Merancang Program Perhitungan Inter-Digital Transducer (IDT) Pada Filter Surface Acoustic Wave (SAW).

(1)

Universitas Kristen Maranatha

i

ABSTRAK

Perkembangan teknologi saat ini sangat pesat, salah satunya adalah

adanya filter Surface Acoustic Wave (SAW). Di era globalisasi saat ini banyak

sekali peralatan elektronik di dalam kehidupan manusia, tetapi itu saja tidaklah

cukup. Kemajuan pola hidup manusia ini menuntut adanya kinerja peralatan

elektronik yang efisien yaitu dengan penggunaan filter SAW untuk menyaring

sinyal-sinyal frekuensi yang tidak diinginkan. Filter SAW ini sudah banyak

diterapkan di berbagai aplikasi, salah satunya pada wireless communication.

Filter SAW terdiri dari dua buah IDT (Inter-Digital Transducer) yang

memiliki pola, sedangkan SAW sendiri adalah gelombang akustik yang merambat

pada permukaan benda padat dan terbentuk dari gabungan efek piezoelectric

dengan gelombang permukaan. Untuk merancang pola IDT dibutuhkan

perhitungan-perhitungan yang tepat. Pada kesempatan ini akan dibahas mengenai

perancangan program perhitungan IDT pada filter SAW, disertai pengujian dan

pengamatan terhadap perangkat lunak. Perancangan perangkat lunak ini telah

berhasil dilakukan dan berjalan dengan baik dengan hasil perhitungan yang

(2)

ii

ABSTRACT

In this time growth of technology is very fast, one of them is Surface

Acoustic Wave filter (SAW). In this era globalitation many of electronic devices

in human life, but that is not enough. Progress pattern of this human life claim the

performance of electronic devices are efficient, using of SAW filter to filter

signals of undesirable frequency. This SAW filter have already applied in many

applications, one of them in wireless communication.

SAW filter consist of two IDTs (Inter-Digital Transducer) which have

pattern, while SAW itself is acustic wave which creeping at solid material surface

and formed by merger of piezoelectric effect and surface wave. To design IDT

pattern needs accurate calculate. In this opportunities will discuss about design

calculate programs joined tested and analyze of software. Design of this software

(3)

iii

DAFTAR ISI

Halaman LEMBAR PENGESAHAN

SURAT PERNYATAAN

ABSTRAK………..…..i

ABSTRACT………...ii

KATA PENGANTAR………...iii

DAFTAR ISI………v

DAFTAR GAMBAR………...viii

DAFTAR PERSAMAAN………x

DAFTAR TABEL………xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1LATAR BELAKANG………1

1.2IDENTIFIKASI MASALAH………..2

1.3TUJUAN……….2

1.4PEMBATASAN MASALAH………...2

1.5SISTEMATIKA PENULISAN………...3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 PENDAHULUAN………...4

2.2 GELOMBANG………....5

(4)

iv

2.3.1 FILTER BAND-PASS………6

2.4 LAPISAN PIEZOELECTRIC……….11

2.5 INTER-DIGITAL TRANSDUCERS (IDT)………15

2.5.1 IDT TRANSMITTER……….16

2.5.2 IDT RECEIVER……….17

2.6 VISUAL BASIC………...18

2.6.1 INTEGRATED DEVELOPMENT ENVIRONMENT……...19

2.6.2 ASPEK-ASPEK PEMROGRAMAN………...19

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK_{………...22}

BAB IV HASIL PENGAMATAN 4.1 PENGUJIAN PERANGKAT LUNAK……….….…..38

4.1.1 PENGUJIAN 1………..………..38

4.1.2 PENGUJIAN 2……….………….……..41

4.1.3 PENGUJIAN 3……….……….……..43

4.1.4 PENGUJIAN 4……….….…………..46

4.2 ANALISA DAN PENGAMATAN……….…….…………48

4.3 GAMBAR POLA IDT……….…….………...51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN………..……..…53

(5)

v

DAFTAR PUSTAKA………...54

LAMPIRAN

A SOURCE CODE PROGRAM………...A1

(6)

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Karakteristik band-pass filter………...7

