JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) h t t p : / / e j o u r n a l . u n p . a c . i d / i n d e x . p h p / j t e v Vol. 10 No. 1 (2024) E-ISSN: 2302-3309 P-ISSN: 2746-6086

## Perancangan Concurrent Penta-Band Low Noise Amplifier pada perangkat Mobile Communication
Muh Wildan 1* , Priyo Wibowo 2 , Ratna Nurmayni 3
1 Politeknik Penerbangan Indonesia Curug,, Jl. Raya PLP Curug, Banten, 15820, INDONESIA
2 Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No.1, Pamulang Bar, Banten 15417, INDONESIA
3 Badan Riset dan Inovasi Nasional, Jl. M.H. Thamrin No. 8, Jakarta Pusat, 10340, INDONESIA *Corresponding author, muh.wildan@ppicurug.ac.id

## Abstrak
Perangkat telekomunikasi saat ini berkembang sangat pesat. Teknologi hardware pada transceiver merupakan salah satu yang  menjadi  perhatian  bersama  karena  mampu  meningkatkan  efisiensi  sekaligus  mendukung  berbagai  standar komunikasi nirkabel global pada sistem GSM, WDCMA, 4G LTE, WLAN, DECT, maupun GPS. Kebutuhan perangkat transceiver saat ini yang sesuai dengan kebutuhan masyarakat adalah ketika memiliki device yang kecil, compact , dan dapat  bekerja  secara  bersamaan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang low  noise  amplifier (LNA)  yang  mampu bekerja bersama secara simultan ( concurrent) penta-band pada standar frekuensi perangkat mobile communication yang beroperasi  dengan  frekuensi  tengah 948  MHz  (GSM), 1220  MHz  (GPS),  1880  MHz  (DECT),  2450  MHz  (Bluetooth, WLAN, Wi-Fi) dan 2740 MHz (LTE). Metode pada penelitian ini adalah perancangan dan analisis. Metode perancangan ini adalah melakukan pembentukan desain secara matematis dan simulasi rangkaian menggunakan perangkat lunak ADS 2009. Kemudian metode analisis digunakan untuk mengetahui hasil simulasi dengan analisis data agar supaya dihasilkan desain  yang  memenuhi  spesifikasi  rancangan  yang  ditetapkan. Hasil  simulasi  parameter concurrent  LNA  penta-band berupa Kestabilan (K) rangkaian, input return loss (S 11 ), gain (S 21 ) dan noise figure (NF) pada kelima frekuensi tersebut semuanya memenuhi kriteria perancangan yaitu K > 1, S 11 < -10 dB, S 21 > 20 dB, dan NF < 3.
Keyword: Penta-band, Multiband, Concurrent, LNA, Mobile Communication

## Abstract
Telecommunications equipment is currently developing very rapidly. Hardware technology in transceivers is a common concern because it is able to increase efficiency while supporting various global wireless communication  standards on GSM, WDCMA, 4G LTE, WLAN, DECT, and GPS systems. The current need for transceiver devices that suit people's needs is when they have devices that are small, compact, and can work simultaneously. This research aims to design a low-noise  amplifier  (LNA)  that  is  capable  of  working  simultaneously  (concurrent)  penta-band  on  standard  mobile communication device frequencies that operate with a center frequency of 948 MHz (GSM), 1220 MHz (GPS), 1880 MHz (DECT),  2450  MHz  (Bluetooth,  WLAN,  Wi-Fi),  and  2740  MHz  (LTE).  The  methods  in  this  research  are  design  and analysis.  This  design  method  is  to  carry  out  mathematical  design  formation  and  circuit  simulation  using  ADS  2009 software.  Then  the  analysis  method  is  used  to  determine  the  simulation  results  with  data  analysis  so  that  a  design  is produced that meets the specified design specifications. Simulation results of penta-band LNA concurrent parameters in the form of circuit stability (K), input return loss (S 11 ), gain (S 21 ), and noise figure (NF) at the five frequencies all meet the design criteria, namely K > 1, S 11 < -10 dB, S 21 > 20 dB, and NF < 3.
Keywords: Penta-band, Multiband, Concurrent, LNA, Mobile Communication

## PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi komunikasi nirkabel yang pesat menuntut perangkat transceiver untuk dapat beroperasi pada beberapa pita frekuensi sesuai standar yang ditetapkan. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan sumber daya radio, sekaligus mendukung perkembangan berbagai standar komunikasi nirkabel, seperti GSM, WCDMA, LTE, WLAN, Bluetooth, DECT, dan GPS. Perangkat transceiver secara umum terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu antena, low noise amplifier , bandpass filter , oscillator , mixer , IF  amplifier,  detector,  dan  audio  amplifier .  Komponen-komponen  ini  bekerja  secara  bersama-sama untuk melakukan proses transmisi dan penerimaan sinyal radio.

