BAB IV PERANCANGAN DAN REALISASI FILTER

BAB IV PERANCANGAN DAN REALISASI FILTER Pada bab ini akan dibahas proses perancangan dan realisasi Bandstop filter dengan metode L resonator, yaitu mulai dari perhitungan matematis, perancangan ukuran, dan desain filter sesuai dengan spesifikasi yang telah dibahas pada Bab 3. Dari teori tersebut akan didapat sebuah rancangan dan dimensi dari filter yang akan dibuat, kemudian desain tersebut disimulasikan menggunakan software EM Sonnet untuk mendapat gambaran bentuk tanggapan respon frekuensi dari filter yang akan dibuat. Selanjutnya pada tahap akhir akan dilakukan fabrikasi rancangan filter dan melakukan pengukuran. 4.1

Perancangan L Resonator Langkah pertama kali yang dilakukan pada perancangan yaitu menghitung

ukuran dan dimensi dari resonator yang akan digunakan. Pada penelitian ini, filter yang dirancang menggunakan resonator dengan metode L resonator. Perancangan resonator dibagi menjadi dua, yaitu perhitungan lebar saluran input output dan dimensi resonator yang akan digunakan. 4.1.1 Perhitungan Lebar Saluran Input dan Output Untuk menghitung lebar saluran input dan output band stop filter yaitu berhubungan dengan impedansi dari peralatan yang tersambung didalam rangkaian yaitu sebelum dan sesudah rangkaian band stop filter. Pada umumya standar impedansi input dan output peralatan yang digunakan di industri telekomunikasi memiliki impedansi sebesar 50 Ω.

48 http://digilib.mercubuana.ac.id/

49

Untuk mencapai kesesuaian impedansi dan transfer daya antara band stop filter dengan saluran transmisi, maka untuk impedansi input dan output dari filter yang akan dibuat harus dengan impedansi yang sama yaitu sebesar 50 Ω. Untuk mendapatkan lebar saluran input output filter dapat dihitung dengan perhitungan pada Persamaan (2.14) dan (2.15) sebagai berikut : Lebar saluran input output dengan material Rogers 5870

A

Z0 60

1

r

0,5 r

2

r

50 2,33 1 60 2

0,5

1 0,11 0,23 1 r

2,33 1 0,11 0,23 2,33 1 2,33

1,186008285 W h

8e A e2A 2 8e1,186008285 e 21,186008285 2 26,19189015 3,004006415 8,71898609

Sehingga : W

h 3,004006415 0,508 3,004006415 1,526 1,5 mm

Dari perhitungan diatas tersebut, diperoleh lebar saluran transmisi (w) untuk input dan output resonator filter dengan menggunakan material Rogers 5870 adalah sebesar 1,5 mm.[5]

http://digilib.mercubuana.ac.id/

50

4.1.2 Perhitungan Ukuran Resonator Dalam membuat rancangan ukuran resonator, panjang dari resonator akan berpengaruh pada frekuensi resonansi dari resonator yang akan dihasilkan. Untuk mendapatkan suatu frekuensi (f), panjang resonator dibuat dengan panjang ½λg. Nilai λ diperoleh dengan menggunakan persamaan umum pada saluran transmisi. Pada saluran mikrostrip nilai λ juga dipengaruhi oleh besar kecilnya konstanta dielektrik efektif material yang digunakan. Dalam perancangan filter ini kita ingin mendapatkan frekuensi resonansi dari resonator sebesar frekuensi tengah (fc) dari sepesifikasi filter yang diinginkan. Sehingga kita dapat menghitung panjang dari resonator yaitu menggunakan Persamaan (2.10) sampai (2.11) dengan perhitungan sebagai berikut.[5]

