PERANCANGAN MULTIPLEXER PADA DCS, UMTS DAN LTE Bayu Purnomo Program Magister Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Jakarta Bayu.pur67@gmail.com Abstrak Dalam penelitian ini, diusulkan sebuah pekerjaan desain filter kompak, yang terdiri dari tiga buah filter utama. Masing-masing yaitu filter DCS (Digital Celluler System) yang bekerja pada frekuensi 1,71 GHz sampai dengan 1,896 GHz. Filter kedua adalah filter untuk UMTS ( Universal Mobile Telecommunication System ), filter ini bekerja pada frekuensi 1,96 GHz hingga 2,25 GHz. Sedangkan filter ketiga merupakan filter untuk LTE ( Long Term Evolution ) yang bekerja pada frekuensi 2,48 GHz sampai dengan 2,70 GHz. Struktur dari setiap filter terdiri dari lima buah resonator digabungkan dengan respon chebyshev. Pada pekerjaan selanjutnya adalah penggabungan dari dua dan tiga filter tersebut sekaligus menjadi sebuah sistem Multiplexing. Gabungan dari dua buah filter yaitu UMTS dan LTE adalah diplexer. Sedangkan gabungan dari tiga filter sekaligus yaitu DCS, UMTS dan LTE dinamakan Triplexer. Kata kunci : DCS, UMTS, LTE, resonator, chebyshev, multiplexing, diplexer, triplexer.
1. Pendahuluan Perkembangan teknologi komunikasi saat ini, berdampak pada semakin rapatnya penggunaan frekuensi untuk keperluan telekomunikasi. Pada Sistem Gelombang Mikro, pita spektrum elektromagnetik adalah sumber yang terbatas dan harus dibagi. Oleh sebab itu diperlukan suatu piranti yang dapat membagi pita spektrum tadi sesuai dengan keinginan dan ketetapan yang telah disepakati. Salah satu piranti yang memungkinkan untuk keperluan ini adalah Filter. Filter banyak memiliki peran dalam aplikasi gelombang mikro, Sesuai dengan fungsinya, filter memiliki peran memilah sinyal yang diperlukan, dan membuang atau memperlemah sinyal yang tidak diperlukan. Penggunaan filter untuk gelombang mikro dan berbagai aplikasinya akhir-akhir ini semakin meningkat. Hal ini juga harus diimbangi dengan penggunaan filter yang semakin meningkat dari segi teknologinya. Saluran Transmisi gelombang dengan menggunakan Filter Bandpass menjadi pilihan yang banyak digunakan. Alasan pemilihan filter ini karena bentuknya sederhana dan kemampuan kerjanya cukup tinggi, terutama dalam sistem frekuensi yang sangat tinggi. Filter ini dibentuk dengan menggabungkan sebuah bahan metalized dengan sebuah substrat Duroit, sehingga membentuk sebuah cross coupled Resonator. 2. Teori Filter Secara umum, filter berfungsi untuk memisahkan atau menggabungkan sinyal informasi yang berbeda frekuensinya. Mengingat bahwa pita spektrum elektromagnetik adalah media gelombang informasi, dan pita tersebut adalah sumber yang terbatas, maka harus dibagi. Filter digunakan untuk memilih dan membatasi sinyal RF atau gelombang mikro dalam batas spektral yang telah disepakati [2]. Tesis ini akan berbicara banyak mengenai salah satu filter, yaitu Bandpass Filter, dimana filter ini mempunyai banyak peranan dalam komunikasi nirkabel. Perancangan Bandpass Filter pada tesis ini tentu didasarkan pada tujuan yang diinginkan, yaitu filter dengan kemampuan kerja yang tinggi, ukuran yang lebih kecil, bobot yang lebih ringan, dan biaya yang lebih murah. Secara ideal, filter sebagai penyaring akan menolak atau melemahkan semua sinyal yang tidak diperlukan, sekaligus akan meneruskan sinyal yang memang diperlukan. Namun demikian filter yang ideal seperti tersebut di atas, tidak mungkin untuk dibuat. Maka untuk