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 10 No 1 Tahun 2024
Bagian pertama RF Front-end dari sebuah perangkat receiver adalah low noise amplifier (LNA)[1][2] [3][4].  Oleh  karenanya,  LNA  harus  mempunyai noise yang  kecil  untuk  mengurangi  kontribusi noise pada bagian berikutnya dan gain (penguatan) yang tinggi. LNA sangat dibutuhkan pada sistem receiver , mengingat daya sinyal yang diterima pada sistem ini relatif kecil [5]. Namun disisi lain, LNA juga bisa menambah noise dari suatu sistem nirkabel. Agar tambahan noise tersebut tidak berpengaruh besar pada sistem receiver , maka kontribusi noise dari LNA harus sekecil mungkin [1].
Seiring  berkembangnya  teknologi  nirkabel  dibutuhkan receiver yang  dapat  bekerja  pada  beberapa aplikasi secara bersamaan, maka desain LNA yang dioperasikan pada beberapa band frekuensi secara simultan ( concurrent multiband ) banyak dilakukan penelitian. Keuntungan pada concurrent multiband adalah memiliki efisiensi  fungsi  yang  tinggi,  peningkatan  nilai data  rate, ketahanan  sistem  perangkat,  peningkatan  kinerja perangkat [6]. Cascode shunt peaking dan LC resonator dapat digunakan sebagai sebagai impedance matching (IM) untuk menghasilkan tripleband LNA akan tetapi metode menghasilkan nilai gain yang rendah, yaitu 10.6 ~ 11.79 dB dan noise figure yang cukup besar yaitu 3.73 ~ 4.03 dB [7]. Pada penelitian [8] concurrent dualband LNA menggunakan teknologi BiCMOS dan topologi inductive source degeneration masih memiliki nilai noise figure tinggi sebesar 3.2 ~ 5.5 dB. Pada penelitian  [9] concurrent dualband LNA dengan metode interstage matched dan menggunakan topologi inductive source degeneration digunakan untuk menguatkan power gain , namun noise figure yang dihasilkan masih relatif besar, yaitu 1.66 ~ 1.95 dB. Sedangkan concurrent dualband LNA  pada  [10],  dengan  topologi inductive  source  degeneration dan  teknik  matching  dengan power constrained  simultaneous  noise and  input  matching (PCSNIM)  yang  digunakan  untuk  mendapatkan noise figure yang kecil, nilai gain yang didapatkan rendah, yaitu 9.483 ~ 14.97 dB. Pada perancangan concurrent penta-band LNA pada [11], menggunakan topologi inductive source degeneration dan konfigurasi cascode pada MOSFET, nilai gain yang dihasilkan hanya berkisar antara 14.36 ~ 17.007 dB.
Pada penelitian ini  dilakukan perancangan concurrent penta-band LNA mengunakan komponen aktif jenis  FET  menggunakan LC  resonator dan lumped  element yang  dikonfigurasikan  secara cascade sebagai impedance matching . Topologi cascade pada LNA dipilih karena mampu menghasilkan noise yang rendah dan gain yang tinggi. Selain itu LC resonator memiliki disain yang compact dan juga dapat diteruskan menjadi teknologi berbasis RFIC [12]. Pada penelitian ini, LNA dirancang memiliki impedance matching disusun dari multi-LC resonator agar dapat menghasilkan penta-band LNA. Transistor NE3210S01 dipilih karena memiliki konsumsi  daya  minimal  5  mW  sehingga  LNA  yang  dihasilkan  juga  akan  memiliki  efisiensi  daya  pada pengoperasian lima frekuensi yang berbeda yaitu pada frekuensi tengah 948 MHz (GSM), 1220 MHz (GPS), 1880 MHz (DECT), 2450 MHz (bluetooth, WLAN, Wi-Fi) dan 2740 MHz (LTE). Batasan permasalahan pada penelitian  ini  adalah  perancangan  LNA  dengan topologi cascade dengan multi LC  resonator sebagai input matching dan  semua  komponen  dianggap  ideal.  Hasil  perancangan  disimulasikan  dengan  perangkat  lunak Advance Design System (ADS) dan parameter simulasi yaitu kestabilan, noise figure (NF), input return loss (S 11 ) dan gain (S 21 ).

