Perancangan Antena Metamaterial Berbasis NFRP Pada Frekuensi GPS L1 (1,5754 GHz) Untuk Sistem Transfer daya Nirkabel

Transkripsi

1 Perancangan Antena Metamaterial Berbasis NFRP Pada Frekuensi GPS L1 (1,5754 GHz) Untuk Sistem Transfer daya Nirkabel Trinarmada Anugraha Dosen Pembimbing: Bapak Eko Setijadi,ST.,MT.,Ph.D Bapak Prasetiyono Hari Mukti,ST.,MT.,MSc JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Juni 2014

2 Latar Belakang 1. Sistem komunikasi Nirkabel yang semakin terintegrasi 2. Aplikasi pada Wireless Power Transfer 3. Perancangan perangkat antena yang mampu diterapkan pada sistem WPT, yaitu antena metamaterial berbasis NFRP dengan frekuensi kerja 1,5754 GHz. 4. Tiap unit sel metamaterial dapat berperan sebagai elemen NFRP

3 Perumusan Masalah Mendesain Antena Metamaterial Berbasis NFRP pada Frekuensi GPS L1 untuk dimanfaatkan pada wireless power transfer Tujuan 1. Membuat Antena Metamaterial yang mampu menangkap sinyal GPS L1 2. Melakukan Optimasi Pada Desain Antena Metamaterial 3. Melakukan Pengujian Antena Metamaterial pada Perangkat Power Havester

4 Batasan Masalah 1. Menggunakan Frekuensi Kerja GPS L1 (1,5754 GHz) 2. Simulasi desain antena menggunakan software CST Studio Suite 3. Menguji antena menggunakan perangkat power havester 4. Substrat yang digunakan adalah FR4 dan Roger 4360

5 Antena Metamaterial Metamaterial merupakan material buatan dengan banyak kelebihan dibanding material yang lain Kelebihan tersebut dapat direkaya untuk disesuaikan dengan berbagai macam aplikasi Salah satunya antena metamaterial dengan elemen NFRP Karena tiap unit sel metamaterial dapat berperan sebagai elemen NFRP, maka desain antena akan memiliki kemampuan matching dengan input impedansi tertentu, dan memiliki efisiensi yang tinggi, serta ukuran desain yang kecil.

6 Near-Field Resonant Parasitic Umumnya elemen NFRP terdiri dari satu unit epsilon negative (ENG) atau munegative (MNG) saja, pada gambar di bawah ini, elemen NFRP pada antena metamaterial bertindak sebagai radiator dan near-field impedance trans formator.

7 Diagram Perencanaan Implementasi

8 Simulasi Antena Metamaterial Dengan Substrat FR4 Modifikasi Antena Metamaterial Depan Belakang

9 Tabel Dimensi Antena

10 Hasil simulasi menggunakan CST Studio Suite Depan Belakang Keterangan Gambar 1. Protactor NFRP Elemen 2. Ground Antena 3. Transmision Line Antena

11 Hasil Fabrikasi Antena FR4 Depan Belakang

12 Hasil S-Parameter Return Loss dan VSWR Return Loss, pada Frekuensi ghz VSWR, pada Frekuensi GHz

13 Hasil Pola Radiasi dan Gain dengan Plot 3 Dimensi Pola Radiasi, dengan nilai Directivity dbi Gain, dengan nilai db

14 Analisis Bandwidth Antena FU = GHz FL= GHz FC = GHz

15 Analisis VSWR dan Impedansi Batas terendah (1.566 GHz) dan batas tertinggi ( GHz) dari frekuensi

16 Simulasi Antena Metamaterial Dengan Substrat Roger 4360 Modifikasi Antena Metamaterial Depan Belakang

17 Tabel Dimensi Antena

18 Hasil simulasi menggunakan CST Studio Suite Depan Belakang

19 Hasil Fabrikasi Antena Roger 4360 Depan Belakang

20 Hasil S-Parameter Return Loss dan VSWR Return Loss, pada frekuensi GHz VSWR, pada frekuensi GHz

21 Hasil Pola Radiasi dangain Pola Radiasi, dengan nilai Directivity dbi Pola Radiasi, dengan nilai Directivity dbi

22 Analisis Bandwidth Antena FU = GHz FL= GHz FC = GHz

23 Analisis VSWR dan Impedansi Batas terendah ( GHz) dan batas tertinggi ( GHz) dari frekuensi

24 Pengukuran Antena Instrumentasi Pengukuran Network Analyzer Spectrum Analyzer

25 Hasil Pengukuran dan Simulasi FR4 (Return Loss)

26 FR4 (VSWR)

27 Roger 4360 (Return Loss)

28 Roger 4360

29 Pengujian Pada Power Havester Konfigurasi Pengukuran Sistem WPT

30 FR 4 Hasil Tegangan Power Havester

31 Roger 4360

32 Pengujian Pada Perangkat Elektronik

33 KESIMPULAN Simulasi antena metamaterial dengan menggunakan susbtrat FR4 berada pada frekuensi Ghz dengan return loss sebesar db dan VSWR sebesar Sedangkan pada substrat Rogers 4360 pada frekuensi didapat return loss sebesar db dan VSWR sebesar Pada pengukuran antena metamaterial dengan susbtrat FR4 pada frekuensi Ghz didapat return loss dan VSWR sebesar 1.087, sedangkan pada substrat Roger 4360 didapat return loss sebesar db dan VSWR sebesar Pada pengukuran power harvesting di lab B301 jurusan teknik elektro ITS, pada jarak 10 cm dari pemancar kedua antena menghasilkan tegangan di atas 4 volt. Kedua antena dapat digunakan untuk sistem transfer daya nirkabel.

34 Saran Memperhatikan detail antena pada proses fabrikasi Meningkatkan parameter return loss dan VSWR agar antena bekerja secara optimal Pada penelitian berikutnya menggunakan rangkaian combiner agar mampu menagkap daya yang lebih besar lagi Contoh Rangkaian Combiner, (a) Menggunakan kopling kapasitif (b) Kopling magnetik (c) Penjumlahan spatial

35 Terimakasih