## Realisasi Penguat 3 GHz Menggunakan Penyesuai Impedansi Stub Tunggal Paralel Ujung Terbuka
Priyanka Alleeka Amarissa 1# , Sutrisno 2 , Hanny Madiawati 3 , Yaya Sulaeman 4 1,2,3 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir Ds. Ciwaruga, Bandung 40559, Indonesia
4 Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Jl. Sangkuriang Komplek LIPI Gd. 20, Bandung 40135, Indonesia
# priyanka.alleeka.tkom18@polban.ac.id

## Abstrak
Penguat adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengatur dan memperkuat sinyal-sinyal radio frequency (RF) pada frekuensi  tertentu  dan  memiliki  level  daya  keluaran  yang  relatif  kecil.  Alat  ini  digunakan  untuk  mendorong  daya  ke rangkaian penguat daya tinggi agar antena pemancar dapat mengirimkan sinyal informasi dengan jarak jangkauan yang jauh  sehingga  masih  dapat  diterima  dengan  baik  oleh  sisi  penerima.  Pada  penelitian  ini,  telah  berhasil  direalisasikan penguat 3 GHz dengan metoda penyesuai impedansi stub tunggal paralel ujung terbuka dengan nilai penguatan 7,31 dB dengan  level  daya  masukan  yang  diberikan  -30  dBm  dan  diperoleh  level  daya  keluaran  sebesar  -22,69  dB,  serta redaman kabel 1,5 dB sehingga penguatan total 8,81 dB. Nilai return loss input 25,4 dB, return loss output 19,8 dB, VSWR input 1,11,  dan  VSWR output 1,22.  Hasil  penelitian  menunjukkan  nilai  penguatan  tidak  sesuai  dengan spesifikasi perancangan dimana terjadi penurunan sebesar 6,404 dB. Hal ini disebabkan oleh faktor toleransi komponen dan kualitas komponen yang digunakan.
Kata kunci: penguat, return loss , stub tunggal paralel ujung terbuka

## Abstract
Amplifier is a device that functions to regulate and amplify radio frequency (RF) signals at a certain frequency and has a relatively small output power level. This tool is used to push power to a high power amplifier circuit so that the transmitting  antenna  can  transmit  information  signals  with  a  long  range  so  that  it  can  still  be  received  well  by  the receiving side. In this study, a 3  GHz amplifier has been successfully  realized with an open end parallel single  stub impedance adjustment method with a gain value of 7.31 dB with a given input power level of  -30 dBm and an output power level of -22.69 dB, and cable attenuation have been obtained 1.5 dB, so that the total gain is 8.81 dB. The value of the input return loss is 25.4 dB, the output return loss is 19.8 dB, the input VSWR is 1.11, and the output VSWR is 1.22. The results showed that the gain value was not in accordance with the design specifications where there was a decrease of 6.404 dB. This is caused by the tolerance factor of the components and the quality of the components used.
Keywords: amplifier, return loss, single stub parallel open circuit