dapat membuat filter yang dapat bekerja sesuai dengan kebutuhan, dilakukan pendekatanpendekatan[2]. Pendekatan ini dilakukan dengan memodifikasi filter dengan spesifikasi ideal menjadi filter dengan spesifikasi yang dapat diwujudkan secara nyata, dengan beberapa toleransi yang masih dapat dipertanggung jawabkan. Toleransi ini mencakup ukuran, dimensi, daerah kerja, perhitungan frekuensi dan hal lain yang memungkinkan. Toleransi ini mencakup tiga wilayah kerja filter, yang pertama toleransi wilayah lolos, dimana semua sinyal diloloskan. Kedua toleransi wilayah tolak, dimana semua sinyal ditolak. Dan yang ketiga toleransi wilayah transisi antara wilayah lolos dan wilayah tolak[2]. 2.1. Fungsi Transfer Di dalam perhitungan filter pada gelombang mikro maupun pada aplikasi Radio Frekuensi ( RF ), dikenal sebuah fungsi transfer[1]. Fungsi ini digunakan untuk menentukan parameter S21 yaitu : S21 (jω) 2 = 1 1+ ε2f2n(ω) ( 3.1 ) Dimana, ɛ adalah konstanta riple, Fn(Ω) adalah fungsi filter dan Ω adalah variabel frekuensi. Jika fungsi transfer ini digunakan pada perhitungan, maka tanggapan insertion loss dari filter ini dapat dihitung menggunakan persamaan : LA (Ω) = 10 Log 1 [ S21 (jω)]2 db ( 3.2 ) Untuk kondisi lossless, maka dapat dicari menggunakan persamaan : LR = 10 Log [1 S21 (jω) 2] db ( 3.3 ) 2.2. Rangkaian Filter-Resonator Teknologi rancangan rangkaian terpadu antara filter resonator dapat dipakai untuk mendesain sebuah filter mikrostrip. Metode desain ini didasarkan pada koefisien kopling resonator dan faktor kualitas dari masukan maupun keluaran dari resonator [1]. Secara umum, koefisien kopling resonator ditambah dengan RF dapat memiliki beberapa frekuensi resonansi diri, sehingga dapat memiliki energi tersimpan. Secara umum desain kopling
resonator, dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 4.1. Gambaran dasar dari dua buah resonator yang memiliki struktur dan resonansi berbeda. Dari gambar di atas, pada praktiknya menggunakan koefisien k, dimana k dapat dicari menggunakan persamaan berikut : k = ε E1.E2.dv + μ H1.H2 dv ε[e1] 2 dv x ε[e2] 2 dv μ[h1] 2 dv x μ[h2] 2 dv dimana E dan H adalah vektor medan listrik dan medan magnet. Tanda positif berarti, kopling meningkatkan energi yang tersimpan dalam resonator, sedangkan tanda negatif berarti kopling mengurangi energi yang tersimpan dalam resonator. Jadi kopling listrik akan memiliki harga yang sama, berbeda/berlawanan jika tandanya berbeda. jika tandanya sama, dan akan Secara sederhana dalam gambar berikut dipaparkan karakteristik kopling yang dimaksud, yaitu kopling listrik, kopling magnetik atau campuran dari keduanya. Gambar. 4.2. Karakteristik kopling
