REALISASI FOUR-POLE BPF UNTUK LTE (2500 2570) MHZ MENGGUNAKAN METODE CROSS COUPLE DENGAN QUARTER WAVELENGTH RESONATOR
Realization of Four-Pole BPF for LTE (2500-2570 MHz) Using Cross Couple Method with Quarter Wavelength Resonator
PROYEK AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro
Oleh: Tri Yulianto 091331030
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
i
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : Tri Yulianto
NIM
: 091331030
Tempat/Tanggal lahir
: Banyumas, 1 Juli 1991
SD lulus tahun SLTP lulus tahun SLTA lulus tahun
: 2003 di SDN 2 Piasa Kulon, Banyumas : 2006 di SMPN 1 Somagede, Banyumas : 2009 di SMAN Banyumas, Banyumas
ii
“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan”
(QS.94:6)
Pantang Pulang Sebelum Padam Rawe Rawe Rantas Malang Malang Putung
iii
KATA PENGANTAR
AssalamualaikumWr. Wb
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmatNya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir yang berjudul “Realisasi
four-pole BPF untuk LTE (2500-2570 MHz) menggunakan metode cross couple
dengan quarter wavelength resonator” dengan tepat waktu. Dalam proses pembuatan proyek akhir ini penulis banyak mengahadapi hambatan. Berkat rahmat Allah SWT serta pihak – pihak yang telah memberikan
dorongan dan motivasinya sehingga hambatan dapat penulis lalui. Untuk itu
penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Kedua Orangtua, kakak-kakak, dan semua keluarga yang senantiasa memberi do’a, semangat, moril dan materil yang begitu banyak dengan tulus. Semoga Allah membalas semua. 2. Bapak Enceng Sulaeman, Ir, M.T selaku pembimbing tunggal. Terima kasih
atas
kesediaannya
dalam
memberikan
waktu,
bimbingan,
penglaman, dan bantuannya yang tak dapat diungkapkan satu per satu selama penulis menyelesaikan proyek akhir ini. 3. Bapak Andry Haidar, Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Bandung. 4. Seluruh panitia proyek akhir, dosen dan staff karyawan POLBAN yang telah membantu dan memberikan ilmunya yang tiada henti. 5. Anak-anak kelas A 2009. Terima kasih untuk keceriaan yang kalian bawa ke dalam hidup penulis. Penulis pun memohon maaf. 6. Rekan-rekan sesama Master Filter, R. Harianti Asri Dewi dan Tatik Mustika Asih. Terima kasih atas semua bantuan dan dukungan dari kalian semua. Sukses bersama untuk kita. 7. HIMATEL dan kawan-kawan HIMATEL yang telah memberi dukungan dan berbagi pengalaman serta ilmu. 8. LDK ASSALAM POLBAN dan kawan-kawan sesama ASSALAM 2009 yang telah memberi dukungan spiritual yang luar biasa.
iv
9. Dan kepada semua pihak yang tidak mungkin penulis jabarkan satu per
satu yang telah membantu penulis selama menyelesaikan proyek akhir. Terima kasih atas bantuannya yang telah diberikan.
Semoga Allah SWT membalas semua bantuan, bimbingan dan menjadikan
amal baik yang telah diberikan kepada penulis sebagai amal yang tidak akan
terputus.Akhir kata penulis mengucapkan Alhamdulillah dan berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Amin Ya Robbal Alamin..
Bandung,
Penulis
v
Juli 2012
ABSTRAK
Pada proyek akhir ini telah dirancang dan direalisasikan bandpass filter menggunakan metode cross couple dengan quarter wavelength resonator untuk jaringan LTE yang bekerja pada band frekuensi 2513–2603 MHz. Dengan
menggunakan resonator quarter wavelength, desainnya akan lebih simple dan mudah untuk direalisasikan. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa filter ini mempunyai frekuensi tengah 2566 MHz, frekuensi awal 2513 MHz, dan frekuensi
akhir 2603 MHz. Bandwidth 90 MHz dengan fractional bandwith 3.50%. Insertion loss 2.779 dB dan return loss 13.50 dB.
Kata kunci : bandpass filter, cross couple , quarter wavelength
ABSTRACT In this final project has been designed and realized a bandpass filter using cross couple method with quarter wavelength resonator for LTE network that works at band frequency 2513–2603 MHz. With slow-wave open-loop microstrip, the design will be simple design and easier to realized. The measurement shows that this filter has a center frequency at 2566 MHz, start frequency at 2513 MHz and stop frequency at 2603 MHz. Bandwith 90 MHz with fractional bandwith 3.50%. Insertion loss 2.779dB and return loss 13.50 dB.