## I. P ENDAHULUAN
Rangkaian  penguat  daya  RF  secara  umum tersusun  dari  dua  blok  rangkaian  utama  yaitu  blok penguat  dan  blok  penyesuai  impedansi.  Blok penguat  terdiri  dari  3  (tiga)  rangkaian  penguatan yaitu buffer , driver , dan final [1]. Blok penguat ini berfungsi  untuk  memperkuat  sinyal  sebelum dipancarkan  oleh  antena  pemancar  pada  sisi pengirim.  Blok  penyesuai  impedansi  pada
rangkaian  penguat  berfungsi  untuk  menyesuaikan impedansi  antara  rangkaian  masukan  dan  keluaran penguat dengan saluran transmisi untuk memperoleh sistem yang sesuai ( match ). Jadi pada sistem  pengirim  dan  penerima,  dibutuhkan rangkaian  penguatan  awal  untuk  mendorong  daya ke rangkaian penguat daya tinggi.
Ada  beberapa  metode  dan  teknik  penyesuai impedansi  untuk  merancang  suatu  penguat.  Pada penelitian  sebelumnya  sudah  banyak  yang  berhasil
merancang  dan  merealisasikan  penguat.  Penguat dua  tingkat  pada  frekuensi  5,6  GHz  telah  berhasil dirancang  untuk  radar  cuaca  menggunakan  MMIC Gali-2+  dan  PCB  bahan  FR4.  Teknik  penyesuai impedansi  menggunakan single  stub  paralel  open circuit dan direalisasikan dengan saluran mikrostrip [2].  Penguat  dua  tingkat  untuk  radar coastal pada frekuensi  2,9  GHz  menggunakan  MMIC  Gali-84+ dan  PCB  bahan rogers  duroid 5870  juga  telah berhasil  dirancang  dan  direalisasikan.  Teknik penyesuai impedansi menggunakan single stub dan direalisasikan  dengan  saluran  mikrostrip  [3]. Penguat  daya  menggunakan  MMIC  dengan rangkaian linearizer pada frekuensi tinggi 5,2 GHz dan  saluran  transmisi  menggunakan  teknologi struktur coplanar  waveguide juga  telah  dirancang pada [4].  Kemudian,  penguat  daya  dua  tingkat menggunakan  teknik  penyesuai  impedansi lumped element dan  komponen  yang  digunakan  transistor jenis  pHEMT  pada  frekuensi  5,8  GHz  berhasil dirancang  penelitian  [5].  Terakhir,  penguat  daya yang  sangat  linear  dengan  transistor  tipe  GaN HEMT yang bekerja pada rentang frekuensi 1 MHz sampai  3,4  GHz  menggunakan  teknik  penyesuai impedansi lumped  element juga  telah  berhasil dirancang oleh [6] .
Pada  penelitian  ini,  penguat  yang  dirancang memiliki  perbedaan  dengan  beberapa  penelitian yang telah dibuat sebelumnya yaitu dari spesifikasi perancangan  dan  teknik  penyesuai  impedansi  yang digunakan.  Penelitian  ini  menggunakan  metode single stub sebagai penyesuai impedansi. Keuntungan  menggunakan  metode single  stub ini karena memiliki sifat yang dapat me- matching -kan impedansi beban dengan nilai yang ditetapkan oleh perancang.  Pada  perancangan  ini  ditetapkan impedansi  50  ohm  sehingga  dimensi  ukuran  PCB yang  dirancang  akan  semakin  kecil  jika dibandingkan  dengan  transformator lambda per empat. Selain itu, penguat akan direalisasikan pada saluran mikrostrip di mana lebih mudah digunakan stub ujung terbuka karena jika hubung singkat akan sulit  membuat  saluran  ke  bidang  tanah.  Dalam makalah  ini  akan  dibahas  mengenai  perancangan dan  realisasi  penguat  3  GHz  menggunakan penyesuai  impedansi stub tunggal  paralel  ujung terbuka  yang  dapat  diaplikasikan  untuk  S- Band karena S- Band beroperasi pada rentang frekuensi 2 sampai 4 GHz. Penguat yang dirancang diharapkan mampu bekerja pada frekuensi 3 GHz dengan gain lebih  dari  15  dB,  faktor  kestabilan  penguat  lebih dari  1, return  loss  input lebih  dari  10  dB, return loss  output lebih  dari  10  dB,  VSWR input kurang dari 2, dan VSWR output kurang dari 2.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Adapun tahapan yang dilakukan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Start Analisa Rangkaian Bias DC Simulasi Rangkaian Bias DC Nilai Parameter S Analisa Kestabilan Penguat K > 1 & |Δ| < 1 Hitung Γs dan ΓL Optimasi Rangkaian Bias DC Simulasi 1 YA TIDAK Gain > 15 dB, Return Loss > 10 dB, VSWR < 2

## Gambar 1. Diagram alir perancangan penguat
Penguat  pada  frekuensi  3  GHz  terlebih  dahulu disimulasikan  pada  perangkat  lunak  ADS  2017, tujuannya  yaitu  untuk  memperoleh  gambaran  dari apa yang dirancang. Penguat dirancang menggunakan  komponen  aktif  MMIC  GALI-51+ dengan  komponen  pasif  R,  L,  dan  C.  Teknik penyesuai  impedansi  yang  digunakan  yaitu stub tunggal  ujung  terbuka  dengan  saluran  mikrostrip sebagai saluran transmisinya. Penguat direalisasikan  dicetak  di  atas  PCB  dengan  bahan substrat FR4 Epoxy dan komponen yang digunakan yaitu jenis Surface Mounting Devices (SMD).
Perancangan
Rangkaian Penyesuai Impedansi Simulasi Rangkaian Keseluruhan Penguat Sesuai spesifikasi perancangan? Optimasi Rangkaian Penguat Pembuatan Layout PCB Fabrikasi PCB Pengukuran Penguat Gain > 15 dB, Return Loss > 10 dB, VSWR < 2 Analisa dan Pembahasan, Kesimpulan, dan Saran End 1 YA TIDAK

