Low Pass Filter (LPF) atau filter lolos bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off. Pada Low Pass Filter yang ideal sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off tidak akan tidak akan dilewatkan sama sekali. Gambar 1. di bawah ini menunjukkan kurva karakteristik dari LPF.
Gambar 1. Kurva karakteristik Low Pass Filter Ripple/ Riak
Ripple/Riak adalah ukuran kedataran dari daerah passband pada rangkaian resonansi yang dinyatakan dalam dB. Secara fisik, ripple dapat diukur dalam karakteristik respon sebagai perbedaan antara attenuasi maksimum pada passband dengan attenuasi minimum pada passband. Insertion Loss
Jika komponen-komponen disisipkan antara generator dan beban, beberapa signal akan diserap dalam komponen-komponen tersebut. Hal ini terjadi karena sifat dari komponen itu sendiri yang bersifat
resistive losses .
Sehingga signal yang ditransmisikan tidak
semuanya sampai ke beban. Kondisi ini terjadi dengan asumsi tidak dilakukannya impedansi matching. Attenuasi yang dihasilkan dari kejadian itu disebut sebagai loss dan
insertion
dinyatakan dalam dB.
Return Loss
Pada percobaan ini, pada pengukuran impedansi kita akan mengukur return loss pada low pass filter tersebut. Pengukuran return loss ini membandingkan antara nilai coupling forward (Cf) dengan coupling reverse (Cr) (atau biasa kita sebut dengan perbandingan nilai B/R). Shape Factor
Frekuensi cutoff adalah frekuensi sinyal di mana pada frekuensi tersebut daya sinyal turun menjadi setengah dari daya sinyal pada passband, atau – 3 dB dari daya pada passband. Antara passband dengan stopband ada daerah transisi. Bandwidth filter ini ditentukan dari nol hingga fc. Bandwidth ini disebut bandwidth 3 dB (redaman kecil). Bandwidth pada redaman 60 dB disebut bandwidth 60 dB (redaman besar). Perbandingan antara bandwidth 60 dB dan bandwidth 3 dB disebut shape factor. Shape Factor dapat dihitung dengan formula sebagai berikut :
Pada percobaan ini untuk mendapatkan nilai Shape Factor dengan perbandingan dari bandwidth 3 dB dan bandwidth 40 dB. Shape factor dikatakan baik apabila hasil perbandingan tersebut adalah 1
5. SETUP PENGUKURAN Scalar Network Analyzer
LM3010 MULTIFUNCTION COUNTER B INPUT 100MHz-1GHz , 3V MAX
FILTER KAL MICROWAVE INC 4L120-300-NF/N
Impedansi 50Ω
Connector & kabel N to BNC
Connector & kabel N to N
7. LANGKAH PENGUKURAN
7.1 Siapkan semua alat yang diperlukan dan pastikan bahwa alat dalam kondisi yang baik. 7.2 Set frekuensi pada sweep dari 10 MHz – 200 MHz. 7.3 Tampilkan 3 kursor pada layar Scalar Network Analyzer (SNA) dengan ubah saklar MARKER ke INTEN dan tekan FULL SWEEP pada SWEEP OSC. 7.4 Kalibrasi detektor B dan R dengan cara mengubungkan port detektor pada port RF OUT sweep Ossillator dengan power level 0dBm. Lihat pada display SNA jika nilai yang ditampilkan belum 0 dBM maka atur pada SNA dengan menekan tombol Offset lalu masukan nilai referensi offset agar nilai referensi menjadi 0dB. 7.5 Melakukan kalibrasi short dan open seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. 7.6 Melakukan pengukuran transmisi seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. 7.6.1
Mengukur insertion loss
7.6.2
Mengukur ripple pada low pass filter. Pada pengukuran ripple tersebut setting alat seperti pada gambar 5 berikut : SNA A
B
R Terminasi
RF Detector
LPF
Gambar 5. Diagram Pengukuran Ripple Untuk mendapatkan nilai ripple, kita dapat menggunakan formula :
Ripple =
7.6.3
Pengukuran Shape Factor. Pada pengukuran shape factor ini, kita harus mengetahui nilai bandwidth pada -3dB dengan bandwidth pada -40 dB. Untuk pengukuran shape factor setting alat seperti pada gambar 6 berikut.
SNA A
B
R
Terminasi
RF Detector
Frequency Counter
LPF
Gambar 6. Diagram Pengukuran Shape Factor 7.7 Melakukan pengukuran impedansi (Return Loss) seperti ditunjukkan pada gambar 4.
8. HASIL DAN ANALISA
8.1 Hasil pengukuran transmisi a. Insertion Loss IL = 0.3 dB b. Ripple Ripple max = -0.05 dBm Ripple min = -0.37 dBm Ripple = = -0.05 – (-0.37) = 0.32 dB c. Frekuensi cut-off (-3 dB) = 100 MHz Frekuensi rejection (-40 dB) = 140 MHz SF (Shape factor) =
=
= 1.4
Hasil pengukuran dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 7. Kurva hasil pengukuran
Analisa : Dari hasil percobaan di atas dapat dianalisa bahwa insertion loss yang dihasilkan bernilai 0.3 dB dan IL < 1 dB, hal tersebut menunjukkan bahwa filter masih bekerja dengan baik karena IL < 1 dB. Begitupun dengan ripple yang dihasilkan menunjukkan filter bekerja dengan baik, karena ripple yang dihasilkan bernilai 0.32 dB (Ripple yang baik < 1 dB. Kemudian, shape factor yang dihasilkan dari perbandingan BW 3dB dengan BW 40 dB adalah 1.4 dan shape factor yang baik adalah 1
8.2 Hasil pengukuran impedansi Dir = 28 dB Dir = -20 log ρ 28 = -20 log ρ 28/-20 = log ρ ρ = 0.04
Gambar 8. Kurva Return Loss terhadap fungsi frekuensi
Gambar 9. Kurva koefisien reflkeksi terhadap fungsi frekuensi
Gambar 10. Kurva VSWR terhadap fungsi frekuensi Analisa : Hasil pengukuran directivity coupler mendapatkan nilai sebesar 28dB. Artinya coupler yang digunakan masih bekerja dengan baik. Sehingga berdasarkan hasil perhitungan di atas, koefisien refleksi yang dihasilkan adalah sebesar 0.04. Return loss, koefisien refleksi dan VSWR dapat dilihat dari table dan penyajian kurva.
Dari percobaan pengukuran impedansi dan transmisi, dihasilkan gambar seperti di bawah ini:
Gambar 11. Return Loss dan Respon Frekuensi
Pada gambar di atas dapat dilihat ada titik potong antara kurva respon frekuensi dengan kurva return loss. Titik potong tersebut menunjukkan bahwa daerah < 100 MHz adalah daerah matching impedance sedangkan daerah > 100 MHz daerah unmatch. Ini menyatakan bahwa return loss terbaik ada pada frekuensi mendekati f CUTOFF = 100MHz.
9. KESIMPULAN
Dalam melakukan pengukuran karakteristik LPF terdapat dua karakteristik yang diukur, yaitu impedansi dan transmisi.
Parameter yang paling penting dalam pembuatan filter yaitu frekuensi cut-off, bandwidth dan shape factor.fungsi dari shape factor yaitu untuk menahan frekuensi di atas frekuensi cut-off.
Aplikasi Low Pass Filter yaitu pada pemancar (dipasang di penguat akhir) sebagai penyesuai impedansi dan untuk memfilter. Dan juga untuk menghilangkan spectral-spektral yang tidak diinginkan.