u

W h

3,004006415 , maka: 2

u 52 0,432

4

u 1 a 1 ln 4 49 u

1 ln 1 18,7

u 18,1

3

1 1 ln 0,994763821 ln 1,004571585 49 18,7 1 0,00017141547 0,0002439127007

1

1,000136771 1

b

0,564

r r

0,9 3

0 , 053

2,33 0,9 0,564 2,33 3

0 , 053

0,52601166


51

r ,eff

1

r

1

r

2

2

2,33 1 2

10 u

1

ab

2,33 1 10 1 2 3,004006415

0 , 52601166

1,972634118

Pada perancangan filter ini kita menginginkan filter bekerja pada jaringan Radar frekuensi 9,2 GHz sampai 9,5 GHz sehingga panjang satu gelombang dalam mikrostrip dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.13) berikut :

g

g

300 f (GHz)

r ,eff

300 9,348 1,972468408 300 13,12876068 22,85059552mm

22,8mm

Dari perhitungan tersebut diperoleh panjang resonator untuk ½

g

adalah

. Perhitungan tersebut adalah untuk bentuk resonator lurus karena panjang pada semua sisi sama. Karena pada penelitian ini filter yang akan dirancang adalah dengan bentuk L yang memiliki panjang sisi berbeda antara sisi horisontal dan vertikal, maka dilakukan beberapa variasi angka antara sisi horisontal dan vertikal. Sisi vertikal + sisi horisontal = 11,4 mm.


52

Gambar 4.1 : Ilustrasi bentuk L resonator

4.2

Perancangan L Resonator Salah satu hal yang paling penting dalam merancang suatu filter, terutama

dengan menggunakan L Resonator adalah dengan menentukan nilai h (horisontal) dan nilai v (vertikal). Dalam menentukan nilak h dan v tidak ada aturan baku yang berlaku, dikarenakan nilai-nilai tersebut didapat dari hasil simulasi-simulasi yang dilakukan. Oleh karena itu dalam menentukan nilai h dan v maka dibutuhkan software EM Sonnet dalam menentukan variasi nilai h dan v dengan acuan ( h + v = 11,4 mm ) kemudian dilakukan simulasi-simulasi agar didapat parameter yang nantinya digunakan untuk merancang filter bandstop. Berikut nilai parameter L resonator ditunjukan pada Tabel 4.1.


53

Tabel 4.1 : Nilai parameter L resonator untuk simulasi

No h v w s 1 6,4 5 1,5 0,2 2 5,8 5,6 1,5 0,2 3 5 6,4 1,5 0,2 4 4,3 7,1 1,5 0,2 5 4,2 7 1,5 0,2 Catatan : ukuran dalam millimeter (mm)

percobaan dilakukan dengan mengubah atau mengatur elemen h dan v sedemikian rupa sehingga didapat hasil yang diinginkan dimana frekuensi yang didapat sesuai dengan perhitungan atau perancangan. Dilakukan simulasi dengan menggunakan EM Sonnet atas kelima parameter tersebut dengan respon dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 : Respon simulasi L Resonator


54

Berikut table hasil simulasi dari kelima simulasi yang dilakukan yang ditunjukan pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 : Hasil Simulasi L Resonator

No h v w s fo (GHz) S21 (db) S11 (dB) 1 6,4 5 1,5 0,2 9,7 -13,51 -2,16 2 5,8 5,6 1,5 0,2 9,62 -12,36 -2,33 3 5 6,4 1,5 0,2 9,49 -12,12 -2,53 4 4,3 7,1 1,5 0,2 9,34 -3,08 -10,63 5 4,2 7 1,5 0,2 9,34 -7,68 -4,57 Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm), dan untuk S11 dan S21 dB

Dari hasil simulasi didapat nilai yang baik ada pada percobaan 4 dan 5 dimana nilai fo yaitu 9,34 GHz

mendekati perhitungan yang dilakukan, Dari kedua

simulasi tersebut maka percobaan 4 yang paling baik dimana memiliki nilai (S21) 10,63 dB dan (S11) -3,08 dB. Nilai Resonator L sudah ditentukan, selanjutnya maka dilakukan perancangan design

filter agar didapatkan filter Bandstop

maksimal. 4.3

Penentuan Jarak S Pada perancangan filter ini jumlah ordo atau resonator yang gunakan

berjumlah lima ( n = 5 ), sehingga nilai g0 = g6 = 1,0 mm; g1 = g5 = 1,1468 mm; g2 = g4 = 1,3712 mm; g3 = 1,9750 mm sesuai pada Tabel 2.8, sehingga dapat dihitung nilai x z 0 . Dimana Z0 = 50 Ω untuk Roger 5870 dan FBW = 003208, nilai FBW didapat : Dimana f0 =