Karakteristik kopling terdiri dari : a. Rangkaian resonator dengan kopling listrik b. Rangkaian resonator dengan kopling magnetik c. Rangkaian resonator dengan kopling campuran 2.3. Rangkaian Matriks untuk Filter-Resonator Rangkaian Matriks Filter-Resonator merupakan dasar rangkaian untuk mendesain sebuah filter pada gelombang mikro. Dalam rangkaian ini, energi dapat digabungkan antara resonator yang berdekatan dengan medan magnet atau medan listrik atau campuran dari keduanya, seperti pada gambar 2.9 di atas. Kopling matriks dapat diturunkan dari rangkaian ekivalen, dengan gabungan impedansi matriks, untuk gabungan resonator magnetik dan gabungan resonator listrik. Kopling magnetik dan kopling listrik, akan ditentukan secara terpisah, untuk dapat menyelesaikan masalah kopling resonator pada filter ini. Kemudian baik resonator listrik gabungan, maupun resonator magnetik gabungan, dapat diselesaikan dengan hukum kirchoff biasa, seperti pada gambar berikut : Gambar 2.10. Persamaan Rangkaian ekivalen, dari resonator gabungan hingga ke n. 2.4. Saluran Transmisi Mikrostrip Saluran transmisi mikrostrip adalah saluran transmisi informasi yang banyak digunakan dalam aplikasi gelombang mikro maupun Frekuensi Radio ( RF ). Selain itu mikrostrip juga dapat dimanfaatkan untuk merancang komponen-komponen lain, misalnya filter, coupler, transformator dan pembagi daya[1]
Struktur microstrip terdiri dari lapisan strip dengan ketebalan t dan lebar W terletak di atas bahan dielektrik (substrat) dengan dielektrik konstan dan tinggi h seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Bagian bawah struktur adalah ground. Gambar 6.1. Struktur Mikrostrip 2.5. Gelombang dalam Mikrostrip Bidang dalam mikrostrip terdiri dari dua media, udara di atas dan di bawah dielektric sehingga struktur adalah homogen. Oleh karena itu jalur transmisi mikrostrip tidak mendukung gelombang TEM murni. Gambar di bawah menunjukkan perilaku garis medan listrik dan magnet. Gambar 7.1. Garis-garis gaya medan listrik dan medan magnet.
2.6. Software Sonnet Pada penelitian ini, digunakan software ( perangkat lunak ) utama yaitu SONNET. Software ini dimunculkan pertama kali oleh pembuatnya, yaitu DR James C. Rautio, pada tahun 1983. Software ini cocok digunakan untuk perancangan rangkaian pada PCB, baik untuk satu permukaan, maupun untuk double permukaan PCB. Seperti diketahui dalam perancangan rangkaian menggunakan teknologi Mikrostrip, tentu memerlukan perhitungan dan ketelitian dalam menganalisis rangkaian. SONNET oleh pembuatnya yaitu DR James C. Rautio dipatenkan dan mendapat lisensi sebuah perusahaan yang khusus menangani software ini yaitu Sonnet Software inc, yang berkedudukan di New York, Amerika Serikat. SONNET banyak digunakan pada perencanaan rangkaian yang menggunakan frekuensi tinggi dan medan elektromagnetik, seperti pada rangkaian pada PCB, analisis filter, perencanaan induktor dengan berbagai bentuk, interkoneksi kecepatan tingi menggunakan teknologi digital dan lain sebagainya. Dalam penggunaan software SONNET, setelah diperoleh rancangan rangkaian yang diinginkan, maka dapat dihitung dan dianalisis menggunakan sebuah fasilitas analisis hitungan yang terdapat dalam software ini yaitu Electromagnetics Analysis Engine ( em ). Dengan menggunakan fasilitas tersebut, akan diperoleh hasil yeng diharapkan, meliputi : 2.6.1. Gambar grafik. 2.6.2. Perhitungan berdasarkan frekuensi yang ditampilkan. 2.6.3. Respon sinyal yang diperoleh. 3. Hasil Perhitungan dan Pengukuran Bahasan yang ditampilkan meliputi filter DCS, UMTS, LTE dan gabungan berupa Diplexer maupun Triplexer ( Multiplexer ). Desain yang ditampilkan pada penelitian ini merupakan jenis filter Hairpin.
