Penguat DayaGelombang Mikro (2)

TTG4D3 – Rekayasa Gelombang Mikro

Oleh

Budi Syihabuddin – Erfansyah Ali

1

Outline

• Kemantapan Penguat RF

2

Kemantapan Penguat RF (1)

3

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.

Kemantapan Penguat RF (2)

4

KemantapanPenguat RF

Mantap TanpaSyarat /

UnconditinallyStable

Mantap Bersyarat / Conditinally Stable, Potentially Unstable

Power Amplifier

Power Amplifier

Osilator

1 K &1

1 K &1 tidak

Kemantapan Penguat RF (3)

5

kondisi cukup dan perlu untuk memperoleh KEMANTAPAN TANPA SYARAT :

1 K 21122

11 .SS S - 1 1 S11

1 S22 21122

22 .SS S - 1

atau cukup dengan : 1 K dan 1

21122211

2112

2222

211

.SS - .SS dimana 1 .SS 2

S - S - 1 K

21122

11 .SS S - 1 21122

22 .SS S - 1

Kemantapan Penguat RF (4)

6

KONDISI TIDAK MANTAP → KONDISI MANTAP DENGAN SYARAT :

1. Dengan pembebanan resistif

R R

R

R

2. Dengan umpan balik

R

R

Z=1 IN

Smith Chart

CL

CL LR

Lingkaran Kemantapan

Beban

Mantap Bersyarat (1)

7

Persamaan di atas merupakan persamaan lingkaran beban

(tempat kedudukan L untuk│IN│=1):

lingkaranpusat titik - S

**).S - (S C

jari-jari - S

.SS R

22

22

1122

L

22

22

2112

L

Bagaimana menentukan daerah L yang MANTAP ?

Jika :

11IN

OL

OL

LOL S 0 Z Z

Z- Z Z Z

Mantap Bersyarat (2)

8

1 IN

Smith Chart

CL

LR

Lingkaran KemantapanBeban

1 IN Daerah mantap

LC

1 S11

Jika│S11│> 1, maka│IN│> 1 untuk L = 0→ daerah yang mengandung titik pusat Smith Chart adalah daerah tidak mantap

Mantap Bersyarat (3)

9

Z=Z=0

1 IN

Smith Chart

CL

CL LR

Lingkaran Kemantapan

Beban

Pusat Smith Chart

1 IN daerah tidak mantap

1 IN

Daerah yang diarsir adalah

daerah MANTAP L

1 S 11

Jadi bila│S11│< 1, maka│IN│< 1, untuk L = 0→ daerah yang mengandung titik pusat Smith Chart adalah daerah mantap

Mantap Bersyarat (4)

10 10

Figure 11-5 (p. 544)Microwave Engineering, 3rd Edition, by David M Pozar

Load (Output) stability circles for a conditionally stable device. (a) |S11| < 1. (b) |S11| > 1.

Mantap Bersyarat (5)

11 11

Persamaan di atas merupakan persamaan lingkaran sumber (tempat kedudukan S untuk│OUT│=1):

lingkaranpusat titik - S

**).S - (S C

jari-jari - S

.SS R

22

11

2211

S

22

11

2112

S

1 OUT

Smith Chart

1 OUT

Daerah arsiran adalah

daerah mantap S

1 S 22

SC

CS

SR

1 OUT

Mantap Bersyarat (6)

12 12

1 OUT

Smith Chart

Lingkaran

Kemantapan Sumber

1 OUT daerah mantap S

1 S 22

SC

CS

SR

1 OUT

Mantap Bersyarat (7)

13 13

Kondisi mantap ”TANPA SYARAT” untuk semua sumber atau beban dapat ditulis dengan :

1 Suntuk 1 - C 11LL R

Smith Chart

1 S 11

LC

CL

LR

LL C R

Mantap Bersyarat (8)

14 14

Smith Chart

1 S 22

SC CS

SR

1 Suntuk 1 - C 22SS R

Contoh (1)

15 15

The S parameters for the HP HFET-102 GaAs FET at 2 GHz with a bias voltage VGS = 0 are given as follows (Z0 = 50 Ω):S11 = 0,894 < -60,60

S21 = 3,122 < 123,60

S12 = 0,020 < 62,40

S22 = 0,781 < -27,60

Determine the stability of this transistor by calculating K and |Δ|, and plot the stability circles.

Contoh (1)

16 16

Solution:We compute K and |Δ| as:∆= S11S22 − S12S21 = 0,696 < -830

K =1 − S11

2 − S222 + |∆|2

2|S21S12|= 0,607

We have |Δ| = 0,696 < 1, but K < 1, so the device is potentially unstable.The centers and radius of the stability circles are given by:

CL =S22∗ − ∆∗S11

|S22|2 − |∆|2

= 1,361 < 470

RL =|S12S21|

|S22|2 − ∆ 2= 0,50

Contoh (1)

17 17

Kesimpulan

18 18

Parameter S Komponen

Cek K dan|Δ|

Stabil

StabilBersyarat

Semua Region pada Smith Chart dapat digunakan

Cek LingkaranKestabilan

Beban

Cek LingkaranKestabilan

Sumber

Referensi

• Microwave Engineering 3rd Edition, David M. Pozar.

19

Terima Kasih

20