Rekabentuk dan pembangunan rectenna kutub membulat pada 2.4 GHz untuk penghantaran kuasa tanpa wayar

1IIIIIIIIIIIIIIfl~I~I~lij~~il~II~I~III~111111111111111

_{*30000001866707*}

1IIIIIIIIIIIIIIfl~I~I~lij~~il~II~I~III~111111111111111

_{*30000001866707*}

JABA T AN KEJURUTERAAN ELEKTRIK. ELEKRONIK DAN SISTEf'-'1 FAKULTIKEJURUTERAAN

UNIVERSITI KEBANGSAAN MALA YSIA

PENGESAHAN D1SERTASI

Nama Pelajar: ELFARIZANIS BlNTI BAHARUDIN No. Pendaftaran: P 31343

Tajuk Projek: REKABENTUK DAN PEMBANGUNAN RECTENNA KUTUB MEMBULAT PADA 2.4 GHz UNTUK PENGHANTARAN KUASATANPA WAYAR

Dengan ini disertasi bertajuk seperti di atas adalah disahkan dan diperakukan.

_ _

~::::x::::::=--

"

Tandatangan ... .

Nama Penyelia: Prof. Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid Tarikh:

/"'(ft.1--

';)6DC

~ ...

-

.. ~ ... . T •.. ;:,' ...•.•....•.••.

11

JABA T AN KEJURUTERAAN ELEKTRIK. ELEKRONIK DAN SISTEf'-'1 FAKULTIKEJURUTERAAN

UNIVERSITI KEBANGSAAN MALA YSIA

PENGESAHAN D1SERTASI

Nama Pelajar: ELFARIZANIS BlNTI BAHARUDIN No. Pendaftaran: P 31343

Tajuk Projek: REKABENTUK DAN PEMBANGUNAN RECTENNA KUTUB MEMBULAT PADA 2.4 GHz UNTUK PENGHANTARAN KUASATANPA WAYAR

Dengan ini disertasi bertajuk seperti di atas adalah disahkan dan diperakukan.

_ _

~::::x::::::=--

"

Tandatangan ... .

Nama Penyelia: Prof. Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid Tarikh:

/"'(ft.1--

';)6DC

~ ...

-

.. ~ ... . T •.. ;:,' ...•.•....•.••.

III

PENGAKUAN

Saya I11cngakui bahawa karya ini adalah hasil kcrja saya scndiri kccuali nukiian dan ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sum bcrnya.

JUN 2006 ELFARIZAN,

III

PENGAKUAN

Saya I11cngakui bahawa karya ini adalah hasil kcrja saya scndiri kccuali nukiian dan ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sum bcrnya.

IV

PENGHARGAAN

Dengan nama ALLAH Yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang. Segala puji hanya bagi ALLAH S.W.T, Tuhan semesta alam, kerana dengan limpah kurnia dan keizinan-Nya, disertasi ini dapat disiapkan dengan jayanya. Selawat dan salam buat Rasul Nabi junjungan, ahli keluarganya, para sahabat serta muslim in dan muslimat seluruh alam.

Setinggi penghargaan dan ucapan jutaan terima kasih diucapkan kepada Prof. Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid, selahl penyelia kajian ini yang telah ban yak memberi teguran membina, tunjuk ajar dan bantuan dalam menyiapkan disertasi ini. Tidak lupa juga ucapan terima kasih kepada semua pensyarah dan kakitangan Fakulti Kejuruteraan, khususnya di .Tabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem atas sumbangan ilmu dan tunjuk ajar yang membina.

Buat suami tercinta, Mohamad Sohaimi b. Mohd. Lazim dan anakanda Nur Nayli Irdina, terima kasih kerana memahami dan mendoakan kejayaan mama ini. Kepada abah-abah, mak-mak, abang, ani, iwan, angah, akak, apik, adik dan seluruh ahli keluarga yang lain, terima kasih atas segalanya.

Buat rakan-rakan seperjuangan, Kak Ija, Mekti, Nunah dan semua pelajar Komunikasi dan Komputer sessi 2004/2005, terima kasih dan selamat majujaya.

Elfarizanis Baharudin .Tun 2006

IV

PENGHARGAAN

Dengan nama ALLAH Yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang. Segala puji hanya bagi ALLAH S.W.T, Tuhan semesta alam, kerana dengan limpah kurnia dan keizinan-Nya, disertasi ini dapat disiapkan dengan jayanya. Selawat dan salam buat Rasul Nabi junjungan, ahli keluarganya, para sahabat serta muslim in dan muslimat seluruh alam.

Setinggi penghargaan dan ucapan jutaan terima kasih diucapkan kepada Prof. Madya Dr. Zainol Abidin Abdul Rashid, selahl penyelia kajian ini yang telah ban yak memberi teguran membina, tunjuk ajar dan bantuan dalam menyiapkan disertasi ini. Tidak lupa juga ucapan terima kasih kepada semua pensyarah dan kakitangan Fakulti Kejuruteraan, khususnya di .Tabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem atas sumbangan ilmu dan tunjuk ajar yang membina.

Buat suami tercinta, Mohamad Sohaimi b. Mohd. Lazim dan anakanda Nur Nayli Irdina, terima kasih kerana memahami dan mendoakan kejayaan mama ini. Kepada abah-abah, mak-mak, abang, ani, iwan, angah, akak, apik, adik dan seluruh ahli keluarga yang lain, terima kasih atas segalanya.

Buat rakan-rakan seperjuangan, Kak Ija, Mekti, Nunah dan semua pelajar Komunikasi dan Komputer sessi 2004/2005, terima kasih dan selamat majujaya.

Elfarizanis Baharudin .Tun 2006

v

ABSTRAK

Sejak tahun 70-an lagi kaj ian mengenai Wireless power tran.sfer iaitu penghantaran isyarat kuasa tanpa wayar telah dikaji dan kini menjadi satu permintaan yang tinggi. Ini disebabkan oleh aplikasinya terhadap pasaran teknologi yang ban yak memberi kemudahan dan kebaikan dari pelbagai aspek kejuruteraan. Dalam kajian ini, sebuah

rectel1l1a penerima beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz telah direkabentuk dan

dibangun menggunakan laminasi mikrojalur RF-35, yang mempunyai fir = 3.5, h =

0.76 mm, t = 0.01778 mm dan juga diod Schott!..), jenis HSMS-2820 sebagai penerus. Rectenna tersebut terdiri daripada antena kutub membulat, penapis laluan rendah bagi isyarat yang masuk, rangkaian scpadan, litar penerus dan penapis keluaran laluan rendah. Hasil kajian ini menunjukkan bahawa rectenna yang direkacipta dapat menghasilkan peratusan kecckapan penukaran kuasa dari gelombang mikro kepada arus terus sebanyak 22 % pada kuasa kemasukan sebanayak 1m W. Hasil ini membuktikan bahawa konsep penghantaran kuasa tanpa wayar dapat direalisasikan dengan menggunakan rectenna.

v

ABSTRAK

Sejak tahun 70-an lagi kaj ian mengenai Wireless power tran.sfer iaitu penghantaran isyarat kuasa tanpa wayar telah dikaji dan kini menjadi satu permintaan yang tinggi. Ini disebabkan oleh aplikasinya terhadap pasaran teknologi yang ban yak memberi kemudahan dan kebaikan dari pelbagai aspek kejuruteraan. Dalam kajian ini, sebuah

rectel1l1a penerima beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz telah direkabentuk dan

dibangun menggunakan laminasi mikrojalur RF-35, yang mempunyai fir = 3.5, h =

0.76 mm, t = 0.01778 mm dan juga diod Schott!..), jenis HSMS-2820 sebagai penerus. Rectenna tersebut terdiri daripada antena kutub membulat, penapis laluan rendah bagi isyarat yang masuk, rangkaian scpadan, litar penerus dan penapis keluaran laluan rendah. Hasil kajian ini menunjukkan bahawa rectenna yang direkacipta dapat menghasilkan peratusan kecckapan penukaran kuasa dari gelombang mikro kepada arus terus sebanyak 22 % pada kuasa kemasukan sebanayak 1m W. Hasil ini membuktikan bahawa konsep penghantaran kuasa tanpa wayar dapat direalisasikan dengan menggunakan rectenna.