3.1. Filter DCS Filter DCS yang di desain merupakan bentuk filter yang memungkinkan untuk dipakai sebagai filter frekuensi tinggi. Dalam rancang bangun filter ini digunakan bahan Rogers TMM 10, yang diproduksi oleh Rogercorp [3]. Bahan ini memiliki ketebalan 0,635 mm, permitifitas relatifnya 9,2 dengan tangen loss 0.0022. Desain filter DCS ini secara struktur memungkinkan untuk bekerja pada frekuensi tinggi. Struktur desain dari filter DCS dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 3.1.1. Struktur filter DCS Gambar Layout PCB dari filter DCS adalah : Gambar 3.1.2. Layout PCB Filter DCS
Dimensi dari filter DCS ini disajikan dalam tabel berikut : Parameter Ukuran (mm) Lebar jarak kaki resonator ( S1) 2,0 Jarak antara Resonator 1,2 dan 4,5 ( S2 ) 1,0 Jarak antara Resonator 2,3 dan 3,4 ( S3 ) 1,1 Panjang kaki Resonator Pertama dan Kelima ( P1 ) 33,40 Panjang kaki Resonator Kedua dan Keempat ( P2 ) 34,00 Panjang kaki Resonator Ketiga ( P3 ) 33,92 Lebar kaki masing-masing Resonator ( W1 ) 1,0 Lebar kaki input dan output ( W2 ) 0,6 Tabel 3.1.1. Dimensi Filter DCS Hasil perhitungan menggunakan software sonnet, didapat sebuah grafik sebagai berikut : Gambar 3.1.3. Respon sinyal filter DCS Pada gambar di atas, terdapat dua kurva yang merupakan hasil hitung menggunakan software sonnet. Gambar kurva yang mengarah dari bawah ke atas kemudian ke bawah lagi ( warna pink ) menunjukkan kinerja filter DCS. Sedangkan kurva dari atas ke bawah ( warna biru ) merupakan faktor refleksi dari filter tersebut. Filter yang baik akan menghasilkan perbandingan kurva yang semakin tajam. Artinya jarak antara kurva yang
mengarah ke atas, dan yang ke bawah menjadi cukup jauh. Pada perhitungan ini didapat hasil kinerja filter DCS yaitu antara 1,7 GHz sampai dengan 1,9 GHz. 3.2. Filter UMTS Dengan menggunakan bahan yang sama, namun dengan ukuran dimensi yang berbeda, didesain filter UMTS. Struktur dari filter UMTS adalah seperti gambar berikut Gambar 3.2.1. Struktur filter UMTS Gambar PCB dari filter UMTS adalah : Gambar 3.2.2. Layout PCB filter UMTS
Dimensi dari filter DCS ini disajikan dalam tabel berikut : Parameter Ukuran (mm) Lebar jarak kaki resonator ( S1) 1,5 Jarak antara Resonator 1,2 dan 4,5 ( S2 ) 0,4 Jarak antara Resonator 2,3 dan 3,4 ( S3 ) 0,51 Panjang kaki Resonator Pertama dan Kelima ( P1 ) 26,73 Panjang kaki Resonator Kedua dan Keempat ( P2 ) 28,70 Panjang kaki Resonator Ketiga ( P3 ) 28,57 Lebar kaki masing-masing Resonator ( W1 ) 1,0 Lebar kaki input dan output ( W2 ) 0,6 Tabel 3.2.1.. Dimensi filter UMTS Hasil perhitungan menggunakan software sonnet, didapat sebuah grafik sebagai berikut : Gambar 3.2.3. Respon sinyal filter UMTS Seperti halnya pada filter DCS, gambar 4.6. di atas merupakan hasil perhitungan menggunakan software sonnet pada filter UMTS. Antara kinerja filter dengan faktor refleksi menunjukkan jarak yang kurang tajam. Filter UMTS ini bekerja pada frekuensi 1,96 GHz sampai dengan 2,25 GHz, seperti pada perancangan awal.
