Perancangan Filter Bandpass Ultra Wideband (UWB) Berbasis Metamaterial Menggunakan Teknik Stepped Impedance Resonator (SIR)

Transkripsi

1 Perancangan Filter Bandpass Ultra Wideband (UWB) Berbasis Metamaterial Menggunakan Teknik Stepped Impedance Resonator (SIR) B O B Y H A R N AWA N ( ) D O S E N P E M B I M B I N G : E KO S E T I J A D I, S T., M T., P H. D. P R A S E T I YO N O H A R I M U K T I, S T., M. S C. Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro ITS 2013/2014

2 Latar Belakang Perkembangan Teknologi Telekomunikasi Teknologi UWB Penelitian Metamaterial

3 Masalah dan Tujuan Menentukan dimensi filter Menganalisis pengaruh perubahan dimensi Menganalisi pengaruh sel metamaterial Desain filter yang optimal Menganalissi pengaruh Stepped impedance resonator

4 Batasan Masalah Batasan Masalah Filter dirancang dengan daerah passband GHz Substrat yang digunakan FR4 dan Roger RO4360 Parameter yang dianalisis adalah S-Parameter, bandwidth, dan distribusi arus

5 Ultra Wideband (UWB) FCC, 14 Februari 2002 Short Range Wireless (SRW) Spatial Capacity yang cukup besar Rentang frekuensi kerja GHz

6 SRW 1000 kbits/s/m2 UWB 83 kbits/s/m2 IEEE a 30 kbits/s/m2 Bluetooth 1 kbits/s/m2 IEEE b

7 Filter Bandpass 0-5 S21 Grafik S21 (2.9867,-3) (10.898,-3) -10 Magnitude (db) f H 2 R C Frekuensi (GHz) f 1 L 2 R C 1 1

8 Metamaterial 1 Material Buatan 2 Permitivitas dan permeabilitas negatif 3 Indeks bias negatif

9 Composite Right Left Handed (CRLH)

10 Stepped Impedance Resonator (SIR)

11 Metode Perancangan Permodelan desain awal Analisis simulasi desain awal Perancangan Filter Modifikasi desain filter Simulasi dan analisis modifikasi Fabrikasi desain Analisis Hasil Pengukuran Penarikan Kesimpulan

12 Parameter yang Diukur S11 S21 Bandwidth

13 Desain Awal

14 Dimensi desain awal

15 Hasil Simulasi Desai Awal

16 Pengaruh Interdigital Capacitor 3 kondisi Menghilangkan gap Menyilangkan posisi L1 Menghilangkan L1

17 Menghilangkan Gap

18 Menghilangkan L1

19 Menyilangkan Posisi L1

20 Pergantian Substrat FR4 Ԑr = 4.3 h = 1.6 mm Substrat Roger RO4360 Ԑr = 6.15 h = mm

21 FR4

22 Roger RO4360

23 Perbandingan Hasil Simulasi Substrat Awal FR4 Roger RO

24

25 Modifikasi Desain Filter

26 Gap 0.25 mm

27 Parameter Sweep W3 L1 W2 Sweep L2 W1 L3

28 Penambahan Lengan Interdigital Capacitor

29 Penambahan Lengan Interdigital Capacitor

30 Penambahan Ground

31 Hasil Simulasi

32 Optimasi FR4 No. Nama Keterangan Ukuran (mm) 1 L0 Panjang feed line 15 2 L1 Panjang resonator L2 Panjang resonator L3 Panjang resonator W0 Lebar feed line W1 Lebar resonator W2 Lebar resonator W3 Lebar resonator S Gap 0.25

33 Optimasi Roger RO4360 No. Nama Keterangan Ukuran (mm) 1 L0 Panjang feed line 10 2 L1 Panjang resonator L2 Panjang resonator L3 Panjang resonator W0 Lebar feed line W1 Lebar resonator W2 Lebar resonator W3 Lebar resonator S Gap 0.25

34 Analisis Simulasi FR4 0 S-Parameter Magnitude (db) Frekuensi yang Diharapkan (GHz) -25 S11 S21 (3.5721,-10) -30 (11.233,-10) (3.2607,-3) (9.6864,-3) Frekuensi (GHz) Frekuensi Hasil Simulasi (GHz) Besar Pergeseran (MHz) Frekuensi yang Diharapkan (GHz) Frekuensi Hasil Simulasi (GHz) Besar Pergeseran (MHz) Cutoff Bawah Cutoff Atas

35 Distribusi Arus

36 Analisis Simulasi Roger RO4360 Magnitude (db) S-Parameter -40 S11 S21-50 (3.3197,-10) (10.809,-10) (2.9867,-3) (10.898,-3) Frekuensi (GHz) Frekuensi yang Diharapkan (GHz) Frekuensi yang Diharapkan (GHz) Frekuensi Hasil Simulasi (GHz) Besar Pergeseran (MHz) Frekuensi Hasil Simulasi (GHz) Besar Pergeseran (MHz) Cutoff Bawah Cutoff Atas

37 Distribusi Arus

38 FR4 vs Roger RO S S21-5 Magnitude (db) Magnitude (db) Frekuensi (GHz) Grafik S11 FR4 (3.5721,-10) (11.233,-10) Grafik S11 Roger RO4360 (3.3197,-10) (10.809,-10) -25 Grafik S21 FR4 (3.2607,-3) (9.6846,-3) -30 Grafik S21 Roger RO4360 (2.9867,-3) (10.898,-3) Frekuensi (GHz)

39 Fabrikasi Desain Filter

40 Metode Pengukuran

41 Hasil Pengukuran 0 S21-5 Magnitude (db) Hasil Simulasi Hasil Pengukuran Sesuai Simulasi di LIPI Hasil Pengukuran Sesuai Simulasi di AJ.404 Hasil Pengukuran Feeder 30mm (2.9867,-3) (3.465, ) (3.285, ) Frekuensi (GHz)

42 Kesimpulan Semakin besar nilai ε r dari bahan substrat yang digunakan, semakin kecil pula dimensi yang dihasilkan Penambahan interdigital capacitor sebagai implementasi dari metamaterial dapat memperlebar bandwidth Parameter sweep digunakan untuk mengetahui karakterristik dari tiap dimensi sehingga membantu dala menentukan dimensi yang optimal Hasil simulasi Roger RO4360 menghasilkan frekuensi cutoff GHz, dan FR4 menghasilkan Frekuensi cutoff GHz Frekuensi cutoff hasil pengukuran desain filter dengan Substrat FR4 dan Roger RO4360 masing-masing 4.2 GHz dan GHz

43 Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro ITS 2013/2014