BAB IV PERANCANGAN DAN REALISASI FILTER

(1)

BAB IV

PERANCANGAN DAN REALISASI FILTER

Pada bab ini akan menjelaskan mengenai perancangan desain dan realisasi filter yang digunakan. Pada penelitian ini desain rancangan tersebut disimulasikan menggunakan ANSYS HFSS 16.0.0 untuk mendapatkan tanggapan respon frekuensi dari filter dan untuk menentukan frekuensi cut off pada filter tersebut. Filter yang dirancang menggunakan DGS dengan metode half mode substrate integrated waveguide. Dalam perancangan ini digunakan metode Studi Parameter. Dan setelah hasil rancangan sudah disimulasikan dan hasilnya baik, akan dilakukan fabrifikasi dan pengukuran dengan menggunakan VNA (Virtual Network Analyzer).

4.1. Perancangan Frekuensi cut off pada HMSIW

Pada bagian ini akan merancang frekuensi cut off seperti yang diinginkan penulis bahwa frekuensi yang ditentukan yaitu 8 Ghz – 10,2 Ghz dengan lebar bandwidth 2,2 Ghz dan memiliki frekuensi tengah 9,03 Ghz. Hal utama yang perlu dilakukan yaitu dengan menentukan ukuran box yang diinginkan sebagai berikut:

Gambar 4.1 Dimensi ukuran box yang digunakan

(2)

Dari Gambar 4.1 bisa dijelaskan bahwa dimensi box yang digunakan yaitu untuk box (Xsize) lebar yaitu 16,6 mm, box (Ysize) panjang adalah 24 mm dan box (Zsize) untuk tinggi ketebalan 0.508 mm.

Gambar 4.2 Dimensi Box yang akan digunakan

Pada Gambar 4.2 merupakan ukuran box yang akan digunakan dalam menentukan frekuensi cut off terlebih dahulu. Yang menyerupai balok dengan memiliki ketebalan.

4.1.1. Perhitungan Lebar Saluran Input dan Output

Setelah dilakukan penentuan ukuran box, kemudian dilakukan penentuan ukuran diameter lubang dan jarak antar lubang pada bandpass filter untuk menentukan frekuensi cut off.

Dalam menghitung lebar saluran input dan output bandpass filter,

berhubungan dengan impedansi peralatan yang tersambung sebelum dan sesudah

rangkaian bandpass filter. Pada umumya standar impedansi input dan output

peralatan yang digunakan diindustri telekomunikasi memiliki impedansi sebesar

(3)

leh karena itu untuk mencapai kesesuaian impedansi dan transfer daya antara bandpass filter dengan saluran transmisi, maka impedansi input output dari filter dibuat dengan impedansi sama yaitu sebesar 50 Ω.

Lebar saluran input output dengan material Rogers RO5870

Sehingga,

Berdasarkan perhitungan tersebut, diperoleh lebar saluran transmisi (W) untuk input dan output resonator dengan menggunakan material Rogers RO5870 adalah sebesar 1,52mm.

4.1.2 Perbandingan D dan P

Dalam menentukkan jarak antar lubang (P) dan diameter lubang (D), pada

penelitian ini akan dilakukan dengan menggunakan metode studi parameter D dan

(4)

P yang berbeda – beda. Untuk mendapatkan frekuensi cut off yang dinginkan yaitu 8 Ghz – 10,2 Ghz.

Gambar 4.3 Perbandingan D dan P

Pada Gambar 4.3 terlihat perbandingan D dan P merupakan perbandingan yang digunakan untuk menentukkan jarak antar lubang dan diameter lubang supaya mendapatkan hasil frekuensi cut off.

7.8 8 8.2 8.4 8.6 8.8 9

-10 -8 -6 -4 -2 0

Perbandingan Diameter Lubang dan Jarak Antar Lubang

Frekuensi [GHz]

S11 [dB] dan S21 [dB]

S21 D0,6mm P 1mm S21 D0,6mm P 1,25mm S21 D0,7mm P 1mm S21 D0,7mm P 1,25mm S21 D0,8mm P 1mm S21 D0,8mm P 1,25mm

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan D dan P

Pada Gambar 4.4 merupakan hasil grafik perbandingan jarak D dan P,

dapat disimpulkan bahwa hasil terbaik untuk menentukkan frekuensi cut off

terbaik yaitu dengan menggunakan diameter lubang (D) 0,6 mm dan jarak antar

lubang (P) 1 mm. Karena mendapatkan frekuensi 8,2 Ghz – 10,2 Ghz, range

(5)

tersebut merupakan hasil yang terbaik, namun untuk insertion loss dan return loss belum baik.