3.3. Filter LTE Dengan menggunakan bahan yang sama, namun dengan ukuran dimensi yang berbeda, didesain filter LTE. Struktur dari filter LTE adalah seperti gambar berikut : Gambar 3.3.1.. Struktur filter LTE Layout dari filter LTE adalah : Gambar 3.3.2. Layout PCB filter LTE
Dimensi dari filter LTE ini disajikan dalam tabel berikut : Parameter Ukuran (mm) Lebar jarak kaki resonator ( S1) 1,96 Jarak antara Resonator 1,2 dan 4,5 ( S2 ) 1,33 Jarak antara Resonator 2,3 dan 3,4 ( S3 ) 1,56 Panjang kaki Resonator Pertama dan Kelima ( P1 ) 23,32 Panjang kaki Resonator Kedua dan Keempat ( P2 ) 23,60 Panjang kaki Resonator Ketiga ( P3 ) 23,40 Lebar kaki masing-masing Resonator ( W1 ) 1,0 Lebar kaki input dan output ( W2 ) 0,6 Tabel 3.3.1. Dimensi filter LTE Hasil perhitungan menggunakan software sonnet, didapat sebuah grafik sebagai berikut : Gambar 3.3.3. Respon sinyal filter LTE Pada gambar di atas, menunjukkan bahwa filter LTE bekerja pada frekuensi yang ditentukan yaitu antara 2,48 GHz sampai dengan 2,70 GHz. Tetapi pada daerah antara 2,2 GHz sampai 2,4 GHz, terjadi penurunan kurva. Sama seperti pada DCS dan UMTS,
bagian kurva yang ke atas adalah kinerja filter, sedangkan kurva yang ke bawah, adalah faktor refleksi. 4. Proses Desain Filter Hasil proses Etching dari ketiga filter tersebut, terlihat pada gambar berikut : Gambar 4.1. Hasil Etching filter DCS, UMTS dan LTE Dari hasil etching, seperti gambar kemudian dipasang kanektor jenis SMA Female, sehingga menghasilkan tiga buah filter, yang siap diukur, seperti gambar berikut : Gambar 4.2. Filter DCS, UMTS dan LTE, dengan konektor SMA Female Setelah dipasang konektor, lalu diukur menggunakan alat ukur Network Analyzer, seperti gambar berikut : Gambar 4.3. Network Analyzer
Dengan menggunakan Network Analyzer ini, dihitung respon sinyal pada masing-masing filter, kemudian menggunakan program MATLAB, dihasilkan sebuah data filter, untuk dapat menampilkan hasil pengukuran. Data dari program MATLAB tersebut adalah : load s11dcs.txt f_dcs=s11dcs(:,1); s11_dcs=s11dcs(:,2); ls load s11umts.txt f_umts=s11umts(:,1); s11_dcs=s11umts(:,2); s11_umts=s11umts(:,2); load s11dcs.txt s11_dcs=s11umts(:,2); load s11lte.txt f_lte=s11lte(:,1); s11_lte=s11lte(:,2); load s11dcs.txt s11_dcs=s11dcs(:,2); plot(f_dcs,s11_dcs,'k',f_umts,s11_umts,'b',f_lte,s11_lte,'r');grid load s21dcs.txt s21_dcs=s21dcs(:,2); load s21umts.txt s21_umts=s21umts(:,2); load s21lte.txt s21_lte=s21lte(:,2); plot(f_dcs,s21_dcs,'k',f_umts,s21_umts,'b',f_lte,s21_lte,'r');grid legend('dcs','umts','lte') edit load dcs.txt f_sim_dcs=dcs(:,1); s11_sim_dcs=dcs(:,2); s21_sim_dcs=dcs(:,4); plot(f_dcs,s21_dcs,'k',f_umts,s21_umts,'b',f_lte,s21_lte,'r',f_sim_d cs*1e9,s21_sim_dcs,'k.-');grid plot(f_dcs,s21_dcs,'k',f_umts,s21_umts,'b',f_lte,s21_lte,'r',f_sim_d cs*1e9,s21_sim_dcs,'k-.');grid load umts.txt f_sim_umts=umts(:,1); s11_sim_umts=umts(:,2); s21_sim_umts=umts(:,4); load lte.txt f_sim_lte=lte(:,1); s11_sim_lte=lte(:,2); s21_sim_lte=lte(:,4); plot(f_dcs/1e9,s21_dcs,'k',f_umts/1e9,s21_umts,'b',f_lte/1e9,s21_lte,'r',f_sim_dcs,s21_sim_dcs,'k-.',f_sim_umts,s21_sim_umts,'b-.',f_sim_lte,s21_sim_lte,'r-.');grid; xlabel('frekuensi [GHz]') ylabel('s_{21} [db]') legend('dcs pengukuran','umts pengukuran','lte pengukuran','dcs simulasi','umts simulasi','lte simulasi') figure plot(f_dcs/1e9,s11_dcs,'k',f_umts/1e9,s11_umts,'b',f_lte/1e9,s11_lte,'r',f_sim_dcs,s11_sim_dcs,'k-.',f_sim_umts,s11_sim_umts,'b-.',f_sim_lte,s11_sim_lte,'r-.');grid