## Gambar 2. Diagram alir perancangan penguat (lanjutan)

## A. Rangkaian Prategangan
Rangkaian  prategangan  pada  perancangan penguat sangat penting karena jika kebutuhan direct current (DC) dari  komponen  aktif  yang  digunakan tidak  terpenuhi  maka  transistor  tidak  akan  bekerja secara  maksimal.  Salah  satu  acuan  untuk merancang  rangkaian  bias  DC  selain  teori  adalah datasheet dari  komponen  aktif  yang  akan digunakan.  Dari datasheet MMIC  GALI-51+  [6] diketahui  jika  tegangan  DC  yang  diberikan  12  V dan  R bias yang  digunakan  113  ohm.  Ketika disimulasikan,  diperoleh  nilai  I bias yang  tidak memenuhi recommended  operating current MMIC tersebut di mana syaratnya pada 65 mA sampai 85 mA,  sehingga  untuk  memperoleh  I bias yang direkomendasikan dan untuk  mempermudah ketika pencarian  komponen  ketika  realisasi  maka  besar R bias di- tuning menjadi 150 ohm.
Gambar 3. Rangkaian skematik prategangan penguat
Gambar  3  merupakan  rangkaian  skematik prategangan  penguat  yang  disimulasikan  pada perangkat lunak ADS 2017 yang akan menghasilkan  nilai  parameter  S,  faktor  kestabilan penguat, dan maximum available gain .
B. DC Block dan DC Feed DC Block dan DC Feed pada rangkaian penguat sangat  penting  karena  kapasitor  dan  induktor  ini berperan  agar  penguat  yang  dirancang  tetap  stabil. DC block artinya  kapasitor  akan  memblok  sinyal DC  agar  sinyal  DC  tidak  keluar  dari  rangkaian prategangan dan menyalurkan sinyal AC sedangkan DC Feed artinya induktor akan memblok sinyal AC agar  sinyal  AC  tidak  masuk  ke  rangkaian prategangan  dan  menyalurkan  sinyal  DC.  Pada frekuensi  tinggi,  terdapat  syarat  untuk  nilai reaktansi  induktif  yaitu  X L >  500  ohm  dan  nilai reaktansi  kapasitif  yaitu  X C <  2  ohm  [7].  Berikut adalah persamaan nya.
(1) (2)
Dari  persamaan  (1)  dan  persamaan  (2)  di  atas diperoleh reaktansi induktif sebesar 885, 9 Ω dengan nilai  L  sebesar  47  nH  dan  reaktansi  kapasitif diperoleh  sebesar  0, 53  Ω dengan  nilai  C  sebesar 100 pF.

## C. Parameter S (Scattering)
Parameter  S  adalah  bagian  dari  parameter hamburan dimana pada pengukuran frekuensi tinggi parameter  S  diukur  menggunakan  konsep magnitudo  dan  fasa  dari  gelombang  jalan  yaitu gelombang  datang  dan  gelombang  pantul. Parameter  S  untuk  rangkaian  dua port terdiri  dari S 11 , S 12 , S 21 , dan S 22.
ref RFC DC 1 2 Vcc = 12 V Rbias = 150 Term 1 Z = 50 ohm Term 2 Z = 50 ohm DC_Block1 DC_Block2 Ibias Vd L = 47 nH
Gambar 4. Parameter S untuk rangkaian dua port
Pada Gambar 4, parameter S dapat diukur pada keadaan match (sesuai)  dan  tidak  lagi  hubung singkat  atau  hubung  terbuka.  Dengan  keadaan sesuai,  pemakaian  saluran  transmisi  menjadi  tidak masalah,  karena  selama  beban  sesuai  dengan saluran  maka  pada  jarak  berapapun  impedansi  itu tetap atau tidak berubah.