4.1.3 Penentuan Jarak Dalam Antar Lubang (Ar) Tanpa Tapper

Untuk menentukan jarak antar lubang (P), diameter lubang (D) dan Ar dilakukan melalui analisis studi parameter, dikarenakan penulis belum mendapatkan hasil perhitungan yang terbaik untuk mengetahui ukuran. Dengan dilakukan analisis menggunakan software HFSS untuk menentukan posisi lubang agar mendapatkan S11 dan 21 yang baik serta frekuensi cut off yang diinginkan.

Tabel 4.1 Perbandingan Posisi Lubang

x/y D (mm) P (mm) Insertion loss (dB) Return loss (dB) Cut off (Ghz)

1,65 / 4,5 0,6 1 4 3 8 – 10,10

1,7 / 5 0,6 1 4,25 3,50 8 - 10

1,75 / 4,5 0,6 1 1,80 4,9 8,2 – 10,2

Pada table di atas perbedaan untuk mendapatkan frekuensi cut off , dengan

desain tidak menggunakan tapper. Berikut hasil grafik perbandingan :

(6)

6 7 8 9 10 11 12 -45

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan Posisi Lubang

Frekuensi [GHz]

S11 X/Y 1,65/4,5 S21 X/Y 1,65/4,5 S11 X/Y 1,75/4,5 S21 X/Y 1,75/4,5 S11 X/Y 1,7/5 S21 X/Y 1,7/5

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan X/Y

Terlihat pada Gambar 4,5 hasil terbaik adalah dengan posisi lubang x/y

1,75/4,5 dimana dari ukuran posisi tersebut mendapat nilai cut off yang hampir

mendekati yang diinginkan, dimana frekuensi yang diinginkan yaitu 8 Ghz – 10,2

Ghz sementara pada studi paramaeter mendapatkan frekuensi cut off 8,2 Ghz –

10,2 Ghz. Terdapat pergeseran frekuensi sebesar 200 Mhz. Sementara untuk

insertion loss 1,80 dB dan return loss 4,9 dB, dalam hal ini untuk insertion loss

dan return loss belum mendapatkan hasil yang baik.

(7)

Gambar 4.6 Desain Filter Tanpa Menggunakan Tapper

Pada Gambar 4.6 merupakan desain filter untuk menentukan frekuensi cut off tanpa menggunakan tapper pada input dan output.

4.1.3 Penentuan D dan P dengan W Serta menggunakan Tapper

Pada bagian ini akan merancang filter dengan memberi tambahan tapper pada input dan output. Dengan melakukan analisis pada D dan P dengan data perbedaan sebagai berikut :

Tabel 4.2 Perbandingan D dan P menggunakan tapper

w D P Insertion loss (dB) Return loss (dB) Cut off (Ghz)

1,2 0,6 1 1,4 5,8 8,2 – 10,2

1,2 0,5 1 3 3,5 8,25 – 10,25

1,5 0,6 1,25 2,5 3,9 8,4 – 10,4

(8)

Tabel diatas merupakan perbandingan untuk menentukan filter dengan memberi tambahan tapper pada i/o. untuk mendapatkan hasil insertion loss dan return loss yang baik.

6 7 8 9 10 11 12

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan D dan P Menggunakan Tapper

Frekuensi [GHz]

Gambar 4.7 Hasil Grafik Perbandingan D dan P pada filter

Pada Gambar 4.7 merupakan hasil grafik dari perbandingan pada D dan P

pada desain filter yang menggunakan tapper pada i/o. hasil terbaik dengan

menggunakan tapper yaitu dengan menggunakan w 1,2 mm, D 0,6 mm dan P

1mm, dari hasil tersebut mendapatkan F1 8,2 Ghz dan F2 10,2 Ghz dengan

frekuensi tengah 9,14 Ghz. Untuk w mengalami perubahan menjadi 1,2 mm dari

perhitungan awal yang didapat 1,52 mm. hal tersebut karena pada saat melakukan

simulasi dengan menggunakan HFSS tidak mendapatkan frekuensi cut off yang

baik.

