Laporan Pendahuluan Mikrostrip Andi Maisuri [PDF]

Citation preview

. LAPORAN PENDAHULUAN JARINGAN TELEKOMUNIKASI



PENGUKURAN MIKROSTRIP



OLEH :



NAMA : ANDI MAISURI NIM : 42219032 KELAS : 3B D4 TRJT



PROGRAM STUDI D4 TEKNOLOGI REKAYASA JARINGAN TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG 2021



MIKROSTRIP I.



II.



TUJUAN PRAKTIKUM 1. Desain dan fungsi garis mikrostrip planar  Substrat  Perhitungan karakteristik garis  Jenis garis  Distribusi lapangan secara online  Merekam fungsi transfer berbagai jalur 2. Komponen mikrostrip  Directional coupler dan pembagi Wilkinson  Matriks hamburan  Normalisasi  Merekam karakteristik transfer 3. skrup hibrid 90° dan 180°  Investigasi fungsi alih  Pengukuran faktor refleksi 4. Filter garis mikrostrip  Menyadari filter dengan microstrips  Merancang filter mikrostrip  Filter lolos rendah dari urutan ke-3 dan ke-5  Filter band-pass (edge-coupled)  Filter penghenti pita (elemen kupu-kupu) 5. Investigasi sirkuit mikrostrip kompleks  Amplifier yang menggabungkan teknologi MMIC  o Amplifier FET dengan noise rendah  o Merekam fungsi transfer Teori Dasar 2.1 Kalibrasi Penganalisis jaringan harus dikalibrasi untuk meminimalkan kesalahan pengukuran sistemik. Komponen individual sistem pengukuran dapat menghasilkan kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh frekuensi intrinsik dan respons fase. Mengkalibrasi sistem mengkompensasi kesalahannya dan sangat meningkatkan akurasi pengukurannya. Untuk tujuan ini, berbagai standar kalibrasi dari sifat kelistrikan yang diketahui secara berurutan dihubungkan ke penganalisis jaringan dan kemudian digunakan untuk mengukur nilai. Koefisien untuk mengoreksi kesalahan dalam nilainilai ini kemudian dapat ditentukan melalui perbandingan dengan nilai yang dihitung dengan mempertimbangkan sifat listrik standar kalibrasi yang diketahui. Nilai-nilai yang diukur kemudian diseimbangkan melalui koefisien kesalahan tersebut untuk memperbaiki kesalahan sistemik. Setiap perubahan dalam rentang frekuensi, amplitudo transmisi atau jalur pengukuran harus diikuti dengan kalibrasi ulang.



Rentang frekuensi operasi adalah 1 - 2 GHz. Komponen mikrostrip yang digunakan dalam kursus ini memiliki frekuensi operasi sekitar 1,5 GHz. 2.2 Pengenalan Produksi sirkuit frekuensi tinggi dan sirkuit gelombang mikro menggunakan saluran koaksial atau berongga sangat rumit dan mahal.



”Kathrein” Sirkuit seperti itu hanya sesuai untuk memenuhi persyaratan khusus, mis. realisasi filter curam, low-loss atau transmisi daya tinggi.



Stub line made by Spinner Akibatnya, sirkuit microwave planar digunakan sebagai gantinya untuk mewujudkan sirkuit terpadu yang ringkas. Terdiri dari berbagai substrat dan lapisan logam, sirkuit ini sebagian besar didasarkan pada teknologi PCB (papan sirkuit tercetak). Elemen garis, komponen aktif dan pasif serta MMIC (sirkuit terintegrasi gelombang mikro monolitik) digabungkan untuk membentuk sirkuit kompleks pada substrat yang sesuai.



Low-noise converter Garis mikrostrip terdiri dari strip konduktif terbuka asimetris yang dipisahkan oleh substrat dielektrik dari bidang dasar. Garis mikrostrip biasanya digunakan di sirkuit yang beroperasi pada frekuensi mulai dari beberapa ratus megahertz hingga sekitar 20 gigahertz.