legend('dcs pengukuran','umts pengukuran','lte pengukuran','dcs simulasi','umts simulasi','lte simulasi') xlabel('frekuensi [GHz]') ylabel('s_{11} [db]') Input dari Network Analyzer tersebut, disebut sebagai S11 dan dihasilkan grafik sebagai berikut : Gambar 4.4. Input perhitungan filter DCS, UMTS, LTE Gambar 4.13 ini menunjukkan perpaduan antara hasil pengukuran dengan sonnet, dan hasil rancangan filter yang sebenarnya. Kurva yang utuh menunjukkan hasil pengukuran menggunakan sonnet, sedangkan kurva yang terputus-putus adalah pengukuran rancangan filter. Terdapat selisih antara hasil pengukuran dengan rancangan filter, hal ini bisa saja terjadi, karena masalah fabrikasi filter, namun perbedaan ini tidak terlalu signifikan, karena ketiga filter sudah bekerja sesuai frekuensi yang diinginkan. Adapun Output dari Network Analyzer tersebut, disebut sebagai S21 dan dihasilkan grafik sebagai berikut : Gambar 4.5. Output perhitungan filter DCS, UMTS, LTE
Sama seperti gambar 4.4, gambar 4.5 di atas merupakan realisasi perhitungan dengan sonnet dan hasil rancangan filter yang sebenarnya. Kurva yang utuh merupakan hasil perhitungan menggunakan sonnet, sedangkan yang terputus-putus adalah hasil pengukuran rancangan filter yang sudah jadi. :Perbedaan harga antara kedua kurva juga terjadi pada gambar di atas, karena pengaruh fabrikasi filter. 5. Multiplexer Multiplexer adalah gabungan dari dua atau lebih filter, pada sebuah rangkaian. Dalam Penelitian ini Multiplexer yang diusulkan terdiri dari dua buah rangkaian, yaitu DIPLEXER yang terdiri dari gabungan filter UMTS dan LTE, dan TRIPLEXER yang merupakan gabungan tiga filter sekaligus, yaitu DCS, UMTS dan LTE. Parameter yang digunakan sama seperti filter masing-masing yang terpisah. 5.1. Diplexer Untuk Diplexer sebagai input berupa sebuah garis dengan lebar 0,6 mm dan panjangnya 39 mm. Layout PCB dari Duplexer ini seperti terlihat pada gambar berikut : Gambar 5.1.1. Layout PCB Diplexer UMTS-LTE Hasil perhitungan menggunakan software sonnet pada Duplexer UMTS-LTE, didapat sebuah grafik sebagai berikut Gambar 5.1.2. Respon sinyal Duplexer UMTS-LTE
Gambar 5.1.2 menunjukkan respon sinyal untuk duplexer, masing-masing filter bekerja sesuai dengan frekuensinya. Terdapat perbedaan tajam pada faktor refleksi untuk UMTS dan LTE, hal ini terjadi karena adanya interferensi antara kedua frekuensi filter, pada saat bekerja bersama. Sehingga pada frekuensi sekitar 2,2 GHz, kedua filter tergambar bekerja pada Network Analyzer. Kemudian menggunakan program Matlab, dihitung, respon frekuensi Diplexer, dan diperoleh gambar berikut Gambar5.1.3 Hasil perhitungan menggunakan matlab, Diplexer UMTS-LTE Hasil pada gambar 4.17. menunjukkan perpaduan kedua filter pada daerah kerja masingmasing. Warna biru muda pada gambar, menunjukkan filter UMTS, sedangkan warna merah, adalah filter LTE. Terdapat pergeseran frekuensi dari kedua filter tersebut. Yaitu untuk UMTS pada frekuensi 2,5 GHz sampai 3,3 GHz. Sedangkan LTE pada kisaran 3,4 GHz sampai dengan 3,7 GHz. Hal ini bisa saja terjadi pada proses fabrikasi filter, maupun penyolderan