DESIGN AND DEVELOPMENT OF 2.4 GHz CmCULARLY POLARIZED RECTEl\TNA FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION

ABSTRACT

VI

Since 1970's, the foundation of wireless power transmission has been studied and it has become one of the most popular field of research nowadays. The fact that it has highly market demand towards many applications especially in engineering field area, researchers have tried to find a very cost-effective solution to fulfill these needs. In this particular research, a receiving rectenna operated at 2.4 GJ-Iz has been design and developed using a microstrip laminates RF-35 with lOr = 3.5, h = 0.76 mm, 1=0.01778 mm and a ScholtJ..:y-barrier diode type I-ISMS-2820 as the main component of the rectenna. The rectenna consist of a circularly polarized patch antenna, input low-pass filter, matching network, rectifying circuit and an output low-pass filter. The final result of this research shows that a 22% of RF to DC conversion efficiency has been achieved with input power level of ImW. With this results, the wireless power transfer concept can be realized using a rectenna.

DESIGN AND DEVELOPMENT OF 2.4 GHz CmCULARLY POLARIZED RECTEl\TNA FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION

ABSTRACT

VI

Since 1970's, the foundation of wireless power transmission has been studied and it has become one of the most popular field of research nowadays. The fact that it has highly market demand towards many applications especially in engineering field area, researchers have tried to find a very cost-effective solution to fulfill these needs. In this particular research, a receiving rectenna operated at 2.4 GJ-Iz has been design and developed using a microstrip laminates RF-35 with lOr = 3.5, h = 0.76 mm, 1=0.01778 mm and a ScholtJ..:y-barrier diode type I-ISMS-2820 as the main component of the rectenna. The rectenna consist of a circularly polarized patch antenna, input low-pass filter, matching network, rectifying circuit and an output low-pass filter. The final result of this research shows that a 22% of RF to DC conversion efficiency has been achieved with input power level of ImW. With this results, the wireless power transfer concept can be realized using a rectenna.

KANDUNGAN

PENGESAHAN DISERT ASI PENGAKUAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT KANDUNGAN SENARAI JADUAL SENARAI RAJAH SENARAI SINGKA T AN BAB 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 BAB2 2.1 2.2 PENGENALAN Pendahuluan

Aplikasi dan Kelebihan Rectenna ObjektifKajian

Alat Bantu Rekabentuk Struktur Kajian

Struktur Kandungan Tcsis

TEOR! DAN ASAS REKABENTUK RECTENNA Pendahuluan

Antena Tampal (Patch Antenna) 2.2.1 Konsep Cavity klodel 2.2.2 Kekutuban (Polarization) 2.2.3 Antcna Tampal Kutub Mcmbulat

\'11 Halaman II III IV V vi VII XI XIV 2 3 3 4 5 S 9 9 17 1 S

2.2.4 Antena Ivlikrojalur Berkutub TVlembulat - Jcnis Scgicmpat 20 2.2.5 Syarat Pancaran Kekutuban lV!cmbulat

Penapis (Filter)

2.3.1 Penapis laluan Rendah (Low Pass Filter)

24

25 26 KANDUNGAN

PENGESAHAN DISERT ASI PENGAKUAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT KANDUNGAN SENARAI JADUAL SENARAI RAJAH SENARAI SINGKA T AN BAB 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 BAB2 2.1 2.2 PENGENALAN Pendahuluan

Aplikasi dan Kelebihan Rectenna ObjektifKajian

Alat Bantu Rekabentuk Struktur Kajian

Struktur Kandungan Tcsis

TEOR! DAN ASAS REKABENTUK RECTENNA Pendahuluan

Antena Tampal (Patch Antenna) 2.2.1 Konsep Cavity klodel 2.2.2 Kekutuban (Polarization) 2.2.3 Antcna Tampal Kutub Mcmbulat

\'11 Halaman II III IV V vi VII XI XIV 2 3 3 4 5 S 9 9 17 1 S

2.2.4 Antena Ivlikrojalur Berkutub TVlembulat - Jcnis Scgicmpat 20 2.2.5 Syarat Pancaran Kekutuban lV!cmbulat

Penapis (Filter)

2.3.1 Penapis laluan Rendah (Low Pass Filter)

24

25 26

vi i i

2.3.2 Prototaip Penapis Laluan Rendah Maximally Flat 28 2.3.3 Pengubahan Penapis- Pengskalaan Frekuensi dan Galangan 30 2.3.4 Implementasi penapis-Stepped Impedance

",

J_

2.4 Litar Penerus 33

2.4.1 Struktur Asas Schottky Barrier Diode 34

2.4.2 Proses Pengesan 37

2.4.3 Pengiraan Voltan Terkesan 38 2.4.4 Prestasi dan Aplikasi diod Schottky Sebagai Pengesan 41

BAB3 METODOLOGI REKABENTUK RECTENNA

3.1 Pendahuluan 42

3.2 Kaedah-kaedah Rekabentuk Rectenna 43

3.3 Penentuan Nilai-nilai Parameter [S] Diod Schottky 44

3.3.1 Komponen Diod 46

3.3.2 Jig Uji Diod 47

3.3.3 Proses Filem dan Fabrikasi 49 3.3.4 Proses Pemasangan dan Penyambungan 51 3.3.5 Pengukuran dan Pengulllpulan Data 51 3.3.6 Penukaran Satah Rujukan 52 3.4 Penentuan Nilai Galangan Kemasukan Diod Schottky 53 3.5 Padanan Galangan Bagi Kcmasukan Litar Penerus 54 3.6 Rekabentuk Antena Tampal Berciri Kutub Membulat 57 3.6.1 Dimensi Antena Tampal 57

3.6.2 Dimensi Usikan 58

3.7 Rekabentuk Kemasukan Penapis Laluan Rendah 60

3.7.1 Prototaip Litar Kemasukan Penapis Laluan Rendah 61 3.7.2 Pengskalaan Galangan 62 3.7.3 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 63

3.8 Rekabentuk Keluaran Penapis Laluan Rendah 64

3.8.1 Prototaip dan Pengskalaan Galangan Litar Kemasukan

Penapis Laluan Rendah 64

3.8.2 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 65

vi i i

2.3.2 Prototaip Penapis Laluan Rendah Maximally Flat 28 2.3.3 Pengubahan Penapis- Pengskalaan Frekuensi dan Galangan 30 2.3.4 Implementasi penapis-Stepped Impedance