## METODE
Pada penelitian ini, metode penelitian yang digunakan melibatkan proses perancangan dan analisis untuk mencapai desain yang memenuhi spesifikasi yang direncanakan.  Gambar 1 memperlihatkan diagram blok receiver secara umum. Sedangkan penelitian ini difokuskan pada pengembangan Low-Noise Amplifier (LNA) dengan teknik concurrent multiband yang dapat beroperasi pada beberapa frekuensi dalam satu waktu. Selain itu, metode ini dapat menghasilkan parameter kinerja kestabilan rangkaian, nilai return loss , power gain , NF, dan VSWR yang baik pada beberapa frekuensi yang berbeda [13][7][9][8].

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 10 No 1 Tahun 2024
Metode  penelitian  ini  terbagi  menjadi  dua  tahap  utama,  yaitu  perancangan  dan  analisis.  Metode perancangan digunakan untuk membentuk desain LNA secara matematis dan melakukan simulasi rangkaian menggunakan perangkat lunak Advanced Design System (ADS).  Analisis digunakan untuk menganalisis hasil simulasi dan memastikan bahwa desain yang dihasilkan memenuhi spesifikasi yang direncanakan. Parameter- parameter kinerja yang dianalisisa antara lain kestabilan rangkaian, Return Loss , Gain , Noise Figure (NF) dan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR).

## Parameter LNA
Kestabilan  rangkaian  adalah  faktor  penting  dalam  perancangan  komponen  elektronik  seperti Low- Noise Amplifier (LNA). Kestabilan tanpa syarat ( unconditionally stable ) mengindikasikan bahwa rangkaian tidak akan mengalami osilasi atau menjadi tidak stabil  pada nilai beban atau output apapun. Kestabilan ini dinyatakan oleh faktor K , yang dikenal sebagai Rollett Stability Factor . Faktor K merupakan sebuah parameter yang  dapat  digunakan  untuk  menentukan  kestabilan  suatu  rangkaian.  Jika  nilai faktor K lebih  besar  dari  1, maka  rangkaian  dikategorikan  sebagai  " unconditionally  stable ,"  yang  berarti  rangkaian  tersebut  akan  tetap stabil tanpa terpengaruh variasi beban atau output yang diberikan. Namun, jika nilai faktor K kurang dari 1, maka  rangkaian  berpotensi  menjadi  tidak  stabil  pada  titik  tertentu  dengan  variasi  sumber  dan  beban. Pengukuran  nilai  kestabilan  rangkaian  dapat  diperoleh  dari  analisis  parameter  S  (S-parameter),  yang dinyatakan oleh persamaan [2]:
𝐾 = 1−|𝑆11| 2−|𝑆 22| 2+|∆|2 2|𝑆11||𝑆21| (1)
Dikatakan unconditionally stable jika K > 1 dan |∆| < 1, dengan
∆ = 𝑆 11 ∙ 𝑆 22 ∙ 𝑆 21 (2)
Gain merupakan perbandingan  antara  level  sinyal output dan level sinyal input pada  sistem. Gain (S 21 )  dalam  S-parameter  biasanya  dinyatakan  dengan  satuan  desibel  (dB).  S 21 suatu  LNA  haruslah  tinggi, standar nilainya biasanya diatas 10 dB. Hal ini sesuai dengan fungsi LNA yaitu menguatkan sinyal RF yang diterima oleh receiver [14][4].
Return loss merupakan analisis tingkat refleksi daya sinyal yang kembali ke sumber pada berbagai frekuensi atau dapat diartikan sebagai daya yang tidak diserap oleh beban [3][1]. Tingkat refleksi pada input ( input  return  loss )  dari Low-Noise  Amplifier (LNA),  dapat  menunjukkan  adanya mismatch atau ketidakcocokan impedansi antara impedansi input ( Z in ) LNA dengan impedansi saluran transmisi. Input return loss dapat diperoleh dari pengukuran S-parameter dalam besaran S 11 dengan satuan desibel (dB). S 11 dapat menujukan  seberapa  baik  keselarasan  impedansi  antara  sumber  dan  LNA.  Nilai  S 11 bernilai  negatif  karena menggambarkan kerugian daya akibat refleksi. Port input dan output yang dihubungkan ke generator (sumber) dan beban, seperti ditunjukan Gambar 2.