Microstrip line Salah satu keuntungan dari jalur mikrostrip adalah bahwa mereka dapat diproduksi lebih ekonomis dan reproduktif menggunakan bahan yang lebih sedikit. Ini penting terutama dalam kasus sirkuit kompleks di mana sejumlah modul berbeda menggunakan jalur mikrostrip. Keuntungan lebih lanjut adalah propagasi medan rendah mereka di luar struktur planar, meminimalkan pelepasan radiasi ke lingkungan. Untuk alasan ini, banyak sirkuit frekuensi tinggi berdasarkan teknologi mikrostrip dapat dioperasikan tanpa memerlukan rumah kedap udara atau ruang terisolasi.



2.3 Substrat Garis mikrostrip terdiri dari substrat non-konduktif (bahan PCB) dengan tinggi h dan konstanta dielektrik r; bagian bawah substrat dilapisi logam untuk berfungsi sebagai bidang tanah. Terletak di atas substrat adalah garis konduktor atau strip dari penampang yang ditentukan S = w x t. Strip ini biasanya diproduksi dengan mengetsa atau menggiling lapisan logam atas.



Berbagai dielektrik dapat berfungsi sebagai substrat, PTFE yang diperkuat fiberglass (RT/Duroid) sangat sering digunakan. FR4 (rein epoksi yang diperkuat fiberglass) yang biasa digunakan untuk pembuatan papan sirkuit tercetak standar (PCB) biasanya terbukti tidak cocok pada frekuensi di atas 500 MHz atau lebih, karena sudut kerugiannya yang terlalu besar. Untuk aplikasi yang lebih menuntut, penggunaan terbuat dari aluminium oksida dan keramik lainnya. Aluminium oksida memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan kerugian yang rendah, tetapi sangat mahal dan sulit untuk diproses secara mekanis. Substrat dilengkapi di satu sisi atau kedua sisi dengan lapisan konduktif (Cu, Ag). Garis mikrostrip yang digunakan dalam kursus ini dilengkapi dengan FR4 sebagai substrat (FR4 = resin epoksi + fiberglass). Disediakan berikutnya adalah gambaran umum substrat. Hard substrate



Material



Dielectric Formu constant la εR



Loss factor tan δ



Temperat Thermal ure conductiv coefficien ity t W/m°C ppm/°C



Density gr/cc



Aluminium 99.5 %



Al2O3



9.8



0.0001



8.2



35



3.97



Aluminium 96%



Al2O3



9.0



0.0002



8.2



24



3.8



Aluminium nitride



AlN



8.9



0.0005



7.6



290



3.26



Beryllium oxide



BeO



6.7



0.003



6.05



250



Gallium arsenide



GaAs



12.88



0.0004



6.86



46



Galliu m nitride



GaN



Indium phosp hide



InP



Porcelain



5.32 6.1



12.4 6.5



Quartz



3.8



Sapphire



0.0001



0.6



5



2.5



138



2.33



4.8



350



3.2



9.3, 11.5



Silicon (high impedance)



Si (HRS)



Silicon (low imped ance) Silicon carbide



Si (LRS) SiC



10.8



0.002



Soft substrates



2.4 Parameter dan definisi garis Jika sebuah garis dioperasikan pada frekuensi tinggi sehingga panjang garis mengasumsikan urutan besarnya yang sama dengan panjang gelombang frekuensi operasi, seperangkat hukum yang sama sekali berbeda berlaku. Secara fisik, garis digambarkan oleh parameter garis utama L´, C´, R´ und G´, mewakili induktansi, kapasitansi, resistansi dan konduktansi masing-masing.



General line description: System of two coupled, partial differential equations.



Capacitance:



Inductance:



Effective dielectric constant Konstanta dielektrik yang efektif diperlukan untuk menjelaskan distribusi medan dalam dielektrik berlapis yang lapisan atasnya terdiri dari udara sekitar. 1: Strip conductor 2: Substrate εr 3: Ground plane Kerapatan arus dalam konduktor mikrostrip



Effective dielectric constant:



2.5 impedansi karakteristik



Akan salah untuk mewakili properti garis sepenuhnya di dalam sirkuit kecil yang terdiri dari empat komponen. Sirkuit ekuivalen ini seharusnya dianggap sebagai bagian yang sangat pendek dari garis yang terdiri dari jumlah tak terbatas dari bagian tersebut yang dihubungkan bersama. Dalam konteks ini, seseorang berbicara tentang "sistem dengan parameter terdistribusi". Jika sistem linier dari persamaan diferensial parsial yang digabungkan disiapkan dan diselesaikan, persamaan garis berikut diperoleh khusus untuk proses harmonik stasioner:



Uh dan Ih mewakili gelombang maju, Ur dan Ir membalikkan gelombang. Uh , Ih, Ur dan Ir mewakili amplitudo kompleks. Konstanta propagasi ditentukan oleh parameter jalur primer sebagai berikut: α konstanta redaman dan konstanta fase pada frekuensi sudut . Amplitudo kompleks Uh umumnya:



yang dapat disubstitusikan dalam persamaan garis di atas untuk menghasilkan:



Jika ekspresi kompleks ini dipertimbangkan dalam domain waktu, Uh tergantung pada waktu t, koordinat x dan frekuensi sudut ω: Oleh karena itu, kesimpulan berikut dapat ditarik: • Amplitudo berkurang secara eksponensial dengan panjang garis (jika 0). • Untuk semua maksima dari fungsi cos: •t - •x = 1 • Dengan konvensi, interval antara dua maksima dari fungsi cos disebut panjang gelombang (x=λ). Accordingly: β•x = ω•t = 2π = β•λ and β = 2π / λ. In free space: c = λ0 • f. “Impermeabilitas” medium ( 1/√εreff) menentukan perbedaan laju rambat dan panjang gelombang dibandingkan dengan ruang bebas:



and 0 : adalah panjang gelombang di ruang bebas



reff : adalah konstanta dielektrik efektif vph : adalah laju rambat gelombang (kecepatan fase) c : adalah kecepatan cahaya di ruang bebas. Jika komponen medan gelombang secara eksklusif tegak lurus terhadap arah rambat, seseorang berbicara tentang TEM murni (gelombang elektromagnetik transversal). Dalam kasus saluran homogen bebas rugi, hasil bagi tegangan U dan arus I sepanjang saluran tetap konstan dan disebut impedansi karakteristik. Parameter ini dipengaruhi oleh geometri garis, dimana: 2.6 Symmetric microstrip Sebuah mikrostrip simetris (stripline, tri-plate, SL) terdiri dari strip tertanam dalam substrat antara dua bidang tanah logam. Gelombang yang dirambatkan di sini mendekati gelombang TEM. Dalam hal ini, reff = r, semua garis medan diapit di dalam substrat. Keuntungan seperti desain datar dan pelindung yang sangat baik disertai dengan kerugian seperti kerugian yang lebih tinggi dan kesulitan dalam menambahkan komponen yang terkonsentrasi.



E-field at the line input



H-field at the line input



Wave propagation on a symmetric strip line (E-field) Impedansi karakteristik dapat dihitung lebih mudah daripada dalam kasus garis strip asimetris. Persamaan berikut berlaku:



O r



2.7 Asymmetric slot line Garis slot asimetris (SS) dapat dianggap sebagai mikrostrip asimetris “terbalik”. Lapisan logam di atas media berisi slot dengan lebar w, bagian bawah media tidak dilapisi logam. Distribusi medan dan perambatan gelombang diilustrasikan di bawah ini.



E-field at the line input



H-field at the line input



2.8 Double-slot line Garis slot ganda atau coplanar waveguide (CPW) adalah garis slotted simetris yang terdiri dari strip logam yang diposisikan di antara dua bidang tanah luar yang dilapisi logam, semuanya ditanggung di satu sisi substrat bermutu tinggi. Keunggulan jalur ini adalah dispersinya yang rendah. Impedansi karakteristik hanya bergantung pada rasio (w adalah lebar strip logam, G jarak ke luar, bidang tanah logam). Ini dengan mudah memungkinkan modifikasi geometris. Garis coplanar dapat dikemas dengan sangat rapat tanpa menimbulkan interferensi timbal balik. Karena permukaan logam semuanya terletak pada bidang yang sama, hubungan arus pendek juga dapat dengan mudah direalisasikan. Konstanta dielektrik efektif reff dihitung seperti garis slot asimetris:



2.9 Suspended stripline Stripline tersuspensi adalah mikrostrip asimetris khusus, di mana lapisan atas ditempatkan pada substrat yang sangat tipis dan kemudian dikemas dalam pelindung kedap udara. Kehilangan transmisi sangat rendah, daya diangkut



oleh komponen medan besar di interior yang dipenuhi udara. Bidang kebocoran besar di atas garis strip dapat bermanfaat dalam sejumlah aplikasi, mis. untuk antena pada printer yang menulis pada label RFID di bidang yang terkonsentrasi. Bagian atas perisai telah digiling sebagian untuk memungkinkan radiasi terarah. Sangat terlihat adalah lebar relatif strip yang memberikan dimensi melintang 15 hingga 20 mm pada saluran dengan impedansi karakteristik 50 , karena tidak adanya "efek penyempitan" oleh dielektrik dan jarak yang relatif jauh ke lantai pelindung. 2.10 Scattering matrix Sebuah matriks hamburan umumnya memiliki format N × N dan berfungsi untuk menggambarkan linier, n-port tanpa sumber.



Elemen diagonal utama ke-i dari matriks hamburan mewakili koefisien refleksi dari port ke-i dengan resistor penskalaan ZL,i jika semua port lain memiliki terminasi bebas refleksi. Elemen di luar Ski diagonal utama dengan k i mewakili koefisien transmisi dari port ke-i ke ke-k. Sebuah matriks hamburan memiliki keuntungan sebagai berikut:  Koefisien matriks hamburan dapat diukur dengan mudah dalam hal komponen frekuensi tinggi. Ini memungkinkan interpretasi langsung dari atribut komponen. Selanjutnya, matriks hamburan sering dapat disiapkan murni melalui analisis grafik.  Matriks hamburan dapat dikembangkan bahkan jika tegangan dan arus tidak dapat ditentukan semudah untuk pandu gelombang TEM, mis. dalam kasus konduktor berongga. Hal ini karena matriks mengasumsikan parameter gelombang standar yang dapat dihitung dari daya, variabel yang dapat ditentukan dengan jelas dengan konduktor berongga, dalam hal ini setiap mode yang memungkinkan propagasi mewakili port.



The scattering matrix



for the 2-port under consideration has a 2 × 2 format:



;



;



Conversion of S-parameters: Logarithmic Sij (in dB) = 20•log(Sij)



Linear Sij = 10Sij (in dB) / 20



S21 adalah gelombang yang berasal dari port 1 dan diukur pada port 2. 2.11 Normalization Untuk menyederhanakan notasi dan perhitungan, matriks hamburan simetris diinginkan untuk menggambarkan komponen transmisi simetris. Koefisien matriks hamburan menggambarkan hubungan antara gelombang yang dinormalisasi masuk dan keluar dari multi-port. Normalisasi di sini berkaitan dengan impedansi karakteristik saluran sebagai besaran referensi. Gelombang masuk, ternormalisasi diidentifikasi dengan a, gelombang ternormalisasi keluar dengan b. Untuk menurunkan matriks hamburan dan gelombang ternormalisasi, mari kita perhatikan bagian garis dari konstanta propagasi dan impedansi karakteristik ZL. Pada titik x = x0, kita mendefinisikan bidang referensi atau port (diwakili oleh garis putus-putus).



2.12 Wilkinson divider Menyerupai garis mikrostrip dalam struktur, pembagi Wilkinson memungkinkan pembagian daya bebas refleksi dan penggabungan sinyal yang



terpisah. Pembagi Wilkinson adalah 3-port, port 1 dihubungkan melalui garis transformasi /4 (dengan struktur cincin dalam kasus ini) masing-masing ke port 2 dan 3. Dengan impedansi karakteristik masing-masing 61 , transformasi /4 garis meningkatkan resistansi beban 50 pada port 2 dan 3 masing-masing menjadi 100 , koneksi paralelnya menghasilkan pencocokan 50 pada port 1. Tata letak pembagi diilustrasikan di bawah ini.



Layout of the Wilkinson divider Sebuah resistor 100-Ω dimasukkan untuk lebih meningkatkan pencocokan pada port 2 dan 3. Mode operasi yang dijelaskan sebelumnya diilustrasikan lebih lanjut di bawah ini. Distribusi input daya pada port 1 di antara port 2 dan 3. Amati aliran daya; sinyal pada kedua output memiliki fase sinkron. Penggabungan dua sinyal input pada port 2 dan 3. Daya dapat terlihat jelas mengalir menuju port 1. Hanya input 2.13 Directional coupler Sebuah coupler directional memungkinkan gelombang maju dan mundur pada garis untuk digabungkan keluar sesuai dengan arah perjalanan mereka. Coupler seperti itu oleh karena itu cocok untuk menentukan faktor refleksi dan variabel yang diturunkan darinya.