(9)

Gambar 4.8 Desain Filter yang Sudah Ditambahkan Tapper

Pada Gambar 4.8 merupakan hasil desain filter untuk menentukkan frekuensi cut off dengan menggunakan tapper pada bagian input dan output.

4.2 Merancang Bandpass Filter dengan Metode HMSIW

Dalam metode HMSIW adalah planar yang dipandu struktur gelombang baru yang diusulkan yang menjaga keuntungan dari SIW dengan mempunyai ukuran setengah dari bentuk pendahulunya SIW [7]. Meskipun mempunyai ukuran setengah dari bentuk SIW, namun Insertion loss dari HMSIW filter sebanding dengan sebuah SIW [7]. Untuk studi parameter yang akan dilakukan yaitu :

4.2.1 Studi Parameter Panjang Resonator (C1)

Dalam perancangan HMSIW ukuran resonator, panjang dari resonator

akan berpengaruh pada frekuensi resonansi dari resonator. Untuk mendapatkan

suatu frekuensi (f), panjang dari resonator dibuat dengan panjang ½λ

g

. Dalam

perancangan filter ini kita menginginkan frekuensi resonansi dari resonator adalah

sebesar frekuensi tengah (f

o

) dari spesifikasi filter. Untuk pengukuran panjang

(10)

resonator penulis melakukan studi parameter jurnal acuan dalam hal tersebut penulis melakukan beberapa modifikasi untuk mendapatkan hasil yang baik.

Untuk dimensi box menggunakan ukuran 23,4 mm x 9 mm serta w 1,2 mm dengan menggunakan tapper.

Tabel 4.3 Perbandingan Panjang Resonator (C1)

C1 (mm) C2 (mm) Insertion loss dB Return loss dB Cut off

4 1,3 2,14 4,44 6,3 – 10,8

4,5 1,3 2,2 4,6 6,3 – 10,3

5 1,3 2 4,63 6,3 – 9,8

Berdasarkan table 4.3 menunjukan perbandingan yang dilakukan antara panjang resonator (C1) dengan lebar resonator (C2) tidak berubah dapat disimpulkan bahwa semakin besar angka yang diberikan pada panjang resonator makan F2 akan semakin besar. Sementara untuk insertion loss tidak mengalami perubahan yang signifikan hanya sekitar 1,4 dB sampai 2 dB.

5 6 7 8 9 10 11 12 13

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan Panjang Resonator

Frekuensi [GHz]

S11 Panjang Resonator 4,5 S21 Panjang Resonator 4,5 S11 Panjang Resonator 4 S21 Panjang Resonator 4 S11 Panjang Resonator 5 S21 Panjang Resonator 5

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Panjang Resonator (C1)

Dari Gambar 4.9 terjadi pergesaran yang cukup signifikan terhadap F2

dengan memberikan jarak yang berbeda 0,5 mm. Besaran bandwidth pergeseran

(11)

yang terjadi sebesar 500 Mhz dengan menggunakan lebar resonator yang sama.

Dari data table 4.3 dan Gambar 4.4 untuk F2 yang mendekati dengan frekuensi yang akan kita pakai untuk membuat desain bandpass filter yaitu menggunakan panjang resonator 4,5 mm dengan insertion loss 2,1 dB dan return loss 4,4 dB serta F2 10,3 Ghz.

4.2.2 Studi Paramater Lebar Resonator (C2)

Pada bagian ini akan dilakukan studi parameter dengan menentukan lebar resonator untuk memperbaiki nilai insertion loss dan return loss supaya hasil filter akan mendapatkan yang terbaik. Berikut perbandingan pada table dibawah ini sesuai dengan yang sudah di simulasikan dengan menggunakan software HFSS .