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 10 No 1 Tahun 2024
Jika Z IN adalah  impedansi input pada port 1  dan Z O adalah impedansi  karakteristik  saluran  transmisi  maka koefisien refleksi pada port 1 ( port input ) dan input return loss dalam bentuk S 11. [2] dapat dinyatakan dengan,
Г 𝑖𝑛 = 𝑍𝐼𝑁−𝑍𝑂 𝑍𝐼𝑁+𝑍𝑂 (3)
𝑆 11 (𝑑𝐵)   =   20 𝑙𝑜𝑔 |Г 𝑖𝑛 | (4)
Sinyal yang diolah melalui suatu sistem selalu bertambah noise sinyal input -nya. Oleh karena itu, noise pada output sebuah sistem selalu lebih besar daripada noise pada input . Kontribusi noise dari suatu sistem dinyatakan  dengan noise  factor (F)  yang  dituliskan  dalam  bentuk  desibel  (10  log 10 F )  atau  sering  disebut sebagai Noise Figure (NF). Noise Figure pada LNA juga menyatakan derajat degradasi SNR akibat noise yang dibangkitkan penguat. Karena fungsi LNA adalah menguatkan sinyal dengan kontribusi noise yang kecil dan bernilai positif,  maka nilai NF LNA harus kecil, standar nilainya berkisar antara 0 dB sampai dengan 3 dB.

## Metode Perancangan
Langkah  pertama  dalam  metode  perancangan  adalah  menentukan  spesifikasi  LNA  yang  akan dirancang.  Spesifikasi  ini  disesuaikan  dengan  diagram  alur  perancangan penta-band LNA  yang  tercantum dalam Gambar 3. Kemudian memilih topologi LNA, menentukan karakteristik transistor yang akan digunakan serta melakukan bias DC. Saat bias DC dilakukan, dipastikan transistor bekerja pada daerah saturasi. Untuk memastikan LNA bekerja pada frekuensi yang diinginkan, diperlukan rangkaian impedance matching . Dengan impedance  matching yang  tepat,  LNA  dapat  berfungsi  optimal  pada penta-band yang  ditargetkan.  Setelah tahap perancangan, evaluasi simulasi dilakukan secara berulang hingga mencapai hasil yang optimum sesuai dengan  spesifikasi  yang  diinginkan.  Proses  ini  melibatkan  pengujian  dan  pengoptimalan  desain  LNA menggunakan  perangkat  lunak  Advance  Design  System  (ADS).  Langkah  berikutnya  adalah  analisis  hasil simulasi. Hasil analisis akan memberikan pemahaman mendalam tentang kinerja LNA di berbagai frekuensi, termasuk parameter seperti return loss , gain , dan noise figure . Analisis digunakan untuk memastikan bahwa LNA memenuhi spesifikasi yang ditetapkan.

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 10 No 1 Tahun 2024
Spesifikasi  perancangan Concurrent  penta-band LNA  pada  penelitian  ini  secara  lengkap  seperti ditunjukan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi LNA Spesifikasi Frekuensi Tengah 948 MHz 1220 MHZ 1880 MHz 2450 MHz 2740.MHz K > 1 > 1 > 1 > 1 > 1 S 11 < -10 dB < -10 dB < -10 dB < -10 dB < -10 dB S 21 > 20 dB > 20 dB > 20 dB > 20 dB > 20 dB NF < 3 dB < 3 dB < 3 dB < 3 dB < 3 dB
Pada desain ini, menggunakan dua FET dirangkai secara cascade yang bertujuan untuk menghasilkan gain yang  tinggi  karena  pada cascade  transistor terjadi  penguatan  pada  kedua  FET  yang  digunakan  [15]. Transitor yang dipilih adalah NE3210S01 super low noise dengan DC bias VDD = 5 V, VD = 2.151 V, VDS = 1.66 V dan IDS = 40.7 mA. Agar transistor dapat bekerja pada daerah tersebut maka harus diberi bias dengan komponen-komponen sebagai berikut
𝑅 𝐷 = 𝑉𝐷𝐷−𝑉𝐷 𝐼𝐷 (5) 𝑅 𝐷 = 5 − 2.151 40.7 × 10 −3 = 70 Ω
𝑉 𝐺 = 0 𝑉
Konsumsi daya = (V DS ) ( I DS ) = (1.66 V).(40.7 mA) = 67 mW
Penggunaan  LC  resonator  sebagai  bagian  dari  rangkaian impedance  matching digunakan  agar memungkinkan Low-Noise  Amplifier (LNA)  beroperasi  pada  lima  frekuensi  yang  berbeda.  Rangkaian  LC resonator terdiri dari serangkaian resonator yang disusun secara seri, yaitu resonator 1 hingga resonator 5, dan rangkaian lengkapnya seperti ditunjukan pada Gambar 4.