Even mode: Magnetic wall



Odd mode: Electric wall



The structure used in this course comprises a λ/4 directional coupler



2.14 Hybrid couplers Coupler hybrid 90° (branch-line) adalah coupler arah khusus yang membagi daya yang diumpankan ke port 1 secara merata di antara port 2 dan 4. Gelombang pada kedua port ini dipindahkan fase sebesar 90° agar sesuai dengan aplikasi tertentu (I/ Q mixer, mixer penolakan gambar). Semua bagian garis di antara sudut-sudut "persegi" memiliki panjang /4. Jika ZLi digunakan untuk terminasi eksternal semua port, impedansi karakteristik antara port 1 dan 2 serta port 3 dan 4 adalah:



90° hybrid coupler (branch-line power divider) The expected results are illustrated below.



2.15 180° hybrid coupler Coupler hibrid 180° (perlombaan tikus) adalah 4-port bebas kerugian dengan pencocokan serba dan transmisi simetris. Coupler cincin ini dapat digunakan untuk pembagian daya yang sesuai (kopling 3 dB) dan pergeseran fasa 180 ° serta sirkuit kumulatif dan diferensial.



180° hybrid (the points marked red represent ports 1, 2, 3 and 4 in clockwise succession)



180° hybrid (the points marked red represent ports 1, 2, 3 and 4 in clockwise succession) The expected results are illustrated below.



2.16 Microstrip filters 2.16.1 Filter design Ada beberapa cara untuk mengembangkan filter yang terdiri dari jalur mikrostrip. Komponen terkonsentrasi dapat digunakan untuk merancang filter terlebih dahulu, setelah itu kemungkinan dicari untuk mewujudkan komponen melalui jalur mikrostrip khusus. Juga tersedia topologi yang didasarkan langsung pada geometri garis mikrostrip nyata; namun, topologi ini sangat kompleks sehingga tidak dapat dihitung tanpa bantuan perangkat lunak CAD (jepit rambut, filter antar-digital). Sejumlah pendekatan standar yang terkenal dapat digunakan untuk mengimplementasikan karakteristik transfer yang diinginkan secara sistematis. Filter Butterworth: Dioptimalkan untuk mencapai kerataan maksimum pada pass-band. Filter Tschebyscheff: Dioptimalkan untuk mencapai pemisahan yang jelas antara pass-band dan stop-band. Filter Bessel: Dioptimalkan untuk mencapai distorsi fase rendah pada pita-pass. Prosedur berikut digunakan untuk merancang filter dengan bantuan komponen terkonsentrasi: Filter lolos rendah selalu diukur terlebih dahulu. Filter high-pass, band-pass dan band-stop didasarkan pada filter low-pass referensi dan berdimensi dengan parameter transformasi yang sesuai (Ref.-LP HP, Ref.-LP BP, Ref.-LP BS). Normalisasi diperlukan untuk implementasi umum; ditentukan untuk tujuan ini adalah frekuensi referensi fB



(biasanya frekuensi cut-off dari filter low-pass yang diperlukan) dan resistansi referensi RB (biasanya impedansi karakteristik). Hal ini diperlukan untuk menetapkan, dalam batas yang layak, kualitas dan kinerja yang akan disampaikan oleh filter lolosrendah. Untuk tujuan ini, skema toleransi yang ditunjukkan di bawah ini diturunkan dari karakteristik low-pass yang ideal.



2.16.2 Special microstrip structures Selain struktur low-pass khusus yang tersedia adalah sejumlah filter mikrostrip, beberapa di antaranya diilustrasikan di bawah ini.



A: Band-pass with coupling capacitances B: Low-pass and band-stop with open-circuit stub lines C: Band-pass with short-circuited stub lines D: Band-pass with coupled stub lines short-circuited at one end (inter-digital filter) E: Band-pass with coupled lines (parallel coupled line filter) F: Band-pass with coupled lines (hairpin line filter) The expected results are illustrated below. The relatively high insertion loss evident here is attributable to the use of economical FR4 material.



