kHz. Lebar pulsa yang dihasilkan 248 dan jarak antar pulsa sebesar 948 us. Hasil ini tidak merubah spesifikasi dari keluaran mixer hanya menguatkan daya dari keluara 4.4.4 Analisa Kesalahan Realisasi Terhadap Sistem LORAN a.
Aspek Kualitatif Analisa mengenai aspek ini berbicara tentang perbandingan antara penggunaan sinyal kotak sebagai pemodulasi dan sinyal envelope dalam sistem LORAN. Sinyal envelope digunakan untuk rnengatasi adanya redaman pada saat sinyal dikirimkan. Berdasarkan persamaan 2.1 menyatakan bahwa
IT Telkom Journal on leT Volume 1 Nomor 1 Maret Tahun 2012
,
pulsa akan meningkat dengan eepat agar penerima mendapatkan informasi sebelum redaman skywave muneul. Kemudian setelah pulsa meningkat dengan eepat dan meneapai amplitudo maksimum, pulsa akan menurun dengan lambat untuk menahan energi untuk mencapai bandwidth kerja dari 80 kHz hingga 120 kHz. Pemodelan pada penelilian ini adalah penggunaan sinyal kotak sebagai pengganti model dari sinyal envelope. Keunggulan dari siyal kotak adalah penggunaan yang mudah. Komponen yang ada di pasaran mendukung dalarn pembentukan sinyal kotak. Kemudian sinyal kotak memberikan kestabilan dalam pembentukan waveform. Hal ini mengakibatkan informasi terdapat pada keseluruhan pulsa dan mudah dibaea oleh penerima. Energi yang dignnakan akan efisien karena stabil pada keselnrnban lebar pulsa. Kekurangan yang ada terdapat pada redarnan. Jika terkena redaman oleh skywave sinyal akan sulit dibaca oleh peneritna. Untuk mengnrangi redaman ini, daya yang dignnakan dinaikan. Seeara polaritas bentuk sinyal kotak sangat baik dignnakan dikarenakan dapat menghasilkan bandwidth yang lebar sedangkan pada sistem LORAN bandwidth yang dibasilkan keeil. Bandwidth yang kecil ini dignnakan dalam 3 layanan dalam pentransmisian sinyal. Namun secara identifikasi sinyal kotak akan sulit diidentifikasi oleh penerima karena akan dianggap sama pada tiap amplitudo sehingga dikbawatirkan kelitu dalam pentafsiran infurmasi. b.
Aspek Kuantitatif Aspek ini berbicara mengenai keakuratan penggnnaan sinyal LORAN dengan bentuk envelope dan bentuk yang dihasilkan pada penelitian ini. Berdasarkan standar zero crossing terse but diukur hingga ke pulsa tersebut sehingga terhitung nilai TD. Berdasarkan data referensi nilai TD yang terdapat dalam pulsa LORAN dengan bentuk envelope tersebut adalah 1404 us. Kemudian nilai TD tersebut akan diolah menggunakan software Matlab sehingga dari nilai TD tersebut akan dikonversi terhadap kordinat lintang dan derajat. Dengan memasukan nilai TD sebesar 1405 us pada TD, dan TD y didapatkan nilai koordinat lintang dan bujur yaitu penerima berada pada lintang 5° 27,50 dan bujur 48 38,980. Sedangkan hasil simulasi pada sinyal kotak menyatakan bahwa letak kordinat lintan~ dan bujur penerima adalah pada lintang 5 27,40 danbujur48390.
Jarak yang diperoleh dengan menggnnakan sinyal LORAN dengan waveform envelope adalab 5091,257 km dari stasiun master. Sedangkan dengan menggunakan sinyai dengan waveform kotak adalah 5100,14 km dari stasiun master. Perbedaan jarak yang teIjadi adalab sebesar 8,883 km dari jarak semula. Berdasarkan basil simulasi tersebut dengan pemodelan format sinyal dari bentuk envelope ke bentuk kotak dapat dilakukan terhadap sistem Hasil konversi dari TD menunjukan bahwa dengan sinyal kotak ini mempunyai keakuratan 99,82% . Namun perlu diperhatikan kondisi ber1aku pada penerima yang mampu mendeteksi sinyal penerima berdasarkan pulsa kedatangan sehingga zero crossing dapal dihitung. 5. 5.1
Penutup Kesimpulan
Dari keseluruhan proses peraneangan, realisasi, pengnkuran, dan analisis generator sinyal, dapat disimpulkan beberapa hal berikut ini : I. Generator sinyal LORAN pada penelilian ini dapat diaplikasikan pada system LORAN dikarenakan perubaban waveform tetap memberikan keakurasian sebesar 99,82% dalam penentuan posisi. Perubahan waveform ini berfungsi untuk memperlebar bandwidth taupa mengurangi keakuratan dalam penentuan posisi. Namun untuk penentuan posisi memerlukan beberapa kondisi dalam peneritna seperti kondisi noise dan redaman sky wave, metode penghitungan zero crossing 2. Dari hasil pengukuran, blok generator sinyal carrier yang berfungsi sebagai generator sinyai sinusoidal menghasilkan waveform sinusoidal yang stabil akibat metode PLL dengan Ie XR2206 sehingga efektif dalam peraneangan dan realisasi. Hal ini juga berlaku untuk blok generator sinyal modulasi yang berfungsi sebagai generator sinyal kotak menghasilkan waveform kotak dengan kestabilan yang tinggi. Hasil peraneangan dapat terealisasi dengan baik, namun dengan kondisi resistor dan kapasitor yang kurang akurat menurunkan kualitas dari kedua waveform tersebut. 