## D. Faktor Kestabilan Penguat
Kestabilan penguat merupakan hal pertama yang harus  diperhatikan  ketika  perancang  memilih sebuah komponen aktif atau transistor sebab syarat kestabilan  untuk  penguat  sifatnya  harus  stabil mutlak ( absolutely stable ) di mana pada kondisi ini nilai  K  >  1  dan Untuk  menghitung  nilai kestabilan  (K)  dan  determinasi  parameter  S  ( ) menggunakan  persamaan  (3)  dan  persamaan  (4) dibawah ini.
(3)
(4)
E. Maximum Available Gain (MAG)
Maximum  available  gain merupakan  batas maksimum  penguatan  yang  dapat  dihasilkan  dari transistor  pada  frekuensi  tertentu.  Perancang  tidak dapat  merancang  penguat  dengan gain yang  lebih besar  dari gain maksimum  transistor.  Setelah penguat  dalam  keadaan  stabil  mutlak,  dapat diketahui dari hasil simulasi dan dihitung maximum available gain -nya dengan menggunakan persamaan (5) berikut.
[    √ ] (5)

## F. Penyesuai Impedansi
Penyesuai  impedansi  dalam  suatu  rangkaian penguat  terdapat  pada  bagian input dan output . Fungsi  rangkaian  penyesuai  impedansi  yaitu  untuk menyesuaikan  impedansi  saluran  transmisi  dengan saluran  impedansi input dan  saluran  impedansi output penguat agar memperoleh sistem yang sesuai ( match ),  artinya  terjadi  transfer  daya  maksimum. Teknik  penyesuai  impedansi single  stub  paralel open circuit dilakukan dengan cara grafis
Tabel 1. Spesifikasi PCB FR4 Epoxy Parameter Nilai Konstanta dielektrik 4,7 Ketebalan substrat (h) 1,6 mm Ketebalan konduktor (T) 0,05 mm Impedansi karakteristik Z 0 50 ohm
menggunakan smith chart .  Sebelum  memplot  pada smith chart ,  diperlukan  nilai  koefisien  pantul  sisi sumber  dan  koefisien  pantul  sisi  beban  untuk disimulasikan  pada  perangkat  lunak  ADS  2017 menggunakan  persamaan  (6)  dan  persamaan  (7) dengan  persamaan  (8),  persamaan  (9),  persamaan (10),  dan  persamaan  (11)  dapat  dihitung  dengan substitusi nilai-nilai paramater S hasil simulasi.
[ √ ] (6)
[ √ ] (7)
dimana
(8)
(9) (10)
(11)
Dari  hasil  perhitungan  persamaan  (6)  diperoleh nilai  koefisien  pantul  sisi  sumber dan  nilai  koefisien  pantul  sisi  beban . Nilai-nilai tersebut akan di- plot pada smith chart menggunakan  perangkat  lunak  ADS  2017 seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  5  dan Gambar 6.

## G. Saluran Mikrostrip
Saluran  mikrostip  merupakan  saluran  transmisi yang  bentuk  fisiknya  kaku  dan  terdiri  dari  dua konduktor  yaitu  satu  konduktor  berlaku  sebagai saluran  dan  konduktor  lain  sebagai  bidang  tanah yang  dipisahkan  oleh  substrat  yang  memiliki konstanta  dielektrik  tertentu  tergantung  dari  merk dagang. Penguat yang dirancang dan direalisasikan menggunakan  PCB  dengan  substrat  FR4 Epoxy yang  memiliki  spesifikasi  seperti  pada  Tabel  1 sebagai berikut.
Gambar 5. Penyesuai impedansi sisi sumber pada ADS 2017
Gambar 6. Penyesuai impedansi sisi beban pada ADS 2017
Untuk  keperluan  perancangan,  jika  diketahui impedansi  karakteristik  (Z 0 )  dan  konstanta dielektrik ,  lebar  saluran  mikrostrip  (W)  dan panjang  gelombang  ( 𝜆 ) dapat  diketahui  dengan menghitung persamaan-persamaan berikut.
{ [ ( ) ] < 2 > 2 (12)
dengan
√ ) (13)
√ (14)
Konstanta dielektrik efektif
{
[ ] [ ] ) [ ]
< 1 > 1 (15)
𝜆 √ (16)
Untuk  menghitung  lebar  mikrostrip  (W) digunakan  persamaan  (12)  karena <  2  maka dicari  terlebih  dahulu  persamaan  (14)  untuk memperoleh nilai A. Kemudian untuk mencari nilai panjang gelombang saluran mikrostrip menggunakan  persamaan  (15),  karena >  1 sehingga  diperoleh  panjang  gelombang  sebesar 53,29  mm.  Dari  hasil  perhitungan  diperoleh  lebar mikrostrip  sebesar  2,91  mm  sedangkan  pada simulasi  diperoleh  2,88  mm.  Hal  ini  dikarenakan perbedaan  penggunaan  angka  dibelakang  koma  di mana  pada  simulasi  perhitungan  akan  lebih  teliti dan  hasil  lebih  akurat  dibandingkan  perhitungan manual. Penguat yang dirancang dan direalisasikan diharapkan memiliki spesifikasi seperti Tabel 2.

