Faizal Firmansyah NRP

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN DESAIN ANTENA PIFA (PLANAR INVERTED F-ANTENNA) UNTUK PENANGKAPAN DAYA ELEKTROMAGNETIK PADA FREKUENSI GSM 900 MHz DAN DCS 1800 MHz DENGAN METODE ELECTROMAGNETIC HARVESTING Faizal Firmansyah NRP Dosen Pembimbing : Eko Setijadi, S.T., M.T., Ph.D. Dr.Ir.Wirawan, DEA.

2 Latar Belakang 1

3 Potensi GSM-DCS di Indonesia 2 Coverage area XL-Axiata di Jawa Timur Sumber :

4 Potensi GSM-DCS di Indonesia 3 Coverage area Axis Telecom di Jawa Timur Sumber :

5 Potensi GSM-DCS di Indonesia 4 Coverage area Indosat di Surabaya Sumber :

6 Rumusan Masalah 5 Penggunaan antena PIFA untuk penangkapan daya elektromagnetik yang bebas di udara Desain antena PIFA untuk frekuensi kerja GSM dan DCS (di Indonesia) Pengujian antena PIFA di beberapa lokasi Implementasi perangkat elektronik yang menggunakan hasil keluaran antena PIFA dan power harvester

7 Batasan Masalah 6 Menggunakan tipe antena PIFA (Planar Inverted F-Antenna) Frekuensi kerja pada spektrum frekuensi GSM-900 dan DCS-1800 yang berlaku Indonesia Pengukuran parameter dasar antena (return loss, VSWR, dan Gain) Implementasi penggunaan energi hasil harvesting

8 Tujuan Penelitian 7 Mendesain antena PIFA yang dapat digunakan untuk menangkap daya elektromagnetik pada frekuensi GSM- DCS Memanfaatkan energi hasil harvesting sebagai sumber energi bagi perangkat elektronik berdaya listrik rendah

9 Metodologi 8

10 Spektrum Frekuensi GSM-DCS di Indonesia 9 No Nama Operator Frekuensi (MHz) GSM Uplink Downlink 1 Indosat Telkomsel XL Axiata DCS 1 XL Axiata Indosat-SAT C Telkomsel Axis Telecom Telkomsel Indosat-IM Telkomsel Hutchinson CP (Three) Sumber : Denny Setiawan. Alokasi Frekuensi : Kebijakan dan Perencanaan Spektrum Indonesia, Departemen Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia, 2010.

11 Planar Inverted F-Antenna (PIFA) 10 Merupakan modifikasi desain dari antena mikrostrip planar Memiliki 3 elemen penting yaitu, patch, grounding, dan shorting wall/pin Dapat bekerja pada singleband, dual-band, tri-band, maupun quad-band (sesuai dengan kebutuhan) Referensi : Constantine A, Balanis Modern Antenna Handbook, John Wiley & Sons, INC, New York, 2008

12 Planar Inverted F-Antenna (PIFA) 11 Dimensi antena PIFA dual-band dihitung menggunakan persamaan berikut : Frekuensi kerja pertama Frekuensi kerja kedua Referensi : Constantine A, Balanis Modern Antenna Handbook, John Wiley & Sons, INC, New York, 2008

13 Planar Inverted F-Antenna (PIFA) 12 Dimensi slot Y : Dimensi slot T : Dimensi tinggi antena (H) : Dimensi ground antena : Referensi : Dalia Mohammed Nashaat, Hala A.Elsadek Single Feed Compact Quad-Band PIFA Antenna for Wireless Communication Applications, IEEE, 2005.

14 Planar Inverted F-Antenna (PIFA) 13 Parameter antena Satuan Lebar port SMA 50 Ω 2.5 mm Panjang Plat Antena 61 mm Lebar Plat Antena mm Ketebalan Plat Tembaga 0.8 mm L Y1 30 mm L Y2 20 mm W Y mm W Y2 8 mm L T mm W T 15 mm L SW mm W SW 50 mm H mm L G 61 mm W G 50 mm L S 1 mm ε r udara 1

15 Planar Inverted F-Antenna (PIFA) 14 W Lsw H Wg Tampak Samping Kiri Lt Wsw L Tampak Belakang H Tampak Atas Wt Wy1 Wy2 Ly2 Ly1