Keywords : bandpass filter, cross couple, quarter wavelength
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………..i DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................................. vi DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix DAFTAR TABEL ................................................................................................... x BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2
Perumusan Masalah .................................................................................. 1
1.3
Pemecahan Masalah ................................................................................. 1
1.4
Tujuan Proyek Akhir ................................................................................ 2
1.5
Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.6
Sistematika Penulisan ............................................................................... 2
BAB II ..................................................................................................................... 4 TINJAUAN TEORITIS .......................................................................................... 4 2.1
LTE (Long Term Evolution) ..................................................................... 4
2.2
Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 5
2.3
Filter ......................................................................................................... 6
2.4
Jenis Filter ................................................................................................ 7
2.5
Transformasi Lowpass Filter ke Bandpass Filter .................................... 9
2.6
Rangkaian Resonansi ............................................................................. 11
2.6.1
Resonator .......................................................................................... 11
2.6.2
Resonator 𝝀/𝟒.................................................................................. 13
2.7
Inverter ................................................................................................... 14
2.8
Mikrostrip ............................................................................................... 15
2.9
Cross Couple .......................................................................................... 17
2.10 Filter dengan Single Pair of Transmission Zeros ................................... 18 BAB III ................................................................................................................. 22 PERANCANGAN DAN REALISASI ................................................................. 22 3.1
Spesifikasi ............................................................................................. 22
3.2
Perancangan Bandpass Filter ................................................................. 22
vii
3.2.1
3.3
Simulasi di AWR.................................................................................... 27
3.4
Realisasi Bandpass Filter....................................................................... 28
Menentukan Parameter Four Pole Cross Couple Quarter Wavelength........................................................................................26
3.4.1
Pembuatan Film Negatif................................................................30
3.4.2
Realisasi dari Lay Out ke Bahan Dielektrik (PCB).......................30
3.4.3
Pembuatan Casing..........................................................................31
BAB IV ................................................................................................................. 33 PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA ........................................... 33
4.1
Peralatan yang digunakan ....................................................................... 33
4.2
Pengukuran ............................................................................................. 33
4.2.1 4.3
Prosedur Pengukuran ....................................................................... 33 Hasil Pengukuran ................................................................................... 34
4.3.1
Hasil Pengukuran Respon Frekuensi dan Insertion Loss................. 34
4.3.2
Hasil Pengukuran Return Loss ......................................................... 36
4.3.3
Hasil Pengukuran Respon Fasa........................................................ 37
4.4
Analisa Hasil Pengukuran ...................................................................... 39
4.3.1
Respon Frekuensi ............................................................................. 39
4.3.2
Insertion Loss ................................................................................... 39
4.3.3
Return Loss ...................................................................................... 39
4.3.4
Respon Fasa ..................................................................................... 40
BAB V................................................................................................................... 41 PENUTUP ............................................................................................................. 41 5.1
Kesimpulan ............................................................................................. 41
5.2
Saran ....................................................................................................... 41
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 42