3. Keluaran generator sinyal dapat mengbasilkan sinyal LORAN dengan waveform envelope pada frekuensi 100kHz. Ripple yang dihasilkan sedikit. Namun waveform envelope terhadap sinyal yang telah di mixing belum menghasilkan bentuk yang sesuai dengan teorinya. Hal ini dikarenakan tidak terjadi kondisi matching antara kedua generator dengan mixer dan spefikasi yang hams dipenuhi oleh mixer lidak terpenuhi sehingga tidak terjadi transfer daya maksimum,
Perancangan dan Realisasi Generator Sinyal padaAplikasi Long Range Navigation (Loran) dengan Metode Phase Locked Loop (PU) (Rayza Israceswendy]
45
kemudian sinyal modulasi menggunakan sinyal kolak dimana mempunyai amplitudo yang sama dalam pulsa bernilai I. Kemudan juga adanya faktor eksternal dari ketersediaan komponen, pencetakan PCB single layer, teknik penyolderan membuat kondisi pulsa LORAN tidak dapat dihasilkan dengan sempurna. 4. Daya keluaran dari sistem LORAN sendiri belum sesuai dengan yang spesifikasi awal. Meski menjadi prioritas kedua level daya keluaran LORAN yang mencapai 2 MW sehingga dalam penelitian ini direduksi menjadi 25 mW atau -13 dBm dikarenakan dari komponen dan juga kearnanan kerja. Hasil yang dicapai dengan amplifier hanya mencapai -47 dBrn, namun untuk level tegangan sudah melebihi spesifikasi yang diinginkan yaitu sebesar 2,36 V 5. Penggunaan komponen untuk frekuensi rendah sangat mempengaruhi kinerja dari perangkat yang dibuat, nilai komponen yang terdapat di pasaran masih sulit didapat sehingga hams mencari nilai pendekatan dan menurunkan tingkat keakuratan. 6. Teknik penyolderan untuk sangat mempengaruhi kinerja perangkat itu sendiri.
S.2 Saran Untuk pengembangan penelitian selanjutnya,
maka penulis memberikan beberapa saran sebagai berikut: I. Ketelitian dalam perancangan dan realisasi
2.
3.
4.
5.
46
generator sinyal sangat diutamakan untuk memperoleh hasil yang sinkron antara perancangan dan realisasinya. Penelitian dapat dilanjutkan dengan merealisasikan generator sinyal LORAN dengan layanan yang berbeda seperti untuk layanan waktu dan Iayanan pesan. Penelitian dapat dilanjutkan dengan merealisasikan generator sinyal dengan menggunakan metoda yang berbeda seperti DDS atau non linear transmission sehingga dapat memberikan yang terbaik dalam perancangan generator. Penelitian dapat dilanjutkan dengan menambahkan mikrokontroler untuk mengontrol jumlah pulsa dan jarak antar pulsa ke 8 danke 9. Sebaiknya untuk perangkat frekuensi rendah menggunakan PCB multi layer.
DAFfAR PUSTAKA
[I]
"Penelitian: Assabiq, Furqan Ulal., Perancangan dan Realisasi Subsistem dari Perangkat Penerima Sinyal Navigasi LORAN-C Berbasis FPGA ", Bandung: ITIELKOM., 2007. Bowick, Chriss., "RF Circuit Design ", [2] Indiana: Howard W. Sarns & Co, Inc., 1982. [3] Dana, Peter H., "LORAN C Signal International Reflections ", California: Loran Association Long Beach., 1990. ECKER, W.J., "LORAN-C User [4] Handbook", Washington DC: Office of Navigation Safety and Waterway Services., 1980. [5] Fisher, A.J., "The LORAN C Cycle Identification Problem", USA: Department of Computer Science, University of York., 1999. [6] Muharmansyab, RD Andhika, "Penelitian: Perancangan dan Realisasi Perangkat Pemancar Sinyal LORAN-C Berbasis FPGA ", Bandung: ITIELKOM., 2007. [7] Nurcahyo, Thomas Yogi, "Penelitian: Perancangan Prototype Perangkat Pembangkit dan Pendeteksi Sinyal LORAN pada Tingkat Baseband", Bandung: ITIELKOM., 2006. Rizqiawan, Arwindra., "LPKEE ITB~ [8] students blog :Phase Lacked loop", Bandung: ITB., 2009. Ramadhani, Uri Arta., "Penelitian: [9] Perancangan Dan Simulasi Untuk Penentuan Posisi Longitude-Latitude Pada Penerima LORAN-C Dengan Menggunakan Metode RAZlN", Bandung: ITIELKOM., 2010. [10] Sekar, Ekas Tuti., "Penelitian: Perancangan Dan Realisasi Irformasi Timing dan Paging pada Sinyal LORAN-C Berbasis FPGA ", Bandung: ITIELKOM., 2008. [11] Sirnanjuntak, Franky Ariadi., "Penelitian: Perancangan dan Realisasi Generator Pulsa Pada Aplikasi Ground Penetrating Radar (GPR) dengan Metode Timing Switched", Bandung: ITIELKOM, 2009. [12] Tooley, Mikey., "Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi ", Jakarta: Erlangga., 2003.
IT Telkom Journal on leT Volume 1 Nomor 1 Maret TabuR 2012
,