= 9,348 GHz dan

FBW =


55

Berdasarkan Persamaan 2.19, maka dapat diperoleh : x z0

g0 1 Sehingga, ( g 0 g n 1) g n 1 FBW

x1 z0

g1 1 1,1 1,1468 0,03208

x2 z0

1 g1 1,1 1,3712 0,03208

22 ,73

x3 z0

1 g1 1,1 1,9750 0,03208

15,78

x1 z0

x5 x2 dan z0 z0

27 ,18

x4 z0

maka akan didapat parameter nilai s –nya

Gambar 4. 3 : Respon Frekuensi Simulasi


56 40

35 30 25 20 15

10 0,1

0,15 0,2

0,25

0,3

0,35

s (mm)

Gambar 4.4 : Grafik s Parameter Dari parameter s pada Gambar 4.4, maka didapat nilai s1=0,25 mm, s2=0,208 mm dan s3=0,135 mm. Nilai s4 dan s5 dapat ditentukan karena rancangan simetris sehingga nilai s4=s2= 0,208 mm dan s5=s1=0,25 mm. Berikut rancangan design sesuai perhitungan pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 : Rancangan Design sesuai perhitungan Dari rancangan pada Gambar 4.5 dan selanjutnya dilakukan simulasi, maka didapat hasil respon simulasi yaitu :


57

Gambar 4.6 : Respon Rancangan sesuai perhitungan Hasil simulasi dari rancangan Gambar 4.5 didapat respon yaitu pada Gambar 4.6 dengan nilai fo 9,38 GHz dan nilai S21 -37,49 dB serta S11 -2,71. Hasil yang didapat cukup baik walaupun adanya pergeseran frekuensi tengah sebesar 0,04 GHz, namun nilai S21 nilai mencapai dibawa -15 dB. Dari hasil perhitungan nilai parameter s dan simulasi yang dilakukan, untuk dilakukannya fabrikasi pada filter tersebut sangat sulit sangat sulit dimana didapat nilai s ≤ 0,25 mm, sedangkan untuk etching di Indonesia mempunyai nilai minimal sebesar 0,254 mm. Nilai tersebut adalah nilai dengan angka resiko yang cukup tinggi apabila tetap dilakukan fabrikasi. Oleh sebab itu maka untuk proses fabrikasi maka harus dilakukan pengaturan nilai s, dimana nilai s ≥ 0,254 mm.


58

4.4

Perancangan Bandstop filter Dalam melakukan perancangan Bandstop filter, maka untuk mendapatkan

nilai yang maksimal maka harus dilakukan percobaan-percobaan yang banyak, sehingga didapatkan hasil yang maksimal. Perancangan bandstop filter pada penelitian ini, dibuat dengan menggunakan lima buah L resonator (n = 5 ) dengan memiliki ukuran yang sama dengan variasi ukuran yang berbeda-beda dalam setiap percobaaan. Nilai yang dapat diatar adalah nilai v,h, parameter s, jarak portnya serta ukuran dimensi filter itu sendiri. Tabel 4.3 : Percobaan Simulasi Bandstop filter dengan mengubah parameter s dan dimensi filter No