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Karakteristik Low Pass Filter ................................................................ 7 Gambar 2 Karakteristik High Pass Filter ............................................................... 8 Gambar 3 Karakteristik Band Pass Filter ............................................................... 8 Gambar 4 Karakteristik Band Stop Filter ............................................................... 9 Gambar 5 Transformasi Lowpass Filter ke Bandpass Filter ................................. 10 Gambar 6 Rangkaian RLC Seri ............................................................................ 11 Gambar 7 Rangkaian RLC Paralel ........................................................................ 11 Gambar 8 Rangkaian Resonansi Mikrostrip ......................................................... 12 Gambar 9 Grafik Zin terhadap ℓ ............................................................................ 12 Gambar 10 Inverter (a) Rangkaian induktor seri dengan K-inverter, dan (b) Rangkaian kapasitor paralel dengan J-Inverter .................................... 15 Gambar 11 Prototipe Lowpass Filter dengan Inverter. (a) Rangkaian Induktor Seri, dan (b) Rangkaian Kapasitor Parallel .......................................... 15 Gambar 12 Struktur Kopling Elektrik ................................................................... 17 Gambar 13 Struktur Kopling Magnetik ................................................................ 18 Gambar 14 Struktur Kopling Mix ......................................................................... 18 Gambar 15 Prototipe Lowpass Filter untuk Sintesis Filter ................................... 19 Gambar 16 Struktur Kopling Umum Bandpass Filter dengan Single Pair of FiniteFrequency Zero ..................................................................................... 21 Gambar 17 Cross Couple Quarter Wavelength Resonator ................................... 23 Gambar 18 Kopling Elektrik ................................................................................. 26 Gambar 19 Kopling Magnetik .............................................................................. 26 Gambar 20 Kopling Mix ....................................................................................... 26 Gambar 21 Grafik Simulasi Kopling Elektrik ...................................................... 27 Gambar 22 Grafik Simulasi Kopling Magnetik .................................................... 27 Gambar 23 Grafik Simulasi Kopling Mix ............................................................. 27 Gambar 24 Koefisien Kopling Elektrik ................................................................ 28 Gambar 25 Grafik Koefisien Magnetik................................................................. 28 Gambar 26 Grafik Koefisien Mix ......................................................................... 28 Gambar 27 Cross Couple Bandpass Filter dengan Quarter Wavelength .............. 29 Gambar 28 Hasil Simulasi di AWR ...................................................................... 29 Gambar 29 Lay Out Cross Coupled 𝜆 /4 ............................................................... 30 Gambar 30 Cross Coupled 𝜆 /4 di PCB ................................................................ 30 Gambar 31 Desain Casing (a) Casing Atas dan (b) Casing Bawah ...................... 31 Gambar 32 Casing Filter (a) Tampak Atas, (b) Tampak Samping, dan (c) Tampak Diagonal Bidang ................................................................................... 32 Gambar 33 Set-up Peralatan untuk Pengukuran ................................................... 34 Gambar 34 Hasil Pengukuran Respon Frekuensi dan Insertion Loss ................... 35 Gambar 35 Grafik Perbandingan Respon Frekuensi dan Insertion Loss .............. 35 Gambar 36 Hasil Pengukuran Return Loss ........................................................... 36 Gambar 37 Grafik Perbandingan Return Loss ...................................................... 37 Gambar 38 Hasil Simulasi Beda Fasa ................................................................... 37 Gambar 39 Hasil Pengukuran Respon Fasa .......................................................... 38 Gambar 40 Grafik Perbandingan Respon Fasa Simulasi dengan Realisasi .......... 38
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Rekomendasi Band Frekuensi FDD dan TDD ......................................... 2 Tabel 2 Nilai-nilai Elemen untuk Prototipe Four-Pole (RL = -20dB) ................ 20 Tabel 3 Perbandingan Hasil Perancangan, Simulasi dan Pengukuran ................. 39
x
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I
Layout PCB
LAMPIRAN II
Foto-foto Hasil Pengukuran
LAMPIRAN III
Datasheet Taconic
xi
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Hong, Jia-Sheng, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications
[2] [3]
Emylia, Adzany, Realisasi BPF untuk GSM 1800 MHz Menggunakan Metode Cross Couple dengan Resonator Stepped Impedance, Laporan
Sulaeman, Enceng. Bahan Ajar Bab 4 :Teknik Frekuensi Tinggi dan Gelombang, Politeknik Negeri Bandung.
Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2011.
[4]
Proyek Akhir, Program Studi T. Telekomunikasi. Politeknik Negeri Bandung. 2011. Gumilar , R. Regia A, Realisasi BPF untuk GSM 1800 (1805-1880 MHz) Menggunakan Metode Cross Couple dengan Resonator Slow-Wave OpenLoop, Laporan Proyek Akhir, Program Studi T. Telekomunikasi. Politeknik Negeri Bandung. 2011.
[5]
Wijayanti, Indah, Realisasi Four Pole Band Pass Filter dengan Resonator Open Loop Mikrostrip, Laporan Proyek Akhir, Program Studi T. Telekomunikasi. Politeknik Negeri Bandung. 2008.
[6]
Wieweg, Lasse, UMTS / LTE Flexible Capacity Within The Harmonised Bands, Multimedia Workshop Ericsson. Warsaw. 2007
[7]
Mustika A., Tatik, Makalah Kerja Praktek Long Term Evolution (LTE), Program Studi Teknik Telekomunikasi. Politeknik Negeri Bandung. 2011.
42