",

J_

2.4 Litar Penerus 33

2.4.1 Struktur Asas Schottky Barrier Diode 34

2.4.2 Proses Pengesan 37

2.4.3 Pengiraan Voltan Terkesan 38 2.4.4 Prestasi dan Aplikasi diod Schottky Sebagai Pengesan 41

BAB3 METODOLOGI REKABENTUK RECTENNA

3.1 Pendahuluan 42

3.2 Kaedah-kaedah Rekabentuk Rectenna 43

3.3 Penentuan Nilai-nilai Parameter [S] Diod Schottky 44

3.3.1 Komponen Diod 46

3.3.2 Jig Uji Diod 47

3.3.3 Proses Filem dan Fabrikasi 49 3.3.4 Proses Pemasangan dan Penyambungan 51 3.3.5 Pengukuran dan Pengulllpulan Data 51 3.3.6 Penukaran Satah Rujukan 52 3.4 Penentuan Nilai Galangan Kemasukan Diod Schottky 53 3.5 Padanan Galangan Bagi Kcmasukan Litar Penerus 54 3.6 Rekabentuk Antena Tampal Berciri Kutub Membulat 57 3.6.1 Dimensi Antena Tampal 57

3.6.2 Dimensi Usikan 58

3.7 Rekabentuk Kemasukan Penapis Laluan Rendah 60

3.7.1 Prototaip Litar Kemasukan Penapis Laluan Rendah 61 3.7.2 Pengskalaan Galangan 62 3.7.3 Implimentasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 63

3.8 Rekabentuk Keluaran Penapis Laluan Rendah 64

3.8.1 Prototaip dan Pengskalaan Galangan Litar Kemasukan

Penapis Laluan Rendah 64

ix

BAB4 SIMULASI DAN PENGUKURAN RECTEl\'NA

4.1 Pendahuluan 66

4.2 Simulasi Rectenna 67

4.2.1 Simulasi Antena Tampal 67

4.2.2 Simulasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 72 4.2.3 Simulasi Keluaran Penapis Laluan Rendah 75

4.2.4 Simulasi Diod Schottky 78

4.2.5 Simulasi Rangkaian Sepadan 83

4.3 Pengukuran Rectenna 84

4.3.1 Pengukuran Antenna 85

4.3.2 Pengukuran Litar Penerus Rectenna Berwayar 86 4.3.3 Pengukuran Rectenna Tanpa Wayar 87

BAB5 KESIlV!PULAN DAN CADANGAN

5.1 Kesimpulan 97

5.2 Cadangan Kajian Masa Depan 99

RUJUKAN 101

LAMPIRAN

A Spesifikasi produk HSMS-282X 104

B Nota Applikasi 1124 112

C Spesi fikasi pemasangan LOG 1 /GR 114

D Spesifikasi produk RF-35 lIS

E Spesikasi SMA 2 Hole Jack 117

ix

BAB4 SIMULASI DAN PENGUKURAN RECTEl\'NA

4.1 Pendahuluan 66

4.2 Simulasi Rectenna 67

4.2.1 Simulasi Antena Tampal 67

4.2.2 Simulasi Kemasukan Penapis Laluan Rendah 72 4.2.3 Simulasi Keluaran Penapis Laluan Rendah 75

4.2.4 Simulasi Diod Schottky 78

4.2.5 Simulasi Rangkaian Sepadan 83

4.3 Pengukuran Rectenna 84

4.3.1 Pengukuran Antenna 85

4.3.2 Pengukuran Litar Penerus Rectenna Berwayar 86 4.3.3 Pengukuran Rectenna Tanpa Wayar 87

BAB5 KESIlV!PULAN DAN CADANGAN

5.1 Kesimpulan 97

5.2 Cadangan Kajian Masa Depan 99

RUJUKAN 101

LAMPIRAN

A Spesifikasi produk HSMS-282X 104

B Nota Applikasi 1124 112

C Spesi fikasi pemasangan LOG 1 /GR 114

D Spesifikasi produk RF-35 lIS

x

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman

2.1 Nilai-nilai elemen untuk prototaip penapis laluan

rendah Maximally Flat. 29

3.1 Parameter SPICE Diod Schottky. 47

3.2 Parameter-parameter jig uji diod. 49

3.3 Parameter [8] jig diod Schottky pada 2.4 GJ-Iz. 52

3.4 Parameter[S] sebenar diod Schottky. 53

3.5 Nilai-nilai elemen prototaip penapis laluan rendah. 62 3.6 Nilai sebenar elemcn -clemcn pcnapis laluan rendal1. 62 3.7 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.5GHz. 63

3.8 Ukuran dimensi Kemasukan penapis laluan rendah. 63 3.9 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.35GJ-Iz. 65

3.10 Ukuran dimensi kcluaran penapis laluan rendah. 65 4.1 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simulasi antena

tampa!. 72

4.2 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simlllasi

kemasllkan penapis laluan rendal1. 74

4.3 Perbezaan nilai kiraan dcngan nilai simulasi keluaran

penapis laluan rendah. 77

4.4 Perbandingan nilai elemen dalaman diod sebelum dan

selepas optimasi. 80

4.5 Perband ingan parameter [S] dan galangan d iod

Schottky sebelum dan selepas optimasi. 80

x

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman

2.1 Nilai-nilai elemen untuk prototaip penapis laluan

rendah Maximally Flat. 29

3.1 Parameter SPICE Diod Schottky. 47

3.2 Parameter-parameter jig uji diod. 49

3.3 Parameter [8] jig diod Schottky pada 2.4 GJ-Iz. 52

3.4 Parameter[S] sebenar diod Schottky. 53

3.5 Nilai-nilai elemen prototaip penapis laluan rendah. 62 3.6 Nilai sebenar elemcn -clemcn pcnapis laluan rendal1. 62 3.7 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.5GHz. 63

3.8 Ukuran dimensi Kemasukan penapis laluan rendah. 63 3.9 Parameter galangan tinggi dan rendah ketikafc =

2.35GJ-Iz. 65

3.10 Ukuran dimensi kcluaran penapis laluan rendah. 65 4.1 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simulasi antena

tampa!. 72

4.2 Perbezaan nilai kiraan dengan nilai simlllasi

kemasllkan penapis laluan rendal1. 74

4.3 Perbezaan nilai kiraan dcngan nilai simulasi keluaran

penapis laluan rendah. 77

4.4 Perbandingan nilai elemen dalaman diod sebelum dan

selepas optimasi. 80

4.5 Perband ingan parameter [S] dan galangan d iod

xi

SENARAI RAJAH

No. Rajah _Halaman

2.1 Gambaran Model-Cavity dinding magnetik pada

antena tampal miikrojalur. 10

2.2 Kekutuban (a) LHCP (b) RHCP (C) Eliptik. ₁₈

2.3 Antena tampal mikrojalur (a) segitiga (b) segiempat

sama (c) bulat (d) cincin (e) pentagon (f) Eleptik. 19 2.4 Duajenis pengujaan kutub membulat (a) suapan

dua-ortogon (b) suapan satu titik. 20

2.5 Konfigurasi satu suapan antenna tampal mikrojalur (a)

sistem koordinat (b) antenna tampal terusik. 20

2.6 Rangkaian penapis laluan rendal1. 26

2.7 Lengkung frekuensi sambutan untuk penapis laluan

rendah. 27

2.8 Proses rekabentuk penapis laluan rendah. 27

2.9 Litar tangga penapis laluan rendah (a) prototaip

elemen peliama selari (b) prototaip elemen pertama 29

sesiri

2.10 Pengecilan melawan frekuensi bagi prototap penapis

Maximally Flat. 30

2.11 (a) Prototaip litar penapis (b) Implementasi Stepped

Impedance (c) Bentangan mikrojalur. 33

2.12 Struktur Schott!"),-barrier diode. 35 2.13 Ciri-ciri V-I Schott!..), diode. 36 2.14 Litar Schott!..)' diode dan lengkung isyarat terhasiI. 38 2.15 Anggaran hukum segitiga dan linear di dalam