Tabel 4.4 Perbandingan Lebar Resonator (C2)

C1 (mm) C2 (mm) Insertion loss (dB) Return loss (dB) Cut off (Ghz)

4 1,3 2,1 4,4 6,25 – 10,4

4,5 1,8 3.19 3.20 5,75 – 8,8

4,5 1,5 2,4 4,1 6 – 9,80

Berdasarkan hasil perbandingan yang didapatkan seperti yang tertera

pada table 4.4 dapat disimpulkan semakin besar C1 yang di berikan maka

frekuensi F2 akan semakin tinggi, dengan asumsi C2 juga ikut diperbesar.

(12)

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 -60

-50 -40 -30 -20 -10 0

Perbandingan Lebar Resonator

Frekuensi [GHz]

S11 P/L 4/1,3 Resonator S21 P/L 4/1,3 Resonator S11 P/L 4,5/1,8 Resonator S21 P/L 4,5/1,8 Resonator S11 P/L 5/1,5 Resonator S21 P/L 5/1,5 Resonator

Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Lebar Resonator

Pada Gambar 4.10 terlihat grafik perbandingan lebar resonator, dapat disimpukan bahwa ukuran yang akan digunakan untuk desain filter selanjutnya yaitu dengan C1 4,5 mm dan C2 1,5 mm karena untuk F2 lebih mendekati target dengan menggunakan ukuran tersebut.

4.2.3 Penambahan Resonator Dalam

Penambahan resonator dalam ini bertujuan untuk memperbaiki insertion loss dan return loss.

Untuk menentukan dimensi resonator dalam aka nada satu parameter yang digunakan dapat disebut X. Resonator yang dipilh A Square Open – Loop dengan slot bagian tengah [6].

Gambar 4.11 Desain Filter Sebelum Menggunakan DGS

(13)

Desain diatas merupakan yang belum ditambahkan DGS pada bagian dalam resonator. Fungsi dari DGS tersebut dapat memperbaiki insertion loss dan return loss dan dapat memperkecil frekuensi F1.

5 6 7 8 9 10 11

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Grafik Sebelum Menggunakan DGS

Frekuensi [GHz]

S11 Sebelum Menggunakan DGS S21 Sebelum Menggunakan DGS

Gambar 4.12 Grafik Sebelum Menggunakan DGS Pada Gambar diatas terlihat grafik sebelum menggunakan DGS

mendapat F1 6 Ghz dan F2 9,75 Ghz dengan insertion loss 2,5 dB dan return loss 3,75 dB.

Gambar 4.13 Dimensi DGS pada Resonator

Untuk menentukkan resonator dalam dapat menggunakan studi analisa

parameter. Analisa parameter tersebut dapat melakukan perubahan pada nilai X

dengan angka 0,3 mm (ukuran paling kecil/kritis untuk pabrikasi) yaitu dengan

(14)

0,3 mm dan 0,4. Untuk jarak gap bagian dalam menggunakan ukuran 0,3mm setelah dilakukan analisa dengan melakukan modifikasi pada bagian tersebut.

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Analisa Parameter X

Frekuensi [GHz]

S11 Analisa Parameter X S21 Analisa Parameter X

Gambar 4.14 Grafik setelah menambahkan DGS

Dengan melihat Gambar 4.12 maka kita dapat disimpulkan bahwa dengan menambah DGS pada bagian dalam resonator dapat memperbaiki insertion loss dan return loss. Dengan hasil insertion loss yang paling buruk yaitu 1,9 dB dan return loss 5,3 dB. Untuk F1 dan F2 masih belum baik hasilnya dikarenakan masih berada di bawah frekuensi 8 Ghz – 10,2 Ghz. Oleh karena itu perlu dilakuakan studi parameter lagi yaitu dengan melakukan perubahan jarak batas atas dan batas bawah untuk lubang.

5 6 7 8 9 10 11

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan Sebelum dan Sesudah Menggunakan DGS

Frekuensi [GHz]

S11 Sebelum Menggunakan DGS S21 Sebelum Menggunakan DGS S11 Sesudah Menggunakan DGS S21 Sesudah Menggunakan DGS

Gambar 4.15 Perbedaan Frekuensi Sebelum dan Sesudah Ditambahkan DGS

(15)

Dengan menganalisa Gambar 4.15 maka dapat disimpulkan bahwa dengan melakukan penambahan defected ground structure (DGS) pada resonator dalam yaitu dapat memperbaiki insertion loss dan semakin menggeser frekuensi.

