of 10/10
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

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakangdigilib.uinsgd.ac.id/15748/4/4_bab1.pdf · riset tentang bandpass filter di berbagai publikasi yang ada [1]-[2]. ... baik terhadap kopling [3]

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakangdigilib.uinsgd.ac.id/15748/4/4_bab1.pdf · riset tentang...

  • 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].

    http://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.Tao%20Yang.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.Tao%20Yang.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.Tatsuo%20Itoh.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.Yuan%20Dan%20Dong.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.M.%20Danaeian.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.A.-R.%20Moznebi.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.K.%20Afrooz.QT.&newsearch=truehttp://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=%22Authors%22:.QT.H.%20Hakimi.QT.&newsearch=true
  • Literasi keempat mengacu pada paper yang ditulis oleh Marqus 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.

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Marqu%C3%A9s%20R%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12398601https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Martel%20J%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12398601https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Mesa%20F%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12398601https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Medina%20F%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=12398601
  • 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.