2.17 Low-pass of the 3rd order Filter low-pass idealnya harus mentransmisikan semua komponen frekuensi hingga frekuensi cut-off tanpa redaman apa pun, dan sepenuhnya menekan semua komponen frekuensi di atas frekuensi cut-off. Semakin tinggi urutan filter lolos rendah, semakin besar penekanan frekuensi di atas fg. Urutan filter menunjukkan jumlah elemen penyimpanan energi (induktansi dan kapasitansi) di dalam filter. Ditampilkan di bawah ini adalah filter mikrostrip LC orde ketiga. Filter ini memiliki tiga garis rintisan yang terdiri dari induktansi dan kapasitansi: Garis rintisan panjang dan sempit adalah induktansi, garis rintisan lebar pendek adalah kapasitansi. Terletak di tengah, baris terakhir ini adalah rangkaian terbuka D/8 yang berfungsi sebagai kapasitansi transversal dengan ground sebagai referensi.



Low-pass filter of the 3rd order (S04100-9Q) The expected measurement curves are shown below.



2.18 Low-pass of the 5th order Filter low-pass orde ke-5 dapat digunakan untuk pengukuran komparatif untuk menunjukkan pengaruh orde (jumlah elemen penyimpan energi) pada karakteristik transfer filter.



Low-pass filter of the 5th order (S04100-9R) The measurement curves below show the resultant improvement in frequency response.



2.19 Band-pass Terdiri dari rangkaian sambungan filter lolos-tinggi dan filter lolos-rendah, filter lolos-pita hanya mengizinkan lewatnya frekuensi yang terletak di dalam rentang frekuensi/panjang gelombang pengenal filter.



Band-pass filter of the 5th order (edge-coupled filter) The expected results are illustrated below.



2.20 Band-stop Band-stop tidak sama dengan band-pass. Penggunaan komponen LC terkonsentrasi terbukti bermasalah dalam rentang gelombang mikro, dimensi komponen tidak lagi dapat diabaikan dibandingkan dengan panjang gelombang pada frekuensi tinggi (dari 300 MHz). Sebaliknya, filter saluran mikrostrip mengurangi kerugian melalui kopling dan secara efisien menekan fungsi harmonik, sehingga memberikan respons yang baik pada pita-lewat dan pitahenti.



Band-stop filter (top), butterfly element (bottom) The expected results are illustrated below.



2.21 Amplifier with MMIC Amplifier adalah konstituen dasar dari setiap sistem yang menggabungkan teknologi frekuensi tinggi. Tahap input sistem radio memerlukan amplifier ultra-low-noise karena sinyal lemah yang diterima di sini. Amplifier di tahap selanjutnya dan – tentu saja – dalam arsitektur transmisi harus sangat stabil saat menangani sinyal besar.



Terutama sirkuit sederhana diperoleh dengan menggunakan MMIC (sirkuit terintegrasi gelombang mikro monolitik) sebagai elemen semikonduktor aktif. Produsen semikonduktor menawarkan komponen yang telah dicocokkan sebelumnya dengan mekanisme internal dengan impedansi karakteristik 50 .



MMIC amplifier (SO4100-9U) Dalam tata letak ini, kapasitor kopling terlihat didahului oleh filter low-pass yang menempatkan batas atas pada respons frekuensi. Di sini, penting untuk menggunakan kapasitor kopling yang kompatibel dengan frekuensi tinggi, karena kapasitor dapat menunjukkan resonansi paralel dari 1 GHz dan seterusnya, tergantung pada kapasitansinya. HF-choke juga harus dipilih dengan hati-hati, dengan memberikan perhatian khusus pada penurunan induktansi pada nilai ID yang tinggi. Parameter hamburan diukur untuk seluruh rangkaian diilustrasikan di bawah ini.