Gambar 4.16 Dimensi HMSIW Setelah ditambahkan DGS

Pada Gambar 4.16 merupakan desai filter yang sudah ditambahkan DGS pada bagian dalam resonator.

4.2.4 Studi Parameter Jarak Batas Bawah dan Atas Lubang

Untuk mendapatkan hasil insertion loss dan return loss yang baik setelah dilakukan penambahan DGS pada resonator dalam, meskipun hasil yang di dapatkan pada Gambar 4.15 sudah cukup baik, tetapi masih terkendala dengan frekuensi cut off yang masih belum sesuai target, maka akan dilakukan studi parameter dengan melakukan perubahan ukuran pada jarak batas atas dan batas bawah pada lubang sebagai berikut :

Tabel 4.5 Perbandingan nilai jarak batas atas dan bawah lubang Batas Bawah (mm) Insertion loss dB Return loss dB Cut off

(GHz)

1,1 1,83 5,20 6,4 – 9,20

2,1 1,36 6,55 7 – 9,35

3,5 1,27 8 8 – 9,8

(16)

Dari Hasil tabel diatas dapat disimpulkan bahwa semakin lubang menjauhi jarak bawah maka insertion loss, return loss dan rekuensi cut off akan semakin membaik. Pada studi parameter ini yang akan digunakan ukurannya untuk melakukan desain filter yaitu dengan menggunakan jarak batas bawah 3,5 mm karena dalam perbandingan ukuran yang mendapatkan hasil yang terbaik yaitu ukuran 3,5 mm. dengan mendapatkan insertion loss 1,17 dB dan return loss 8 dB.

Gambar 4.17 Studi Parameter Jarak Batas Bawah

Pada Gambar 4.17 merupakan hasil desain jarak lubang dengan bagian bawah, dengan jarak parameter X yaitu 1,1 mm dari bawah menuju titik pusat lubang.

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan S21 Jarak Batas Bawah

Frekuensi [GHz]

S21 Jarak 1,1 mm S21 Jarak 2,1 mm S21 Jarak 3,5

Gambar 4.18 Perbandingan hasil grafik S21

(17)

Pada Gambar 4.15 terlihat dengan jelas bahwa terdapat pergeseran yang sangat signifikan, yaitu 1000 Mhz dengan melakukan perubahan jarak batas bawah dengan titik pusat lubang. Pergeseran dilakukan mulai dari bawah sampai atas dengan ukuran1,1mm, 2,1mm dan 3,5mm.

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan S11 Jarak Batas Bawah

Frekuensi [GHz]

S11 Jarak 1,1 mm S11 Jarak 2,1 mm S11 Jarak 3,5 mm

Gambar 2.19 Perbandingan hasil grafik S11

Pada Gambar 2.17 merupakan hasil perbandingan yang dilakukan dengan mengubah jarak lubang dari bagian paling bawah menuju keatas, terlihat dengan jelas, bahwa kita melakukan pergeseran sebesar 0,6 mm akan menggeser frekuensi sebesar 500 Mhz.

Gambar 4.20 Desain Filter yang Sudah Ditambahkan ukuran 3,5 mm

(18)

Pada Gambar 4.20 sudah dilakukan perubahan jarak batas bawah dari yang sebelumnya 1,1 mm menjadi 3,5 mm.

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan Jarak Batas Bawah Lubang

Frekuensi [GHz]

S11 Jarak 1,1 mm dari Bawah S21 Jarak 1,1 mm dari Bawah S11 Jarak 2,1 mm dari Bawah S21 Jarak 2,1 mm dari Bawah S11 Jarak 3,5 mm dari Bawah S21 Jarak 3,5 mm dari Bawah

Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Jarak Batas Bawah

Pada Gambar 4.21 bisa dilihat terjadi pegeseran yang cukup signifikan ketika melakukan perubahan jarak sebesar 1,1 mm, 2,1 mm, dan 3,5mm.