## Gambar 4. Rangkaian LC resonator untuk penta-band LNA
Sedangkan untuk nilai Nilai Impedansi Input (Z in ) untuk masing masing resonator dan total resonator pada rangkaian lengkap penta-band LNA pada gambar 5 diberikan oleh persamaan :
𝑍 1 = 𝑠𝐿 1𝑎 + 𝑠𝐿 1𝑏 1+𝑠 2 𝐿 1𝑏 𝐶 1 (6)
𝑍 2 = 𝑠𝐿 2 1+𝑠 2 𝐿 2 𝐶 2 (7)
𝑍 3 = 𝑠𝐿 3 1+𝑠 2 𝐿 3 𝐶 3 (8)
𝑍 4 = 𝑠𝐿 4 1+𝑠 2 𝐿 4 𝐶 4 (9)
𝑍 5 = 𝑠𝐿 5 + 𝐿 5 𝑠𝐶 5 (10)

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni
𝑍 𝑖𝑛 = 𝑠𝐿 1𝑎 + 𝑠𝐿 1𝑏 1+𝑠 2 𝐿 1𝑏 𝐶 1 + 𝑠𝐿 2 1+𝑠 2 𝐿 2 𝐶 2 + 𝑠𝐿 3 1+𝑠 2 𝐿 3 𝐶 3 + 𝑠𝐿 4 1+𝑠 2 𝐿 4 𝐶 4 + 𝑠𝐿 5 + 𝐿 5 𝑠𝐶 5 + 𝑠𝐿 𝑔 + 1 𝑠𝐶 𝑔𝑠 + 𝑠𝐿 𝑠 + 𝑔 𝑚 𝐶 𝑔𝑠 𝐿 𝑠 (11)
Rangkaian lengkap dari concurrent penta-band LNA terdiri dari input impedance matching , rangkaian cascade  FET transistor , dan rangkaian output impedance matching seperti terlihat pada Gambar 5.

## Gambar 5. Rangkaian Concurrent penta-band LNA

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bab  ini,  akan  dibahas  hasil  simulasi  parameter concurrent  penta-band  Low-Noise  Amplifier (LNA) yang meliputi aspek kestabilan (K), input return loss (S11), gain (S21), dan noise figure (NF). Hasil simulasi menunjukkan bahwa kestabilan (K) dari rangkaian penta-band LNA sesuai yang diharapkan dan dapat bekerja  pada  berbagai  frekuensi  ditetapkan.  Pada  frekuensi  GSM  948  MHz,  nilai K mencapai  23,670, sementara pada frekuensi GPS 1,220 GHz sebesar 19,617. Pada DECT 1,880 GHz, nilai K mencapai 12,307, dan pada frekuensi WLAN 2,450 GHz sebesar 8,196. Pada frekuensi LTE 2,750 GHz, nilai K adalah 6,882. Nilai-nilai K tersebut  menunjukkan  bahwa  pada  masing-masing  frekuensi  kerja,  rangkaian  LNA  mencapai kondisi unconditionally stable . Hal ini diindikasikan oleh nilai K pada semua frekuensi lebih besar daripada 1. .
m16 freq= StabFact1=23.670
948.0MHz
m17 freq= StabFact1=19.617
1.220GHz
m18 freq= StabFact1=12.037
1.880GHz
m19 freq= StabFact1=8.196
2.450GHz
m20 freq=
StabFact1=6.882 2.750GHz
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0.8 3.2 10 15 20 25 5 30 freq, GHz St a b F a ct 1
m16
m17
m18
m19
m20
m16 freq= StabFact1=23.670
948.0MHz
m17 freq= StabFact1=19.617
1.220GHz
m18 freq= StabFact1=12.037
1.880GHz
m19 freq= StabFact1=8.196
2.450GHz
m20 freq=
StabFact1=6.882 2.750GHz

