BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi filter telah berkembang cukup lama, dari penggunaan filter pada

rangkaian-rangkain elektronika, sebagai alat pemproses data, sampai dengan

dihasilkannya bandpass filter ketika radio nirkabel ditemukan [1]. Bandpass filter

digunakan untuk menyaring frekuensi yang diinginkan. Sinyal yang diinginkan

dilewatkan oleh filter dengan sebaik mungkin, sedangkan sinyal yang tidak

diinginkan ditolak untuk melewati filter. Penelitian mengenai bandpass filter telah

mengalami perjalanan panjang, seiring dengan perkembangan teknologi wireless

dan aplikasi sensor serta radar. Sampai dengan saat ini ditemukan sangat banyak

riset tentang bandpass filter di berbagai publikasi yang ada [1]-[2].

Dalam perkembangannya, komponen telekomunikasi disusun dengan

saluran penghubung atau yang biasa disebut dengan saluran transmisi [3]. Sebuah

saluran transmisi akan selalu berhubungan dengan beberapa saluran transmisi

yang dimodifikasi sehingga menghasilkan karakteristik yang diinginkan. Sangat

banyak metode yang digunakan untuk mendesain sebuah filter diantaranya

mengimplementasikan teknologi microstrip yang memiliki keuntungan untuk

mendesain filter dengan banyak variasi bentuk. The microstrip teknologi juga

memungkinkan penggabungan metode lain untuk meningkatkan kinerja filter

seperti stepped impedance resonator (SIR), defected ground structure (DGS), split

ring resonator (SRR), square loop resonator (SLR), dan substrate integrated

waveguide (SIW) [4]-[8].

Metode SIW baru-baru ini telah menjadi satu dari sebagian besar topik

penelitian yang menarik para peneliti dan akademisi. Pada dasarnya, metode ini

diimplementasikan dengan membentuk barisan silinder metalik atau via yang

digunakan sebagai sidewalls of waveguide [9]. Substrate Integrated Waveguide

(SIW) adalah salah satu metode dalam perancangan sistem komunikasi dimana

sinyal frekuensi yang tinggi dapat ditransfer atau ditrasmisikan dengan kecepatan

data dan tingkat efektivitas yang tinggi, sehingga kerugian yang dihasilkan rendah.

Baru-baru ini strukturnya telah berkembang dengan cepat karena biaya yang

rendah, loss yang rendah, kapabilitas penanganan daya yang tinggi dan integrase

dengan sirkuit planar [3]. Struktur SIW terdiri dari substrat dielektrik yang terdiri

antara sepasang pelat logam yang terhubung melalui via. Konfigurasi ini

membatasi bidang di dalam struktur, dan karena itu tidak menunjukkan kopel

yang tidak diinginkan antara resonator, sehingga memungkinkan kontrol yang

baik terhadap kopling [3]. Filter yang mencakup keseluruhan pita gelombang

mikro sering diperlukan dalam transceiver modren, seperti yang digunakan dalam

aplikasi ultra-wideband (UWB). Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, selain

menggunakan metode SIW, pembuatan filter biasanya ditambahkan dengan

metode Split-Ring Resonators (SRR) untuk mendapatkan bandwidth yang lebih

lebar [4]-[5] .

Split-Ring-Resonator (SRR) memiliki aplikasi potensial pada sintesis

metamaterial dengan permeabilitas efektif negatif [4]. Berdasarkan Split-Ring-

Resonator (SRR), pada tahun 2004, komparator complementary split-ring (CSRRs)

diperkenalkan sebagai resonator metamaterial baru dengan permitivitas negatif

[2]. Karakteristik SRR dan CSRRs telah dipelajari dan dikembangkan secara

ekstensif. SRR dan CSRRs digunakan untuk mewujudkan perangkat mikro planar

seperti filter. Pada tahun 2002, transmisi back-wave di bawah waveguide cutoff

pertama kali diusulkan dengan kombinasi SRR dan waveguide persegi panjang

menghasilkan bandwidth 5,5% pada frekuensi tengah 5,15 GHz [6].

