KAPASITANSI KUMPARAN RESONATOR - Ini merupakan pengalaman nyata, yang terjadi saat saya merancang dan membuat kumparan atau transformator untuk rangkaian resonator, yang bekerja pada ban radio frekuensi tinggi. Dalam hal ini, kasus yang paling akhir saya alami adalah saat merancang dan membuat rangkaian ‘tapis penjebak’ (trap filter, wave eliminator filter). Menurut pendapat saya, ada baiknya juga pengalaman nyata ini diketahui oleh para penghobi dan mereka yang suka ‘ngoprek’ berbagai rangkaian elektronika, terutama yang bekerja pada ban radio frekuensi tinggi. Peristiwa kronologis yang saya alami adalah saat terjadinya ‘ketidak-cocokan’ antara perhitungan teoretis, dengan peristiwa sesungguhnya.Beberapa hari yang lalu, saya merancang dan membuat rangkaian tapis penjebak (trap filter) yang bekerja pada frekuensi tengah (center frequency Fc) 1,925 MHz. Rangkaian tapis penjebak ini, merupakan kelengkapan bagi pesawat penerima radio gelombang pendek yang saya rancang, yang akan dipasang pada terminal sambungan masuk ke saluran antena pesawat penerima radio itu. Sebagai gambaran, rangkaian tapis penjebak ini berfungsi menghalangi atau menjebak sinyal radio berfrekuensi 1,925 MHz yang berasal dari rangkaian pambangkit sinyal radio (oscillator) yang digunakan pada pesawat penerima radio konversi langsung rancangan saya, yang menerapkan sistem demodulasi versi Polyakov.
Sebagai catatan, pesawat penerima radio gelombang pendek konversi langsung (direct conversion short wave radio receiver, DC receiver) yang sedang saya rancang, bekerja pada frekuensi tengah 3,850 MHz (pada ban radio gelombang 80 meter).
Pesawat penerima radio ini, berfungsi melakukan penerimaan pancaran sinyal radio secara langsung dan menerapkan proses demodulasi menggunakan rangkaian khas pencampur (mixer) atau rangkaian demodulator versi Polyakov yang unik, karena sinyal osilator yang digunakan untuk melakukan proses pencampuran frekuensinya, tidak bekerja di sekitar frekuensi yang diterima, yaitu tidak berada di sekitar frekuensi 3,850 MHz, melainkan berada pada separoh frekuensi yang hendak diterimanya, yaitu pada frekuensi 1,925 MHz. Dalam hal ini, digunakan sebuah rangkaian pembangkit sinyal atau rangkaian osilator, yang diharapkan menghasilkan sinyal harmonisa, untuk melakukan proses demodulasi atau proses pencampuran sinyal radio. Rangkaian demodulator versi Polyakov yang unik ini, sering disebut sebagai rangkaian ‘pencampur harmonisa’ (harmonic mixer). Atau, karena dulu gagasannya ditemukan oleh Dimitri Vladimir Polyakov, bertanda-panggil (call sign) RA3AAE, seorang anggota amatir radio Russia, maka lalu sering disebut ‘pencampur Polyakov’ (Polyakov mixer). Karena ia merupakan orang Russia, maka rangkaian ini juga dikenal dengan sebutan ‘pencampur gaya Russia’ (Russian style mixer).
Untuk memastikan tidak ada sinyal berfrekuensi 1,925 MHz yang masuk dan diterima oleh saluran antena pesawat penerima radio konversi langsung ini, maka pada terminal saluran masukan sinyal radio dipasanglah rangkaian penjebak (trap filter) yang bekerja pada frekuensi tengah 1,925 MHz. Dengan demikian, diharapkan hanya sinyal radio berfrekuensi di sekitar 3,850 MHz saja yang diterima oleh pesawat penerima radio konversi langsung itu.
Persoalan rangkaian tapis penjebak itu muncul, saat saya mencoba membuatnya. Seperti biasa, sebagai awal saya melakukan perhitungan teoretis, menggunakan rumus (formula) yang sebelumnya sudah saya buat memakai perangkat-lunak aplikasi (application software) Excell. Di bawah ini, ditampilkan hasil perhitungan teoretis itu.
Dari perhitungan teoretis di atas, selanjutnya dibuat perhitungan untuk membuat kumparan yang digunakan pada rangkaian tapis penjebak itu.
Untuk membuat kumparan (induktor) L1 dan L2, digunakan koker yang dibuat dari potongan pipa PVC berukuran garis-tengah luar (outer diameter) sebesar 5/8 inci atau sekitar 16 mili-meter (mm). Pipa PVC ukuran ini banyak dijual di toko-toko besi setempat. Biasanya digunakan sebagai pelindung kabel listri pada bangunan gedung atau rumah-tinggal. Sedangkan kawat tembaga berlapis email yang digunakan untuk membuat kumparan, ditetapkan menggunakan kawat tembaga berlapis email yang berukuran garis-tengah luar sebesar 0,45 mili-meter (mm).
Berdasar perhitungan teoretis, nilai induktansi untuk kumparan L1 adalah sebesar 3,03 mikro-Henry (uH). Sedangkan untuk kumparan L2, adalah sebesar 5,69 mikro-Henry (uH). Tetapi, khusus untuk kumparan L1, nilai induktansi yang diperlukan adalah separoh nilai induktansi hasil perhitungan teoretis, yaitu sebesar 1/2 x 3,03 uH = 1,515 uH yang nilainya dibulatkan menjadi 1,51 uH. Setelah dihitung, maka untuk kumparan L1 dan L2, dihasilkan jumlah gulungan sebagai berikut.
1. Jumlah gulungan kumparan L1, yang nilai induktansinya sebesar 1,51 mikro-Henry (uH), adalah sebanyak 8,06 gulung rapat (turn/closed wound, T/CW), yang dibulatkan saja menjadi 8 gulung rapat (8 T/CW).
2. Jumlah gulungan kumparan L2, yang nilai induktansinya sebesar 5,69 mikro-Henry (uH), adalah sebanyak 18,85 gulung rapat (turn/closed wound, T/CW), yang dibulatkan saja menjadi 19 gulung rapat (19 T/CW).
Gambar 2. Pada gambar atas, diperlihatkan percobaan pembuatan rangkaian tapis penjebak, yang ternyata kemudian terbukti bermasalah, karena frekuensi kerjanya meleset dari yang diperkirakan. Gambar bawah kiri, memperlihatkan kumparan L1 yang bermasalah. Gambar bawah tengah, menampilkan kumparan L1, setelah masalahnya diatasi. Gambar bawah kanan, memperlihatkan kumparan L2.
Berdasar hasil pengukuran awal, ternyata frekuensi tengah (center frequency, FC) rangkaian tapis penjebak bergeser ke arah bawah. Dalam kasus ini, redaman terbesar sinyal radio yang dihasilkan adalah berada di sekitar frekuensi 1,8 MHz. Sedangkan redaman terbesar yang dikehendaki, seharusnya berada di sekitar frekuensi 1,925 MHz. Pergeseran frekuensi inilah yang menjadi masalah dan harus dicari tahu apa penyebabnya.
Bersambung ke Halaman 2 [Kumparan Resonator: Kurva Respon Frekuensi - Part 2 ]
Tulisan Asli Oleh Bram Palgunadi