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni
Selain itu, hasil simulasi menunjukan nilai return loss (S 11 ) rangkaian penta-band LNA dibawah -10 dB seperti tampak pada Gambar 7. Hasil simulasi dan pengukuran menujukkan bahwa rangkaian penta-band LNA dapat beroperasi pada lima frekuensi yang berbeda. Pada frekuensi GSM yaitu 948 MHz dengan nilai S 11 sebesar -22,018 dB. Sementara pada frekuensi GPS yaitu 1,220 GHz nilai S 11 sebesar -21,967 dB. Nilai S 11 pada  DECT  pada frekuensi  1,880  GHz sebesar  -17,683  dB.  Sementara  itu,  nilai S 11 pada frekuensi  WLAN 2,450 GHz sebesar -32,950 dB dan frekuensi LTE 2,750.GHz sebesar -23,114. Hasil yang dicapai pada kelima frekuensi tersebut memenuhi standar spesifikasi perancangan yaitu return loss lebih kecil dari -10 dB.
Gambar 7. Hasil simulasi return loss (S 11 )
Gain (S21) merupakan parameter yang menggambarkan sejauh mana LNA dapat meningkatkan level daya sinyal. Hasil simulasi menunjukkan bahwa penta-band LNA berhasil memberikan gain yang memadai pada frekuensi kerja yang berbeda, sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan seperti rangkaian tampak pada Gambar 8.
m1 freq= dB(S(1,1))=-22.018 948.0MHz m2 freq= dB(S(1,1))=-21.967 1.220GHz
m3 freq= dB(S(1,1))=-17.683 1.880GHz m4 freq= dB(S(1,1))=-32.950 2.450GHz 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0.8 3.2 -30 -25 -20 -15 -10 -5 -35 0 freq, GHz d B(S(1 ,1 ))
m1
m2
m3
m4
m5 m1 freq= dB(S(1,1))=-22.018
948.0MHz
m2 freq= dB(S(1,1))=-21.967 1.220GHz
m3 freq= dB(S(1,1))=-17.683 1.880GHz m4 freq= dB(S(1,1))=-32.950 2.450GHz m5 freq= dB(S(1,1))=-23.114 2.750GHz m5 freq= dB(S(1,1))=-23.114 2.750GHz m6 freq= dB(S(2,1))=39.028 948.0MHz m7 freq= dB(S(2,1))=37.174
1.220GHz
m8 freq= dB(S(2,1))=34.037
1.880GHz
m9 freq= dB(S(2,1))=31.989 2.450GHz 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0.8 3.2 5 10 15 20 25 30 35 40 0 45 freq, GHz d B(S(2 ,1 ))
m6
m7
m8
m9
m10
m6 freq= dB(S(2,1))=39.028
948.0MHz
m7 freq= dB(S(2,1))=37.174
1.220GHz
m8 freq= dB(S(2,1))=34.037
1.880GHz
m9 freq= dB(S(2,1))=31.989
2.450GHz
m10 freq= dB(S(2,1))=30.885
2.750GHz
m10 freq= dB(S(2,1))=30.885
2.750GHz

## Muh Wildan, Priyo Wibowo, Ratna Nurmayni JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 10 No 1 Tahun 2024
Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  rangkaian penta-band LNA  mampu  beroperasi  pada  lima frekuensi yang berbeda pada frekuensi GSM 948 MHz, nilai S 21 sebesar 39,028 dB. Sementara pada frekuensi GPS 1,220 GHz nilai S 21 sebesar 37,174 dB. Nilai S 21 pada DECT 1,880 GHz sebesar 34,037 dB. Sementara itu,  nilai  S 21 pada  WLAN  frekuensi  2,450  GHz  sebesar  31,989  dB  dan  LTE  frekuensi  2,750.GHz  sebesar 30,885 dB. Hasil simulasi menujukkan nilai gain pada semua frekuensi kerja bernilai antara 30 dB – 40 dB atau melampaui spesifikasi yang direncanakan dalam perancangan yaitu > 20 dB.
Parameter  selanjutnya  yaitu  NF  ( noise  figure )  yang  mengindikasikan  tingkat  kebisingan  yang diperkenalkan  oleh  LNA  ke  dalam  sinyal.  Hasil  simulasi noise  figure rangkaian penta-band LNA  seperti ditunjukan pada Gambar 9.