Tugas akhir ini membahas rancangan filter dengan metode SIW

menggunakan CSRR berbentuk lingkaran. Diharapkan dengan menggunakan

metode SIW dapat mengurangi biaya dan memudahkan pabrikasi. Penggunaan

CSRR diharapkan dapat menghasilkan bandwidth yang lebar, memperbagus hasil

return loss dan instertion lossnya.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, maka rumusan penulisan masalah pada

penelitian ini adalah:

a) Bagaimana rancangan dan implementasi BPF SIW berbasis CSRR?

b) Bagaimana pengaruh CSRR terhadap hasil paremeter-parameter ukur dari

perancangan BPF SIW ?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah:

a) Merancang dan mengimplementasi BPF SIW berbasis CSRR dengan harga

yang terjangkau dan ukuran yang kecil.

b) Mengetahui pengaruh Split-Ring Resonators terhadap parameter ukur dari

perancangan BPF SIW.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini mencakup manfaat

akademis dan praktis.

1. Manfaat Akademis:

a. Bisa mengembangkan penelitian filter dan menerapkan pelajaran sistem

komunikasi, antena dan propagasi gelombang, sinyal dan sistem linier

serta matakuliah pengolahan sinyal digital pada penelitian ini.

b. Memberikan gagasan baru terhadap perancangan BPF.

c. Memberikan gagasan baru mengenai sistem SIW berbasis CSRR.

2. Manfaat praktis:

a. Penelitian ini dapat diapikasikan dalam filter SIW berbasis CSRR.

b. Penelitian ini dapat memperluas wawasan dan sekaligus memperoleh

pengetahuan mengenai penerapan filter SIW berbasis CSRR.

c. Penelitian ini dapat menjadi acuan dalam penelitian filter SIW selanjutnya

oleh peneliti lain.

d. Biaya realisasi yang murah.

1.5 Batasan Masalah

Pada penelitian ini pembahasan akan dibatasi hanya pada permasalahan-

permasalahan berikut:

1. Filter menggunakan metode SIW.

2. Menggunakan Complementary Split-Ring Resonators.

3. Rentang frekuensi yang digunakan pada perancangan filter pada 3-15

GHz.

4. Substrat yang digunakan FR 4 Epoxy dengan tebal substrat (h)=1,6 mm.

5. Parameter pengukuran filter yaitu intertion loss, return loss, bandwidth,

frekuensi tengah.

1.6 State of The Art

State of the art merupakan penjelasan penelitian sebelumnya yang memiliki

hubungan dengan penelitian yang akan dilakukan. Penjelesan tersebut bertujuan

untuk menunjukkan bahwa penelitian yang akan dilakukan memiliki perbedaan

dengan penelitian sebelumnya, juga sebagai bentuk penegasan mengenai karya

tulis dari penelitian yang dapat dipertanggung jawabkan keasliannya, untuk

menghindari tindakan pembajakan atas karya orang lain.

Gambar 1.1 menunjukan State of The Art penelitian dengan judul

“Pengaruh Penggunaan Complementary-Split-Ring-Resonators (CSRR) Terhadap

Karakteristik Bandpass Filter (BPF) Berbasis Substrate-Integrated-Waveguide

(SIW)”

Rusdi Affandi Siregar

Pengaruh Complimentary-Split-Ring-Resonators (Csrr)

Terhadap Band Pass Filter (Bpf) Berbasis

Substrate-Integrated-Waveguide (Siw)

M. Danaeian ,A.-R. Moznebi ,K. Afrooz ,H. Hakimi Miniaturised equal/unequal SIW

power divider with bandpass response loaded by CSRRs .

Xiangou Zhang Mengxin Yu

A SIW Filter with Square Complemantary Split – Ring Resonators (CSRRs)

Marques R, Martel j, Messa F, Medina F

Left Handed Media Simulation and Transmition of EM waves in subwaveleght

SRR loaded metalic waveguides

Tao Yang, Tatsuo ito, Yuan Dan Dong

SIW Loaded by CSRRand in Applications to Miniatured Waveguide Filters

Gambar 1.1 State of the Art penelitian

Penelitian mengenai “Pengaruh Penggunaan Complementary-Split-Ring-

Resonators (CSRR) Terhadap Karakteristik Bandpass Filter (BPF) Berbasis

Substrate-Integrated-Waveguide (SIW)” sudah pernah dilakukan sebelumnya.