pengesan diod. 40

2.16 Litar setara bagi Schott!..), diode. 41

xi

SENARAI RAJAH

No. Rajah _Halaman

2.1 Gambaran Model-Cavity dinding magnetik pada

antena tampal miikrojalur. 10

2.2 Kekutuban (a) LHCP (b) RHCP (C) Eliptik. ₁₈

2.3 Antena tampal mikrojalur (a) segitiga (b) segiempat

sama (c) bulat (d) cincin (e) pentagon (f) Eleptik. 19 2.4 Duajenis pengujaan kutub membulat (a) suapan

dua-ortogon (b) suapan satu titik. 20

2.5 Konfigurasi satu suapan antenna tampal mikrojalur (a)

sistem koordinat (b) antenna tampal terusik. 20

2.6 Rangkaian penapis laluan rendal1. 26

2.7 Lengkung frekuensi sambutan untuk penapis laluan

rendah. 27

2.8 Proses rekabentuk penapis laluan rendah. 27

2.9 Litar tangga penapis laluan rendah (a) prototaip

elemen peliama selari (b) prototaip elemen pertama 29

sesiri

2.10 Pengecilan melawan frekuensi bagi prototap penapis

Maximally Flat. 30

2.11 (a) Prototaip litar penapis (b) Implementasi Stepped

Impedance (c) Bentangan mikrojalur. 33

2.12 Struktur Schott!"),-barrier diode. 35 2.13 Ciri-ciri V-I Schott!..), diode. 36 2.14 Litar Schott!..)' diode dan lengkung isyarat terhasiI. 38 2.15 Anggaran hukum segitiga dan linear di dalam

pengesan diod. 40

:-:ii

3.1 Gambaran blok bagi sebuah rectenna. ₄₃

3.2 Carta alir proses penentuan parameter [S] diod

Schottky. 45

3.3 Diod Schottky (a) Pakej komponen (b )Litar setara

diod cip (c) Litar setara pakej diod cip. 46

3.4 Filem negatifjig uji diod. 49

3.5 Cmia alir proses frabikasi. 50

3.6 Jig uji diod. 51

3.7 Carta Smith Rangkaian padanan golongan. 56

3.8 Rangkaian padanan golongan sebenar. 56

3.9 Antena Tampal dengan usikan. 59

3.10 Variasi kecekapan radiasi melawan ketebalan

subtratum. 59

3.11 Pandangan sisi dan depan antena tampa!. 60

3.12 Elemen prototaip penapis laluan rcndah. 62

3.13 Bentangan kemasukan penapis laluan rendah. 64

4.1 ISlll antena tampa!. 68

4.2 Galangan kemasukan dan VS\VR antena tampa!. 68

4.3 Paten sinaran satah E. 70

4.4 Paten sinaran satah H. 70

4.5 Kctumpatan arus di dalam antena tampa!. 71

4.6 Dimensi baru antena tam pal setelah dioptimasikan. 72

4.7 IS.? llmelawan frekuensi bagi kell1asukan penapis

laluan rendal1. 73

4.8 Bentangan 20 bagi kell1asukan penapis laluan rcndah. 74

4.9 IS2Jlll1elawan frekucnsi bagi keluaran penapis laluan

:-:ii

3.1 Gambaran blok bagi sebuah rectenna. ₄₃

3.2 Carta alir proses penentuan parameter [S] diod

Schottky. 45

3.3 Diod Schottky (a) Pakej komponen (b )Litar setara

diod cip (c) Litar setara pakej diod cip. 46

3.4 Filem negatifjig uji diod. 49

3.5 Cmia alir proses frabikasi. 50

3.6 Jig uji diod. 51

3.7 Carta Smith Rangkaian padanan golongan. 56

3.8 Rangkaian padanan golongan sebenar. 56

3.9 Antena Tampal dengan usikan. 59

3.10 Variasi kecekapan radiasi melawan ketebalan

subtratum. 59

3.11 Pandangan sisi dan depan antena tampa!. 60

3.12 Elemen prototaip penapis laluan rcndah. 62

3.13 Bentangan kemasukan penapis laluan rendah. 64

4.1 ISlll antena tampa!. 68

4.2 Galangan kemasukan dan VS\VR antena tampa!. 68

4.3 Paten sinaran satah E. 70

4.4 Paten sinaran satah H. 70

4.5 Kctumpatan arus di dalam antena tampa!. 71

4.6 Dimensi baru antena tam pal setelah dioptimasikan. 72

4.7 IS.? llmelawan frekuensi bagi kell1asukan penapis

laluan rendal1. 73

4.8 Bentangan 20 bagi kell1asukan penapis laluan rcndah. 74

xiii

rendah. 76

4.10 Bentangan 2D bagi keluaran penapis laluan rendah. 76 4.11 Hasil simulasi antena tampal dan penapis-penapis

laluan rendah. 78

4.12 Litar setara diod Schottky. 79

4.13 Perbandingan nilai SII sebelum penukaran satah

rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 81 4.14 Perbandingan nilai SII selepas penukaran satah

rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 82 4.15 Simulasi rangkaian galangan sepadan pada 2.4 GHz 83 4.16 Bentangan rectenna (a) Antena (b) Penerus. 84 4.17 Perbandingan nilai SII simulasi dan pengukur antena. 85 4.18 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa masukan. 87

4.19 Sistem penghantar isyarat. 88

4.20 Struktur penyambungan rectenna. 89

4.21 Sistem penerimaan isyarat. 89

4.22 Kadar penerimaan kuasa oleh rectenna. 90

4.23 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa isyarat

penghantar. 91

4.24 Keputusan Vde dan Pr ketika 0°. 92

4.25 Keputusan V de dan Pr ketika 45°. 92

4.26 Keputusan V de dan Pr ketika 90°. 93

4.27 Perbandingan kuasa peneriman isyarat pad a sudut 0°,

45°, dan 90°. 94

4.28 Perbandingan voltan arus terus pad a sudut 0°, 45°, dan

90°. 95

4.29 Kecekapan melawan kuasa isyarat penghantar. 96 xiii

rendah. 76

4.10 Bentangan 2D bagi keluaran penapis laluan rendah. 76 4.11 Hasil simulasi antena tampal dan penapis-penapis

laluan rendah. 78

4.12 Litar setara diod Schottky. 79

4.13 Perbandingan nilai SII sebelum penukaran satah

rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 81 4.14 Perbandingan nilai SII selepas penukaran satah

rujukan an tara simulasi dan pengukuran. 82 4.15 Simulasi rangkaian galangan sepadan pada 2.4 GHz 83 4.16 Bentangan rectenna (a) Antena (b) Penerus. 84 4.17 Perbandingan nilai SII simulasi dan pengukur antena. 85 4.18 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa masukan. 87

4.19 Sistem penghantar isyarat. 88

4.20 Struktur penyambungan rectenna. 89

4.21 Sistem penerimaan isyarat. 89

4.22 Kadar penerimaan kuasa oleh rectenna. 90

4.23 Keluaran voltan arus terus melawan kuasa isyarat

penghantar. 91

4.24 Keputusan Vde dan Pr ketika 0°. 92

4.25 Keputusan V de dan Pr ketika 45°. 92

4.26 Keputusan V de dan Pr ketika 90°. 93

4.27 Perbandingan kuasa peneriman isyarat pad a sudut 0°,

45°, dan 90°. 94

4.28 Perbandingan voltan arus terus pad a sudut 0°, 45°, dan

90°. 95

xiv SENARAI SINGKATAN [11 Parameter Y [S] Parameter S

[Z]