Pergeseran rata – rata sebesar 800 Mhz, dengan hasil tersebut maka dapat kita gunakan ukuran yang lebih mendekati target frekuensi yaitu dengan ukuran 3,5 mm dari batas bawah. Meskipun insertion loss yang didapatkan masih di atas 1 dB. Perlu dilakukan analisa kembali supaya mendapatkan hasil insertion loss dan return loss yang lebih baik lagi.

4.2.5 Studi Literatur Penambahan DGS

Pada bagian ini akan dilakukan penambahan defected ground structure

(DGS) untuk memimalisir insertion loss dan return loss, karena pada Gambar

4.14 terlihat setelah dilakukan penambahan DGS pada bagian dalam resonator

menghasilkan insertion loss dan return loss yang lebih baik. dengan membahkan

DGS pada bagian bawah lubang dengan jarak 0,6 dari titik pusat lubang atau

(19)

dengan menggunakan parameter q dengan menggunakan perbandingan sebagai berikut :

Tabel 4.6 Perbandingan Jarak Bawah DGS

q (mm) Insertion loss dB Return loss dB Cut off Ghz

0,6 mm 1,2 7,9 8 – 9,8

0,8 mm 1,2 8 8 – 9,8

Pada table 4.6 memperlihat perbandingan yang dilakukan dengan merubah jaak bawah DGS, dari hasil tersebut pengaruh yang di timbulkan tidak signifikan. Maka ukuran yang digunakan yaitu 0,8 mm supaya memiliki ukuran yang baik saat dipabrikasi nanti.

Gambar 4.22 Desain filter yang ssudah ditambahkan DGS pada bagian Bawah

DGS ditambahkan pada bagian bawah lubang yang berfungsi untuk

memperbaiki nilai insertion loss dan return loss supaya hasil filter yang

diinginkan sesuai dengan target frekuensi yang diinginkan. Ukuran jarak yang

digunakan untuk menempatkan DGS 0,8 mm, diukur dari bagian titik pusat

lubang menuju bawah sampai dengan pada bagian atas.

(20)

5 6 7 8 9 10 11 -45

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perbandingan Jarak Batas Bawah Untuk DGS Bawah

Frekuensi [GHz]

S11 Jarak Bawah 0,6 mm S21 Jarak Bawah 0,6 mm S11 Jarak Bawah 0,8 mm S21 Jarak Bawah 0,8 mm

Gambar 4.23 Perbandingan Jarak Bawah DGS

Dari hasil Gambar 4.23 dapat disimpulkan bahwa dengan dilakukan perubahan jarak pada bagian batas bawah untuk DGS bawah tidak berpengaruh signifikan. Hasil yang didapat hanya selisih 0,1 dB .

4.2.6 Studi Literatur Lebar Resonator Vertikal

Pada bagian ini ini akan melakukan studi literature dengan merubah ukuran lebar pada bagian panjang resonator menjadi lebar 0,6 mm dari sebelumnya 0,3 mm. dengan desain seabagai berikut :

Gambar 4.24 Desai filter dengan merubah lebar resonator

Pada Gambar 4.24 dilakukan perubahan pada bagian lebar resonator

dengan resonator vertikal dengan ukuran 0.6 mm.

(21)

5 6 7 8 9 10 11 -40

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Perubahan Pada Lebar Resonator

Frekuensi [GHz]

S11 Lebar Resonator Vertikal 0,6 mm S21 Lebar Resonator Vertikal 0,6 mm

Gambar 4.25 Grafik Lebar Resonator Vertikal 0,6mm

Dapat dilihat grafik dari perubahan yang dilakukan pada bagian lebar resonator vertikal, hasil yang didapat insertion loss 0,95 dB dan return loss 9 dB.

Hasil yang dipat sudah cukup baik namun untuk F1 dan F2 mengalami pergeseran menjadi F1 7,50 Ghz dan F2 9,80 Ghz.