## Tabel 2. Spesifikasi perancangan penguat
Parameter Nilai Frekuensi 3 GHz Kestabilan Penguat > 1 Gain > 15 dB Return Loss Input > 10 dB Return Loss Output > 10 dB VSWR Input < 2 VSWR Output < 2

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Hasil Simulasi
Simulasi rangkaian penguat dilakukan menggunakan  perangkat  lunak  ADS  2017. Frekuensi  diatur  dari start frekuensi  di  2  GHz hingga stop frekuensi  di  4  GHz  agar  diperoleh center frekuensi di 3 GHz.
Data  hasil  simulasi  pada  Tabel  3  dan  Tabel  4 diperoleh  dari  rangkaian bias DC  yang  telah disimulasikan  pada  perangkat  lunak  ADS  2017. Hasil  faktor  kestabilan  penguat  telah  memenuhi spesifikasi perancangan yaitu faktor kestabilan > 1 yang  artinya  penguat  pada  frekuensi  3  GHz  telah stabil  mutlak  dan maximum  available  gain diperoleh  15,557  dB  telah  memenuhi  spesifikasi perancangan yaitu gain > 15 dB. S 21 merupakan  parameter  untuk power gain . Kurva gain terhadap  frekuensi  pada  3  GHz  yang ditunjukkan  pada  Gambar  7  nilai gain diperoleh sebesar  15,214  dB  dimana  nilai  tersebut  telah memenuhi  spesifikasi  perancangan  karena  nilai gain ini tidak boleh melebihi nilai dari MAG.
Tabel 3. Parameter S pada frekuensi 3 GHz
Parameter Nilai S 11 S 12 S 21 S 22
Tabel 4. Parameter S pada frekuensi 3 GHz
Frekuensi (GHz) Faktor kestabilan Maximum Available Gain (dB) 3 1,324 15,557
Gambar 8. Kurva return loss input
Gambar 9. Kurva VSWR input
S 11 merupakan  parameter  dari return  loss input .  Pada  Gambar  8  diperoleh  nilai return  loss input yang telah memenuhi spesifikasi perancangan  >  10  dB  yaitu  39,587  dB  sedangkan pada Gambar 9 diperoleh nilai VSWR input sebesar 1,021.
S 22 merupakan  parameter  dari return  loss output . Pada Gambar 10 diperoleh nilai return loss output yang telah memenuhi spesifikasi perancangan  >  10  dB  yaitu  40,630  dB  sedangkan pada  Gambar  11  diperoleh  nilai  VSWR output sebesar 1,019. Dari hasil simulasi kurva return loss dan kurva VSWR dapat diperoleh hubungan antara keduanya  yaitu  semakin  besar  nilai return  loss maka akan semakin kecil nilai VSWR. Pada kondisi VSWR = 1 atau pada hasil simulasi ini nilai VSWR sangat  mendekati  1  artinya  impedansi  saluran transmisi pada sisi input dan output yang terhubung ke  rangkaian  penguat  sudah  sesuai  ( match ) perancangan  dan  dapat  dilanjutkan  ke  tahap realisasi.
Gambar 10. Kurva return loss output
Gambar 11. Kurva VSWR output