## Gambar 9. Hasil simulasi noise figure
Pada frekuensi GSM 948 MHz, nilai NF sebesar 1,254. Sementara pada frekuensi GPS 1,220 GHz sebesar 1,277. Nilai NF pada DECT 1,880 GHz sebesar 1,307. Sementara itu, NF pada WLAN frekuensi 2,450 GHz sebesar 1,290 dan LTE  frekuensi 2,750.GHz sebesar 1,275. Hasil  simulasi menunjukkan bahwa LNA mampu menjaga tingkat noise dibawah batas yang ditetapkan < 3 dB pada semua frekuensi. NF yang rendah diperlukan untuk menjaga kualitas sinyal yang diterima setelah diolah oleh rangkaian. Kualitas sinyal yang diterima oleh penerima sangat penting dalam sistem komunikasi. Noise yang berlebihan dapat mengganggu sinyal yang diinginkan, sehingga akan mempengaruhi kualitas komunikasi secara keseluruhan. Oleh karena itu, menjaga tingkat noise yang rendah penting dalam memastikan bahwa sinyal yang diterima tetap berkualitas dan tidak terganggu oleh noise yang tidak diinginkan.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perancangan  dan  analisis  kinerja  penta-band  LNA  pada  perangkat mobile communication dengan frekuensi tengah 948 MHz (GSM), 1220 MHZ (GPS), 1880 MHz (DECT), 2450 MHz (Bluetooth,  WLAN,  Wi-Fi)  dan  2740  MHz  (LTE)  didapatkan  kesimpulan  (1)  telah  dirancang concurrent penta-band LNA menggunakan LC resonator yang dipasang secara seri antara resonator ke-1 sampai dengan resonator ke-5 dapat matching pada semua frekuensi yang diharapkan. Sedangkan biasing yang diterapkan pada transistor dengan cara cascade common source degeneration agar memiliki nilai gain yang tinggi. (2) Hasil simulasi kestabilan, input return loss (S 11 ), gain (S 21 ) dan noise figure (NF) menunjukkan performansi yang baik dan masih memenuhi spesifikasi perancangan pada kelima frekuensi kerja yang telah ditetapkan.
m11 freq= nf(2)=1.254 948.0MHz m12 freq= nf(2)=1.277 1.220GHz
m13 freq= nf(2)=1.307 1.880GHz
m14 freq= nf(2)=1.290 2.450GHz
m15 freq= nf(2)=1.275 2.750GHz
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0.8 3.2 10 20 30 40 50 0 60 freq, GHz n f( 2 )
m11
m12
m13
m14
m15 m11 freq= nf(2)=1.254
948.0MHz
m12 freq= nf(2)=1.277 1.220GHz
m13 freq= nf(2)=1.307 1.880GHz
m14 freq= nf(2)=1.290 2.450GHz
m15 freq= nf(2)=1.275 2.750GHz