1

2

3

4

5

ƛ /2

11,4

11,4

11,4

11,4

11,4

Dimensi filter

30,1 x 25

29.5 x 24

30,1 x 25

24 x 20

h

4,3

4,3

4,3

4,3

4,3

v

7,1

7,1

7,1

7,1

7,1

w

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

s1

0,22

0,268

0,268

0,28

0,33

s2

0,21

0,266

0,266

0,278

0,3

s3

0,2

0,26

0,26

0,26

0,28

s4

0,21

0,266

0,266

0,278

0,3

29.5 x 25


59

No

1

2

3

4

5

s5

0,22

0,268

0,268

0,28

0,33

jarak port

4,3

4

4

4,3

1 dan 1,5

Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm) Nilai s adalah simetris dimana s1 = s5; s2 = s4. Nilai s didapat dengan berdasarkan Gambar 2.22 dimana merupakan nilai elemen g untuk lowpass Chebychev untuk ordo berjumlah lima (n = 5). 4.4.1

Percobaan Pertama Percobaan pertama dilakukan dengan nilai-nilai parameter seperti

Tabel 4.4. Tabel 4.4 : Parameter Nilai Percobaan Pertama ƛ /2

dimensi

11,4

30,1 x 25

h

v

4,3 7,1

W

s1

s2

s3

s4

s5

1,5 0,22 0,21 0,2 0,22 0,21

jarak port 4,3

Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm) Nilai parameter tersebut kemudian dibuat design menggunakan sonnet dengan design seperti berikut pada Gambar 4.7 :


60

Gambar 4.7 : Rancangan Filter BSF Pertama Setelah dilakukan simulasi dengan software EM sonnet, maka didapat hasil atau respon berikut:

Gambar 4.8 : Respon Bandstop filter Rancangan Pertama


61

Hasil perancangan pertama BSF menghasilkan respon yang baik dengan fo 9,38 GHz terjadi pergeseran frekuensi tengah sebesar 0,04 Ghz dan nilai S21 -29,74 dB serta nilai S11-2,93 dB. 4.4.2

Percobaan Kedua

Percobaan kedua dilakukan dengan nilai-nilai parameter seperti Tabel 4.5. Tabel 4.5 : Parameter Nilai Percobaan Kedua ƛ /2

dimensi

11,4

29,5 x 25

h

v

w

4,3 7,1 1,5

s1

s2

0,268 0,266

s3 0,26

s4

s5

0,268 0,266

Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm) Design filter Kedua dengan software Sonnet

Gambar 4.9 : Rancangan filter BSF Kedua


jarak port 4

62

Percobaan kedua dilakukan simulasi seperti pada percobaan pertama, respon hasil simulasi menggunakan EM Sonnet seperti berikut :

Gambar 4.10 : Respon Simulasi Kedua Pada percobaan kedua lebih baik dari pada percobaan pertama, karena nilai f0 9,35 GHz lebih mendekati atau sesuai dengan perhitungan. Nilai S21 -23,34 dB dan S11-3,88 dB. Dapat dilihat bentuk respon membentuk gelombang BSF dengan nilai S21 kurang dari -15 dB. 4.4.3

Percobaan Ketiga Percobaan Ketiga dengan parameter nilainya hampir sama dengan

percobaan kedua namun perbedaan terletak pada dimensi atau ukuran filter Bandstop yang dibuat.


63

Tabel 4.6 : Parameter Nilai Filter Ketiga ƛ /2 11,4

dimensi 29.5 x 24

h v 4,3 7,1

w 1,5

s1 0,268

Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm)

s2 0,266

s3 0,26

s4 0,268

s5 0,266

jarak port 4

Gambar 4.11 : Rancangan Filter BSF Ketiga pada Gambar 4.11 merupakan design untuk BSF ketiga, kemudian rancangan tersebut dilakukan simulasi untuk mendapat hasil yang ditunjukan pada Gambar 4.12.


64

Gambar 4.12 : Respon Simulasi Percobaan Ketiga Hasil simulasi filter ketiga yang designnya berbeda pada ukuran dimensi dengan rancangan kedua. Respon yang dihasilkan pun ada perbedaannya pada nilai f0 dan S21. Hasil simulasi filter ketiga didapat nilai f0 9,38 GHz dengan nilai S21 -30,42 dB dan S11 -2,89 dB. Ada pergeseran f0 pada perubahan yang dibuat untuk percobaan ketiga. 4.4.4

Percobaan Keempat Percobaan keempat dilakukan dengan mengubah parameter nilai s

(s parameter).