2.22 Low-noise FET amplifier Percobaan ini menggunakan penguat FET berbasis teknologi PHEMT (transistor mobilitas elektron tinggi semu). Dalam rentang frekuensi dari 1 hingga 2 GHz, jenis transistor ini dicirikan oleh tingkat kebisingan yang sangat rendah kurang dari 1 dB di seluruh rangkaian. Dalam diagram rangkaian, komponen aktif ini juga terlihat memiliki dua terminal sumber. Yang sangat penting di sini adalah nilai induktansi kecil di saluran sumber, nilai-nilai ini sangat mempengaruhi stabilitas rangkaian secara keseluruhan. Untuk titik operasi DC-nya, transistor membutuhkan bias gerbang negatif sehubungan dengan terminal sumber. Titik operasi ini diatur secara otomatis oleh penurunan tegangan melintasi resistor sumber, level DC gerbang sama dengan potensial ground. Jaringan pada input berfungsi untuk pencocokan impedansi karakteristik hingga 50 . Pembagi tegangan induktif pada port output juga dimaksudkan untuk mengoptimalkan karakteristik refleksi output. Untuk mencapai independensi dari sifat induktansi SMD yang sebenarnya, jumlah komponen sebanyak mungkin dirancang sebagai garis strip.



FET amplifier (SO4100-9V) Di sini juga, karakteristik penguat yang diukur ditunjukkan dalam satu set lengkap parameter hamburan.



III.



Alat dan Bahan  Equipment







Network analyzer







Microstrip lines







Accessories



Measuring cable SO4100-8X IV. Langkah Percobaan 4.1 Kalibrasi Hubungkan pemancar ke penerima penganalisis menggunakan kabel yang disertakan dengan adaptor SMA-ke-SMA yang diselingi. Juga ingat elemen redaman 10dB.



1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Salin hasil pengukuran (klik kanan pada diagram) ke placeholder yang disediakan di bawah ini. Ubah ke plotter diagram Bode dan klik item menu "Calibration". Tunggu hingga penganalisis telah dikalibrasi (lihat animasi di bawah).



1. Mulai pengukuran lain. 2. Tentukan maksimum dan minimum respons amplitudo (aktifkan kursor dengan mengklik ). 3. Salin hasil pengukuran ke placeholder yang disediakan di bawah ini. 4.2 Types of microwave strip line Atur percobaan seperti yang digambarkan di bawah ini.



Semua sambungan sekrup harus kencang (dikencangkan secara manual, tanpa alat). Kontak yang longgar akan menyebabkan kesalahan dan menghasilkan hasil pengukuran yang salah. Ganti adaptor SMA-ke-SMA ditunjuk sebagai "Sampel garis".



dengan papan SO4100-9K yang



Hubungkan kabel ke garis mikrostrip atas pada papan. Kerugian penyisipan adalah yang terjadi ketika dua port atau multiport dimasukkan ke dalam sirkuit. Kehilangan penyisipan diukur dalam dB (A = S21= P1 / P2). P1: daya masukan; P2: daya keluaran



Prosedur percobaan 



Koneksi sederhana tanpa pencocokan 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. 



Matched, asymmetric line Ulangi pengukuran untuk garis tengah.







Double-slot line (coplanar waveguide) Ulangi pengukuran untuk garis tengah.



4.3 Wilkinson divider Experiment setup Siapkan percobaan seperti yang ditunjukkan berikutnya.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke input pembagi Wilkinson (port 1). 2. Hubungkan output pembagi Wilkinson (port 2) ke penerima penganalisis jaringan. 3. Hubungkan output bebas pembagi Wilkinson (port 3) ke resistor pemutus 50-Ω. Sinyal keluaran pembagi Wilkinson terdistorsi (yaitu distribusi daya rusak) jika keluaran yang tidak digunakan tetap terbuka. Experiment procedure



1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. Ukur respons amplitudo pada port 3 (penghentian resistor pada port 2). 4.4 Directional coupler Experiment setup Siapkan percobaan seperti yang ditunjukkan berikutnya.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke port input directional coupler 1. 2. Hubungkan port output 3 ke penerima penganalisis jaringan. 3. Hubungkan port bebas ke resistor pemutus 50-. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.  



Daya di port 3 di feed ke port 1 directional coupler (lengan utama); port 2 dan 4 diakhiri dengan 50 . Kopling daya dari lengan utama directional coupler ke lengan sekundernya pada feed ke port 1;port 3 dan 4 diakhiri dengan 50 .