Parameter Z f.S Peliurbation segment 'l'mll Eigen function cr Keberaliran pengalir

f} Sudut di antara paksi z dan satah xy

¢ Sudut di antara paksi x dan y

A mil Amplitude multiplier

c Halaju cahaya

C Capacitance

CAD Computer Aided Design CP Circularly polarized Co Permittivity Cr Relative permittivity ccjJ Effective permittivity E Medan elektrik

J

Frekuensi

!c

Frekuensi potong F Antenna feed

FDM Frequency division multiplexing GaAs Gallium Arsenide

Ge Germanium h Ketebalan substratum xiv SENARAI SINGKATAN [11 Parameter Y [S] Parameter S

[Z]

Parameter Z f.S Peliurbation segment 'l'mll Eigen function cr Keberaliran pengalir

f} Sudut di antara paksi z dan satah xy

¢ Sudut di antara paksi x dan y

A mil Amplitude multiplier

c Halaju cahaya

C Capacitance

CAD Computer Aided Design CP Circularly polarized Co Permittivity Cr Relative permittivity ccjJ Effective permittivity E Medan elektrik

J

Frekuensi

!c

Frekuensi potong F Antenna feed

FDM Frequency division multiplexing GaAs Gallium Arsenide

Ge Germanium

xv

I-J Medan l1lagnetik

J Current

ISM-B Industrial Science and Medical Band

k Boltzl1lan constant

Length

L Inductance

LI-ICP Left hand circular polarized

LPF Low-pass filter

A Jarak gelol1lbang

/l.o J arak gelol1l bang cahaya

}'III Jarak gelol1lbang l1likrojalur

MRPY Micro Remotely Piloted Vehicle

n Ideality factor

p _Power

PKTW Penghantaran Kuasa Tanpa Wayar

q Electron charge

Q Quality factor

Qo Unloaded Q factor

rd Dinal1l ik resistance

R Resistance

RF Radio frequency/ frekuensi radio RHCP Right hand circular polarized Rs Surface resistance/ series resistance

r

Reflection coeffient

S Patch area

Si Silicon

SWR Standing wave ratio Ketebalan kuprul1l

T Temperature (K)

TM Tranverse ivlode

xv

I-J Medan l1lagnetik

J Current

ISM-B Industrial Science and Medical Band

k Boltzl1lan constant

Length

L Inductance

LI-ICP Left hand circular polarized

LPF Low-pass filter

A Jarak gelol1lbang

/l.o J arak gelol1l bang cahaya

}'III Jarak gelol1lbang l1likrojalur

MRPY Micro Remotely Piloted Vehicle

n Ideality factor

p _Power

PKTW Penghantaran Kuasa Tanpa Wayar

q Electron charge

Q Quality factor

Qo Unloaded Q factor

rd Dinal1l ik resistance

R Resistance

RF Radio frequency/ frekuensi radio RHCP Right hand circular polarized Rs Surface resistance/ series resistance

r

Reflection coeffient

S Patch area

Si Silicon

SWR Standing wave ratio Ketebalan kuprul1l

T Temperature (K)

xvi

V Voltage

VSWR Voltage standing wave ratio

11' Width

WPT Wireless Power Transfer

0) Angular frequency

x Paksi x

y Paksi y

z Paksiz

Z Galangan

Zin Galangan masuk

ZL Load Impedance/ Beban galangan

xvi

V Voltage

VSWR Voltage standing wave ratio

11' Width

WPT Wireless Power Transfer

0) Angular frequency

x Paksi x

y Paksi y

z Paksiz

Z Galangan

Zin Galangan masuk

BAB 1

PENGENALAN

1.1 Pcndahuluan

Di dalam dunia yang semakin moden, penggunaan terhadap teknologi terkini telah memudahkan pengguna dalam mengaplikasikan kepelbagaian sumber yang ada. Ini termasuklah dari aspek kejuruteraan yang mempunyai bidang yang sangat luas. Pengkajian terperinci terhadap aplikasi gelombang mikro juga mendapat perhatian dari pelbagai pihak kerana ia dapat membantu memperluaskan lagi penggunaan teknologi kejuruteraan tersebut.

Secara am, kejuruteraan gelombang mikro dan frekuensi radio mempunyai pengkhususannya masing-masing. Ini termasuklah pengkajian mengenai konsep Wireless Power Transfer, WPT atau penghantaran kuasa tanpa wayar. Ini adalah kerana, julat aplikasi terhadap tenaga elektrik semakin meningkat sejajar dengan permintaan kasar untuk semuajenis tenaga.

Tambahan lagi, kebolehan untuk memindahkan kuasa melalui ruang udara tanpa menggunakan sebarang sambungan perlatan fizikal, boleh diharap, selamat dan ekonomik, menjadi suatu nilai yang tinggi di dalam penyelesaian teknologi terkini dan pada masa akan datang [1]. Maka, kajian mengenai reclenno iaitu sistem penerima yang mempunyai antena dan litar penerus, menjadi semakin popular dalam memenuhi permintaan tersebut terutama terhadap penghantaran kuasa tanpa wayar, WPT.

BAB 1

PENGENALAN

1.1 Pcndahuluan

Di dalam dunia yang semakin moden, penggunaan terhadap teknologi terkini telah memudahkan pengguna dalam mengaplikasikan kepelbagaian sumber yang ada. Ini termasuklah dari aspek kejuruteraan yang mempunyai bidang yang sangat luas. Pengkajian terperinci terhadap aplikasi gelombang mikro juga mendapat perhatian dari pelbagai pihak kerana ia dapat membantu memperluaskan lagi penggunaan teknologi kejuruteraan tersebut.

Secara am, kejuruteraan gelombang mikro dan frekuensi radio mempunyai pengkhususannya masing-masing. Ini termasuklah pengkajian mengenai konsep Wireless Power Transfer, WPT atau penghantaran kuasa tanpa wayar. Ini adalah kerana, julat aplikasi terhadap tenaga elektrik semakin meningkat sejajar dengan permintaan kasar untuk semuajenis tenaga.

Tambahan lagi, kebolehan untuk memindahkan kuasa melalui ruang udara tanpa menggunakan sebarang sambungan perlatan fizikal, boleh diharap, selamat dan ekonomik, menjadi suatu nilai yang tinggi di dalam penyelesaian teknologi terkini dan pada masa akan datang [1]. Maka, kajian mengenai reclenno iaitu sistem penerima yang mempunyai antena dan litar penerus, menjadi semakin popular dalam memenuhi permintaan tersebut terutama terhadap penghantaran kuasa tanpa wayar, WPT.

2

Oi dalam bab ini, aplikasi dan kelebihan rectenna akan dihuraikan dan objektif kajian akan diterangkan bagi memberi sedikit sebanyak ga1l1baran mengenai idea terhadap rekabentuk dan analisa yang telah dibuat. Ke1l1udian, disusuli dengan pengenalan mengenai penggunaan jenis-jenis alat bantu rekabentuk bagi rectenna tersebut. Oisa1l1bung pula dengan penerangan secara ringkas tentang struktur kajian dan penggunaan peralatan pengukuran. Susun-atur kandungan bagi tesis ini akan diterangkan pada akhir bab ini.