Selanjutnya ukuran dimensi diatur sedemikian rupa,

sehingga didapat nilai maksimal. Berikut parameter yang digunakan : Tabel 4.7 : Parameter Percobaan Keempat ƛ /2

dimensi

11,4

30,1 x 25

h

v

W

s1

s2

4,3 7,1 1,5 0,28 0,278



s3

s4

s5

jarak port

0,26

0,28

0,278

4,3

65

Perancangan filter dengan design keempat ini dibuat sesuai ukuran dan nilai yang telah ditetapkan.

Gambar 4.13 : Perancangan BSF untuk simulasi keempat Dengan diaturnya dimensi dan parameter s-nya maka didapat hasil respon dari simulasi keempat ini.


66

Gambar 4.14 : Respon hasil simulasi keempat Hasil simulasi filter keempat didapat nilai f0 9,38 GHz dengan nilai S21 29,74 dB dan S11 -2,93 dB. Ada pergeseran f0 dari setiap perubahan yang dibuat. 4.4.5

Percobaan Kelima Tabel 4.8 : Parameter nilai percobaan kelima (mm)

ƛ /2

Dimensi

11,4

24 x 20

h

v

w

s1

s2

s3

s4

s5

4,3 7,1 1,5 0,33 0,3 0,28 0,3 0,33

jarak port 1 dan 1,5

Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm) Pada percobaan keenam nilai parameter s dibuat lebih besar. Jarak port antara port satu ke resonator berbeda dengan jarak port kedua ke resonatornya. Berikut design filter kelima :


67

Gambar 4.15 : Design filter simulasi kelima Percobaan kelima kemudia dilakukan simulasi, hasil simulasi terdapat pada Gambar 4.16.

Gambar 4.16 : Respon filter simulasi kelima


68

Hasil dari simulasi kelima ini terdapat perubahan disisi S21 dan S11 mlombang lain diluar frekuensi rentang yang ditetapkan, selain itu nilai S 21 lebih tinggi yaitu -18,76 dB sedangkan nilai S21 yang diperlukan adalah nilai serendah-rendahnya. Nilai f0 9,32 GHz bergeser 0,02 GHz dari frekuensi tengah yang ditetapkan. 4.5

Pemilihan Rancangan Filter Dari kelima percobaan yang telah dilakukan berikut hasilnya : Tabel 4.9 : Hasil Kelima Simulasi BSF N0

fo (Ghz)

S21 (dB)

S11 (dB)

1

9,38

-29,74

-2,93

2

9,35

-23,34

-3,88

3

9,38

-30,42

-2,89

4

9,38

-29,74

-2,93

5

9,32

-18,76

-3,41

Dalam pemilihan rancangan filter adalah apakah rancangan yang telah dibuat bisa dibuat (fabrikasi). Dari kelima rancangan filter tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai percobaan kedua dan ketiga adalah yang paling baik serta maksimal, Oleh sebab itu rancangan filter yang akan difabrikasi adalah rancangan kedua dan ketiga. 4.5.1

Pemilihan Rancangan Filter Pertama Pemilihan rancangan filter untuk dijadikan fabrikasi berdasarkan

hasil simulasi yang sebelumnya dilakukan. Rancangan filter pertama yang dipilih adalah percobaan kedua dengan parameter terdapat pada Tabel 4.10


69

Tabel 4.10 : Rancangan Filter Pertama ƛ /2

dimensi

11,4

29,5 x 25

h

v

w

4,3 7,1 1,5

s1

s2

0,268 0,266

s3 0,26

s4

s5

0,268 0,266

jarak port 4

Catatan : Ukuran dalam millimeter (mm) Pada rancangan pertama ukuran dimensi filternya adalah 29 25mm dengan jarak s terkecil yaitu 0,26 mm. berikut rancangannya :

Gambar 4.17 : Rancangan filter BSF Pertama Rancangan pertama diatas merupakan rancangan yang sebelumnya telah kita coba untuk dilakukan simulasi dengan Sonnet. Hasil yang didapatkan terdapat pada Gambar 4.18.