pada konektor, baik input maupun outputnya 5.2. Triplexer Triplexer inputnya membentuk sebuah Huruf L, lebar garisnya 0,6 mm, panjang sisi tegak 40,42 mm, dan panjang sisi mendatar 21,70 mm. Layout PCB dari Triplexer seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 5.2.1. Layout PCB Triplexer DCS-UMTS-LTE Hasil perhitungan menggunakan software sonnet pada Triplexer DCS- UMTS-LTE, didapat sebuah grafik sebagai berikut Gambar 5.2.2 Respon sinyal Triplexer DCS-UMTS-LTE Seperti halnya pada diplexer, pada gambar 5.2.2 yang merupakan gabungan dari ketiga filter, terjadi persamaan kerja terutama di daerah sekitar frekuensi 1,8 GHz sampai 2,0 GHz dan pada frekuensi 2,5 GHz sampai 2,7 GHz. Seperti halnya pada rangkaian filter yang terpisah, dengan menggunakan Network Analyzer, dihitung respon sinyal pada Diplexer dan Triplexer, kemudian menggunakan program MATLAB, dihasilkan sebuah data filter, untuk dapat menampilkan hasil
pengukuran. Untuk pengukuran ini yang ditampilkan adalah data pada pengukuran Triplexer. Data dari program MATLAB tersebut adalah load s11.txt f=s11(:,1); sm11_2=s11(:,2); load s11_3.txt sm11_3=s11_3(:,2) load s11_4.txt sm11_4=s11_4(:,2); load s21.txt sm21=s21(:,2); load s22.txt sm22=s22(:,2); load s31.txt sm31=s31(:,2); load s33.txt sm33=s33(:,2); load s41.txt sm41=s41(:,2); load s44.txt sm44=s44(:,2); fm=f/1e9; load sonnet.txt fs=sonnet(:,1)/1e9; s11s=sonnet(:,2); s31s=sonnet(:,4); s31s=sonnet(:,6); s21s=sonnet(:,4); s41s=sonnet(:,8); plot(fm,sm21,fm,sm31,fm,sm41,fm,sm11_2);grid xlabel('frekuensi [GHz]') ylabel('[db]') title('pengukuran') legend('s21','s31','s41','s11') figure plot(fs,s21s,fs,s31s,fs,s41s,fs,s11s);grid title('perhitungan') xlabel('frekuensi [GHz]') ylabel('[db]') legend('s21','s31','s41','s11')
Setelah dihitung menggunakan matlab, diperoleh hasil berupa gambar gabungan, warna merah pada gambar menunjukkan filter DCS, hijau adalah filter UMTS dan biru adalah filter LT Gambar 5.2.3.perhitungan menggunakan Matlab Triplexer DCS-UMTS-LTE Gambar 5.2.3. adalah hasil akhir dari perhitungan menggunakan Matlab, dari proses penggunaan network analyzer. S21 dalam gambar berwarna biru, menunjukkan bahwa perhitungan masuk dari port 1, keluar port 2 untuk filter LTE. S31 dalam gambar warna hijau, menunjukkan bahwa perhitungan masuk port 1 keluar port 3 untuk filter UMTS, sedangkan S41 warna merah, menunjuk- kan bahwa perhitungan masuk port 1 keluar port 4, untuk filter DCS. Hasil akhir letak frekuensi masing-masing melebar, ke arah kanan. Hal ini bisa terjadi pada saat fabrikasi yang terjadi perbedaan ukuran pada perencanaan, dengan etching filter yang sebenarnya. Gambar 5.2.4 Diplexer dan Triplexer
6. Kesimpulan Dalam Penelitian ini diusulkan dan diteliti tiga buah filter yang bekerja pada frekuensi tinggi. Ketiga filter tersebut pada kenyataannya diterapkan pada sistem komunikasi nirkabel, yang sekarang sudah mencapai generasi ke empat. Generasi kedua ( 2G ) diwakili oleh filter DCS yang bekerja pada frekuensi 1,71 GHz sampai dengan 1,896 GHz. Generasi kedua ( 3G ) diwakili oleh filter UMTS yang bekerja pada frekuensi 1,96 GHz sampai dengan 2,25 GHz. Sedangkan generasi keempat ( 4G ) diwakili oleh filter LTE yang bekerja pada frekuensi 2,48 GHz sampai dengan 2,70 GHz. Mengingat semakin meningkatnya