Kemudian untuk memperbaiki F1 dan F2 dengan cara menghilangkan bagian ujung resonator dengan Gambar sebagai berikut :

Gambar 4.26 Desain ujung resonator dihilangkan

Tujuan menghilangkan ujung rsonator yaitu untuk memperbaiki

frekuensi yang bergeser sekitar 500 Mhz, maka di dapat grafik sebagai berikut :

(22)

Gambar 4.27 Grafik dengan Resonator dihilangkan

Pada Gambar 4.27 bisa dilihat dengan menghilangkan ujung resonator sudah menghasilkan frekuensi bergeser kembali menjadi 8 Ghz dan 10,2 Ghz, namun masih terdapat hasil kurang baik karena adanya gelombang yang tidak bagus. Untuk menghilangi gelombang yang terdapat pada grafik tersebut dengan merubah ukuran yang ada pada bagian DGS pada resonator dalam, dengan ukuran antar slot tengah dengan Gambar sebagai berikut :

Gambar 4.28 Desain Filter dengan merubah slot DGS

(23)

Pada bagian yang dilingkari hitam merupakan bagian yang dilakukan perubah dengan memperkecil ukuran slot dari 0,5 mm menjadi 0,4 mm dan memperbesar bagian ujung resonator dari 0,4 mm dan 0,5 mm.

5 6 7 8 9 10 11 12 13

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

Hasil Simulasi Terbaik

Frekuensi [GHz]

S11 Terbaik S21 Terbaik

Gambar 4.29 Hasil Simulasi Terbaik

Pada Gambar 4.26 merupakan hasil simulasi terbaik, setelah melakukan perubahan pada slot DGS dengan mendapatkan insertion loss 0.53 dB dan return loss 11,09 dB dan F1 8 Ghz serta F2 berapa pada 10,2 Ghz dengan melakukan perubahan pada bagian DGS mempunyai arti yang sangat penting meskipun hanya berbeda 1 mm.

4.3 Kesimpulan Rancangan Bandpass Filter

Tabel 4.7 menunjukkan ukuran komponen-komponen filter yang merupakan hasil akhir bentuk dan ukuran filter ditunjukkan pada Gambar 4.19.

Ukuran hasil rancangan tersebut akan digunakan sebagai acuan dalam pabrikasi

filter dalam tugas akhir ini.

(24)

Gambar 4.30 Dimensi Luar Filter HMSIW

Gambar diatas menunjukkan dimensi luar dari HMSIW secara detail agar mudah dalam proses fabrikasi dengan memberikata data ukuran yang akan digunakan dan melakukan desain pada microsoft visio.

Tabel 4.7 Ukuran Komponen Bandpass Filter Half Mode Substrate Integrated Waveguide

Keterangan Ukuran ( mm ) Lebar Substrate RO5870 23,4

Diameter Lubang 0,6

Jarak Antar Lubang 1

Pajang Substrate RO5870 9

Dari tabel diatas merupakan ukuran yang secara detail yang bertujuan

untuk memudahkan dalam fabrikasi.

(25)

Gambar 4.31 Dimensi Resonator

Pada Gambar 4.31 merupakan Gambar detail dari resonator yang menerangkan ukuran dari resonator tersebut dengan ukuran yang detail.

Tabel 4.8 Ukuran komponen Bandpass Filter Half Mode Substrate Integrated Waveguide

Keterangan Ukuran ( mm )

Jarak (Gap) Antar Resonator Elektrik 0,3

Panjang Resonator Vertikal 4,5

Panjang DGS 0,85

Jarak (Gap) Antar Resonator Magnetik 0,45 Jarak (Gap) Antar Resonator Dalam 0,3 Jarak batas batas bawah DGS ke dua dengan

titik pusat lubang 0,8

Jarak antar slot pada DGS 0,4

Lebar DGS bagian depan 0,5

Jarak resonator bawah dengan ujung lubang 0,3

(26)

4.4 Pabrikasi Bandpass Filter

Setelah melakukan perangcangan bandpass filter maka langkah selanjutnya yaitu dengan melakukan pabrikasi dengan menggunakan ukuran yang sudah dirancang pada bagian sebelumnya. Untuk hasil pabrikasi dapat dilihat pada Gambar 4. Selanjutnya setelah dilakukan optimasi filter melalui simulasi, maka dengan parameter yang sudah didapatkan langkah berikutnya yaitu dibuat layout bandpass filter yang akan direalisasikn dalam film negative pada masing – masing rancangan filter tersebut.dari film yang sudah di buat akan di cetak pada PCB melaluit sebuah proses yang disebut photo etching.