Kopling daya parasit dari lengan utama directional coupler ke lengan sekundernya pada umpan ke port 1;port 2 dan 3 diakhiri dengan 50



4.5 90° hybrid coupler Experiment setup Siapkan percobaan seperti yang ditunjukkan berikutnya.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke port 1 dari coupler hibrid 90°. 2. Hubungkan port 2 ke penerima penganalisis jaringan. 3. Hubungkan setiap port bebas ke resistor pemutus 50-. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. Insertion loss S21 Experiment 2: Measurement of coupling loss 1. Hubungkan port 4 ke penerima penganalisis jaringan. 2. Hubungkan masing-masing port bebas ke resistor pemutus 50-. 3. Mulai pengukuran melalui ikon 4. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. Coupling loss S41 Experiment 3: Measurement of insulation loss 1. Hubungkan port 3 ke penerima penganalisis jaringan. 2. Hubungkan masing-masing port bebas ke resistor pemutus 50-.



3. Mulai pengukuran melalui ikon. 4. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. 4.6 180° hybrid coupler Experiment 1: Measurement of insertion loss



1. Kalibrasi sistem (lihat bagian berjudul "Kalibrasi"). 2. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke port 1 dari coupler hibrid 180°. 3. Hubungkan port 4 ke penerima penganalisis jaringan. 4. Hubungkan masing-masing port bebas ke resistor pemutus 50-. 5. Buka diagram Bode



.



6. Mulai pengukuran . 7. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. Experiment 2: Measurement of insulation loss 1. Hubungkan port 3 ke penerima penganalisis jaringan. 2. Hubungkan masing-masing port bebas ke resistor pemutus 50-. 3. Mulai pengukuran . 4. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. Experiment 3: Measurement of coupling loss 1. Hubungkan port 2 ke penerima penganalisis jaringan. 2. Hubungkan masing-masing port bebas ke resistor pemutus 50-. 3. Mulai pengukuran . 4. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.



4.7 Low-pass of the 3rd order



1. Hubungkan pemancar penganalisa jaringan ke port input (1) filter lowpass orde ketiga. 2. Hubungkan port keluaran (2) ke penerima penganalisis jaringan. Gunakan kabel SMA untuk tujuan ini. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. 4.8 Low-pass of the 5th order Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisa jaringan ke port input (1) filter lowpass orde kelima. 2. Hubungkan port keluaran (2) ke penerima penganalisis jaringan. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui ikon . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.



4.9 Band-pass filter Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke port input filter band-pass (1). 2. Hubungkan sinyal keluaran (port 2) ke penerima analisa jaringan. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.



4.10 Band-stop filter Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke port input filter band-stop (1). 2. Hubungkan sinyal keluaran (port 2) ke penerima analisa jaringan. 3. Lakukan langkah yang sama untuk pengukuran dengan elemen kupukupu. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.



4.11 Amplifier with MMIC Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke input amplifier. 2. Hubungkan output amplifier ke penerima analisa jaringan. 3. Hubungkan amplifier ke catu daya penganalisis jaringan seperti yang ditunjukkan dalam animasi. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.



4.12 Low-noise FET amplifier Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke input penguat FET. 2. Hubungkan output amplifier ke penerima analisa jaringan. 3. Hubungkan penguat FET ke catu daya penganalisis jaringan seperti yang ditunjukkan dalam animasi. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini. 4.13 Active microstrip circuit with MMIC Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke port input amplifier MMIC (1). 2. Hubungkan port output amplifier MMIC (2) ke filter low-pass orde ketiga. 3. Hubungkan port output low-pass filter (2) ke penerima analisa jaringan. 4. Hubungkan amplifier MMIC ke catu daya penganalisis jaringan seperti yang ditunjukkan dalam animasi. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.



Ganti amplifier MMIC dengan amplifier FET dan ulangi langkah 1 hingga 4. 4.14 Active microstrip circuit with FET Experiment setup Set up the experiment as shown next.



1. Hubungkan pemancar penganalisis jaringan ke input penguat FET. 2. Hubungkan output amplifier ke elemen kupu-kupu. 3. Hubungkan port keluaran elemen kupu-kupu ke penerima penganalisis jaringan. 4. Hubungkan penguat FET ke catu daya penganalisis jaringan seperti yang ditunjukkan dalam animasi. Experiment procedure 1. Buka instrumen diagram Bode melalui ikon



. Mulai pengukuran



melalui . 2. Catat nilai maksimum dan minimum dari fungsi transfer F(dB) dengan menggunakan fungsi kursor pada diagram Bode . 3. Salin hasilnya ke placeholder yang disediakan untuk tujuan ini.