1.2 Aplikasi dan Kclcbihan Rcctcnna

Menurut [2], teknologi gelombang mikro telah menjadi semakin matang dan kini, ia mempunyai banyak kelebihan dan kemungkinan di mana ia boleh menjadi tumpuan komersial yang utall1a di dalam penghasilan WPT. Kebolehan untuk menerill1a isyarat yang dihantar dan ll1enukarkannya ke dalam bentuk tenaga electrik secara eekap adalah satu eara 1l1e1l1buktikan keupayaan rectenna di dalall1 sistell1 \VPT.

Rectenna bukan sahaja boleh dapat menukarkan kuasa kepada tenaga elektik yang lebih 1l1udah digunakan malah ia dapat mengurangkan kos peralatan seperti perlatan yang digunakan oleh tentera. Sebagai contoh, penjana kuasa yang besar dan berat digunakan untuk ll1enjanakan tenaga elektrik ketika latihan atau perang dapat ditukar dengan menggunakan rectenna yang ll1ell1erlukan geloll1bang mikro pad a frekuensi tertentu untuk berfungsi. lni termasuklah aplikasi perkhemahan.

Selain daripada itu, banyak kajian yang telah ll1ell1buktikan keupaayan rectenna sebagai penukar kecekapan kuasa. Ia termasuklah aplikasi helikopter berkuasa geloll1bang mikro dan satelit berkuasa solar [3], micro-remotely piloted vehicle (MPRV) [4], dan juga penjana kuasa pad a k01l1unikasi beraltitude tinggi dan juga pengawasan platform [1].

2

Oi dalam bab ini, aplikasi dan kelebihan rectenna akan dihuraikan dan objektif kajian akan diterangkan bagi memberi sedikit sebanyak ga1l1baran mengenai idea terhadap rekabentuk dan analisa yang telah dibuat. Ke1l1udian, disusuli dengan pengenalan mengenai penggunaan jenis-jenis alat bantu rekabentuk bagi rectenna tersebut. Oisa1l1bung pula dengan penerangan secara ringkas tentang struktur kajian dan penggunaan peralatan pengukuran. Susun-atur kandungan bagi tesis ini akan diterangkan pada akhir bab ini.

1.2 Aplikasi dan Kclcbihan Rcctcnna

Menurut [2], teknologi gelombang mikro telah menjadi semakin matang dan kini, ia mempunyai banyak kelebihan dan kemungkinan di mana ia boleh menjadi tumpuan komersial yang utall1a di dalam penghasilan WPT. Kebolehan untuk menerill1a isyarat yang dihantar dan ll1enukarkannya ke dalam bentuk tenaga electrik secara eekap adalah satu eara 1l1e1l1buktikan keupayaan rectenna di dalall1 sistell1 \VPT.

Rectenna bukan sahaja boleh dapat menukarkan kuasa kepada tenaga elektik yang lebih 1l1udah digunakan malah ia dapat mengurangkan kos peralatan seperti perlatan yang digunakan oleh tentera. Sebagai contoh, penjana kuasa yang besar dan berat digunakan untuk ll1enjanakan tenaga elektrik ketika latihan atau perang dapat ditukar dengan menggunakan rectenna yang ll1ell1erlukan geloll1bang mikro pad a frekuensi tertentu untuk berfungsi. lni termasuklah aplikasi perkhemahan.

Selain daripada itu, banyak kajian yang telah ll1ell1buktikan keupaayan rectenna sebagai penukar kecekapan kuasa. Ia termasuklah aplikasi helikopter berkuasa geloll1bang mikro dan satelit berkuasa solar [3], micro-remotely piloted vehicle (MPRV) [4], dan juga penjana kuasa pad a k01l1unikasi beraltitude tinggi dan juga pengawasan platform [1].

3

1.3 Objcktif Kajian

Objektif utama kajian ini adalah menghasilkan suatu alat yang boleh mengubah kuasa radio frekuensi kepada kuasa arlls terus tanpa menggunakan wayar. Alat yang dimaksudkan adalah rectenna. Rectenna ini direka pada frekuensi 2.4GHz iaitu nilai frekuensi yang berada di dalam jalur Indllstrial-Science and Medical Band, ISMB.

Rectenna yang direkabentuk ini adalah sebuah sistem rectenna penerima. la terdiri daripada lima bahagian utama. Bahagian-bahagian tersebut adalah antena penerima, kemasukan penapis laluan rendah, rangkaian sepadan, litar penerus dan keluaran penapis laluan rendall. Setiap bahagian tersebut menpunyai ciri-ciri dan analisanya yang tersendiri. Ini akan dihuraikan di dalam bab-bab seterusnya.

Komponen utama dalall1 merealisasikan WPT adalah penggunaan

SchOllky-barrier diode. Sebuah sell1ikonduktor yang digunakan sebagai alat penerlls bagi isyarat yang diterima. Selain daripada itu, penggunaan laminasi ll1ikrojalur jenis RF-35 sebagai bahan untuk merekabentuk antena, penapis laluan rendah dan rangkaian sepadan rectenna terse but.

Hasil kajian adalah sebuah rectenna penerima mikrojalur yang menpunyai beban ZL dan pengukuran dilakukan dengan ll1enghantar isyarat daripada sebuah antena yang berkutub linear pad a frekuensi 2.4GHz. Segala data dicatat dan dikira untuk mendapatkan nilai kecekapan penukaran kuasa sebagai objektif terakhir kajian ini.

1.4 Alat Bantu Rckabcntuk

Di dalam merekabentuk rectenna ini, beberapa jenis perisian Computer-Aided Design, CAD, digunakan. Ini termasuklah pengunaan Genesysl.O dan Sonnet v9.52.

3

1.3 Objcktif Kajian

Objektif utama kajian ini adalah menghasilkan suatu alat yang boleh mengubah kuasa radio frekuensi kepada kuasa arlls terus tanpa menggunakan wayar. Alat yang dimaksudkan adalah rectenna. Rectenna ini direka pada frekuensi 2.4GHz iaitu nilai frekuensi yang berada di dalam jalur Indllstrial-Science and Medical Band, ISMB.

Rectenna yang direkabentuk ini adalah sebuah sistem rectenna penerima. la terdiri daripada lima bahagian utama. Bahagian-bahagian tersebut adalah antena penerima, kemasukan penapis laluan rendah, rangkaian sepadan, litar penerus dan keluaran penapis laluan rendall. Setiap bahagian tersebut menpunyai ciri-ciri dan analisanya yang tersendiri. Ini akan dihuraikan di dalam bab-bab seterusnya.

Komponen utama dalall1 merealisasikan WPT adalah penggunaan

SchOllky-barrier diode. Sebuah sell1ikonduktor yang digunakan sebagai alat penerlls bagi isyarat yang diterima. Selain daripada itu, penggunaan laminasi ll1ikrojalur jenis RF-35 sebagai bahan untuk merekabentuk antena, penapis laluan rendah dan rangkaian sepadan rectenna terse but.

Hasil kajian adalah sebuah rectenna penerima mikrojalur yang menpunyai beban ZL dan pengukuran dilakukan dengan ll1enghantar isyarat daripada sebuah antena yang berkutub linear pad a frekuensi 2.4GHz. Segala data dicatat dan dikira untuk mendapatkan nilai kecekapan penukaran kuasa sebagai objektif terakhir kajian ini.

