Post on 07-Jul-2019
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.