70

Gambar 4.18 : Hasil Simulasi Rancangan Pertama Pada percobaan pertama mendapat nilai f0 9,35 GHz lebih mendekati atau sesuai dengan perhitungan yaitu 9,348 GHZ. Nilai S21 -23,34 dB dan S113,88 dB. Dapat dilihat bentuk respon membentuk gelombang BSF dengan nilai S21 kurang dari -15 dB. 4.5.1

Pemilihan Rancangan Filter Kedua Pemilihan rancangan filter kedua untuk dijadikan fabrikasi

berdasarkan hasil simulasi yang sebelumnya dilakukan. Rancangan filter kedua yang dipilih adalah percobaan ketiga dengan parameter terdapat pada Tabel 4.11 Tabel 4.11 : Rancangan Filter Kedua ƛ /2 11,4

dimensi 29.5 x 24

h v 4,3 7,1

W 1,5

s1 0,268


s2 0,266


s3 0,26

s4 0,268

s5 0,266

jarak port 4

71

Rancangan kedua merupakan rancangan yang sebelumnya telah kita coba untuk dilakukan simulasi dengan Sonnet yaitu percobaan kedua. Perbedaan antara pemilihan rancangan pertama dan kedua adalah terletak pada ukuran dimensi masing-masing filter uang dibuat.

Gambar 4.19 : Rancangan Filter Kedua Hasil simulasi dari rancangan kedua adalah pada Gambar 4.20.


72

Gambar 4.20 : Respon Simulasi Rancangan Kedua Hasil simulasi rancangan filter kedua yang designnya berbeda pada ukuran dimensi dengan rancangan pertama. Respon yang dihasilkan pun ada perbedaannya pada nilai f0 dan S21. Hasil simulasi filter ketiga didapat nilai f0 9,38 GHz dengan nilai S21 -30,42 dB dan S11 -2,89 dB. Ada pergeseran f0 pada perubahan yang dibuat untuk percobaan ketiga, namun nilai S21 pada rancangan kedua lebih baik dari pada rancangan pertama.

4,6

Fabrikasi Bandstop Filter Selanjutnya setelah optimasi filter melalui simulasi selesai dilakukan,

maka dengan parameter dan gambar rancangan yang telah diperoleh, langkah berikutnya adalah dibuat lay out bandstop filter yang akan direalisasikan dalam bentuk negative film pada masing-masing rancangan filter. Dari negative film yang telah dibuat, akan dicetak pada bahan PCB, melalui proses photo etching


73

yang memiliki tingkat ketelitian hingga 10 mikron, Pada proses photo etching ini dikerjakan oleh salah satu servis jasa pembuatan PCB, Pada proses fabrikasi ini batas toleransi jarak s filter minimum adalah 0,254 mm selebihnya dari jarak tersebut maka jarak antar resonator akan dempet. Gambar 4.21 merupakan hasil fabrikasi bandstop filter dengan bentuk 4 model, dimana setiap design dibuat menjadi dua fabrikasi.

Gambar 4.21 : Film pada proses photo etching Gambar diatas adalah bentuk film pada proses photo etching, untuk bentuk filter yang sudah direalisasikan ditunjukkan pada Gambar 4.22.