Gambar 2.2 Rangkaian RLC filter band-pass………..7

Gambar 2.3 Respon frekuensi filter band-pass………8

Gambar 2.4 Struktur dasar filter SAW………...11

Gambar 2.5 Uniform IDT………..15

Gambar 2.6 Uniform IDT transmitter………....17

Gambar 2.7 Uniform IDT receiver………..…………..17

Gambar 3.1 Tampilan form utama………...25

Gambar 3.2 Flowchart program utama...27

Gambar 3.3 Flowchart subprogram Hitung(1)...28

Gambar 3.4 Flowchart subprogram Hitung(2)………...29

Gambar 3.5 Tampilan form kedua……….32

Gambar 3.6 Flowchart subprogram Hitung(3)………...33

Gambar 3.7 Tampilan form ketiga……….35

Gambar 3.8 Flowchart subprogram Tabel(1)……….36

Gambar 3.9 Flowchart subprogram Tabel(2)……….37

Gambar 4.1 Tampilan perhitungan form utama………...39

Gambar 4.2 Tampilan perhitungan form kedua……….40

Gambar 4.4 Tampilan perhitungan form utama……….41

(7)

vii

Gambar 4.6 Tampilan form ketiga………...43

Gambar 4.7 Tampilan perhitungan form utama……….44

Gambar 4.8 Tampilan perhitungan form kedua……….45

Gambar 4.10 Tampilan perhitungan form utama………...46

Gambar 4.11 Tampilan perhitungan form kedua………...47

Gambar 4.12 Tampilan form ketiga………...48

Gambar 4.13 Respon filter SAW dengan window Hamming………....49

Gambar 4.14 Respon filter SAW dengan window Hanning………..49

Gambar 4.15 Respon filter band-pass dengan window Hamming...………..49

Gambar 4.16 Respon filter band-pass dengan window Hanning………….……..49

Gambar 4.17 Pola IDT Unapodised………...50

(8)

viii

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan 2.1………..7

Persamaan 2.10………9

(9)

ix

(10)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik bahan dasar filter SAW (lapisan piezoelectric)………...12

Tabel 2.2 Ratio W / _c untuk IDT………....13

Tabel 3.1 Kontrol pada form utama………...23

Tabel 3.2 Kontrol pada form kedua………...30

(11)

LAMPIRAN A

(12)

Form 1

Private Sub About_Click() Form5.Show

End Sub

Private Sub Command1_Click() If Combo1.Text = "" Then

yourMsg = MsgBox("Silahkan Pilih Jenis Bahan", 64, "Information") GoTo Pass:

End If

If frekuensi.Text = "" Then

yourMsg = MsgBox("Silahkan Masukkan Frekuensi Center", 64, "Information")

GoTo Pass: End If

If Combo1.Text = "Lithium Niobate(LiNbO3)" Then kecepatan = 3978 If Combo1.Text = "Quartz" Then kecepatan = 3152

lambdac.Caption = kecepatan / frekuensi.Text jarijari.Caption = lambdac.Caption / 4

p = 2 * jarijari.Caption

se.Caption = lambdac.Caption / p

If se.Caption = "2" And Combo1.Text = "Lithium Niobate(LiNbO3)" Then ratio = 111

If se.Caption = "2" And Combo1.Text = "Quartz" Then ratio = 42 If se.Caption = "3" And Combo1.Text = "Lithium Niobate(LiNbO3)" Then ratio = 65

If se.Caption = "3" And Combo1.Text = "Quartz" Then ratio = 25 If se.Caption = "4" And Combo1.Text = "Lithium Niobate(LiNbO3)" Then ratio = 60

If se.Caption = "4" And Combo1.Text = "Quartz" Then ratio = 23

lebaridt.Caption = ratio * lambdac.Caption bandwidth = 0.1 * frekuensi.Text

m.Caption = (2 * frekuensi.Text) / bandwidth Pass:

End Sub

Private Sub Command2_Click() Combo1.Text = ""

frekuensi.Text = "" lambdac.Caption = "" se.Caption = ""

jarijari.Caption = "" m.Caption = ""

lebaridt.Caption = "" End Sub

Private Sub Command3_Click() Form1.Hide

(13)

Form2.Show Form3.Hide Form4.Hide Form5.Hide End Sub

Private Sub Exit_Click() End

End Sub

Private Sub HelpTopics_Click() Form4.Show

End Sub

Form 2

End Sub

Private Sub Command1_Click() If Combo1.Text = "" Then

yourMsg = MsgBox("Silahkan Pilih Jenis Window", 64, "Information") GoTo Pass:

End If

If bandpass1.Text = "" Or bandpass2.Text = "" Or stopband1.Text = "" Or stopband2.Text = "" Or sampling.Text = "" Or stopband.Text = "" Or ripple.Text = "" Then

yourMsg = MsgBox("Silahkan Masukkan Input", 64, "Information") GoTo Pass:

If stopband.Text <= 21 Then d = 0.922

If stopband.Text > 21 Then d = (stopband.Text - 7.95) / 14.36

deltaf1 = bandpass1.Text - stopband1.Text deltaf2 = stopband2.Text - bandpass2.Text

If deltaf1 > deltaf2 Then deltaf = deltaf2 If deltaf1 < deltaf2 Then deltaf = deltaf1 If deltaf1 = deltaf2 Then deltaf = deltaf1

orde.Caption = ((sampling.Text * d) / deltaf) + 1 fc1 = bandpass1 - (deltaf / 2)

fc2 = bandpass2 + (deltaf / 2)

orde1.Caption = (((orde.Caption + 1) \ 2) * 2) + 1

(14)

a = orde1.Caption jumlah = (a - 1) / 2

Dim hn(1000) As Double Dim hdn(1000) As Double Dim ahn(1000) As Double

For n = 0 To ((orde1.Caption - 1) / 2)

If n > 0 Or n < 0 Then hdn(n) = (1 / (n * 3.141592654)) * ((Sin((2 * 3.141592654 * n * fc2) / sampling.Text)) - (Sin((2 * 3.141592654 * n * fc1) / sampling.Text)))

If n = 0 Then hdn(n) = (2 / sampling.Text) * (fc2 - fc1)

If Combo1.Text = "Hamming" And n <= ((orde1.Caption - 1) / 2) Then ahn(n) = 0.54 - 0.46 * Cos((2 * 3.141592654 * n) / (orde1.Caption - 1))

If Combo1.Text = "Hamming" And n > ((orde1.Caption - 1) / 2) Then ahn(n) = 0

If Combo1.Text = "Hanning" And n <= ((orde1.Caption - 1) / 2) Then ahn(n) = (1 - Cos((2 * 3.141592654 * n) / (orde1.Caption - 1))) / 2

If Combo1.Text = "Hanning" And n > ((orde1.Caption - 1) / 2) Then ahn(n) = 0

hn(n) = hdn(n) * ahn(n) Next n

Dim temp(1000) As Double

For i = 0 To jumlah

Form3.terbesar.Caption = temp(0)

Dim respon(100) As Double

(15)

For n = 0 To ((orde1.Caption - 1) / 2)

respon(n) = (hn(n) / temp(0)) * 0.5 * Form1.lebaridt.Caption Form3.List1.AddItem n

Form3.List2.AddItem hdn(n) Form3.List3.AddItem ahn(n) Form3.List4.AddItem hn(n) Form3.List5.AddItem respon(n) Next n

Pass: End Sub

Private Sub Command2_Click() sampling.Text = ""

ripple.Text = "" stopband1.Text = "" stopband2.Text = "" bandpass1.Text = "" bandpass2.Text = "" stopband.Text = "" orde.Caption = "" orde1.Caption = "" Combo1.Text = "" Form3.List1.Clear Form3.List2.Clear Form3.List3.Clear Form3.List4.Clear Form3.List5.Clear

Form3.terbesar.Caption = "" End Sub

Private Sub Command3_Click() Form1.Show

End Sub

(16)

Form 3

End Sub

Private Sub List1_Click() ' Synchronize list boxes.

List2.TopIndex = List1.TopIndex List2.ListIndex = List1.ListIndex End Sub

Private Sub List2_Click() ' Synchronize list boxes.

Private Sub list3_Click() ' Synchronize list boxes.

Private Sub list1_Scroll()

List2.TopIndex = List1.TopIndex End Sub

(17)

Form 4

Form6.Hide End Sub

Form6.Show End Sub

Form 5

End Sub

Form 6

Form4.Show End Sub

Form6.Hide End Sub

(18)

LAMPIRAN B

(19)

hham=[1.39130434782609e-2,-1.28057015050178e-2,9.61091754126795e-3,-Subplot(212),plot((w/pi)*0.25,20*log10(abs(Hhan))),legend(‘Hanning’)

(20)

Bab I Pendahuluan

Universitas Kristen Maranatha ₁

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah,

tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.