## B. Hasil Realisasi
Ketika  melakukan  realisasi,  hal  penting  yang harus  diperhatikan  yaitu  ketersediaan  komponen yang  akan  dipakai  ketika  realisasi  apakah  terdapat dipasaran  atau  tidak.  Tujuannya  yaitu  untuk efisiensi  waktu  perancangan  penguat  agar  selesai tepat waktu.
Gambar  12  menunjukkan  desain layout PCB yang  telah  dibuat  pada  perangkat  lunak  Altium Designer  2018  dengan  ukuran  panjang  65  mm  x lebar  40  mm.  Komponen-komponen  yang  akan disolder di atas PCB dan kebutuhan kemasan PCB lainnya  seperti,  konektor, feed  thru ,  dan  kabel serabut  untuk ground harus  sudah  disiapkan sebelum  membuat  desain layout PCB  pada perangkat  lunak  Altium Designer 2018  karena ukuran dimensi footprint harus disesuaikan dengan ukuran  bentuk  fisik  aslinya  untuk  memudahkan ketika penyolderan.
Gambar 12. Desain layout PCB

## Gambar 13. Realisasi penguat
Modul  penguat  direalisasikan  menggunakan PCB  substrat  bahan  FR4 Epoxy karena  harganya relatif  murah,  tersedia  di  tempat  percetakan  PCB, dan memiliki daya serap air yang rendah serta tahan terhadap  suhu  sampai  140°C.  Gambar  13 menunjukkan PCB yang telah dikemas menggunakan casing dengan  bahan  alumunium dural.  Pada  bagian  RF input dan  RF output dipasang konektor chassis 4 lubang. Tegangan DC yang diberikan 12 V DC menggunakan feed thru yang di- drat pada body  casing yang  berfungsi  untuk mem- filter jika  ada  DC  yang  bocor  sedangkan untuk ground dipasang kabel hitam dan di lilit pada body casing .

## C. Hasil Pengujian
Pengukuran  penguat  dilakukan  dengan  dua macam  parameter  yang  diukur  yaitu  pengukuran transmisi  dan  pengukuran  impedansi.  Pada pengukuran  transmisi,  parameter  yang  diukur merupakan  kurva gain terhadap  frekuensi  dan tingkat  kelinearitasan  penguat  tujuannya  untuk melihat  sebaikmana  tingkat  linearitas  penguat  dan melihat  titik  1  dB compression ,  sedangkan pengukuran  impedansi  parameter  yang  diukurnya yaitu return  loss yang  bertujuan  untuk  melihat sebaikmana  penyesuai  impedansi  saluran  transmisi dengan saluran input dan saluran output penguat.
Gambar 14. Set up pengukuran transmisi
Gambar 15. Kurva perbandingan gain hasil simulasi dan hasil pengukuran terhadap frekuensi 2 – 4 GHz