74

Gambar 4.22 : Hasil 4 model filter yang di etching 4.7

Pengukuran dan Analisa Bandstop Filter Pada bagian akhir penelitian ini adalah pengukuran karakteristik filter

yang telah dibuat, Parameter yang diukur disini adalah insertion loss dan return loss. Pengukuran insertion loss dan return loss dilakukan dengan menggunakan Vector Network Analyzer (VNA) dengan kemampuan frekuensi 90 KHz - 13,6 GHz. Return loss merupakan besaran daya pantul yang disebabkan oleh ketidak sesuaian impedansi input dengan saluran transmisi, Besarnya parameter return loss bergantung pada perbandingan antara tegangan yang dipantulkan dengan tegangan yang masuk, Semakin besar return loss, maka koefisien pantul yang dihasilkan semakin kecil, Nilai koefisien pantul yang semakin kecil akan menghasilkan SWR yang semakin kecil pula dan menunjukan saluran yang mendekati sepadan (matching), Insertion loss merupakan parameter yang sangat penting dalam pengukuran filter, dengan melakukan pengukuran insertion loss akan menunjukan besarnya loss yang akan diterima suatu sinyal ketika melewati perangkat.


75

Gambar 4.23 : Alat ukur Vector Network Analyzer

4.7.1

Respon Hasil Pengukuran Fabrikasi dari dua rancangan filter yang telah dipilih, akan dibuat

menjadi empat buah filter dimana setiap rancangan dibuat menjadi dua buah filter. Pengukuran pada rancangan pertama adalah menjadi filter model 1 dan filter model 2, sedangkan untuk rancangan kedua maka akan dijadikan filter model 3 dan model4. Dari pengukuran yang telah dilakukan terhadap masing-masing filter diperoleh respon hasil pengukuran sebagai berikut:


76

Gambar 4.24 : Hasil pengukuran filter model 1 Gambar di atas merupakan bentuk hasil pengukuran filter model 1, dengan spesifikasi rancangan pada filter pertama Gambar 4.17. Pengukuran dari filter model 1 ini adanya perbedaan dengan hasil simulasi dimana kualitas filter tidak lebih baik dari simulasi. Frekuensi tengah yang didapat fo memang 9,34 GHz sesuai dengan rancangan, dan S21 -34,14 dB nilai yang cukup baik, namun terlihat berbeda pada grafik S11 dimana bentuknya tidak menyerupai sebuah filter Bandstop dengan nilai-7,204 dB. Hal demikian bisa terjadi dikarenakan bebarapa factor diantaranya, kualitas proses fabrikasi yang kurang baik, teknik penyolderan yang kurang baik dan lain-lain. Jarak s yang kecil memungkinkan fabrikasi filter tidak sesuai dengan rancangan. Selanjutnya pengukuran pada filter model 2 dengan spesifikasi yang sama dengan filter model 1.


77

Gambar 4.25 : Hasil pengukuran filter model 2 Gambar 4.25 merupakan hasil pengukuran filter model 2, walaupun memiliki spesifikasi yang sama dengan filter model 2, namun hasil pengukuran menunjukan filter model 2 memiliki hasil yang cukup bagus. Frekuensi tengah fo 9,32 GHz dengan nilai S21 -18,81 dB memang lebih kecil dari filter model 1, tapi S11 -2,702 dB jauh lebih bagus dari filter model 1 dengan bentuk memang seperti bandstop filter yang sesuai rancangan. Memiliki f1 9,191 GHzdan f2 9,467 GHz sehingga bandwidth yang dihasilkan adalah 276 MHz. Berikutnya adalah pengukuran untuk filter model 3 dan 4, dimana rancangannya diambil dari rancangan filter kedua.


78

Gambar 4.26 : Hasil pengukuran filter model 3 Gambar di atas merupakan bentuk hasil pengukuran filter model 3, dimana perbedaan dengan filter model 1 dan 2 adalah dari ukuran dimensinya. Pada filter model 3 dihasilkan filter dengan spesifikasi frekuensi tengah fo 9,23 GHz dan S21 -44,4 dB serta S11 -9,69 dB. Filter yang dihasilkan kurang baik dimana nilai S11 terlalu rendah yaitu -9,69 dB dan frekuensi tengah yang cukup jauh dari frekuensi tengah rancangan. Hal tersebut terjadi karena beberapa faktor, faktor terbesar terjadi karena pada saat proses fabrikasi filter. Filter ini memang dirancang dengan banyak resiko karena ukuran jaran s yang sangat kecil. Pengukuran berikutnya yaitu pengukuran filter model 4 dengan spesifikasi rancangan sama dengan filter model 3.