1.4 Alat Bantu Rckabcntuk

Di dalam merekabentuk rectenna ini, beberapa jenis perisian Computer-Aided Design, CAD, digunakan. Ini termasuklah pengunaan Genesysl.O dan Sonnet v9.52.

4

Genesys 1.0 digunakan untuk simulasi litar yang ll1elibatkan kOll1ponen tidak linear seperti diod schottky. Ia membantu dalam menghasilkan nilai sill1ulasi diod yang sebenar sebelum ia digunakan secara praktikal. Ini adalah kerana diod yang digunakan adalah salah satu produk Agilent dan begitu juga Genesys 1.0 yang mana ia mempunyai data yang tepat berkenan diod tersebut di dalam pengkalan datanya. Ini secara langsung memudahkan proses simulasi diod tersebut.

Sonnet v9.52 pula digunakan untuk simulasi antena dan penapis laluan rendal1. Ia lebih cekap mengendalikan simulasi gelombang elektromagnet dan juga lebih pantas. Boleh dikatakan nilai pengukuran juga hampir sama dengan nilai sill1ulasinya. Ini adalah kerana, kemantapan sistem pengkalan datanya yang mempunyai nilai yang hampir tepat dengan nilai bahan yang digunakan.

Selain daripada itu, penggunaan AppCAD juga membantu dalam merekabentuk rectenna ini. Ia adalah perisisan percuma yang diberikan oleh Agilent kepada penggunanya. Ia ll1emudahkan proses pengiraan seperti panjang dan lebar suatu mikrojalur. Nilai-nilai yang melibatkan frekuensi tinggi dan jenis mikrojalur juga mudah didapati dengan menggunakan AppCAD.

1.5 Struktur Kajian

Kajian dan rekabentuk rectenna ini terbahagi kepada beberapa bahagian. Ia terdiri daripada, kaj ian perpustakaan dan pemahaman teori, penentuan parameter, ll1ell1 buat simulasi antena dan penapis laluan rendah, fabrikasi dan pemasangan rectenna, penyusunan alat dan pengukuran, pengumpulan data dan ll1ell1buat kesimpulan.

Bahagian pel1ama adalah kajian perpustakaan. Ini dilakukan untuk ll1endapat segala informasi yang terlibat dalam merekabentuk rectenna tersebut. Pemahamun terhadap ciri-ciri komponen, kaedah-kaedah rekabentuk dan segala pengiraan yang 4

Genesys 1.0 digunakan untuk simulasi litar yang ll1elibatkan kOll1ponen tidak linear seperti diod schottky. Ia membantu dalam menghasilkan nilai sill1ulasi diod yang sebenar sebelum ia digunakan secara praktikal. Ini adalah kerana diod yang digunakan adalah salah satu produk Agilent dan begitu juga Genesys 1.0 yang mana ia mempunyai data yang tepat berkenan diod tersebut di dalam pengkalan datanya. Ini secara langsung memudahkan proses simulasi diod tersebut.

Sonnet v9.52 pula digunakan untuk simulasi antena dan penapis laluan rendal1. Ia lebih cekap mengendalikan simulasi gelombang elektromagnet dan juga lebih pantas. Boleh dikatakan nilai pengukuran juga hampir sama dengan nilai sill1ulasinya. Ini adalah kerana, kemantapan sistem pengkalan datanya yang mempunyai nilai yang hampir tepat dengan nilai bahan yang digunakan.

Selain daripada itu, penggunaan AppCAD juga membantu dalam merekabentuk rectenna ini. Ia adalah perisisan percuma yang diberikan oleh Agilent kepada penggunanya. Ia ll1emudahkan proses pengiraan seperti panjang dan lebar suatu mikrojalur. Nilai-nilai yang melibatkan frekuensi tinggi dan jenis mikrojalur juga mudah didapati dengan menggunakan AppCAD.

1.5 Struktur Kajian

Kajian dan rekabentuk rectenna ini terbahagi kepada beberapa bahagian. Ia terdiri daripada, kaj ian perpustakaan dan pemahaman teori, penentuan parameter, ll1ell1 buat simulasi antena dan penapis laluan rendah, fabrikasi dan pemasangan rectenna, penyusunan alat dan pengukuran, pengumpulan data dan ll1ell1buat kesimpulan.

Bahagian pel1ama adalah kajian perpustakaan. Ini dilakukan untuk ll1endapat segala informasi yang terlibat dalam merekabentuk rectenna tersebut. Pemahamun terhadap ciri-ciri komponen, kaedah-kaedah rekabentuk dan segala pengiraan yang

5

terlibat adalah sangat penting bagi menentukan hasil keputusan yang tepat. Ini temlasuk juga, spesifikasi-spesifikasi yang telah ditetapkan sebagai asas rekabentuk rectenna tersebut.

Yang kedua adalah penentuan parameter yang terl ibat seperti parameter [S] dan ukuran dimensi antena dan penapis-penapis laluan rendah. Ini boleh didapati daripada hasil kajian perpustakaan dan pemahaman teori tadi.Diteruskan lagi dengan membuat simulasi terhadap diod schottky, antena dan penapis. Dengan menggunakan CAD, proses simulasi menjadi lebih mudah dan pantas.

Proses fabrikasi dan pemasangan dilakukan setelah semua data simulasi menepati objektif kajian. Proses yang memakan masa hampir 24 jam ini tidaklah begitu rumit. Namun proses ini dilakukan dengan cennat agar tidak merosakkan atau mendatang sebarang kecacatan nilai keputusan ketika pengukuran.

Pengukuran dilakukan dengan cara menyusun peralatan yang spesifik scperti penjana frekuensi, penghantar, meter kuasa dan meter arus terus mengikut kescsuaian dan ketepatan posisinya. Ini adalah untllk mendapatkan keplltusan yang baik dan nilai kehilangan kuasa yang rendall. Pengumpulan hasil keputusan digunakan untuk membuat satu kesimpulan terhadap kajian tersebut.

1.6 Struktur Kandungan Tesis

Kandungan di dalam tesis ini terbahagi kepada lima bab iaitu, Bab I - Pengenalan, Bab 2 - Teori dan Asas Rekabentuk, Bab 3 - Metodologi Rekabentuk Rectenna, Bab 4 - Simulasi dan Pengukuran Rectenna dan yang terakhir adalah Bab 5 - Kesimpulan Kajian.

5

terlibat adalah sangat penting bagi menentukan hasil keputusan yang tepat. Ini temlasuk juga, spesifikasi-spesifikasi yang telah ditetapkan sebagai asas rekabentuk rectenna tersebut.

Yang kedua adalah penentuan parameter yang terl ibat seperti parameter [S] dan ukuran dimensi antena dan penapis-penapis laluan rendah. Ini boleh didapati daripada hasil kajian perpustakaan dan pemahaman teori tadi.Diteruskan lagi dengan membuat simulasi terhadap diod schottky, antena dan penapis. Dengan menggunakan CAD, proses simulasi menjadi lebih mudah dan pantas.

Proses fabrikasi dan pemasangan dilakukan setelah semua data simulasi menepati objektif kajian. Proses yang memakan masa hampir 24 jam ini tidaklah begitu rumit. Namun proses ini dilakukan dengan cennat agar tidak merosakkan atau mendatang sebarang kecacatan nilai keputusan ketika pengukuran.