1.1 LATAR BELAKANG

Dalam era globalisasi saat ini teknologi berkembang dengan sangat

cepat. Segala sesuatunya berhubungan dengan elektronika. Dengan kemajuan

teknologi tersebut maka tidak dapat dipungkiri bahwa peralatan elektronika dapat

membantu perkembangan pola hidup manusia yang semakin tinggi dan

memperlancar kegiatan manusia sehari-hari.

Kemajuan pola hidup manusia sekarang ini menuntut adanya peralatan

canggih dengan hasil sesuai dengan yang diinginkan dan mempunyai efisiensi

yang tinggi. Untuk itu digunakanlah alat yang bernama filter untuk menyaring

sinyal-sinyal frekuensi yang dapat mengganggu kerja suatu alat. Peralatan

teknologi saat ini banyak yang sudah menggunakan filter Surface Acoustic Wave

(SAW) karena bentuknya yang kecil dan dapat bekerja pada frekuensi tinggi

sehingga kerja suatu alat menjadi lebih efisien, contohnya pada wireless communication.

(21)

Bab I Pendahuluan

Universitas Kristen Maranatha ₂

Untuk merancang suatu filter SAW tentu tidak mudah, karena membutuhkan

perhitungan yang tepat. Untuk itu dalam tugas akhir ini, akan dibuat sebuah

program perhitungan yang dapat dipakai dalam merancang pola filter SAW.

1.2 IDENTIFIKASI MASALAH

Masalah yang akan diidentifikasi pada tugas akhir ini adalah bagaimana

merancang program perhitungan IDT (Inter-Digital Transducer) pada filter

Surface Acoustic Wave (SAW)?

1.3 TUJUAN

Tujuan dari tugas akhir ini adalah merancang program perhitungan IDT

(Inter-Digital Transducer) pada filter Surface Acoustic Wave (SAW).

1.4 PEMBATASAN MASALAH

Dalam tugas akhir ini diberi beberapa batasan masalah, antara lain :

Pembuatan program menggunakan software Visual Basic 6.0.

Tidak membahas perancangan aplikasi filter SAW.

Perhitungan dikhususkan untuk wireless communication.

Penggunaan fungsi window yaitu window Hamming dan window

Hanning.

Tidak membahas penggunaan window Kaiser, Blackman, dan window

(22)

Bab I Pendahuluan

Universitas Kristen Maranatha ₃

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika pembahasan laporan Tugas Akhir ini dibagi menjadi 5 bab

yang disusun sebagai berikut

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah serta tujuan yang

ingin dicapai, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisi materi dan struktur dasar filter SAW yang mendukung

perancangan perangkat lunak.

BAB III PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK

Berisi tentang perancangan dan cara kerja program perhitungan IDT

(Inter-Digital Transducer).

BAB IV HASIL PENGAMATAN

Membahas hasil-hasil pengujian dari program yang telah dirancang.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(23)

Bab V Kesimpulan dan Saran

Universitas Kristen Maranatha ₅₃

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan pengamatan dan pengujian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa dalam tugas akhir ini :

Perancangan perangkat lunak perhitungan IDT (Inter-Digital Transducer) pada Filter Surface Acoustic Wave (SAW) menggunakan Visual Basic 6.0 telah berhasil dilakukan dan berjalan dengan baik dengan hasil yang lebih akurat dibandingkan perhitungan secara manual. Dari pengujian dan pengamatan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pemilihan jenis bahan (Lithium Niobate dan Quartz) berpengaruh terhadap lebar IDT dan kecepatan SAW.

Untuk filter SAW penggunaan jenis window Hamming akan menghasilkan respon yang lebih baik.

5.2 SARAN

(24)

Universitas Kristen Maranatha ₅₄

DAFTAR PUSTAKA

1. Feldmann & Henaff,”Surface Acoustic Wave for Signal Processing”,Artech

House 1989.

2. www.ee.gatech.edu.htm

3. www-engr.sjsu.edu

4. www.mathworks.com

5. www.SAW-devices.com