kebutuhan telekomunikasi mobile, maka tesis ini mencoba untuk mengusulkan rancangan filter yang mudah didesain, bahan yang diperlukan mudah untuk didapatkan, serta murah dalam proses produksinya. Dalam rancangan ini dicoba untuk mendesain sebuah filter yang terdiri dari Diplexer UMTS-LTE maupun Triplexer DCS-UMTS-LTE yang kompak, dengan ukuran yang relatif kecil, namun diharpkan bekerja dengan optimal. Disamping itu pertumbuhan dan perkembangan Teknologi Mikrostrip pada rancang bangun filter yang diusulkan akan semakin meningkatkan kinerja filter di masa mendatang, seperti akan semakin tingginya selektifitas gelombang yang diteruskan, dan kemungkinan noise yang semakin rendah. Dalam rancangan filter ke depan, tentunya akan semakin kompleks untuk menjawab tantangan dalam telekomunikasi nirkabel, mengingat permintaan akan sistem komunikasi yang semakin meningkat, sementara pita frekuensi yang tersedia sangat terbatas. Terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara perhitungan menggunakan program Sonnet, dengan pengukuran yang dilakukan setelah dilakukan fabrikasi ( etching ) dari filter yang sebenarnya. Hal ini dimungkinkan terjadi pada proses fabrikasi, dimana jarak antar resonator satu dengan resonator lainnya yang sedikit bergeser. Penyolderan konektor yang kurang sempurna, jarak antara sisi resonator dengan line input yang berbeda cukup signifikan. Karena pada perhitungan dan setting layout Diplexer dan Triplexer jarak antara resonator terdekat dengan line input adalah 0,1 mm, sedangkan pada fabrikasi PCB, jarak ini terlalu rapat. Jarak terkecil yang dapat dicetak pada PCB pada saat proses etching adalah 0,254 mm. Hal ini cukup mempengaruhi hasil rancangan
DAFTAR PUSTAKA [1] Anas F. Al-ghoul, Design of UMTS/LTE Diplexer and DCS/UMTS/LTE Triplexer for Mobile Communication System, Thesis From Islamic University of Gaza, Faculty of Engineering, Electrical Engineering Department, 2013 [2] M. Alaydrus, Simulasi Filter Lolos Bawah Dengan Teknologi Mikrostrip Menggunakan Software Sonnet, incom Tech, Jurnal Telekomunikasi dan Komputer, Vol 3, No 1, 2012 [3] Mudrik Alaydrus, Designing Microstrip Bandpass Filter at 3,2 GHz, International Journal on Electrical Engineering And Informatics, Volume 2, Number 2, 2010 [4] M. Sayidi, Perancangan Filter Jaringan DCS UMTS Dan LTE Menggunakan Teknologi Mikrostrip, Skripsi, Program Strata satu, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta, 2015 [5] Poilseka, George Mayer, Hisham Kartabil, Aki Niemi, The IMS, IP Multimedia Concepts and Services In The Mobile Domain, John Wiley & Sons Ltd, Copyright 2004. [6] Setiawan A, Tommi Hariyadi, Budi Mulyanti, Rancang Bangun Band Pass Filter Mikrostrip Hairpin Dengan Open Stub Dan Defected Ground Structure ( DGS ) Untuk frekuensi UMTS 3G ( 1920 1980 MHz ), Jurnal ELECTRANS, Vol 13, No 2, September 2014. [7] Vaclac PRAJZLER, Eduard STRILEK, Jarmila SPIRCOVA, Vitezslav JERABEK, Design Of The Novel Waveleght Triplexer Using Multiple Polymer Microring Resonator, Journal Radioengineering, Vol 21, No 1, April 2012. [8] Vitezslav JERABEK, Karel BUSEK, Vaclav PRAJZLER, David MARES, Rudolf SUOBODA, The Design Of Polymer Planar Optical Triplexer With MMI Filter And Directional Coupler, Journal Radioengineering, Vol 22, No 4, Desember 2013.