16 Planar Inverted F-Antenna (PIFA) 15 Hasil Simulasi : Hasil Implementasi (Fabrikasi) :

17 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena S-Parameter (return loss) 16 Nilai return loss terendah saat frekuensi GSM : 940 MHz = db (simulasi) 960 MHz = -8.7 db (pengukuran) Nilai return loss terendah saat frekuensi DCS : 1840 MHz = db (simulasi) 1860 MHz = db (pengukuran)

18 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 17 VSWR Bandwith PIFA pada frekuensi GSM : ( ) MHz = 60 MHz Bandwith PIFA pada frekuensi DCS : ( ) MHz = 80 MHz

19 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 18 Gain F (MHz) P ref (dbm) P PIFA (dbm) Gain Antena Referensi (db) Gain PIFA (db) Gain Rata-Rata 3.505

20 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 19 Distribusi Arus (GSM)

21 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 20 Distribusi Arus (DCS)

22 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 21 Pola Radiasi (GSM)

23 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 22 Pola Radiasi (GSM)

24 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 23 Pola Radiasi (DCS)

25 Simulasi dan Pengukuran Parameter Antena 24 Pola Radiasi (DCS)

26 Pengukuran Unjuk Kerja Antena 25 Level Daya Tangkap Antena Lokasi : BTS Medical Center-ITS

27 Pengukuran Unjuk Kerja Antena 26 Level Daya Tangkap Antena Lokasi : BTS Indosat-Keputih Perintis

28 Pengukuran Unjuk Kerja Antena 27 Level Daya Tangkap Antena Lokasi : BTS Telkomsel-Bumi Marina Emas

29 Rangkaian Power Harvester 28 Rangkaian power harvester merupakan kombinasi antara rectifier dengan voltage doubler Referensi : Daniel W,Harrist Wireless Battery Charging System Using Radio Frequency Energy Harvesting, University of Pittsburgh, 2011.

30 Rangkaian Power Harvester 29 Rangkaian ini tersusun dari : * Dioda Schottky BAT-60A 10 buah * Kapasitor Mika 4.7 nf 20 buah * Konektor SMA Male 1 buah * Pinhead 2x1 1 buah

31 Alat Ukur Tegangan 30 Arduino Minimum System and Downloader Waktu pengambilan sampel tegangan tiap 10 milisekon

32 Charger Baterai dan Baterai 1000 mah 31

33 Skema Pengukuran Tegangan 32 Power Harvester Arduino Menara BTS-DCS Antena PIFA PC

34 Pengukuran Tegangan 33 Lokasi : Lab B.304 Teknik Elektro-ITS Tegangan rata-rata yang dihasilkan sebesar : Volt

35 Pengisian Ulang Baterai 34 Proses Pengisian Ulang Baterai di B.304 t = 50 jam

36 Pengukuran Tegangan 35 Lokasi : BTS Indosat Keputih Perintis Tegangan rata-rata yang dihasilkan sebesar : Volt

37 Pengisian Ulang Baterai 36 Proses Pengisian Ulang Baterai di BTS Indosat t = jam

38 Pengukuran Tegangan 37 Lokasi : BTS Telkomsel Bumi Marina Emas Tegangan rata-rata yang dihasilkan sebesar : 1.26 Volt

39 Pengisian Ulang Baterai 38 Pengisian Ulang Baterai di BTS Telkomsel t = 9.01 jam

40 Analisis Data Pengukuran 39 Tegangan Tabel Hasil Pengukuran Tegangan Rata-Rata : Lokasi Pengukuran Tegangan Keluaran Rata-Rata (Volt) Laboratorium B BTS Indosat-Keputih Perintis BTS Telkomsel-Perumahan Bumi Marina Emas 1.26 BTS Telkom Flexi-Keputih Lantai 4 Gd.Teknik Elektro-ITS 0.59 BTS Smartfren-Kertajaya Indah 0.623

41 Kesimpulan 40 Dari hasil penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan : 1. Antena PIFA GSM-DCS yang didesain memiliki dimensi 61x61.57 mm. 2. Antena PIFA ini dapat bekerja pada dua frekuensi sekaligus, yaitu GSM-900 dan DCS Pada saat frekuensi kerja GSM, Antena PIFA ini memiliki gain sebesar db. 3. Apabila antena PIFA GSM-DCS diintegrasikan dengan perangkat power harvester, maka tegangan maksimum yang dapat dihasilkan sebesar 1.26 Volt. 4. Tegangan yang dihasilkan oleh perangkat power harvester dapat dimanfaatkan untuk proses pengisian ulang baterai.

42 TERIMA KASIH