(a)

(b)

(27)

(c)

Gambar 2.32 (a) Film Negatif Pada Proses Photo Etching (b) Realisasi SIW Tanpa Resonator (c) Realisasi SIW Bandpass Filter Dengan Resonator.

4.5 Pengukuran Bandpass Filter Half Mode Substrate Integrated

Waveguide

Untuk langkah selanjutnya dalam penelitian ini adlaah dengan melakukan pengukuran filter yang telah dibuat. Parameter yang akan diambil yaitu insertion loss dan return loss. Pengukuran akan dilakukan menggunakan alat ukut Vector Network Analyzer (VNA) yang memiliki 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 faktor refleksi yang dihasilkan semakin kecil. Nilai faktor refleksi yang semakin kecil akan menghasilkan VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) 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 tersebut.

(28)

4.5.1 Data Hasil Pengukuran

Dari masing - masing filter dilakukan pengukuran dengan mendapatkan data sebagai berikut :

Gambar 4.33 Hasil S21 Pengukuran Frekuensi Cut off

Dari hasil pengukuran untuk S21 pada frekuensi cut off hasilnya tidak baik karena posisi S21 berada pada angka 8 dB , dimana yang seharusnya dsemakin semakin mendekati 0 semakin baik. untuk bandpass tidak terlihat pula hasilnya.

Tidak ada F2 untuk perpotongannya ^.

(29)

Gambar4.34 Hasil Pengukuran S11 Frekuensi Cut Off

Pada Gambar 4.34 merupakann hasil pengukuran S11 pada frekuensi cut off untuk hasilnya kurang bagus, karena posisi S11 berada pada angka 8 db, sementara untuk F2 juga tidak tersapat perpotongan ,

Gambar 4.35 Hasil Pengukuran S21 Bandpass Filter HMSIW

Sementara untuk bandpass filter mendapatkan hasil 9 dB untuk insertion

loss dan tidak terjadi perpotongan F2 pada frekuensi yang sesuai target.

(30)

Gambar 4.36 Hasil Pengukuran S11 Bandpass Filter HMSIW

Pada S11 bandpass filter didapat return loss sebesar 9dB serta tidak terjadi perpotongan untuk F2.

4.5.2 Perbandingan Haasil Pengukuran

Dalam sebuah pengukuran harus memiliki data simulasi dan data pengukuran. Sebelumnya kita menggunakan membuat aplikasi simulasi dengan software HFSS dan pabrikasi HMSIW bandpass filter serta pengukuran dengan menggunakan VNA.

Tabel 4.9 Perbandingan spesifikasi rancangan, simulasi dan hasil pengukuran pabrikasi HMSIW bandpass filter.

No Parameter Spesifikasi Hasil Simulasi Hasil Pengukuran 1 Pass Band 8 – 10,2 GHz 8 – 10,2 GHz 7,8 - 11 GHz

2 Center Frequency 9,03 Ghz 9,03 Ghz 8,83 GHz

3 Bandwidth 2200 MHz 2200 Mhz 3200 Mhz

4 Insertion loss (S21

)

5 dB nominal 1,5 dB 8 dB

5 Return loss (S11

)

≥ 15 dB 11,90 dB 9 dB

(31)

Dari table 4.8 dapat dilihat pergeseran yang cukup signifikan pada frekuensi, insertion loss dan return loss.

4.6 Analisa Hasil Pengukuran

Dari hasil yan sudah didpatkan melalui pengukuran didapati bahwa terjadi pergerseran frekuensi yang sangat signifikan. Serta terjadi perubahan yang sangat lebar dalam insertion loss dan return loss. Pergeseran frekuensi yang terjadi pada F1 yaitu 400 Mhz dan 800 Mhz pada F2. Ada beberapa banyak faktor yang menyebabkan hal tersebut terjadi salah satunya hasil pabrikasi yang menggunakan photo etching dalam melakukan percetakan. Karena banyak element tembaga yang terkupas saat fabrikasi terutama pada bagian konduktornya. Tidak hanya hasil pabrikasi saja yang mempengaruhi hasil yang kurang baik dalam hal ini.