79

Gambar 4.27 : Hasil pengukuran filter model 4 Hasil pengukuran model keemapat sangat jauh dari hasil rancangan, bentuk grafiknya tidak menyerupai sebuah filter bandstop yang sempurna. Nilai S11 -12,78 dB dan S21 -31,89 dB serta memiliki frekuensi tengah 9,27 GHz.

4.7.2

Analisa Hasil Pengukuran Dari hasil fabrikasi ini menunjukkan karakteristik filter yang baik

dan mendekati fungsi Bandstop filter adalah Pada model 2 dan model 3yang ditunjukkan pada Gambar 4.24 dan pada Gambar 4.25dimana pada filter model 2 mempunyai frekuensi kerja pada 9,191 GHz sampai 9,467 GHz dengan bandwidth 276 MHz. Nilai return loss pada yaitu -18,81 dB dan S11 -2,7 dB sedangkan untuk model 3, filter ini bekerja pada rentang


80

frekuensi 9,171 GHz sampai 9,38 GHz dengan bandwidth 209 MHz dan return loss-nya -44,4 dB Cukup berbeda frekuensi kerja antara spesifikasi yang diinginkan dengan hasil fabrikasi. Tabel 4.12 : Perbandingan spesifikasi rancangan, simulasi, dan hasil pengukuran bandstop filter dengan material Rogers 5870

No

Parameter

Spesifikasi

Simulasi rancangan 1

Pengukuran Simulasi Pengukuran model 2 rancangan 2 model 3

1

Center Frequency

9,348 GHz

9,35 GHz

9,32 GHz

9,38 GHz

9,23 GHz

2

Bandwidth

300 MHz

230 MHz

276 MHz

260 MHz

209 MHz

3

Return Loss (S11)

≤ -15 dB

-23,33 dB

-18,81dB

-30,42 dB

-44,4 dB

4

Out of Band Rejection

9,200
9,250
9,191
9,220
9,171
5

Impedance

50

50

50

50

50

Dari hasil perancangan dan hasil setelah fabrikasi microstrip akan didapatkan seberapa akuratkah hasil rancangan filter tersebut, Dari hasil pengukuran respon filter pada alat VNA didapatkan hasil yang berbeda antara spesifikasi, simulasi dan fabrikasi, Terdapat pergeseran frekuensi tengah antara 2-80 MHz dan juga pergeseran bandwidth antara 10-100 MHz, Berdasarkan hasil fabrikasi didapatkan nilai faktor refleksi (S21) untuk -18,84 dB dan -44,4 dB, namun hasil yang paling baik adalah pada model 2 Hasil yang sudah mendekati batas toleransi filter yaitu faktor transmisi mendekati nilai 0 dan faktor refleksi mendekati minus tak


81

hingga, walaupun hasilnya masih jauh lebih baik saat simulasi. Serta ada penurunan nilai sebesar 10 dB. Berikut merupakan grafik respon simulasi Sonnet dengan hasil fabrikasi filter.

Gambar 4.28 : Perbandingan hasil respon simulasi dan fabrikasi filter model 2 Perbandingan antara simulasi dan pengukuran Pada Gambar 4.28 adalah pada rancangan filter model 2, dimana frekuensi bergeser ke kiri sebesar 0,03 GHz dari saat simulasi.


82

Gambar 4.29 : Perbandingan hasil respon simulasi dan fabrikasi filter model 3 Pada Gambar 4.28 merupakan perbandingan hasil simulasi dan perhitungan untuk filter model 3 dimana terjadi pergeseran frekuensi yang lebih besar dibandingkan dengan pengukuran model 2 yaitu sebesar 0,15 GHz dari saat simulasi. Nilai S11 yang tidak lebih baik dari pengukuran model 2.


BAB IV PERANCANGAN DAN REALISASI FILTER

Recommend Documents