## Gambar 16. Kurva linearitas penguat pada frekuensi 3 GHz
Skematik  untuk  pengukuran  transmisi  dapat dilihat pada Gambar 14.  Hasil pengukuran dari set up pengukuran  diperoleh  kurva gain terhadap frekuensi  pada  frekuensi  2-4  GHz  dan  kurva linearitas  penguat  yang  ditunjukkan  pada  Gambar 15 dan Gambar 16.
Vs = -30 dBm SIGNAL GENERATOR PENGUAT + GND Device Under Test (DUT) POWER SUPPLY GND + 12 V DC SPECTRUM ANALYZER INPUT OUTPUT -4 0 4 8 12 16 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 Ga in ( dB ) Frekuensi (GHz) Perbandingan Gain Hasil Simulasi dan Hasil Pengukuran Gain Simulasi (dB) Gain Pengukuran (dB) -25 -15 -5 5 -30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 P out (dB m ) Pin (dBm) Linearitas Penguat 3 GHz 1 dB Compression Point
Gambar 17. Set up pengukuran impedansi
Pada  Gambar  16  diperoleh  nilai gain hasil pengukuran sebesar 7,31 dB dengan redaman kabel sebesar  1,5  dB  sehingga  total gain 8,81  dB sedangkan  hasil  simulasi  diperoleh  nilai gain sebesar  15,214  dB  sesuai  dengan  perhitungan secara  teori.  Pengaruh  dari  adanya  perbedaan  nilai gain tersebut  dikarenakan  ketika  simulasi  semua komponen dalam keadaan ideal. Pada saat realisasi, kualitas  komponen  yang  digunakan  belum  tentu nilai-nilai  karakteristik  nya  sama  dengan  yang  ada pada datasheet dan  setiap  komponen  memiliki faktor  toleransi  sehingga  memengaruhi  penurunan nilai gain dari 15,214 dB menjadi 7,31 dB. Dari  pengukuran  perbandingan  daya input dan daya output pada  Gambar  16  terdapat  anak  panah yang  menunjukkan  1  dB compression  point ,  di mana  titik  ini  akan  memperlihatkan  sampai  sejauh mana  penguat  memiliki  penguatan  konstan.  Pada Gambar 16 juga menunjukkan penguat linear ketika diberi input mulai  dari  -30  dBm  hingga  -8  dBm sehingga  titik  1  dB compression ketika input diberikan  -7  dBm  karena  pada  titik  tersebut penguatan berkurang 1 dB dari normalnya dari 7,16 dB menjadi 6,84 dB.
Adapun  skematik  untuk  pengukuran  impedansi ditunjukkan  Gambar  17.  Hasil  pengukuran diperoleh  kurva return  loss  input dan return  loss output  yang ditunjukkan  pada  Gambar  18  dan Gambar 19.
Kurva  pengukuran return  loss  input pada Gambar 18 diperoleh daya output sebesar 35,4 dBm dimana nilai tersebut dikurangi oleh coupling 10 dB sehingga diperoleh nilai return loss input 25,4 dB. Begitupula  pada  Gambar 19  diperoleh  daya output 29,8 dBm sehingga return loss output sebesar 19,8 dB.  Dari  hasil  pengukuran return  loss ini  dapat dihitung  VSWR  menggunakan  persamaan  sebagai berikut.
Gambar 19. Kurva pengukuran return loss input
Gambar 20. Kurva pengukuran return loss output
= -20 log | | (17)
VSWR = (18)
Dari persamaan (17) dan persamaan (18) diperoleh VSWR input 1,11 dan VSWR output 1,22.
Hasil  perbandingan  spesifikasi,  hasil  simulasi,  dan realisasi  ditunjukkan  Tabel  4.  Perbandingan  hasil pengukuran  transmisi  simulasi  dan  realisasi  pada frekuensi  3  GHz  terjadi  penurunan gain sebesar 7,904 dB dan gain hasil pengukuran realisasi tidak memenuhi spesifikasi perancangan yaitu gain > 15 dB sedangkan hasil pengukuran impedansi terdapat perbedaan  pada  nilai return  loss  input dan return loss output namun perbedaan ini tidak masih dalam rentang toleransi dikarenakan spesifikasi perancangan return loss > 10 dB dan dapat dilihat dari  perhitungan  nilai  VSWR  pada  sisi input maupun sisi output < 2 artinya rangkaian penyesuai impedansi telah sesuai ( match ). Kedua hal tersebut dipengaruhi  oleh  toleransi  komponen  dan  faktor kualitas  komponen  serta  adanya  pengaruh  ketika penyolderan komponen. Semakin presisi penyolderan  komponen  terutama  konektor  yang dipasang pada bagian input dan bagian output dapat berpengaruh  terhadap  hasil  pengukuran  penyesuai impedansi.
PENGUAT POWER SUPPLY + GND GND + INPUT OUTPUT Device Under Test (DUT) 12 V DC 50 OHM VECTOR NETWORK ANALYZER (VNA)
Tabel 4. Perbandingan spesifikasi perancangan dengan hasil pengukuran simulasi dan realisasi Parameter Spesifikasi Perancangan Hasil Simulasi Hasil Realisasi Frekuensi 3 GHz 3 GHz 3 GHz Kestabilan Penguat >  1 1,324 - Gain >  15 dB 15,214 dB 7,31 dB Return Loss Input >  10 dB 39,587 dB 25,4 dB Return Loss Output >  10 dB 40,630 dB 19,8 dB VSWR Input < 2 1,021 1,11 VSWR Output < 2 1,019 1,22