Pengukuran dilakukan dengan cara menyusun peralatan yang spesifik scperti penjana frekuensi, penghantar, meter kuasa dan meter arus terus mengikut kescsuaian dan ketepatan posisinya. Ini adalah untllk mendapatkan keplltusan yang baik dan nilai kehilangan kuasa yang rendall. Pengumpulan hasil keputusan digunakan untuk membuat satu kesimpulan terhadap kajian tersebut.

1.6 Struktur Kandungan Tesis

Kandungan di dalam tesis ini terbahagi kepada lima bab iaitu, Bab I - Pengenalan, Bab 2 - Teori dan Asas Rekabentuk, Bab 3 - Metodologi Rekabentuk Rectenna, Bab 4 - Simulasi dan Pengukuran Rectenna dan yang terakhir adalah Bab 5 - Kesimpulan Kajian.

6

Di dalam Bab L pengenalan secara ringkas mengenai kajian rcctenna diterangkan. Ini termasuklah pengetahuan tentang permintaan tinggi terhadap aplikasi rectenna tersebut dan kelebihannya yang menjadi aspek kemudahan di dalam dunia berteknologi kini. Kemudian, objektif kajian rectenna ini menyusuli bagi membcri gambaran mudah terhadap pengkajian rectenna sebagai WPT. Pengenalan ringkas mengenai jenis-jenis alat bantu rekabentuk turut disertakan bagi memenudahkan perbincanagan seterusnya di dalam bab-bab yang lain. Ditambah lagi dengan struktur kajian yang menjadi landasan kepada proses kasjian dan penulisan tesis. Stuktur bagi setiap bab di dalal1l tesis ini dihuraikan pad a akhir bahagian Bab I.

Bab 2 pula menerangkan tentang aspck teori asas dalam merekabcntuk rectcnna tersebut. Aplikasi dan kelebihan rectenna juga dihuraikan bagi mcmberi keyakinan terhadap pengkajian ini. Selain daripada itu, huraian terpcrinci mengenai setiap bahagian rectenna yang tcrdiri daripada tiga kOl1lponcn asas, sccara amnya. Komponen tersebut adalah antena, penapis dan juga penerus. Pcncrangan yang panjang lebar mengenai formula-formula yang digunakan scbagai asas rckabcntuk turut diseliakan.

Bab 3 adalah panduan rekabentuk rectenna. Dari sumbcr pengctahuan di dalam Bab 2, rekabentuk rectenna dapat diterjcmahkan di dalam bcntuk pcngiraan. Ini adalah untuk l1lenghasilkan sebuat prototaip daripada kacdah sintcsis. Sccara langsung, dimensi setiap bahagian retenna dapat dicari dan dimodelkan di atas kcrtas. Turut membantu adalah kaedah mendapatkan nilai-nilai seperti parameter [S] diod schottky dengan menggunakan teknik tcrtentu, melancarkan proscs lagi rekabcntuk rectenna.

Di dalam Bab 4, nImusan keputusan simulasi terhadap diod, antena dan pcnapis dibincangkan. Ia adalah hasil daripada pcnggunaan alat bantu rekabcntuk yang membcri keputusan yang hampir sama dcngan nilai sebenar. Kcputusan-keputusan tersebut merupakan nilai-nilai bcrbcntuk taburan data. graf garis dan graf lengkung. Kemudian teknik pengukuran rcctenna untuk mendapatkan keputusan terakhir melengkapi bab tersebut. Kaedah susun-atur peralatan dan langkah

bcrjaga-6

Di dalam Bab L pengenalan secara ringkas mengenai kajian rcctenna diterangkan. Ini termasuklah pengetahuan tentang permintaan tinggi terhadap aplikasi rectenna tersebut dan kelebihannya yang menjadi aspek kemudahan di dalam dunia berteknologi kini. Kemudian, objektif kajian rectenna ini menyusuli bagi membcri gambaran mudah terhadap pengkajian rectenna sebagai WPT. Pengenalan ringkas mengenai jenis-jenis alat bantu rekabentuk turut disertakan bagi memenudahkan perbincanagan seterusnya di dalam bab-bab yang lain. Ditambah lagi dengan struktur kajian yang menjadi landasan kepada proses kasjian dan penulisan tesis. Stuktur bagi setiap bab di dalal1l tesis ini dihuraikan pad a akhir bahagian Bab I.

Bab 2 pula menerangkan tentang aspck teori asas dalam merekabcntuk rectcnna tersebut. Aplikasi dan kelebihan rectenna juga dihuraikan bagi mcmberi keyakinan terhadap pengkajian ini. Selain daripada itu, huraian terpcrinci mengenai setiap bahagian rectenna yang tcrdiri daripada tiga kOl1lponcn asas, sccara amnya. Komponen tersebut adalah antena, penapis dan juga penerus. Pcncrangan yang panjang lebar mengenai formula-formula yang digunakan scbagai asas rckabcntuk turut diseliakan.

Bab 3 adalah panduan rekabentuk rectenna. Dari sumbcr pengctahuan di dalam Bab 2, rekabentuk rectenna dapat diterjcmahkan di dalam bcntuk pcngiraan. Ini adalah untuk l1lenghasilkan sebuat prototaip daripada kacdah sintcsis. Sccara langsung, dimensi setiap bahagian retenna dapat dicari dan dimodelkan di atas kcrtas. Turut membantu adalah kaedah mendapatkan nilai-nilai seperti parameter [S] diod schottky dengan menggunakan teknik tcrtentu, melancarkan proscs lagi rekabcntuk rectenna.

Di dalam Bab 4, nImusan keputusan simulasi terhadap diod, antena dan pcnapis dibincangkan. Ia adalah hasil daripada pcnggunaan alat bantu rekabcntuk yang membcri keputusan yang hampir sama dcngan nilai sebenar. Kcputusan-keputusan tersebut merupakan nilai-nilai bcrbcntuk taburan data. graf garis dan graf lengkung. Kemudian teknik pengukuran rcctenna untuk mendapatkan keputusan terakhir melengkapi bab tersebut. Kaedah susun-atur peralatan dan langkah

bcrjaga-7

juga di dalam mengambil setiap data turut dihurai. Dari ini, nilai kecekapan penukaran kuasa dapat dicari.

Pada bab akhir tesis ini, segal a pengetahuan dan keputusan hasil kajian disimpulkan. Secara ringkas, setiap nilai yang didapati dibincangkan sekali lagi dan keputusan yang disimpulkan telah menepati objektif kajian. Ditambah lagi, dengan cadangan-cadangan kajian masa hadapan. Ini terlllasuklah penggunaan komponen-kOlllponen baru untuk Illelllperbaiki nilai keputusan yang telah diterima. Turut serta, cadangan pengunaan beban sebenar disertakan bagi Illelengkapkan keseluruhan sistelll supaya Illenjadi sistelll rectenna yang cekap dan bagus.

7

juga di dalam mengambil setiap data turut dihurai. Dari ini, nilai kecekapan penukaran kuasa dapat dicari.

Pada bab akhir tesis ini, segal a pengetahuan dan keputusan hasil kajian disimpulkan. Secara ringkas, setiap nilai yang didapati dibincangkan sekali lagi dan keputusan yang disimpulkan telah menepati objektif kajian. Ditambah lagi, dengan cadangan-cadangan kajian masa hadapan. Ini terlllasuklah penggunaan komponen-kOlllponen baru untuk Illelllperbaiki nilai keputusan yang telah diterima. Turut serta, cadangan pengunaan beban sebenar disertakan bagi Illelengkapkan keseluruhan sistelll supaya Illenjadi sistelll rectenna yang cekap dan bagus.