## DAFTAR PUSTAKA
[1] U. L. Rohde, Applications Rf / Microwave Circuit Design for Wireless Applications , vol. 2. 2000.
[2] D. M. Pozar, Microvawe Enginering , 4th ed. New York: Wiley, 2011.
[3] G. Wibisono, M. Wildan, J. Wahyudi, E. Widoro, and T. Firmansyah, “Co-design Structure of Dual-Band LNA and Dual-Band BPF for Radio Navigation Aid Application,” Wirel. Pers. Commun. , vol. 116, Feb. 2021, doi: 10.1007/s11277-020-07754-9.
[4] F. Fatonah, M. Wildan, S. Purnomo, and A. M. Soleh, “Design of High Gain Low Noise Amplifier at Base Station Receiver VOR Equipment for Ground Check Monitoring as Learning Media in Civil Aviation Design of High Gain Low Noise Amplifier at Base Station Receiver VOR Equipment for Ground Check Monitoring as Le,” no. October, pp. 397–402, 2020.
[5] P. Vizmuller, “RF Design Guide Systems, Circuits and Equations.” p. 281, 1995.
[6] H. Hashemi and A. Hajimiri, “Concurrent multiband low-noise amplifiers-theory, design, and applications,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech. , vol. 50, no. 1, pp. 288–301, 2002, doi: 10.1109/22.981282.
[7] C.-Y. Kao, Y.-T. Chiang, and J.-R. Yang, “A concurrent multi-band low-noise amplifier for WLAN/WiMAX applications,” in 2008 IEEE International Conference on Electro/Information Technology , 2008, pp. 514–517, doi: 10.1109/EIT.2008.4554357.
[8] O. El-Gharniti, E. Kerherve, J.-B. Begueret, and D. Belot, “Concurrent Dual-Band Low Noise Amplifier for 802.11a/g WLAN applications,” in 2006 13th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems , 2006, pp. 66–69, doi: 10.1109/ICECS.2006.379702.
[9] S. Datta, K. Datta, A. Dutta, and T. K. Bhattacharyya, “Fully Concurrent Dual-Band LNA Operating in 900 MHz/2.4 GHz Bands for Multi-standard Wireless Receiver with Sub-2dB Noise Figure,” in 2010 3rd International Conference on Emerging Trends in Engineering and Technology , 2010, pp. 731–734, doi: 10.1109/ICETET.2010.21.
[10] G. Zhiqiang, L. Dawei, H. Shiqing, H. Haisheng, and Z. Zhongzhao, “The design of dual-band CMOS low noise amplifier for wireless applications,” in Proceedings of 2011 Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conference , 2011, vol. 1, pp. 675–678, doi: 10.1109/CSQRWC.2011.6037042.
[11] P. Sulistyaningrum, “Perancangan Concurrent Multiband Low Noise Amplifier Menggunakan CMOS 0.18 μm.” Universitas Indonesia, Depok, 2012.
[12] S. H. Mousavi, A. Elzayat, and A. B. Kouki, “Highly compact lumped element resonators in LTCC for avionic systems,” IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig. , pp. 4–6, 2012, doi: 10.1109/MWSYM.2012.6259696.
[13] T. Firmansyah and G. Wibisono, “Perancangan Multiband Low Noise Amplifier (LNA) menggunakan Metode Multisection Impedance Transformer (MIT) Untuk Aplikasi GSM, WCDMA, dan LTE,” Setrum  Sist. Kendali- Tenaga-elektronika-telekomunikasi-komputer , vol. 2, no. 2, p. 69, 2016, doi: 10.36055/setrum.v2i2.448.
[14] M. Wildan, I. Hermawan, and A. T. Prihandoyo, “Rancang Bangun High Gain Low Noise Amplifier untuk Meningkatkan Sensitifitas Receiver pada VHF Air-Ground,” J. Teknol. Penerbangan , vol. 1, pp. 26–38, 2017.
[15] A. Dorafshan and M. Soleimani, “High-gain cmos low noise amplifier for ultra wide-band wireless receiver,” Prog. Electromagn. Res. C , vol. 7, pp. 183–191, 2009, doi: 10.2528/PIERC08090903.

## Biodata Penulis
Muh Wildan , lahir di Purworejo, 30 Mei 1977. Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Elektro Universitas Borneo 2007. Tahun 2014 memperoleh gelar Magister Teknik di jurusan Teknik Elektro Program Pascasarjana (S2) Universitas  Indonesia  dengan  bidang  konsentrasi  Teknik  Telekomunikasi.  Dosen  tetap  di  Program  Studi Teknik Navigasi Udara, Politeknik Penerbangan Indonesia Curug sejak tahun 2019 – sekarang.
Priyo Wibowo, dilahirkan di Magelang, 14 Oktober 1979. Sarjana Sains di Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Yogyakarta 2004. Tahun 2014 memperoleh gelar Magister Teknik di jurusan Teknik Elektro Program Pascasarjana (S2) Universitas Indonesia dengan bidang
konsentrasi  Teknik  Telekomunikasi.  Tenaga  pengajar  tetap  di  Program  Studi  Teknik  Industri,  Universitas Pamulang sejak tahun 2016 – sekarang.
Ratna Nurmayni, lahir di Jakarta, 8 Mei 1986. Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi  Telkom  tahun  2008.  Tahun  2015  memperoleh  gelar  Magister  Teknik  di  jurusan  Teknik  Elektro Program Pascasarjana (S2) Universitas Indonesia dengan bidang konsentrasi Teknik Telekomunikasi. Sebagai Periset Muda di Pusat Riset Teknologi Transportasi BRIN (d.h BPPT) sejak tahun 2009 – sekarang.