## IV. K ESIMPULAN
Perancangan dan realisasi penguat 3 GHz untuk aplikasi  radar  S- Band menggunakan  penyesuai impedansi single  stub ini  telah  berhasil  dilakukan. Penguat  memiliki  linearitas  yang  baik  konstan dengan gain sebesar  7  dB  pada input yang diberikan  -30  dBm  hingga  -8  dBm.  Pada pengukuran realisasi diperoleh daya output sebesar -22,69 dBm dengan daya input yang diberikan  -30 dBm  sehingga gain diperoleh  7,31  dB  sedangkan hasil  simulasi gain 15,214  dB.  Perbedaan  hasil simulasi  dengan  hasil  pengukuran  realisasi  pada perancangan  ini  dikarenakan  faktor  toleransi  dan kualitas  komponen.  Pada  simulasi library komponen  yang  digunakan  dalam  keadaan  ideal. Rangkaian  penyesuai  impedansi  antara  saluran transmisi  dengan  saluran input dan output penguat sudah  sesuai  ( match )  yang  ditandai  dengan  hasil pengukuran return loss yang memenuhi spesifikasi perancangan.  Oleh  karena  itu,  disarankan  untuk memerhatikan  pemilihan  komponen  terutama induktor  harus  khusus  frekuensi  tinggi  dan penggunakan kualitas konektor juga mempengaruhi terhadap penyesuai impedansi rangkaian penguat.

## R EFERENSI
[1]   C.  Bowick,  J.  Blyler,  and  C.  Ajluni,  RF  Circuit Design Second Edition, NEWNES, 2008.
[2]   A. A. F. S. Sidabutar, M. H. Wijanto, and S. Yaya Sulaeman,  “Penguat  Daya  500  Miliwatt  Untuk
Radar  Cuaca  5,5- 5,7  GHz,” e-Proceeding  of Engineering, vol. II, pp. 4393-4440, 2019.
[3]   B.  Mulyadi,  A.  A.  Muayyadi  and  Y.  Wahyu, “Perancangan  dan  Realisasi  Penguat  Daya  Pada Frekuensi  S- Band  untuk  Radar  Pengawas  Pantai,” e-Proceeding of Engineering, vol. 4, no. 1, pp. 255- 262, April 2017.
[4]   C.  Wu,  C.  Chang,  H.  Liu,  T.  Ko,  and  H.  Chiu, “High  Linearity  5.2  GHz  Power  Amplifier  MMIC Using  the  Linearizer  Circuit,” Journal  of Semiconductors, vol. 31, no. 2, pp. 633-635, 2008.
[5]   Y. Wang, High Linearity 5.8 Ghz Power Amplifier With  An  Internal  Linearizer,  vol.  10, Florida: Electronic  Theses  and  Dissertations ,  2011,  pp.  4- 78.
[6] A.  Sayed  and  G.  Boeck,  “5W  Highly  Linear  GaN Power  Amplifier  with  GaN  Power  Amplifier  with 3.4  GHz  Bandwidth,”  in Proceedings  of  the  37th European Microwave Conference , Berlin, 2007.
[7]   Mini- Circuits,  “Datasheet  MMIC  GALI - 51+,” [Online].
Available:
https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard. html?model=GALI-51%2B.  [Accessed  4  July 2021].
[8] Edaboard.com, “How to D efine the Capacitor value for DC Block,” [Online]. Available: https://www.edaboard.com/.  [Accessed  4  Maret 2021].
[9]   A. A. Fukuda, K. Kawai, T. Furuta, H. Okazaki, S. Oka, S. Narahashi and A. Murase, “A High Power and  Highly  Efficient  Multi-band  Power  Amplifier for  Mobile  Terminals,” IEEE  Radio  and  Wireless Symposium (RWS), pp. 45-48, 2010.
[10] I.  J.  Bahl,  “0.7– 2.7-GHz  12-W  Power-Amplifier MMIC Developed Using MLP Technology,” IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 2, pp. 222-229, 2007.
[11]   J.-H.  Tsai,  H.-Y.  Chang,  P.-S.  Wu,  Y.-L.  Lee,  T.- W. Huang and H. Wang, “Design and Analysis of a 44-GHz  MMIC  Low-Loss  Built-In  Linearizer  for High- Linearity  Medium  Power  Amplifiers,” IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, vol. 54, no. 6, pp. 2487-2495, 2006.
[12]   R.  A.  Wiyah,  Suwadi  and  G.  Hendrantoro, “Perancangan dan Pembuatan Tahap RF Downlink 2.4  GHz  Untuk  Pengiriman  Citra  Pada  Sistem Komunikasi  Satelit  Nano,” Jurnal  Teknik  Pomits, vol. II, no. 1, pp. 160-165, 2013.