Akan tetapi pada penelitian ini menggunakan bentuk Complementary Split-Ring

Resonators yang berbeda. Penelitian yang akan dilakukan fokus terhadap

pembuatan Band Pass Filter dengan bentuk Circle Complementary Split-Ring

Resonators yang bertujuan untuk memaksimalkan nilai dari parameter filter.

Beberapa referensi yang dijadikan acuaan dalam penelitian ini

diantaranya, literatur pertama yang dijadikan acuan dalam penelitian ini adalah

paper yang ditulis oleh Xiangou Zhang dan Mengxia Yu yang berjudul “A SIW

Filter With Square Complementary Split-Ring Resonators (CSRRs)”. Pada

penelitian ini meneliti mengenai filter SIW juga. Sama dengan yang sedang

diteliti, hanya pada penelitian ini mengembangkan dari CSRR yang digunakan.

Pada penelitian ini CSRR yang digunakan berbentuk kotak dan disusun secara

menempel [7], sedangkan pada penelitian penulis menggunakan bentuk

lingkarang dengan memberi jarak diantara CSRR-nya. Kemudian jumlah via yang

berbeda antara penelitian ini dengan referensi.

Literasi kedua yang menjadi acuan adalah paper yang ditulis oleh Tao

Yang, Tatsuo Itoh, Yuan Dan Dong yang berjudul “Substrate Integrated

Waveguide Loaded by Complementary Split-Ring Resonators and Its Applications

to Miniaturized Waveguide Filters”. Pada paper ini, menjelaskan mengenai

perancangan menggunakan Complementary Split-Ring Resonators bentuk square

pada Bandpass Filter Microstrip. Dengan sedikit mengubah konfigurasi CSRR,

kita menemukan bahwa propagasi mode TE10 dapat ditekan dan disaring dengan

selektivitas yang lebih baik dan penolakan stopband dapat diperoleh. Untuk

memverifikasi konsep yang disajikan, tiga jenis filter dibuat berdasarkan proses

papan sirkuit tercetak standar. Hasil yang diukur sesuai dengan simulasi [3].

Literasi ketiga yang menjadi acuan pada penelitian ini adalah paper yang

ditulis oleh M. Danaeian, Moznebi, K. Afrooz, H. Hakimi yang berjudul

“Miniaturised equal/unequal SIW power divider with bandpass response loaded

by CSRRs”. Pada paper ini menjelaskan struktur yang diusulkan didasarkan pada

teori propagasi mode cepat berlalu dari ingatan. Penggunaan CSRR

memungkinkan fungsi penyaringan dari pembagi daya dan mampu mengurangi

ukurannya. Dengan mengubah orientasi CSRR, pemecah kekuatan yang

sama/tidak setara tercapai [6].

Literasi keempat mengacu pada paper yang ditulis oleh Marqués R.,

Martel J., Mesa F., Medina F. Yang berjudul “Left-handed-media simulation and

transmission of EM waves in subwavelength split-ring-resonator-loaded metallic

waveguides”. Pada paper ini menjelaskan tentang frekuensi gelombang mikro,

waveguides logam berongga berperilaku dalam aspek tertentu sebagai "plasma

satu dimensi." Fitur ini akan digunakan secara menguntungkan untuk

mensimulasikan perambatan gelombang elektromagnetik (EM) pada metamaterial

kidal sehingga waveguide berongga secara periodik dimuat dengan SRR.

Transmisi EM dalam struktur ini layak dilakukan dalam pita frekuensi tertentu

meskipun dimensi transversal waveguide jauh lebih kecil daripada panjang

gelombang ruang bebas terkait. Efek ini dapat dijelaskan secara kualitatif dan

kuantitatif oleh teori metamaterial kidal, sehingga memberikan validasi

eksperimental baru untuk teori semacam itu [9].

