LOW PASS FILTER (LPF)

LOW PASS FILTER (LPF)

Filter adalah sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk menapis/menyaring frekuensi. Filter meloloskan frekuensi yang diinginkan dan meredam frekuensi lain yang tidak diinginkan. Rentang frekuensi atau pita frekuensi (frecuency band) yang diloloskan disebut pita lolos (pass band). Sedangkan pita frekuensi yang diredam disebut stop band. Ukuran lebar atau sempitnya pita frekuensi kerja filter tergantung pada rentang frekuensi operasi serta fungsi filter tersebut.

Daerah passband sebuah filter di definisikan sebagai daerah pita frekuensi yang dibatasi oleh penurunan daya -3 dB.  Frekuensi ambang (Cutoff) adalah penurunan daya -3 dB (daya berkurang dari setengah dari nilai daya maksimumnya).

Pass-band resonansi yang ideal berbentuk segi empat dengan redaman tak terhingga di atas dan di bawah frekuensi ambang (cutoff) seperti yang ditunjukan pada gambar 1a, namun realisasi dari filter ini tentu tidak mungkin karena karakteristik fisik dari komponen penyusun filter tersebut.

b.      LPF butterworth

c.       LPF chebyshev

Gambar 1. Grafik respon frekuensi LPF

Sebuah filter ideal mempunyai rugi-rugi di daerah pita lolosnya (pass band) sama dengan nol. Dalam aplikasi praktis hal tersebut tidak kan mungkin dicapai.Rugi-rugi ini sering disebut “rugi-rugi sisipan” atau (Insertion Loss=IL). Selain itu, beberapa jenis filter mempunyai riak atau riplle di daerah passband nya seperti filter Chebyshev (Tschebysheff).

            Sebuah filter mempunyai daerah respons frekuensi yang disebut daerah “passband”, transition band, dan stopband. Perhatikan Gambar 2 berikut ini.

Gambar 2. Daerah respon LPF

                        Faktor bentuk (shape factor) didefenisikan sebagai perbandingan antara frekuensi pada daya -6 dB terhadap frekuensi pada daya-3 dB.  Atau dinyatakan dengan

 

LPF ideal menghasilkan Shape Factor = 1. Secara praktis SF akan lebih besar dari 1.

Parameter respon LPF diuraikan sebagai berikut:

1. Shape factor (SF). Shape factor didefinisikan sebagai perbandingan frekuensi pada -6 dB terhadap frekuensi pada daya -3 dB dari respon LP                                                                       

2. Ultimate Attenuation. Ultimate Attenuation adalah redaman minimum akhir dimana respon LPF memiliki rentang passband di luar yang ditetapkan. Respon LPF ideal akan memberikan redaman tak terhingga di luar rentang passband.
3. Insertion Loss. Jika penyambungan detektor LPF dan kabel tidak terhubung dengan baik maka akan menimbulkan rugi sisipan. Akibatnya pentransmisian sinyal antara detektor LPF ke kabel tidak sesuai dengan daya transmisi.
4. Ripple. Ripple adalah ukuran kerataan passband rangkaian resonansi yang diekspresikan dalam dB. Secara fisik, diukur pada karakteristik respon sebagai perbedaan antara redaman maksimum dan redaman minimum dalam passband.

Selain definsi Insertion Loss diatas, definisi lain dari Insertion Loss adalah gambaran adanya rugi daya yang diserap oleh sebuah filter. Secara ideal, sebuah filter tidak akan menyerap daya, namun komponen yang terdapat dalam sebuah filter memiliki rugi-rugi, maka secara praktis, filter pun akan menyerap sebagian daya jika filter diumpankan ke generator. Rugi-rugi yang hilang di dalam filter disebut Insertion Loss (IL). Insertion Loss dihitung dengan cara membandingkan daya keluaran di keluaran (output) terhadap  daya yang diberikan di masukan (input).

                          

Bila daya dinyatakan dalam satuan dBm, maka persamaan (2) dapat dinyatakan sebuah persamaan Aljabar sederhana menjadi:

Selain parameter Insertion Loss pada sebuah filter, dikenal juga rugi-rugi pantulan akibat ketidaksesuaian impedansi filter dengan saluran transmisi (kabel). Rugi-rugi ini disebut Return Loss (RL). Baik  IL maupun RL sering dinyatakan dalam satuan dB.

 Return Loss (RL)   didefenisikan sebagai:

            

Pada frekuensi tinggi, konsep gelombang berdiri dipakai untuk menentukan impedansi beban yang tidak diketahui. Bila VSWR dapat diukur atau dihitung, maka impedansi beban  Z_L dapat dihitung dengan rumus:

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai LPF silahkan cek video di akun youtube kami di link berikut : TC World

 Irawati Razak

Pengajar di Politeknik Negeri Ujung Pandang

Program Studi Teknik Telekomunikasi sejak tahun 1999