1.7 Kerangka Pemikiran

Kerangka pemikiran merupakan pemahaman mengenai keseluruhan dari

penelitian secara sistematis yang menjadi sebuah dasar dari penelitian. Penelitian

ini diselesaikan melalui pendekatan berdasarkan teori yang mendukung. Kerangka

pemikiran dalam penelitian ini dapat diuraikan pada Gambar 1.2.

Masalah

Filter

memiliki

ukuran yang

cenderung

lebih besar.

Respon filter

yang

dihasilkan

pada

praktiknya

susah

mencapai

hasil yang

maksimal.

Pembuatan

Band Pass

Filter (BPF)

menggunaak

n beberapa

metode

memerlukan

slot dibagian

filter.

Pembuatan filter

cenderung

menggunakan

biaya yang cukup

mahal.

Gambar 1.2 Kerangka Pemikiran

Peluang

Pembuatan

Bandpass

Filter (BPF)

dengan

metode

Microstip

menghasilkan

filter yang

cenderung

lebih kecil

Filter dengan

metode SIW

menghasilkan

respon yang

lebih baik dan

tidak perlu

menambahkan

slot pada

bagian filter.

Bentuk

CSRR

terdapat

berbagai

macam

dan

pembuatan

filter

cenderung

lebih

murah.

Pendekatan

Riset mengenai perkembangan teknologi Bandpass Filter (BPF) dengan metode SIW.

Bandpass Filter (BPF) dengan penggabungan metode SIW dengan CSRR.

Bagiaman rancangan BPF metode SIW dengan CSRR ?

1. Pehitungan manual setaip parameter-parameter

2. Pembuatan layout BPF dengan menggunakan sofwarei telekomunikasi

3. Simulasi layout untuk memperoleh grafik yang diinginkan

4. Optimalisasi simulasi sampai diperoleh hasil yang sesuai dengan spesifikasi yang telah

ditentukan

5. Rancang bangun menggunakan Substrat FR4 Epoxy

6. Melakukan pengukuran intertion loss dan return loss hasil simulasi menggunakan Vector

Network Analyzer

Hasil

Filter Substrate Interrated

Waveguide Dengan Double Circle

Complementary Split-Ring

Resonators

Penyelesaian

Rancang Filter SIW dengan simulasi

menggunakan software

telekomunikasi

Realisasi dan

Pengujian

1.8 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada penelitian ini terdiri dari enam bab utama yang

mendeskripsikan mengenai permasalahan diatas.

Berikut merupakan sistematika penulisan tugas akhir ini:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi mengenai hal yang melatarbelakangi dilakukannya

penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan

masalah, state of the art, kerangka berfikir, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab dua tinjauan pustaka berisi mengenai studi literatur teori-teori

penunjang penelitian yaitu filter, parameter filter, Complementary Split-Ring

Resonators (CSRR) dan Substrate waveguide Integrated (SIW) filter.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN DAN RENCANA PENELITIAN

Pada bab ini membahas mengenai tahapan-tahapan penelitian yang

digunakan dan berisi alokasi waktu tahap demi tahap pada peneletian yang akan

dilakukan pada penyusunan proposal penelitian ini.

BAB IV PERANCANGAN DAN SIMULASI

Pada bab ini menjelaskan mengenai alur tahapan penelitian, dimulai dari

perancangan, penentuan spesifikasi filter, penentuan jenis substrat yang

digunakan, disimulasikan menggunakan perangkat lunak simulasi antena dan

direalisasikan. Bab ini menjelaskan mengenai karakteristik dari setiap parameter

dengan mengubah nilai ataupun posisi dan pengaruhnya terhadap parameter hasil

uji.

BAB V REALISASI DAN ANALISIS PENGUKURAN

Bab ini memaparkan mengenai data yang diperoleh dari pengukuran hasil

uji yang dilakukan , serta menganalisa hasil yang telah diperoleh tersebut.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Menyimpulkan hasil penelitian yang telah dilakukan. Serta memaparkan

saran yang membangun guna penelitian selanjutnya yang akan melakukan

penelitian dalam bidang keilmuan yang sama.